SU1691016A1 - Способ электрошлаковой сварки и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электрошла- ковой сварке. Цель изобретени  - повышеИ И , Лычко И И. электрошлаковой ние качества сварного соединени .стабилизаци  электрошлакового процесса и повышение скорости сварки - достигаетс  благодар  использованию дополнительного индукционного нагрева свариваемых кромок , шлаковой и металлической ванн В результате дополнительного нагрева улучшаетс  перемешивание шлаковой и металлической ванн, выравниваютс  температуры , улучшаетс  процесс кристаллизации Дл  осуществлени  нагрева на формирующем устройстве смонтирован индуктор с магнитопроводом и изол цией неравномерной толщины 2 с. п. ф-лы, 3 ил

Description

Изобретение относитс  к электрошлаковой сварке и может быть использовано во всех отрасл х машиностроени .

Цель изобретени  - повышение качества сварного соединени  стабилизаци  электрошлакового процесса и повышение скорости сварки

Поставленна  цель достигаетс  при использовании дополнительного нагрева вихревыми токами как кромок свариваемого металла, так и материала шлаковой и металлической ванн изнутри разделки шва. Вихревыми токами в начальный период сварки осуществл етс  нагрев и расплавление материала шлаковой ванны (в разделку кромок шва над поперечной подкладкой между кромками и устройством засыпаетс  флюс, и индуктор включаетс  в цепь источника тока ), нагрев поверхностей кромок свариваемого металла, нагрев расплавленного присадочного матрпиалл и материала шлаковой ванны В результате дополнительного

нагрева выравниваетс  температура присадочного материала, повышаетс  его жидко- текучесть, перемешивание с основным металлом и качество соединени  с ним после кристаллизации Выравниваетс  также температура нижних слоев шлаковой ванны , повышаетс  надежность расплавлени  присадочного материала кроме того аспед- ствие выравнивани  температуры и ее равномерного распределени  в основном металле, в расплавленном присадочном металле и в шлаковой ванне снижаетс  веро тность образовани  дефекта в виде непровара, снижаетс  зависимость электрошлакового процесса от неравномерности работы источника тока и увеличиваетс  скорость подачи электрода (присадочного ма териала) следовательно скорость сварки

Дл  осуществлени  нагрева вихревыми токами служат соответствующие устройства Дл  сварки швов со сквозной разде кои кромок например стыковых с прчмоуопьО

ной разделкой кромок, используетс  устройство , состо щее из формующих накладок , ограничивающих расплав, и индуктора, расположенного между этими накладками и встроенного в них таким образом, что в процессе сварки индуктор посто нно находитс  в расплаве шлаковой и металлической ванн в плоскости раздела ванн, т.е. в горизонтальной плоскости. Индуктор состоит из медного (возможен и другой материал) во- доохлаждземого индуцирующегопровода, электротермостойкой изол ции, защитной тугоплавкой оболочки (и без нее), может иметь магнитопровод с пазом, направленным вниз, или утолщение верхней части изол ции дл  направлени  энергии в нижнюю часть расплава. Режим работы индуктора подбираетс  электрически.

Устройство дл  сварки швов с несквозной разделкой кромок, например кольцевых и стыковых с V-образной, фасонной разделками кромок или с замковым соединением, состоит из формующей накладки или кокил -кристаллизатора с встроенным индуктором , погруженным в разделку шва (т.е. он отстоит от накладки или кристаллизатора кокил  на рассто ние, -достаточное дл  эффективного нагрева кромок, которое определ етс  по гор чей глубине проникновени  вихревого тока, в свою очередь завис щей от частоты используемого тока).

В отличие от известных индукторов предлагаемый индуктор не только погружен в разделку кромок шва, а в процессе сварки и в расплав шлаковой и металлической ванн, но и расположен в вертикальной плоскости , что дает возможность прогревать кромки свариваемого металла, шлаковую и металлическую ванны. Подобное положение встроенного индуктора позвол ет разместить его в разделке кромок шва, ширина которой, как правило, не превышает 30 мм. Индуктор состоит из медного водоох- лаждаемого индуцирующего1 провода, электротермостойкой изол ции, мзгнито- проводз с пазом, направленным таким образом , что в процессе сварки основной зоной действи  индуктора  вл ютс  шлакова  ванна в нижней части, стык свариваемых металлов и металлическа  ванна.

На фиг.1 изображена схема устройства дл  электрошлаковой сварки шва с фасонной разделкой кромок; на фиг.2 - разрез А--А на фиг. 1; на фиг.З - устройство, вариант выполнени .

Способ осуществл етс  следующим образом .

На свариваемый металл 1 устанавливаютс  формующие ползуны 2 с встроенным

индуктором 3, имеющим медный водоох- лаждаемый индуцирующий провод 4, контактные колодки 5, электротермостойкую изол цию 6, магнитопровод 7 и тугоплавкий

защитный слой 8. В начальный период сварки в пространство между кромками, индук- гором и поперечной подкладкой (не изображена) засыпаетс  флюс, индуктор включаетс  в цепь, и осуществл етс  нагрев

0 и расплавление флюса. После образовани  шлаковой ванны 9 осуществл етс  собственно электрошлаковый процесс: электрод 10, включенный в цепь источника тока, подаетс  в шлаковую ванну, нагреваетс  и

5 плавитс , присадочный материал,стека  по защитному слою, образует мегзлличеи ю ванну 11; после подогрева металлической ванны до рабочей температуры начинаетс  перемещение устройства вверх по разделке

0 шва со скоростью сварки.

Ориентировочное услови  и параметры сварки: свариваемый металл сталь 14ХМНДФР, толщина металла 50 мм. сварочный зазор 30 мм, сварочна  проволока

5 Св-10ХГН2МЮ, флюс АН-8М, сварка без колебани  электрода, диаметр сварочного электрода 5 мм, глубина шлаковой ванны 60-70 мм, сухой вылет электрода 60-100 мм, скорость сварки 2,5 м/ч, скорость подачи

0 электрода 190 м/ч, напр жение сварки 40 В, сила сварочного тока 510 А.

Ориентировочные параметры дл  индуктора: наружный диаметр индуктирующего провода 8 мм, внутренний 5 мм, толщина

5 электротермостойкой изол ции 2,5 мм, частота индуктирующего тока 2550 Гц, напр жение на колодках индуктора 11,5 В, ток в индукторе 780 А, гор ча  глубина проникновени  вихревого тока 11-13 мм, рассто ние

0 наиболее удаленной поверхности индуцирующего провода от накладки 38-40 мм.

При использовании устройства, показанного на фиг.З, способ осуществл етс  следующим образом. На свариваемый ме5 талл 1, подготовленный соответствующим образом, устанавливаютс  формующие накладки 2 с встроенным индуктором 3, имеющим медный водоохпаждаемый индуцирующий провод 4, контактные ко0 лодки 5 дл  присоединени  к источнику тока , электротермостойкую изол цию 6 и тугоплавкую защитную оболочку 8. В начальный период сварки в простоанство между кромками, индуктором и нижней

5 подкладкой (на рисунке не изображена) засыпают флюс в количестве, достаточном дл  наведени  шлаковой ванны требуемой высоты , например 70 мм над верхней точкой индуктора, индуктор включаетс  в цепь источника тока, и в результате теплового действи  вихревых токов осуществл етс  нагрев и расплавление сварочного флюга. После наведени  шлаковой ванны 9 осуществл етс  элктоошлаковый процесс электрод 10 включенный в uens- источника тока, подаетс  з шлаковую ванну, нагреваетс , плавитс  и стека  по защитному слою индуктора, оседает внизу образу  металлическую ванну 11 .инд/ктор, индуциру  вихревые токи, подогревает металлическую ванну до оптимальной температуры,например 1540°С после чего начинаетс  переме- ш/. ние Ф)омукги .ix накладок вверх, металлическа  ваьна оплавл ет основной металл, пореме иивг.етс  с ним и затем, ох- лажда сь, обэг-зур свар юе соединение.

Сриент /ропочние параметры режима сварки: .чно шлаковой ванны 60-70 мм, сухой РЫЛО г электрода 70-100 мм,скорость попорлчных колебаний равна нулю, величи- из зазора 30 мм, скорость сварки 1,5 м/ч, напр жение сварки 45 В диаметр Сварочного электрода 5 мм, скорость подачи электродной проволоки 225 м/ч, сила сварочного тока 580 А, свариваемый металл - сталь марки 14Х2ГМР, сварочна  проволока Св- 10ХГН2МЮ, флюс АН-8М.

Ориентировочные параметры режима дл  индукгооа: наружный диаметр индуцирующего провода 10 мм, внутренний 5 мм, толщина электротермостойкой изол ции в нижней половине 2 мм, в верхней половине 12 мм, толщина тугоплавкого защитного сло  1,5 мм, частота индуцирующего гока 2500 Гц, мощность индуктора 9 кВт, напр - жение на зажимах (колодках) индуктора 11- 12В, ток в индукторе 800 А.

Применение изобретени  обеспечивает следующие преимущества: использование проволочных электродов без колебаний;

снижение веро тности риска получени  дефектов от остановки или неустойчивости электрошлакового процесса: гарантированное поддержание оптимального режима металлической ванны; стабилизаци  режима нагрева основного металла; уменьшение силы тока на сварочном электроде угеличе- ние сухого вылета электрода; увеличение диапазона регулировани  режимов электрошлаковой сварки; увеличение временного промежутка дл  смены электрода или наладки оборудовани ; возможность прерывистой сварки шва.

Claims (2)

1.Способ электрошлаковой сварки, при котором в пространстве, ограниченном свариваемыми кромками и формирующим устройством , навод т шлаковую и металлическую ванны, использу  дл  нагрева шлаковой и металлической ванн и св зываемых кромок джоулево тепло от проход щего между электродом и изделием тока, отличающийс  тем, что, с целью повышени  качества сварного соединени , стабилизации злектрошлакового процесса и повышени  скорости сварки, осуществл ют дополнительный индукционный нагрев свариваемых кромок и шлаковой ванны источником , который располагают между свариваемыми кромками.

2.Устройство дл  электрошлаковой сварки, содержащее формирующий ползун с установленным на нем дополнительным устройством дл  воздействи  на шлаковую ванну, отличающеес  тем, что, в качестве дополнительного устройства на ползуне закреплен индуктор с изол цией неравномерной толщины и магнитопрово- дом, установленным на рабочей поверхности ползуна.

Ј

ЙПФ

h

9IOLb9L

Вода

йигз