Способ оценки склонности сварочных материалов к пористости Советский патент 1982 года по МПК B23K28/00 

(5V) СПОСОБ ОЦЕНКИ СКЛОННОСТИ СВАРОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ К ПОРИСТОСТИ

Изобретение относится к области сварки, в частности к способам оценки склонности сварочных материалов к пористости, и может быть применено в различных отраслях машиностроения при изготовлении сварных конструкций . Известен способ оценки склонности сварочных флюсов к пористости, выз--. ванной водородом 1 Сущность способа заключается в следующем. Длину разделки, подлежащую заварк (250 мм), делят на пять равных участ ков. В каждый из участков разделки вводят заранее отвешенное (одинаковое для всех участков данного образца) количество порошкообразнсзй. ржавчины и тщательно выравнивают. Критерием для восприимчивости того или иного материала к наличию ржавчины.служит весовое, количество, последней, приходящееся на длину шва И вызывающее начало образования наружной пористости. Недостаток известного способа применимость его только для сварки закрытой дугой, так как при сварке или выплавке открытой дугой ржавчина выдувается из разделки. Это существенно снижает достоверность оценки. Известен способ оценки еклонности сварочных материалов к пористости, наиболее близкий к данному изобретению по технической сущности,при котором в пластинах выполняют продольные пазы, в них укладывают порошковую проволоку с наполнителем из материала, вызывающего поры, наплавляют исследуемым материалом и определяют критерий склонности исследуемого материала к пористости по величине наполнителя, вызывающей появление пор в наплавленном металле Г2Х.В этом способе для нахождения критического содержания наполнителя, вызывающего появление пор, проводят ряд параллельных опь(тов, в каждом из которых дозированное количество наполнителя меняют. Недостатком известного способа является низкая достоверность полуценных результатов, так как при сварке разделок с различным весовым содержанием наполнителя условия опыта невозможно выдержать постоянными. Целью изобретения является повышение точности оценки. Для этого в способе оценки склонности сварочных материалов к пористости, при котором в пластине выполняют продольные пазы, в них укладыва ют порошковую проволоку с наполнителем из материала, вызывающего поры, наплавляют исследуемым материалом и определяют критерий склонности иссле дуемого материала к пористости по ве личине наполнителя, вызывающей появление пор в наплавленном металле, порошковую проволоку изготавливают в виде мерных отрезков, продольные паз делят на ряд одинаковых участков и-обеспечивают на этих участках различное количество наполнителя порошковой проволоки. При этом различное количество наполнителя порошковой проволоки обеспечивают путем увеличения количества отрезков порошковой проволоки на каж дом участке в соответствии с законом арифметической прогрессии.Порошковую проволоку изготавливают в виде мерны отрезков одинакового веса с разным весовым содержанием наполнителя. С целью оценки склонности материа лов к пористости, вызванной азотом, в качестве наполнителя порошковой проволоки берут нитриды элементов с температурой диссоциации 800-1 . При этом наплавку каждого участка выполняют при модулировании напряжения дуги с полупериодом, равным времени наплавки каждого участка, и опр деляют дополнительный критерий склон ности материалов к пористости соглас но соотношению у GMC/V - напряжение дуги, при котором начинают образовываться поры; jmLn Минимальное .напряжение дуги, обеспечивающее стабильность процесса; fMeN весовое содержание нитридов на 100 мм длины шва. Введение указанного критерия объясняется тем, что оценка склонности сварочных материалов к пористости, вызванной азотом, только по критическому содержанию нитридов без учета словий сварки в некоторых случаях, например при сварке и наплавке порошковой проволокой, является недостаточной . В данном случае большое значение имеет также и рабочий диапазон напряжений дуги. ;Следовательно, более достоверной ценкой.является отношение интервала рабочих напряжений к критическому одержанию нитридов. Пример 1. Проводилась оценка стойкости- наплавочной самозащитной порошковой проволоки марки ПП-АН105 диаметром 3 мм против псристости, вызванной азотом. Были подготовлены 7 пластин из стали МСт.З размером ЮЧОО ОО мм, в каждой из которых был сделан продольный паз глубиной 4 мм и длиной 350 мм. Поверхность пластин, подлежащая нап.лавке, была зачищена до металлического блеска. Далее были изготовлены 7 порошко вых проволок со следующим весовым содержанием нитридов 100 мм порошковой проволоки, г: N1 0,1 № 20,3 № 30,5 № 0,7 №5.0,9 № 61,1 № 71,3 В ка.честве нитрида использовали нитрид магния температурой диссоциации ТЗОО°С. От каждой проволоки были взяты мерные отрезки (длина каждого отрезка равна 50 мм). В соответствии с таблицей случайных . чисел (см. книгу Маркова К.В. и Лисенков А.Н. Планирование эксперимента в условиях нерднородностей. М., Наука, 1973, приложение 1, с. 177) в разделку укладывали последовательно друг за другом отрезки проволок, содержащих нитриды, в следующем порядке: : Первая разделка1,3,6,,2,5,7 Вторая раздел5,А,2,7,6,1,3 ка Третья раздел7,2,5,3,6,i, ка Четвертая раз2,4,7.5,6,1,3 делка Пятая раздел3,5,2,7,1,6,4 ка Шестая раздел7,7,1,3,4,2,5 ка Седьмая разделка 5,6,3,1,2,4,7 Цифрами обозначены номера- проволок, состав которых приведен ранее. Заплавку разделок проводили на ре жиме, характерном для самозащитных порошковых проволок: ток дуги 300320 А, напряжение дуги 24-26 В, скорость наплавки 18 м/ч: Ток постоянный, полярность обратная. Источник сварочного тока ВС-бОО, сварочный автомат АБС. После заварки разделок и осмотра наплавленных .валиков установили, что критическое количество нитридов магния, вызывающее поры, оказалось равным 0,7 г/100 мм шва. Поры появились на шести участках,где была уложена проволока № 4 (весовое содержание нитрида магния 0,7 г/100 и на одном участке, на котором находилась проволока № 5 с весовым содержанием нитрида магния 0,9 г/100 мм. Для сравнения в тех же условиях оценивали стойкость материалов пор п известному способу. Получили следующие результаты: 4 раза поры обнаруже ны при содержании Ид gN 0, равном 0,7 г/10 мм шва, 2 раза -0,9 г/мм шва и 1 раз - 0,5 г/100-мм шва. Кроме того, испытывали две порошковые проволоки: ППАН-1 (сердечник рутил-органического типа) и ППАН-3 (сердечник карбонатнофлюоритного типа) диаметром 3 мм. Режим сварки: ГОК дуги 340-350 А, скорость сварки 25 м/ч. Напряжение дуги изменяли от 20 до 30 В таким образом, что полупе риод модуляции был равен времени сва ки одного участка. Разделки готовили аналогично предыдущим опытом. Установили, что поры образуются при содержании нитридов 0,7 г/100 мм шва, но диапазон рабочих напряжений для двух проволок различен. Для ППАН-1 U n-UAvntn 28-23 58, а для ППАН-3 идп-иАт 1п 25-22 38. . Следовательно, испытание проволоки по склонности к образованию пор можно оценить следующим соотношением:ППАН-1 7,11, 4,28. ППАН-3 Таким образом, если оценивать порошковые проволоки по содержанию нитридов, то они обладают одинаковыми свойствами, но при комплексной оценке с помощью предложенного критерия оказалось, что проволока ППАН- более технологична и менее склонна к образованию пор. Пример 2. Оценивали стойкость самозащитной порошковой проволоки марки ПП-АН 3 диаметром 2,8 мм против пористости, вызванной водородом. Подготовили порошковую проволоку фЗ мм,наполнителем которой была ржавчина, и разделили ее на мерные отрезки по 50 мм. Весовое содержание ржавчины составляло 0,15 г/100 мм. Подготовили пять пластин из стали М ст. 3 .размером 12х60х400 мм, в каждой из которых был выполнен продольный паз глубиной 4 мм и шириной 10 мм. Поверхность пластин зачистили до металлического блеска. В каждую разделку укладывали мерные отрезки порошковой проволоки со ржавчиной в следующем порядке: на первом участке - один отрезок, на втором участке - два рядом уложенных отрезка, на третьем - три рядом уложенных отрезка, на четвертом - четыре и на пятом - пять рядов уложенных отрезка. Наплавку порошковой проволокой ПП-АН 3 выполняли от генератора ПСТ500 на постоянном токе обратной полярности на автомате АБС на режиме: ток на дуге 350-360 А, напряжение на дуге 26-28 В, скорость сварки 20 м/ч. Затем производили осмотр швов, выявили поры. Установили,что критическое содержание ржавчины,вызывающее поры, равно 0,6 г/100 мм шва. Поры появились на 4 участках с весовым содержанием ржавчины 0,6 г/100 мм шва и на одном участке с содержанием ржавчины 0,75 г/100 мм шва. В тех же условиях оценивали стойкость проволоки ПП-АН 3 к образованию пор по известному способу. Получили следующие результаты: два раза 79 поры обнаружены при содер жании ржавчины 0,6 г/100 мм шва, два раза при содержании ржавчины 0,75 г/100 мм и один раз - при содержании ржавчины 0,5 г/100 мм,. Таким образом, при оценке склонности сварочных материалов к пористости, по данному способу, систематическая ошибка ниже, а точность оценки выше по сравнению с известным способом. Формула изобретения 1.Способ оценки склонности сварочных материалов к пористости, при котором в пластинах выполняют продольные пазы, в них укладыва19т порош ковую .проволоку с наполнителем из ма териала, вызывающего поры, наплавляют исследуемым материалом и определяют критерий склонности исследуемо го материала к пористости по величине наполнителя, вызывающей появление пор в наплавленном металле, о т л ичающийся тем, что, с целью повышения точности оценки, порошковую проволоку изготавливают в виде мерных отрезков, а продольные пазы делят на ряд одинаковых участков и обеспечивают на этих участках различ ное количество наполнителя порошково проволоки. 2.Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и и с я тем, что различное количество наполнителя порошковой проволоки обеспечивают путем увеличения количества отрезков порошковой проволоки на каждом участке в соответст ВИИ с законом арифметической прогрес сии. 8 3. Способ по п. 1 , о т л и а ющ м и с я тем, что различное количество наполнителя порошковой проволоки обеспечивают разным весовым содержанием наполнителя в каждом мерном отрезке порошковой проволоки. 4.Способ ПОПП.1 и 3i ОТЛИ чающийся тем, что, с целью оценки склонности материалов к пористости, вызванной азотом, в качестве наполнителя порошковой проволоки берут нитриды элементов с температурой диссоциации 800-1 . 5.Способ по пп. 1, 3 и , от -. ли чающий с я тем, что наплавку каждого участка выполняют при модулировании напряжения дуги с полупериодом,, равным времени наплавки каждого участка, и определяют дополнительный критерий склонности материалов .к пористости согласно соотношениюtl и Q tnln напряжение дуги,.при котором начинают появляться поры-, минимальное напряжение дуги, обеспечивающее стабильность процесса 5 - весовое содержание нитрида на 100 мм длины шва. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1, Вопросы теории сварочных процессов) кн. 1i, М., Машгиз, , с. 175-176.. 2.К.Олейниченко и др. Сварка проволокой ПП-АН 8 по кромкам с ржавчиной,Автоматическая сварка, 1972, N° 1, с. 72-73 (прототип).