Способ электрошлаковой сварки высокотеплопроводных материалов

Способ электрошлаковой сварки высокотеплопроводных материалов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскик

Социалистических

Республик

«ii929368

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено 26.1280 (21) 3223836/25-27 с присоединением заявки ¹

В 23 К 25/00

Государственный комитет

СССР

«о делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 230582.Бюллетень № 19

Дата опубликования описания 2 305.82 ($3) УДК 621. 791..793(088.8) l с

",,Ю. Ф.-,Коробко, g. Ï. Тюле нев

1 о Знаменй,. ..

Украинской=тс".Р =-, ие (72) Авторы изобретения

В. М. Илюшенко, В. Е. Седов, В. В. Васильченк

А.Ф.Костюк, В.Г.Завьялов, Н.А.Иванютенк и И.В.Чеканов

Ордена Ленина и ордена Трудового Красно институт электросварки им.Е.О.Патона АН и Производственное объединен

"Сибэлектротерм" (71) Заявители (5 4 ) СПОСОБ ЭЛЕКТРОШЛАКОВОЙ СВАРКИ

ВЫСОКОТЕПЛОПРОВОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к сварочному производству и может быть использовано при изготовлении сварных конструкций из меди больших толщин.

В современной технике, например в спецэлектрометаллургии, находят применение различные теплообменники, изготовленные из меди и ее сплавов. В связи с ограниченными размерами выпускаемого промышленностью проката больших толщин возникла необходимость укрупнять до требуемых размеров пли ты из данных сплавов.

Известен способ электрошлаковой сварки меди пластинчатыми электродами с использованием легкоплавких АТоридных флюсов и устройств для формирования шва, заключающийся в том, что электрошлаковый процесс начинают неплавящимся электродом в теплоизолированном кармане, который охлаждают после выхода металлической ваниы в зазор между свариваемыми кромками, а сварной шов в процессе сварки .охлаждают ниже фронта кристаллизации. При данном способе в качестве формирующих устройств используют графитовые блоки(Ц .

Однако укаэанный способ электрошлаковой сварки имеет. ряд серьезных недостатков: создает большие неудобства при смене неплавящегося электрода на плавящийся; в связи с ограниченными размерами зазора между свариваемыми кромками нет возможности использовать неплавящийся электрод больших сечений, что ведет к низкой эффективности нагрева; практически неприменим для выполнения протяженных швов °

Цель изобретения — повышение сварного соединения путем обеспечения необходимых начальных тепловых условий.

Цель достигается тем, что согласно способу электрошлаковой сварки плав ящимся зле кт родом с и с пол ь з о в анием графитового кармана и формующих устройств, при котором заливают жидкий шлак в карман, обеспечивают необходимую площадь контакта жидкого расплавленного шлака с поверхностью свариваемых кромок, а также необходимую по времени продолжительность их контакта. Экспериментальным путем установлено, что для прогрева кромок достаточной является площадь контакта жидкого шлака со свариваемыми кромками, равная (3-4,5) d, где d— толщина свариваемого металла. В боко9293б8 вом формирующем устройстве высверливают отверстие для слива жидкого шлака по мере заполнения кармана присадочным материалом. Уровень, на котором высверливают отверстие выбирается таким, чтобы с одной стороны . обеспечить необходимую контактную поверхность жидкого шлака и свариваемых кромок, а с другой — чтобы после перекрытия слива шлака оставшийся объем его обеспечивал стабильное проведение дальнейшего процесса сварки. При этом верхний уровень жидкого шлака поддерживают неизменным на высоте равным (0,8-1,5)Д для чего вытекаемый шлак сливают до нагрева кромок до e = 0,5 Тп металла, после чего слив шлака прекращают.

Процесс начинают с заливки жидкого шлака в количестве, достаточном для заполнения кармана из графита и зазора между свариваемыми кромками пластин до уровня отверстия для слива. Затем электрод погружают в шлаковую ванну и начинают процесс сварки.

По мере заполнения кармана расплавленным металлом шлак сливается через отверстие в боковом формирующем устройстве. Слив шлака прекращают после того, как температура нижнего края свариваемых кромок достигает

Т = О, 5 ТпА, где Т л — температура плавления свариваемого металла. Установлено, что качественное сплавление кромок на меди обеспечивается при их подогреве до температуры

55(fC. Благодаря такому ведению процесса удается достичь того, что в начальный момент сварки область наибольшего тепловложения находится на постоянном и наиболее благоприятном уровне, поддерживается неизменной контактная повехность теплопередачи между расплавленным шлаком и свариваемыми кромками.

Пример. Для сварки подготовлены 2 пластины размерами

100х500х800 мм из меди марки М1,графитовый поддон с карманом сечением

200х200х100 мм, боковые графитовые формирующие блоки размерами

100x300x600"мм.В одном из блоков на высоте 100 мм от края высверлили сквозное отверстие р 15 мм. Пластинчатый электрод сечением 50х80 из меди мар ки М1.Используют фторидный флюс марки AH-M10.

Сборку и сварку производят следующим образом.

Медные пластины устанавливают на графитовый поддон и фиксируют с зазором 100 мм, при этом карман располагают симметрично относительно стыка, затем устанавливают боковые формирующие планки. Все щели уплотняют термостойкой глиной. В одну из пластин зачеканивают хромельалюмелевую

60 термопару. Место зачеканки находится, 65 на расстоянии 5 мм от нижнего края пластин и стыкуемой кромки. Термопара соединена с регистрирующим прибором

KCII-4. Сварка выполнялась на автомате А550У от трансформатора ТШС-10-1.

Порядок выполнения сварки следующий. Отдельно, в графитовом тигле, расплавляют флюс AH-M10 после чего, его заливают сверху в карман до уровня отверстия в боковой формирующей планке. После заливки шлака включают сварочный ток и начинают процесс. Режим сварки I = 8000 А, U ä = 42 В.

По мере заполнения кармана жидкий шлак сливался через отверстие в боковс и формирующей планке. По достижеиии

550 С в месте зачеканки термопары слив шлака прекращают, перекрывая отверстие пробкой из огнеупорной глины, после чего процесс продолжают на фиксированном объеме шлака, который составлял 1000 см

В результате получено качественное сварное соединение. Сплавление кромок пластин наблюдалось по всей длине. Уменьшение площади контакта жидкого шлака и свариваемых кромок до величины менее 3о приводит к несплавлению нижней части кромок. Увеличение площади свыше 4,5и нецеле„а сообразно, так как это приводит к неэффективному расходу плавящегося электрода. Уменьшение уровня жидкого шлака относительно свариваемых кромок до величины менее 0,8д или увеличение свыше 1,5d ведет к ухудшению подогрева и появлению несплавлений в начальной стадии сварки.

Экономический эффект от использования предлагаемого способа ЭШС изделий и высокотеплопроводных материалов возникает в свяаи с возможностью сварки крупногабаритных изделий без применения дополнительного подогрева на начальной стадии процесса.

Формула изобретения

Способ электрошлаковой сварки высокотеплопроводных материалов, преимущественно меди и ее сплавов, с использованием плавящегося электрода и формирующих устройств из огнеупорного материала, при котором производят заливку жидкого шлака в карман, отличающийся тем, что, с целью повышения качества сварного соединения путем обеспечения необходимых начальных тепловых условий при замене жидкого шлака в карман, произ— водят разогрев части свариваемых кромок расплавленным шлаком, обеспечивая контактную площадь жидкого шлака и кромок равной (3-4,5)Д, где d.— толщина свариваемого металла,поддерживая при этом верхний уровень жидкого шлака относительно нижнего торца

92,9368

Составитель Н.Пронина

Редактор С.Патрушева Техред М. Гергель Корректор У.Пономаренко

Заказ 3385/18 Тираж 1151 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент",г.ужгород, ул.Проектная, 4 свариваемой заготовки неизменным на высоте равной (0,8-1,5)д,для чего вытесняемый расплавленнымметаллом шлак сливают в течение времени нагрева кромок до температуры, равной 0 5 Т„„ме. талла,после чего слившлака прекращают.

Источники информации, принятые во. внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

4 332977, кл. В 23 К 25/00, В 23 К 25/00, 15.10.79 (прототип).