SU929368A1 - Способ электрошлаковой сварки высокотеплопроводных материалов - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к сварочному производству и может быть использовано при изготовлении сварных конструкций из меди больших толщин.

В современной технике, например в спецэлектрометаллургии, наход т применение различные теплообменники, изготовленные из меди и ее сплавов. В св зи с ограниченными размерами выпускаемого промышленностью проката больших толщин возникла необходимость укрупн ть до требуемых размеров плиты из данных сплавов.

Известен способ электрошлаковой сварки меди пластинчатыми электродами с использованием легкоплавких фторидных флюсов и устройств дл  формировани  шва, заключанлцийс  в том, что электрошлаковый процесс начинают неплав щимс  электродом в теплоизолированном кармане, который охлаждают после выхода металлической ванНы в зазор между свариваемыми кромками, а сварной шов в процессе сварки охлаждают ниже фронта кристаллизации. При данном способе в качестве формирующих- устройств используют графитовые блоки ij .

Однако указанный способ э.лектрошлаковой сварки имеет р д серьезных

недостатков: создает большие неудобства при смене неплав щегос  электрода на плав щийс ; в св зи с ограниченными размерами зазора между свариваемыми кромками нет возможности использовать неплав щийс  электрод больших сечений, что ведет к низкой эффективности нагрева; практически неприменим дл  выполнени  прот жен10 ных швов.

Цель изобретени  - повышение сварного соединени  путем обеспечени  необходимых начальных тепловых условий .

15

Цель достигаетс  тем, что согласно способу электрошлаковой сварки плав щимс  электродом с использованием графитового кармана и форму1с цих устройств, при котором заливают жид20 кий шлак в карман, обеспечивают необходимую площадь контакта жидкого расплавленного шлака с поверхностью свариваемых кромок, а также необходимую по времени продолжительность их

25 контакта. Экспериментальным путем установлено, что дл  прогрева кромок достаточной  вл етс  площадь контакта жидкого шлака со cBapHBaeMHNw кромками,равна  (3-4,5)сГ где cf30 :толщина свариваемого металЛа. в бокоBOM формирующем устройстве высверливают отверстие дл  слива жидкого шлака по мере заполнени  кармана присадочным материалом. Уровень, на котором высверливают отверстие выбираетс  таким, чтобы с одной стороны обеспечить необходиглую контактную поверхность жидкого шлакаи свариваемых кромок, а с другой - чтобы после перекрыти  слива шлака оставшийс  объем ejO обеспечивал стабильное проведение дальнейшего процесса сварки. При этом верхний уровень жидкого шлака поддерживают неизменным на высоте равным (0,8-1,5)(f дл  чего вытекаемый шлак сливают до нагрева кромок до t 0,5 Трдметалла, после

чего слив шлака прекращают.

Процесс начинают с заливки жидкого шлака в количестве, достаточном дл  заполнени  кармана из графита и зазора между свариваемыми кромками пластин до уровн  отверсти  дл  слива . Затем электрод погружают в шлаковую ванну и начинают процесс сварки. По мере заполнени  кармана расплавленным металлом шлак сливаетс  через отверстие в боковом формирующем устройстве . Слив шлака прекращают после того, как температура нижнего кра  свариваемых кромок достигает Т 0,5 Трд , где Т ПА - температура плавлени  свариваемого металла. Установлено , что качественное сплавление кромок на меди обеспечиваетс  при их подогреве до температуры 55Cfc. Благодар  такому ведению процесса удаетс  достичь того, что в начальный момент сварки область наибольшего тепловложени  находитс  на посто нном и наиболее благопри тном уровне, поддерживаетс  неизменной контактна  повехность теплопередачи между расплавленным шлаком и свариваемыми кромками.

Пример. Дл  сварки подготовлены 2 пластины размерами 100x500x800 мм из меди марки Ml,графитовый поддон с карманом сечением 200x200x100 мм, боковые графитовые формирующие блоки размерами 100x300x600мм.В одном из блоков на высоте 100мм от кра  высверлили сквозное отверстие 0 15 мм. Пластинчатый электрод сечением 50x80 из меди марки Ml.Используют фторидный флюс мар ки АН-М10.

Сборку и сварку производ т следующим образом.

Медные пластины устанавливают на графитовый поддон и фиксируют с зазором 100 мм, при этом карман располагают симметрично относительно стыка , затем устанавливают боковые Формирующие планки. Все щели уплотн ют термостойкой глиной. В одну из пластин зачеканивают хромельалюмелевую термопару. Место зачеканки находитс 

на рассто нии 5 мм от нижнего кра  пластин и стыкуемой кромки. Термопара соединена с регистриругадим прибором КСП-4. Сварка выполн лась на автомате А550У от трансформатора ТШС-10-1. Л Пор док выполнени  сварки следующий . Отдельно, в графитовом тигле, расплавл ют флюс АН-М10,после чего, его заливают сверху в карман до уровн  отверсти  в боковой формирующей д планке. После заливки шлака включают сварочный ток и начинают процесс. Режим сварки lpg 8000 А, UOB 42 В. По мере заполнени  кармана жидкий шлак сливалс  через отверстие в боко вай формирующей планке. По достижении 550 С в месте зачеканки термопары слив шлака прекращают, перекрыва  отверстие пробкой из огнеупорной глины, после чего процесс продолжают на фик- сированном объеме шлака, который составл л 1000 см-.

В результате получено качественное сварное соединение. Сплавление кромок пластин наблюдалось по всей длине. Уменьшение площади контакта 5 жидкого ишака и свариваемых кромок до величины менее Зд приводит к несплавлению нижней части кромок. Увеличение площади свыше 4 ,5сГ нецелесообразно , так как это приводит к неэффективному расходу плав щегос 

электрода. Уменьшение уровн  жидкого шлака относительно свариваемых кромок до величины менее 0,8(f или увеличение свыше 1,5 (Г ведет к ухудшению 5 подогрева и по влению несПлавлений в

начальной стадии сварки. Экономический эффект от использовани  предлагаемого способа ЭШС изделий и высокотеплопроводных материQ алов возникает в св «и с возможностью сварки крупногабаритных изделий без применени  дополнительного подогрева на начальной стадии процесса.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ электрошлаковой сварки высокотеплопроводных материалов, преимущественно меди и ее сплавов, с использованием плав щегос  электрода и формирующих устройств из огнеупорного материала, при котором производ т заливку жидкого шлака в карман, отличающий с  тем, что, с

   целью повышени  качества сварного соединени  путем обеспечени  необходимых начальных тепловых условий при замене жидкого шлака в карман,производ т разогрев части свариваемых кромок расплавленным шлаком, обеспечива  контактную площадь жидкого ишака и кромок равной (3-4,5)(f, где cfтолщина свариваемого металла,поддержива  при этом верхний уровень жидкого шлака относительно нижнего торца

   592.93686

   свариваемой заготовки неизменным на. Источники информации,

   высоте равной (0,8-1,,дл  чего вы-прин тые во внимание при экспертизе тесн емый расплавленным металлом шлак 1. Авторское свидетельство СССР

   сливают в течение времени нагрева кро-Ц 332977, кл. В 23 К 25/00,

   мок до температуры, равной 0,5 Т„ ме.-iВ 23 К 25/00, 15.10.79 (проталла ,после чего слив шлака прекращают.тотип).