Спосіб зварювання під флюсом

Изобретение относится к электродуговой сварке под флюсом конструкционных материалов, в частности н и з колегированных сталей повышенной прочн о с т и , и может быть использовано для получения качественных сварных соединений, работающих ^ри циклических и ударных н а г р у з к а х . Цель - повышение работоспособности сварных соединений при динамических нагрузках и отрицательной температуре путем формирования плавного перехода шва к основному металлу повышением смачиваемости жидким металлом сварочной ванны о с новного металла, а также упрощение технологии изготовления путем повышения вязкости металла зоны термического влияния. Сварку выполняют под флюсомо При сварке последнего слоя под1, флюс на границу контакта расплавленного металла сварочной ванны и основного металла подают г а зовую смесь, состоящую из аргона и кислорода, при содержании кислорода 5 - 20%, Скорость истечения Q t ~ = ( 0 , 5 o . . 0 f 7 ) V C 8 » где V c e - скорость сварки, м/ч о Поток газовой смеси подается под углом 3 0 в , . 6 0 ° к оси горелки в плоскости, перпендикулярной направлению движения горелки» При таком ведении процесса создаются условия для дегазации и десульфурац и и . Содержание водорода снижается в 2-3 р а з а , а серы на 15-20%, 1 т а б л . 1 1386401 Изобретение относится к сварке под йшосом конструкционных материалов, в частности низколегированных сталей повышенной прочности, и может быть использовано для повышения работоспособности сварных соединений, работающих при циклических и ударных нагрузках при отрицательных температурах. Целью изобретения является повышение работоспособности сварных соединений при динамических нагрузках и отрицательных температурах путем формирования плавного перехода от шва к основному металлу повышением смачиваемости жидким металлом шва основного металла и упрощение технологии их изготовления путем повышения вязкости металла зоны термического влияния. Способ заключается в том, что под флюс при сварке последнего слоя подают газовую смесь, состоящую из аргона и кислорода в соотношении Аг:О5=8О - 95 : 20 - 5%, со скоростью истечения, определяемой из соотношения Q c f 0,5 - 0,7 Vce , где Q c скорость истечения газовой смеси, л/мин; V ев ' скорость сварки, м/ч, причем смесь газов подается на границу контакта жидкой ванны с основным металлом. Поток газовой смеси подают под углом 30 - 60° к оси горелки в плоскости, перпендикулярной направлению движения горелки о * Воздействие газовой смеси осуществляется следующим образом. Свободный кислород обладает способностью заполнять свободные связи на поверхности жидкости и тем самым ослаблять связь поверхностных атомов и молекул жидкости. При этом силы поверхностного натяжения резко уменьшаются» увеличивается смачивающая способность жидкого металла, улучшается формирование шва в местах перехода к основному металлу. Уменьшение сил поверхностного натяжения способствует проникновению аргона вглубь ванны и интенсивному ее перемешиванию газовой струей» Вследствие разницы парциальных давлений газов в металле и пузырях аргона создаются условия для дегазации и десульфурации о Содержание водорода снижается в 2 - 3 раза, а серы - на 15 20%. Уменьшается доля неметалличес to 15 20 25 30 ких включений размером больше 2,3 2,6 мкм. При этом форма включений изменяется на глобулярную, что снижает степень концентрации напряжений возле неметаллических включений. Кроме того, газовая смесь оказывает механическое воздействие на расплавленный металл, что способствует образованию плавных переходов шва к основному металлу. Степень концентрации напряжений при сварке снижается до 1,0 - 1,1, при этом поток газа оказывает и подстуживающее действие на металл ЗТВ, что способствует повышению вязкости. Указанные соотношения получены для автоматической сварки под флюсом АН-ЗА8-А в сочетании с проволокой Св-08 M применительно для сварки X стали повышенной прочности, в частности 09Г2С, Отклонение содержания аргона в" смеси в меньшую сторону, а кислорода соответственно в большую приводит к интенсивному выгоранию легирующих г элементов в металле шва и при этом нельзя обеспечить требуемые механические свойства металла шва стандартными сварочными проволоками, При отклонении содержания аргона в смеси в большую сторону, а кислорода соответственно в меньшую не происходит снижение сил поверхностного натяжения и повышения смачиваемости расплавленного металла и, как следствие, снижается очищающее действие аргона. Желаемый эффект не достигается. При отклонении коэффициента и соответственно скорости истечения газовой смеси Q L в меньшую сторону желаемый эсЬфект не достигается изза недостаточного механического воздействия газовой смеси на расплавленный металл о При отклонении коэффициента и, соответственно ссорости истечения газовой смеси Qc в большую сторону наблюдаются выплески жидкого металла и нарушение качественного формирования шва, что приводит к повышению концентрации напряжений и, соответственно к снижению работоспособности сварного соединения с При отклонении направления подачи газовой смеси на угол меньше 30° желаемый эффект не достигается изза наплывов, некачественного форми 1386401 рования шва, по причине интенсивного вытеснения жидкого металла в местах перехода шва к основному металлу. При отклонении направления подачи газовой смеси на угол больше 60° эффект не достигается из-за подрезов, некачественного формирования по причине вытеснения жидкого металла к центру швао Таким образом, соотношения Аг:0 5 = ' - 8 0 - 9 5 : 20 - 5%, скорость истечения газовой смеси Q c = 0,5 - 0,7 VCB и угол подачи газовой смеси 30 - 60° являются оптимальными, 15 П р и м е р . Проводилась сварка стыковых соединений стали 09Г2С размером 700-400*12 мм. Химический состав сталий С 0 , 1 , Si 0,6, М 1,6, п S 0,03, Р 0,02. Механические свойст- 20 ваї' 6*340 МПа, 6 6 540 МПа; / 5 31%; ударная вязкость КСи. т е Ч 45 Дж/смЧ Сварочные материалы, обеспечивающие нормативные показатели вязкости КСЦ^б* и механические свойства ме25 талла шва, - сварочная проволока Св - 0,8 M в сочетании с флюсом А X Н 348-А. Режим сварки, гарантирующий ударную вязкость металла шва ЗТВ по границе сплавления, на уровне ЗО КС1ЦООС 30 Дж/см\ 1 с в 650 - 700А, Up 36 - 40Bt Vcs 34 м/ч (погонная энергия составляет -хЬ ккал/см). Сварка выполняется за два прохода (по одному с каждой стороны). Из сварных соединений вырезались образцы для испытаний на сопротивление усталости и ударных испытаний,, Выполнялись металлографические исследования. Результаты испытаний сведены в таблицу. Использование предлагаемого спосо•ба сварки под флюсом сталей повышенной прочности позволяет повысить работоспособность сварных соединений при динамических нагрузках и отрицательных температурах путем формирования плавного перехода от шва к основному металлу повышением смачиваемости жидким металлом основного металла; упростить технологию изготовления сварных конструкций путем повышения вязкости металла ЗТВ и сокращения производственного цикла в 1,2 - 1,5 раза 0 Формула и з о б р е т е н и я Способ сварки под флюсом, преимущественно многопроходной, стыковых соединений сталей повышенной прочности, при котором во флюс подают смесь аргона с кислородом, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения работоспособности сварных соединений при динамических нагрузках и отрицательных температурах путем формирования плавного перехода от шва к основному металлу, повыше._ ния вязкости зоны термического влияния и упрощения технологии изготовСварку выполняли с подачей на граления, смесь аргона и кислорода поницу контакта расплавленного металдают при сварке последнего слоя на : ла сварочной ванны и основного металграницу контакта расплавленного мела газовой смеси, состоящей из арготалла сварочной ванны и основного на и кислорода в соотношении Ar : 0 l s металла под углом 30 - 60° к оси %: 75:25, 80:20, 90:10, 95:5, 98:2, горелки в плоскости, перпендикуляр-ч со скоростью истечения, определяемой ной направлению движения горелки, со по формуле Qt = 0,5 - 0,7 V С 8 , где скоростью истечения Q c = mVC89 где V-ce 34 M A I ; , Q C 13, 17, 19, 24 и 26 45 VCB - скорость сварки, m є ( 0 , 5 л/мин, из трубок диаметром 6 мм, рас0,7) при содержании кислорода в смеположенных под углом 25, 30, 50, 60, си 5 - 20%. 70° к оси X, Рдагам csajtsns Способ сварки» рвал» А6* В Параметры обработка м/ч Показатели качества Козфеит ЖО№ • * Предложений АН-348-А Сш-ОШ. Количество удароэ СОПРО тивле до разруи*ння пра -40 ас тало стя рацни аапря— жения 34 • ЦЗ 1.1 80 140 1.0 150 5 5 95:5 1.» 145 5 98:2 36-40 Подача смеси газов ArtOc,X 75:25 80:20 90:10 650750 МПа"* 1.3 80 зтв 1 5 Содержаіше і метая S ЗТВ 30 »JU Ео» 32 40 .ІП"5 Доля дятеяъность TSp имечгяие НвМЭ"* таплй1чнских вютвченвЯ Шов 2 5 Ударная вязкость пра 3 за "оЗГГ Г 45 40 0,01 2 0,20 5 42 46 0,01 2 0,20 2 2 30 30 0,013 3 0,38 80 2 2 32 30 Ї40 5,5 5 48 35 0,015 4 0,01 2 0,20 Повыва«тса 1 Повета— ется а 1,2+ 1-5 ра- + э« t 00 о 19 я/мин «Ґ-50» • Скорость истечения смеси газов "із " 17 из 1.5'раза 19 1,0 150 5 5 45 40 0,01 2 0,20 24 1.1 140 5 5 43 46 0,01 2 0,21 26 1.4 70 2 2 30 32 0,012 2 0^35 + Продолжение таблицы Способ сварки, сварочные материалы 'ежим сварки 1 А "А В Параметры обработхн Показатели качестве Коэффициент концентрации напряж«ккя н/ч • Сопротивление у с талости 6 ИДа"' Количество ударов до разрешения при -40° С зхв Ударная в я з кость при -60 в С. Дк/см^ ЗТВ Содержание в металле шде,Х Доля вехе— талшгчесвия S Шов Шв о Произво- Примедитель- чание ность IBlfJW « чення' При A r : O t , Z- 90s 10-50 Угол подате снеси газов 00 о 25 70 3 31 32 0,012 2 0,3 5 . 30 2 5 44 38 0,01 2 0,21 •овывдг«ТС* 3 1 Ч— !,£і*. 1.5 ра J за 50 15, 5 5 45 40 0,01 2 0,20 60 140 5 5 51, 48 0,01 2 0,20 80 г 3 30 1*\ 0,01 2 0,25 * 70 1.3 % * 90П0 > Q-19 л/кнн + - качвстввдноа еоадннвннвї • » еовдшшам по к«жомг*зшбо та признаков • 1386401 Редактор Ле1>атилло Составитель Г.'Ьотченкова Техред М.Ходаннч Корректор М.Шароши Заказ 1456/18 Тираж 921 Подписное В И П Государственного комитета СССР НИИ по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д . 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4