Способ сварки плавлением стыковых соединений Советский патент 1982 года по МПК B23K9/16 

(5А) СПОСОБ СВАРКИ ПЛАВЛЕНИЕМ СТЫКОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ Изобретение относится к сварке плавлением стыковых соединений и мож быть.использовано во всех отраслях народного хозяйства. В химической, энергетической, пищевой и других отраслях народного хо зяйства предъявляются повышенные тре бования к величине обратного валика и мениска шва, соприкасающегося с продуктом или рабочим телом. Это достигается применением магнитных полей, которые, взаимодействуя со сварочным током, создают до полнительную силу, участвующую в рав новесии сварочной ванны 1. Недостатками этого способа являют ся применение дополнительного оборудования и трудность осуществления его в затесненных условиях сварки. Применяется также способ создания дополнительного давления, противодей ствующего силе тяжести расплавленного металла f2D. Недостаток его - создание специального оборудования. Кроме того, этот способ применим для сварки неповоротных стыков труб с толщиной стенки более 1,0 мм,При меньшей толщине очень трудно обеспечить низкие давления для формирования шва. Известен способ вытягивания жидкого металла сварочной ванны. Осуществление его требует расположения неплавящегося стержня строго в хвостовой части сварочной ваннь: и необходимости применения присадочной проволоки для создания внешнего усиления шва t3l. Известен также способ сварки плавлением, при котором со сторонь дуги на изделие предварительно укладывают присадочный элемент и сварку ведут за два прохода, причем во время первого прохода проплавляют основной металл с частичным расплавлением присадочного элемента путем установки горелки под углом 60-70 к свариваоМому металлу, а при втором проходе расплавляют оставшуюся часть присадочного элемента, располагая горелку над ним, при этом выс&ту присадочного элемента выбирают равной от 0,8 до 1,0, а ширину от 0,3 до 0,5 от толщины свариваемого металла 41. Недостатками известного способа являются сложность в сборке стыков под сварку, а из-за наклона горелки получение нестабильных геометрических размеров провара, особенно на толщине более 3,0 мм. Цель изобретения - повышение ка- , чества сварки путем получения старильных геометрических размеров шва. Поставленная цель достигается тем Что согласно способу сварки плавлением стыковых соединений, при котором на изделие со стороны дуги предварительно укладывают симметрично, относительно стыка присадочный элемент а сварку осуществляют в два прохода, проплавляя первым проходом основной металл с частичным расплавлением присадочного элемента, а вторым проходом расплавляют оставшуюся часть присадоч ного элемента, в последнем, выполненным с шириной Вдр - - + (о,2-0,3} и высотой h (0,3-0,5)5, предварительно образуют У-образную канавку с углом раскрытия сС , определяемь1м из условияг, tgcC 2h где Врр - ширина присадочного элемента;энергия дуги при сварке первого прохода; коэффициент теплопроводности присадочного элемента; температура плавления присадочного элемента; высота присадочного элемента;толщина стенки стыкового со единения, при этом присадочный элемент распола гают вершиной угла раскрытия по цент ру стыкаJ а при сварке второго прохо да увеличивают на 20-30% по сравнению с энергией дуги при сварке перво го прохода с одновременным увеличени ем длины дуги в 3-4 раза. На фиг. 1 и фиг. 2 показано соединение под сварку; на фиг. 3 - рас положение горелки при выполнении пер вого прохода; на фиг. 4 - поперечное сечение соединения после выполнения 8 . 4 первого прохода; на фиг. 5 - расположе1ше горелки при вьтолнении второго прохода; на фиг. 6 - поперечное сечение соединения после сварки. Приспособление для осуществления предлагаемого способа содержит стыкуемые элементы I и 2, присадочный элемент 3, имеющий высоту h и шири ну Впр, в котором выполнена V-образная канавка с углом раскрытия сК . Между электродом 4 и присадочным элементом 3 горит дуга 5, имеющая длину | при сварке первого прохода и длину -Ej при сварке второго прохода, при этом после сварки первого прохода шов. имеет ширину Вщ., а после сварки второго прохода Buv Способ осуществляется следующим образом. , Предварительно обрабатывают кром|ки стыкуемых элементов 1 и 2 и изготавливают присадочный элемент 3 пшриной Вор и высотой h . Выполняют в элементе 3 У-образпую канавку с углом раскрытия оС. Собирают стык элементов I и 2 и располагают элемент 3 таким образом, чтобы вершина угла раскрытия оС разместилась по центру стыка. Для исключения деформации присадочного элемента 3 его прихватывают к элементам и 2. Затем устанавливают электрод 4 над присадочным элементом 3 по центру стыка. После этого возбуждают дугу 5 длиной t, и производят первым проходом полное проплавление стыкового соединения с частичным расплавлением присадочного элемента 3 и получают шов шириной . После этого для выполнения второго прохода длину дуги 5 увеличивают в 3-4 -раза до величины 6j и осуществляют сварку второго прохода с полным оплавлением присадочного элемента 3, получая шов шириной В,, при этом одновременно увеличивают энергию дуги 5 для сварки второго прохода на 20-30% по сравнению с энергией дуги при сварке первого прохода. Для получения сварного соединения с гарантированными геометрическиг-ш размерами шва иметь присадоч5-1ЫЙ элемент 3 определенных размеров При выполнении первого прохода ванна верхней поверхностью удерживается вьше основного металла, причем величина поднятия ванны присадочного элемента определяется высотой h . При h меньше 0,3 5 сила поверхност5ного натяжения, получаемая за счет искривления при действии веса ванны и давления дуги, не обеспечивает под нятия ванны вьше поверхности основно го металла. При h больше 0,50 возникает вероятность появления непровара, что тоже нежелательно. Оптимальная величина h равна (0,3-0,5)с Немаловакное значе П1е имеет ширина присадочного элемента . При 09 ВИР + (о, 2-0,3) элемент распла л I гтл. ляется полностью, увеличивается объе ванны, что вызывает ее дополнительное провисание и образование чрезмерных менисков снаружи и усиления шва со стороны проплава. 0,2 При Впр + (0,2-0,3) возниА пл кает необходимость выполнения дополнительных проходов для расплавления присадочного элемента. Предварительное создание V-образной разделки на присадочном элементе способствует: во-первых, более стабильному провару всего соединения, т.е. вершину разделки располагают над стыком и соответственно уменьшают пpoвapивae fyю толщину; вовторых, разделка изменяет краевой угол смачивания жидкого металла с кромкой, что вызывает дополнительное увеличение кривизны верхней поверхности и соответственно силы поверхностного натяжения. Последнее создает условия для лучшего удержа1шя ван ны и вывешиванию ее выше поверхнос ти основного металла. Значения предельного угла раскрытия разделки выбраны из условия,когда кромки раздел ки сделаны на всю ширнну присадочного элемента (Впр) , а вершина разделки располагается на глубине h, т.е. пра тически прорезая присадочный элемент, В этом случаеtgdi . Выполнение разделки на всю ширину Вцр. благоприятно сказывается на качество сварного шва. Выполнение же разделки на всю толщину Ь нежелательно,так ка присадоч1&1й элемент разделяется на две части, что при сварке вызывает и коробление и прожог. Поэтому вершина разделки не должна выходить за преде лы h а угол раскрытия должен быть больше указанной величины, т,е. . Пример. Способ осуществляют при аргоно-дуговой сварке неплавящим ся электродом стыкового соединения 6 пластин 100 X 200 из сплава титана t)T4-l 3,0 мм. Присадочный элемент вьтолняют в виде полос размером 10 X 200 X 2,0 мм. Угол раскрытия канавки оС равен 75. Сварку осуществляют на макете устройства, представляющего привод перемещения горелки относительно изделия. Режим сварки: 1-ый проход - по флюсу CaFj: сварочньцЧ ток - 140 А; скорость сварки 5,5 м/ч; длина дуги - 1,0-1,5 мм; диаметр вольфрамового электрода 3,0 №i; угол заточки электрода - 30 ; притупление - 1,0-1,2 мм; расход аргона - 5,6 л/мин. 2-ой проход: сварочный ток 170-180 А; скорость сварки - 5,5 м/ч; длина дуги - 3-5 мм; диаметр вольфрамового электрода - 3,0 мм; угол заточки электрода - расход аргона - 5-6 л/мин. Способ позволяет повыснть стабильность геометрических размеров шва, преимущественно при сварке тонкостенlibix труб малого диаметра, угфостить констр тсцию свароч1€ых aвтo йlтoв, особенно, в MOHTasiibix условиях при обеспечении качественного шва с обратной .стороны стыкового соединения. Примене1ше предлагаемого способа при автоматической сварке неповоротных стыков труб малого диаметра, т.е. при сварке бесприсадочной проволоки позволяет снизить брак в 2-3 раза по сравнеш1ю со сваркой с присадочной проволокой. Формула изобретеЕ{ия Способ сварки плавлением стыковых соединеш й, при котором на изделие со стороны дуги предварительно укладывя-ют симметрично относительно стыка присадочный элемент, а сварку осуществляют в два прохода, проплавляя первым проходом основной металл с частичным pacплaвлeнlieм присадочного элемента, а вторьм проходом расплавляют оставшуюся часть присадочного элемента, отличающийся тем, что, с целью повышения качества сварки путем получе1шя стабильных геометрических размеров шва, в присадочном элементе , выполненным с шириной Вор 0.2с + (0,2-0,3) и высотой h пл .. (О,3-0,5)о, предварительно образуг