Способ сварки Советский патент 1992 года по МПК B23K31/02 

Изобретение относится к электродуговой сварке и может быть использовано при сварке стыковых и тавровых швов в машиностроении и судостроении.

Известен способ электродуговой сварки, основанный на расплавлении свариваемых кромок электрической дугой, что приводит к структурным превращениям, деформации и трудностям при сварке разнородных сталей.

Известен также способ электрической контактной сварки, при котором нагрев осуществляется за счет тепла, выделяющегося при прохождении тока в месте контакта свариваемых деталей. После нагрева до температуры не ниже Асз прикладывается давление и осуществляется пластическая

деформация. Однако применение контактной сварки ограничено сложностью оборудования и невозможностью использования данного способа для многих видов конструкций.

Известен способ магнитоимпульсной сварки, при котором сварное соединение образуется за счет создания вокруг индика тора импульсного магнитного поля, наводящего в металле вихревые токи, которые создают вокруг деталей импульсное магнитное поле. Взаимодействие его с магнитным полем индуктора приводит к возникновению отталкивающих усилий между индуктором и заготовкой, которая движется от индуктора к неподвижной детали. В процессе движения металлическая деталь набираVI

О О 00

ет скорость, которая реализуется при встрече с неподвижной деталью в давление и образование сварного соединения. Сварка импульсным полем позволяет получать на- хлесточное соединение тонкостенных труб, что ограничивает ее применение для стыковых и тавровых швов различных конструкций. Кроме того, для магнитоимпульсной сварки необходимы специальные индукторы.

Известен также способ электродуговой сварки с пропусканием вдоль свариваемых кромок электрического тока, величину которого устанавливают по следующей зависимости:

I (3500 - 3700) LSd

где I - величина пропускаемого вдоль изделия тока. А;

S - величина зазора между стыкуемыми кромками, мм;

1СВ величина сварочного тока, А;

L - длина стыкуемых кромок, м;

д - толщина свариваемого металла, мм; в VCB - скорость сварки, м/ч, и пропускают этот ток перед сваркой и в процессе сварки по стыкуемым кромкам, при этом берут постоянный ток одинакового направления. При этом обеспечивается равномерный зазор по всей длине стыкуемых кромок и возникновение сил, противодействующих сварочным деформациям. Однако вследствие расплавления кромок дугой изменяется структура металла в околошовной зоне, возникают сварочные деформации, невозможно получить качественное соединение разнородных металлов и низкая производительность процесса.

Цель изобретения - повышение производительности и качества соединения разнородных материалов при улучшении структуры сварного соединения и уменьшении сварочных деформаций.

Поставленная цель достигается тем. что при пропускании по свариваемым кромкам деталей постоянного тока одинакового направления величину электрического тока устанавливают из следующего соотношения

I 2-1010SL(5.

. где S - величина зазора между стыкуемыми кромками, не более 4-10 м;

L - длина стыкуемых кромок, м; д - толщина свариваемого металла, м, а свариваемые детали располагают между изолирующими неферромагнитными прокладками. Пропускание по стыкуемым кромкам постоянного тока одинакового направления в установленной зависимости создает условия, при которых возникающая

электромагнитная сила притяжения стыкуемых кромок, как проводников, по которым протекает ток одинакового направления, становится больше усилия пластической деформации, обеспечивает сближение кромок на расстояние порядка атомных радиусов и возникновение межатомных связей. В процессе сварки под действием электромагнитных сил притяжения в начале сближаются

на межатомное расстояние выступы, где электромагнитная сила становится равной силе межатомного взаимодействия. Затем по мере сближения кромок в месте впадин с уменьшением расстояния электромагнитная сила также увеличивается до величины силы межатомного взаимодействия, что обеспечивает создание прочного сварного соединения разнородных сталей, исключает структурные изменения в металле и возникновение сварочных деформаций. Все существующие: способы сварки основаны на сближении атомов на расстояние межатомных связей за счет расплавления стыкуемых кромок, приложения механического давления или использования кинетической энергии, движущихся деталей. Предлагаемое техническое решение основано на более эффективном способе сближения кромок на расстояние межатомного взаимодействия

без их расплавления под действием электромагнитных сил притяжения, возникаю щих между кромками в результате протекания по ним постоянного тока одинакового направления. Следовательно, данный способ обнаруживает свои свойства - электромагнитное притяжение кромок на межатомное расстояние и возникновение межатомных сил без расплавления только при определенных условиях, а именно при

пропускании по стыкуемым промкам в процессе сварки постоянного тока одинакового направления, величину которого устанавливают из следующего соотношения 10WSL 5- А. Значит эти условия

являются существенными. Электромагнитное притяжение кромок обеспечивает сближение их на межатомное расстояние, возникновение межатомных связей и получение качественного соединения разнородных металлов без изменения структуры сварного соединения при уменьшении сварочных деформаций и высокой производительности процесса.

При пропускании по стыкуемым кром5 кам постоянного тока одинакового направления величиной менее 2 -1010 сила электромагнитного притяжения становится меньше силы межатомного взаимодействия, вследствие чего не обеспечивается

сближение кромок на межатомное расстояние и получение качественного сварного со- единения стыкуемых кромок. После окончания пропускания тока детали остаются не сваренными.

При величине зазора между стыкуемыми кромками более 410 м электромагнитная сила притяжения. обратно пропорциональная расстоянию между проводниками с током и возрастающая с умень- шением расстояния между ними, в первоначальный момент недостаточна для сближения кромок, поэтому сварное соединение не образуется.

При расположении свариваемых дета- лей на ферромагнитных материалах без изолирующих прокладок, при пропускании постоянного тока одинакового направления по свариваемым кромкам силовые линии электромагнитного поля замыкаются на ферромагнитные материалы, вследствие чего значительно уменьшается электромагнитная сила притяжения свариваемых кромок. Кроме того, в результате замыкания силовых линий магнитного поля на ферро- магнитные материалы они притягиваются к ним и препятствуют сближению кромок, что приводит к невозможности образования сварного соединения.

Способ сварки осуществляется следую- щим образом (фиг. 1).

Подготовленные к сварке детали без прихваток устанавливают на изолирующем материале, например текстолите, с расстоянием между стыкуемыми кромками не бо- лее 4- 10 м. Для предотвращения смещения кромок по вертикали сверху стыкуемых кромок также устанавливают толстый текстолит. К кромкам подключают кабели от источника питания постоянного тока. В процессе сварки по стыкуемым кромкам пропускают постоянный ток одинакового направления. Величину пропускаемого тока устанавливают в зависимости от зазорамеждустыкуемымикромками,длины кромок и толщины металла SL)A .

Пример. Производят сварку встык пластин размером 2,5x100x1000 мм из стали 09Г2С, Х18Н10Т и сплава АМГ-6 без разделки кромок с различной величиной пропускаемого по кромкам тока. В качестве источника питания используют выпрямитель для контактной сварки МТВ-8002-1. Величину пропускаемого тока регулируют резистором. Результаты проведенных исс- ледований влияния величины пропускаемого по стыкуемым кромкам тока на качество

сварного соединения, производительность процесса, структурные изменения и сварочные деформации представлены в таблице.

В результате проведенных исследований установлено, что независимо от свариваемых материалов величина пропускаемого тока по стыкуемым кромкам 10 SLc5 А при величине звзора не более мм является оптимальной.

Использование предлагаемого способа обеспечивает по сравнению с существующими следующие преимущества: получение качественного сварного соединения без расплавления стыкуемых кромок дугой за счет использования электромагнитных сил притяжения между стыкуемыми кромками, возникающих при протекании по проводникам тока одинакового направления; повышение производительности процесса сварки за счет сокращения времени образования сварного соединения; получение качественного сварного соединения разнородных металлов; отсутствие структурных изменений и деформаций; экономию сварочных материалов.

Внедрение предлагаемого способа сварки при изготовлении запасных резервуаров позволяет повысить производительность процесса в 3 раза и улучшить качество сварных соединений. Ожидаемый экономический эффект от внедрения предлагаемого способа при изготовлении запасных резервуаров железнодорожных цистерн составляет 200 тыс.руб.

Формула изобретения

Способ сварки, включающий пропускание по свариваемым кромкам деталей постоянного электрического тока одинакового направления, отличающийся тем. что, с целью повышения производительности и качества соединения разнородных материалов при улучшении структуры сварного со- единения и уменьшении сварочных деформаций, величину электрического тока I устанавливают из следующего соотношения

1 2-101051л5.,

где S - величина зазора между стыкуемыми кромками, не более

L - длина стыкуемых кромок, м;

д- толщина свариваемого металла, м, а свариваемые детали располагают между изолирующими неферромагнитными прокладками.

Примечание. Толщина текстолитовых планок 40 мм.

V

Изобретение относится к электрической сварке и может быть использовано при сварке стыковых и тавровых швов в машиностроении и судостроении. Цель изобретения - повышение производительности процесса и качества соединения разнородных металлов при улучшении структуры сварного соединения и уменьшении сварочных деформаций. Изобретение основано на эффективном способе сближения кромок на расстояние межатомного взаимодействия без их расплавления под действием электромагнитных сил притяжения, возникающих между кромками в результате протекания по ним постоянного тока одина кового направления. Величину тока уг.тэ- навливают из соотношения 1010SL д, где S - величина зазора между стыкуемыми кромками, не более 4 10 м. L - длина стыкуемых кромок, м; д - толщина свариваемого металла, м. Внедрение способа позволит повысить производительность процесса в 3 раза и улучшить качество свар ных соединений. 1 табл., 1 ил. ё