Способ сварки под флюсом Советский патент 1981 года по МПК B23K9/18 

(54) СПОСОБ СВАРКИ ПОД ФЛЮСОМ

1

Изобретение относится к автоматической сварке под слоем флюса.

По основному авт. св. 496128 известен способ сварки под флюсом с -подачей в зону дуги остальной электродной проволоки, при котором в зазор между листами свариваемого металла помещают металлическую гранулированную присадку, в состав присадки вводят от 10 до 100% к ее весу окислы элементов с малым сродством к кислороду и активный раскислитель в жидком состоянии, для чего перед дугой, горящей под флюсом, помещают дугу, горящую в инертном газе, в которую подается проволока из активного раскислителя (алюминий, титан и др.) l.

Недостатком этого способа является то, что активный раскислитель располагается после введения, главным образом, в верхней части зазора и плохо проникает в нижнюю часть. Поэтому в верхней части зазора всегда наблюдается недостаток окислов металлов, а в нижней части - недостаток активного раскислителя. В связи с этим заметно уменьшается те- пловьщеление в зоне сварки, производительность сварки и глубина про.плавления металла. При сварке стали больщой толщины в корне швов могут возникать непровары,. а по сечению швов неметаллические включения

10 невосстановившихся окислов и тугоплавкой окиси алюминия.

Цель изобретения - повышение степени полноты экзотермических реакций и увеличение тепловыделения, произISводительности сварки, глубины проплав ления металла, повышение качества сварных швов и соединений и обеспечение возможности сварки стали большой толщины за счет увеличения

X тепловьщеления в зоне сварки.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу сварки под флюсом перед сваркой в металлическую гранулированную присадку, засыпаемую в нижнкяо часть зазора, послойно добавляют определенное количество акти ного раскис лит ел я - порошка алюминия возрастающее по мере увеличения глубины слоя и количества окислов металлов в присадке, в головную часть сварочной ванны, дуги, горящей в инер ном газе, вводят кислород, количество которого в основном определяется толщиной свариваемого металла и коли чеством жидкого активного раскислителя, поступакяцего в зону сварки. Количество вводимого послойно порошка активного раскислителя определяют по формуле где А - количество порошка активного раскислителя, вводимого в данный слой, г; Г -количество окислов в металлической присадке, г/м; Vrn- скорость сварки, м/с; : о j- глубина слоя, мм; Н -1 толщина свариваемого металла, мм; коэффициент, определяемый соотношением между окислами присадки и активного раскислителя . Количество вводимого кислорода Определяют по формуле O.V(TVrSn, ). где 02 количество вводимого кисло . рода, л/с; D Vpiy-диаметр, мм, скорость подач м/с, удельный вес, г/см соответственно проволоки из материала раскислителя; глубина проникновения жидко го раскислителя в зазор, мм коэффициент, определяемый количеством кислорода, л, необходимым для образования закиси железа, требуемой дл окисления 1 г активного рас кислштеля; коэффициентj определяемый соотнощением меязду плотностью жидкого раскислителя и окислов присадки с учетом пористости в зазоре. Сварка осуществляется двумя дуга ми, одновременно шш за два прохода При сварке по известному способу в нижней части зазора образуется недостаток жидкого активного раскисли теля, не проникакнцего в эту зону. Поэтому в предложенном способе в нижние слои металлической присадки дополнительно вводится порошок алюминия (как известно, при взаимодействии 1 г алюминия с окисью железа выделяется 3660 кал.а с закисью железа более 6000 кал). Количество вводимого порошка алюминия должно соответствовать количеству окислов металлов присадки, засыпаемых на 1 п. м, скорости сварки, толщине свариваемого металла и глубине слоя hx, которая изменяется в интервале .|j. tfH и может быть определено по формуле A-K,nV g -b/|H)--0,3375 Коэффициент .16 определяется из соотношения меяаду окислами присадки и алюминием, соотвётствующего реакции PeyO - 2M-2fe+.M Q Сразу же после прохождения дуги, горящей в инертном газе, и возбуждения экзотермических реакций дальнейшую сварку осуществляют на повышенном режиме дугой, горящей под флюсом, с подачей в нее стальной проволоки. При этом избыток алюминия (титана) может взаимодействовать с окислами металлов,входящими в состав флюса, и восстанавливать «X. Этим обеспечивается дополнительное раскисление и легирование металла шва за.счет элементов, входящих во флюс, а также увеличение коэффициента направления и вьаделения тепла. . В начале сварки основной и присадочный металлы расплавляются дугой, горящей в инертном газе, в которую подается проволока из металла активного раскислителя. При этом в сварочной ванне и верхней части зазора образуется избыток Ж1адкого активного раскислителя и недостаток окислов металлов, что может существенно уменьшить интенсивность экзотермических реакций. Для устранения дисбаланса именно в эту зону подается кислород, количество которого соизмеряется с величиной избытка активного раскислителя, объемом сварочной ванны, толщиной свариваемого металла и т.д. Так, например, количе5ство подаваемого кислорода можно оп делить по формуле о -к Ст рГКзПУ в)- (,) Первый член в скобках формулы (1 определяет количество жидкого метал ла раскислителя, вводимого дугой, горящей в инертном газе, а второй член - количество активного раскислителя, уходящего из зоны взаимоде ствия с кислородом в нижнюю часть з зора. Коэффициент К 2 определяет количе ство кислорода в литрах, потребное для образования закиси железа, необ ходимой для окисления 1 г активного раскислителя в соответствии с реакц ей 2Al+3FeO Al20 +3Fe Величина этЬго коэффициента равн Э-16-22,4 -0,62. i 2.27-32 Другой коэффициент К зависит от соотношения между плотностью жидкого раскислителя и окислов присадки и с учетом порозности в зазоре выби рается в интервале 0,45-1,04. При использовании в качестве активного раскислителя титана коэффициенты К., К, расчитьшаются аналогично. Пример. Производится сварка по предлоежниому способу малоуглеро дистой стали Ст. 3 СП с толщиной листа О 30 мм с подачей в дугу сварочного трактора .ЛДС-1000-2, горящую под флюсом АН-348А, сварочной проволоки марки ф 4 мм со ско ростью 120 м/ч при силе тока 800 А и скорости сварки 10 м/ч. В дугу, . горящую в инертном газе, с помощью держателя полуавтомата с гибким шлангом подается алюминиевая проволока ф 1,6 мм со скоростью 3,5 м/ми и газ аргон в количестве 8-10 л/мин Перед сваркой в зазор 8-10 мм помещается металлическая присадка, содержащая наряду с крупкой окислы железа в количестве 100 г на погонный метр. В нижележащие слои присадки вводится дополнительно порошок алюминия: в слой на глубине от 16 до 20 мм - 19 г, в слой на глубине 21 25 мм - 26 г и в слой на глубине 26-30 мм - 31,5 г на погонный метр. 56 На каретке автомата в специальном суппорте установлены корундовая трубка и регулирующий кран для подачи кислорода в сварочную ванну в зону поступления жидкого активного раскислителя. Конструкция суппорта обеспечивает возможность изменения расстояния от торца кислородопровода до оси дуги, углов между плоскостью основного металла, направлением сварки и осью трубки и перемещение трубки в суппорте по оси. Кислород вводится в соответствии с формулой d) в количестве 0,25 л/с или 15 л/мин. При интенсивней окислении железа, кремния и марганца в зоне сварки вццеляется большое количество тепла. Так, например, при окислении 1 г железа вьщеляется 1150 кал и обруЪ образуется 1,26 г закиси железа. Образовавшаяся закись железа в активном состоянии энергично взаимодействует с жидким раскислитёлем (алюминий, титан) и при этом на 1,26 г закиси железа вьщеляется 6880 кал. Восстановившееся железо в количестве 1 г переходит в сварной шов. Таким образом, всего в результате экзотермических реакций на 1 г окисленного железа вьщеляется 8030 кал. что достаточно для нагрева до температуры плавления и расплавления 28,5 г стали. Точно также при взаимодействии 1 г алюминия, помещенного в нижние слои присадки, с ее окислами вьщеляется еще 3660 кал. В результате суммарного тепла, образующегося при окислении жидкого металла кислородом, в процессе экзотермических реакций алюминия титана ) с окислами в сварочной ванне, присадке и флюсе объем расплавляемого металла и производительность сварки повьш1ается на 7-15% по сравнению с известным способом. В связи с введением алюминиевого порошка в нижнюю часть зазора возрастает глубина проплавленйя металла на 2-3 tat, то равносильно увеличению сварочного тока на 150-300 А. Несмотря на дополнительные затраты, связанные с применением кислоода, общая сумма затрат на 1 кг направленного металла уменьшается на 8-10%. Ввиду увеличения глубины пропла вления металла количество непровар и других дефектов уменьшается. Формула изобретения 1.Способ сварки дод флюсом по авт. св. 9 496128, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью уве личения глубины проплавления, повы шения производительности процесса и улучшения качества сварных соеди нений при сварке стали большой тол щины за счет увеличения тепловыделения в зоне сварки, в металлическую присадку, находящуюся в ниж ней, части зазора, послойно вводят порошок активного раскислителя, количество которого определяют в зависимости от количества окислов присадки, а в зоне дуги, горящей в инертном- газе, в сварочную ванну вводят кислород, количество которо го определяют в зависимости от диа метра и скорости подачи проволоки из материала раскислителя, глубины его проникновения в зазор и количества окислов присадки, вводимых йогонный метр. 2.Способ сварки по п. 1, от личающийся тем,(ЧТО коли чество ВВОДШ4ОГО послойно порошка активного раскислителя определяют по формуле п тгде А - kдличecтвo порошка активт ного раскислителя, вводим го в данный слой, г; П - количество окислов в мета лической присадке, г/м; скорость сварки, м/с; глубина слоя, мм; толщина свариваемого металла, мм; коэффициент, определяемый оотношением между окислаи присадки и активного расислителя. об сварки по пп. 1 и 2, ающийс я тем, что вводимого кислорода опреформуле-V. к nv } н у, y 4 Р количество вводимого кислорода, л/с; диаметр (лм), скорость подачи (м/с), удельный вес ( г/см)соответственно проволоки из материала-раскислителя;глубина проникновения жидкого раскислителя в зазор, коэффициент, определяемый количеством кислорода в литрах, необходимым для образования закиси железа, требуемой для окисления 1 г активного раскислителя; коэффициент, определяемый соотношением между плотностью жидкого раскислителя и окислов присадки с учетом пористости в зазореь. точники информации, о внимание при экспертизе рское свидетельство СССР кл. В 28 К 9/18, 13.06.74.