Способ электродуговой сварки чугуна Советский патент 1993 года по МПК B23K9/14 B23K9/173 

Изобретение относится к сварочному производству и может быть использовано в различных областях народного хозяйства.

Целью изобретения является повышение качества сварного соединения.

Способ осуществляют следу ющим образом.

Процесс начинают с предварительного подогрева деталей, который проводят дугой плавящегося электрода чередованием периодов горения дуги и пауз для распределения тепла по металлу деталей,за счет его теплопроводности, причем конец электрода с горящей дугой в первые периоды ее горения перемещают быстро (присадочный материал образует пыль на деталях) для того, чтобы тепловложение было минимальным. Паузы имеют продолжительность примерно вдвое больше периода горения дуги для распределения тепла в зоны, отдаленные от зоны шва, Следующие проходы дугой проводят

медленнее (присадочный материал остается на деталях в виде застывших капель и при-, стающих наплавленных участков) также с паузами. Дальнейшие проходы проводят еще медленнее (с проплавлением ранее наплавленного присадочного материала) также с паузами. Наконец, после разогрева кромок до нужной температуры и деталей до температуры, исключающей возможность образования в зоне шва трещин и зон отбе- ла, проводят электродуговую разделку кромок выплавкой основного металла до нужных конфигураций и размеров. Для обеспечения беспрепятственного удаления расплавленного металла детали устанавливают таким образом, чтобы свариваемые кромки находились вертикально, наклонно или обеспечивали вытекание расплавленного металла сквозным проплавлением или в зазор между деталями. Разделка кромок в предлагаемом решении является продолжением и поддержанием подогрева деталей в

Ь

СП

ы

зоне шва для успешного проведения последующих операций.

Подготовку разделанных и разогретых кромок к сварке проводят несколькими проходами конца электрода с горящей дугой (далее проходами дуги) вдоль кромок сверху вниз, при этом обеспечивают свободное отекание расплавленного металла за пределы кромок, с каждым разом обновляя металл в матрице кромок до образования переходного слоя, обеспечивающего хорошую свариваемость и состоящего практически из присадочного металла. При этом размеры и конфигурация кромок существенно не изменяются, т.е. по крайней мере, ничего не предпринимается, чтобы их изменить. Поведение металла в расплавленной ванночке контролируют визуально и добиваются прекращения кипения металла, которое наблюдается в присутствии вредных примесей, мешающих хорошему свариванию. Вредные примеси удаляются из переходного слоя вместе с выплавляемым (заменяемым) металлом. Процесс подготовки кромок можно назвать промывкой, так как в каждом новом проходе в момент сплавления происходит сильное разбавление содержания примесей, а удаление части металла с примесями и поступление металла без примесей обеспечивают чистоту кромок. Толщина переходного слоя составляет, как правило, 2-4 мм и определяется глубиной проплавления металла в перемещающейся ванночке в зоне горения дуги.

Основным фактором, определяющим получение положительных результатов (отсутствие трещин и зон отбела) при подогреве дугой, является скорость перемещения дуги. Она зависит от толщины свариваемых или восстанавливаемых деталей и, как указывалось выше, от стадии нагрева. Для толщины деталей от 1 до 10 мм во время подготовки кромок скорость перемещения дуги выражается приближенной формулой:

V

150 8Ггде V- скорость перемещения дуги, мм/с; д- толщина детали в зоне сварки, мм.

Подготовительные операции (предварительный подогрев, разделку и промывку кромок) проводят с величиной сварочного тока, на 30-50% превышающей номинальную. Меньший ток не обеспечивает стабиль- ного горения дуги при быстрых перемещениях, а превышение более 50% приводит к разрушению обмазки электрода и большому разбрызгиванию расплавленной ванночки.

Пример.

Сваривали две пластины из чугуна (150x100x15 мм). Их установили на крупной решетке наклонно с опорой на стенку. Использовали источник постоянного сварочного тока с электродами УОНИ диаметром 4 мм. Подогрев, разделку кромок и их промывку вели при токе 250 А, сварку - током 180 А. Подогрев начинали быстрым, за 1-2 с

(скорость 75-150 мм/с) проходом дуги плавящегося электрода вдоль будущих кромок. Через 2-4 с эту операцию повторили, но время прохода было 3-4 с (скорость 40-50 мм/с). После паузы 6-8 с снова проходы со

скоростью 30-40 мм/с и еще один цикл с такими же параметрами. В следующем проходе скорость перемещения дуги задавали равной 15 мм/с, при этом кромки оплавлялись. В 2-3 прохода дуги задавали конфигурацию и размеры кромок. После этого приступали к промывке кромок, которую проводили со скоростью 30-40 мм /с, давая стекать металлу, оплавляемому с кромок, и тут же наплавляя присадочный материал.

При этом наблюдали поведение ванночки, как она кипит и сплавляется с основным металлом. Промывку проводили до достижения плотной структуры в границах кромок, хорошей смзчиваемости ванночки

расплава с основным металлом и прекращения кипения металла в ней, то есть до создания в пределах кромок состава металла, близкого к хорошо свариваемой низко-углеродистой стали. Затем ток снизили до 180 А

и провели заполнение подготовленных кромок присадочным материалом. Получили шов, который при испытаниях показал прочность, не уступающую основному металлу, герметичный и обрабатываемый средствами, обычными для обработки сварных швов на стальных изделиях.

Способ позволяет получить надежное сварное соединение деталей из чугуна (устранение дефектов изделий) с характеристиками прочности, не. уступающими основному металлу. При этом шов доступен механической обработке обычными способами. Поскольку переходный слой и наплавляемый металл представляет собой хорошо свариваемую сталь, открываются небывалые возможности сварки чугуна со сталью, что обещает новые перспективы в технике и технологии.

Применение процессе только низкоуглеродист.ых стальных материалов делает излишним использование в качестве присадочных материалов дефицитных и дорогостоящих цветных и редкоземельных металлов, а также порошковых проволок.

Формула изобретения Способ электродуговой сварки чугуна, включающий предварительный подогрев, а также разделку кромок и сварку плавящимся электродом, отличающийся тем, что, с целью повышения качества сварных соединений толщиной от 1 до 15 мм путем исключения образования ледебурита и цементита, предварительный подогрев осуществляют дугой плавящегося электрода, при

этом подогрев и разделку кромок выполняют с периодическим горением дуги со скоростью не менее 15 мм/с и длительностью пауз, вдвое превышающей длительности периодов горения дуги, после разделки кромок производят оплавление кромок с удалением расплавленного металла, причем подогрев, разделку и оплавление кромок выполняют на токе, превышающем ток

сварки на величину от 30 до 50%.

Использование: все отрасли машиностроения. Сущность изобретения: предварительный подогрев детали, разделка и наплавка на свариваемые кромки выполняется дугой плавящегося электрода. Разделку кромок толщиной от 1 до 10 мм осуществляют со скоростью V 150/(3,, где V- скорость перемещения дуги, мм/с; 6- толщина деталей, и остановками, длительность которых вдвое превышает длительность периодов горения дуги. Подогрев детали, разделку и наплавку кромок присадочным металлом выполняют на токе, превышающем ток сварки на величину от 30 до 50%,