SU1632710A1 - Способ изготовлени сварных обечаек - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к сварке и может найти применение при изготовлении барабанов-катодов дл  получени  металлов электротехническим способом в барабанных электролизерах. Цель изобретени  - повышение качества обечаек путем обеспечени  однородной по всей поверхности мелкозернистой структуры Дн  изготовлени  сварных обечаек исходный лист вырезают в размер заготовки, гнут, сваривают, подвергают термообработке, обработке давлением и окончательной механической обработке. Вырезку в размер заго тонки производ т при положении оси обечайки перпендикул рно направлению .текстуры металла. Сварку производ т электронно-лучевым способом. Термообработку осуществл ют в виде отжига при температуре, первышающей температуру рекристаллизации металла на 50-150°С. Провод т ротационную выт жку обечайки в один проход со степенью деформации 20-25%. В результате получают обечайки с однородной ч мелкозернистой структурой в сварном шве, зоне термического вли ни  и основном металле, что ведет к повышению прочности сварных обечаек. 3 табл. (Л

Description

О

оэ to

Изобретение относитс  к сварке, в частности к способам изготовлени  сварных обечаек - барабанов-каюдов дл  получени  металлов электролитическим способом в барабанных электролизерах .

Целью изобретени   вл етс  повышение качества обечаек путем обеспечени  однородной по всей поверхности мелкозернистой структуры,

Способ осуществл ют следующим образом .

Производ т вырезку в размер заго - товки таким образом, чтобы направление текстуры было перпендикул рно сварному шву. Это необходимо дл  того, чтобы при последующей ротационной выт жке (обработке давлением), -котора  происходит по направлению сварного шва, обеспечить равновесие текстуры и зерен металла. Сварку обечайки производ т электронно-лучевым способом, так как при применении этого способа не требуетс  присадочного

10

материала, сварку производ т в вакууме , что исключает вли ние окружающей среды на сварной пов. Термообработку после сварки производ т при температуре, превышающей температуру рекристаллизации на 50-15П°С, так как термообработка при этих температурах обеспечивает полную первичную рекристаллизацию сварного соединени . Вследствие повышенной концентрации дефектов кристаллической структуры в области крупного зерна наиболее интенсивно процесс рекристаллизации происходит именно здесь, что приводит j к эффективному измельчению зерен, -j уменьшению неоднородности структуры металла и выравниванию .бальности зерна по сечению сварного соединени  в основном металле, зоне термического 2Q вли ни  и зоне сварного шва. Однородность мелкозернистой структуры металла участков сварного соединени  приводит к выравниванию его физико- механических свойств.25

При температурах отжига, меньших чем tp + 5CiaC процесс рекристаллизации проходит не полностью, структура сварнаго соединени  будет неоднородной на различных участках с частич-чд но нерекристаллизованными крупными, зернами.

При температурах отжига, больших tp+ 150°C, получаетс  неоднородна  структура сварного соединени  в св зи с завершением процесса первичной ре- , кристаллизации и началом собирательной рекристаллизации. Этот процесс приводит к преимущественному росту отдельных зерен, особенно в зоне шва. ,Q

Обработку давлением дл  получени  мелкозернистой структуры сварной обечайки провод т в виде ротационной выт жки обечайки в один проход со степенью деф ормации 20-25%. .с

Степени обжати  менее 20% недос- ,таточно дл  измельчени  зерна и изменени  текстуры, а при степен х обжати  более 25% на внутренней поверх- ности обечайки образуютс  трещины.

Операци  производитс  без нагрева обечайки с целью исключени  вли - ,ни  температуры на рост зерна. Ротационна  выт жка производитс  не более чем в один проход, чак как при пов- торных проходах на поверхности обечаек происходит шелупг-мшр из-за высокого наклепа.

1632710

Дл  лабораторного электролизера были изготовлены сменные обечайки следующим образом.

Из листового титанового проката толщиной 30 мм марки ВТ1-0 были вьгрезаны заготовки так, что при дальнейшей гибке направленные текстуры металла было перпендикул рно сварному шву. Гибка производилась без нагрева заготовок. Согнутые заготовки сваривались продольным швом электронно-лучевым способом. Направление шва - вдоль оси обечайки.

Электронно-лучева  сварки произво50

дилась при разрежении в камере (№ рт.ст.). электронным пучком мощностью 60 кВт при ускор ющем напр жении 60 кВ. Зазор между параллельными свариваемыми кромками обечаек 0.1-0,5 мм.

После сварки производилась гамма- дефектоскопи  швов на отсутствие дефектов . От каждой обечайки были отрезаны образцы дл  исследовани  макроструктуры .

После сварки и вырезки образцов обечайки были термообработаны в вакуумной печи при . т.е. ty + + 100°C (tp 700°С дл  ВТ1-0) в течение 2 ч. Охлаждение после термообработки осуществл лось вместе с печью. Результаты приведены в табл. 1.

Из обечаек были вырезаны образцы. Далее обечайки были подвергнуты обработке давлением - ротационной выт жке на радиально-обжимных станах со степенью деформации 20%. Обработка производилась с применением смазки в один проход без нагрева обечаек. Ре- зультаты обработки приведены в табл.2.

После ротационной выт жки была проведена окончательна  механическа  обт работка на токарном станке по наружному и внутреннему диаметрам и по длине и от обечаек отрезаны образцы дл  контрол  макроструктуры.

Подготовку торцовых поверхностей всех образцов проводили согласно ОСТ. Вы вление макроструктуры проводили травлением в реактиве HF:HC1:H O 1:1:3 в течение 25-30 с.

Балл зерна макроструктуры определи-, етс  по известной шкале. Результаты исследовани  макроструктуры всех образцов приведены г табл.3.

Кроме того, после окончательной механической обработки проводилс 

Q 5

д

Q

с

0

дилась при разрежении в камере (№ рт.ст.). электронным пучком мощностью 60 кВт при ускор ющем напр жении 60 кВ. Зазор между параллельными свариваемыми кромками обечаек 0.1-0,5 мм.

После сварки производилась гамма- дефектоскопи  швов на отсутствие дефектов . От каждой обечайки были отрезаны образцы дл  исследовани  макроструктуры .

После сварки и вырезки образцов обечайки были термообработаны в вакуумной печи при . т.е. ty + + 100°C (tp 700°С дл  ВТ1-0) в течение 2 ч. Охлаждение после термообработки осуществл лось вместе с печью. Результаты приведены в табл. 1.

Из обечаек были вырезаны образцы. Далее обечайки были подвергнуты обработке давлением - ротационной выт жке на радиально-обжимных станах со степенью деформации 20%. Обработка производилась с применением смазки в один проход без нагрева обечаек. Ре- зультаты обработки приведены в табл.2.

После ротационной выт жки была проведена окончательна  механическа  обт работка на токарном станке по наружному и внутреннему диаметрам и по длине и от обечаек отрезаны образцы дл  контрол  макроструктуры.

Подготовку торцовых поверхностей всех образцов проводили согласно ОСТ. Вы вление макроструктуры проводили травлением в реактиве HF:HC1:H O 1:1:3 в течение 25-30 с.

Балл зерна макроструктуры определи-, етс  по известной шкале. Результаты исследовани  макроструктуры всех образцов приведены г табл.3.

Кроме того, после окончательной механической обработки проводилс 

визуальный контроль поверхности обечаек. На поверхност х обечаек дефектов не обнаружено, сварной шов и зона термического вли ни  на поверхности неразличимы.

Использование способа изготовлени  сварных обечаек из титановых сплавов

лриводит к получению однородной мелкозернистой структуры в сварном шве, зоне термического вли ни  и основном металле, что обеспечивает по сравнению с известными способами повышение прочности, надежности и долговечности сварных обечаек. При применении изобретени  дл  изготовлени  сварных обечаек барабанов-катодов электролизеров вследствие одно- L родной мелкозернистой структуры значительно улучшаетс  качество получав

, мой фольги. Формула и-з обретени 

Способ изготовлени  сварных обечаек , преимущественно барабанов-ка

1 4 t + 50 65

2 4 to+150 6 5

3 4 tp +200 8-9 5-6 6-7

4 4 t,

4-5 4

Примечание. tp - температура рекристаллизации металла.

Па поверхности дефекты не овнарутены.иэы неразличимы

То же

10

 

L и20

 

632710

тодов, при котором исходный лист вырезают в размер заготовки гнут, сваривают , полученную обечайку подвергают термообработке, обработке давлением и окончательной механической обработке , отличающийс  тем, что, с целью повышени  качества обечаек путем обеспечени  однородной по всей поверхности мелкозернистой структуры , при выполнении вырезки в раз-, мер заготовки исходный -лист располагают , совмеща  направление текстуры металла перпендикул рно нап- 15 равлению будущего сварного шва, сварку производ т электронно-лучевым способом, затем осуществл ют отжиг . обечайки при температуре, превышающей температуру рекристаллизации металла на 50-150°С, и провод т ротационную выт жку обечайки в направлении сварного шва без нагрева в один проход со степенью деформации 20-25%.

т а б л и ц а 1

Однородна  крупнозерниста  структур по всей поверхности обечайки; несколько болм крупное зерно в зоне шва и зоне термического вли ни ; шов заметен

Однородна  крупнозерниста  структуре по всей поверхности обечайки; несколько болм крупное зерно в зове шва н зоне термического, вли ни  шов заметен

На поверхности обечаек неравномерна  структура( хорошо заметны отдельные очень крупные (9 балл) зерна, особенно в зове шва

Структура сварного соединени  неоднородна в« различных участках с частично верекр стаплнэо- вавными крупными зернами

Таблица 2

47,8/46,5

55,8/56,2

2.8/2.6

3,0/3,2

Дефектов нет, огпечаткк шов отсутствую

Дефектов нет. отпечатки «во отсутствуй

Поверхность имеет по сравнению с другими обечайками  вно увеличенное зерно, заметны сварные ивы

Поверхность имеет шелушени , в местах сравньх швов и по внутренней поверхности трещины сварные ивы не различи мы ; обечайка не пригодна дл  дальнейшего ис пользовани 

Обечайка

Продолжение табл.2

.5 43,6/63,0

3,3/2,9

Повтор ющиес  поры в местах свар т швов;  сно различима отпечатки гавов; печатаетс  структура с увелнчеи- нкм зерном

Фольга не снималась

,ТаблицаЗ

Claims (3)

Формула и-з обретения Способ изготовления сварных обечаек, преимущественно барабанов-кары металла перпендикулярно напJ5 равлению будущего сварного шва, сварку производят электронно-лучевым способом, затем осуществляют отжиг . обечайки при температуре, превышающей температуру рекристаллизации ме20 таяла на 50-150°C, и проводят ротационную вытяжку обечайки в направлении сварного шва без нагрева в один проход со степенью деформации 20-25Z. Таблица! Обечайка с . Исходный балл зерна Температура термообработки , Балл зерна, полученный после термообработки Дефекты поверхности обечаех Шов Основной металл Зона термического влияния

1 4 t_p + 50 6 5 6 Однородная крупнозернистая структура по всей поверхности обечайки; несколько бол·· крупное зерно в эоне шва и зоне термического влияния; шов заметен 2 «ь 4 t_p +150 6 5' 6 Однородная крупнозернистая структура по всей поверхности обечайки; несколько болев крупное зерно в эоне шва и зоне термического влияния] шов заметен 3 4 tp +200 8-9 5-6 6-7 На поверхности обечаек неравномерней структура; - хорошо заметны отдельные очень крупные (9 балл) зерна, особенно в зоне шва 4 4 4-5 4 5 Структура сварного соединения неоднородна на различных участках с частнчво перекристаллизованными крупными зернами

Примечание, tp - температура рекристаллизации металла.

Обечайка Исходный балл зерна Степень деформации, X Валл sepка,полученный после ротационной вытяжки Дефекты поверхности 1 4 20 2 На поверхности дефекты не обнаружены,ины неразличимы 2 4 25 2 То же

Качество Фольги

12,8 55,8/56,2

Толкина, мхи

12,3 47,8/46,5

Таблица 2

Механические свойства фольги вдопь/поперек в, , Н/мм* f, X

Дефекты поверхности фольга (визуально)

2,8/2,в . Дефектов нет, отпечатки евов отсутствует

3,0/3,2

Дефектов нет, отпечатки ввоз отсутствуя*

Балл зерна,пол ученный после ротационной яытяжхи

Продолжение табл.2

Обечайке

Исходный балл зерне Степень деформации^ --------- — 4 ¹⁵ 4 30

I Поверхность имеет по сравнению с другими обечайками явно увеличенное зерно, заметны сварные швы

Дефекты поверхности

Качество фольги Толиина, Механические свойства фольги Дефекты поверхности фольги (визуально) мкм _____вдоль/поперек _д__ в^-, , Н/мм¹ | 9. 2 12.5 43,6/63,0 3,5/2,9 Повторяющиеся

поры в местах Сварных швов} ясно .различимы отпечатки швов; печатается структура с увеличеннъм верном

Обечайка

Исход' ного

Поверхность имеет шелу- Фольга не снималась пения,в местах сравных · швов и по внутренней поверхности трещиныj сварные швы не- различимы ; обечайка ке пригодна для дальнейшего использования

Балъность зерна металла

После сварки

Шов

Основной металл

Зона термического влияния

После термической об· работки___

Основной металл

Шов

Зона термического влияния ,ТаблицаЗ

После ротационной вытяжки

Шов • Зона термиОсновной ма^ческого талл влияния