SU1074683A1 - Способ контактной стыковой сварки - Google Patents

Abstract

I. СПОСОБ КОНТАКТНОЙ СТЫКОВОЙ СЕАРКИ, при котором осуществл ют оплавление свариваемых торцов, череду  цикл с паузой, увеличива  и уменьша  в цикле скорость сближени  свариваемых торцов, и последующую осадку, отличающийс  тем, что, с целью улучшени  ка .чества сварки при coeJiHHeHHH полос, продолЖитьность каждой паузы постепенно от цикла к циклу сокращают от 0,2 до 0,007 с. а затем за 1-2 с до начала осадки плавно в течение, а затем за 1-2 с до начала осадки плавно переход т к непрерывному сближению полос. 2. Способ по п. I, отличающийс  тем, что величину перемещени  полос за один цикл постепенно уменьшают от. цикла к циклу в интервале 0,15-0,025 мм.

Description

4

О). 00

со Изобретение относитс  к сварке и может быть использовано в металлургии и машиностроении, преимущественно дл  контактной стыковой сварки оплавлением тонких полос и других изделий развитого сечени  из нержавеющих, жаропрочных сталей и сплавов. Известен способ контактной стыковой сварки непрерывным оплавлением полос из углеродистых и конструкционных сталей (1 , Однако способ не ,всегда пригоден дл  ; сварки нержавеющих жаропрочных сталей из-за невозможности обеспечени  требуемого распределени  температур вблизи торцов перед осадкой. Известен способ контактной стыковой сварки оплавлением, при котором скорость оплавлени  периодически, через равные промежутки времени кратковременно повышают 2. Недостатком способа при реализации его на полосах  вл етс  то, что кратковременно повышение скорости оплавлени  через равные промежутки времени, без учета стадий и скоростей непрерывного оплавлени , приводит к нарушению устойчивости процесса оплавлени , про вл ющеес  либо в закорачивани х торцов, либо в выбросе крупных объемов нагретого металла с образованием глубоких кратеров на торцах. Даже кратковременное (0,02 с) нарушение УСТОЙЧИВОСТИ оплавлени , особенно перед осадкой, приводит к заметному снижению качества сварного соединени , а выброс крупных объемов нагретого металла снижает эффективность нагрева торцоб при оплавлении и получение необходимого дл  достижени  высокого качества равномерного сло  расплава на торцах. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  способ контактной стыковой сварки, при котором осуществл ют оНлавление свариваемых торцов, череду  цикл с паузой, увеличива  и уменьша  в цикле скорость сближени  свариваемых торцов и последующую осадку {3. Основным недостатком известногр Способа  вл етс  низкое качество сварного соединени  при использовании его дл  сварки полос, объ сн ющеес  тем, что сближение концов деталей возобновл ют только после полного выброса расплавленных частиц с образованием зазора между свариваемыми торцами. При сварке полос это приводит к нарушению газовой защиты нагретых торцов и к их окислению, а также к быстрому охлаждению концов полос. Толстые окисные пленки, например, на железе при высоких температурах образуютс  уже за 0,01 с. Дл  полного удалени  образовавщихс  окисных пленок из стыка температура на торцах не должна опускатьс  ниже температуры плавлени  окислов. Врем  охлаждени  оплавленных торцов до этих температур зависит от толщины сло  расплава и градиента температур нагретых концов , а также от разницы между средними температурами оплавл емых торцов и температурами плавлени  окислов. При сварке полос с толщиной сло  расплава 0,1 - 0,3 мм врем  охлаждени  составл ет 0,02- 0,1 с, а на полосах из нержавеющих сталей разница температур нагретых торцов и плавлени  тугоплавких окислов меньше, и врем  охлаждени  уменьшаетс . Вытеснение из стыка окисных пленок, образовавшихс  при использовании известного способа контактной стыковой сварки на полосах, возможно, но дл  этого требуетс  значительное увеличение припусков и давлений осадки. В свою очередь, это приведет к большому искривлению текстуры в стыке, а также к поперечной ориентации структуры вблизи стыка и 6 конечном итоге - к ослаблению прочности соединени  после зачистки грата. Цель изобретени  повьгщение качества сварки при соединении полос. Поставленна  .цель достигаетс  тем, что согласно способу укбнтактной стыковой сварки, при котором осуществл ют оплавление свариваемых торцов, череду  цикл с паузой, увеличива  и уменьша  в цикле скорость сближени  свариваемых TOpitoB, и последующую осадку, продолжителЬ ность каждой паузы постепенно-сокращают от цикла к циклу с 0,2 до 0,007 с, а затем за 1-2 с до начала осадки переход т к непрерывному сближению полос. При этом величину взаимного перемещени  полос за один цикл постепенно уменьщают от цикла к циклу в пpeдeJ7ax 0,15-- 0,025 мм. Сущность изобретени  заключаетс  в том, что повторное (последующее) сближение концов полос производ т, не допуска  образовани  зазора и прекращени  импульса тоКа. При кратковременном повышении скорости сближени  свариваемых торцов растет поперечное сечение перемычек, из-за чего плотность тока в .перемычках падает, увеличиваетс  врем  их сушествовани , т. е. больша  дол  тепла отводитс  вглубь деталей. С уменьшением плотности тока в перемычках снижаетс  интенсивность их разрушени , в результате чего больше расплавленного металла остаетс  на торцах, и он распредел етс  на торцах более равномерно . Кроме того, при повышении скорости сближени  нар ду с основными перемычками по вл ютс  новые более мелкие, и среднее эффективное значение тока растет. При уменьшении скорости сближени  с обеспечением Паузы (остановки) разрушаютс  перемычки, достигшие критического размера. Остановка предупреждает залипание торцов, продолжительность остановки (паузы) постепенно уменьшают от цикла к циклу в пределах 0,2-0,007 с (что соизмеримо с длительностью существовани  перемычек). В начале.оплавлени  в холодных торцах врем  нагрева до взрыва перемЫчки составл ет 0,2-0,1 с в зависимости от толщины полос. С нагревом торцов растет электрическое сопротивление в контакте , снижаетс  врем , необходимое дл  нагрева и разрушени  перемычек. Соответственно этому и уменьшают продолжнтельность пауз до 0,007 с вплоть до перехода к непрерывному сближению концов по ос за 1-2 с до начала осадки. Если Электрическое сопротивление свариваемого металла высокое, как, например, у нержавеющей стали, перемычки греютс  быстрее, поэтому кроме снижени  продолжительности пауз постепенно уменьшают от цикла к циклу в пределах 0,15-0,025 мм величину взаимного сближени  концов полос за один цикл в зависимости от толщины и тёплофизнческих свойств материала.

Таким образом; постепенное уменьшение продолжительности пауз и величины взаимного сближени  концов полос от цикла к циклу при Определенной электрической мощности облегчает образование и разрушение перемычек в единицу времени, усиливает глубинный прогрев и позвол ет плавно перейти к непрерывному сближению концов полос. Это необходимо дл  обеспечени  локальной устойчивости процесса оплавлени , так как нарушение локальной устойчивости процесса перед осадкой даже на врем  0,02 с приводит к снижению качества соединени . Соответствующий подбор электрической мощности и программ кратковременных циклических повышений и уменьщений скорости сближени  свариваемых торцов с обеспечением пауз в сближении постепенного уменьшени  величины взаимного сближени  концов дл  каждой толщины и ширины полос исключают по вление больших неровностей на торцах, расшир ют зону нагрева, предупреждают быструю кристаллизацию расплава, и позвол ют снизить припуски на оплавление и осадку на . Получаема  при этом высока  пластичность сварных соединений, благодар  малому искажению структуры в стыке (из-за уменьшенной величины осадки) позвол ет прокатывать полосы со сварными соединени ми ..более успешно, чем после сварки HenpepijiBHbiM оплавлением, широко примен емой в насто щее врем  в металлургии . Предлагаемый способ легко реализуетс  на известных стыкосварочных машинах с гидравлическим приводом подвижной станины при управлении им двум  шаговыми двигател ми от программаторов частот.

Рекомендуемый диапазон продолжительности пауз в сближении торцов свариваемых полос с 0,007 до 0,2 ,с охватывает сварку полос толщиной 2-8 мм. -Это

обусловлено длительностью сущрстиовапи  образующихс  металлических перемычек, а также услови ми.охлаждени  торцов, которые св заны с толщиной полос.

При этом дл  всего диапазона толщин полос проложительность начальной паузы в сближении концов полос устанавливают одинаковой и равной верхнему значению из указанного интервала пауз, т. е. 0,2 с: Продолжительность, же конечной пазуы перед непрерывным сближением концов полос устанавливают различной в зависимости от толщины полос. Дл  более толстых из вышеуказанного интервала толщин полос она должна быть ближе к верхнему пределу, дл  тонких - к нижнему (0,007 с) а дл  полос средней толщины (4-5 мм) - в середине интервала.

Продолжительность начальной паузы более 0,2 с устанавливать нецелесообразно так как при сварке даже толстых полос в этом случае тепловыделение в контакте соизмеримо с теплоотдачей в э-пектроды и атмосферу .

Длительность конечных пауз менее 0,007 с даже на тонких полосах нецелесообразно , так как процесс приближаетс  к непрерывному оплавлению и эффективность подогрева свариваемых концов полос снижаетс .

Дл  обеспечени  локальной. устойчивости процесса оплавлени  и, тем самым, уменьшени  веро тности закрыти  зазоров при прекращении оплавлени  в момент пауз, непрерывное сближение концов полос достаточно производить за 1 с до начала осадки .

При длительности непрёрывноп.. сближени  более 2 с увеличиваетс  необходимый припуск на оплавление и, вместе с тем, сужаетс  зона нагрева, полученна  при шаговом сближении концов полос из-за выброса из зазора перегретого металла, что потребует больших припусков и на осадку.

При этом дл  сталей с высоким электрическим сопротивлением, например нержавеющих , одновременно с уменьшением длительности пауз от цикла к циклу рекоменду-. етс  уменьшать н величину взаимного сближени  концов полос в пределах 0,15- 0,025 мм.

Взаимное сближение полос за цикл на величину более 0,15 мм нецелесообразно, так как в этом случае возможно закорачивание торцов с образованием глубоких кратеров при выбросе расплавленного металла, затрудн ющих качественное формирование соединений без больших припусков на осадку . При величине сближени  менее чем 0,025 мм нагрев неинтенснвен, так как сближение в этом случае происходит практически непрерывно из-за демпфировани  гидравлической системы перемещени  подвижной станины стыкосварочной машины.

Сварка в лабораторных услови х полос из сплава ЭИ435 толщиной 3 мм и шириной 400 мм проводитс  на режиме с постепенными уменьшением пауз от 0,2 до 0,02 с и снижением величины взаимного сближени  концов полос от 0,05 до 0,025 мм при 40 циклах повышени  и уменьшени  скорости сближени . Припуски на оплавление и осадку составл ют 10 и 3 мм соответственно.

Образцы, вырезанные из соединений, сваренных на этом режиме, выдерживают без

разрушени  угол загиба на 180 Образцы, сваренные на обычном режиме, разрушаютс  при углах загиба 40--60°. Угол за , гиба сварных соединений, как показывает опыт прокатки, наиболее близко коррелирует с их прокатываемостью.

Результаты выполнени  способа на оптимальном режиме при сварк полос из сплава ЭИ435 толшинои 3 мм и шириной 400 мм представлены в таблипе.

0,2-0,02 0,05-0,025 (Оптимальный режим)

0,2-0,007 0,05-0,025 0,2-0,02 0,05-0,020 0,2-0,02 0,2

Известный Непрерывное оплавление

Предлагаемый способ эффективен не только дл  нержавеющих, но и дл  низкоуглероДйстых полос, тем более что может быть Легко реализован на работающих сварочных машинах. При сварке полос из низкоуглероДистых сталей толщиной 2, мм и шириной 900-1900 мм предлагаемым спо180

10

1103

1103

Процесс перекрыти  в чальной стадии из-за закорачивани  торцов

10

40-60

собом повышает прокатываемость сварных соединений без обрывов с 95--9б/о, что увеличивает выход годного металла, попытает производительность станов и уменьшает расход валков и электроэнергии. Годовой эффект от внедрени  нового способа 200 тыс. руб.

Claims (2)

1. I. СПОСОБ КОНТАКТНОЙ СТЫКОВОЙ СВАРКИ, при котором осуществляют оплавление свариваемых торцов, чередуя цикл с паузой, увеличивая и уменьшая в цикле скорость сближения свариваемых торцов, и последующую осадку, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества сварки при соединении полос, продолЖитьность каждой паузы постепенно от цикла к циклу сокращают от 0,2 до 0,007 с, а затем за 1—2 с до начала осадки плавно в течение, а затем за 1—2 с до начала осадки плавно переходят к непрерывному сближению полос.
2. 2. Способ по π. 1, отличающийся тем, что величину перемещения полос за один цикл постепенно уменьшают от. цикла к циклу в интервале 0,15—0,025 мм. § |с