CZ20031575A3

CZ20031575A3 - Ochranný plyn a způsob obloukového svařování

Info

Publication number: CZ20031575A3
Application number: CZ20031575A
Authority: CZ
Inventors: Stefan Trube; Thomas Ammann
Original assignee: Linde Aktiengesellschaft
Priority date: 2000-12-15
Filing date: 2001-12-14
Publication date: 2004-01-14
Also published as: AU2002219189A1; US7211765B2; EP1341640B1; US20040031775A1; EP1341640A2; DE10062564A1; CZ301415B6; DE50105858D1; WO2002047859A2; WO2002047859A3; ATE292538T1; US20050230357A1

Description

Vynález se týká ochranného plynu k obloukovému svařování kovových obrobků. Vynález se dále týká způsobu obloukového svařování kovových obrobků tavnou elektrodou, přičemž se proud ochranného plynu sousedíc s elektrodou přivádí obrobku.

Dosavadní stav techniky

V průmyslovém použiti jsou známy četné ochranné plyny pro svařování kovů v ochranném plynu, přičemž se podle složení, popř. podle materiálu svařovaného obrobku a/nebo v závislosti na způsobu svařování používají různé ochranné plyny.

Svařování v ochranném plynu (SG-svařování) se vzhledem k druhu použité elektrody dělí na svařování elektrodou ochranném plynu (MSG-svařování) kovovou tavnou elektrodou a způsob svařování netavnou elektrodou, jako je svařování wolframovou elektrodou v ochranné atmosféře inertního plynu (WIG-svařování). Jako varianty MSG-svařování jsou známa a často se používají svařování kovovou elektrodou v ochranné atmosféře aktivního plynu (MAG-svařování) nebo svařování kovovou elektrodou v ochranné atmosféře inertního plynu (MIG-svařování).

86082 (86082a) • · ··«« • «•4

- 2 - ; ;···.,: jUpčavená strana

444444444

4 444 44 44 44 4 4

Lindě Gas AG dodává například dva ochranné plyny ke svařování pod označeními CRONIGON® He 50 S, popř. CRONIGON® He 30 S. Tyto plynné směsi obsahují 0,05 obj. % CO₂, 50 obj. % helia, zbytek argon, popř. 0,05 obj. % CO₂, 30 obj. % helia, 2 obj. % H₂, zbytek argon (sr. například prospekt Lindě Schweifíschutzgase).

EP 949 041 zahrnuje ochranný plyn k WIG svařování hliníku stejnosměrným proudem, který obsahuje mikropříměs dusíku a případně doplňkově oxidu uhličitého a/nebo kyslíku. US 6 111 219 zahrnuje směs ochranných plynů ke svařování austenitických, korozivzdorných ocelí netavnou elektrodou, která sestává z 2 až 5 obj. % oxidu uhličitého, 1 až 4 obj. % dusíku a argonu. Také EP 680 802 zveřejňuje směs ochranných plynů ke svařování austenitických ocelí. Tato směs ochranných plynů obsahuje 1 až 2,8 obj. % dusíku, 1 až

2.5 obj. % oxidu uhličitého, 2 až 16 obj. % helia a argonu. Použití surového helia ke svařování v ochranném plynu je předmětem DD 133 538. Surovému heliu se přidává až

17.5 obj. % dusíku a volitelně doplňkově 5 až 35 obj. % argonu a/nebo 1 až 20 obj. % oxidu uhličitého.

Určité žáruvzdorné slitiny na bázi niklu a speciální ušlechtilé oceli jako např. alloy 602CA (materiál č. 2.4633) dosud nejsou způsobem MIG/MAG uspokojivě svařitelné. Použití známých ochranných plynů vede k nedostatečným výsledkům a především k nepřijatelným mechanicko-technologickým vlastnostem svarových švů.

U jiné skupiny materiálů na bázi niklu, totiž vysoce antikorozních slitin jako např. alloy 59 (materiál č. 2.4605), vede MIG/MAG svařování k tomu, že je odolnost

86082(86082a) : Upravená strana

4 4 4

44 odolnosti dispozici

4« 4 44 4 4 · 4· · · · 4 4 » _ Q _ 4 4 ··· · · 444 · · 4 4 4 4 ···

4 4 4 4 4 4

44« 44 44 proti korozi sice dána, avšak nedosahuje základního materiálu proti korozi.

Podstata vynálezu

Základem tohoto vynálezu je úkol, dát k ochranný plyn a způsob úvodem uvedeného druhu, přičemž jsou naznačeny vylepšení nebo alternativy ke známým ' ochranným plynům ke svařování. Úkolem vynálezu je dále navrhnout ochranné plyny ke svařování, kterými jsou nerezavějící kovové materiály, především zmíněné žáruvzdorné slitiny na bázi niklu, ale také vysoce legované oceli svařitelné MSG, popř. MAG způsobem. Dalším úkolem vynálezu je docílit především u antikorozních slitin, vysokou odolnost základního materiálu proti korozi také ve svarovém švu.

Tyto úkoly se podle vynálezu řeší tím, že ochranný plyn vedle argonu a dusíku, který je v ochranném plynu obsažen mezi 1 a 20 obj. %, obsahuje

a) v případě, že ochranný plyn neobsahuje helium, oxid uhličitý s podílem mezi 0,001 obj. % a 0,9 obj. % a

b) v případě, že ochranný plyn doplňkově obsahuje také helium, oxid uhličitý s podílem mezi 0,001 a 0,5 obj. %.

Výhodná realizace, provedení a zdokonalení vynálezu, především složení výhodně vhodných plynů jsou předměty podnároků.

Výhodně může ochranný plyn vedle argonu a dusíku, který je v ochranném plynu obsažen mezi 1 a 20 obj. %, obsahovat

86082 (86082a) •4 4494

- 4 - · ····,.: :Uprjavená strana

4 4444 4444

444 44 44 44 44

a) v případě, že ochranný plyn neobsahuje helium, oxid uhličitý s podílem mezi 0,01 a 0,5 obj. % a

b) v případě, že ochranný plyn doplňkově obsahuje také helium, oxid uhličitý s podílem mezi 0,01 a 0,45 obj. %.

Pod pojmem ochranný plyn bez helia se přitom rozumí to, že ochranný plyn až na případná znečistění, popř.' nečistoty, nemá helium.

Výhodně obsahuje ochranný plyn mezi 0,01 a 0,45 obj. % oxidu uhličitého, výhodně mezi 0,01 a 0,1 obj. % oxidu uhličitého.

Jako výhodné se ukázalo, že ochranný plyn obsahuje mezi 1 a 15 obj . % dusíku, výhodně mezi 1 a 10 obj . % dusíku, mimořádně výhodně mezi 2,5 a 7,5 obj. % dusíku.

V dalším provedení vynálezu obsahuje ochranný plyn 70 obj. % helia nebo méně. Především je výhodné, že ochranný plyn obsahuje mezi 1 a 50 obj. % helia, výhodně mezi 2 a 30 obj. % helia, mimořádně výhodně mezi 3 a 20 obj. % helia, zcela mimořádně výhodně mezi 5 a 10 obj. % helia.

Ochranný plyn může s výhodou sestávat z třísložkové směsi plynů se složkami argon, dusík a oxid uhličitý, nebo ze čtyřsložkové směsi plynů se složkami argon, dusík, oxid uhličitý a helium.

Přitom se volí především podíly dusíku, oxidu uhličitého a popřípadě helia, odpovídajíc výše zmíněným zadaným úkolům a

86082 (85082a) • 9 *<»·

9· · 9 99 ·»··

- 4a - · tlp^vená strana

9 9999 9999

999 99 99 99 99 intervalům. Argon tvoří výhodně zbytek.

Zadané úkoly se podle vynálezu vzhledem ke způsobu, výhodně MSG způsobu svařování, především MAG svařování, řeší tím, že se používá ochranný plyn jak je výše popsáno.

Podle vynálezu se doporučuje použití směsi ochranných plynů se složením, které vyhovuje zadaným úkolům, pro MSG svařování, především MAG svařování, nerezavějících ocelí, především materiálů na bázi niklu, speciálních ocelí nebo vysoce legovaných ocelí.

86082 (86082a) • · 4 ·

Ochranný plyn ke svařování podle vynálezu s vynikající způsobilostí představují třísložkové nebo čtyřsložkové směsi plynů, které obsahují

500 vpm CO₂5 obj. % N₂ popř. 5 až 10 obj. % He a zbytkový Ar.

S ochrannými plyny podle -vynálezu se mohou MAG způsobem svařovat žáruvzdorné slitiny na bázi niklu, jako např. alloy 602CA (materiál č. 2.4633). Přitom se v porovnání se základním materiálem téměř zcela získávají mechanickotechnologické vlastnosti svarového švu.

Výhodné je využití této směsi plynů i u vysoce antikorozních materiálů na bázi niklu, jako např. alloy 59 (materiál č. 2.4605), u kterého směs plynů podle vynálezu vyrovnává odolnost švu proti korozi prakticky odolnosti základního materiálu proti korozi.

Ochranný plyn podle vynálezu obsahuje vedle oxidu uhličitého a dusíku argon a popřípadě helium. Podíl CO₂slouží přitom pravděpodobně stabilizaci elektrického oblouku a zamezení chyb svařování. Podíl dusíku způsobuje pravděpodobně metalurgický účinek. Rovněž pravděpodobné je žádané ovlivnění pohlcování dusíku ve svarovém kovu prostřednictvím C0₂.

Zastupuje:

Dr. Miloš Všetečka v.r.

86082 (86082a)

444·

JllDr. Miloš Všetečka advokát

120 00 Praha 2, Hálkova 2 • ·· • 4 4 44

4 4 4 • 4 4

44·

4« 4« • 4 4 • » 4 4 4

4 4 »4

4 4 4

44

444444 ¹ * jjpr^vená strana

4 4 4

Claims

1. Ochranný plyn k obloukovému svařování kovových obrobků, vyznačující se tím, že ochranný plyn vedle argonu a dusíku, který je v ochranném plynu obsažen mezi 1 a 20 obj. %, obsahuje

b) v případě, že ochranný plyn doplňkově obsahuje také helium, oxid uhličitý s podílem mezi 0,001 a 0, 5 obj. %.

2. Ochranný plyn podle nároku 1, vyznačující se tím, že ochranný plyn vedle argonu a dusíku, který je v ochranném plynu obsažen mezi 1 a 20 obj. %, obsahuje

a) v případě, že ochranný plyn neobsahuje helium, oxid uhličitý s podílem mezi 0,01 obj. % a 0,5 obj. % a

b) v případě, že ochranný plyn doplňkově obsahuje také helium, oxid uhličitý s podílem mezi 0,01 a

0,45 obj. %. 3. Ochranný plyn podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím , že ochranný plyn obsahuje mezi 0,01 a 0,45 obj. % oxidu uhličitého, výhodně mezi 0, 01 a

0,1 obj. % oxidu uhličitého.

4. Ochranný plyn podle některého z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že ochranný plyn obsahuje mezi 1 a 15 obj. % dusíku, výhodně mezi 1 a 10 obj. %, mimořádně výhodně mezi 2,5 a 7,5 obj. % dusíku.

16 86082 (86082a)

44 44·· • 4 » • 4 444 • · é i • · 4 • 4 ·»»

4· ·· 4» »4*4 ; ϊ :·*. · : Upravená strana • 4·· 4444

44 ·« 44 některého z nároků . 1 až 4, že ochranný plyn obsahuje některého z nároků 1 až 5, ochranný plyn obsahuje mezi 1

5. Ochranný plyn podle vyznačující se tím,

IQ obj. % helia nebo méně.

6. Ochranný plyn podle vyznačující se tím, že a 50 obj. % helia, výhodně mezi 2 a 30 obj. % helia, mimořádně výhodně mezi 3 a 20 obj. % helia, zcela mimořádně výhodně mezi 5 a 10 obj. % helia.

7. Ochranný plyn podle některého z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že ochranný plyn sestává z třísložkové směsi plynů se složkami argon, dusík a oxid uhličitý, nebo ze čtyřsložkové směsi plynů se složkami argon, dusík, oxid uhličitý a helium, přičemž argon tvoří výhodně zbytek.

8. Způsob obloukového svařování kovových obrobků tavnou elektrodou, přičemž se proud ochranného plynu sousedíc s elektrodou přivádí obrobku, vyznačující se tím, že se používá ochranný plyn podle některého z nároků 1 až 7 .

9. Využití ochranného plynu podle některého z nároků 1 až 7 pro MSG svařování, především pro MAG svařování, nekorodujících ocelí, především materiálu na bázi niklu, speciálních ocelí nebo vysoce legovaných ocelí.