Способ сварки плавлением Советский патент 1992 года по МПК B23K15/00 

(Л

С

Изобретение может быть .использовано в технологии сварки плавлением концентрированным источником энергии, Сущность изобретения заключается в том, что на стыке свариваемых деталей на всю толщину выполняют отверстие, источник нагрева устанавливают над отверстием. Затем увеличивают мощность источника нагрева до значения, обеспечивающего проплавление деталей на всю толщину, и включают перемещение источника нагрева относительно деталей. Отверстие выполняют ромбовидной формы с малой диагональю, равной диаметру источника нагрева, и большей диагональю, равной длине сварочной ванны. В процессе сварки большую диагональ совмещают со стыком. 1 табл. 2 ил.

Изобретение относится к сварке, а именно к технологии сварки плавлением концентрированными источниками энергии (дугой, электронным лучом, плазмой, лазер- ным лучом и т.д.), и может быть использовано в любых областях машиностроения.

Известен способ сварки плавлением концентрированным источником энергии, при котором процесс начинают с входных технологических планок.

Недостатком способа является ограниченность его применения в зависимости от конфигурации шва. Способ неприемлем для замкнутых швов.

Известен способ электронно-лучевой сварки с предварительно выполненным на линии стыка свариваемых деталей на всю глубину отверстием диаметром, равным диаметру луча. Процесс сварки начинают с отверстия и переплавляют металл на его стенках. Способ обеспечивает на участке

начала шва стабильную геометрию про- плавления.

Недостатком способа является малая протяженность полости по длине стыка .В начале процесса сварки расплавленный металл сварочной ванны переносится в сторону, противоположную скорости сварки, и объем отверстия недостаточен, для его заполнения. Поэтому расплавленный металл отбрасывается на поверхность основного металла, образуются наплавы, что нарушает геометрию шва на этапе его завершения и вызывает непровары в корневой части шва. Кроме того, на начальном участке шва свариваемый металл холодный и требуется большое тепловложение по сравнению с установившимся процессом для стабильного проплавления на всю высоту стыка и устранения непровара.

ч ю ю VJ

4 О

Цель изобретения - повышение качества сварных соединений путем устранения непроваров в корневой части шва,

Слособ обеспечивает снижение брака изделия, устраняет подварки сварных швов и повышает их сопротивляемость к хрупкому разрушению.

Поставленная цель достигается тем, что в способе сварки плавлением, при котором на стыке свариваемых деталей на всю толщину выполняют отверстие, источник нагрева устанавливают над отверстием. Увеличивают мощность источника нагрева до значения, обеспечивающего проплзвле- ние деталей на всю толщину, и включают перемещение источника нагрева относительно деталей. Отверстие выполняют ромбовидной формы, малая диагональ которого равна диаметру источника нагрева, а большая диагональ - длине сварочной ванны, причем большую диагональ совмещают со стыком.

На фиг.1 изображена разделка свариваемых кромок на начальном участке сварки, внешний вид; на фиг.2 - сечение А - А на фиг.1.

Способ состоит в изготовлении на свариваемых кромках на всю их толщину раз- делки 1 в форме равнобедренного треугольника с высотой d/2 и основанием, равным длине сварочной ванны, где d - диаметр источника нагрева, стыковки свариваемых кромок деталей 2 так, чтобы в стыке образовалось отверстие ромбовидной формы с меньшей диагональю, равной d. Источник нагрева устанавливают в начале ромбовидного отверстия (точки Б или В), сварку выполняют в направлении большей диагонали ромбовидного отверстия.

Изготовление ромбовидного, отверстия на начальном участке сварки компенсирует отвод тепла за счет теплопроводности в холодный свариваемый металл и увеличивает проплавляющую способность источника нагрева. Отверстие заполняется расплавленным металлом сварочной ванны и предотвращает наплывы металла на поверхности свариваемой детали (кромок).

Изготовление отверстия ромбовидной формы с максимальной шириной, равной диаметру источника нагрева, обусловленно необходимостью эффективного использования энергии источника нагрева для расплавления свариваемого металла. Ромбовидное отверстие способствует улавливанию большей части энергии, так как ширина зазора в стыке увеличивается и уменьшается постепенно. На начальной стадии процесса (точки Б или В) металл свариваемых кромок плавится и в виде волны

переносится по длине отверстия к вершине противоположного угла, За счет сил поверхностного натяжения расплавленный металл удерживается на стенках

ромбовидного отверстия и препятствует сквозному проникновению через стык частиц энергии. При этом большая часть тепловой энергии поглощается вертикальными стенками разделки. Диаметр источника нагрева определяют перед сваркой по прожигу фольги из тугоплавких металлов на рабочем режиме сварки.

Длину ромбовидного отверстия I выбирают равной длине сварочной ванны с лицевой стороны шва. Экспериментально установлено, что на рекомендуемьи в производстве режимах сварки конструкционных сталей и сплавов толщиной 3-60 мм длина сварочной ванны изменяется в пределах 10 - 45 мм. Только при этих условиях жидкий металл сварочной ванны равномерно заполняет полость и устраняются непро- вары в корневой части шва на этапе его завершения и в начале шва.

При I меньше длины сварочной ванны жидкий металл выносится на поверхность свариваемых кромок на этапе начала шва, Толщина соединения в этом месте увеличивается и при перекрытии шва на этапе его завершения образуются непровары.

При I больше длины сварочной ванны разделка свариваемых кромок не заполняется жидким металлом сварочной ванны и

образуется провисание на участке начала шва. Этот поверхностный дефект при перекрытии шва остается, Для его исправления необходимо уменьшать тепловложение на этапе завершения шва, что усложняет технологию,

Пример. Выполняли импульсно-дуго- вую сварку (ИДСП) плавящимся электродом диаметром 1,6 мм, электронно-лучевую (Э Л С) и лазерную (Л С) сварку алюминиевого

сплава 1201. При ИДСП использовали подкладку с формирующей канавкой, а сварку выполняли в нижнем положении. При ЭЛС и ЛС сварку выполняли на весу вертикальным и горизонтальным лучами, ЭЛС выполняли с энергокомплексом ЭЛА 60/60, а Л С - на установке ЛТ1,

На всех режимах сварки с разделками свариваемых кромок, обеспечивающими максимальную ширину ромбовидного отверстия, равную диаметру источника нагрева, нее длину, равную длине сварочной ванны, непровары в корне шва на этапе перекрытия и в начале шва не наблюдали.

В таблице приведено влияние параметров режима и геометрических параметров на качество сварных соединений. Формула изобретения Способ сварки плавлением, при котором на стыке свариваемых деталей на всю их толщину выполняют отверстие, источник нагрева устанавливают над отверстием, после чего увеличивают мощность источника до значения, обеспечивающего проплавле- нйе деталей на всю толщину, и включают

эле зь

21) 860 1)7 1,5

лс

,5

0

перемещение источника нагрева относительно деталей, отличающийся тем, целью повышения качества сварных соединений путем устранения непроваров в корневой части шва, отверстие выполняют ромбовидной формы, малая диагональ которого равна диаметру источника нагрева, а большая диагональ - длине сварочной ванны, причем большую диагональ совмещают со стыком.

1,5

. - .11.

2,0

- -о.

19 19

19 19 20

17

19М 15 3,5

25 3.5 Без разделки

201,5 1;0

2,0 15 1,5

25 -1,5

Без разделки 17 2,0 1,5

2,5 20 2,0

15 2,0

.Без разделки

корне при перекрытии шва

Занижение с лицевой стороны шва

Нелровары а корне при перекрытии шва

Занижение шва с лицевой стороны

Непровары в начале шва

Непрреары отсутствуют

Непровары в корне при перекрытии шва

Занижение лицевой стороны шва

Непровары е корне при перекрытии шва

Занижение с лицевой стороны шва

Непровары в начале шва

Непровары отсутствуют

Непроеары в корне при перекрытии шва

Занижение с лицевой стороны шва.

Занижение с лицевой стороны шва

Непровары в корне при перекрытии шва

Непровары в начале шаа