RU2492977C2

RU2492977C2 - Method of producing welded article

Info

Publication number: RU2492977C2
Application number: RU2011129983/02A
Authority: RU
Inventors: Владимир Иванович Столбов; Дмитрий Тагирович Ахмедьянов; Петр Владимирович Никитин
Original assignee: Владимир Иванович Столбов; Дмитрий Тагирович Ахмедьянов; Петр Владимирович Никитин
Priority date: 2011-07-19
Filing date: 2011-07-19
Publication date: 2013-09-20
Also published as: RU2011129983A

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to electric welding of primarily thin-sheets articles from different-thickness and chemically inhomogeneous pipes. Pipes are aligned. Edges are arc tacked and annular seam is arc welded over pipe end face by short-time current pulses. Tacking and welding are made simultaneously by several fixed heat sources composed of torches or electrodes. Heat sources are spaced apart so that heat contact between live arcs is inhibited. Every heat source is connected separately to its power supply.

EFFECT: better geometry of welded structure and higher quality of weld joint.

1 ex

Description

Изобретение относится к электросварке, в частности, к изготовлению сварного изделия посредством дуговой прихватки и сварки одновременно несколькими источниками тепла (горелками, электродами) преимущественно соосно установленных труб из разнотолщинных и разнородных по химическому составу материалов.The invention relates to electric welding, in particular, to the manufacture of a welded product by arc tacking and welding simultaneously by several heat sources (torches, electrodes), predominantly coaxially mounted pipes from materials of different thicknesses and heterogeneous in chemical composition.

Известен способ изготовления сварного изделия посредством многоэлектродной дуговой сварки, в котором перед началом сварки включают поперечное магнитное поле на дуговые промежутки, подают сварочное напряжение одновременно на все электроды, а дугу зажигают на каждом из электродов по заданной программе путем последовательного отключения поперечного магнитного поля на рабочем электроде. После каждого цикла все электроды смещают на величину шага, обеспечивающего перекрытие сварных точек. Циклы повторяют до тех пор, пока не будет выполнен сварной шов, (см. а.с. СССР №1779504, кл. В23К 9/08, 9/09, 1991), принят за прототип.A known method of manufacturing a welded product by means of a multi-electrode arc welding, in which, before starting welding, includes a transverse magnetic field at the arc gaps, a welding voltage is applied simultaneously to all electrodes, and the arc is ignited on each of the electrodes according to a predetermined program by sequentially switching off the transverse magnetic field at the working electrode . After each cycle, all the electrodes are displaced by the size of the step, ensuring the overlap of the weld points. The cycles are repeated until a weld is completed (see USSR AS No. 179504, class B23K 9/08, 9/09, 1991), adopted as a prototype.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, принятого за прототип, относится то, что в известном способе источник энергии (тепла) передвигают по отношению к свариваемому изделию. В результате этого в изделии возникает подвижное температурное поле, обуславливающее появление подвижного термодеформационного поля, искажающего геометрические размеры изделия даже при применении прихваток, фиксирующих требуемую геометрию изделия при сборке. Это обстоятельство затрудняет получение точных по геометрии сварных узлов типа корпусов гироскопов, кузовов автомобилей, многослойных труб, в том числе сварных изделий в виде соосно установленных труб из разнотолщинных и разнородных по химическому составу материалов, и др., а также служит причиной замедления скорости кристаллизации металла шва, что приводит к появлению литой крупнозернистой структуры и ухудшению механических свойств и снижению качества сварных соединений.For reasons that impede the achievement of the following technical result when using the known method adopted for the prototype, is that in the known method, the energy source (heat) is moved relative to the welded product. As a result of this, a mobile temperature field arises in the product, which causes the appearance of a mobile thermal deformation field, distorting the geometric dimensions of the product even when using tacks that fix the required geometry of the product during assembly. This circumstance makes it difficult to obtain geometrically accurate assemblies such as gyroscope housings, car bodies, multilayer pipes, including welded products in the form of coaxially mounted pipes from materials of different thicknesses and heterogeneous in chemical composition, etc., and also causes a slowdown in the rate of metal crystallization. weld, which leads to the appearance of a cast coarse-grained structure and the deterioration of mechanical properties and a decrease in the quality of welded joints.

Сущность изобретения заключается в следующем.The invention consists in the following.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, - повышение скорости тепловой обработки, в частности прихватки и сварки, за счет ведения процесса посредством разнесенных в пространстве кратковременных импульсов при неподвижных источниках энергии (тепла) и собранном под сварку изделии.The task to which the invention is directed is to increase the speed of heat treatment, in particular tacking and welding, by conducting the process by means of short-time pulses spaced in space with stationary sources of energy (heat) and the product assembled for welding.

Технический результат - улучшение геометрии сварного изделия и повышение качества сварного соединения вследствие сокращения времени на нагрев и охлаждение металла шва и изделия в целом, что снижает энергозатраты и время на производство единицы продукции.The technical result is an improvement in the geometry of the welded product and an increase in the quality of the welded joint due to a reduction in the time for heating and cooling the weld metal and the product as a whole, which reduces energy costs and time for the production of a unit of production.

Для достижения указанного технического результата при изготовлении сварного изделия посредством многодуговой прихватки и сварки обработку неподвижного изделия в виде соосно установленных труб из разнотолщинных и разнородных по химическому составу материалов производят кратковременными импульсами одновременно несколькими неподвижными точечными источниками тепла (горелками, электродами), разнесенными в пространстве на достаточно большом расстоянии друг от друга, при котором тепловое взаимодействие между одновременно горящими дугами исключается и, соответственно, не приводит к термической деформации свариваемых кромок и изделия, при этом каждый источник тепла подключается отдельно к своему источнику питания.To achieve the specified technical result in the manufacture of a welded product by means of multi-arc tacking and welding, the processing of a stationary product in the form of coaxially mounted pipes from materials of different thicknesses and heterogeneous in chemical composition is performed by short-time pulses simultaneously by several stationary point heat sources (burners, electrodes), spaced apart in space by enough a large distance from each other, at which the thermal interaction between simultaneously burning s is eliminated and, accordingly, does not lead to thermal deformation of the welded edges and articles, each heat source is individually connected to its power source.

В результате кратковременного воздействия нескольких разнесенных в пространстве неподвижных источников энергии (тепла) на обрабатываемое изделие обеспечится быстрый дискретный нагрев и затвердевание небольших порций металла, что приведет к исключению тепловой деформации (коробления) обрабатываемого изделия, получению мелкозернистой структуры металла шва, требуемых механических свойств, качества и эксплуатационных характеристик сварного шва, а также к повышению производительности и снижению энергетических затрат, а, следовательно, и себестоимости изделия.As a result of the short-term effect of several stationary sources of energy (heat) spaced in space on the workpiece, fast discrete heating and hardening of small portions of metal will be ensured, which will lead to the elimination of thermal deformation (warping) of the workpiece, to obtain a fine-grained structure of the weld metal, the required mechanical properties, quality and operational characteristics of the weld, as well as to increase productivity and reduce energy costs, and therefore , and the cost of the product.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения.Information confirming the possibility of carrying out the invention.

Способ изготовления сварного изделия, включающий многодуговую прихватку и сварку, заключается в том, что ее осуществляют от нескольких неподвижных источников энергии (тепла) в виде горелок или электродов, например, при высокоскоростной дуговой сварке посредством кольцевого шва по торцу соосно установленных труб из разнородных (по химическому составу) и разнотолщинных (в том числе тонкостенных) материалов. При этом обрабатываемое изделие также оставляют неподвижным. Причем, обработку ведут посредством кратковременных дуговых импульсов тока от источников энергии (тепла), разнесенных в пространстве, чем исключают тепловое взаимодействие между одновременно горящими дугами и обеспечивают предельно короткие сварочные циклы, обуславливающие минимальные термические деформации свариваемых кромок, а также наиболее благоприятные микроструктуру (мелкое зерно) и химический состав металла шва, что, в свою очередь, способствует получению требуемых механических свойств шва, эксплуатационных характеристик и качества изделия. Дуговые импульсы происходят единовременно.A method of manufacturing a welded product, including multi-arc tacking and welding, consists in the fact that it is carried out from several stationary sources of energy (heat) in the form of torches or electrodes, for example, in high-speed arc welding by means of an annular weld along the end of coaxially installed pipes of dissimilar chemical composition) and different thickness (including thin-walled) materials. In this case, the workpiece is also left stationary. Moreover, the treatment is carried out by means of short-term arc current pulses from energy (heat) sources spaced in space, which exclude thermal interaction between simultaneously burning arcs and provide extremely short welding cycles that cause minimal thermal deformation of the welded edges, as well as the most favorable microstructure (fine grain ) and the chemical composition of the weld metal, which, in turn, helps to obtain the required mechanical properties of the weld, operational characteristics and achestva products. Arc pulses occur simultaneously.

Устройство для осуществления способа содержит несколько источников питания, от каждого из которых на соответствующее количество источников энергии (тепла), например горелок или электродов, отдельно подают кратковременные импульсы тока требуемой мощности и продолжительности в зависимости от осуществляемого технологического процесса, то есть каждый источник тепла подключается отдельно к своему источнику питания.The device for implementing the method contains several power sources, from each of which short-term current pulses of the required power and duration are separately supplied to the corresponding number of energy (heat) sources, for example burners or electrodes, depending on the process being carried out, that is, each heat source is connected separately to your power source.

Заявляемый способ многодуговой сварки предполагается применить в машиностроении также при изготовлении различных изделий посредством кратковременного импульсного теплового воздействия, например при приварке арматуры к трубам, нанесении футеровки на емкости и проч.The inventive method of multi-arc welding is supposed to be applied in mechanical engineering also in the manufacture of various products by means of short-term pulsed heat exposure, for example, when welding fittings to pipes, applying a lining to containers, etc.

Изобретение возможно осуществить с помощью упомянутых в заявке и известных в настоящее время средств и методов.The invention can be implemented using the means and methods mentioned in the application and currently known.

Пример осуществления способа. Изготовлено устройство со специальными горелками и источниками питания для осуществления заявляемого способа при дуговой прихватке и сварке двухслойной трубы, состоящей из соосных труб: наружной толстостенной с сечением в виде окружности и внутренней тонкостенной с сечением в виде шестигранника. Получен опытный образец с мелкозернистой структурой качественного кольцевого сварного шва по торцу вышеуказанных труб, изготовленных из разнотолщинных и разнородных по химическому составу материалов.An example implementation of the method. A device with special burners and power sources for the implementation of the inventive method for arc tapping and welding of a two-layer pipe consisting of coaxial pipes: an outer thick-walled with a cross-section in the form of a circle and an internal thin-walled with a cross-section in the form of a hexagon is manufactured. A prototype was obtained with a fine-grained structure of a high-quality annular weld at the end of the above pipes made of materials of different thicknesses and heterogeneous in chemical composition.

Использование изобретения приводит к тому, что исключается движение дуги и, следовательно, движение температурного поля. Сварочная ванна формируется от неподвижных источников тепла, и затвердевание металла в ней происходит с большей скоростью, чем при движущейся ванне, поэтому металл сварной точки имеет более благоприятную структуру. Разнесенные по длине шва тепловые импульсы уменьшают тепловой поток в изделие, в результате чего практически исключается деформация свариваемых кромок и деформирование изделия в целом, а, значит, повышается его качество. Это особенно ярко проявляется при сварке кольцевых и криволинейных швов на тонкостенных конструкциях типа днищ баков ракет, шаробаллонов, сильфонов с фланцами, многослойных трубопроводов в горизонтальном положении и т.п. Процесс сварки единицы длины шва происходит в несколько раз быстрее, чем при движущемся электроде (повышается производительность) при значительной экономии электроэнергии. Снижение затрат на производство достигается также за счет исключения устройств для приведения в движение электрода или изделия.The use of the invention leads to the fact that excluded the movement of the arc and, consequently, the movement of the temperature field. The weld pool is formed from immovable heat sources, and the solidification of the metal in it occurs at a faster rate than with a moving bath, so the weld point metal has a more favorable structure. The thermal pulses spaced along the seam length reduce the heat flux into the product, as a result of which the deformation of the welded edges and the deformation of the product as a whole are virtually eliminated, and, therefore, its quality is improved. This is especially pronounced when welding annular and curved seams on thin-walled structures such as the bottoms of rocket tanks, balloons, bellows with flanges, multilayer pipelines in a horizontal position, etc. The welding process of a unit of seam length occurs several times faster than with a moving electrode (productivity increases) with significant energy savings. Lower production costs are also achieved by eliminating devices for driving an electrode or product.

Claims

A method of manufacturing a welded product, characterized in that the coaxially installed pipes from materials of different thicknesses and heterogeneous in chemical composition are obtained by arc tacking of the edges to be welded and subsequent arc welding of the annular seam along the end of the pipes with short current pulses, while tacking and welding are carried out simultaneously by several stationary heat sources in the form of burners or electrodes spaced at such a distance from each other that thermal interaction between the same enno burning arcs possible, each separate heat source is connected to its power source.