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

Изобретение относится к способам соединения деталей из высокоуглеродистой марганцовистой стали деталей из перлитной высокоуглеродистой стали, преимущественно к способам контактной стыковой сварки крестовин с рельсами, и может быть использовано на железнодорожном, городском и промышленном транспорте, а также в других отраслях народного хозяйства, применяющих детали из высокоуглеродистой марганцовистой стали.

Целью изобретения является повышение качества сварных соединений высокоуг- леродистой марганцовистой стали с перлитной высокоуглеродистой сталью.

Указанная цель достигается тем, что в предлагаемом способе соединения деталей из аустенитной высокоуглеродистой марганцовистой стали с деталями из перлитной углеродистой стали применяют промежуточный слой толщиной, соизмеримой с длиной припуска на оплавление при последующей контактной стыковой сварке. Его изготавливают путем наплавки аустенитной малоуглеродистой хромоникелевой стали на деталь из перлитной высокоуглеродистой стали или на деталь из аустенитной высокоуглеродистой марганцовистой стали. Кроме того, деталь из аустенитной высокоуглеродистой марганцовистой стали после

00

ел о VI

наплавки промежуточного слоя подвергается термической обработке по принятым для нее режимам. Деталь из перлитной высокоуглеродистой стали после наплавки промежуточного слоя подвергают термическому упрочнению. Контактную стыковую сварку производят на режимах, обеспечивающих удельную потребляемую мощность 15-25 ВА/мм2, ограничивают вылет из электродов (губок) контактной машины детали из аустенитной высокоуглеродистой марганцовистой стали.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

П р и м е р 1. На торец рельса типа Р65 ( мм2) из термически упрочненной перлитной высокоуглеродистой стали наплавляли слой аустенитной малоуглеродистой хромоникелевой стали толщиной 30 мм. Для восстановления исходной твердости, структуры и механических свойств перлитной тёрмоупрочненной стали, после наплавки торец рельса на длине 60 мм нагревали индукционным способом до температуры 850° С, а затем производили его охлаждениеЪодо-воздушной смесью со скоростью порядка 10° С и более.

Такая термообработка обеспечивала требуемую износостойкость поверхности катания в пределах сварного стыка перлитной стали и высокие пластические свойства сварного соединения в шейке и подошве рельса.

Наплавленную часть торца рельса после механической обработки (шлифование) сваривали с рельсом такого же типа из аустенитной высокоуглеродистой марганцевой стали. Сварку выполняли при удельной мощности 15-25 ВА/мм2,

Для обеспечения одинакового нагрева свариваемых рельсов из разнородных материалов (перлитная и аустенитная стали) их вылет в губках сварочной машины делали неодинаковым. На основании результатов термографирования в качестве оптимального принято соотношение вылета рельсов из перлитной высокоуглеродистой и ауете- нитной высокоуглеродистой марганцовистой сталей равное соответственно 1:3.

После сварки для подавления карбидо- образования аустенитной высокоуглеродистой марганцовистой стали производили ускоренное охлаждение стыка водо-воз- душной смесью.

П р и м е р 2. Подготовительные операции оставались такими же. Контактную сварку выполняли при удельной мощности 10 ВА/мм2 и 30 ВА/мм ,

Испытание сварных соединений выполняли на статический изгиб. При испытании

образцов., сваренных по параметрам, принятым в первом примере, наименьшее значение временного сопротивления было 900 МПа (90 кгс/мм) и стрелы прогибов 30. Во

втором примере показатели прочности составляли 750 МПа (75 кгс/мм2) и 800 МПа (80 кгс/мм2), а пластичности 15 и 20 мм. Кроме того, при применении режимов, приведенных во втором примере в изломах

сварных соединений наблюдались дефекты в виде непроваров и пузырей. Таким образом, при удельной потребляемой мощности 15-25 ВА/мм обеспечиваются необходимое качество и высокие механические свойства сварных соединений.

П р и м е р 3. Сварку выполняли на режимах, принятых в первом примере. Уменьшенная до 25 мм (что соответствует величине припуска на сплавление) и увелиценная до 40 мм (1,5 припуска на сплавление) толщина наплавленного слоя не дали положительных результатов. При уменьшенной толщине наплавленного слоя в аустенитной высокоуглеродистой марганцовистой стали

появились дефекты в процессе контакУной сварки. Использование увеличенной толщины Наплавленного слоя приводило к повышенному износу поверхности катания рельсов в месте сварного соединения.

Предлагаемый способ позволяет получать сварные соединения аустенитной высокоуглеродистой марганцовистой стали с перлитной высокоуглеродистой сталью, обладающие высокой прочностью и износостойкостью, дает возможность отказаться от дополнительной операции изготовления промежуточной детали.

40

Формула изобретения

1. Способ контактной стыковой сварки оплавлением, при котором деталь из аустенитной марганцовистой стали соединяют с второй стальной деталью через промежу5 точный материал, в качестве которого используют аустенитную малоуглеродистую хромоникелевую сталь, о т л и ч а ю щ и й- с я тем, что, с целью повышения качества соединения в случае сварки аустенитной

0 высокоуглеродистой марганцовистой стали с перлитной высокруглеродистой сталью и уменьшения трудоемкости, перед сваркой промежуточный материал наплавляют на одну из деталей, при этом толщину

5 наплавляемого слоя выбирают в пределах 1,1-1,3 припуска на оплавление, а при сварке деталь из перлитной высокоуглеродистой стали устанавливают в зажимах с вылетом в три раза большим, чем вылет детали из аустенитной высокоуглеродистой

марганцовистой стали, удельную мощ-3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийность при оплавлении выбирают в преде-с я тем, что сварное соединение охлаждают

лах 15-25 В А/мм2.принудительно.

2. Способ по п. 1, от л и ч а ю щи и с яВ 4. Способ попп. 1 иЗ, от л ичча ю щийтем, что после наплавки промежуточногос я тем. что после наплавки промежуточного

материала на деталь из аустенитной высо-материала на деталь из термически упрочненкоуглеродистой марганцовистой стали по-ной перлитной высокоуглеродистой стали ее

следнюю охлаждают принудительно.упрочняют термической обработкой.

Использование: для соединения деталей из высокоуглеродистой марганцевой Стали и деталей из перлитной углеродистой стали, преимущественно при контактной стыковой сварки крестовин с рельсами. Сущность изобретения: способ контактной стыковой сварки оглавлением деталей из аустенитной высокоуглеродистой марганцовистой стали с деталью из перлитной углеродистой стали включает наплавку на одну или обе соединяемые детали проме у- точного слоя из малоуглеродистой хромо- никелевой стали толщиной, соизмеряемой с длиной припуска на оплавление при последующей контактной стыковой сварке. После этого контактной стыковой сваркой соединяют другую деталь. После наплавки промежуточного слоя деталь подвергают термической обработке. Рельсы из перлитной углеродистой стали могут быть закаленными и Термически не упрочненными. Контактную стыковую сварку выполняют на режимах с удельной потребляемой мощностью 15-25 ВА/мм2 и с ограниченным вылетом из электродов (губок) контактной машины детали из высокоуглерюдистой марганцовистой стали. После сварки производят ускоренное принудительное охлаждение стыка, 3 з.п.ф-лы.