[go: up one dir, main page]

RU2739931C1 - Method of electron-beam welding of parts from ferromagnetic materials - Google Patents

Method of electron-beam welding of parts from ferromagnetic materials Download PDF

Info

Publication number
RU2739931C1
RU2739931C1 RU2019144205A RU2019144205A RU2739931C1 RU 2739931 C1 RU2739931 C1 RU 2739931C1 RU 2019144205 A RU2019144205 A RU 2019144205A RU 2019144205 A RU2019144205 A RU 2019144205A RU 2739931 C1 RU2739931 C1 RU 2739931C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
parts
welding
edges
welded
joint
Prior art date
Application number
RU2019144205A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Игорь Николаевич Старков
Алексей Николаевич Лялин
Original Assignee
Акционерное общество "Пермский завод "Машиностроитель"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Пермский завод "Машиностроитель" filed Critical Акционерное общество "Пермский завод "Машиностроитель"
Priority to RU2019144205A priority Critical patent/RU2739931C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2739931C1 publication Critical patent/RU2739931C1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K15/00Electron-beam welding or cutting
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K33/00Specially-profiled edge portions of workpieces for making soldering or welding connections; Filling the seams formed thereby
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/23Arc welding or cutting taking account of the properties of the materials to be welded

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Welding Or Cutting Using Electron Beams (AREA)

Abstract

FIELD: technological processes.SUBSTANCE: invention relates to a method for electron-beam welding of parts from ferromagnetic materials and can be used in welding butt joints (longitudinal, circular, annular) joints of parts. Proposed method comprises the following operations: cutting edges of parts for welding, assembly of butt-joints without clearance and demagnetisation of ferromagnetic material in welding zone of parts. Demagnetisation of ferromagnetic material is carried out with an electron beam, which is moved along the edges with displacement from joint by 15–20 mm, and heating of the edges to temperature of material recrystallisation. Then joint is welded.EFFECT: technical result consists in reduction of labour intensity of parts welding and improvement of quality of welded seams.1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к способам электронно-лучевой сварки деталей и может быть использовано при электронно-лучевой сварке стыковых (продольных, круговых, кольцевых) соединений ферромагнитных материалов.The invention relates to methods for electron beam welding of parts and can be used in electron beam welding of butt (longitudinal, circular, circular) joints of ferromagnetic materials.

Известен способ электронно-лучевой сварки конструкций, применяемый для сварки стыковых соединений толстолистовых конструкций с помощью присадочной проволоки [патент РФ на изобретение № RU 2527112, МПК B23K 15/00, опубликован 10.09.2015 г. и публикация: «Разработка технологии электронно-лучевой сварки сталей с остаточной намагниченностью» / Н.В. Александров, Е.Д. Бланк, Н.В. Вовченко, С.Н. Курта, С.И. Шекин, А.Л. Мартьянов, С.В. Рыжков // Технологии и оборудование «ЭЛС-2014» - Санкт-Петербург - С. 141-149].There is a known method of electron beam welding of structures, used for welding butt joints of thick plate structures using filler wire [RF patent for invention No. RU 2527112, IPC B23K 15/00, published on 09/10/2015 and publication: "Development of electron beam welding technology steels with residual magnetization "/ N.V. Alexandrov, E. D. Blank, N.V. Vovchenko, S.N. Kurt, S.I. Shekin, A.L. Martyanov, S.V. Ryzhkov // Technologies and equipment "ELS-2014" - St. Petersburg - pp. 141-149].

Способ заключается в электронно-лучевой сварки конструкций из сталей (например, сталь 10ХН3МД), включающий сборку элементов конструкции встык с зазором между кромками и сварку в вакууме с разверткой электронного пучка, при этом формируют корень и часть сечения шва, а оставшуюся часть сечения шва с лицевой стороны формируют наплавкой присадочного материала.The method consists in electron-beam welding of steel structures (for example, steel 10KhN3MD), including the assembly of structural elements butt-to-end with a gap between the edges and welding in vacuum with an electron beam scan, while the root and part of the weld section are formed, and the rest of the weld section is formed with the front side is formed by surfacing the filler material.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ электронно-лучевой сварки ферромагнитных материалов с помощью присадочной проволоки [патент СССР на изобретение №SU 1779511, МПК B23K 15/00, опубликован 07.12.1992 г.].The closest to the invention in terms of the technical essence and the achieved effect is a method of electron beam welding of ferromagnetic materials using a filler wire [USSR patent for invention No. SU 1779511, IPC B23K 15/00, published on 07.12.1992].

Способ заключается в электронно-лучевой сварке ферромагнитных материалов с подачей присадочного материала, при котором сварку деталей выполняют по гарантированному зазору в стыке со сквозным проплавлением и заполнением зазора расплавленным металлом, величину зазора устанавливают пропорционально величине остаточной магнитной индукции, скорость присадочного материала устанавливают по соотношению:

Figure 00000001
где Vсв - скорость сварки, hсл - высота усиления шва с лицевой стороны стыка, hk - высота усиления шва с корневой стороны стыка, dпп - диаметр присадочной проволоки, δ - толщина стыка.The method consists in electron beam welding of ferromagnetic materials with filler material supply, in which parts are welded according to a guaranteed gap in a joint with through penetration and filling the gap with molten metal, the gap is set in proportion to the residual magnetic induction, the filler material speed is set according to the ratio:
Figure 00000001
where Vw is the welding speed, h sl is the height of the seam reinforcement from the front side of the joint, h k is the height of the seam reinforcement from the root side of the joint, d pp is the diameter of the filler wire, δ is the thickness of the joint.

Недостатками известных способов являются:The disadvantages of the known methods are:

- применение присадочного материала и большой его расход во время сварки;- the use of filler material and its high consumption during welding;

- высокая трудоемкость, обусловленная многопроходностью сварки;- high labor intensity due to multipass welding;

- возможны дефекты корня шва - вытекание металла, обусловленное наличием технологического зазора;- possible defects in the root of the weld - metal leakage due to the presence of a technological gap;

- отклонение электронного луча во время сварки и образование несплавлений между проходами из-за намагниченности ферромагнитного материала.- deflection of the electron beam during welding and the formation of lack of fusion between passes due to the magnetization of the ferromagnetic material.

- требуется проведение расчета величины зазора и скорости подачи проволоки для качественной и надежной сварки.- it is required to calculate the size of the gap and wire feed speed for high-quality and reliable welding.

Общими признаками для прототипа и заявленного изобретения являются: электронно-лучевая сварка деталей из ферромагнитных материалов, разделка кромок деталей под сварку, сборка деталей встык.Common features for the prototype and the claimed invention are: electron beam welding of parts made of ferromagnetic materials, cutting the edges of parts for welding, butt assembly of parts.

Задачами, на решение которой направлено заявленное изобретение, являются снижение трудоемкости способа электронно-лучевой сварки деталей, в том числе большой толщины, из ферромагнитных материалов, повышение качества сварных швов и исключение таких дефектов как несплавление, вытекание металла из корня шва.The tasks to be solved by the claimed invention are to reduce the labor intensity of the method of electron beam welding of parts, including large thickness, made of ferromagnetic materials, improve the quality of welded seams and eliminate defects such as lack of fusion, metal outflow from the weld root.

При решении поставленных задач достигаются следующие технические результаты:When solving the assigned tasks, the following technical results are achieved:

- повышение качества сварных швов (отсутствие вытекания металла из корня шва, повышение химической однородности металла сварного шва, отсутствие несплавлений);- improving the quality of welded seams (no leakage of metal from the weld root, increased chemical homogeneity of the weld metal, no lack of fusion);

- экономия присадочного материала, исключение механизма подачи;- saving of filler material, exclusion of the feed mechanism;

- размагничивание ферромагнитного материала в зоне сварки свариваемых деталей путем прохода электронным лучом вдоль кромок на расстоянии 15-20 мм от стыка деталей;- demagnetization of a ferromagnetic material in the welding zone of the parts to be welded by passing an electron beam along the edges at a distance of 15-20 mm from the joint of the parts;

- исключение отклонения электронного луча от стыка деталей в процессе сварки;- exclusion of deflection of the electron beam from the joint of parts during welding;

-исключение специализированного оборудования для размагничивания изделий перед сваркой.-exclusion of specialized equipment for demagnetizing products before welding.

Технический результат достигается тем, что в способе электроннолучевой сварки деталей из ферромагнитных материалов, включающем разделку кромок деталей под сварку, сборку деталей встык и сварку, согласно изобретению сборку деталей встык осуществляют без зазора, после сборки деталей проводят размагничивание ферромагнитного материала в зоне сварки деталей путем выполнения прохода электронным лучом вдоль кромок со смещением от стыка на 15-20 мм и разогрева кромок до температуры рекристаллизации материала, после чего выполняют сварку стыка.The technical result is achieved by the fact that in the method of electron beam welding of parts made of ferromagnetic materials, including cutting the edges of parts for welding, assembly of butt parts and welding, according to the invention, butt assembly of parts is carried out without a gap, after assembling the parts, the ferromagnetic material is demagnetized in the part welding zone by performing passage by an electron beam along the edges with an offset from the joint by 15-20 mm and heating the edges to the material recrystallization temperature, after which the joint is welded.

Проход вдоль кромок свариваемых деталей электронным лучом со смещением от стыка на 15-20 мм для размагничивания ферромагнитного материала в зоне сварки является необходимым и достаточным для сохранения видимости стыка, при превышении данного расстояния размагничивание кромок происходит не полностью, при этом во время сварки происходит отклонение электронного луча.The passage along the edges of the parts to be welded with an electron beam displaced from the joint by 15-20 mm to demagnetize the ferromagnetic material in the welding zone is necessary and sufficient to maintain the visibility of the joint, when this distance is exceeded, the demagnetization of the edges does not occur completely, while during welding the electronic ray.

Заявляемое техническое решение соответствует критериям новизна и изобретательский уровень т.к. имеет отличительные от прототипа признаки, характеризуется новой совокупностью и последовательностью существенных признаков, что позволяет при использовании изобретения решить поставленные задачи и получить новые по сравнению с выявленными аналогами и прототипом вышеуказанные технические результаты.The claimed technical solution meets the criteria of novelty and inventive step as has distinctive features from the prototype, is characterized by a new set and sequence of essential features, which makes it possible, when using the invention, to solve the set tasks and obtain new technical results in comparison with the identified analogues and the prototype.

Способ поясняется рисунками. На рис. 1 представлен свариваемый корпус, на рис. 2 - подготовленные к сборке-сварке свариваемые кромки деталей корпуса, на рис. 3 - сварное соединение после сварки деталей.The method is illustrated by figures. In fig. 1 shows the body to be welded, fig. 2 - welded edges of body parts prepared for assembly-welding, in Fig. 3 - welded joint after welding parts.

Сваривали корпус (рис. 1), состоящий из двух обечаек 1, 2 и внутреннего шпангоута 3, каждая деталь выполнена из ферромагнитного материала 09Г2С, фланца 4 из ферромагнитного материала 17Г1С, толщина обечаек, фланца и шпангоута - 40 мм. Сварные стыки 5 и 6.The body was welded (Fig. 1), consisting of two shells 1, 2 and an internal frame 3, each part is made of ferromagnetic material 09G2S, flange 4 is made of ferromagnetic material 17G1S, the thickness of shells, flange and frame is 40 mm. Welded joints 5 and 6.

Способ сварки осуществлялся следующим образом.The welding method was carried out as follows.

Произвели механическую обработку (разделку) свариваемых кромок обечаек 1, 2 и фланца 4 (рис. 2). Выполнили сборку деталей 1, 2, 3 и 4 корпуса встык без зазора (рис. 1). После чего на основных режимах сварки вдоль кромок свариваемых деталей 1, 2 и 3 выполнили проход электронным лучом со смещением от стыка деталей на 15 мм и разогрев кромок до температуры рекристаллизации ферромагнитного материала, в результате было достигнуто размагничивание материала в зоне свариваемых кромок. После выполнения данных работ выполнили сварку стыков 5 и 6, при этом отклонение электронного луча отсутствовало. После сварки выполнили замер остаточной намагниченности стыков 5 и 6 (после сварки данного корпуса намагниченность составила 0,5-1 А/см).Made the machining (cutting) of the welded edges of shells 1, 2 and flange 4 (Fig. 2). Completed the assembly of parts 1, 2, 3 and 4 of the body end-to-end without a gap (Fig. 1). Then, in the main welding modes, along the edges of the welded parts 1, 2 and 3, an electron beam was passed with an offset from the joint of the parts by 15 mm and the edges were heated to the temperature of recrystallization of the ferromagnetic material, as a result, demagnetization of the material in the zone of the welded edges was achieved. After completing these works, welding of joints 5 and 6 was performed, while there was no deflection of the electron beam. After welding, the residual magnetization of joints 5 and 6 was measured (after welding this body, the magnetization was 0.5-1 A / cm).

В результате сварки были получены сварные швы (рис. 3), имеющие качественное формирование лицевой стороны шва. Перед проведением ультразвукового контроля сварных швов с помощью слесарной обработки была выполнена зачистка сварного шва заподлицо к основному металлу. По результатам ультразвукового контроля зафиксировано отсутствие несплавлений и качество сварных швов соответствует I категории ОСТ 92-1114-80.As a result of welding, welded seams were obtained (Fig. 3), having a high-quality formation of the face of the seam. Before carrying out ultrasonic testing of welded seams using locksmithing, the weld seam was cleaned flush with the base metal. According to the results of ultrasonic testing, the absence of lack of fusion was recorded and the quality of welded seams corresponds to category I OST 92-1114-80.

Заявленный способ электронно-лучевой сварки по сравнению с прототипом позволяет: снизить трудоемкость сварки за счет уменьшения количества проходов; повысить качество сварного шва за счет исключения присадочного материала и размагничивания ферромагнитного материала до процесса сварки стыка, что обеспечивает уменьшение химической неоднородности металла сварного шва; уменьшить затраты на проволоку, исключить потребность в подающем механизме.The claimed method of electron beam welding in comparison with the prototype allows: to reduce the labor intensity of welding by reducing the number of passes; improve the quality of the weld by eliminating the filler material and demagnetizing the ferromagnetic material prior to the butt welding process, which reduces the chemical inhomogeneity of the weld metal; reduce the cost of wire, eliminate the need for a feeder.

Claims (1)

Способ электронно-лучевой сварки деталей из ферромагнитных материалов, включающий разделку кромок деталей под сварку, сборку деталей встык и сварку, отличающийся тем, что сборку деталей встык осуществляют без зазора, после сборки деталей проводят размагничивание ферромагнитного материала в зоне сварки деталей путем выполнения прохода электронным лучом вдоль кромок со смещением от стыка на 15-20 мм и разогрева кромок до температуры рекристаллизации материала, после чего выполняют сварку стыка.The method of electron beam welding of parts made of ferromagnetic materials, including cutting the edges of parts for welding, assembly of parts butt-weld and welding, characterized in that the assembly of parts is butt-welded without a gap, after assembling the parts, the ferromagnetic material is demagnetized in the welding zone of parts by performing a pass with an electron beam along the edges with an offset from the joint by 15-20 mm and heating the edges to the material recrystallization temperature, after which the joint is welded.
RU2019144205A 2019-12-24 2019-12-24 Method of electron-beam welding of parts from ferromagnetic materials RU2739931C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019144205A RU2739931C1 (en) 2019-12-24 2019-12-24 Method of electron-beam welding of parts from ferromagnetic materials

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019144205A RU2739931C1 (en) 2019-12-24 2019-12-24 Method of electron-beam welding of parts from ferromagnetic materials

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2739931C1 true RU2739931C1 (en) 2020-12-29

Family

ID=74106539

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019144205A RU2739931C1 (en) 2019-12-24 2019-12-24 Method of electron-beam welding of parts from ferromagnetic materials

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2739931C1 (en)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1496958A1 (en) * 1987-04-13 1989-07-30 Предприятие П/Я А-3985 Method of electrode-beam welding of hard-to-weld alloys
SU1687401A1 (en) * 1988-11-09 1991-10-30 Институт Электросварки Им.Е.О.Патона A method of two-stage electron-beam welding
SU1779511A1 (en) * 1991-02-11 1992-12-07 Nii T Mash Method of electron-beam welding
DE69300765D1 (en) * 1992-11-30 1995-12-14 Framatome Sa Process for joining two workpieces by electron beam welding.
SU1792035A1 (en) * 1991-02-12 1996-03-10 Научно-исследовательский институт авиационной технологии и организации производства Method of electron-beam welding
JPH09206959A (en) * 1996-01-30 1997-08-12 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Electron beam welding method between different kinds of material
RU2434726C2 (en) * 2009-07-30 2011-11-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР) Method of electron beam welding of ceramic parts
RU2547367C2 (en) * 2013-07-18 2015-04-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГАУ) Electron beam welding unit
CN104400203B (en) * 2014-10-09 2016-08-24 中国科学院合肥物质科学研究院 A kind of electro-beam welding process being applicable to martensite steel high density runner encapsulated moulding

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1496958A1 (en) * 1987-04-13 1989-07-30 Предприятие П/Я А-3985 Method of electrode-beam welding of hard-to-weld alloys
SU1687401A1 (en) * 1988-11-09 1991-10-30 Институт Электросварки Им.Е.О.Патона A method of two-stage electron-beam welding
SU1779511A1 (en) * 1991-02-11 1992-12-07 Nii T Mash Method of electron-beam welding
SU1792035A1 (en) * 1991-02-12 1996-03-10 Научно-исследовательский институт авиационной технологии и организации производства Method of electron-beam welding
DE69300765D1 (en) * 1992-11-30 1995-12-14 Framatome Sa Process for joining two workpieces by electron beam welding.
JPH09206959A (en) * 1996-01-30 1997-08-12 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Electron beam welding method between different kinds of material
RU2434726C2 (en) * 2009-07-30 2011-11-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР) Method of electron beam welding of ceramic parts
RU2547367C2 (en) * 2013-07-18 2015-04-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГАУ) Electron beam welding unit
CN104400203B (en) * 2014-10-09 2016-08-24 中国科学院合肥物质科学研究院 A kind of electro-beam welding process being applicable to martensite steel high density runner encapsulated moulding

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Üstündağ et al. Hybrid laser arc welding of thick high-strength pipeline steels of grade X120 with adapted heat input
KR101747586B1 (en) Methods for joining two blanks and blanks and products obtained
Zhang et al. Preliminary investigation on real-time induction heating-assisted underwater wet welding
CN104384717B (en) Swing laser-heated filament the welding method of butt welding is implemented in the narrow gap of a kind of slab
Májlinger et al. Gas metal arc welding of dissimilar AHSS sheets
Churiaque et al. Improvements of hybrid laser arc welding for shipbuilding T-joints with 2F position of 8 mm thick steel
EP2954969A1 (en) Multi-electrode electrogas arc welding method for thick steel plates and multi-electrode electrogas arc circumferential welding method for steel pipes
Chen et al. Microstructure and mechanical properties of HSLA thick plates welded by novel double-sided gas metal arc welding
RU2739931C1 (en) Method of electron-beam welding of parts from ferromagnetic materials
Grünenwald et al. Solutions for joining pipe steels using laser-GMA-hybrid welding processes
JP6386330B2 (en) Repair method for defective welds in metal cask welded structures
JP2016011845A (en) Welding method and apparatus for heat transfer copper fin for metal cask
CN101711192A (en) Method and device for permanently interconnecting components from a heat-meltable metal material
JP6278852B2 (en) Welding method of heat transfer copper fin for metal cask and metal cask with heat transfer copper fin
Ling et al. Effect of welding sequence of a multi-pass temper bead in gas-shielded flux-cored arc welding process: hardness, microstructure, and impact toughness analysis
CN113967773B (en) Ultrasonic frequency pulse assisted arc welding method for dissimilar steel in underwater wet environment
RU2787195C1 (en) Method for hybrid laser-arc welding of thick-wall pipes
Fiveyskiy et al. Research on technological capabilities of double-electrode welding of long fillet welds
CN216758558U (en) High-impact-value electroslag welding T-shaped joint
CN114226931B (en) Method for processing high-impact-value electroslag welding T-shaped joint
Sharma et al. Enhancing Saw Pipe Welding Quality Through Process Variables
SU1687401A1 (en) A method of two-stage electron-beam welding
JPH0775889A (en) Method for making galvanized rod-shaped components
RU2754216C1 (en) Method for controlling the thermal cycle of multiple-pass laser welding of non-rotary annular connections in a narrow-gap preparation with filler wire
Saragih et al. Effects of welding current on the mechanical properties of gas Tungsten arc welding welded ST 37 plates using cannibal consumable filler