Спосіб виготовлення полегшених біметалів електродуговим зварюванням

Реферат: Спосіб виготовлення полегшених біметалів електродуговим зварюванням включає формування зварного шва між пластиною підкладки та плакувальною пластиною. Пластину підкладки виготовляють збірною, і вона складається із зовнішньої рами, внутрішніх перемичок та облицювальної пластини. При цьому плакувальну пластину приварюють до внутрішніх перемичок пластини підкладки в звичайний спосіб, а облицювальну пластину - через технологічні отвори. UA 104934 U (12) UA 104934 U UA 104934 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до виготовлення біметалічних матеріалів за допомогою методу електродугового зварювання та може бути використана для отримання полегшених біметалів за допомогою механічної обробки його пластин та їх зчеплення між собою електродуговим зварюванням. Одним із відомих способів для отримання біметалів є технологія, в основі якої лежить нанесення розплавленого металу на робочу поверхню виробу методом електрошлакової наплавки плавким електродом. При цьому оплавлення основного і розплавлення присадного металів відбувається за рахунок тепла, що виділяється в шлаковій ванні при протіканні через неї електричного струму [1]. Цей спосіб забезпечує рівномірність хімічного складу наплавленого плакувального шару, підвищення якості поверхні біметалічного зливка при збереженні високої міцності з'єднання шарів біметалу. Проте при цьому способі спостерігається утворення кристалізаційних тріщин і інших дефектів в самому плакувальному шарі і на його поверхні. Найближчим аналогом є спосіб виготовлення біметалів електродуговим зварюванням, при якому електрод підводять до зварюваних пластин до запалення дуги і, підтримуючи горіння дуги в необхідних межах, формують зварний шов за участю металу плавкого електрода [2]. Цей спосіб відрізняється хорошою контрольованістю зварювального шва, малими капітальними витратами. Проте його застосування для виготовлення біметалів проблематичне із-за не можливості виконування з'єднання внутрішніх поверхонь пластин біметалу. В основу корисної моделі поставлено задачу вдосконалити спосіб виготовлення полегшених біметалів електродуговим зварюванням, у якому забезпечується зменшення ваги біметалу, герметичність з'єднання його пластин та достатньо високий рівень міцності їх зчеплення, щоб унеможливити відокремлення плакувальної пластини від пластини підкладки в процесі подальшого використання біметалу. Поставлена задача вирішується тим, що в способі виготовлення полегшених біметалів електродуговим зварюванням, що включає формування зварного шва між пластиною підкладки та плакувальною пластиною, згідно з корисною моделлю, пластину підкладки виготовляють збірною, і вона складається із зовнішньої рами, внутрішніх перемичок та облицювальної пластини з забезпеченням в останній крізних технологічних отворів діаметром, більшим діаметра електрода для зварки, при цьому плакувальну пластину приварюють до внутрішніх перемичок пластини підкладки в звичайний спосіб, а облицювальну пластину - через технологічні отвори. Згідно з корисною моделлю, зазори між плакувальною пластиною та зовнішньою рамою пластини підкладки і зовнішньою рамою та облицювальною пластиною в пластині підкладки заварюють по всьому периметру біметалу. Таким чином, спосіб стає придатним для забезпечення необхідної міцності зчеплення пластин біметалу, герметичності їх з'єднання та зменшення ваги біметалу. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями, на яких зображено: на Фіг. 1 - варіант виготовлення полегшеної пластини підкладки, місця приварювання плакувальної пластини до внутрішніх перемичок пластини підкладки та заварювання плакувальної пластини по периметру зовнішньої рами пластини підкладки; на Фіг. 2 встановлення облицювальної пластини з виготовленими в ній технологічними отворами на пластину біметалу; на Фіг. 3 - процес формування зварної ванни при зварюванні облицювальної пластини через технологічні отвори з внутрішніми перемичками пластини підкладки; на Фіг. 4 зварювання по контуру облицювальної пластини з зовнішньою рамою пластини підкладки. Спосіб реалізується таким чином. Як правило, в біметалі пластина підкладки (наприклад, із звичайної конструкційної сталі) товща плакувальної пластини (наприклад, із неіржавіючої сталі). Пластина підкладки призначена для кріплення до неї плакувальної пластини та подальшого з'єднання пластин біметалу між собою для створення необхідних виробів. Для зменшення ваги біметалу пластина підкладки може бути виготовлена порожнистою. При цьому співвідношення пустот та смуг металу, що несуть на собі навантаження від плакувальної пластини, підбираються в залежності від товщини цієї пластини та функцій біметалу. Так, для товщини плакувальної пластини 3 мм розміри пустот можуть досягати площі 50 × 50 мм при товщині внутрішніх перемичок металу 5…15 мм. Для виготовлення полегшеної пластини підкладки може бути запропонована, наприклад, така її конструкція. Спочатку виготовляють (наприклад зварюють із окремих смуг металу) раму 1 з розмірами, які відповідають розмірам пластини біметалу, та товщиною, меншою товщини пластини біметалу на товщину плакувальної пластини 2 та облицювальної пластини 3 для пластини підкладки (Фіг. 1). Для цього смуги металу рами 1 зварюють, наприклад, по зовнішнім стикам зварним швом 4, заздалегідь підготувавши кромки стиків під зварку. Ширину смуг рами 1 1 UA 104934 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 підбирають такою, щоб вона забезпечувала міцність конструкції біметалу та до неї легко було б в подальшому кріпити (наприклад, приварювати) інші пластини біметалу. Так, ширина 8…20 мм (в залежності від розмірів пластини біметалу) задовольняє цим вимогам. В середині рами 1 встановлюють (як упродовж, так і упоперек) та приварюють до неї зварними швами 5 додаткові смуги металу, створюючи внутрішні перемички 6, з урахуванням наведених вище міркувань. Створену в такий спосіб полегшену пластину підкладки встановлюють на плакувальну пластину 2 та тимчасово прикріплюють до неї за допомогою спеціального затискача або струбцин. Плакувальну пластину 2 приварюють в звичайний спосіб до внутрішніх перемичок 6 зварними швами 7. Місця зварювання та кількість зварних швів 7 повинні забезпечувати надійне скріплення плакувальної пластини з пластиною підкладки. Після цього плакувальна пластина 2 приварюється по всьому периметру до зовнішньої рами 1 зварним швом 8 для герметизації незначного зазору між плакувальною пластиною та пластиною підкладки (див. Фіг. 1). Зварний шов 8, разом з тим, підвищує міцність зчеплення пластин біметалу. Верхні і нижні кромки рами 1 та внутрішні кромки плакувальної 2 і облицювальної 3 пластин заздалегідь відповідним чином підготовлюють (наприклад, знімають фаску 9) для зварювання. Для закриття внутрішніх порожнин та герметизації пластини підкладки може бути використана облицювальна пластина 3. Для її приварювання до внутрішніх перемичок 6 на пластині 3 в місцях зварювання заздалегідь виготовляють крізні технологічні отвори 10 (Фіг. 2). Діаметр отвору 10 підбирають декілька більшим діаметра електрода 11 з обмазкою 12 так, щоб останній вільно заходив в отвір 10 (Фіг. 3). Крім цього, між електродом і стінками отвору повинен залишатися простір для виходу парів та газів, супроводжуючих процес зварювання. З іншої сторони, діаметр отвору 10 не повинен бути дуже великим, щоб забезпечити не надмірну витрату електродів. Як правило, діаметр технологічного отвору на 5…10 % виконують більшим діаметра електрода з обмазкою. Враховуючи, що облицювальна пластина не несе на собі такого навантаження, як плакувальна пластина, таких місць зварювання може бути набагато менше, ніж при прикріпленні плакувальної пластини. Наприклад, їх можна передбачити одне на площу 150 × 150 мм. Положення отворів 10 розмічають так, щоб їх центр припадав на середину внутрішньої перемички 6. З наведених вище причин товщина облицювальної пластини може бути набагато меншою товщини плакувальної пластини та складати 1…2 мм. При цьому невелика товщина цих пластин зменшує загальну вагу біметалу та собівартість його виготовлення. Облицювальну пластину 3 встановлюють на збірну пластину біметалу та тимчасово закріплюють на ній (див. Фіг. 2). Для здійснення зварювання електрод 11 встановлюють в черговий технологічний отвір 10 (див. Фіг. 3). Після початку електродугової зварки настає плавлення перемички 6 та бокових сторін отвору 10 в облицювальній пластині 3. Цей розплав змішується з розплавленим металом плавкого електрода 11, та відбувається утворення зварної ванни 13. Процес зварювання продовжують, поки ванна зварювання не заповнить весь технологічний отвір 10 та декілька не вийде над поверхнею пластини 3. Після охолодження та кристалізації зварювальної ванни 13 отримуємо зварний шов між внутрішньою перемичкою 6 пластини підкладки та облицювальною пластиною 3. І врешті-решт, облицювальну пластину 3 по контуру зварюють з зовнішньою рамою 1 зварним швом 14 (Фіг. 4). В кінці бажано облицювальну пластину та бокові кромки біметалу очистити від зварних напливів (наприклад зішліфувати). Пропонований спосіб виготовлення полегшених біметалів електродуговим зварюванням істотно розширює можливості свого застосування за рахунок зменшення ваги біметалу, спрощення і здешевлення технології його виготовлення, забезпечення герметичності з'єднання пластин біметалу та обумовлює досягнення високого рівня міцності зчеплення його пластин, що забезпечує низьку вірогідність руйнування біметалу в процесі його зберігання та експлуатації. 50 Джерела інформації: 1. Патент РФ № 2193071, кл. С22В 9/20; заявл. 05.06.2000; опубл. 20.11.2002. 2. Сварка в машиностроении / Под ред. Н.А.Ольшанского. - М.: Машиностроение, 1978. - Т. 1. - С. 144-151. 55 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 60 1. Спосіб виготовлення полегшених біметалів електродуговим зварюванням, що містить формування зварного шва між пластиною підкладки та плакувальною пластиною, який відрізняється тим, що пластину підкладки виготовляють збірною, і вона складається із зовнішньої рами, внутрішніх перемичок та облицювальної пластини з забезпеченням в останній 2 UA 104934 U 5 крізних технологічних отворів діаметром, більшим діаметра електрода для зварки, причому плакувальну пластину приварюють до внутрішніх перемичок пластини підкладки в звичайний спосіб, а облицювальну пластину - через технологічні отвори. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що зазори між плакувальною пластиною та зовнішньою рамою пластини підкладки і зовнішньою рамою та облицювальною пластиною в пластині підкладки заварюють по всьому периметру біметалу. 3 UA 104934 U Комп’ютерна верстка О. Гергіль Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4