Способ высокочастотной сварки Советский патент 1992 года по МПК B23K13/00 

Изобретение относится к сварочному производству и может быть использовано & различных отраслях промышленности,при высокочастотной сварке, например, труб.

Известен способ высокочастотной сварки стальных труб, согласно которому дйя предотвращения проплавления подают-к свариваемому участку в ходе непрерывной сварки расплавленный флюс, содержащий соединения кальция. iТакой способ не влияет на формирование макроструктуры и не исключает возможности образования трещин.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ высокочастотной сварки, включающий в себя сведение кромок заготовок под углом друг к другу с образованием V-образного зазора, нагрев кромок до температуры сварки и их обжатие.

Основным недостатком известного способа является сильная зависимость макроструктуры, которая определяет качество сварного соединения,т режима сварки.

Цель изобретения - расширение технологических возможностей за счет обеспечения возможности использования более широкого диапазона режимов сварки.

В процессе ведения высокочастотной сварки наносят порошковый тугоплавкий

композиционный материал на свариваемые кромки в вершине V-образного зазора. При этом происходит взаимодействие фаз; жидкого шлака, расплава металла и твердых зерен. В результате взаимодействия расплава металла с тугоплавким композиционным порошковым материалом получают вязкую матрицу с распределенными в ней твердыми частицами, что обеспечивает рассматриваемому материалу высокую ударную вязкость. В период кристаллизации расплава твердые зерна тугоплавкого композиционного порошка материала являются центрами кристаллизации, в результате чего изменяется микроструктура и макроструктура сварного соединения, отсутствует ярко выраженная волокнистая структура, которая приводит к ухудшению качества соединения, образованию дефектов и трещин.

Граничные значения для температуры нагрева тугоплавкого композиционного материала выбирают с учетом прочности сцепления тугоплавкого композиционного материала с нагретым материалом заготовки, а также максимального использования вводимого материала. При нагреве тугоплавкого композиционйого материала ниже температуры точки Кюри магнитное поле индуктора влияет на направление движения вводимого материала, снижая коэффициент его использования, при зтом мельчайшие частицы вводимого порошкового материала притягиваются к индуктору, нагреваются в его поле до температуры точки Кюри и выводят из строя его изоляцию.

При нагреве вводимого порошкового материала ыше температуры плавления материала заготовки возможны подплавления и налипания порошкового материала на околошовную зону заготовки, что может отрицательно сказаться на ее качестве.

Таким образом, для получения качественного сварного соединения с высоким коэффициентом использования вводимого порошкового материала необходимо нагревать порошковый материал в интервале температур отточки Кюри данного композиционного материала до температуры плавления материала заготовки.

Способ может быть осуществлен на установке, приведенной на чертеже.

Установка для высокочастотной сварки труб включает в себя плазмотрон 1 с устройством 2 подачи порошкового материала и индуктор 3, подключенные к источнику 4 питания. Плазмотрон 1 и индуктор 3 взаимодействуют с поверхностью трубной заготовки 5.

Способ осуществляется следующим образом.

Высокочастотный индуктор 3 и плазмотрон 1 устанавливают над стыком кромок

5 предварительно сформованной трубной заготовки 5. Плазмотрон 1 ориентируют в одной плоскости с осью трубы и под углом, лежащим в интервале от 1-45 до -45° к оси сварного шва по направлению движения

0 трубы. Угол ориентации плазмотрона (высокотемпературной струи) по отношению к сварному шву выбирается из следующих соображений. При напылении оптимальным является угол 90 по отношению к напыляемой поверхности. По мере уменьшения угла напыления возрастает пористость покрытий, уменьшается коэффициент использования напыляемого материала, снижается уровень плотности покрытий и прочности

0 сцепления покрытия с основным материалом. Оптимальный угол ввода композиционного порошкового материала определяли экспериментально при исследовании качества сварных швов, полученных при различных углах ориентации высокотемпературной струи, имплантирующей тугоплавкий композиционный порошковый материал. В результате эксперимента получены сварные швы хорошего качества, когда высокотемпературную струю ориентировали в одной плоскости с осью трубы и под углом, лежащим в интервале от +45° до -45° к оси сварного шва по направлению движения трубы. Наилучшее качество сварного шва

5 было получено, когда композиционный порошковый материал вводили одновременно двумя высокотемпературными симметрично расположенными струями относительно оси, трубы, для этого использовали двух0 струйный плазмотрон или два плазмотрона, расположенных симметрично относительно оси сварного шва. Включают источник 4 питания. Переменное электромагнитное поле, возникающее при прохождении через индуктор 3 электрического тока высокой частоты, возбуждает вихревые токи в кромках заготовки. Эти токи на отрезке заготовки, равном примерно длине индуктора, пересекают кромки в направлении, параллельном

0 расположению стыка кромок, разогревая их до температуры сварки. Зажигают рабочую дугу плазмотрона 1. Устройством 2 подачи материала подают тугоплавкий композиционный порошковый материал в высо1{:отем5 пературную плазменную струю плазмотрона 1. Высокотемпературной плазменной струей плазмотрона 1 нагревают тугоплавкий композиционный порошковый материала в интервале температур от

Кюри данного тугоплавкого композиционного порошкового материала до температуры плавления материала трубы и вводят в V-образный зазор зоны сварки. В результате взаимодействия фаз (жидкого шлака, расплава металла и твердых частиц) тугоплавкого композиционного порршка мы получаем вязкую матрицу с распределенными в ней твердыми частицами. В связи с непродолжительностью контакта частицы тугоплавкого композиционного порошка остаются в исходном состоянии и становятся центрами кристаллизации, изменяется схема структурообразования зоны сварного шва, отсутствует ярко выраженная волокнистая структура, изменяющийся угол изгиба волокон которой приводит к ухудшени|р качества соединения, образованию дефектов и трещин. Таким образом расширяются технологические возможности высокочастотной сварки за счет обеспечения возможности использования более широкого диапазона ее режимов.

Пример. Производилась сварка грубы ) 219 мм стали В Ст. 3 сп на агрегатеТЭСА 203-530. Частота тока в индукторе 10 кГц, Устанавливали плазмотрон от установки УПУ-ЗД над стыком кромок под углом 45° на высоте 120 ± 10 мм от внешнего среза сопла. Включали источник питания от установки АПР-403, зажигалась дуга плазмотрон со следующими параметрами; ток дуги 280320 А, напряжение дуги 75-105 В, расход рабочего газа азота 3,2 г/с. В качестве транспортирующего газа использовали аргон. Для подачи тугоплавкого композиционного порошкового материала АКЦе + (WaC + WC) использовали порошковый питатель от установки АПН-303. Тугоплавкий композиционный порошковый материал АКЦе + (WaC + WC) нагревали высокотемпературной струей до температуры 1100°С и вводили его в V-образный зазор зоны сварки. В результате был получен шов без трещин со

структурой, в которой нет выраженной волокнистости, и с ударной вязкостью (39 ± 2) Ю Дж/м

Формула изобретени я

1.Способ высокочастотной сварки, включающий сведение кромок заготовок

под углом друг к другу с образованием V-образного зазора, нагрев кромок до температуры сварки и их обжатие, отличающийся тем, что, с целью расширения технологйческих возможностей за счет обеспечения использования более широкого диапазона режимов сварки, на свариваемые кромки в вершине V-образного зазора наносят порошковый тугоплавкий композиционный

материал, предварительно нагретый до температуры от точки Кюри этого материала до температуры плавления материала заготовки.

2.Способ по п.1,отличающийся тем, что по крайней мере один из компонентов наносимого порошкового тугоплавкого композиционного материала имеет температуру плавления выше температуры сварки.

Изобретение относится к сварочному производству и может быть использовано в различных отраслях промышленности при высокочастотной сварке, например, труб.Цель изобретения - расширение технологических возможностей за счет обеспечения возможности использования более широкого диапазона режимов сварки. Способ включает в себя сведение кромок заготовок с образованием V-образного зазора, нагрев кромок до температуры сварки и их обжатие. На свариваемые кромки в вершине V- образного зазора наносят порошковый тугоплавкий композиционный материал', предварительно нагретый до температуры от точки Кюри зтого материала до температуры плавления материала заготовки. По крайней мере один из компонентов наносимого материала имеет температуру плавления выше температуры сварки. В связи с непродолжительностью контакта частицы порошкового материала остаются в исходном состоянии и становятся центрами кристаллизации, изменяется схема структуро- образования зоны сварного шва. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.NW'ё