Способ завершения шва при электронно-лучевой сварке

Способ завершения шва при электронно-лучевой сварке

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к электронно-лучевой сварке, в частности к технологии окончания процесса сварки, и может быть использовано в различных областях машиностроения для сварки деталей средних и больших толщин круговыми и кольцевыми швами. Целью изобретения является повышение качества сварных соединен1 Гй путем предотвращения дефектов формирования металла шв.а. На этапе 1 процесса сварки параметры режима выбирают из условия полного проплавления свариваемых кромок . На этапе 11 скорость сварки уменьшают от рабочего значения до нуля . Одновременно снижают мощность электронного луча или ток сварки при постоянном ускоряюЕ1ем напряжении по закону, обеспечивающему глубину проплавления на этапе 1. На этапе 111 с момента уменьшения скорости сварки до нуля в сварочную ванну вводят присадочную проволоку до момента достижения мощности луча, равной 0,05-0,3 оси мош;ности иа этапе. Продолжитель- «. ность этапа 1I1 выбирают из условия обеспечения заполнения парогазового канала присадочным материалом. На этапе IV прекращают подачу присадочного материала, а мощность луча снижают до нуля по линейному закону.При этом существенно снижается процент брака и устраняется ограничение по максимальной толщине свариваемых деталей . 3 Ш1. S с/) с:

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

- . ) СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

Я РЕСПУБЛИК (51) 4 B 23 К 15/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К Д ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕНКЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4032242/31-27 (22) 03.03.86 (46) 07.11.87. Бюл; У 41 (71) Институт электросварки им. Е.О.Патона (72) A.Д.Шевелев, В.Н.Замков, В.А.Сливинский и Л;И.Радченко .(53) 621.791.72 (088.8) (56) Заявка Японии У 56-165571, кл. В 23 К 15/00, 19.12.81.

Martin Ph. Charissoux Ch., Contre M. Exanen des Problenes Lies а 1а

Repartion des Defauts par Taisceou

d Electrons — Lnd J.S.F.F.Е. Second 1.о11ogue International Soudage

te Fusion Par Foisceaux D Electrong, Avignon, 5-8 Septenbre. — 1978, р. 157165.

Jester А., Raupaeh Н., Schneider А., Spiel P. Versuehe zur Ersielung eines porenfreun Schweissnoht

auslaufs — 2nd С.I.S.Г.Г.E Second

Collogue International Soudage et Fusion par Faisceaux d ELectrong, Avignon,5-8, Septenbre — 1978, р. 101-106. (54) СПОСОБ ЗАВЕРШЕНИИ ШВА ПРИ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ СВАРКЕ (57) Изобретение относится к электронно-лучевой сварке, в частности к технологии окончания процесса сварки, и может быть использовано в различных

„„ЯО„„Я49928 А1 областях машиностроения для сварки деталей средних и больших толщин круговыми и кольцевыми швами. Целью изобретения является повышение качества сварных соединений путем предотBpaU,åHèÿ дефектов формирования металла шва. На этапе 1 процесса сварки параметры режима выбирают из условия полного проплавления свариваемых кромок. На этапе 11 скорость сварки уменьшают от рабочего значения до нуля. Одновременно снижают мощность электронного луча или ток сварки при постоянном ускоряющем напряжении по закону-, обеспечивающему глубину проплавления на этапе 1. На этапе lll c момента уменьшения скорости сварки до нуля в сварочную ванну вводят присадочную проволоку до момента достижения мощности луча, равной 0,05-0,3 оси мощности на этапе l. Продолжительность этапа ill выбирают из условия обеспечения заполнения парогазового канала присадочным материалом. На этапе IV прекращают подачу присадочного материала, а мощность луча снижают до нуля по линейному закону.При этом существенно снижается процент брака и устраняется ограничение по максимальной толщине свариваемых деталей. 3 ил.

1 134

Изобретение относится к электронно-лучевой сварке, в частности к технологии окончания процегса сварки, и может быть использовано в различнь<х областях машиностроения для сварки деталей средних и больших толщин круговыми и кольцевыми швами.

Цель изобретения — повьш<ение качества сварных соединений путем предотвращения дефектов формирования металла швя.

На фиг.1 показан график изменения скорости подачи присадки; на фиг.2 график изменения мощности луча; на фиг.3 — график изменения скорости сварки по этапам на участке завершения шва.

Завершение шва начинается после 1 этапа, который отражает процесс рас — .

rIJIaBJIpHèÿ кромок стыка по всему периметру шва при оптимальных заранее определенных значениях мощности электронного луча (Г ), тока фокусировки (1 ) и скорости сварки (7, ). В качестве независимой переменной выбирают скорость сварки. На 11 этапе ско— рос1ь сварки по некоторому, чаще всего прямолинейному закону, уменьшают от рабочей до нулевой. Одновременно при э".ом снижают мощность электронного луча или ток сварки (I, при постоянном ускоряющем напряжении -по закону„ который в каждой точке участка замыкания обеспечивает неизменную глубину проплявления, равную глубине проплавления на .этапе, Закон изменения тока сварки определяют экспериментально путем математической обработки методом регрессивного анализа глубины проплавления в функции гяря— метров рея<имя. Например, при сварке титановых сплавов с использованием электронно †лучев пушки с ускоряющим напряже:-гием 60 кВ глубину проплавле---.ния можно выразить уравнением

h = 51,28 + 0„13i I„— 2,?V, 1< с«

111 этап характеризуется отсутствием взаимного перемещения луча и свариваемых деталей (V, = 0). С момента уменьшения скорости сварки до нуля в сварочную ванну вводят присядочную проволоку., а мощность луча продолжяют <нижять до значения 0,050,3 от первоначальной Р „ . Продолжительность !!! этапа выбирают из усло9928 2 вия обе«гечения зя<голнения ггярогязоногo K;rí;tëa присядочным материалом.

Закон уменьшения мощности луча на этом этапе выбиряют, кяк прявило,пря5 молинейным или определяют Iro уравнениям подобггым указ aннoму исходя из постоянства скор<<с ги изменения глуби h ны проплавления (-=--- = const). !

0, t

Ha IV этапе прекращают подачу присядочного материала, а мощность луча снижают до нуля по линейному закону.

Уменьшение могцности луча на 111 !

5 этапе до значений, составляющих 0,050,3 Р„, обусловлено необходимостью расплавления присадочного материала.

Если при электронно-лучевой сварке металлов средних и больших толщин ис1

?п пользуются мощ<ности луча 6-50 кВт, а для расправления присадочной проволоки диаметром 1-?.,5 мм достаточна мощность луча 1,5-2,5 кВт, процентное отношение минимальной мощности луча, 25 необходимой для расплавления присадки, составляет 5-307..

Пример 1.. Выполняют электронно-лучевую сварку трубчатых деталей из стали кольцевым швом (наружЗ0 ный диаметр 92 мм, гоггщиня стенки

18 мм) на технологической подкладке толщиной 10 мм. Режим сварки: ускоряющее напряжение 30 кВ, ток сварки

220 мА, угловая скорость сварки

0,05 с, скорость подачи присадочной проволоки 1,2 мм марки 50 мм/с.

На 11 этапе скорость <. варки снижают до нуля по прямолинейной зависимости зя 4 с, ток сварки уменьшают за это до время до 180 мЛ по прямолинейной зя" 1св висимости ----- = 10 мл/с. Объем пад г рогязового кяняля при таком значении по ранее выполненному пропляву сосэ тявляет около 250 мм

При выбранных ди,<метре и скорости подачи проволоки < еличина О,„. э — 50 мм /c. Следовательно, длительность 11 этапа t = ?50/50 = 5 с.

Уменьшение тока сварки до 40 мА при неподвижных деталях ггроизводят зя 5 с

<..о скоростью 28 мЛ/с, что состявляе

- О,!8 от первонячя .ьного значения

Затем снова ув<:-,è÷Hвают угловую

-< с. орость до 0,05 с и производят на55 плявку валика.

Визуальный и рентгеновский кон гро-. л .". я также исследовяни < макро- и мпкрошлифов показывают от< утствие бформула изобретения

Способ завершения шва при электронно-лучевой сварке, при котором скорость сварки и мощность луча уменьшают до прекращения относительного перемещения свариваемых деталей и луча, сохраняя неизменной глубину проплавления, а затем уменьшают мощность луча до нуля, отличающийся тем, что, с целью повьапения качества сварных соединений путем предбтвращения дефектов формирования металла шва, при достижении мощности луча

0,05-0,3 от мощности луча. в режиме сварки в сварочную ванну подают присадочный материал в течение периода времени, определяемого выражением

t

1 пр

3 13499 внутренних и внешних дефектов в кольцевых швах.

П р и и е р 2. Выполняют электронно-лучевую сварку трубчатых дета—

5 лей из титанового сплава кольцевым швом (наружный диаметр 1400 мм, толщина стенки 100 мм) в нижнем положении на подкладном кольце толщиной

30 мм. Режим сварки: ускоряющее напряжение 60 кВ, ток сварки 600 мЛ, угловая скорость сварки 1/720 с скорость подачи присадочной проволоки 35 мм/с. На 11 этапе снижение скорости сварки до нулевой производят по прямолинейному закону в течение

6 с. Ток сварки при помощи системы программирования режимов сварки уменьшают по указанной формуле для Ь. Для

h = 100 мм при текущем значении I, 600-370 мА получают

100 = 51,28 + 0,1311 -2,2V — 4,73"

Значение V по заранее определенК

3 ному проплаву составляет 1000 мм, а 25 . величина 9„р = 100 мм /с. Длительность

11 l этапа 10 с. Уменьшение I за 10 с производят по прямолинейной зависимостии (тангенс угла наклона ко торой

32,5 мА/с 1 до величины 30 мА, что составляет 0,05 от первоначального значения I, . После прекращения подачи присадочной проволоки и снижения мощности до нуля заканчивают процесс сварки.

Рентгеноконтроль, исследование макро- и микрошлифов поперечных сечений соединений показывают отсутствие дефектов как на участке замыкания шва, так и на других участках. 40

Попытка произвести плавление присадочной проволоки при токе пучка

25 мА (-0,04 от I, ) оказалась неудачной из-за нерасплавления присадочной проволоки. Выполняли электрон- 45 но-лучевую сварку.

Пример 3. Выполняют электронно-лучевую сварку круговым швом фланца диаметром 240 мм и крьппки толщиной 15 мм из стали в нижнем положении на весу. Режим сварки: ускоряющее напряжение 60 кВ, ток сварки

160 мА, скорость сварки 20 мм/с, скорость подачи присадочной проволоки диаметром 0,8 мм из стали 20 мм/с.

28

После сварки стыка скорость уменьшают до нулевой за 4 с по прямолинейной зависимости (1! этап), ток сварки при этом снижают по параболической зависимости до 75 мА.

Экспериментально установленное значе ие Ък = 18 мм, а величи а В ь з — 9,6 мм /с, следовательно, — 18/9,6 = 2 с. Снижение тока от 75 до 48 мА (0,3 от тока сварки) производят за 2 с по прямолинейному закону (111 этап) ° После прекращения подачи присадочной проволоки снижают мощность по линейному закону до нуля.

Контроль качества и испытания ме-. ханических свойств соединений показывают отсутствие дефектов и удовлетворительную работоспособность соединений.

По сравнению с известным использование предлагаемого способа позволит существенно снизить процент брака, устранить ограничения по максимальной толщине свариваемых деталей, добиться повышения работоспособности соединений и обеспечит хороший товарный вид изделия. где V„— объем парогазового канала при относительно неподвижных деталях и луче;

8> " объемный расход присадочного материала в единицу времени.!

34ч928

Составитель Г. Квартальнова

Техред Л.Олийнык Корректор М.Шароши

Редактор И. Горная

Заказ 5217/12 Тираж 970 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,