SU990455A1

SU990455A1 - Method of resistance flash-butt welding of different thickness part

Info

Publication number: SU990455A1
Application number: SU813301231A
Authority: SU
Inventors: Сергей Иванович Кучук-Яценко; Борис Иванович Казымов; Юрий Васильевич Швец
Original assignee: Ордена Ленина И Ордена Трудового Красного Знамени Институт Электросварки Им.Е.О.Патона
Priority date: 1981-03-23
Filing date: 1981-03-23
Publication date: 1983-01-23

Description

1one

Изобретение относитс к области контактной стыковой сварки оплавлением, когда свариваемые детали перед оплавлением предварительно нагревают.The invention relates to flash butt welding, when the parts to be welded are preheated before being melted.

Известен способ контактной стыковой сварки оплавлением, при котором одну из свариваемых деталей подогревают в -процессе сварки дополнительным источником тепла. Такой способ сварки эффективно примен ть при изготовлении тавровых соединений , например, когда стержень приваривают к поверхности пластины. В этом случае подогреву подвергают пластину. В результате уменьшаетс отвод тепла в медный электрод, который плотно прижимают к поверхности пластины дл подвода сварочного тока, что способствует повышению качества соединений 1.There is a method of flash butt welding by melting, in which one of the welded parts is heated in the welding process with an additional source of heat. This method of welding is effectively used in the manufacture of T-joints, for example, when the core is welded to the surface of the plate. In this case, the plate is heated. As a result, heat transfer to the copper electrode is reduced, which is pressed tightly against the surface of the plate to supply welding current, which improves the quality of the connections 1.

Однако при обычной контактной сварке, когда свариваемые детали соедин ют встык, например, при сварке таких изделий как рельсы , трубы, пластины, листы, примен ть рассмотренный способ сварки нецелесообразно., В данном случае используют другой способ контактной стыковой сварки, который включает одновременный нагрев обеих свариваемых деталей.However, in conventional resistance welding, when the parts to be welded are butt-welded, for example, when welding products such as rails, pipes, plates, sheets, it is impractical to use the considered welding method. In this case, another method of resistance butt welding is used, which involves simultaneous heating both welded parts.

Способ контактной стыковой сварки оплавлением с предварительным подогревом свариваемых деталей имеет р д преимуществ, которые выражаютс в сокращении длительности оплавлени , в результате чего уменьшаетс припуск на плавление, уменьшаетс количество наплывов расплавленного металла на сварном соединении, уменьшаетс количество брызг расплавленного металла, засор ющих вторичный контур сварочной машины , облегчаютс услови удалени грата.The flash butt welding process with preheating of the parts to be welded has several advantages, which are expressed in reducing the duration of the melting, resulting in a reduced melting allowance, a decrease in the amount of weld molten metal on the welded joint, a reduction in the amount of splashes of the molten metal clogging the secondary welding circuit. machines, easier deburring conditions.

Известен способ контактной стыковой сварки оплавлением, при котором производ т нагрев свариваемых деталей перёд оплавлением сварочным током. При этом способе свариваемые детали периодически соприкасаютс , в результате разогрев деталей проход щим током начинаетс в местах, в которых образуютс контакты 2.There is a known method of flash butt welding by fusing, in which the welded parts are heated before fusion by welding current. In this method, the parts to be welded are periodically in contact, as a result of which the parts are heated by the passing current, they start at the places where the contacts 2 are formed.

Однако данный способ имеет недостаток, который заключаетс в неравномерности нагрева , особенно деталей с большой площадью свариваемого сечени .However, this method has the disadvantage of uneven heating, especially parts with a large area of the welded section.

Наиболее близким к предлагаемому вл етс способ контактной стыковой сварки оплавлением , при котором обе свариваемые детали предварительно нагревают посторонним ИСТОЧНИКОМ тепла до температуры выше нормальной температуры окружающей среды , оплавл ют и осаживают 3.The closest to the proposed method is flash flash welding, in which both parts to be welded are preheated with extraneous SOURCE heat to a temperature above the normal ambient temperature, melted and precipitated 3.

Однако известный способ не обеспечивает получени качественных соединений при сварке разнотолщинных деталей, одна из которых толще другой более чем на 3 мм с одной или двух сторон свариваемых торцов . При одинаковом нагреве деталей их оплавление происходит одинаково. Если при этом толщина одной из деталей превышает толщину другой более чем на 3 мм при совмещении каких-либо поверхностей деталей, например нижних поверхностей, и на 6 мм при совмещении центральных осей симметрии , то выступающие кромки более толстой детали не будут оплавл тьс . В результате выступающие кромки образуют так называемую «крышу, нарушаетс стабильность процесса оплавлени , что приводит к по влению в сварном соединении различного рода дефектов.However, the known method does not provide high-quality joints when welding parts of different thicknesses, one of which is thicker than the other by more than 3 mm from one or two sides of the welded ends. With the same heating of parts, their melting is the same. If the thickness of one of the parts exceeds the thickness of the other by more than 3 mm when some surfaces of parts, for example, the lower surfaces, are combined, and 6 mm when the central axes of symmetry coincide, then the protruding edges of the thicker part will not melt. As a result, the protruding edges form a so-called roof, the stability of the flashing process is disturbed, which leads to the appearance of various kinds of defects in the welded joint.

Вместе с тем контактна стыкова сварка оплавлением различных деталей, одна из которых толще другой, имеет большую перспективу , так как позвол ет получать соединение с площадью шва, превышающую поперечное сечение тонкой детали, например, при сварке бурильных труб с соединительными замками.However, contact butt reflow welding of various parts, one of which is thicker than the other, has a great prospect, as it allows to obtain a joint with an area of the seam exceeding the cross section of a thin part, for example, when welding drill pipes with connecting locks.

Цель изобретени - создание способа контактной стыковой сварки оплавлением с предварительным нагревом свариваемых деталей посторонним источником тепла, который позвол ет получить качественные соединени различных .разнотолщинных деталей.The purpose of the invention is to create a flash butt welding process with preheating of the parts to be welded with an extraneous heat source, which makes it possible to obtain high-quality joints of various thick parts.

Эта цель достигаетс тем, что согласно способу сварки, при котором свариваемые детали предварительно нагревают посторонним источником тепла до температуры выше температуры окружаюи№Й среды, оплавл ют и осаживают, температуру нагрева тонкой детали устанавливают выше температуры нагрева толстой детали на 100-500°С, причем разницу температур нагрева деталей уве личивают по мере снижени температуры нагрева толстой детали и увеличени припуска , на оплавление. Ширину зоны разогрева тонкой детали увеличивают в 1,5-2 раза по сравнению с шириной зоны разогрева толстой детали, причем ширину зоны разогрева тонкой детали увеличивают по мере увеличени припуска на осадку.This goal is achieved by the fact that, according to the welding method, in which the parts to be welded are preheated by an external heat source to a temperature above the ambient temperature, are melted and precipitated, the heating temperature of the thin part is set above the heating temperature of the thick part by 100-500 ° C, Moreover, the difference in the heating temperatures of the parts increases as the heating temperature of the thicker part decreases and the allowance for fusion increases. The width of the heating zone of a thin part is increased by 1.5-2 times as compared with the width of the heating zone of a thick part, and the width of the heating zone of a thin part increases as the allowance for the draft increases.

На фиг. 1 показано расположение свариваемых деталей при совмещении их поверхностей; на фиг. 2 - схема изменени свариваемых торцов в процессе оплавлени с образованием выступа; на фиг. 3 - расположение свариваемых деталей при совмещении центральных осей симметрии; на фиг. 4 - схема изменени свариваемых торцов в процессе оплавлени с образованием выступов; на фиг. 5 - схема распределени температуры в толстой и тонкой детал х перед оплавлением .FIG. 1 shows the location of the welded parts when combining their surfaces; in fig. 2 is a diagram of the change of welded ends in the process of melting with the formation of a protrusion; in fig. 3 - location of welded parts when combining the central axes of symmetry; in fig. 4 is a diagram of the change of welded ends in the process of melting with the formation of protrusions; in fig. 5 is a diagram of temperature distribution in thick and thin parts before reflow.

Сущность предложенного способа заключаетс в том, что увеличива нагрев тонкой детали 1, измен ют услови процесса оплавлени , главной особенностью которого вл етс то, что тонка деталь оплавл етс в большей мере, чем толста 2 (фиг. 2). Оптимальную температуру кагрева тонкой детали 1, при которой не образуетс «крыща 3 (т. е. не остаетс неоплавленных кромок торцов), устанавливают при заданном припуске на оплавление в зависимости от температуры нагрева толстой детали 2, котора обычно находитс в пределах 600-1100°С.The essence of the proposed method is that by increasing the heating of the thin part 1, the conditions of the reflow process are changed, the main feature of which is that the thin part is melted to a greater extent than the thickness 2 (Fig. 2). The optimum temperature of the incandescent part 1, at which the "roof 3" does not form (i.e. there are no unmelted edges of the ends), is set at a given allowance for fusion depending on the heating temperature of the thick part 2, which is usually within 600-1100 ° WITH.

Экспериментально установлено, что качество соединений при сварке разнотолщинных деталей обеспечиваетс при температуре нагрева тонкой детали на 100-500°С выше температуры нагрева толстой детали. При этом разность температур должна быть тем больше, чем меньше температура нагрева толстой детали. Это условие вл етс необходимым потому, что со снижением температуры нагрева толстой детали увеличиваетс длительность оплавлени , т. е. возрастает припуск на оплавление, необходимый дл получени на торцах свариваемых деталей сло расплавленного металла. Дл того, чтобы в данном случае предотвратить образование «крыши, необходимо увеличить долю оплавлени тонкой детали.It was established experimentally that the quality of the joints when welding parts of different thicknesses is provided at the heating temperature of the thin part 100-500 ° C higher than the heating temperature of the thick part. In this case, the temperature difference should be greater, the lower the heating temperature of the thicker part. This condition is necessary because with a decrease in the heating temperature of the thicker part, the duration of the reflow increases, i.e., the reflow allowance increases to obtain a layer of molten metal to be welded at the ends. In order to prevent the formation of a roof in this case, it is necessary to increase the reflow portion of the thin part.

Если температуры нагрева толстой детали , исход из технологии сварки данной стали , будет равн тьс 600°С, то те.мпература нагрева тонкой детали должна быть выше на 400-500С. Если температура нагрева толстой детали будет составл ть 1000°С, то температура нагрева тонкой детали должна быть выше на 100-150°С. При этом в обоих случа х нагрев тонкой детали должен быть наибольшим при максимально допустимом и наименьшем при минимальном допустимом припуске на оплавление.If the heating temperature of a thick part, based on the welding technology of this steel, is 600 ° C, then the temperature of heating of a thin part should be 400-500 ° C higher. If the heating temperature of the thicker part is 1000 ° C, then the heating temperature of the thin part must be 100-150 ° C higher. In this case, in both cases, the heating of the thin part must be the greatest with the maximum allowable and the least with the minimum allowable reflow allowance.

Предлагаемый способ можно рекомендовать дл сварки деталей, разница толщин которых (именно разница толщин, а не их соотношение ) превышает 3 мм.The proposed method can be recommended for welding parts whose thickness difference (namely, the difference in thickness, and not their ratio) exceeds 3 mm.

Однако оптимальный сличай применени данного способа имеет три варианта.However, the optimal comparison of the application of this method has three options.

1)Если толщина одной из деталей больше толщины другой детали и при этом одна из поверхностей одной детали в месте сварки совмещена с одной из поверхностей другой детали, а другие две поверхности деталей образуют в месте сварки выступ, то предлагаемый способ рекомендуетс примен ть при разнице толщин более 3 мм.1) If the thickness of one of the parts is greater than the thickness of the other part and at the same time one of the surfaces of one part at the welding site is aligned with one of the surfaces of the other part, and the other two surfaces of the parts form a protrusion at the welding point, then the proposed method is recommended for thickness difference more than 3 mm.

2)Если толщины деталей разные и при этом обе поверхности деталей не совмещены, т. е. на обеих поверхност х в месте сварки образуютс выступы, то предлагаемый способ рекомендуетс примен ть тогда, когда высота выступа хот бы на одной из поверхностей будет более 3 мм, а на другой .поверхности высота выступа может равн тьс 1 - 3 мм. В этом случае разница толщин свариваемых деталей находитс в пределах 4-6 мм.2) If the thickness of the parts is different and the two surfaces of the parts are not aligned, i.e. protrusions form on both surfaces, then the proposed method is recommended when the height of the protrusion at least on one of the surfaces is more than 3 mm. and on another surface the height of the protrusion can be 1 to 3 mm. In this case, the thickness difference of the parts to be welded is within 4-6 mm.

Если при разнице толщин свариваемых деталей , равной 4-6 мм высота выступов будет одинаковой с обеих сторон, т. е. равна. 2-3 мм, то качественные соединени можно получить и известным способом.If the difference in thickness of the parts to be welded is 4-6 mm, the height of the projections will be the same on both sides, i.e. equal to. 2-3 mm, then high-quality compounds can be obtained in a known manner.

3) Если разница толщин двух свариваеМых деталей больше 6 мм, то, независимо от величины этой разницы и от того, совмещены поверхности деталей или нет, имеютс выступы с двух сторон или только с одной стороны, качественные соединени при контактной стыковой сваркой опавлением могут быть получены только предлагаемым способом .3) If the difference in the thickness of the two welded parts is greater than 6 mm, then, regardless of the size of this difference and whether the surfaces of the parts are combined or not, there are protrusions on both sides or only on one side, high-quality joints can be obtained with resistance butt welding. only by the proposed method.

Предлагаемый способ сварки позвол ет не только получить качественные соединени , но и увеличить площадь шва за счет предпочтительной деформации тонкой детали при осадке. Дл того, чтобы улучшить формирование сварного соединени при сварке, предлагаетс также увеличивать ширину зоны предварительного разогрева тонкой детали 2 в 1,5-2,0 раза по сравнению с шириной зоны предварительного разогрева толстой детали.-Например, если ширина зоны нагрева с определенной заданной температурой толстой детали составл ет 20 мм, то ширина зоны нагрева с какой-то другой более высокой заданной температурой тонкой детали должна составл ть 30-40 мм. Такой способ сварки позвол ет получить в зоне сварки более плавный переход от толстой детали к тонкой. При этом ширину зоны разогрева тонкой детали выбирают из заданного предела тем больше, чем больц е припуск на осадку .The proposed welding method allows not only to obtain high-quality joints, but also to increase the weld area due to the preferred deformation of the fine part during the draft. In order to improve the formation of a welded joint during welding, it is also proposed to increase the width of the preheating zone of the thin part 2 by 1.5-2.0 times as compared to the width of the preheating zone of the thicker part. For example, if the width of the heating zone is from a certain predetermined Since the temperature of the thick part is 20 mm, the width of the heating zone with some other higher specified temperature of the thin part must be 30-40 mm. Such a welding method makes it possible to obtain in the welding zone a smoother transition from a thick piece to a thin one. In this case, the width of the heating zone of a thin part is chosen from a predetermined limit, the greater the larger the allowance for draft.

Примером конкретного выполнени изобретени может, служить сварка бурильных труб с соединительными замками. Выбор режима предварительного нагрева деталей праизвод т следующим, об разом. Например, при сварке соединительного замка, который имеет толщину стенки в месте сварки 16 мм и бурильной трубы с толщиной стенки 9 мм, температуру предварительного нагрева соединительного замка устанавливают 880- 900°С, припуск на оплавление, с учетом максимально возможной косины свариваемых торцов (непараллельность поверхностей свариваемых торцов) - до 2 мм, и минимальный припуск на оплавление, обеспечивающий получение на свариваемых поверхност х сло расплавленного металла, равного 6 мм, устанавливают 8 мм. Повыша температуру предварительного нагрева трубы на 150- 200С, получают качественные соединени с высокими и стабильными свойствами (фиг. 3).An example of a specific embodiment of the invention may be the welding of drill pipes with connecting locks. The selection of the preheating mode for parts is carried out as follows. For example, when welding a connecting lock, which has a wall thickness at the welding site of 16 mm and a drill pipe with a wall thickness of 9 mm, the temperature of preheating the connecting lock is set to 880- 900 ° C, the melting allowance, taking into account the maximum possible flatness of the welded ends (non-parallelism the surfaces of the ends to be welded) —up to 2 mm, and the minimum flush allowance, which provides for a 6 mm layer of the molten metal on the surfaces being welded, is set to 8 mm. By raising the preheat temperature of the pipe by 150-200 ° C, high-quality compounds with high and stable properties are obtained (Fig. 3).

При этом ширина шва после удалени грата значительно возрастает. Например., на фиг. 3 представлено сварное соединение, у которого ширина шва в 1,6 раз больше по сравнению с толщиной стенки трубы, т. е. площадь шва остаетс такой же, как при сварке труб с высаженными концами: При механических испытани х разрущение сварных образцов происходит по основному металлу тонкой детали за зоной термического вли ни .In this case, the width of the seam after removal of the bur increases significantly. For example, in FIG. 3 shows a welded joint in which the weld width is 1.6 times larger than the wall thickness of the pipe, i.e. the weld area remains the same as when welding pipes with planted ends: For mechanical tests, the destruction of welded samples occurs on the main metal fine detail beyond the heat affected zone.

Экономический эффект от внедрени предлагаемого способа сварки при сварке бурильных труб с соединительными замками обеспечиваетс за счет ликвидации участка высадки труб, высвобождени производственных затрат на высадку труб, освобождени прош водственных площадей, экономии металла, потери которого неизбежны при высадке.The economic effect from the introduction of the proposed welding method in welding of drill pipes with connecting locks is ensured by eliminating the pipe disembarking site, freeing up production costs for disembarking pipes, freeing up space, saving metal, which is inevitable when disembarking.

Claims

1. A flash-butt welding method by melting parts of various thicknesses, in which both welded parts are preheated by an external heat source to a temperature above the normal ambient temperature, is fused and precipitated, characterized in that, in order to improve the quality of joints when welding parts a difference in thickness of more than 3 mm, the heating temperature of the thin part is set higher than the heating temperature of the thick part by 100-500 ° C, and the temperature difference of the heating parts increases as the temperature decreases Ature of heating the thicker part and increasing the allowance for the oplav1P1e,

2. A method according to claim 1, characterized in that the width of the heating zone of the thin part is increased by 1.5-2.0 times as compared with P1Irina of the heating zone of the thick part, and the width of the heating zone of the thin part increases with increasing draft allowance.

Sources of information taken into account in the examination

1. The Century Century I. and others. Features of resistance flash welding when performing T-joints. - “Automatic welding, 1970, No. 1, p. 55-56.

2. USSR author's certificate number 633689, cl. B 23 K 11 / 04,1977.

3. USSR author's certificate

No. 671953, cl. In 23 K 11/04, 1976 (prototype).

I