RU2188105C1

RU2188105C1 - Electric arc welding method

Info

Publication number: RU2188105C1
Application number: RU2001106277A
Authority: RU
Inventors: С.Г. Паршин; Ю.В. Казаков; К.Б. Корягин
Original assignee: ЗАО "Авиационные технологии"
Priority date: 2001-03-05
Filing date: 2001-03-05
Publication date: 2002-08-27

Abstract

FIELD: electric arc welding processes, possibly manufacture of butt welded parts at through fusion. SUBSTANCE: method may be used for making butt welded parts with thickness more than 10 mm. Method comprises steps of placing tape with activating flux in the form of three-layer pack onto surface of edges of welded parts and performing gas-shield welding; placing flux layer between layers of tape; making tape layers of material neutral relative to welded material. Tape layers may be made of fiber glass fabric. Tape layer adjoining to welded edges has flat cross section; edges of upper layer are folded along its lengthwise axis by angle 5-45 degrees. EFFECT: enhanced quality of welded joint due to stable formation of welded seam. 4 cl, 2 dwg, 1 ex

Description

Предлагаемый способ относится преимущественно к машиностроению и может быть применен для сварки металлических деталей толщиной более 10 мм встык со сквозным проплавлением. The proposed method relates mainly to mechanical engineering and can be used for welding metal parts with a thickness of more than 10 mm butt with through penetration.

Известен способ дуговой сварки (авторское свидетельство СССР 1655694 от 05.05.1989 г., МКИ 5 В 23 К 9/167). По этому способу сварку ведут неплавящимся электродом в среде инертных газов с использованием фтористого флюса, который наносят на поверхность свариваемых кромок слоем толщиной 0,1...0,3 мм. Это позволяет получать сквозное проплавление кромок и очищать их поверхность от окислов, что обеспечивает отсутствие в шве окисных включений и повышает качество сварных соединений. Однако нанести порошкообразный флюс на поверхность кромок слоем такой толщины трудно. Кроме того, поток защитного газа может выдувать часть флюса из зоны сварки, что понизит эффективность известного способа. A known method of arc welding (USSR author's certificate 1655694 from 05/05/1989, MKI 5 V 23 K 9/167). In this method, welding is carried out by a non-consumable electrode in an inert gas environment using fluoride flux, which is applied to the surface of the welded edges with a layer with a thickness of 0.1 ... 0.3 mm. This allows you to get through the penetration of the edges and clean their surface from oxides, which ensures the absence of oxide inclusions in the seam and improves the quality of welded joints. However, applying a powdery flux to the edge surface with a layer of this thickness is difficult. In addition, the flow of protective gas can blow part of the flux from the weld zone, which will reduce the effectiveness of the known method.

Известен также способ дуговой сварки (Авторское свидетельство СССР 1522583 от 04.04.1988 г., МКИ 5 В 23 К 9/16), который принят за прототип. По этому способу перед началом сварки на поверхности кромок свариваемых деталей размещают ленту с активирующим флюсом. Затем по этой ленте производят дуговую сварку неплавящимся электродом в среде аргона. При сварке по прототипу обеспечивается стабильное формирование сварного шва, поскольку лента препятствует раздуванию флюса с поверхности свариваемой детали. Однако при сварке деталей с толщиной кромок более 10 мм, чтобы получить сквозное проплавление, требуется увеличение силы сварочного тока. Это увеличивает радиус газового вихря, возникающего в зоне горения сварочной дуги. В результате часть паров активирующего флюса выносится из зоны сварки, эффективность флюса резко снижается: шов становится шире, а глубина проплавления уменьшается. Это ведет к необходимости применения многопроходной сварки, что снижает производительность процесса и ухудшает качество шва. Ограничить размер газового вихря можно заглублением дуги во флюс, но при толщине слоя флюса более 1 мм образуется избыток флюса. Чрезмерное количество флюса снижает проплавляющую способность дуги, ухудшая качество шва (см. Савицкий М.М., Лесков Г.И. Механизм влияния электроотрицательных элементов на проплавляющую способность дуги с вольфрамовым катодом // Автоматическая сварка, 1980 г., 9, с. 17... 23). There is also a method of arc welding (USSR Author's Certificate 1522583 dated 04/04/1988, MKI 5 V 23 K 9/16), which is adopted as a prototype. According to this method, before starting welding, a tape with an activating flux is placed on the edges of the parts being welded. Then, on this tape, arc welding is performed with a non-consumable electrode in an argon medium. When welding according to the prototype, stable formation of the weld is ensured, since the tape prevents the flux from inflating from the surface of the welded part. However, when welding parts with an edge thickness of more than 10 mm, in order to obtain through penetration, an increase in the welding current is required. This increases the radius of the gas vortex arising in the combustion zone of the welding arc. As a result, part of the activating flux vapor is removed from the welding zone, the flux efficiency decreases sharply: the seam becomes wider, and the penetration depth decreases. This leads to the need for multi-pass welding, which reduces the productivity of the process and affects the quality of the seam. You can limit the size of the gas vortex by deepening the arc into the flux, but with a flux layer thickness of more than 1 mm, an excess of flux is formed. An excessive amount of flux reduces the penetrating ability of the arc, worsening the quality of the weld (see Savitsky M.M., Leskov GI, Mechanism of the influence of electronegative elements on the melting ability of an arc with a tungsten cathode // Automatic Welding, 1980, 9, p. 17 ... 23).

Техническим результатом предлагаемого способа сварки является повышение качества сварного соединения путем обеспечения стабильного формирования шва. The technical result of the proposed welding method is to improve the quality of the welded joint by ensuring stable formation of the seam.

Сущность предлагаемого способа дуговой сварки заключается в том, что на поверхности свариваемых кромок перед сваркой размещают ленту с активирующим флюсом и производят сварку в среде защитного газа. В отличие от прототипа ленту с активирующим флюсом выполняют в виде трехслойного пакета. Слой флюса размещают между слоями ленты, выполненными из материала, нейтрального по отношению к свариваемому материалу. Слои ленты выполняют из стеклоткани. По другому варианту слой ленты, прилегающий к свариваемым кромкам, делают в поперечном сечении плоским, а края верхнего слоя отгибают вдоль его продольной оси на угол 5...45^o. Вершину угла между отогнутыми кромками верхнего слоя помещают непосредственно на поверхность нижнего слоя ленты, а флюс размещают в пространстве между отогнутыми краями верхнего слоя ленты и поверхностью нижнего слоя.The essence of the proposed method of arc welding is that on the surface of the welded edges before welding, place a tape with an activating flux and produce welding in a protective gas environment. In contrast to the prototype, an activating flux tape is made in the form of a three-layer package. A flux layer is placed between the layers of the tape made of a material that is neutral with respect to the material being welded. Layers of the tape are made of fiberglass. In another embodiment, the tape layer adjacent to the edges to be welded is made flat in the cross section, and the edges of the upper layer are bent along its longitudinal axis by an angle of 5 ... 45 ^o . The vertex of the angle between the bent edges of the upper layer is placed directly on the surface of the lower layer of the tape, and the flux is placed in the space between the bent edges of the upper layer of the tape and the surface of the lower layer.

Предлагаемый способ иллюстрируется чертежом, где на фиг.1 показано поперечное сечение стыка деталей, подготовленного к сварке, а на фиг.2 - то же в процессе сварки. The proposed method is illustrated in the drawing, where figure 1 shows a cross section of the junction of parts prepared for welding, and figure 2 is the same in the welding process.

Предлагаемый способ сварки заключается в том, что на поверхности свариваемых кромок деталей 1 и 2 размещают ленту с активирующим флюсом 5. Ленту выполняют в виде трехслойного пакета. Флюс помещают между слоями ленты 3 и 4, которые изготавливают из ткани, выполненной из материала, нейтрального по отношению к свариваемому материалу деталей 1 и 2. В качестве такого материала может быть использована стеклоткань. Полученный трехслойный пакет, состоящий из флюса 5, помещенного между слоями ленты 3 и 4, укладывают на свариваемые кромки. Слой ленты 3, непосредственно примыкающий к свариваемым кромкам деталей 1 и 2, делают в поперечном сечении плоским. Края верхнего слоя 4 отгибают вдоль его продольной оси на угол

Вершину угла между отогнутыми кромками верхнего слоя 4 ленты помещают непосредственно на поверхности нижнего слоя 3 ленты. Флюс 5 размещают между отогнутыми краями верхнего слоя 4 ленты и нижним слоем 3.The proposed welding method is that on the surface of the welded edges of parts 1 and 2, a tape with an activating flux 5 is placed. The tape is made in the form of a three-layer package. The flux is placed between the layers of the

tape

3 and 4, which are made of fabric made of a material that is neutral with respect to the material to be welded, parts 1 and 2. Fiberglass can be used as such a material. The resulting three-layer package, consisting of flux 5, placed between the layers of

tape

3 and 4, is placed on the welded edges. The layer of tape 3, immediately adjacent to the welded edges of parts 1 and 2, is made flat in cross section. The edges of the upper layer 4 are bent along its longitudinal axis by an angle

The vertex of the angle between the bent edges of the upper layer 4 of the tape is placed directly on the surface of the lower layer 3 of the tape. The flux 5 is placed between the bent edges of the upper layer 4 of the tape and the lower layer 3.

Сварочную дугу 7 зажигают с неплавящегося электрода 6 на участке стыка деталей 1 и 2, свободном от трехслойной ленты с флюсом 5. После разогрева начала шва и образования сварочной ванны 9 дугу 7 перемещают на трехслойный пакет, состоящий из слоев ленты 3 и 4 с флюсом 5. Слои ленты 3 и 4 расплавляются, образуя канал 8, стенки которого ограничивают поток пара от испаряющегося под действием тепла дуги 7 флюса 5. Это резко уменьшает радиус газового вихря в зоне горения дуги 7. Пары флюса 5 в полном объеме проходят через факел дуги 7, их воздействие на дугу 7, по сравнению с прототипом, увеличивается и в течение всего процесса сварки остается постоянным. Это повышает стабильность формирования шва, что повышает качество сварного соединения. The welding arc 7 is ignited from a non-consumable electrode 6 at the junction of parts 1 and 2, free of a three-layer tape with flux 5. After heating the beginning of the seam and the formation of a weld pool 9, the arc 7 is moved to a three-layer package consisting of layers of tape 3 and 4 with flux 5 The layers of the tape 3 and 4 are melted, forming a channel 8, the walls of which limit the steam flow from the flux 5 evaporating under the influence of the heat of the arc 7. This dramatically reduces the radius of the gas vortex in the combustion zone of the arc 7. The flux 5 vapors pass through the torch 7 in full. , their effect on the arc 7, p compared with the prototype, increases and throughout the entire welding process remains constant. This increases the stability of the formation of the seam, which improves the quality of the welded joint.

Размещение вершины угла между отогнутыми кромками верхнего слоя ленты 4 непосредственно на поверхности нижнего слоя 3 облегчает сборку трехслойного пакета, состоящего из лент 3 и 4 и помещенного между ними флюса 5. Пределы значений угла β, на который отгибают края верхней ленты 4, выбраны так, чтобы они обеспечивали оптимальное количество флюса 5 в зоне горения дуги. При β<5^° количество флюса 5 между лентами 3 и 4 будет недостаточным для его эффективного воздействия на сварочную дугу 7. При β>45^° количество флюса 5 будет избыточным, что снизит проплавляющую способность дуги и ухудшит качество шва.Placing the apex of the angle between the bent edges of the upper layer of the tape 4 directly on the surface of the lower layer 3 facilitates the assembly of a three-layer package consisting of tapes 3 and 4 and a flux 5 placed between them. The limits of the values of the angle β at which the edges of the upper tape 4 are folded are chosen so so that they provide the optimal amount of flux 5 in the arc burning zone. At β <5 ^{°, the} amount of flux 5 between the tapes 3 and 4 will be insufficient for its effective effect on the welding arc 7. At β> 45 ^{°, the} amount of flux 5 will be excessive, which will reduce the penetrating ability of the arc and worsen the quality of the weld.

Примером применения предлагаемого способа может служить сварка пластин размерами 100•300 мм из стали 3 толщиной 8 мм. На стык пластин 1 и 2 укладывали ленту 3 из кремнеземистой ткани КТ-1 толщиной 1 мм. На нее наносили слой порошка флюса 5, разведенного в этиловом спирте в соотношении 1:1. Применяли флюс 5 следующего состава: гексафторалюминат лития 20%, двуокись титана 20%, двуокись кремния 35% и хлорид кальция 25%. Сверху на слой флюса 5 укладывали ленту 4, выполненную также из кремнеземистой ткани КТ-1 толщиной 1 мм. Затем по продольной оси прижимали ленту 4 через слой флюса 5 к поверхности ленты 3 тонкой пластиной и отгибали края ленты 4 на угол 30^o, уплотняя флюс 5 в пространстве между отогнутыми краями ленты 4 и поверхностью ленты 3.An example of the application of the proposed method can be welding plates with dimensions of 100 • 300 mm from steel 3 with a thickness of 8 mm. At the joint of plates 1 and 2, a tape 3 of a KT-1 silica fabric 1 mm thick was laid. A layer of flux 5 powder diluted in ethyl alcohol in a ratio of 1: 1 was applied to it. Used flux 5 of the following composition: lithium hexafluoroaluminate 20%, titanium dioxide 20%, silicon dioxide 35% and calcium chloride 25%. On top of the flux layer 5 was laid tape 4, also made of siliceous tissue KT-1, 1 mm thick. Then, the tape 4 was pressed along the longitudinal axis through the flux layer 5 to the surface of the tape 3 with a thin plate and the edges of the tape 4 were bent at an angle of 30 ^° , sealing the flux 5 in the space between the bent edges of the tape 4 and the surface of the tape 3.

На поверхности свариваемого стыка пластин 1 и 2 перед торцом трехслойного пакета, состоящего из лент 3 и 4 и помещенного между ними флюса 5, зажигали с неплавящегося вольфрамового электрода 6⌀3 мм сварочную дугу 7. Защиту зоны сварки осуществляли аргоном. Сила сварочного постоянного тока прямой полярности составляла 150 А. После образования сварочной ванны 9 сварочную дугу перемещали вдоль оси ленты 4 со скорость 2•10^-3 м/с и производили сварку. При этом ленты 3 и 4 расплавлялись, образуя канал 8, который ограничивал возможность удаления паров флюса 5 из зоны горения дуги 7.On the surface of the welded joint of plates 1 and 2 in front of the end face of a three-layer package consisting of strips 3 and 4 and a flux 5 placed between them, a welding arc of 7–3 mm was ignited from the non-consumable tungsten electrode 7. The welding zone was protected by argon. The strength of the welding direct current of direct polarity was 150 A. After the formation of the weld pool 9, the welding arc was moved along the axis of the tape 4 with a speed of 2 • 10 ^-3 m / s and welding was performed. When this tape 3 and 4 were melted, forming a channel 8, which limited the ability to remove vapors of flux 5 from the combustion zone of the arc 7.

После сварки разрезали сваренные пластины по продольной оси шва и измеряли глубину проплавления по всей длине шва. Оказалось, что сварка по предлагаемому способу увеличивает стабильность проплавления по сравнению со сваркой по прототипу в 2,2 раза, что повышает качество сварного соединения. After welding, the welded plates were cut along the longitudinal axis of the weld and the penetration depth was measured along the entire length of the weld. It turned out that welding according to the proposed method increases the stability of penetration compared to welding according to the prototype 2.2 times, which improves the quality of the welded joint.

Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает технический эффект и может быть применен с использованием известных в технике средств, следовательно, он обладает промышленной применимостью. Thus, the proposed method provides a technical effect and can be applied using known in the art means, therefore, it has industrial applicability.

Claims

1. The method of arc welding, in which on the surface of the edges of the parts to be welded prior to welding, a tape with an activating flux is placed and welding is carried out in a shielding gas medium, characterized in that the tape with an activating flux is made in the form of a three-layer package, the flux layer being placed between the layers of the tape, made of a material that is neutral with respect to the material being welded.

2. The method according to claim 1, characterized in that the layers of the tape are made of fiberglass.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the layer of tape adjacent to the welded edges is made flat in the cross section, and the edges of the upper layer are bent along its longitudinal axis by an angle of 5-45 ^o .

4. The method according to claim 3, characterized in that the apex of the angle between the bent edges of the upper layer of the tape is placed directly on the surface of the lower tape, and the flux is placed in the spaces between the bent edges of the upper layer and the surface of the lower layer.