SU1687401A1

SU1687401A1 - Способ двухсторонней электронно-лучевой сварки

Info

Publication number: SU1687401A1
Application number: SU884603501A
Authority: SU
Inventors: Владимир Иванович Загорников; Валерий Владимирович Якубовский; Валерий Владимирович Новожилов; Юрий Викторович Орса; Эдуард Леонович Вржижевский; Юрий Викторович Кошелев
Original assignee: Институт Электросварки Им.Е.О.Патона
Priority date: 1988-11-09
Filing date: 1988-11-09
Publication date: 1991-10-30

Description

Изобретение относитс к сварке и может быть использовано в различных област х машиностроени при электронно лучевой сварке толстостенных стыковых соединений из высокопрочной стали.

Цель изобретени - повышение качества сварных соединений путем исключени корневых дефектов сварного шва

На фиг 1 и 2 представлена обща схема сваоки при раздельных проходах элект ронно-лу евои пушки с каждой стороны свариваемого сти ка на фиг 3 схема обла сти пересечени сварных швов в центральной части соарното соединени , на фиг 4 - схема разделки соединенных элементов в

стыке под сварку, на фиг.5 - сварное соединение

Пои реализации способа двухгторон ней электронно-лучевой сварки перед про ведением процесса сварки выполн ю разделку соедин емых элементов в стыки под сварку типа выступ-впадина1 на всю толщину свариваемого издели с углом при вершине а - 90-150°.

Сварку осуществл ют со счвсзнь м про- ппэвлением по каждой из плогюсте свпрп ваемого стыка. При этом угол /1 входа электронного пучка в свариваемое изделие св зан с углом а зависимостью а 2 / (фиг 1,2).

Сварка осуществл етс в ДР-З про-ода как показано на фиг.2, 1, или одновременно

О

а

ё

с двух сторон стыка двум электронно-лучевыми пушками одновременно. При этом исключаетс попадание электронного пучка одной пушки на корпус другой. С ростом свариваемых толщин перспективность такой схемы сварки возрастает. Така разделка соедин емых элементов при данном способе двухсторонней сварки приводит к тому, что действие магнитного пол становитс менее критичным, снижаетс количество корневых дефектов, так как сварка по стыку идет только до половины толщины издели , а втора половина шва провариваетс по целому металлу, и отклонение пучка вследствие намагничивани не приведет к, несплавлению. Количество сборочных скоб, ст гивающих обечайки при сварке стыков в горизонтальной плоскости, сводитс к минимуму .

С точки зрени металлургии процесса сварки угол а должен быть таким, чтобы обеспечить минимальную площадь пересечени двух швов So. Такой площадью вл етс квадрат со стороной,равной ширине В литой зоны сварного шва (фиг.З). получаемой при угле/ входа пучка в изделие , равном 45°.

Однако при таком угле/ входа пучка в изделие с лицевой стороны наблюдаетс большой односторонний подрез, уменьшить который можно увеличив угол / с 45 до 60...75° (соответственно а 120...150°). Оптимальный диапазон изменени углов а разделки соединенных элементов был установлен экспериментально, исход из условий обеспечени стабильного процесса сварки, отсутстви односторонних подрезов и исключени по влени в месте пересечени двух швов гор чих трещин. Гор чие кристаллизационные трещины вызываютс повышением напр женного состо ни при увеличении площади пересечени двух швов по мере изменени угла их встречи (фиг.З) и приближени его к 180°.

Процесс сварки по предлагаемому способу может осуществл тьс как в вертикальной , так и в горизонтальной плоскост х. Более технологичной вл етс схема сварки стыков в вертикальной плоскости при перемещении электронной пушки снизу вверх, так как в этом положении критичность выбора параметров по току и скорости сварки снижаетс .

Способ двухсторонней сварки был осуществлен при сварке стыковых макетных образцов - 500 хЗОО х 45 мм. Дл сварки использовалось серийное электронно-лучевое оборудование с ускор ющим напр жением 60 кВ и мощностью 60 кВт.

На основании проведени серии опытных сварок, часть из которых приведена в

табл.1, определены параметры процесса электронно-лучевой сварки. Скорость, ам плитуда развертки и ее частота оставались неизменны с тем, чтобы уменьшить число параметров, вли ющих на процесс сварки.

В св зи с изменением толщины проплавле- ни при изменении угла разделки соедин емых элементов ток сварки дл достижени гарантированного проплавлени мен лс о диапазоне 300 - 420 мА.

Сварка осуществл лась горизонтальным пучком при перемещении электронной пушки снизу вверх. Дл устранени возникающих после основного подрезов по обе стороны поверхности стыков выполн лись

подварочные швы с применением присадки .

Режим подвэрочных ш вов: Куск 60 кВ, св 60 мА. I ф 965 мА, VCP 0,83 мм/с, Упод.пр. 11,1 мм/с.

Окончательна операци - косметическое заглаживание шва дл устранени поверхностных концентраторов выполн лась на режиме: 11уск 60 кВ, 1СВ 80 мА, lcp 910 мА. У,,л-1,4 мм/с. Поперечна развертка

амплитудой А 10...20 мм, частотой 1000 Гц

После сварки стыки разрезались на темплеты дл изготовлени образцов дл

проведени циклических испытаний таким образом, чтобы толщина полученных темп летов оставалась неизменной, рапной тол щине свариваемых листов. Ширина рабочей части образца определ лась мощностью

испытательной машины. Проведены срав нительные усталостные испытани электронно-лучевых соединений высокопрочной стали 12Х2Н4МД, выполненных с соединением элементов по данной схеме, без разделки соедин емых элементов с устранением непропаров и подрезов вто рым проходом с обратной стороны. Резуль таты испытаний приведены в табл.2. Они показали, что применение предлагаемого

способа обеспечивает достаточные уровни долговечности.

Фрактографические исследовани показали , что как в квазистатической, так и в усталостной области малоциклового нагру5 жени наблюдалось в зкое разрушение

Использование предлагаемого способа двухсторонней электронно-лучевой сварки изделий больших толщин позвол ет избежать несплавлений,св занных с магнитными отклонени ми электронного пучка от плоскости стыка в корневой части сварного

шва, что обеспечивает снижение требований к точности совмещени оси электронного пучка с плоскостью стыка путем конструктивных особенностей используемой разделки соедин емых элементов.

Способ обеспечивает снижение веро тности образовани гор чих трещин путем уменьшени площади перекрыти сварных швов вследствие увеличени угла а между ос ми швов.

Применение предлагаемого способа электронно-лучевой сварки позвол ет избежать проведени операций по размагничиванию изделий перед сваркой при намагниченности до 3,0 Гс. По сравнению со способом-прототипом веро тность возникновени корневых дефектов типа не0

сплавлени при сварке поданному способу уменьшилась на 12,5%.

Claims

Формула изобретени Способ двухсторонней электронно лучевой сварки, включающий сборку стыка соедин емых элементов и сварку, отличающийс тем , что, с целью повышени качества сварных соединений путем исключени корневых дефектов сварного шва, выполн ют разделки соедин емых элементов по типу выступ-впадина с углом при вершине а - 90 - 150°, формиру выступ или впадину от кромок соедин емых элементов , а сварку ведут с двух сторон со сквозным проплавлением по лини м, образующим угол а.

Т а и л и ц

Пгэраметры и углы раэдегки элеитспнно-лучевой сваони соединпегих элементов ппд с гзоиу

0

О, ИЗ

0,63

0,63 0,33

0,63 Q.S3

1000 1 ,7.

130 С

10 ОС

1000

1000

, J

, J

1 ,7.

, J

, J

30Большой односторо ний --плпез

с лицевом и обратной стгоонь шва. Гагэбрьзг - чание гтг ллп, вьдузание металла с пС. ui СТОРОНЫ стыкл.

90Подриэ с лицевой CTLP -H скоанпетсп , но псюцигп PCJCKH

УСТОЙЧИВ. ПЛОЦПЛЬ . -чЗН. Р ЛВУХ ШВОВ МИННМсЗЛмНД

120Подрезана, оэчбрызг ипаш-е

минииально. Плоыоаь - -ссгочв- ни швоа Олидна к ППТ .Л-ЧЗ -У

150Плоцэдь пересечени и.ЕЭпп увпличиваетс , но трыцич не; даетс . Подрезь с лицевсй и обратной стороны тсутст уют

1GOОпасно увеличиваете ,:дь

пересечени лаух цлзоа. заютс гор чие тролиь су

иоэ раз- Невозмоиность избежать ГТЛРР- дилкилени гор чих трещин и непроваров

Таблица 2 Результаты усталостных испытаний

3150

44GU

3340

5210

4025

10006

12180

22ЯОО

15029

38365

41050

41220

40212

Фиг. 1

3230 4160 5Л61

42 О и

10В6П

12146

245ии

15435

39127

40700

41021

40116

г гпф

LOt ib -n

/

Фиг.1

Фаг. 5