Способ контактной стыковой сварки оплавлением Советский патент 1993 года по МПК B23K11/04 

Изобретение относится к контактной стыковой сварке оплавлением различных изделий из проката и труб.

Цель изобретения - повышение экономичности способа и стабильности механических свойств соединений.

В предлагаемом способе, при котором предварительно расчетным или экспериментальным путем определяют величину максимального зазора, существующего в искровом промежутке при оплавлении сварива- емых деталей, после чего производят оплавление на начальной скорости, которую перед осадкой повышают до конечного значения, и ооадку, поставленную цель достигают тем, что значение конечной скорости устанавливают прямо пропорционально увеличенной в пределах 4,5...12,0 раз величине, обратной максимальному искровому зазору.

При оплавлении деталей, отличающихся толщиной, при одинаковых условиях было установлено, что интенсивность процесса

понижается по мере уменьшения толщины. Изучение этого явления показало, что основной причиной понижения интенсивности оплавления является механизм образования, развития и разрушения элементарных контактов. Решающую роль в этом механизме играет процесс развития контактов, который заключается в следующем. С увеличением толщины деталей увеличивается время существования контактов. За это время контакты нагреваются, расплавляются, затем под действием электродинамических сил жидкий металл перемещается на близлежащие участки торцов. Итакдотех пор, пока контакт не разрушится, достигнув периферии или на центральных участках торцов из-за увеличения размеров между свариваемыми торцами. Первый случай является преобладающим. Поэтому с . увеличением.толщины деталей влияние конкретного контакта на разогрев, на обновление металла торцов возрастает. Именно в этом проявляется повышение интенсивности оплавлеj

ния. Причем сувеличением площади торцов, охватываемой жидким металлом, образующимся при нагреве контактов, увеличивается максимальный зазор между торцами свариваемых деталей. При этом между максималь- ным зазором и интенсивностью существует прямо пропорциональная связь. Поэтому при одной и той же скорости интенсивность оправления будет тем выше, чем больше максимальный зазор, т.е. больше толщина свариваемых деталей. Следовательно для создания одинаково достаточной интенсивности оплавления при сварке деталей с различным максимальным зазором, должна быть различная конечная скорость, А именно, чем меньше- зазор, тем выше скорость. Таким образом, установлено, что между максимальным зазором и конечной скоростью существует обратно пропорциональная связь, ..

VKOH

где VKOH. - конечная скорость оплавления, мм /с;

A max - максимальный зазор, мм. ..

Конечную скорость оплавления. устанавливают равной величине, обратной значению максимального зазора, увеличенной в К раз. Значение коэффициента К принимают равным 4,5...12,0, исхбдя из свойств свариваемых деталей,

Установлено, что при сварке деталей из углеродистых сталей значение К принимают равным 4,5, а из высоколегированных - 12.

Меньшее значение. - 4,5 указанного предела устанавливают для обычных сталей, без легирующих металлов (самых простых).

Большее значение - 12 этого предела - для сталей с большим количеством легирующих металлов (самых сложных).

При К 4,5 не обеспечивается качество сварки даже при сварке самых простых сталей - Ст. 3. При К 12 не наблюдается заметного улучшения качества, а в отдельных случаях, как было установлено из-за сокращения зоны разогрева, качество ухудшается,

Ряд экспериментов полностью подтвердил выводы проведенных исследований.

Так, максимальный зазор при сварке труб 0325 мм из углеродистой стали. Сталь 2D с толщиной стенкок 10 мм равен 3,02 мм, а при сварке этих же труб с толщиной стенки 22 мм - 4,62 мм. Величину максимального зазора определяют по известным зависимостям: для труб с толщиной стенки 5 - 20 мм по формуле

. Д max U 2хх ( 0,022 6 - 0,200 ) , а

для труб с толщиной стенки свыше 20 мм

Amax U2xx (0,001 . + 0;620)Y где Uaxx напряжение холостого хода (в вольтах), в данном случае величина U2xx рав; на 7,2 В, а д - толщина стенки свариваемых труб, мм.

При этом конечную скорость устанавливаем из зависимости . .

VKOH К

где К - 4,6. Следовательно конечная скорость для труб 0325 х 10 мм VKOH -| | 1,5 мм/с, а для труб 0325 х

22 мм - VK

0

5

0

5

0

5

0

5

4.60

4,62

1,00 мм/с.

При сварке различных сталей при одинаковых условиях сварки максимальный за- зор не изменяется. Поэтому его величина при сварке высоколегированной стали Х18Н13М2Т будет такой же как для стали 20, а именно для труб 0325 х fO мм - Л max 3,02 мм, а для труб 0 325 х 22 мм - А тах 4,62 мм.

Таким образом, конечную скорость устанавливаем: для труб 0325 х 10 мм - VKOH

12 .3,98 4,0 мм/с, а для труб

12

3;02 0325х х 22 мм-VKOH

2,6 мм/с.

4,62

Сварка труб по данному способу позволяет существенно повысить стабильность мехсвойств за счет повышения качества сварки по зоне соединения.

Примером конкретного применения предлагаемого способа может служить сварка труб 0219 х-М4 мм из углеродистой стали 20 на машине К-584:

- выбирают известными способами основные параметры режима сварки: сварочное напряжение 1)2хх - 7В: время сварки tcs 140 с; припуск на осадку - Д ос 8 мм; время оплавления на начальной скорости- t нач 130 с; начальная скорость VHa4 0,2 мм/с.

Определяют величину максимального зазора

A max 7(0,022 14+ 0,200) 3,556.

принимают A max 3,6 мм; коэффициент К равен 4,6; затем устанавливают величину конечной скорости

4,6 3.6

1.28 мм/с.

полученное значение округляют в большую сторону и принимают равным 1,3 мм/с.

Процент брака по известному способу при сварке труб с толщиной 14 мм составляет около 3% (при сварке труб с толщиной стенки 5 12 мм качество будет значительно ниже, т.к.-для таких труб рекомендуется та же конечная скорость, а именно 1,2 мм/с, в то время как интенсивность оплавления таких труб понижается, по сравнению с трубами, имеющими толщину стенки 14 мм).

При сварке предлагаемым способом процент брака понижается до 1 %.

Годовой экономэффект на одну сварочную машину определяют по формуле

а 100

Ц-0.15Ж,

где А 36000 стыков - годовая производительность (за 1 ч - 6 стыков, за смену - 48 ст., за 3 смены - 144 ст., за год - 36000 ст.); а 2 - процент снижения брака (3-1 2%);

Ц 2,7 руб. - стоимость сварки одного стыка труб 0219x12 мм;

К 5000 руб. - капвложения на разработку технической документации и др. расходы;

0, Т5 - коэффициент эффективности;

Э А

а

Ц-0,15 К 36000

100 -О.1.5.- 5000 1194руб.

Предлагаемый способ прошел лабораторные и промышленные испытания.

В настоящее время разрабатывается технологическая инструкция для внедрения на Днепропетровском трубном заводе при сварке широкого сортамента труб.

Формула изобретения Способ контактной стыковой сварки оп- лавлением. при котором свариваемые концы деталей подготавливают, детали размещают в зажимах сварочной машины, торцы оплавляют и осаживают, при .этом скорость оплавления перед осадкой увеличивают от начальной до конечной величины VK, отличающий, ся тем, что, с целью повышения экономичности способа, вследствие уменьшения трудоемкости, при сохранении качества сварного соединения, в процессе оплавления определяют величину максимального искрового промежутка Аимакс. а величину конечной скорости оп- лаьления VK определяют из выражения

VK (4.5- 12,0)1/ Димакс.

Изобретение относится к способу контактной стыковой сварки оплавлением. Цель изобретения - повышение экономичности способа вследствие уменьшения трудоемкости при сохранении качества сварного соединения. Свариваемые концы деталей подготавливают. Детали размещают в зажимах сварочной машины. Торцы оплавляют и осаживают. При этом скорость оплавления перед осадкой увеличивают от начальной до. конечной величины VK. Причем определяют величину максимального искрового промежутка A Umax, а Кк определяют из выражения VK (4.5 - 12,0) 1/Дмах- Уменьшается трудоемкость определения VK. При использовании изобретения повышается экономичность способа при сохранении качества сварного соединения.