Способ электрошлаковой сварки Советский патент 1981 года по МПК B23K25/00 

Изобретение относится к сварке, в частности к способам электрошлаковойй сварки плавящимся электродом, и может быть использовано для сварки металлов больших толщин. Известен способ злектрошлаковой сварки плавящимся электродом, при котором осуществляют программное . регулирование изменений тока, напряжения, скорости сварки, глубины шлаковой ванны l. Недостатком этого способа является то, что стабилизация скорости сва ки не может быть осзтдествлена в условиях переменного сечения зазора, таж как заданная программа не может предусмотреть всех изменений сварочного зазора. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является способ электрошлаковой сварки плавящимся электро дом, при котором электрод подают в сварочный зазор и изменяют скорость его подачи в шлаковую ванну в зависимости от площади поперечного сечения зазора. Цель изобретения - повышение ка-. чества сварного соединения. Цель достигается тем, что согласно способу электрошлаковой сварки плавящимся электродом, при котором электрод подают в сварочный зазор и изменяют скорость его подачи в шлаковую ванну в зависимости от площади поперечного сечения зазора, в каждый момент изменения скорости подачи электрода производят изменение сварочного напряжения в зависимости от изменения площади поперечного сечения зазора на уровне шлаковой ванны по условию .. °s ч де Uc - изменяемое напряжение сварки В;а РЭ площадь сечения злектрода-м; 38 F - площадь поперечного сечения зазора,r} напряжение сварки,В; - площадь зазора при расчетном (номинальном) зазоре,м; VCB скорость сварки, M/cj К,д - кйэффициент расплавления электрода, м/сА сое Ч- коэффициент мощности сварочной цепи; X - скрытая теплота плавлегшя электродного метапла, BTC/PJ If - удельный вес электродного металла, г/м Р - уднльная мощность потерь излучением с поверхности шлако вой ванны, Вт/м , а само изменение скорости подачи электрода осуществляют прямо пропорционально гатощадн попереГого сечени зазора 2. Стабилизация условий кристаллизации складывается из стабилизации ско рости сварки и стабилизации вапичины провара кромок. Для стабилизации скорости сварки должно выполняться условие пропорцио нальности между площадью сечения зазора и скоростью подачи электрода или, при постоянной толщине сваривав мых деталей по высоте, между шириной зазора и скоростью подачи электрода Ь, 25 где V скорость электрода, M/cj В толщина свариваемых деталей м; и - ширина зазора, м. Это условие вытекает иэ равенств необходимого и фактически подаваемо электродного метапла в единицу времени. Необходимое количество электро ного металла определяется произведением площади поперечного сечения на скорость сварки, а количество подаваемого металла - произведением скорости электрода на площадь его сечения. При указанном условии изменяется мощность РЭ, затрачиваемая на :гшавление электрода, и мощность Pg потер ваины излучением ,,F съ) PB--PF,, (4) По тепловому балансу, состоящему з расхода тепла на плавление основого и электродного металла, потерь а теплоотвод в массу основного меалла и в формирующие ползуны, а таке.потерь шлаковой ванны излучением ри постоянстве расхода тепла на проар кромок основного металла, постонства потерь на теплоотвод в массу сновного металла и в ползуны при зменении мощности, расходуемой на лавление электрода, и мощности поерь Р-п по уравнениям (3) и () слеует.), 5) гдеХс- сварочный ток при фактическом зазоре А Т - сварочный ток при номинальсоном зазоре. А, Учитывая, что регулирование скоости подачи электрода сопровождается пропорциональным изменением тока из уравнения С5 ) для напряжения сварки UQ получают условие U. На фиг. I изображена схема сварки iio предлагаемому способу; на фиг.2сварочный зазор, вид со стороны ползуна, на фиг.З - зависимость регулирования мощности от величины зазора по предлагаемому способу. Способ осуществляется следуЕощим образом. Свариваемые детали 1 Сем.фиг.1 и 2) устанавливают друг относительно друга с зазором 2. В нижней части соединения размещают формирующие ползуны 3 и наводят шлаковую ванну 4. В пш.аковую ванну подают посредством привода подачи электрод 6. Под действием .напряжения V сварочного источника 7 создается металлическая ванна 8, перемещающаяся вверх со скоростью сварки Vqg. изменении зазора вследствие нагрева и усадки кристаллизуклцегося металла ntea скорость подачи электрода изменяют пропорционально величине сварочного зазора. Одиовремеино с изменением скорости сварки электрода изменяют напряжение сварки: при увеличении зазора напряжение уменьшают, а при уменьшении ; сгзора увеличивают в соответствии с зависимостью . 1). При этом мощност процесса сварки в зависимости от величины площади сечения изменяется по кривой 9 (фиг.З. Предложенная зависимость (1) находится в области ограниченной кривыми 10 и 11. Кривая 10 - зависимость мощности процесса от величины зазора при нерегулируемом напряжении источника питания с жесткой внешней вольтамперной характеристикой. Кривая 11 - зависимость электрических параметров процесса от величины зазора при постоянной мощности источникаСУсТс const). За пределами области, ограниченной 8 б кривыми 10 и 11, неизбежны либо чрезмерное проплавление кромок - область А , либо непровар - область В (фиг.3 ). Предлагаемый способ опробован при сварке образцов размером ЮООх JOOOxlSt) мм из стали 25хНЗМФА и 10ГН2МФА. Образцы собирают с клиновидным зазором: внизу 35 мм, вверху 50 мм. При сварке по режиму, приведенному в таблице, используют флюс 48-ОФ-6 и сварочные проволоки диаметром 3 мм с химическим составом, аналогичным составу основного металла образцов.

При сварке зазор измеряют на рас стоянии 50 мм от поверхности шлаковой . Величина зазора изменяется в процессе сварки от 35 мм до 28 мм, В случае сварки образ ца из стали 10ГН2МФА скорость подачи электродных проволок изменяют пропорционально зазору в пределах 195-148 м/ч, что вызывает изменение тока сварки с ЬОО до 650 А; сварочное напряжение повьппают от 40 до 44 в соответствии с расчетной величиной по уравнению (1). Микро-и макроанализ структуры металла шва показывает отсутствие дефектов типа горячих трещин и постоян ство провара по высоте соединения. Таким образом, предлагаемый спосо сварки обеспечивает постоянство усло вий кристаллизации металла шва и повышает качество сварных соединений. Внедрение способа при изготовлении, например корпуса парогенератора ПГВ-1000, дает экономический эффект Sa счет сокращегшя длительности изготовления в результате сокращения работ по устранению дефектов в сумме 84,7 тыс.руб. Формула изобретения Способ электрошлаковой сварки плавящимся электродом,при котором электрод подают в сварочный зазор и изменяют скорость его подачи в шлаковуТй ванну в зависимости от площади поперечного сечения зазора, отличающийся тем, что, с целью повышения качества сварного соединения, в каждый момент изменения скорости подачи электрода производят изменение сварочного напряжения в зависимости от изменения площади поперечного сечения зазора на уровне шлаковой ванны по условию П -у +/АТ- - - 1 РуГьо с coF,, де (JQ- изменяемое напряжени сварки, Fg- площадь сечения электрода,