Способ сварки под флюсом

Способ сварки под флюсом

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к электродуговой сварке под флюсом конструкционных материалов, в частности низколегированных сталей повьшецной прочности , и может быть использовано для получения качественных сварных соединений , работамцих дри ци|слических и ударных нагрузках. Цель - повышение работоспособности сварных соединений при динамических нагрузках и отрицательной температуре путем формирования плавного перехода шва к основному металлу повышением смачиваемости жидким металлом сварочной ванны основного металла, а также упрощение технологии изготовления путем повышения вязкости металла зоны термин ческого влияния. Сварку выполняют под флюсомо. При сварке последнего слоя подфлюс на границу контакта расплавленного металла сварочной ванны и основного металла подают газовую смесь, состоящую из аргона и кислорода, при содержании кислорода 5 - 20%. Скорость истечения Q t

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧйСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) А1 (51)4В 23 К 9/16 9 18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Ф, Я -q

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ " „ц

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4074993/31-27 (22) 10 ° 06 . 86 (46) 07.04.88 ° Бюл. № 13, (71) Институт электросварки им. Е.О.Патона и Научно-исследователь. ский институт технологии криогенного машиностроения (72) А,Е.Аснис, Г.А,Иващенко, Ю.В.Демченко, И.В.Липтуга, В,А. Веселов и Б.А.Пикман (53) 621.791 ° 75 (088.8) (56) Патент США № 3527916, кл. 21974, 1970, Японский патент № 43287,, кл, 12 В 10, 1971. (54) СПОСОБ СВАРКИ ПОД ФЛЮСОИ (57) Изобретение относится к электродуговой сварке под флюсом конструкционных материалов, в частности низколегированных сталей повьппевной прочности, и может быть использовано для получения качественных сварных соединений, работающих при циклических и ударных нагрузках, Цель — повышение работоспособности сварных соединений при динамических нагрузках и отрицательной температуре путем формирования плавного перехода шва к основному металлу повышением смачиваемости жидким металлом сварочной ванны основного металла, а также упрощение технологии изготовления путем повышения вязкости металла зоны терми-. ческого влияния, Сварку выполняют под флюсом. При сварке последнего слоя под, флюс на границу контакта расплавлейного металла сварочной ванны и основного металла подают газовую смесь, состоящую из аргона и кислорода, при содержании кислорода

5 — 20X, Скорость истечения Q < = (0,5...О, 7) 7,8, где Ч,> — скорость сварки, м/ч. Поток газовой смеси подается под углом 30...60 к оси горелки в плоскости, перпендикулярной направлению движения горелки.

При таком ведении процесса создаются условия для дегазации и десульфурации. Содержание водорода снижается в 2-3 раза, а серы на 15-207., 1 табл, 1386401

Изобретение относится к сварке под флюсом конструкционных материалов, в частности низколегированных сталей повышенной прочности, и может быть использовано для повышения работоспособности сварных соединений, работающих при циклических и ударных нагрузках при отрицательных температурах. 10

Целью изобретения является повышение работоспособности сварных соединений при динамических нагрузках и отрицательных температурах путем формирования плавного перехода от 15 шва к основному металлу повышением смачиваемости жидким металлом шва основного металла и упрощение технологии их изготовления путем повышения вязкости металла зоны терми- 20 ческого влияния, Способ заключается в том, что под флюс при сварке последнего слоя подают газовую смесь, состоящую из аргона и кислорода в соотношении 25

Ar:0 =80 — 95 : 20 - 5%, со скоростью истечения, определяемой иэ соотношения Q, = 0,5 — 0,7 V„» где Qc скорость истечения газовой смеси, л/мнн; Ч св — скорость сварки, м/ч, причем смесь газов подается на границу контакта жидкой ванны с основным металлом.

Поток газовой смеси подают под углом 30 — 60 к оси горелки в плос35 кости, перпендикулярной направлению движения горелки.

Воздействие газовой смеси осуществляется следующим образом.

Свободный кислород обладает спо- 40 собностью заполнять свободные связи на поверхности жидкости и тем самым ослаблять связь поверхностных атомов и молекул жидкости. При этом силы поверхностного натяжения резко 45 уменьшаются, увеличивается смачивающая .способность жидкого металла, улучшается формирование шва в местах перехода к основному металлу . Уменьшение сил поверхностного натяжения способствует проникновению аргона вглубь ванны и интенсивному ее перемешиванию газовой струей. Вследствие разницы парциальных давлений газов в металле и пузырях аргона создаются условия для дегазации и десульфурации. Содержание водорода снижает,ся в 2 — 3 раза, а серы - на 15—

20Х. Уменьшается доля неметаллических включений размером больше 2,5—

2,6 мкм. При этом форма включений изменяется на глобулярную, что снижает степень концентрации напряжений возле неметаллических включений.

Кроме того, газовая смесь оказывает механическое воздействие на расплавленный металл, что способствует образованию плавных переходов шва к основному металлу.. Степень концентрации напряжений при сварке снижается до 1,0 — 1,1, при этом поток газа оказывает и подстуживающее действие на металл ЗТВ, что способствует повышению вязкости.

Указанные соотношения получены пля автоматической сварки под флюсом

АН-348-А в сочетании с проволокой

Св-08 MX применительно для сварки стали повышенной прочности, в частности 09Г2С.

Отклонение содержания аргона в смеси в меньшую сторону, а кислорода соответственно в большую приводит к интенсивному выгоранию легирующих," элементов в металле шва и при этом нельзя обеспечить требуемые механические свойства металла шва стандартными сварочными проволоками.

При отклонении содержания аргона в смеси в большую сторону, а кислорода соответственно в меньшую не происходит снижение сил поверхностного натяжения и повышения смачиваемости расплавленного металла и, как следствие, снижается очищающее действие аргона. Желаемый эффект не достигается.

При отклонении коэффициента и соответственно скорости истечения газовой смеси 0 в меньшую сторону желаемый эффект не достигается изза недостаточного механического воздействия газовой смеси на расплавленный металл.

При откпонении коэффициента и, соответственно скорости истечения газовой смеси Я в болыпую сторону наблюдаются выплески жидкого металла и нарушение качественного формирования шва, что приводит к повышению концентрации напряжений и, сЬответственно к снижению работоспособности сварного соединения, При отклонении направления подачи газовой смеси на угол меньше 30 желаемый эффект не достигается изза наплывов, некачественного форми1386401 рования шва, по причине интенсивного вытеснения жидкого металла в местах перехода шва к основному металлу, При отклонении направления подачи газовой смеси на угол больше 60 эффект не достигается из-за подрезов, некачественного формирования по причине вытеснения жидкого металла к центру шва, 10

Таким образом, соотношения Ar:0

80 — 95 : 20 — 5, скорость истечения газовой смеси Q = 0 5 — 0,7 Ч, и угол подачи газовой смеси 30 - 60 являются оптимальными. 15

П р и м. е р. Проводилась сварка стыковых соединений стали 09Г2С размером 700 400 12 мм. Химический состав сталин С 0,1, Si 0,6, Мп 1,6, S 0,03, Р 0,02. Механические свойства b-+,340 МПа, b, 540 MIIa; 1 31 ; ударная вязкость KCU»-, 45 Дж/см .

Сварочные материалы, обеспечивающие нормативные показатели вязкости

KCU, и механические свойства ме- 25 талла шва, — сварочная проволока

Св — 0,8 NX в сочетании с флюсом АН348-А. Режим сварки, гарантирующий ударную вязкость металла шва ЗТВ по границе сплавления, на уровне 30

KCU ., 30 Дж/см, 1 « 650 — 700А, .U 36 — 40В, V 6 34 м/ч (погонная энергия составляет 6 ккал/см ).

Сварка выполняется за два прохода (по одному с каждой стороны) .

Сварку выполняли с подачей на границу контакта расплавленного металла сварочной ванны и основного металла газовой смеси, состоящей из арго- 40 на и кислорода в сортношении Ar : 0, 7: 75:25, 80:20, 90:10, 95 5 98:2, со скоростью истечения, определяемой по формуле Q . = 0,5 — 0,7 U,, где

V в 34 м/ч;,Q 13, 17, 19, 24 и 26 л/мин, из трубок диаметром 6 мм, расположенных под углом 25, 30, 50, 60, 70 к оси Х, Из сварных соединений вырезались образцы для испытаний на сопротивление усталости и ударных испытаний.

Выполнялись металлографические исследования. Результаты испытаний сведены в таблицу.

Использование предлагаемого способа сварки под флюсом сталей повышенной прочности позволяет повысить работоспособность сварных соединений при динамических нагрузках и отрицательных температурах путем формирования плавного перехода от шва к основному металлу повьппением смачиваемости жидким металлом основного металла; упростить технологию изготовления сварных конструкций путем повышения вязкости металла ЗТВ и сокращения производственного цикла в

1,2 — 1,5 раза.

Формула из обр етения

Способ сварки под флюсом, преимущественно многопроходной, стыковых соединений сталей повышенной прочности, при котором во флюс подают смесь аргона с кислородом, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения работоспособности сварных соединений при динамических нагрузках и отрицательных температурах путем формирования плавного перехода от шва к основному металлу, повьппения вязкости зоны термического влияния и упрощения технологии изготовления, смесь аргона и кислорода подают при сварке последнего слоя на границу контакта расплавленного металла сварочной ванны и основнрго металла под углом 30 — 60 к оси горелки в плоскости, перпендикулярной направлению движения горелки, со скоростью истечения Q = mV<< где

V„- скорость сварки, ш e(0,50,7) при содержании кислорода в смеси 5- 20X.

1 + Ф CV

ev e

У сч ис м

В Qa м, ооЛИ

И еф

1386401

+, + +.о е

В В Ф о, î, о

4 Э о о о

Ф Я

e e cv о а ю э g о O

° В Ое «Ф

« .Я о о е о о

O 4 о о

Ф Ф Ф

Я и Я о е о

ФЧ ФЧ N

cv о о о

Э Ю ° о o o а а и ю а..еч

Я 3 ь

O " Ф

Ф Ь Э

° Й аа

1 +

° a

O е Q оо

° Ф ° °

>а

AA ° 38640 1

° «

6Ъ ФЧ

Ю O о о

CV

° «е И о е о о

CV ф (Ъ И) ч е

О

«ф ю

Ф В

° ° Ю«

Я Я

O О О о„о о о о о а е а ю и о

lh C Q о

В Ф Ю

° а О ° В

Я р

3 м

Й