SU764902A1

SU764902A1 - Способ электрошлаковой сварки легких металлов

Info

Publication number: SU764902A1
Application number: SU772495515A
Authority: SU
Inventors: Анатолий Николаевич Сафонников; Анатолий Григорьевич Синчук; Анатолий Владимирович Антонов
Original assignee: Ордена Ленина И Ордена Трудового Красного Знамени Институт Электросварки Им. Е.О.Патона
Priority date: 1977-06-06
Filing date: 1977-06-06
Publication date: 1980-10-02
Also published as: BE867813A; GB2000066A; DE2824691C3; CA1118056A; DE2824691B2; NL169150B; NO148359B; SE7806351L; ATA401478A; AT370020B; IT1105579B; GB2000066B; FR2393646A1; JPS5416349A; NL7806147A; AU3676378A; SE430135B; NL169150C; NO148359C; FR2393646B1

Description

1

Изобретение относитс к сварочному производству, преимущественно к тем отрасл м народного хоз йства, где возможно применение металла большой толщины и может быть осо- 5 бенно широко использовано при сварке различных конструкций в электротехнической промышленности, цветной метсшлургии, химической прогльшшенности и др.10

Известен способ сварки легких металлов, например магни , в инертных газах, однако применение его может быть эффективно лишь при ограниченной толщине металла Qfj .С 5 увеличением толщины металла указанный способ становитс малопроизводительным .

Кроме того, многопроходна сварка при изготовлении конструкций из ме- 20 талла большой толщины нецелесообразна , так как способствует возникновению значительных деформаций.

Р1аиболее близким по технической сущности и достигаемому результату 25 к иаобретению вл етс способ электроидлаковой сварки легких металлов плат щимс электродом, с применением формирующих кристаллизаторов, при котором расплавление электрода ЗО

производ т теплом шлаковой ванны, образуемой расплавленным сварочным флюсом, через который пропускают сварочный ток, процесс начинают во входном кармане, и заканчивают в взводных планках 2 .

Недостатком этого способа вл етс то, что он не обеспечивает возможности сварки металлов с удельным весом, меньшим удельного веса ишака .

Целью изобретени вл етс обеспечение возможности сварки металлов с удельным весом, меньшим удельно-Io веса шлака за счет изменени направлени сварки.

Это достигаетс тем, что сварку осуществл ют в направлении сверху вниз, дл чего входной карман размещают над сварочным зазором, выводные планки под зазором, а электрод расплавл ют в направлении сверху вниз, при этом шлаковую ванну удерживают от вытекани дополнительным уплотн ющим поддоном, который устанавливают в зазоре под сварной ванной. Сварку можно осуществл ть подвижным электродом, который подают сквозь дополнительный поддон .снизу вверх, или неподвижным элек ,тродом, который закрепл ют на неподвижном дополнительном поддоне, а сварочный зазор заполн ют твердым флюсом, при этом свободный конец электрода оставл ют выступающим под свободной поверхностью флюса дл обеспечени начала процесса Начало процесса осуществл ют заливкой жидкого шлака сверху.

С целью увеличени скорости сваки пропорционально увеличивают со ,отношение между плотностью шлака и свариваемого металла.

В варианте способа заполнение зазора между свариваемыми элементами жидким металлом производ т за счет удалени из зазора жидкого шлака.

Таким образом, в основе способа лежит возможность производить сварку легких металлов, путем непрерывного всплывани капель расплавленного электродного металла на поверхность шлаковой ванны за счет разности удельных весов жидкого шлака и свариваемого металла, в это случае шов формируетс сверху вниз в противоположность обычной электрошлаковой сварке, когда шов формируетс снизу вверх.

Возможность такой сваркиобеспечиваетс подбором компонентов флюсов , имеющих большой удельный вес по сравнению со свариваемым металлом , т.е. когда У;,«уу, Д® (fw удельный вес металла, подлежащего сварке; . у ц, - удельный,вес шлаковой ванны .

При этом удельный вес флюса определ етс по формуле

100

Уш

где К, К.-.К - процентное содержание компонента в флюсах;

УоУа- У- удельный вес соответствующего компонента .

С целью обеспечени качествен- ;. ных сварных соединений удельный вес металла ( У«) должен относитьс к . удельному весу шлака ( УЦ, ) каку 1

На фиг. 1 изображена принципиальна схема процесса; на фиг. 2, 3 - сечение А-А на фиг. 1, при применении пластинчатого или проволочных электродов соответственно; на фиг. 4 - схема процесса с удалением в процессе сварки жидкого шлака; на фиг. 5 - схема процесса при сварке неподвижным электродом и с эаснпкОй твердого флюса; на фиг. б схема процесса при сварке неподвижН13М электродом и с заливкой в зазор жидкого шлака.

На чертежах прин ты следующие обозначени .

1- электродный металл, 2 - дополнительное уплотн ющее дно кристаллизатора , 3 - свариваемые детали, 4 - нотдка металлическа ванна, 5 капли электродного металла, поднимающиес вверх, б - камера-крышка, 7 - штуцер дл подачи и выхода за .щитного газа, 8 - выводные планки, 9 - входной карман,. 10 - отверстие дл удалени жидкого шлака в процессе сварки, 11 - пазы (прорези) в дополнительном дне дл подачи пластинчатого электрода, 12 - отверсти дл пбрачи электродной проволоки , 13 - .формирующие (боковые) кристаллизаторы, 14 - шлакова ванна , 15 - нйплавл ющийс мундштук, 16 - подаюгЦйе ролики, 17 - воронка дл заливки жидкого-шлака, 18 твердый флюс. ;

Процесс (см. фиг. 1) рекомендуетс дл сварки прот жных швов. При дополнительном уплотн ющем дне кристаллизатора 2, здесь подвижном, свака осуществл етс подвижными электродами в пластины или в виде нескольких проволок, подаваемых в шлаковую ванну 14 снизу вверх.

Сварку швов малой прот женности целесообразно -выполн ть по схеме, приведенной на фиг. 4. При сварке по этой схеме дополнительное дно 2 кристаллизатора в процессе сварки неподвижно, а электродный меташл 1 подают роликами 16 в наплавл ющейс мундштук 15, вмонтированный в дно 2

Процесс начинают заливкой шлака в воронку 17.

Сварку неподвижными электродами осуществл ют по схеме на фиг. 5-6. Процесс сварки осуществл ют обычным образом.

При прохождении тока через расплавленный шлак (14) достигают его перегрева, вследствие чего плавитс электрод. При прохождении через шлаковую ванну 14 капли электродного металла рафинируютс . По мере Накоплени жидкого металла на поверхности шлаковой ванны 14 и огшавлени свариваемых кромок образуетс прочное соединение кромок. В ре зультате непрерывной подачи электродного металла в сварочную ванну объем металла в зазоре увеличиваетс что оказывает дополнительное давление на подвижное дно (см. -фиг. 1).

Так как дно имеет возможность перемещатьс по высоте зазора, оно опускаетс (показано стрелками).

образом, при перемещении подвижного дна шлакова ванна 14 опускаетс , а освободившеесАместо занимает жидкий металл.

В качестве примера выполн ли сваку брусков сечением мм из магниевого сплава МА2-1. Свариваемые образцы собирали по схеме/ показанной на фиг. 5, где пластинчаты электрод имеет сечение 20X90 мм и длину 330 мм. В зазор между свариваемыми детал ми 3, равный 60 мм, вокруг электрода 1 засыпали твердый флюс 18 таким образом, чтобы электрод 1 выступал из флюса на 25-30 мм. Сверху твердого флюса 18 заливали р плавленный флюс так, чтобы он покры выступающую часть электрода 1. К входному карману 9 и пластине подключали сварочный трансформатор,в результате чего через жидкую шлаковую ванну 14 проходит сварочный , ток, который перегревает расплавленную ишаковую ванну 14. В результате перегрева шлаковой ванны 14 начинает плавитьс верхн часть электрода 1 и твердый флюс 18 Капли расплавленного металла 5 вспл вают на поверхность шлаковой ванны 14, образу металлическую ванну 4. При этом объем шлаковой ванны 14 увеличиваетс , а твердого флюса 18 уменьшаетс , в результате чего дно шлаковой ванны 14 опускаетс , открыва все новые участки электрода дл плавлени . После полного расплавлени элек трода 1 и оплавлени кромок свариваемых деталей 3 сварочный ток QTключают . Металлическа ванна криста лизуетс , образу сварной шов. Объе твердого флюса выбирают из такого расчета, чтобы он после расплавлени , .и последующей кристаллизации с y4efoM усадки зан л пространство между входными планками, удержива тем самь:м металлическую ванну 4 точ но в зазоре между кромками свариваемых деталей 3. Режим сварки. Сварочный ток leg- 1,5-2 кА; напр жение холостого хода источника питани - 38 В; напр жение сварки врем сварки 35 мин UCB- 35 В; В результате сварки получают св ное соединение без видимых дефектов Механические испытани показали что предел прочности металла шва равен 0,7-0,8 от предела прочности основного металла. Использование предлагаемого способа сварки легких металлов обеспечивает по сравнению с существующими способами возможность электрошлаковой сварки легких металлов (например , сплава магни и др.), дл которых в насто щее врем нет надежной флюсовой системы по плотности, меньше плотности этих материалов, в результате чего не существует способа сварки по типу классическо .го. электрошлакового процесса. Фop syлa изобретени 1.Способ электрошлаковой сварки легких металлов плав щимс электродом с применением формирующих кристсшлов, при котором расплавление электрода производ т теплом шлаковой ванны, образуемой расплавленным сварочным флюсом, через который пропускают сварочный ток, процесс начинают -во входном кармане , а заканчивают в выводных планках , отличающийс тем, что, с целью обеспечени возможности сварки металлов с удельным весом, меньшим удельного веса шлака за счет изменени направлени сварки, сварку осуществл ют в направлении сверху вниз, дл чего входной карман размещают над сварочным зазором, выводные планки под зазором, а электрод расплавл ют в направлении сверху вниз, при этом шлаковую ванну удерживают от вытекани дополнительным уплотн ющим поддоном, который устанавливают в зазоре под сварной ванной. 2.Способ по п. 1, отличающийс тем, что сварку осуществл ют подвижным электродом, который подают сквозь дополнительный поддон снизу вверх. 3.Способ по п. 1, отличающийс тем, что сварку производ т электродом, который закрепл ют на неподвижном.дополнительном поддоне, а сварочный зазор . заполн ют твердым флюсом, при этом свободный конец электрода оставл ют выступающим под свободной поверхностью флюса дл обеспечени начала процегг л . 4.Способ по пп. 1-3, о тличающийс тем, что начал 5 процесса осуществл ют запивкой жидкого шлака сверху. 5.Способ по пп. 1-4, отличающийс тем,- что, с целью увеличени скорости сварки, пропорционально увеличивают соотношение между плотностью шлака и свариваемого металла. 6.Способ по пп. 1-5,1 о т л ич ающи йс тем, что заполнение зазора между свариваемыми элементами жидким металлом производ т за счет удалени из зазора жидкого ишака. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Технологи электрической сварки металлов ,и сплавов плавлением. Под ред. Б.Е.Патона, М.,Машиностроение 1974, с. 652. 2.Технологи электрической сварки металлов и сплавов плавлением. Под ред. Б.Е.Патона, М.,Машиностроение 1974, с. 645 (прототип).

Фот/

/4

Фиг.3

« /7 а

А Ф

Фщ.5

3 /

/ / /

у.ттт//лтт.

Т

/

/ /

tt

:

Claims

Формула изобретения

1. Способ электрошлаковой сварки легких металлов плавящимся электродом с применением формирующих кристаллов, при котором расплавле-

5 ние электрода производят теплом шлаковой ванны, образуемой расплавленным сварочным флюсом, через который пропускают сварочный ток, процесс начинают -во входном кар10 мане, а заканчивают в выводных планках, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности сварки металлов с удельным весом, меньшим удельного веса шла15 ка за счет изменения направления сварки, сварку осуществляют в направлении сверху вниз, · для чего входной карман размещают над сварочным зазором, выводные планки -η под зазором, а электрод расплавляют в направлении сверху вниз, при этом шлаковую ванну удерживают от вытекания дополнительным уплотняющим поддоном, который устанавливают в зазоре под сварной ванной.
2. Способ поп. 1, отличающийся тем, что сварку осуществляют подвижным электродом, который подают сквозь дополнитель-

30 ный поддон снизу вверх.
3. Способ по π. 1, отличающийся тем, что сварку производят электродом, который закрепляют на неподвижном дополни-

35 тельном поддоне, а сварочный зазор заполняют твердым флюсом, при этом свободный конец электрода оставляют выступающим под свободной поверхностью флюса для обеспечения .η начала процесся.

^4U
4. Способно пп. 1-3, о Т личающййся тем, что начал<5 процесса осуществляют заливкой жидкого шлака сверху.
5. Способ по пп. 1-4, о т л и-

45 чающийся тем,· что, с целью увеличения скорости сварки, пропорционально увеличивают соотношение между плотностью шлака и свариваемого металла.

50 6. Способ по пп. 1-5,. о т л ич ающи й с я тем, что заполнение зазора между свариваемыми элементами жидким металлом производят за счет удаления из зазора жид55 кого шлака.