Способ двухдуговой наплавки

Способ двухдуговой наплавки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к наплавке под флюсом, в частности к механизированной наплавке двумя проволочными электродами под слоем флюса, и может быть использовано при наплавке коррозионностойкого, износостойкого или компенсирующего износ слоя металла, а также при сварке как перлитного, так и других классов сталей в атомноэнергетическом, химическом и тяжелом машиностроении. Цель изобретения - повышение качества наплавленного слоя. Производят расплавление под флюсом подключенных к разным полюсам источника тока проволочных, основного и дополнительного электродов. Дополнительный электрод подают под углом α = 5 - 75° к наплавляемой поверхности впереди основного электрода, расположенного под прямым углом к поверхности наплавки. Расстояние A от точки пересечения осей электродов до наплавляемой поверхности определяют из условия 4<SP POS="POST">.</SP>10<SP POS="POST">-2.</SP>I<SB POS="POST">1</SB>/2D<SB POS="POST">1</SB> + D<SB POS="POST">2</SB>√1/TGΑ ≤A≤6<SP POS="POST">.</SP>10<SP POS="POST">-2.</SP>I<SB POS="POST">1</SB>/2D<SB POS="POST">1</SB> + D<SB POS="POST">2</SB>√1/TGΑ, где I<SB POS="POST">1</SB> - сварочный ток основного электрода, А

D<SB POS="POST">1</SB> - диаметр основного электрода, мм

D<SB POS="POST">2</SB> - диаметр дополнительного электрода, мм. Величину тока, проходящего через дополнительный электрод, определяют из условия I<SB POS="POST">2</SB> = (0,4 - 1,5)<SP POS="POST">.</SP>D<SB POS="POST">2</SB>/(D<SB POS="POST">1</SB> + D<SB POS="POST">2</SB>)I<SB POS="POST">1</SB>, где I<SB POS="POST">2</SB> - сварочный ток дополнительного электрода, А. В результате уменьшается доля участия основного металла в наплавленном, исключаются шлаковые включения и наплавления. 1 ил., 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 В 23 К 9/04, 9/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4714319/27 (22) 03.07.89 (46) 07.07,91. Бюл. N 25 (71) Научно-производственное объединение по технологии машиностроения "ЦНИИТМАШ" (72) В.Ю.Мастенко, И.С,Коцюбинский, В.Н.

Кузнецов. А.Е.Рунов, Е.Г.Старченко, Н.А,Волосов и Б.П.Татаринов (53) 621.791,92(088.8) (56) Патент США

¹ 4521664, кл. 219 — 76.14, опублик. 04.06.85. (54) СПОСОБ ДВУХДУГОВОЙ НАПЛАВКИ (57) Изобретение относится к наплавке под флюсом, в частности к механизированной наплавке двумя проволочными электродами под слоем флюса, и может быть использовано при наплавке коррозионностойкого, износостойкого или компенсирующего износ слоя металла, а также при сварке как перлитного, так и других классов сталей в атомэнергетическом, химическом и тяжелом —машиностроении., Цель изобретения — повышение качества наплавленного слоя, Изобретение относится к наплавке под флюсом, в частности к механизированной наплавке двумя проволочными электродами под слоем флюса, и может быть использовано при наплавке коррозионностойкого, износостойкого или компенсирующего износ слоя металла, а также при сварке как перлитных, так и других классов сталей в атомноэнергетическом, химическом и тяжелом машиностроении, Целью изобретения является повышение качества наплавленного слоя.

„„ „„1660885 А1

Производят расплавление под флюсом подключенных к равным полюсам источника тока проволочных, основного - и дополнительного электродов. Дополнительный электрод подают под углом а=5-75 к наплавляемой поверхности впереди основного электрода, расположенного под прямым углом к поверхности наплавки, Расстояние а от точки пересечения осей электродов до наплавляемой поверхности определяют из условия 4.10 ° J1/2d1+d2

47ig а <а < 6 .10 gi/2di+dz077rg а, где 1 — сварочный ток основного электрода. А; d1 — диаметр основного электрода, мм;

dz — диаметр дополнительного электрода, мм. Величину тока, проходящего через дополнительный электрод, определяют из условия Jz=(0,4 — 1,5).dz/(df+da lz, где 32 сварочный ток дополнительного электрода, А. В результате уменьшается доля участия основного металла s наплавленном, исклю-чаются- шлаковые включения и наплавлеl ния. 1 ил., 1 табл.

На чертеже приведена схема осуществления способа.

Основной электрод 1 располагают к поверхности наплавляемого изделия 2 под углом 90, а дополнительный электрод 3 — под углом а=5 — 75 к наплавляемой поверхности впереди основного электрода.

Электроды и иэделие подключены к источнику питания. Перераспределение токов производится балластными реостатами

5и6.

1660085

Далее с помощью балластного реостата

5, включенного в цепь дополнительного электрода, устанавливается величИна тока

32=(0,4 ° 1,5) + )1, затем с помощью

d1

С11 + 02 балластного реостата 6, включенного в цепь наплавляемого изделия, устанавливается величина тока !з=!1 —.I2. Перемещением мундштука с токоподводом вокруг оси вращения подающего механизма устанавливается конкретный угол подачи а дополнительного электрода. После этого устанавливают вылет основного электрода и замыкают его на изделие. Дополнительный электрод с заранее выставленным углом подается до контакта с основным электродом так, чтобы точка пересечения осей электродов находилась на расстоянии а от поверхности наплавки

-2 11

4 10 21 +1 а

31 6 102, „+, rye J1 — сварочный ток основного электрода, А;

32 — сварочный ток дополнительного электрода, А;

d1 — диаметр основного электрода, мм;

d2 — диаметр дополнительного электрода, мм.

При этом смещение осей электродов, находящихся в плоскости их перемещения во время наплавки, не должно превышать 0,5 диаметра d2 дополнительного электрода, Далее открывается заслонка флюсобункера и включается процесс наплавки.

Повышение качества наплавленного металла обеспечивается перераспределением тепловложения сварочной дуги в жиДкую металлическую ванну за счет введения в зону горения дуги дополнительной проволоки противоположного потенциала, что способствует раздвоению дуги и, следовательно, уменьшению тепловложения в основной металл, а также понижению прямого воздействия дуги на основной металл, т.е. давлению дуги. Последний фактор позволяет улучшить формирование валиков и существенно уменьшить долю участия основного металла в наплавленном, что, в свою очередь, позволяет достичь требуемых свойств наплавленного слоя за один проход.

Уменьшение тепловложения в основной металл и жидкую сварочную ванну позволяет уменьшить величину зоны термического влияния и величину зерна, а также повысить cTOAKOTcb против межкристаллитной коррозии наплавленного метал5

20 ла, исключить вероятность появления в основном металле холодных трещин повторного нагрева . и горячих трещин в наплавленном металле,, обеспечить необходимый химический состав и механические свойства наплавленного металла.

Выбор величины сварочного тока (2 дополнительного электрода более о2

1,5- + 31Гприводит к резкому пониже 11 + ц2 нию глубины проплавления и доли участия основного металла в наплавленном, увеличивает вероятность образования шлаковых включений в зоне сплавления двух валиков и с основным металлом. Это связано с тем, что сварочная дуга горит преимущественно между основным и дополнительным электродами,в результате чего недостаточно прогреваются жидкая металлическая ванна и основной металл, угол смачивания уменьшается.

Выбор величины сварочного тока 12 дополнительного электрода менее

d2

25 0,4 с, + с 31 приводит к увеличению глуС11 + С12 бины проплавления основного металла, доли участия его в наплавленном металле и увеличению зоны термического влияния, Это связано с тем, что в этом случае дуга горит преимущественно между основным электродом и наплавляемым изделием, Увеличение доли участия основного металла способствует образованию горячих трещин и понижает стойкость против межкристаллитной коррозии антикоррозионной на.плавки, приводит к образованию подваликовых трещин, .понижает износостойкость при износостойкой наплавке, Дополнительный электрод подают впе40 реди основного по вектору скорости наплавки, так как в этом случае формирование валика и качество наплавки лучше, чем при подаче его сзади.

При подаче дополнительного электрода

45 впереди основного ширина В наплавленного валика увели 1ивается, уменьшается его высота Н, глубина проплавления h и доля участия основного металла в наплавленном У.

Такой характер формирования валика при подаче дополнительного электрода впереди основного обусловлен уменьшением прямого воздействия дуги на основной металл (уменьшается давление дуги) и более равномерным разогревом сварочной ванны. При подаче дополнительного электрода сзади основного в ванне образуется более мощная дуга между основным электродом и металлом в связи с тем, что плавление до1660885 полнительного электрода происходит за счет тепла, аккумулированного в жидкой шлаковой и металлической ваннах, Так, при наплавке проволоками диаметром 3 мм (основной электрод) и 2 мм (дополнительный электрод) и и ри режимах: I =300-350 А, U=30 — 32 В, V=19 м/ч, Чд,п.=100 м/ч с подачей дополнительного электрода впереди основного геометрические характеристики валиков составили: ширина В=24 мм, Н=--2,6 мм, h=3,6 мм, у =28, а сзади:

В=20 мм, Н=З мм, h=6,5 мм, у=39%, Дополнительный электрод подается под углом 5 — 75 к поверхности наплавки.

При увеличении угла подачи более 75 увеличивается вероятность преимущественного горения дуги между основным и дополнительным электродами, что приводит к несплавлению наплавленного металла с изделием. Подача до пол н ител ь ной п рово- локи под углом менее 5 затруднена конструктивно, особенно при наплавке внутренних поверхностей тел вращения, кроме того, снижается стабильность геометрии шва вследствие большей чувствительности к смещению дополнительного электрода относительно основного и оси наплавки.

Основной электрод подается под прямым углом к наплзвляемой поверхности для того, чтобы исключить влияние взаимного расположения плоскостей оплавленных торцов электродов, определяющих характер и направление переноса электродного металла. Изменение режима горения дуги, характера переноса металла (от капельного к струйному и наоборот) вносит нестабильность в геометрию наплавляемых валиков.

При подаче основного электрода перпендикулярно плоскости наплавки (отклонение ч 50). стабилизируется расположение плоскостей оплавленных торцов при изменении тока напряжения, а следовательно, и характер переноса металла, Качество наплавки зависит от места подачи дополнительного электрода. Если величина а от точки пересечения осей электродов до поверхности наплавляемого изделия превысит

6 1Q>

2d> +dq т9д то основной и дополнительный электроды оплавятся до оптимальной величины дугового промежутка между ними. При этом расстояние между основным электродом и изделием увеличится и превысит длину обрыва дуги. Дуга будет гореть только между проволочными электродами. Формирование шва ухудшается, глубина проплавления не регулируется. Имеет место несплавление. При уменьшении а менее

10-2 Гт—

2 о1+ 02 т9а

5 дополнительный электрод подается на край ванны или перед ней. Это приводит к пре-. кращению орения дуги между двумя проволочными электродами. при этом дополнительный электрод поступает непос10 редственно в зону плавления, что способствует залипанию дополнительной проволоки, нарушению устойчивости процесса и, как следствие, понижению качества наплавленного металла.

15 Пример. Наплавку проводили на пластины сечением 150х400х30 мм сварочной проволокой Св- 07Х25Н13 диаметром 2, 3 и 4 мм под флюсом ОФ-10 на лабораторной установке. (,очетание диаметров элект20 родов. соответствующие им режимы наплавки и результаты экспериментов приведены в таблице, Расчетное значение а в экспериментах рассчитывалось по формуле при этом коэффициент пропорциональности для экспериментов 2, б и 8 был равен

4 10, для экспериментов 1, 4 и 7 — б 10 для экспериментов 3 и 5 — 5 10 . В гранич-2 ных экспериментах 2 и 6 расстояние а бралось меньше минимального расчетного, а в граничных экспериментах 1 и 4 — больше максимального расчетного на 5-15, В эксперименте 3 все параметры взяты в границах расчетных формул, кроме заниженного коэффициента (0,2) в формуо ле12=(0,4-1,5) — - 11 дуги, Каждый эксdl +d2 перимент проводился 5 раз, геометрические характеристики валика замерялись в 5 — 6 сечениях. Доля участия основного металла в наплавленном рассчитывалась по известной формуле у, /о= ., где Е1 — площадь наплаво

Е1+ Е2 ленного металла, Е2 — площадь зоны проплавления.

Ультразвуковой контроль показал отсутствие шлаковых включений по зоне сплавления в местах перекрытия валиков, имевших краевой угол смачивания Р=50О.

Проведенная серия экспериментов 5, 7 и 8 подтверждает необходимое качество наплавленного слоя.

Формула изобретения

Способ двухдуговой наплавки, при котором к разным полюсам источника тока подключают проволочные основной и до1б60885

4 10 2д, +,3 а 6 ° 10 31

31

1Г

2б3+бг таад

Эксперимент

Диаметры электрода

Расстояние а у град

ВыаранныН ко эффсвпге нт формулы

at — ---1

1 at апряение, 8

Ерсисв>>и угол 77, град

Доля участия

ocltotilIo

Качеств> формирования валика

az>

Ра — фак счет- тиго металла, 2 ное> ч«с мм кое

2 2

300 225 28-32 9,9 11

75 1,5

90"97

Д ро и>галлен>>я н>.т

2 3 2

3 3 2

250 40 2832 Ь>2 55

300 36 28-32 1,9 1 9

5 0,4

45 0,2

91

52,5

445

4 4 3

5 4 3

6 4 4

320 28-32 8,9

200 28-32 1,8

70 28-32 0,5

350 с

I 5

1>0

57

82

33

75 1>5

5 0 4

7 2 2

8 4 4

225 28-32 9,9

70 28-32 0,5. 300

350

7,7

33 5

9,9

0 ° 5

Составитель Д. Слинко

Техред М.Моргентал

Корректор Э. Лончакова

Редактор В. Данко

Заказ 2081 Тираж 539 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, 7К-35, Раушская наб.. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент"., г Ужгород, ул.Гагарина. 101 полнительный электроды, которые располагают по углом один к другому и к наплавляемой поверхности, отличающийся тем, что, с целью повышения, качества наплавленного под флюсом металла, дополнительный электрод подают под углом а=5 — 75 к наплавляемой поверхности впереди основного электрода, который располагают под прямым углом к поверхности наплавки, при этом ток, проходящий через дополнительный электрод, определяют из условия

Ъ =(0,4 — 1,5) (, ) 31, где 31 -- сварочный ток основного электрода, А;

Jz — сварочный ток дополнительного электрода, А;

d> — диаметр основного электрода, мм;

dz — диаметр дополнительного электрода. мм, а расстояние а от точки пересечения осей

5 электродов до наплавляемой поверхности определяют из условия где a — угол наклона дополнительного

"-" электрода к наплавляемой поверхности, град.

Неудовлетворительное. Планов сллавление, геомс трия II!BB нестабнсt ео

Н улсл и творительно . Геометрия шва игстл(>сльсса

Неудовлетворительное. Больное ко>г-нс> octtoettoto метал>>а в наплав левис м

Неудовл. гнс рнт> льне«

Отлично"

Н удс нс>етворнтсльное. Дополнит л>,нып электрод эалнп. Токи не

pt.гусснруются

Хоровее

Xopomee