SU1779511A1 - Способ электронно-лучевой сварки - Google Patents
Способ электронно-лучевой сварки Download PDFInfo
- Publication number
- SU1779511A1 SU1779511A1 SU914909896A SU4909896A SU1779511A1 SU 1779511 A1 SU1779511 A1 SU 1779511A1 SU 914909896 A SU914909896 A SU 914909896A SU 4909896 A SU4909896 A SU 4909896A SU 1779511 A1 SU1779511 A1 SU 1779511A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- joint
- gap
- welded
- reinforcement
- parts
- Prior art date
Links
Landscapes
- Welding Or Cutting Using Electron Beams (AREA)
Description
Изобретение относится к сварке, а именно к технологии электронно-лучевой сварки (ЭЛС) ферромагнитных.материалов (сталей-, спеченных порошков), способных намагничиваться в процессе изготовления деталей и обладающих остаточной магнитной индукцией, и может быть использовано в машиностроении.
На практике приходится часто сталкиваться с отклонениями электронного луча или самой литой зоны от плоскости свариваемого стыка ферромагнитных материалов, обладающих относительно высокой коэрцитивной силой (не менее 103 А/м). В качестве основных причин, вызывающих отклонение электронного луча при сварке однородных материалов, рассматривается остаточная намагниченность самого изделия.
Известен способ электронно-лучевой сварки ферромагнитных сталей с присадочным металлом, при котором сварку деталей выполняют по гарантированному зазору в стыке со сквозным проплавлением и заполнением зазора расплавленным присадочным металлом.
Недостатком этого способа является отсутствие регламентированных рекомендаций по выбору зазора в стыке и скорости подачи присадочной проволоки. Отсутствие таких рекомендаций не позволяет обеспечить высокое качество сварных соединений ферромагнитных сталей, склонных к намагничиванию в процессе изготовления деталей из-за несплавления свариваемых кромок, и провисание литой зоны шва. Величина остаточной магнитной индукции в зазоре отклоняет электронный луч от плоскости стыка и в корневой части шва образуется дефект - несплавление. который возможно устранить только повторной сваркой. Зазор в стыке необходимо заполнять присадочным металлом, подаваемым с
1779511 А1 регламентированной скоростью. Проблема усугубляется при ЭЛС больших толщин и деталей сложной несимметричной конфигурации, тороидальной формы, образующих замкнутые магнитные системы. Размагничивание деталей перед сваркой не устраняет намагниченность (поперечный вектор остаточной магнитной индукции) всей сварной конструкции.
Цель изобретения - повышение качества сварных соединений деталей больших толщин.
Поставленная цель достигается тем, что в способе электронно-лучевой сварки ферромагнитных материалов с подачей присадочного металла, при котором сварку деталей выполняют по гарантированному зазору в стыке со сквозным проплавлением и заполнением зазора расплавленным металлом. величину зазора в стыке устанавливают пропорционально величине остаточной г^агнитной индукции В, мТл, по закону Δ = мм. а скорость подачи присадочной проволоки определяют из выражения:
w _ 4 VCB · Δ(ό + hcn + hK)
Vn.n. - ------:— ----y-----;—
JT dnn где Vcb “ скорость сварки, мм/с:
hn ~ высота усиления шва с лицевой стороны стыка, мм:
hK - высота усиления шва с корневой стороны стыка, мм;
dn.n. - диаметр присадочной проволоки, мм;
ό- толщина стыка, мм,
В результате анализа известных технических решений не выявлена предлагаемая совокупность признаков, поэтому предложение соответствует критерию существенные отличия.
Заявленные признаки, характеризующие выбор величины зазора в стыке и скорости подачи присадочной проволоки, являются новыми и. оптимальными при сварке ферромагнитных материалов.
На фиг.1 показана схема процесса ЭЛС с присадочным металлом; на фиг.2 - график зависимости изменения максимальной индукции в зазоре стыка от его величины; на фиг.З - площадь поперечного сечения шва и схема расчета νπ.π.
Способ состоит в сборке свариваемых деталей 1 и 2 (фиг.1) с зазором в стыке 3, замере величины намагниченности В в стыке 3 и установке зазора согласно выражению Δ = 3< мм. Электронным лучом 4 расплавляют свариваемые кромки деталей 1 и 2 и заполняют зазор Δβ стыке 3 присадочным металлом в виде проволоки 5. пода ваемой со скоростью . Vn.n.
Vcb ' Δ(0 + hen + h« ) ,, =---------s. где Vcb - скороTTdrin сть сварки, мм/с; hn - высота усиления шва с лицевой стороны стыка, мм; hK - высота усиления шва с корневой стороны стыка, мм; dn.n.-диаметр присадочной проволоки, мм; д - толщина стыка, мм.
Известно, что магнитное поле может быть создано постоянными магнитами, переменным электрическим полем и движущимися электрическими зарядами. При ЭЛС ферромагнитных материалов реализуются все эти условия. Свариваемые намагниченные детали можно рассматривать как постоянные магниты, переменное электрическое поле наводится колеблющимся лучом, а движущийся электрический заряд возникает при прохождении тока через свариваемую деталь. Изменение формы поверхности заряженных тел (свариваемых деталей) приводит к изменению конфигурации образующихся электромагнитных полей. которые прогнозировать становится практически невозможно. Наличие при ЭЛС нескольких источников возникновения электрического поля усугубляет трудности при разработке методов предотвращения отклонения луча. Наиболее распространенными методами являются размагничивание свариваемых деталей или компенсирование остаточного магнитного поля дополнительными электромагнитными источниками. Однако полностью устранить намагниченность деталей не удается, т.к. она зависит от многих факторов и наводится непосредственно в процессе сварки. Если свариваемые детали отличаются размерами и формой, то метод размагничивания малоэффективен.
Основной характеристикой магнитного поля является вектор магнитной индукции В, определяемый через силу F, действующую на заряд в магнитном поле. Индукция магнитного поля в вакууме называется напряженностью магнитного поля Н. Если намагниченные детали установить с зазором Δ то Н ослабевает обратно пропорционально квадрату расстояния между деталями. Поэтому величина Н зависит от ширины зазора Δ между магнитами. Однако это отношение справедливо для простых магнитных полей, создаваемых прямолинейным током. В действительности магнитное поле в свариваемых трехмерных деталях ориентировано в разных плоскостях и имеет разную плотность. Например, магнитные силовые линии гуще на периферии деталей. По этой причине компенсировать остаточные магнитные поля по длине стыка с помощью г> 1 I дополнительных источников малоэффективно и дорого, Поэтому предлагаемый способ предотвращения отклонения луча остаточной магнитной индукцией за счет выбора оптимальной величины зазора в стыке является наиболее эффективным и простым.
В проводимых экспериментах по намагничиванию образцов различных размеров и формы из ферромагнитных сталей 35X2Н4МД и АКЗЗ установлена обратно пропорциональная зависимость изменения остаточной магнитной индукции В в зазоре А^между деталями от величины этого зазора. Чем больше величина А,тем меньше В (фиг.2). Перед испытаниями образцы намагничивались до В = 50 мТл. Магнитные характеристики в зазоре стыка определялись на установке МИС-ЗМ щупом. В интервале
2,5 > Δ> 0, наиболее приемлемом для ЭЛС, значения В изменялись по зависимости <= Δ/К, где 1> К > 0, мм/мТл,- коэффи\ циент пропорциональности, изменяющийся в зависимости от величины В. При В = =тах, К = min, а при В = min, равной 17 мТл. и Δ = 2,5 мм, при которых отклонение электронного луча практически отсутствует. К = =0,96. Численное значение К зависит от состава металла, формы и размера состыкованных ^образцов, но во всех случаях при К9Я Δ= %В Поэтому при величине зазора в ртыке, установленном пропорционально Vgl остаточная магнитная индукция не влияет на отклонение электронного луча.
Выбранный оптимальный зазор Δ в стыке необходимо заполнять присадочным металлом. Поэтому объем V подаваемого присадочного металла определяется объемом пространства между свариваемыми кромками. Основным определяющим параметром режима является Vn.n ~ скорость подачи присадочного металла, которая выбирается из соотношения _ 4VCB'A(d + hen + h к )
Vn.n —---—' z
Tdnn где Vcb - скорость сварки, мм/с: hn, hK высоты усиления шва с лицевой и корневой сторон, мм; dn.n-диаметр присадочной проволоки, мм: б - толщина стыка, мм.
Поясним вывод формулы Vn.n, предположив, что присадочный металл в виде проволоки заполняет только пространство между свариваемыми кромками. Объем V присадочного металла, необходимый для заполнения гарантированного зазора Δβ стыке деталей 1 и 2, складывается из объемов Vi = Δδ I, V2 = Δ hn I и \/з = Δ hK Г(фиг.З). Причем объемы присадочного металла Мг и V3, определяющие формирование усиления шва с лицевой и корневой сторон шва, приi ь ведены с учетом потерь металла на разбрызгивание и испарение. С другой стороны объем V присадочного металла, подаваемого в I зону сварки за время тсв = χ-,— в виде провоVcb
5Ϊ dn.n.
локи сечением ----, можно записать \ / \ t π. п. I t—1 как V = Vn.n ----я--χτ~ · Приравнивая
Я Vcb выражение для V, получим ΔI (ό + Ьл + hK) _ 4 Уев' * Δ(δ + Ьсл 4~ Пк ) πΰππ2
Пример. Выполняли ЭЛС стыковых деталей из стали АКЗЗ толщиной 40 и 60 мм с максимальной остаточной намагниченностью в зазоре стыка от Одо 30 мТл. При этом зазор в стыке между свариваемыми деталями меняли от 0 до 3,7 мм, Оптимальное значение Δопределяли по формуле Δ=χ/β\ Режим сварки: иуСк = 60 кВ, 1Св = 260-350 мА, Vcb ~ 3,6 мм/с, dn.n = 1,5 ММ, бразвертки ~ =2,5 мм. При этом замеряли отклонение корня шва от стыка и контролировали качество формирования шва. Оптимальное значение νπ.π определяли из выражения Х/П.п =
VCB Δ ( δ + hCn + hK j n =----------k-------2- . Для этого задаrcdnn вали необходимые значения hn и hK и подставляли их в формулу для Vn.n, Результаты эксперимента представлены в таблице.
Как видно из опытов 2, 8, 9, 10 с уменьшением значения В величина , обеспечивающая отсутствие отклонения луча от стыка, уменьшается. Опыты 1-3, 6-11 свидетельствуют, что выбор Vn.n по предлагаемому выражению' обеспечивает равномерное, заданное усиление шва с лицевой и корневой сторон. Отклонение Vn.n от расчетного значения приведет или к провисанию, или к чрезмерному усилению шва (опыты 4, 5).
Таким образом, выбор оптимальных значений зазора в стыке свариваемых ферромагнитных материалов и скорости подачи присадочной проволоки обеспечивают качественное соединение деталей с остаточной намагниченностью. Это позволит предотвратить брак свариваемых изделий ответственного назначения.
Claims (1)
- Формула изобретенияСпособ электронно-лучевой сварки с присадочным металлом, при котором свариваемый стык собирают с гарантированным зазором, а сварку ведут со сквозным проплавлением, от л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества сварных соединений больших толщин из ферромагнит1779511 ных материалов, склонных к намагничиванию при изготовлении деталей, образующих сварное соединение, величину зазора в стыке устанавливают пропорционально величине остаточной магнитной индукции В деталей, мТл, из выражения:Δ“ мм, а скорость подачи присадочного металла Vn.fi устанавливают в соответствии с соотно-. шением:4 vCb Δ ( d + h л + hK )Хпп =--------------5---------- .Ttdnn где Vcb - скорость сварки, мм/с: hn - высота усиления шва с лицевой стороны стыка, мм:Ьк ~ высота усиления шва с корневой стороны стыка, мм;dn.n _ диаметр присадочной проволоки, мм;<5 - толщина стыка, м.
Опыт. В, мТл Δ мм <5, мм hn, мм hK, мм 1 30 . 0 40 3.5 2.9 2 3,1 — —. 5,0 2.5 3 It 3,7 5.1 2.7 4 It 5 ·- '· · · 6- п 1,5 3,2 2,1 7 It 2.5 _·_· 4.1 2,5 8 20 2,8 11 3.8 2,5 9 10 2,1 — ” 4.1 2.5 10 0 0 ___ It 3.5 2,9 11 30 3,1 60 7,9 5.5 238264200 0464500139300361250Vn.n., мм/сОтклонение корня шва от стыка,Влияние величины зазора в стыке и скорости подачи присадочной проволоки на качество сварных соединений стали АКЗЗРавномерное усиление шва 1 т 1Формирование усиления шва с лицевой и корневой сторонΔ Занижение металла шва Наплывы,капли металла Равномерное усиление шваФиг.З
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU914909896A SU1779511A1 (ru) | 1991-02-11 | 1991-02-11 | Способ электронно-лучевой сварки |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU914909896A SU1779511A1 (ru) | 1991-02-11 | 1991-02-11 | Способ электронно-лучевой сварки |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1779511A1 true SU1779511A1 (ru) | 1992-12-07 |
Family
ID=21559784
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU914909896A SU1779511A1 (ru) | 1991-02-11 | 1991-02-11 | Способ электронно-лучевой сварки |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1779511A1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2448822C1 (ru) * | 2010-11-30 | 2012-04-27 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВПО "НИУ МЭИ") | Способ сварки электронным лучом |
RU2653744C1 (ru) * | 2017-03-27 | 2018-05-14 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) | Способ лазерной сварки заготовок больших толщин |
RU2739931C1 (ru) * | 2019-12-24 | 2020-12-29 | Акционерное общество "Пермский завод "Машиностроитель" | Способ электронно-лучевой сварки деталей из ферромагнитных материалов |
-
1991
- 1991-02-11 SU SU914909896A patent/SU1779511A1/ru active
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2448822C1 (ru) * | 2010-11-30 | 2012-04-27 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВПО "НИУ МЭИ") | Способ сварки электронным лучом |
RU2653744C1 (ru) * | 2017-03-27 | 2018-05-14 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) | Способ лазерной сварки заготовок больших толщин |
RU2739931C1 (ru) * | 2019-12-24 | 2020-12-29 | Акционерное общество "Пермский завод "Машиностроитель" | Способ электронно-лучевой сварки деталей из ферромагнитных материалов |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3626145A (en) | Magnetic control of arc environment | |
EP0077640B1 (en) | Four-electrode submerged arc welding process | |
SU1779511A1 (ru) | Способ электронно-лучевой сварки | |
US2848593A (en) | Strip metal arc welding | |
US2152194A (en) | Electric welding | |
US4020314A (en) | Delivery of welding flux in a method of submerged arc strip cladding of metallic work pieces | |
JPH0230384A (ja) | 抵抗溶接機の溶接電極間の電圧降下の測定回路 | |
Konkol et al. | Optimization of Parameters for Two-Wire A. C.--A. C. Submerged Arc Welding | |
US3882298A (en) | Method of and apparatus for the submerged arc surfacing of metallic work pieces | |
EP0585782A2 (en) | Composite magnetic component and method of manufacturing the same | |
US1814878A (en) | Arc welding electrode | |
US3076888A (en) | Method of producing weld coatings or fusion welds | |
US1840330A (en) | Apparatus for electric arc welding pipe | |
JP3867164B2 (ja) | 溶接方法 | |
RU2534183C1 (ru) | Способ электронно-лучевой сварки разнородных металлических материалов | |
DE69221829T2 (de) | Gerät zur detektion von magnetischem fluss | |
Ecer | Magnetic deflection of the pulsed current welding arc | |
JPS6238768A (ja) | 横向tigア−ク溶接方法 | |
SU941057A1 (ru) | Способ измерени величины отклонени электрода от стыка | |
RU1808577C (ru) | Способ электронно-лучевой сварки | |
US1841624A (en) | Welding rod for producing hard welds | |
US4782286A (en) | Light load adjustment and air gap stabilization in voltage stators | |
KR930000388B1 (ko) | 음극선관 표시장치 | |
US3002272A (en) | hodges | |
SU667350A1 (ru) | Способ измерени ширины разделки стыка |