RU2814639C1 - Составной электрод для дуговой сварки деталей из разнородных сталей - Google Patents
Составной электрод для дуговой сварки деталей из разнородных сталей Download PDFInfo
- Publication number
- RU2814639C1 RU2814639C1 RU2023111388A RU2023111388A RU2814639C1 RU 2814639 C1 RU2814639 C1 RU 2814639C1 RU 2023111388 A RU2023111388 A RU 2023111388A RU 2023111388 A RU2023111388 A RU 2023111388A RU 2814639 C1 RU2814639 C1 RU 2814639C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- welding
- steels
- electrode
- electrodes
- contact
- Prior art date
Links
- 238000003466 welding Methods 0.000 title claims abstract description 38
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 32
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 32
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 10
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000002390 adhesive tape Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229910000746 Structural steel Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 12
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 5
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 239000000956 alloy Substances 0.000 abstract description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 4
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 abstract description 3
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 abstract description 2
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 239000011707 mineral Substances 0.000 abstract description 2
- 229910001562 pearlite Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 239000003209 petroleum derivative Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 12
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 12
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 5
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 2
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L calcium difluoride Chemical compound [F-].[F-].[Ca+2] WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910001634 calcium fluoride Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 229910001651 emery Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N titanium dioxide Inorganic materials O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Abstract
Изобретение может быть использовано для получения ручной дуговой сваркой сварных соединений из углеродистых феррито-перлитных сталей с нержавеющими аустенитными сталями, в частности, при соединении емкостей и трубопроводов для хранения и перемещения агрессивных жидкостей, жидких минеральных удобрений, нефтепродуктов. Составной электрод содержит два скрепленных между собой клейкой лентой и соприкасающихся друг с другом по всей длине электрода с обмазкой, снятой по линии их соприкосновения. Состав одного из электродов обеспечивает сварку конструкционных сталей, а состав другого - сварку нержавеющих сталей. Между электродами по линии их соприкосновения расположена медная вставка. Составной сварочный электрод обеспечивает возможность легирования сварных швов в процессе электродуговой сварки разнородных сталей с получением сварного шва без дефектов. 3 ил., 1 пр.
Description
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано, например, при ручной дуговой сварке резервуаров. Емкостей и трубопроводов для хранения и перемещения агрессивных жидкостей, жидких минеральных удобрений, нефтепродуктов в которых выполняются соединения, например, углеродистых феррито-перлитных сталей(фланец) с нержавеющими аустенитными (патрубок), а также при ремонте подобных конструкций.
Основные проблемы, характерные для сварки разнородных металлов и сплавов связаны с появлением хрупких прослоек в сварном шве. Степень их проявления определяется природой взаимодействующих материалов при формирования неразъемных сварных соединений. Причины, объясняющие низкий уровень прочностных свойств, ударной вязкости, статической и усталостной трещиностойкости сварных конструкций из разнородных материалов, заключаются в формировании зон переменного химического состава со сложной (различной) кристаллической структурой, присутствием хрупких интерметаллидов или неметаллических включений, высокопрочных закаленных зон, появлением остаточных напряжений и пр.
Избавиться от данных проблем путем оптимизации режимов сварки и наплавки, как правило, не удается. Неизбежность формирования такого рода структурных составляющих обусловлена самой сутью, природой сварочных процессов.
Если в процессе сварки не происходит активного перемешивания материалов соединяемых заготовок, то и добиться получения качественного шва в большинстве случаев также не удается. При повышении в углеродистых сталях количества углерода эта задача усложняется многократно. Поэтому одна из наиболее сложных с практической точки зрения задач при сварке разнородных материалов связана с соединением углеродистых и легированных сталей (Никулина А.А. Структура и свойства разнородных соединений, полученных методом сварки и наплавки углеродистых и легированных сталей, док. дисс. - Новосибирск, 2020, -385 с).
Известен способ сварки (патент SU №1389963 А1, 23.04.88) - аналог, где сварку выполняют составной проволокой, отрезки которой имеют различный химический состав, при этом сварку осуществляют с колебаниями проволоки и в процессе каждого колебания расплавляют один из отрезков проволоки.
Недостатками этого электрода являются:
- низкая сопротивляемость сварных швов образованию горячих трещин, особенно при сварке разнородных сталей,
- высокое содержание кислорода в металле сварного шва и, как следствие склонность к образованию горячих кристаллизационных трещин.
Известен электрод (прототип, патент №2791021, 01.03.2023) выполненный из двух стальных стержней каждый из которых содержит химический состав и механические свойства близкие к одной из свариваемых деталей, при этом смежные поверхности стальных стержней освобождены от обмазки на ¼ их диаметра на протяжении всей длины электрода. Сварку осуществляют составным электродом сориентированным стороной стержня к детали близкой ему по химическим и механическими свойствам этому стержню.
Недостатками этого электрода является отсутствия возможности перемешивания разнородных сплавов составляющие составной электрод при формировании сварного шва.
Задачей решаемой настоящим изобретением является повышение качества шва у свариваемых изделий из разнородных сталей.
Настоящая задача решается тем, что в составном электроде для сварки деталей из разнородных сталей, содержащем два скрепленных между собой и соприкасающихся друг с другом по всей длине металлических стержня с обмазкой, снятой по линии их соприкосновения, состав каждой из которой в отдельности обеспечивает сварку конструкционных и нержавеющих сталей, между металлическими стержнями по линии их соприкосновения располагают медную вставку, при этом крепление электродов друг с другом осуществляют клейкой лентой.
В способе дуговой сварки деталей из разнородных сталей с использованием предлагаемого электрода, включающем подготовку свариваемых поверхностей и последующее формирование шва осуществляют составным электродом, между которыми, по всей длине, устанавливается медная вставка состоящая как минимум из двух скрепленных между собой клейкой лентой металлических стержней, каждый из которых имеет химический состав и механические свойства, близкие к стали одной из свариваемым деталей, при этом в момент сварки электрод ориентируют к деталям стержнями с близким по химическому составу и механические свойствам.
Техническая сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что в процессе дуговой сварки разнородных сталей дополнительно электродом в сварной шов вводятся легирующие компоненты влияющие на предотвращения формирование кристаллизационных прослоек, от оси шва (границы раздела) в направлении кромок свариваемых сталей, посредством расплавления электрической дугой сдвоенного электрода и легирующей вставки между ними. При этом электрод составляется так, что химический состав каждой его части соответствует или близок к химическому составу, соединяемой сваркой стали, а при сварке происходит плавление разнородных электродов, свариваемых кромок, медной вставки, которые расположенной между составными частями электрода, и смешивание в сварном шве с образованием нового сварочного материала - стали с усредненным химическим составом по отношению к свариваемым.
Изобретение иллюстрируется следующими материалами.
На фиг. 1 - фрезерованные поверхности электродов.
На фиг. 2 - схема составного электрода из разных марок электродов с легирующей в ставкой.
На фиг. 3 - макроструктура сварного шва с легирующим компонентом содержащим медь.
Электрод (см. фиг. 2) выполнен составным и состоит из двух металлических стержней 1 и 2. В месте соприкосновения друг с другом электроды профрезерованы так, что соприкасаются друг с другом поверхностями металлических стержней. Каждый из электродов имеет свою обмазку 3 и 6, состав которой в отдельности обеспечивает сварку конструкционных и нержавеющих сталей.. По всей рабочей длине металлических стержней электродов установлена медная вставка 5. Составные части электрода крепятся между собой клейкой лентой 4.
На фиг. 3 приведена макроструктура сварного шва из разнородных сталей (марки 08X18Н10, ГОСТ 5632-72, и, сталь 50, ГОСТ 1050-88) легированного через вставку медью Ml, ГОСТ 1173 2006.
Изобретение поясняется следующим примером.
Пример. Из листовых сталей 50 и 08X18Н10, толщиной 6 мм вырезали образцы свариваемых заготовок размером 80x50x6 по 6 шт. каждой и из листа толщиной 0,5 мм меди M1 изготавливали полоски 350 х 3 мм. На образцах проводили подготовку свариваемых кромок для чего кромки выполняли наждачным кругом, с углом 30°.
Образцы перед сваркой прихватывали между собой.
Сварку разнородных металлов осуществляли сварочным инвертором «Ресанта» на режимах: ток-120 А, полярность - обратная.
Электроды для сварки разнородных сталей: для стали 50 был выбран электрод марки МР3, ГОСТ 2246-70 с рутиловой обмазкой, диаметром металлического стержня 3 мм, а для стали 08Х18Н10 - электрод марки ОЗЛ-8, ГОСТ 9466-60 10052-62 (ЭА-1А) с фтористой-кальциевой обмазкой, с таким же диаметром. С обоих электродов по месту соприкосновения металлических стержней рашпилем снималась обмазка.
В примере, электроды над кромками разнородных сталей располагали следующим образом: электрод марки МР3 над кромкой стали 50, электрод марки ОЗЛ-8, над сталью марки 08X18Н10 после чего осуществляли сварку образцов на выше указанных режимах.
После остывания образцов вырезали темплеты и готовились шлифы с целью выявления образования в сварном шве дефектов (трещин, непроваров и пр.) определяли на рентген-флуресцентном анализаторе металлов Х-МЕТ 7500 химический состав сварного шва.
При сварки разнородных сталей в шве и в зоне термического влияния трещин и других дефектов не установлено.
Химический состав сварного шва состоял из следующих компонентов, %:; Сr-16,6; Ni-6,8; Si-1,2 Mn- 0,9, Cu-6,7, Fe и другие ингредиенты остальное.
Таким образом, установлено возможность легирование сварных швов посредством составного сварочного электрода в процессе электродуговой сварки разнородных сталей.
Claims (1)
- Составной электрод для дуговой сварки деталей, одна из которых выполнена из конструкционной стали, а другая - из нержавеющей стали, содержащий два скрепленных между собой и соприкасающихся друг с другом по всей длине электрода с обмазкой, снятой по линии их соприкосновения, при этом состав одного из электродов обеспечивает сварку конструкционных сталей, а состав другого - сварку нержавеющих сталей, отличающийся тем, что между электродами по линии их соприкосновения расположена медная вставка, а скреплены электроды друг с другом клейкой лентой.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2814639C1 true RU2814639C1 (ru) | 2024-03-04 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU74050A1 (ru) * | 1947-03-13 | 1948-11-30 | Н.С. Тейтель | Сдвоенный электрод дл электрической сварки |
| DE2002401A1 (de) * | 1970-01-20 | 1971-07-29 | British Oxygen Co Ltd | Lichtbogen-Schweissverfahren und Schweisselektrode zur Durchfuehrung desselben |
| SU659310A1 (ru) * | 1976-12-06 | 1979-04-30 | Предприятие П/Я Р-6476 | Способ сварки плавлением высокопрочных и разнородных сталей |
| WO2016026901A1 (en) * | 2014-08-19 | 2016-02-25 | Reapplix Aps | Centrifuge and method of centrifuging a blood sample |
| RU2791021C1 (ru) * | 2022-03-09 | 2023-03-01 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Алтайский ГАУ) | Электрод для дуговой сварки деталей из разнородных сталей и способ дуговой сварки деталей из разнородных сталей |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU74050A1 (ru) * | 1947-03-13 | 1948-11-30 | Н.С. Тейтель | Сдвоенный электрод дл электрической сварки |
| DE2002401A1 (de) * | 1970-01-20 | 1971-07-29 | British Oxygen Co Ltd | Lichtbogen-Schweissverfahren und Schweisselektrode zur Durchfuehrung desselben |
| SU659310A1 (ru) * | 1976-12-06 | 1979-04-30 | Предприятие П/Я Р-6476 | Способ сварки плавлением высокопрочных и разнородных сталей |
| WO2016026901A1 (en) * | 2014-08-19 | 2016-02-25 | Reapplix Aps | Centrifuge and method of centrifuging a blood sample |
| RU2791021C1 (ru) * | 2022-03-09 | 2023-03-01 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Алтайский ГАУ) | Электрод для дуговой сварки деталей из разнородных сталей и способ дуговой сварки деталей из разнородных сталей |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Shiri et al. | Gas tungsten arc welding of CP-copper to 304 stainless steel using different filler materials | |
| Govindarao et al. | Affect of vibratory welding process to improve the mechanical properties of butt welded joints | |
| Sridhar et al. | Influence of welding current on bead profile and mechanical properties of double sided submerged arc welding of AISI 304 austenitic stainless steel | |
| Cevik | Analysis of welding groove configurations on strength of S275 structural steel welded by FCAW | |
| Roy et al. | Effect of TiO2 enriched fluxes on the bead geometry, grain size and hardness in submerged arc welds | |
| Sharma et al. | Parametric optimization of submerged arc welding process parameters by response surface methodology | |
| Gadallah et al. | Influence of shielding gas composition on the properties of flux-cored arc welds of plain carbon steel | |
| Pratiwi et al. | Welding Analysis of Gray Cast Iron ASTM A48 Class 40 Using SMAW | |
| Senthilkumar et al. | Influence of heat input on the mechanical characteristics, corrosion and microstructure of ASTM A36 steel welded by GTAW technique | |
| RU2814639C1 (ru) | Составной электрод для дуговой сварки деталей из разнородных сталей | |
| Świerczyńska et al. | The effect of welding conditions on mechanical properties of superduplex stainless steel welded joints | |
| Fitriyus et al. | Comparative study on welding characteristics of FCAW and SMAW welded ASTM A106 Grade B based on ASME standard | |
| Winarto et al. | Study the effect of welding position and plate thickness to the mechanical and microstructural properties of the TIG dissimilar metal welded between carbon steel ASTM A36 and stainless steel 304 plates | |
| Oikonomou et al. | Determination of optimum welding parameters for the welding execution of steels used in underwater marine systems (including the submerged parts of Wave Energy Converters) | |
| Das et al. | Experience with advanced welding techniques (RMD & P-GMAW) with seamless metal cored wire for Oil & Gas pipeline industries | |
| RU2791021C1 (ru) | Электрод для дуговой сварки деталей из разнородных сталей и способ дуговой сварки деталей из разнородных сталей | |
| Palanivendhan et al. | Experimental investigation of EN24 steel properties by varying flux core arc welding parameters | |
| Kelly et al. | Welding of ductile iron with Ni-Fe-Mn filler metal | |
| Sharma et al. | A Review on the Flux Cored Arc Welding through Process Parameter | |
| Andud et al. | Fatigue Life Behaviour of Transverse Fillet Weld and Transverse Fillet on Weld of the HSLA S460G2+ M Followed by HFMI/PIT | |
| Prabakaran et al. | Shielding Gas and Heat Input Effects on the Mechanical and Metallurgical Characterization of Gas Metal Arc Welding of Super Martensitic Stainless Steel (12Cr5Ni2Mo) Joints | |
| Reisgen et al. | Laserbeam-submerged arc hybrid welding—A welding technique for thick metal sheets | |
| JP7195503B1 (ja) | 溶接構造体 | |
| Odiaka et al. | Experimental investigation of titanium alloy powder reinforcement in GMAW mild steel lap joints | |
| Chandrashekar et al. | A Study of Mechanical and Micro Structural Properties of Friction Stir Welded Aluminium Alloy |