RU2448821C1

RU2448821C1 - Method of welding by electronic beam

Info

Publication number: RU2448821C1
Application number: RU2010148579/02A
Authority: RU
Inventors: Виктор Карпович Драгунов (RU); Виктор Карпович Драгунов; Андрей Петрович Слива (RU); Андрей Петрович Слива; Николай Николаевич Гаврилов (RU); Николай Николаевич Гаврилов
Priority date: 2010-11-30
Filing date: 2010-11-30
Publication date: 2012-04-27

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to electron-beam processing. Pre-welding is performed without grooving and with part-through penetration. Face bead width and height are defined. Grooving is made for main welding to prepare grooving cavity 5 and main welding is carried out on transmitting electron beam through grooving cavity 5. Grooving before main welding is performed to produce groove 6 nearby grooving cavity base with width and height, at least, 15% larger than those of face bead after pre-welding.

EFFECT: high-quality welded joints between large-thickness articles.

2 dwg

Description

Изобретение относится к электронно-лучевой обработке, в частности к технологии электронно-лучевой сварки стыковых соединений деталей с зазором, и может быть использовано во всех отраслях машиностроения.The invention relates to electron beam processing, in particular to the technology of electron beam welding of butt joints of parts with a gap, and can be used in all engineering industries.

Известен способ однопроходной электронно-лучевой сварки в углублении (в том числе в узкой разделке) в труднодоступных местах конструкции (Электронно-лучевая сварка изделий большой толщины. Инженерный поиск/Е.Л.Мамутов. М.: Машиностроение, 1992. - 232 с: ил.). При этом электронный пучок пропускают через полость узкой разделки, осуществляют проплавление кромок, появляется общая сварочная ванна и после кристаллизации формируется сварной шов. Ведение процесса сварки по приведенной автором на с.104 схеме не позволяет получать сварные соединения удовлетворительного качества при сварке изделий большой толщины с глубоким проплавлением.A known method of single-pass electron beam welding in a recess (including in narrow cutting) in hard-to-reach places of construction (electron-beam welding of products of large thickness. Engineering Search / E.L. Mamutov. M.: Engineering, 1992. - 232 p: ill.). In this case, the electron beam is passed through the narrow groove cavity, the edges are penetrated, a common weld pool appears and, after crystallization, a weld is formed. The welding process according to the scheme given by the author on p.104 does not allow obtaining welded joints of satisfactory quality when welding products of large thickness with deep penetration.

Частично указанные недостатки устранены в наиболее близком к предлагаемому способе электронно-лучевой сварки по авторскому свидетельству СССР 1577198 (А 1, В23К 15/00 с приоритетом от 09.01.89). Согласно прототипу электронный луч пропускают через полость разделки кромок прямоугольного сечения, симметричную относительно стыка. Процесс сварки осуществляют без разделки свариваемых кромок при острой фокусировке, измеряют параметры процесса и ширину лицевого валика сварного шва. Далее выполняют прямоугольную разделку свариваемых кромок, сварку ведут на токе электронного пучка в 1.6-1.8 и токе фокусировки в 1.08-1.10 раза больше соответствующих параметров процесса при сварке без разделки свариваемых кромок. Причем повышение качества формирования шва достигается благодаря появлению свойства капиллярности в полости разделки. При рекомендуемой ширине разделки, кромки смачиваются жидким металлом, при этом возникают силы поверхностного натяжения и жидкий металл удерживается от провисания. Таким образом, устраняются корневые дефекты.Partially indicated disadvantages are eliminated in the closest to the proposed method of electron beam welding according to the author's certificate of the USSR 1577198 (A 1, V23K 15/00 with a priority of 01/09/89). According to the prototype, an electron beam is passed through a cavity for cutting edges of a rectangular section, symmetrical with respect to the joint. The welding process is carried out without cutting the welded edges during sharp focusing, measuring process parameters and the width of the front bead of the weld. Next, rectangular cutting of the welded edges is performed, welding is carried out at an electron beam current of 1.6-1.8 and a focusing current of 1.08-1.10 times greater than the corresponding process parameters when welding without cutting the welded edges. Moreover, improving the quality of the formation of the seam is achieved due to the appearance of the property of capillarity in the cutting cavity. At the recommended cutting width, the edges are wetted with liquid metal, while surface tension forces arise and the liquid metal is kept from sagging. Thus, root defects are eliminated.

Недостатком такого технического решения является низкое качество сварных соединений при сварке изделий большой толщины с глубоким несквозным проплавлением с конструктивно заданным зазором.The disadvantage of this technical solution is the low quality of welded joints when welding products of large thickness with deep through penetration with a structurally specified gap.

Технической задачей данного изобретения является получение качественных сварных соединений изделий большой толщины путем повышения стабильности формирования шва при глубоком несквозном проплавлении с конструктивно заданным зазором.The technical task of this invention is to obtain high-quality welded joints of products of large thickness by increasing the stability of the formation of the seam during deep through penetration with a structurally specified gap.

Решение технической задачи достигается тем, что, по сравнению с известным способом сварки электронным лучом, включающим предварительную настроечную сварку кромок с определением поперечных размеров лицевого валика шва, последующую основную сварку деталей с разделкой кромок и пропусканием электронного луча через полость разделки кромок, в предлагаемом техническом решении перед основной сваркой у основания полости разделки кромок выполняют паз размерами на 15-20% больше размеров лицевого валика шва предварительной настроечной сварки.The solution to the technical problem is achieved by the fact that, in comparison with the known method of electron beam welding, including preliminary tuning edge welding with determination of the transverse dimensions of the front weld bead, subsequent main welding of parts with cutting edges and passing the electron beam through the edge cutting cavity, in the proposed technical solution Before the main welding, a groove with a size of 15-20% larger than the dimensions of the front bead of the preliminary adjustment weld is made at the base of the edge-cutting cavity.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показаны кромки свариваемых деталей для настроечной сварки в сборе и геометрические характеристики лицевого валика (усиления) шва; на фиг.2 показаны кромки деталей для основной сварки в сборе.The invention is illustrated by drawings, where in Fig.1 shows the edges of the welded parts for training complete assembly and the geometric characteristics of the front bead (reinforcement) of the seam; figure 2 shows the edges of the parts for the main welding assembly.

На чертежах, для пояснения способа сварки электронным лучом приведены следующие обозначения: детали для проведения предварительных экспериментов 1, лицевой валик (усиление) шва 2 шириной В и высотой Н, кромки изделия для основной сварки 3, свариваемый стык 4, конструктивно заданная полость разделки кромок 5, прямоугольный паз 6 шириной В_n и высотой Н_n.In the drawings, to explain the method of electron beam welding, the following notation is given: parts for preliminary experiments 1, front roll (reinforcement) of weld 2 of width B and height H, edges of the product for main welding 3, weld butt 4, structurally defined cavity for cutting edges 5 , a rectangular groove 6 of width B _n and height H _n .

Предлагаемый способ электронно-лучевой сварки стыковых соединений изделий большой толщины реализуется следующим образом.The proposed method of electron beam welding of butt joints of products of large thickness is implemented as follows.

Производят предварительную настроечную сварку деталей 1 для подбора параметров режима основной сварки и определения размеров паза 6. Выбор оптимальных параметров режима основной сварки и размеров паза 6 проводят по шлифам сварного соединения. Затем осуществляют основную сварку стыка 4, при которой электронный луч пропускают через полость разделки кромок 5, у основания которой до сварки обрабатывают паз 6 произвольной формы (например, прямоугольной) размерами не менее чем на 15-20% больше размеров лицевого валика, получаемого при предварительной настроечной сварке без разделки кромок.Preliminary tuning welding of parts 1 is carried out to select the parameters of the main welding mode and determine the dimensions of the groove 6. The optimal parameters of the main welding mode and the dimensions of the groove 6 are selected according to the weld sections. Then, the main welding of the joint 4 is carried out, in which an electron beam is passed through the cavity 5 of the edge grooving, at the base of which a groove 6 of arbitrary shape (for example, rectangular) is processed before welding, with dimensions not less than 15-20% larger than the dimensions of the front bead obtained by preliminary tuning welding without cutting edges.

При электронно-лучевой сварке с глубоким несквозным проплавлением деталей большой толщины, когда электронный луч пропускают через заданную конструктивно полость разделки кромок 5, расплавленный металл, формирующий усиление сварного шва при сварке без разделки кромок 2 в хвостовой части сварочной ванны, не помещается в полости разделки 5 и вытесняется не только в хвостовую часть, но и по передней стенке парогазового канала перед электронным пучком. Это приводит к интенсивному испарению вытесненного металла по мере движения пучка. За счет этого неконтролируемо изменяются параметры пучка, а именно происходит его рассеивание и изменение положения фокальной плоскости. При этом происходит изменение глубины проплавления. Кроме того, это может вызвать образование полостей в металле шва и корневых дефектов. Для исключения проявления данных эффектов необходимо создавать условия формирования шва такими, как при сварке без полости разделки кромок. А именно сделать паз в основании полости разделки такого размера, чтобы в нем помещалось усиление шва 2, формируемое при сварке без разделки кромок.In electron beam welding with deep through penetration of large-thickness parts, when an electron beam is passed through a structurally grooved cavity 5, molten metal forming a reinforcement of the weld when welding without grooving 2 in the tail of the weld pool does not fit into the groove 5 and is displaced not only into the tail part, but also along the front wall of the vapor-gas channel in front of the electron beam. This leads to intense evaporation of the displaced metal as the beam moves. Due to this, the beam parameters are uncontrollably changed, namely, it scatters and the position of the focal plane changes. In this case, a change in the penetration depth occurs. In addition, this can cause the formation of cavities in the weld metal and root defects. To exclude the manifestation of these effects, it is necessary to create conditions for the formation of a seam such as when welding without a cavity for cutting edges. Namely, to make a groove in the base of the cutting cavity of such a size so that the reinforcement of the seam 2 formed during welding without cutting the edges is placed in it.

Ширину В_n и высоту Н_n прямоугольного паза выполняют больше на 15-20% ширины В и высоты Н лицевого валика соответственно, полученных при сварке без зазора, так как в случае В_n<(1.15-1.2)В и Н_n<(1.15-1.2)Н.The width B _n and the height H _{n of the} rectangular groove are 15-20% greater than the width B and the height H of the front bead, respectively, obtained without welding, since in the case B _n <(1.15-1.2) B and H _n <(1.15 -1.2) N.

Верхняя граница ширины и высоты паза не ограничивается. Она может быть ограничена только конструктивными особенностями изделия. Нижняя граница выбирается из условия достаточности объема паза в условиях колебаний размеров усиления шва при сварке без полости разделки кромок. Экспериментально установлено, что техническое задание решается при размерах паза на 15% больше лицевого валика шва предварительной настроечной сварки.The upper boundary of the width and height of the groove is not limited. It can be limited only by the design features of the product. The lower boundary is selected from the condition that the groove volume is sufficient under conditions of fluctuations in the size of the weld reinforcement during welding without a cavity for cutting edges. It has been experimentally established that the technical task is solved with a groove size of 15% larger than the front bead of the preliminary adjustment weld.

Использование предлагаемого способа сварки позволяет получать качественные сварные соединения изделий большой толщины с конструктивно заданным зазором при глубоком несквозном проплавлении.Using the proposed welding method allows to obtain high-quality welded joints of products of large thickness with a structurally specified gap during deep through penetration.

Claims

A method of welding an electron beam of parts, including preliminary welding without cutting edges with non-penetrating penetration, determining the width and height of the obtained face weld bead, cutting edges for main welding with the formation of a cutting cavity and main welding with passing an electron beam through the cutting cavity, characterized in that cutting edges before the main welding is performed with the formation of a groove at the base of the cavity of the groove, while the groove is made with a width and height of not less than 15% more than the width and height of the faces Vågå bead obtained by preliminary welding.