Способ изготовления сварных обечаек

Способ изготовления сварных обечаек

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к сварке и может найти применение при изготовлении барабанов-катодов для получения металлов электротехническим способом в барабанных электролизерах. Цель изобретения - повышение качества обечаек путем обеспечения однородной по всей поверхности мелкозернистой структуры Дня изготовления сварных обечаек исходный лист вырезают в размер заготовки, гнут, сваривают, подвергают термообработке, обработке давлением и окончательной механической обработке. Вырезку в размер заго тонки производят при положении оси обечайки перпендикулярно направлению .текстуры металла. Сварку производят электронно-лучевым способом. Термообработку осуществляют в виде отжига при температуре, первышающей температуру рекристаллизации металла на 50-150°С. Проводят ротационную вытяжку обечайки в один проход со степенью деформации 20-25%. В результате получают обечайки с однородной ч мелкозернистой структурой в сварном шве, зоне термического влияния и основном металле, что ведет к повышению прочности сварных обечаек. 3 табл. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4703148/27 (22) 31.03.89 (46) 07.03.91.Бюл. Р 9 (71) Специальное конструкторское бюро тяжелых цветных металлов при Институте "Гинцветмет" (72) А.А. Гусев, А.Г.Иеребин, Б.Е.Степанов, В.Н.Замков, А.Д.Иевелев и В.П.Прилуцкий (53) 621.791.75 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

1 - 1132410, кл. B 21 D 5/00, 1983.

Ковка и штамповка. Справочник, T.2- M.: Ианиностроение, 1986, с.346348. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СВАРНЫХ

ОБЕЧАЕК (57) Изобретение относится к сварке и.может найти применение при изготовлении барабанов-катодов для получения металлов электротехническим способом в барабанных электролизерах. Цель изобретения — повышение качества обе-.

Изобретение относится к сварке, в частности к способам изготовления сварных обечаек — барабанов"катодов для получения металлов электролитическим способом в барабанных электролизерах.

Целью изобретения является повышение качества обечаек путем обеспечения однородной по всей поверхности мелкозернистой структуры.

Способ осуществляют следующим образом.

„„SU„„1632710 А 1 (gg)g В 23 K 31/02//B 23 K 101:12

2 чаек путем обеспечения однородной по всей поверхности мелкозернистой . структуры. Для изготовления сварных обечаек исхоцный лист вырезают в размер заготовки, гнут, сваривают, под-. вергают термообработке, обработке давлением и окончательной механической обработке ° Вырезку в размер заго-. товки производят при положении оси обечайки перпендикулярно направлению . текстуры металла. Сварку производят, электронно-лучевым способом. Термообработку осуществляют в виде отжига . при температуре, первышающей температуру рекристаллизации металла на

50-150 0. Проводят ротационную вытяжку обечайки в один проход со степенью деформации 20-25Х. В результате получают обечайки с однородной мелкозернистой структурой в сварном шве, зоне термического влияния и основном металле, что ведет к повышению прочности сварных обечаек.

3 табл.

Производят вырезку в размер заго - 1" товки таким образом, чтобы направле- ( ние текстуры было перпендикулярно сварному шву.,Это необходимо для того, чтобы при последующей ротационной вытяжке (обработке давлением), которая происходит по направлению 4 сварного шва, обеспечить равновесие текстуры и зерен металла. Сварку обечайки производят электронно-лучевым способом, так как при применении этого способа не требуется присадочного

1632710 материала, сварку производят в вакууме, что исключает влияние окружающей среды на сварной шов. Термообработку после сварки производят при температуре, превышающей температуру рекристаллизации на 50-150 С, так как термообработка при этих температурах обеспечивает полную первичную рекристаллизацию сварного соединения.

Вследствие повышенной концентрации дефектов кристаллической структуры в области крупного зерна наиболее интенсивно процесс рекристаллизации происходит именно здесь, что приводит

I к эффективному измельчению зерен, уменьшению неоднородности структуры металла и выравниванию .бальности зерна по сечению сварного соединения в основном металле, зоне термического влияния и зоне сварного шва. Одно.родность мелкозернистой структуры металла участков сварного соединения приводит к выравниванию его физикомеханических свойств. 35

При температурах отжига, меньших чем t + 50 С процесс рекристаллиР зации проходит не полностью1 структура сварняго соединения будет неодно родной на различных участках с частич 30 но нерекристаллизованными крупными. зернами.

При температурах отжига, больших

t р + 150 С,получается неоднородная структура сварного соединения в связи с завершением процесса первичной ре« кристаллизации и началом собирательной рекристаллизации, Этот процесс приводит к преимущественному росту отдельных зерен, особенно в зоне шва.

Обработку давлением для получения мелкозернистой структуры сварной обечайки проводят в виде ротационной вытяжки обечайки в один проход со степенью деформации 20-257.

Степени обжатия менее 20Х недос, таточно для измельчения зерна и изме" нения текстуры, а при степенях обжатия более 257 на внутренней поверх50 ности обечайки образуются трещины.

Операция производится без нагрева обечайки с целью исключения влия,ния температуры на рост зерна. Ротационная вытяжка производится не более чем в один проход, так как при повторных проходах. на поверхности обеча-. ек происходит шелушепие из- а высокого наклепа.

Для лабораторного электролизера

/ были изготовлены сменные обечайки следующим образом.

Из листового титанового проката толщиной 30 мм марки ВТ1-0 были вырезаны заготовки так, что при дальнейшей гибке направленные текстуры металла было перпендикулярно сварному шву. Гибка производилась без нагрева заготовок. Согнутые заготовки сваривались продольным швом электронно-лучевым способом. Направление шва — вдоль оси обечайки.

Электронно-лучевая сварки производилась при разрежении в камере

1,3 ° 10 Па {К - 10 мм рт.ст.) электронным пучком мощностью 60 кВт при усксряющем напряжении 60 кВ. Зазор между параллельными свариваемыми кромками обечаек О 1-0,5 мм.

После сваркй производилась гаммадефектоскопия швов на отсутствие дефектов. От каждой обечайки были отI резаны образцы для исследования макроструктуры.

После сварки и вырезки образцов обечайки были термообработаны в вакуумной печи при 800 С. т.е. ty +

+ 100 С (t = 700 С дпя ВТ1-О) в течение 2 ч. Охлаждение после термообработки осуществлялось вместе с печью.

Результаты приведены в табл. 1.

Из обечаек были вырезаны образцы.

Далее обечайки были подвергнуты обработке давлением — ротационной вытяжке на радиально-обжимных станах со степенью деформации 207.. Обработка производилась с применением смазки в один проход без нагрева обечаек. Результаты обработки приведены в табл.2.

После ротационной вытяжки была проведена окончательная механическая об-. работка на токарном станке по наружному и внутреннему диаметрам и по длине и от обечаек отрезаны образцы для контроля макроструктуры.

Подготовку торцовых поверхностей всех образцов проводили согласно

ОСТ. Выявление макроструктуры проводи.— ли травлением в реактиве IIF:ÍÑ1: 1 0= — 1: 1:3 в течение 25-30 с.

Балл зерна макроструктуры определя-. ется по известной шкале. Результаты исследования макроструктуры всех образцов приведены г. табл.3.

Кроме того, после окончательной механической обработки проводился

16327

Таблица1

Дефекты поверхности обечаек слученный бработки

Зона термического влияния 4 4 ty

4-5 4

Н р я и е ч а н è e. t - температура рекристалшнвадии металла. р

Та оникс

Обечайн

«кты ноааркнос зги ескне саайст

1 4 20

lla ноаеркностн дефекты не обнарунены,иаы не" раалнчюет

12,3 47,8/46>5

2,8/2,6

Дефектов нет отнечаткн наса

Отсутстнувт

12,8 5$ 8/56,2

3,0/3,2

4 25

To sa

ДефектоВ нет, отнечаткя ввоз отсутстауят визуальный контроль поверхности обечаек. На поверхностях обечаек дефектов не обнаружено, сварной шов и.зона термического влияния на по5 верхности неразличимы. Использование способа изготовления; сварных обечаек из титановых сплавов приводит к получению однородной мелкозернистой структуры в сварном шве, зоне термического влияния и основном металле, что обеспечивает по сравнению с известными способами повышение прочности, надежности и долговечности сварных обечаек. При применении изобретения для изготовления сварных обечаек барабанов-катодов электролизеров вследствие одно-, родной мелкозернистой структуры значиI . тельно улучшается качество получае- 20

;мой фольги.

Формула изобретения

Способ изготовления сварных обечаек, преимущественно барабанов-ка1 4 ср+50 6 5

2 4 tq +150 6 5

Ф

3 4 и +200 8-9 5-6 б"7 р

10 б тодов, при котором исходный лист вырезают в размер заготовки1 гнут, сварявают, полученную обечайку подвергают термообработке, обработке даВлением и окончательной механической обработке, отличающийся тем, что, с целью повышения качества обечаек путем обеспечения однородной по всей поверхности мелкозернистой структуры, при выполнении вырезки в раз-, мер заготовки исходный :лист располагают, совмещая направление текстуры металла перпендикулярно направлению будущего сварного шва, сварс ку производят электронно-лучевым способом, затем осуществляют отжиг обечайки при температуре, превьп ающей температуру рекристаллизации металла на 50-150 С, и проводят ротационйую вытяжку обечайки в направлении сварного шва без нагрева в один проход со степенью деформации 20-25Х.

Однородная крупнозернистая структура по всей поверхности обечайки; несколько более крупное зерно в вове msa и зоне термичвскоуо ваияння1

mos заметен

Однородная крупнозернистая структура по всей ловерхиости обечайкя; несхолвко более крупное верно в ване шва и зоне термическото влннние1

mos заметен

На поверхности обечвек seyasslsceysas структура1 хорошо заметны отдельные очень крупнмв (9 бдлн) верна, особенно в зоне msa структура csapsoto соединения неоднородна нв рввличнык участках с частично нерекрясталнизоввнными крупными зернами

1632710

Продолжение табл.2

Исходный балл sepна

Обечайка

Белл зерна,полученный после ротационной гытяяхи

Степень деформацииg2

Пефекты поверхности

Качество фольги

Толщина, Иеханическне свойства фольги мкм вдоль/поперек

6;, Н/мм* Р, 2

Пефекты поверхности фольги (визуально) Поверхность имеет по сравнении с другнмн обечайками явно увеличенное зерно, заметны сваряые пны

3 4 13 . 3

12,3 43вб/63,0 3,3/2,9

Повторяпщнеся поры в местак сварных ивов; ясно разлнчнмь отпечатки авов1 печатается структура с увелнченньн верном

4 4 30

Поверхность имеет пелупения,в местах сравных ивов и по внутренней поверхности трепины о сварные нвы не. различимы ; обечайка не пригодна для дельнейпего использования фольга ие снималась

3 .Таблица 3

После ротационной вытяжки

Т

Шов Зона термического влияния

6 2 2 2

6 . 2 2 2

Бальность зерна металла

Обечайка

I 1

После термической о6аботки

После сварки

Исходного

2 (Основ- Зона терми ной ческого металл влияния

Зона

Основной меШов

Шов термическотэлл го влия ния

5 6 5

5 6 5

4 6

4 6 4

Составитель Л. Назарова

Техред М.Дидык, Корректор С.Некмар

Редактор О.Юрковецкая

Заказ 583 Тираж 516 Подписное

ВНИИПИ Государ .Il.åll:lи о комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

1, «1 15, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственн;.-.1 1па ельский комбинат "Патент", r.Óæãîðîä, ул. Гагарина,101