Способ контактной стыковой сварки оплавлением

Способ контактной стыковой сварки оплавлением

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к контактной стыковой сварке оплавлением и может применяться для сварки деталей с развитым поперечным сечением. Цель изобретения - повышение качества сварных соединений за счет повышения скорости пластической деформации свариваемых деталей в процессе осадки. Осадку проводят по этапам. На первом этапе величина осадки составляет 20-30% общего припуска. Осадку на первом этапе проводят с максимальной скоростью деформирования. На втором этапе деформирование осуществляют при пониженной скорости. На втором этапе осадки сварочный ток отключают. По отключении тока скорость осадки задают соответствующей скорости осадки на первом этапе. Увеличение скорости осадки на втором этапе по отключении тока позволяет повысить пластические свойства металла в зоне сварки за счет сжатия и вытеснения из наиболее глубоких кратеров жидких и твердых окислов металла. Повышение скорости деформирования на втором этапе осадки по отключении тока снижает время пластической деформации, что позволяет увеличить термическую активацию соединяемых поверхностей и тем самым повысить качество сварного соединения. 1 ил, 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ.

СОЦИМИСтИЧЕСНИК

РЕСПУБЛИН (51) 4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВМДЕХЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОП.1РЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4198790/31-27 (22) 24.02,.87 (4б) 15.08.89. Бюл, N 30

;7 ) Институт электросварки им, Е,О.Патона (72) C,È,Êó÷óê-яценко, А,И, Горишня..ов,. В,Т.Чередничок, А,Н,Ииронец и Н:,?,Горонков (53; 821. 9!.7б2.5(088.8) 56) Орлов Б,Д, Технология и оборудование контакт«ной сварки. 11.: Иашиностроение., I 9. 5, с. 110. (54) Ci.ÎI"(ь .ОНТАКТНОЙ СТЬ ВОВОЙ СВАРKH ОПЛАТ.I,1."!11!ЕМ (57) Изооретение относится к контак ной стыковой сварке оплавлением и мо;кет применяться для сварки деталей оазвитым пог1еречным сечением. Цель .- и -:гения — повышение качества свар,ы; с :.-динений за счет повышения ско".тч и. г:. тической деформации свари::.= : и« д:-талей в процессе осадки.

Изобретение относится к контактной стыковой сварке оплавлением и может применяться для сварки деталей преимущественно с развитым поперечным сечением, Целью изобретения является повышение качества сварных соединений за счет повышения скорости пластической деформации свариваемых деталей в процессе осадки.

На чертеже представлены диаграммы изменений скорости перемещения и то2

Осадку проводят по этапам. На первом этапе величина осадки составляет

20-30% общего припуска, Осадку на первом этапе проводят с максимальной скоростью деформирования, На втором этапе деформирование осуществляют при пониженной скорости, }la втором

"-тале осадки сварочный ток отключают.

По отключении тока скорость осадки задают соответствующей скорости осадки на первом этапе, Увеличение скорости осадки на втором этапе по отключении тока позволяет повысить пластические свойства металла в зоне сварки за счет сжатия и вытеснения и наиболее глубоких кратеров жидких, вердых о:«ислов металла. Повьппение корости дефсрмирования на втором этапе осадки !ic> о1ключении тока снижает время пластической деформации, что позволяет уве гпчить термическую активацию соединчемых поверхностей и тем самым повысить качество сварного соединения, 1 ил., 1 табл. ка сварки на различных этапах процесса осадки.

На чертеже обозначено: 1 — диаграмма изменения скорости осадки;

2 - диаграмма изменения тока; V „,àêñскорость осадки на первом этапе а скорость осадки на втором этапе;

U, — скорость осадки на втором этапе после отключения тока; IoO — ток

В процессе формпр1вания сварного соединения на стадии садки обычно выделяют три основн lõ -. тапа:

I — формирование физического

1500447 контакта;

II — образование металлических связей; 5

III — кристаллизация и охлаждение„

Для получения металлического соединения необходимо преодолеть энер-. гетический барьер схватывания, т.е. затратить дополнительную энергию, 10 называемую энергией активации, которая разделяется на механическую и термическую. Причем механическая активация определяется величиной усилия осадки, а термическая тем, что 15 часть осадки проводят под током.

Разделение процесса осадки на два этапа.с различными скоростями на втором этапе в описываемом способе обусловлено следующими факторами, На первом этапе происходит закрытие искрового зазора, т.е. формирование физического контакта между свариваемыми деталями. При этом происходит сближение атомов, устраняют25 ся неровности и поверхностные пленки окисленного металла. Здесь требуется высокая скорость сближения, чтобы предотвратить распространение окисления свариваемых поверхностей.

Beпичина осадки 20-30Х. общего припуска на первом этапе определяется тем, что величина зазора между оплавляемыми торцами и толщина слоя жидкого " металла не превышают 1,5 мм. 35

На втором этапе преодолевается энергетический барьер схватывания, объединяются электронные оболочки и возникают металлические связи. Активацию атомов на данном этапе можно проводить двумя путями. Первый — за счет большого усилия сжатия (механическая активация), второй — посредством термической активации. Второй путь предпочтительнее по следующим 45 соображениям: при термической активации потенциальная энергия и кинетическая увеличиваются, вследствие чего уменьшается стабильность электронных конфигураций и повышается вероят- 50 ность объединения электронных оболочек на увеличенных расстояниях.

Следовательно, при проведении пластической деформации усилие осадки, необходимое для преодоления сил отталкивания, возникающих при электростатическом в.1а3смодействии электронов, требуется меньшее, чем при механичесKOH GKTHI3eIjIIH, Снижение скорости осадк:; на п ....:.3 стадии второго этапа необходимо pI.:: того, чтобы в процессе осадки под током термической активации подвергался больший объем нагретого металла, чем при постоянной высокой ско— рости осадки, когда нагретый металл выдавливается из стыка и термическая активация малоэффективна. Снижение скорости сопровождается также уменьшением давления, а как известно уменьшение давления облегчает нагрев металла. Оптимальная величина припуска на осадку поп, „током для деталей с развитым поперечным сечением составляет 0,5-0,6 общего припуска на осадку, Дальнейшее увеличение длительности осадки под током при пони-женной "êîðîñòè нецелесообразно, так как может произойти выплеск раСплавленного металла или стекание его с торцов деталей. Этим же объясняется величина снижения скорости на втором этапе осадки. Она должна быть не ниже конечной скорости оплавления (V

=1,0-2,0V< оплавления), !

После выключения тока происходит окончательное формиро ванне сварного соединения. При этом происходит выравнивание наиболее глубоких кратеров и вытеснение из них жидких и твердых окислов металла., а также сжатие металла в зоне соединения с целью уплотнения металла и повышения его пластических свойств.

Как известно, глубина кратеров возрастает с увеличением сечения свариваемых деталей, После отключения тока остывание металла (рT /pt) происходит очень интенсивно и к концу осадки н наиболее глубоких кратерах может остаться застывший, обычно окисленный металл, что явл;IeTcII EIpH чиной дефектов соединения и снижения

его пластических свойс-;â, из-за интенсивной рекристаллизации в связи с медленной деформацией нагретого металла. Поэтому после отключения тока скорость вновь повышают,цо максимального значения и тем самым сокращают время пластической деформации. Некоторое снижение скорости после вг»ключения тока на этом этапе объясняется сопротивлением металла пластической деформации, так как к этому моменту осадки начинается сжатие твердо-жидкой фазы металла и величина указанно1500447 предлагаемым способом Сварка по прототипу

Б- нсп.стыка

Сварка Усилие

Стрела прогиба, 9 M

Наличие Усилие дефектов разруСтрела Наличие прогиба, дефектов

I,, мм пр раз ру-., шения

Р, т ения, т

Матовые

1 230

Нет

205 пятна

Нет

Нет

Матовые

240

39

59

59 б2

Нет

Нет.

Нет

200 пятна

Нет

235

220

11ет гс сопротивления возрастает. !1свышение скорости после выклюнения тока на этом этапе,, как уже отмечалссь снижает время пластической дефор5 мации и позволяет без „щерба для качества проводить термическую активацию на пониженной скорости, что значительно снижает сопротивление деформации, так как его величина зависит от температуры и типа металла.

Соответственно снижается и требуемое усилие осадки. В связи с этим исключается проскальзывание деталей в зажимах и обеспечивается стабильность 15 качества сварных соединений.

При опытной сварке партии рельсов по данному способу качественные сварные соединения получены при снижении усилия осадки вплоть до ЗОХ от 20. требуемого в традиционном способе.

При этом оказывается возможным снизить мощность гидросистемы машины, а в некоторых случаях отказаться от дополнительного источника энергии 25 (гидроаккумуля тора) и соответственно уменьшить габариты и вес конструкции сварочных машин. Для передвижных машин типа К-355, K-584, К-700-1, работающих в полевых условиях, это 30 является существенным показателем.

Пример. Практическая реализация изобретения была проведена на рельсссварочной машине типа К-355А, оснащенной злектрогидравлическим уси- З5 лителем УЭГ,С, Снижение скорости на втором этап"; производили программно с помояью УЭГ.С, изменяя давление в цилинцрах управления.

При сварке рс.:ьссв были ус т; овлены следующие папаметры процесса осадки . общий припуск на осадку 12 мм (при этом припуск на третьем этапе осадки составлял О,б ".,îùåãî припус.ка — 7 мм); скорость осадки (зада:ная) на I этапе 25 мм/с; скорость осадки (заданная) на ТХ этапе 2,5 мм/с скорость осадки (заданная) íà III этапе 25 мм/с.

Результаты механических испытаний. рельсов, сваренных по традиционной технологии и по описываемому способу

Ф приведены в таблице.

Анализ показывает, что стрела про— гиба увеличилась в среднем на 37%, а разрушающая нагрузка на 137.

Повышение скорости деформирования на втором этапе после выключения тока позволяет увеличить термическую активацию- соединяемых поверхностей и, тем самым, качество соедине-. ния.

Формула изобретения

Способ контактной стыковой сварки оплавлением, при котором процеСс осадки проводят по этапам, на первом этапе на величину 20-ЗОХ рб1цегр припуска с максимальной скоростью, а на втором этапе до выключения тока при пониженной скорости, о т л и ч а.— ю шийся тем, что, с целью повьгшения качества сварного соединения, после отключения тока скорость осадки задают соответствующей скорости осадки на первом этапе.

1500447

Составитель В,Зотин

Редактор М,Бандура Техред N.Дидь|к Корректор М,Васильева

Заказ 4807/14 Тираж 894 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открьгиям лрн ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент"„ г.Ужгород, ул. Гагарина,101