Способ электрошлаковой сварки высокотеплопроводных материалов Советский патент 1982 года по МПК B23K25/00 

Изобретение относится к сварочному производству и может быть использовано при изготовлении сварных конструкций из меди больших толщин.

В современной технике, например в спецэлектрометаллургии, находят применение различные теплообменники, изготовленные из меди и ее сплавов. В связи с ограниченными размерами выпускаемого промышленностью проката больших толщин возникла необходимость укрупнять до требуемых размеров плиты из данных сплавов.

Известен способ электрошлаковой сварки меди пластинчатыми электродами с использованием легкоплавких фторидных флюсов и устройств для формирования шва, заключанлцийся в том, что электрошлаковый процесс начинают неплавящимся электродом в теплоизолированном кармане, который охлаждают после выхода металлической ванНы в зазор между свариваемыми кромками, а сварной шов в процессе сварки охлаждают ниже фронта кристаллизации. При данном способе в качестве формирующих- устройств используют графитовые блоки ij .

Однако указанный способ э.лектрошлаковой сварки имеет ряд серьезных

недостатков: создает большие неудобства при смене неплавящегося электрода на плавящийся; в связи с ограниченными размерами зазора между свариваемыми кромками нет возможности использовать неплавящийся электрод больших сечений, что ведет к низкой эффективности нагрева; практически неприменим для выполнения протяжен10ных швов.

Цель изобретения - повышение сварного соединения путем обеспечения необходимых начальных тепловых условий .

15

Цель достигается тем, что согласно способу электрошлаковой сварки плавящимся электродом с использованием графитового кармана и форму1сяцих устройств, при котором заливают жид20кий шлак в карман, обеспечивают необходимую площадь контакта жидкого расплавленного шлака с поверхностью свариваемых кромок, а также необходимую по времени продолжительность их

25 контакта. Экспериментальным путем установлено, что для прогрева кромок достаточной является площадь контакта жидкого шлака со cBapHBaeMHNw кромками,равная (3-4,5)сГ где cf30 :толщина свариваемого металЛа. в бокоBOM формирующем устройстве высверливают отверстие для слива жидкого шлака по мере заполнения кармана присадочным материалом. Уровень, на котором высверливают отверстие выбирается таким, чтобы с одной стороны обеспечить необходиглую контактную поверхность жидкого шлакаи свариваемых кромок, а с другой - чтобы после перекрытия слива шлака оставшийся объем ejO обеспечивал стабильное проведение дальнейшего процесса сварки. При этом верхний уровень жидкого шлака поддерживают неизменным на высоте равным (0,8-1,5)(f для чего вытекаемый шлак сливают до нагрева кромок до t 0,5 Трдметалла, после

чего слив шлака прекращают.

Процесс начинают с заливки жидкого шлака в количестве, достаточном для заполнения кармана из графита и зазора между свариваемыми кромками пластин до уровня отверстия для слива. Затем электрод погружают в шлаковую ванну и начинают процесс сварки. По мере заполнения кармана расплавленным металлом шлак сливается через отверстие в боковом формирующем устройстве. Слив шлака прекращают после того, как температура нижнего края свариваемых кромок достигает Т 0,5 Трд , где Т ПА - температура плавления свариваемого металла. Установлено, что качественное сплавление кромок на меди обеспечивается при их подогреве до температуры 55Cfc. Благодаря такому ведению процесса удается достичь того, что в начальный момент сварки область наибольшего тепловложения находится на постоянном и наиболее благоприятном уровне, поддерживается неизменной контактная повехность теплопередачи между расплавленным шлаком и свариваемыми кромками.

Пример. Для сварки подготовлены 2 пластины размерами 100x500x800 мм из меди марки Ml,графитовый поддон с карманом сечением 200x200x100 мм, боковые графитовые формирующие блоки размерами 100x300x600мм.В одном из блоков на высоте 100мм от края высверлили сквозное отверстие 0 15 мм. Пластинчатый электрод сечением 50x80 из меди марки Ml.Используют фторидный флюс мар ки АН-М10.

Сборку и сварку производят следующим образом.

Медные пластины устанавливают на графитовый поддон и фиксируют с зазором 100 мм, при этом карман располагают симметрично относительно стыка, затем устанавливают боковые Формирующие планки. Все щели уплотняют термостойкой глиной. В одну из пластин зачеканивают хромельалюмелевую термопару. Место зачеканки находится

на расстоянии 5 мм от нижнего края пластин и стыкуемой кромки. Термопара соединена с регистриругадим прибором КСП-4. Сварка выполнялась на автомате А550У от трансформатора ТШС-10-1. Л Порядок выполнения сварки следующий. Отдельно, в графитовом тигле, расплавляют флюс АН-М10,после чего, его заливают сверху в карман до уровня отверстия в боковой формирующей д планке. После заливки шлака включают сварочный ток и начинают процесс. Режим сварки lpg 8000 А, UOB 42 В. По мере заполнения кармана жидкий шлак сливался через отверстие в боко вай формирующей планке. По достижении 550 С в месте зачеканки термопары слив шлака прекращают, перекрывая отверстие пробкой из огнеупорной глины, после чего процесс продолжают на фик- сированном объеме шлака, который составлял 1000 см-.

В результате получено качественное сварное соединение. Сплавление кромок пластин наблюдалось по всей длине. Уменьшение площади контакта 5 жидкого ишака и свариваемых кромок до величины менее Зд приводит к несплавлению нижней части кромок. Увеличение площади свыше 4 ,5сГ нецелесообразно, так как это приводит к неэффективному расходу плавящегося

электрода. Уменьшение уровня жидкого шлака относительно свариваемых кромок до величины менее 0,8(f или увеличение свыше 1,5 (Г ведет к ухудшению 5 подогрева и появлению несПлавлений в

начальной стадии сварки. Экономический эффект от использования предлагаемого способа ЭШС изделий и высокотеплопроводных материQ алов возникает в свя«и с возможностью сварки крупногабаритных изделий без применения дополнительного подогрева на начальной стадии процесса.

Формула изобретения

Способ электрошлаковой сварки высокотеплопроводных материалов, преимущественно меди и ее сплавов, с использованием плавящегося электрода и формирующих устройств из огнеупорного материала, при котором производят заливку жидкого шлака в карман, отличающий ся тем, что, с

целью повышения качества сварного соединения путем обеспечения необходимых начальных тепловых условий при замене жидкого шлака в карман,производят разогрев части свариваемых кромок расплавленным шлаком, обеспечивая контактную площадь жидкого ишака и кромок равной (3-4,5)(f, где cfтолщина свариваемого металла,поддерживая при этом верхний уровень жидкого шлака относительно нижнего торца

592.93686

свариваемой заготовки неизменным на. Источники информации,

высоте равной (0,8-1,,для чего вы-принятые во внимание при экспертизе тесняемый расплавленным металлом шлак 1. Авторское свидетельство СССР

сливают в течение времени нагрева кро-Ц 332977, кл. В 23 К 25/00,

мок до температуры, равной 0,5 Т„ ме.-iВ 23 К 25/00, 15.10.79 (проталла,после чего слив шлака прекращают.тотип).