Способ контактной стыковой сварки оплавлением Советский патент 1992 года по МПК B23K11/04 

Изобретение относится к контактной стыковой сварке оплавлением и может применяться в различных отраслях промышленности.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является способ контактной стыковой сварки оплавлением стали, при котором сварное соединение дополнительно осаживают при охлаждении после сварки до 950-850°С, причем температуру соединения фиксируют по изменению цветов побежалости от светло-красного к красному. Этот способ позволяет повысить экономичность процесса при сохранении качества сварного соединения вследствие снижения расхода электроэнергии, упрощения контроля температуры и получения мелкозернистой структуры. Однако, у этого способа есть существенный недостаток, ограничивающий область его применения. Дело в том, что температурный интервал повторной осадки 950-850°С мало влияет на механические свойства сварного соединения. Влияет, в основном, сам факт повторной осадки, т, е. простое повышение

припуска на осадку. Приведенный в описании пример прямо свидетельствует об этом.

Цель изобретения - повышение качества сварных соединений путем повышения ударной вязкости по зоне соединения,

Сущность предлагаемого изобретения - повышение качества сварных соединений путем повышения ударной вязкости по зоне соединения.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в следующем. Способ контактной стыковой сварки оплавлением деталей из стали, при котором свариваемые концы деталей подготавливают, свариваемые детали зажимают в токоподводах сварочной машины, свариваемые детали зажимают в токоподводах сварочной машины, свариваемые концы оплавляют и осаживают первый раз, сварное соединение охлаждают до определенной температуры и свариваемые концы осаживают во второй раз, при этом давление осадки увеличивают по сравнению с первым разом, причем свариваемые концы осаживают второй раз после охлаждения сварного соединения до 750-800°С.

(Л

С

ч о

со

00

ю

Физическая сущность предлагаемого изобретения заключается в следующем. Из практики обработки металлов давлением известно, что ковка или горячая штамповка деталей должны заканчиваться при опреде- ленной температуре, которая зависит только от химического состава стали. В противном случав либо происходит наклеп металла (если температура ниже оптимальной), либо растет зерно (если температура выше оптимальной). Следует также отметить, что при любом из отклонений прочностные характеристики детали практически не изменяются. Температура окончания ковки влияет, в основном, на характеристи- ки пластичности.

При контактной стыковой сварке после осадки зона соединения имеет температуру около 1300°С. В процессе остывания с высокой температуры происходит рост зерна, и чем выше температура нагрева, тем больше рост зерна. Отсюда ясно, что ухудшение механических свойств по зоне соединения неизбежно.

Второй этап осадки, выполненный при 750-800°С, спрямляет границы исходных аустенитных зерен, способствует их более четкой ориентации, снятию наклепа и увеличению количества мелких рекристаллиза- ционных зерен аустенита.

Проведение второго этапа осадки при температуре ниже 750°С создает наклеп - искажение кристаллической решетки - и приводит металл в неустойчивое состояние.

Применение повторной осадки имеет цел ь несколько измельчить структуру металла по зоне соединения и повысить ее пластичность, в первую очередь ударную вязкость.

С другой стороны, применение повтор- ной осадки увеличивает разворот волокон и, следовательно, уменьшает ударную вязкость по зоне соединения.

Исходя из изложенного, можно сделать вывод о том, что параметры процесса по- вторной осадки должны обеспечивать протекание преимущественно первого процесса (измельчение зерна по зоне соединения и повышение ударной вязкости).

Как было отмечено выше, основной па- раметр процесса повторной осадки-температура деформации. Эта температура должна обеспечивать максимальное измельчение зерна при минимальном припуске на повторную осадку (минимальном дополнительном развороте волокон).

Определение оптимального температурного интервала деформирования определяли на плоских образцах из стали 09Г2 (ГОСТ 19282-73) толщиной 12 мм и длиной

500 мм с выточкой по центральной части. Эксперименты выполняли на лабораторной стыковой машине К-749 мощностью 450 кВА с гидравлическим приводом. Нагрев осуществляли методом электросопротивление до 1250°С, охлаждение естественное. Деформация осуществлялась в условиях непрерывного охлаждения методом растяжения-сжатия, количество циклов - 2- 4, величина относительной деформации не более 7%. Результаты испытаний приведены в табл.1.

Как следует из данных табл. 1, оптимальным температурным интервалом деформирования следует признать 750-800°С.

Экспериментальную проверку способа по предлагаемому изобретению производили при сварке пластин из стали 09Г2 сечением 60x12 мм на машине К-749.

Параметры режима контактной стыковой сварки

Напряжение вторичного холостого хода, В6,33.

Припуск на оплавление, мм 12.

Припуск на осадку, мм 6(4 + 2).

Плотность тока

оплавления, А/мм22,- 2,5.

Время сварки, с18-23.

Температуру стыка контролировали при помощи прибора КПС-4. Результаты механических испытаний приведены в табл. 2,

Данные табл. 2 показывают, что предлагаемое техническое решение позволяет повысить уровень ударной вязкости стыков по зоне соединения.

Предлагаемый способ может найти широкое применение при сварке ответственных деталей и узлов различного назначения.

Формула изобретения

Способ контактной стыковой сварки оплавлением деталей из стали, при котором свариваемые концы деталей подготавливают, детали зажимают в токоподводах сварочной машины, свариваемые концы оплавляют и осаживают первый раз, сварное соединение охлаждают до определенной температуры и свариваемые концы осаживают во второй раз, при этом давление осадки увеличивают по сравнению с первым разом, отличающийся тем, что, с целью повышения качества сварного соединения вследствие повышения среднего уровня и стабильности значений ударной вязкости, свариваемые концы осаживают второй раз после охлаждения сварного соединения до 750-850°С.

Таблица 1

Использование: при сварке деталей из стали. Свариваемые концы деталей подготавливают и зажимают в токоподводах сварочной машины. Свариваемые концы оплавляют и осаживают первый раз. Сварное соединение охлаждают до 750-850°С, Свариваемые концы осаживают во второй раз. При этом давление осадки увеличивают по сравнению с первым разом. Снимают наклеп и оптимизируют структуру соединения. 2 табл.

Механические свойств стали 09Г2

Механические свойства сварных соединений

Таблица2