CS253964B1

CS253964B1 - Method of feeding the welding material

Info

Publication number: CS253964B1
Application number: CS846229A
Authority: CS
Inventors: Evzen Smrkovsky; Antonin Hancil; Bohuslav Jiranek; Vladimir Kocanda; Miloslav Prochazka; Helmut Rehacek
Original assignee: Evzen Smrkovsky; Antonin Hancil; Bohuslav Jiranek; Vladimir Kocanda; Miloslav Prochazka; Helmut Rehacek
Priority date: 1984-08-17
Filing date: 1984-08-17
Publication date: 1987-12-17
Also published as: CS622984A1

Abstract

Způsob podávání navařovacího materiálu při mechanizovaném nebo automatizovaném navařování zvláště tvrdých slitin, přičemž se navařovaný základní materiál vůči tepelnému zdroji pohybuje a přídavný materiál se plynule nebo přerušovaně přivádí mezi tepelný zdroj e základní materiál, a to tak, že smysl pohybu přídavného navařovacího materiálu je shodný se smyslem přírůstku návarové housenkyMethod of feeding the welding material during mechanized or automated welding of particularly hard alloys, whereby the base material being welded moves relative to the heat source and the additional material is continuously or intermittently fed between the heat source and the base material, in such a way that the direction of movement of the additional welding material is identical to the direction of the weld bead growth

Description

Vynález se týká způsobu podávání přídavného navařovacího materiálu při mechanizovaném nebo automatizovaném navařování zvláště tvrdých slitin·BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention

V posledních letech byla vyvinuta řada technologií, které umožňují zhotovovat návary mechanizovaným, popř· automatizovaným způsobem· Předpokladem mechanizace, popř. automatizace navařovacích prací jsou jednak vhodná navařovací zařízení, jednak musí být přídavný materiál v takové formě, aby umožňoval plynulý přísun návarového kovu k navařovacímu místu. Při ručním navařování může svářeč přidávat návarový kov do lázně v podstatě několika způsoby - plynule, po přítržích, přídavnou tyčinkou lze odstraňovat z lázně nečistoty apod·, a může tak bezprostředně kontrolovat kvalitu návaru, vzhled housenky a zejména může správným vedením tepelných poměrů při navařování omezit výskyt ředin·In recent years, a number of technologies have been developed that enable the production of surfacing in a mechanized or automated way. Welding automation is suitable welding equipment, on the one hand, the filler material must be in such a form as to allow a continuous supply of the weld metal to the welding spot. In manual welding, the welder can add weld metal to the bath in a number of ways - continuously, after stopping, with an additional rod can remove impurities from the bath etc. · and can thus immediately control weld quality, bead appearance and in particular occurrence of thinners ·

Permanentní sledování celého metalurgického procesu navařování a možnost bezprostředního zásahu a jeho ovlivnění umožňuje používat při ručním navařování přídavných materiálů o průměrech ve velmi širokém rozmezí· Přesto, že svářeč může při ručním svařování mnoha způsoby ovlivňovat tepelný proces, používá se, pokud jde o kinematiku vzájemných pohybů hořáku a přídavného materiálu takového postupu, při kterém je při navařování v ochranných atmosférách přídavný navařovací materiál před hořákem, posuzuj eme-li tuto polohu z hlediska směru přírůstku délky návarové housenky· Hořákem se tedy předehřeje navařované místo do oblasti teplot liquidu základního materiálu a v tomto okamžiku se k ústí hořáku přiblíží návarový kov, který po roztavení skápne na natavený základní materiál·Permanent monitoring of the entire metallurgical surfacing process and the possibility of immediate intervention and its influence makes it possible to use in a very wide range for manual surfacing welding filler materials. Although the welder can influence the thermal process in manual ways in many ways, it is used for kinematics of relative motion torch and filler material in such a way that in the case of welding in protective atmospheres, the filler material is in front of the torch, considering this position in terms of the incremental bead length direction. At the moment the weld metal approaches the mouth of the torch and drops to the melted base material after melting ·

Při aplikaci tohoto postupu při navařování mechanizovaném nebo automatizovaném ukazují výsledky z provozu, že jej lze s úspěchem využít pouze tehdy, je-li k dispozici přídavný materiál o malém průměru, např. 1,2 až 2 mm podle velikosti základníhoWhen applying this technique to mechanized or automated surfacing, the results from the operation show that it can only be used successfully if a small diameter filler material, eg 1.2 to 2 mm, depending on the size of the base, is available.

253 964 materiálu, na který se navařuje, podle použitého navařovacího zařízení a podle požadované kvality návaru.253 964 of the material to be welded, depending on the welding equipment used and the required weld quality.

Při mechanizovaném a automatizovaném navařování nelze bezprostředně ovlivňovat navazovací proces, je proto nutné zajistit konstantní tepelný příkon, rovnoměrný přísun navařovacího materiálu a vysokou a stálou jakost přídavného navařovacího materiálu. Protože zpětná vazba mezi navařovacím procesem a vlastními navařovacími poměry v místě navařování není ještě dokonale zvládnuta, jsou při mechanizovaném a automatizovaném navařování nároky na tepelné zdroje, tepelné režimy a zejména na přídavný materiál vyšší, než při navařování ručním.In mechanized and automated surfacing, the bonding process cannot be directly influenced, therefore it is necessary to ensure a constant heat input, uniform surfacing of the surfacing material and high and consistent quality of the surfacing surfacing material. Since the feedback between the surfacing process and the actual surfacing conditions at the surfacing site is not yet fully mastered, the mechanized and automated surfacing requirements for heat sources, thermal regimes and in particular the filler material are higher than for manual surfacing.

Pro navařování plastických, resp. tvárných materiálů je celkeip snadné požadavek rovnoměrné kvality přídavného materiálu zajistit, a to v požadovaných průměrech. Proto navařování těchto materiálů nečiní mimořádných potíží, vlastní návary pak mají vysokou kvalitu. Při navařování tvrdých slitin, které nelze vyrobit v průměrech vhodných pro dosud používanou kinematiku navařování, se však v návarech vyskytuje velké množství pórů a značné množství vad z důvodu výskytu studených spojů. Výskyt zmetků lze snížit, jestliže se zpomalí proces navařování. 1 tak však, podrobí-li se navařené detaily zevrubné kontrole rentgenem, lze jen výjimečně najít dokonalý návar. V řadě běžných aplikací takováto kvalita návarů je vyhovující, pro aplikace náročnější, jakými jsou např. ventily spalovacích motorů, součásti energetických armatur apod., je však takováto jakost výrobků zcela nepřijatelná.For welding plastic, resp. In the case of ductile materials, celkeip makes it easy to ensure the uniform quality of the filler material in the required diameters. Therefore, the welding of these materials does not cause any extraordinary problems, the welds themselves have a high quality. However, when welding hard alloys, which cannot be manufactured in diameters suitable for the previously used surfacing kinematics, there are a large number of pores and a considerable number of defects due to cold joints. The occurrence of rejects can be reduced if the welding process slows down. 1, however, if the welded details are subjected to a thorough X-ray inspection, it is rare to find the perfect weld deposit. In many common applications, such a weld deposit quality is satisfactory, for more demanding applications such as valves of internal combustion engines, components of power valves, etc., however, such product quality is completely unacceptable.

Příčina vzniku pórů i studených spojů spočívá v tom, že přídavný materiál má pro proces navařování příliš velký průměr. Protože přídavný materiál postupuje při navařování před obloukem, který hoří mezi základním materiálem a wolframovou elektrodou, stíní tento navařované místo. Oblouk pak nehoří zcela rovnoměrně a přídavný materiál se neodtavuje a nerozlévá zcela rovnoměrně. Tyto nedostatky lze omezit použitím tzv. trubičkových přídavných materiálů, které se v současnosti v některých zemích vyrábějí, a to ve srovnání s litými přídavnými navařovacími materiály i ve zhruba polovičních průměrech. Použití trubičkových přídavných materiálů, zvláště některých typů slitin, jakými jsou např. pro navařování ventilů užívané slitiny na bázi kobaltu nebo i některé slitiny na bázi železa a niklu,však výrobu značně prodražuje.The reason for the formation of pores and cold joints is that the filler material is too large for the welding process. Since the filler material advances during the welding in front of the arc that burns between the base material and the tungsten electrode, it shields the welded spot. The arc then does not burn completely evenly, and the filler material does not melt and spill evenly. These shortcomings can be reduced by using the so-called tubular filler materials that are currently produced in some countries, even in roughly half diameters compared to cast filler filler materials. However, the use of tubular filler materials, in particular some types of alloys, such as cobalt-based alloys or even some iron-nickel alloys, is very expensive to manufacture.

253 964253 964

Tyto nedostatky do značné míry odstraňuje způsob podávání přídavného navařovacíhO materiálu podle vynálezu, použitelný při mechanizovaném nebo automatizovaném navařováni zvláště tvrdých slitin, při němž se navařovaný základní materiál vůči tepelnému zdroji pohybuje a přídavný materiál se plynule nebo přerušovaně přivádí mezi tepelný zdroj a základní materiál. Podstata vynálezu spočívá v tom, že smysl pohybu přídavného navařovacího materiálu je shodný se smyslem přírůstku návaru· Při navařování se přídavný materiál přisunuje k oblouku hořícímu mezi Wolframovou elektrodou a základním materiálem v ochranné atmosféře, a to ze směru za obloukem, takže návarová housenka přirůstá stejným směrem, jako je smysl pohybu přídavného navařovacíhO materiálu® Tím dochází k tomu, že oblouk nataví základní materiál, vytvoří lázeň a teprve v tomto okamžiku dojde k jistému tepelnému stínění oblouku přídavným materiálem. Vznikající návarová housenka je plošší, čímž se šetří návarový kov. Tím, že oblouk tepelně zasahuje i určitou oblast před bezprostředně navařovaným místem, dochází dále i k jistému čištění navařovaného povrchu, takže v řadě případů lze upustit od odmašťování povrchu před navařováním. Vlastní oblouk hoří klidně a tím, že návarový kov se odtavuje rovnoměrně a skapává na natavený základní materiál, dochází ke vzniku dokonalého metalurgického spoje. Přitom při aplikaci postupu, jenž je předmětem vynálezu, není nutné používat dražší přídavný materiál o menším průměru. Postup podle vynálezu je úspornější a dokonalejší i ve srovnání s jiným možným řešením výše uvedených nedostatků, které spočívá v předehřívání základního materiálu. Tento způsob je však nejen energeticky náročnější, ale komplikuje i vlastní obsluhu navařovacího zařízení.These drawbacks are largely overcome by the method of feeding the additional surfacing material of the invention, useful in mechanized or automated surfacing of particularly hard alloys, wherein the welded base material is moved relative to the heat source and the additive material is continuously or intermittently fed between the heat source and the base material. The principle of the invention is that the sense of movement of the additional surfacing material is the same as that of the increment of the surfacing. In surfacing, the surfacing material moves to the arc burning between the tungsten electrode and the base material in a shielding atmosphere from downstream of the arc, This causes the arc to melt the base material, to form a bath, and only at this point will some heat shield the arc with the additive material. The resulting weld bead is flatter, saving weld metal. Since the arc also reaches a certain area in front of the spot to be welded, a certain cleaning of the welded surface also occurs, so that in many cases the degreasing of the surface before welding is avoided. The arc itself burns smoothly, and by depositing the weld metal evenly and dripping onto the molten base material, a perfect metallurgical bond is formed. However, it is not necessary to use a more expensive filler material of smaller diameter when applying the process of the invention. The process according to the invention is more economical and superior even in comparison with another possible solution to the above mentioned drawbacks, which consists in preheating the base material. However, this method is not only more energy intensive, but also complicates the actual operation of the welding equipment.

Způsob podávání přídavného navařovacího materiálu podle vynálezu je blíže osvětlen na následujících příkladech a na obr. 2. Na obr. 1 je pro srovnání znázorněn způsob dosavadní.The method of feeding the additional surfacing material according to the invention is illustrated in more detail in the following examples and in FIG. 2. FIG. 1 illustrates the prior art method for comparison.

Příklad 1Example 1

Způsobem podle vynálezu bylo provedeno navařováni ventilů spalovacích motorů slitinou o chemickém složení v hmotnostních procentech: uhlík 1,6 %, wolfram 4,5 %, chrom 26,5 %, železo 3,1 %, křemík 0,8 %, zbytek kobalt. Průměr přídavného materiálu 4 mm, navařovací proud 115 až 140 A. Způsob je osvětlen na obr. 2.The process of the invention was used to weld the valves of internal combustion engines with an alloy having a chemical composition in weight percent: carbon 1.6%, tungsten 4.5%, chromium 26.5%, iron 3.1%, silicon 0.8%, the rest cobalt. Diameter of filler material 4 mm, welding current 115 to 140 A. The method is illustrated in Fig. 2.

253 964253 964

Navařovaný ventil 2 se při Havarování otáčel ve směru plné šipky. Navařovací materiál 2 ^se přisouval do oblouku £ za elektrodou chráněnou navařovací hubicí 2» byla do místa svaru dodávána ochranná atmosféra. Směr přírůstku návarové housenky je znázorněn čárkovanou šipkou.The welded valve 2 rotated in the direction of the full arrow during the crash. The welding material 2 ^was fed into the arc 6 behind the electrode protected by the welding spout 2 and a protective atmosphere was supplied to the weld site. The direction of increment of the weld bead is indicated by a dashed arrow.

Příklad 2Example 2

Havarování těsnicích ploch energetické armatury Js 60 bylo provedeno slitinou o chemickém složení v hmotnostních procentech: uhlík 0,12 %, chrom 18,1 %, nikl 9,1 %, křemík 4,8 %, mangan 3,8 %, molybden 4,6 %, niob 1,24 %, zbytek železo. Průměr přídavného materiálu 4 mm, navařovací proud 120 až 140 A* Kinematika pohybů přídavného a základního materiálu byla stejná jako v příkladu 1 a odpovídá opět vyobrazení na obr. 2,The sealing surfaces of the Js 60 energy armature were damaged by an alloy with chemical composition in weight percent: carbon 0.12%, chromium 18.1%, nickel 9.1%, silicon 4.8%, manganese 3.8%, molybdenum 4, 6%, niobium 1.24%, the rest iron. Diameter of filler material 4 mm, welding current 120 to 140 A * The motion kinematics of the filler and base material were the same as in Example 1 and again corresponds to the illustration in Fig. 2,

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

The method of feeding the additional surfacing material in mechanized or automated surfacing of particularly hard alloys, wherein the welded base material is moved relative to the heat source and the filler material is fed continuously or intermittently between the heat source and the base material. sense of increment of weld deposit.