RU2533616C1 - Arc welding method - Google Patents
Arc welding method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2533616C1 RU2533616C1 RU2013116691/02A RU2013116691A RU2533616C1 RU 2533616 C1 RU2533616 C1 RU 2533616C1 RU 2013116691/02 A RU2013116691/02 A RU 2013116691/02A RU 2013116691 A RU2013116691 A RU 2013116691A RU 2533616 C1 RU2533616 C1 RU 2533616C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- welding
- product
- welded
- collet
- weld
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к области машиностроения и может быть применено для сварки изделий цилиндрических конструкций, в том числе при герметизации изделий активных зон ядерных реакторов в обычных и в дистанционных условиях.The invention relates to the field of mechanical engineering and can be used for welding products of cylindrical structures, including when sealing products of active zones of nuclear reactors in conventional and remote conditions.
Известен способ герметизации тепловыделяющих элементов (способ герметизации оболочки твэла, патент США, №3045108), при котором сварка осуществляется путем оплавления торца оболочки совместно с заглушкой неплавящимся электродом в среде защитных газов. При этом дуга зажигается путем контакта электрода на цилиндрический выступ заглушки, который при этом испаряется и образуется сварочная дуга. Формирование сварного шва получается за счет плавления части заглушки, трубки и неиспарившегося выступа. Таким способом создаются необходимые условия для формирования сварного шва. Однако при контактном способе зажигания дуги в сварочную ванну попадают включения вольфрама, что снижает сплошность сварного шва. К тому же при контактном зажигании дуги значительно повышается износ вольфрамового электрода и возникает необходимость его постоянной замены, тем самым усложняя процесс сварки в дистанционных условиях. Кроме того, изготовление заглушки с выступом и сборка изделия усложняет процесс и повышает его трудоемкость.A known method of sealing fuel elements (method of sealing the cladding of a fuel rod, US patent, No. 3045108), in which welding is carried out by melting the end of the cladding together with the plug non-consumable electrode in a protective gas environment. In this case, the arc is ignited by contacting the electrode on the cylindrical protrusion of the plug, which evaporates and a welding arc is formed. The formation of the weld is obtained by melting part of the plug, tube and non-evaporated protrusion. In this way, the necessary conditions for the formation of the weld are created. However, with the contact method of arc ignition, tungsten inclusions enter the weld pool, which reduces the continuity of the weld. In addition, with contact ignition of the arc, the wear of the tungsten electrode is significantly increased and there is a need for its constant replacement, thereby complicating the welding process in remote conditions. In addition, the manufacture of a plug with a protrusion and assembly of the product complicates the process and increases its complexity.
Известен способ сварки (Разработка технологии сварки дугой, управляемой магнитным полем, тонкостенных оболочек из высоколегированных сталей и химически активных металлов / Б.Р.Рябиченко, М.П.Андреев, М.С.Гриценко // Вопросы атомной науки и техники: Сер. Сварка в ядерной технологии. 1986. Вып.1. С.29-19), принятый за прототип, при котором процесс сварки ведут с наложением магнитного поля. Свариваемое изделие (корпус с заглушкой) фиксируют в медной цанге, закрепляют в сварочной установке, электрод располагают по центру торца изделия на расстоянии 2..4 мм от поверхности, подают защитный газ от баллона и контактным способом зажигают сварочную дугу, которая отклоняется магнитным полем и вращается с заданной скоростью по торцу изделия. В результате оплавления торца изделия образуется сварной шов. Такой способ, например, используется при изготовлении твэлов «быстрых» реакторов. При этом время сварки составляет от 1,5 до 5 с, а вылет изделия из цанги (h) равен 1/3-d·(d - диаметр изделия).A known method of welding (Development of welding technology by an arc controlled by a magnetic field, thin-walled shells of high alloy steels and chemically active metals / B.R. Ryabichenko, M.P. Andreev, M.S. Gritsenko // Questions of atomic science and technology: Ser. Welding in nuclear technology. 1986. Issue 1. S.29-19), adopted for the prototype, in which the welding process is conducted with the imposition of a magnetic field. The item to be welded (the case with a plug) is fixed in a copper collet, fixed in a welding installation, the electrode is placed at the center of the end of the product at a distance of 2..4 mm from the surface, shielding gas is supplied from the cylinder and the welding arc is ignited by a contact method, which is deflected by a magnetic field and rotates at a given speed along the end of the product. As a result of fusion of the end of the product, a weld is formed. Such a method, for example, is used in the manufacture of fuel elements of “fast” reactors. In this case, the welding time is from 1.5 to 5 s, and the flight of the product from the collet (h) is 1/3-d · (d is the diameter of the product).
Однако при применении данного способа металл сварочной ванны длительное время находится в расплавленном состоянии за счет продолжительного времени сварки. При герметизации изделий с малым свободным объемом длительный сварочный цикл может привести к выплескам жидкого металла сварочной ванны в результате расширения газа внутри изделия и образованию дефектов типа свищей и газовых полостей. Также при сварке металлов, склонных к образованию пор (например, алюминия, никеля, сталей, изготовленных методом порошковой металлургии и т.д.), данный способ не обеспечивает решение задачи уменьшения порообразования. Кроме того, контактный способ зажигания дуги приводит к образованию вольфрамовых включений в сварном шве, что также снижает качество сварных соединений. Реализация такого способа сварки требует применения дополнительного оборудования.However, when applying this method, the metal of the weld pool is in a molten state for a long time due to the long welding time. When sealing products with a small free volume, a long welding cycle can lead to splashes of the molten metal of the weld pool as a result of gas expansion inside the product and the formation of defects such as fistulas and gas cavities. Also, when welding metals prone to pore formation (for example, aluminum, nickel, steels made by powder metallurgy, etc.), this method does not provide a solution to the problem of reducing pore formation. In addition, the contact method of arc ignition leads to the formation of tungsten inclusions in the weld, which also reduces the quality of the welded joints. The implementation of this welding method requires the use of additional equipment.
Задачей данного технического решения является повышение качества сварных швов при герметизации изделий с торцовой конструкцией путем уменьшения пор, вольфрамовых включений, газовых полостей и выплесков.The objective of this technical solution is to improve the quality of welds when sealing products with an end structure by reducing pores, tungsten inclusions, gas cavities and splashes.
Для этого в способе дуговой сварки в среде защитного газа, при котором оплавляют неплавящимся электродом торец свариваемого цилиндрического изделия при вылете h изделия из цанги при его вертикальном расположении в цанге сварочной установки, отличающийся тем, что изделие сваривают при плотности теплового потока в пределах 20…400 Дж/мм2с и величине вылета изделия из цанги, равной h (0,2…0,4)d, при этом длительность процесса сварки выбирают из соотношения 
Экспериментально установлено, что если длительность времени сварки из указанного диапазона увеличить, то это приведет к образованию выплесков и газовых полостей при герметизации изделий с малым внутренним объемом. При времени сварки меньше данного диапазона наблюдается непровар сварного шва. Если вылет изделия из цанги превысит значение 0,4d, то происходит нарушение геометрической формы шва в виде наплывов по диаметру сварного шва, при вылете меньше 0,2d получается непровар сварного шва из-за недостатка металла для образования соединения. Если значение плотности теплового потока меньше 20 Дж/(мм2с), то это приведет к непровару сварного шва, если больше 400 Дж/(мм2с) - к выплескам металла шва, прожогам и нарушению геометрической формы.It was experimentally established that if the duration of the welding time from the specified range is increased, this will lead to the formation of splashes and gas cavities when sealing products with a small internal volume. When the welding time is less than this range, a lack of penetration of the weld is observed. If the outgrowth of the product from the collet exceeds 0.4d, then the geometric shape of the seam is disrupted in the form of sagging along the diameter of the weld, when the outreach is less than 0.2d, a lack of penetration of the weld is obtained due to the lack of metal to form the joint. If the value of the heat flux density is less than 20 J / (mm 2 s), this will lead to lack of penetration of the weld, if more than 400 J / (mm 2 s) - to splashes of the weld metal, burns and violation of the geometric shape.
Изобретение позволяет значительно повысить качество сварных соединений при герметизации изделий с малым замкнутым объемом газа типа источников ионизирующих излучений, а также при сварке изделий из металлов, склонных к порообразованию за счет ограничения времени на образование газовых пузырьков в диапазоне 
Такое сочетание новых признаков заявляемого решения с известными позволяет повысить качество и работоспособность сварных соединений.This combination of new features of the proposed solutions with the known improves the quality and performance of welded joints.
Предлагаемый способ сварки был применен в процессе изготовления источника ионизирующего излучения из стали 12Х18Н10Т, состоящего из корпуса диаметром 2 мм и заглушки. Собранный корпус с заглушкой устанавливали в медную цангу и патрон сварочной установки. Вольфрамовый электрод диаметром 3 мм закрепляли в сварочной горелке и устанавливали по центру торца корпуса с длиной дуги 2 мм. Сварку выполняли на режиме: ток сварки - 30 А, время сварки - 0,5 с, вылет из цанги - 0,6 мм, расход защитного газа - 6 л/мин.The proposed welding method was applied in the manufacturing process of the ionizing radiation source from steel 12X18H10T, consisting of a housing with a diameter of 2 mm and a plug. The assembled body with a plug was installed in a copper collet and a cartridge of the welding installation. A tungsten electrode with a diameter of 3 mm was fixed in a welding torch and installed in the center of the end of the body with an arc length of 2 mm. Welding was performed in the mode: welding current - 30 A, welding time - 0.5 s, offset from the collet - 0.6 mm, shielding gas flow rate - 6 l / min.
Указанный режим обеспечивает заданную глубину проплавления и такое время существования сварочной ванны, при котором газовый пузырь не успевает вырасти до браковочного размера и всплыть к поверхности сварочной ванны для образования выплеска расплавленного металла. При этом купол сварного шва формируется в виде правильного полушара.The specified mode provides a predetermined penetration depth and a lifetime of the weld pool at which the gas bubble does not have time to grow to the reject size and float to the surface of the weld pool to form a splash of molten metal. In this case, the dome of the weld is formed in the form of a regular hemisphere.
Данный способ сварки был применен также при герметизации оболочек диаметром 6,9 мм, изготовленных методом порошковой металлургии. Сварку выполняли на режиме: ток сварки - 250 А, время сварки - 0,8 с, вылет из цанги - 2,0 мм, расход защитного газа - 6 л/мин. При таких условиях сварки время существования сварочной ванны не превышает время, позволяющее зародышам микропор вырасти в поры браковочного размера.This welding method was also used for sealing shells with a diameter of 6.9 mm made by powder metallurgy. Welding was performed in the mode: welding current - 250 A, welding time - 0.8 s, offset from the collet - 2.0 mm, shielding gas flow rate - 6 l / min. Under such welding conditions, the lifetime of the weld pool does not exceed the time that allows the micropore nuclei to grow into pores of the reject size.
Качество сварных соединений корпусов источников, полученных с применением данного способа, оценивали рентгенографическим контролем и металлографическими исследованиями на 100 образцах. Результаты контроля показали, что количество забракованных сварных соединений по выплескам и газовым полостям, по сравнению с прототипом, уменьшилось на 15%. Количество образцов, забракованных по вольфрамовым включениям, уменьшилось на 10%. В случае герметизации оболочек, изготовленных методом порошковой металлургии, количество забракованных сварных соединений уменьшилось на 70…80%.The quality of the welded joints of the source casings obtained using this method was evaluated by x-ray inspection and metallographic studies on 100 samples. The control results showed that the number of rejected welded joints by splashes and gas cavities, compared with the prototype, decreased by 15%. The number of samples rejected for tungsten inclusions decreased by 10%. In the case of sealing the shells made by powder metallurgy, the number of rejected welded joints decreased by 70 ... 80%.
Сварка может вестись в среде гелия или аргона, которые могут подаваться в зону сварки любым известным способом.Welding can be carried out in an environment of helium or argon, which can be fed into the welding zone by any known method.
Предлагаемый способ обеспечивает технический эффект и может быть осуществлен с помощью известных в технике средств. Следовательно, он обладает промышленной применимостью.The proposed method provides a technical effect and can be carried out using means known in the art. Therefore, it has industrial applicability.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013116691/02A RU2533616C1 (en) | 2013-04-11 | 2013-04-11 | Arc welding method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013116691/02A RU2533616C1 (en) | 2013-04-11 | 2013-04-11 | Arc welding method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2013116691A RU2013116691A (en) | 2014-10-20 |
| RU2533616C1 true RU2533616C1 (en) | 2014-11-20 |
Family
ID=53380200
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013116691/02A RU2533616C1 (en) | 2013-04-11 | 2013-04-11 | Arc welding method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2533616C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016195523A3 (en) * | 2015-04-22 | 2017-01-26 | Balmuş Laurenţiu | Elipsoidal reversible heat exchange pipe |
| WO2016204640A3 (en) * | 2015-04-22 | 2017-01-26 | Balmuş Laurenţiu | Heat exchanger with elipsoidal pipe |
| RU185437U1 (en) * | 2018-04-12 | 2018-12-05 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный университет" | Device for sealing aluminum capsules |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4749841A (en) * | 1987-02-02 | 1988-06-07 | Viri Manufacturing, Inc. | Pulsed arc welding method, apparatus and shielding gas composition |
| RU2049620C1 (en) * | 1993-01-22 | 1995-12-10 | Нижегородский политехнический институт | Arc welding method |
| RU2051773C1 (en) * | 1993-02-01 | 1996-01-10 | Государственное предприятие НПО "Техномаш" | Method of fusion welding by non-consumable electrode |
| JP2002224829A (en) * | 2001-02-05 | 2002-08-13 | Hitachi Ltd | Method and equipment for welding narrow groove with peak pulse tig |
| RU2418661C1 (en) * | 2009-08-25 | 2011-05-20 | Общество с ограниченной ответственностью "СВАРКОМ ТФ" | Method of welding by three-phase arc |
-
2013
- 2013-04-11 RU RU2013116691/02A patent/RU2533616C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4749841A (en) * | 1987-02-02 | 1988-06-07 | Viri Manufacturing, Inc. | Pulsed arc welding method, apparatus and shielding gas composition |
| RU2049620C1 (en) * | 1993-01-22 | 1995-12-10 | Нижегородский политехнический институт | Arc welding method |
| RU2051773C1 (en) * | 1993-02-01 | 1996-01-10 | Государственное предприятие НПО "Техномаш" | Method of fusion welding by non-consumable electrode |
| JP2002224829A (en) * | 2001-02-05 | 2002-08-13 | Hitachi Ltd | Method and equipment for welding narrow groove with peak pulse tig |
| RU2418661C1 (en) * | 2009-08-25 | 2011-05-20 | Общество с ограниченной ответственностью "СВАРКОМ ТФ" | Method of welding by three-phase arc |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| АКУЛОВ А.И. и др., «Технология и оборудование сварки . плавлением», М., Машиностроение, 1977, стр.44-82, 221-320 * |
| РЯБИЧЕНКО Б.Р. и др., «Вопросы атомной науки и техники», . сер. «Сварка в ядерной технологии», 1986, вып. 1, стр.29-19. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016195523A3 (en) * | 2015-04-22 | 2017-01-26 | Balmuş Laurenţiu | Elipsoidal reversible heat exchange pipe |
| WO2016204640A3 (en) * | 2015-04-22 | 2017-01-26 | Balmuş Laurenţiu | Heat exchanger with elipsoidal pipe |
| RU185437U1 (en) * | 2018-04-12 | 2018-12-05 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный университет" | Device for sealing aluminum capsules |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2013116691A (en) | 2014-10-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2533616C1 (en) | Arc welding method | |
| Krivtsun et al. | Model of the processes of heat, mass and charge transfer in the anode region and column of the welding arc with refractory cathode | |
| CN104227242B (en) | Central negative pressure plasma arc laser coaxial composite welding apparatus and method | |
| Reisgen et al. | Sound welding of copper: laser beam welding in vacuum | |
| Radhakrishnan | Welding technology and design | |
| Choudhury et al. | Improving arc stability during wire arc additive manufacturing of thin-walled titanium components | |
| Chinakhov et al. | Gas-dynamic impact of a shielding gas jet on the drop transfer when welding with a consumable electrode | |
| Anand et al. | Welding processes in marine application: A review | |
| Franco | Wobbling laser beam welding of copper | |
| Reisgen et al. | Laser beam welding in vacuum of thick plate structural steel | |
| Kang et al. | Characteristics of alternate supply of shielding gases in aluminum GMA welding | |
| Li et al. | Research on arc cutting mechanism and procedure of flux-cored cutting wire in water | |
| RU2412032C1 (en) | Method of welding butts of longitudinal welded tubes from high-strength steels | |
| RU2603355C1 (en) | Sealing method of nuclear reactor fuel elements with high-chromium steel shell | |
| Węglowski et al. | Electron beam additive manufacturing with wire | |
| US3898418A (en) | Method of welding metals under water | |
| CN105689916A (en) | Welding rod suitable for welding carbon steel and copper materials | |
| CN106514069A (en) | Device inhibiting welding defects of small-diameter aluminum alloy guiding pipe | |
| Venkatesu et al. | A study of laser beam welding, gas tungsten arc welding and high temperature brazing processes on micro hardness and tensile strength of AISI Type 316 stainless steel | |
| Peilei et al. | Study on the hybrid laser-arc welding of 3 mm thick high-strength steel with high speed | |
| Chakravarthy et al. | Flux bounded tungsten inert gas welding process: an introduction | |
| Adamiec et al. | Modern methods of aluminum alloys welding | |
| MV et al. | Role of FCA welding process parameters on bead profile, angular and bowing distortion of ferritic stainless steel sheets | |
| Wang et al. | Study of Titanium foil welding using Micro-plasma arc welding | |
| Peleshenko et al. | featureS Of welDIng hIgh-Strength allOyS baSeD On alumInIum anD beryllIum uSIng hIghly-cOncentrateD heat SOurceS |