Состав защитной атмосферы для дуговой сварки в камере

 

СОСТАВ ЗАЩИТНОЙ АТМОСФЕРЫ ДЛЯ ДУГОВОЙ СВАРКИ В КАМЕРЕ, содержащий инертный газ и фтористый бор, отличающийся тем, что, с целью повышения качества сварных соединений путем улучшения механических свойств, он содержит дополнительно фтор и хлор при следующем соотношении компонентов, о6.%: 2-3 Фтор 0,5- Хлор Фтористый 1 бор Инетрный Остальное газ

СОК)З СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„SU. 110 29

3QD В 23 К 35 8

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИИ И (Л НРЬП ИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ . м

1 (2 1) 3491330/25-27 (22) 07.09.82 (46) 23.08,84. Вюл. ¹ 31 (72) А.И.Горшков (53) 621,791.75(088.8) (56) 1. Harden Georg. Fertigungsvefahren und Fertgungsmittel,-"Schweisstechnik", 1980, ¹ 530, 223-233.

2. Патент ГДР № 72083, кл. 21 Ъ 30/12, 1970.

3. Патент Японии № 50-31107, кл. В 23 К 9/16, 1975 (прототип). (54)(57) СОСТАВ ЗАЩИТНОЙ АТМОСФЕРЫ

ДЛЯ ДУГОВОЙ СВАРКИ В КАМЕРЕ, содержащий инертный газ и фтористый бор, отличающийся тем, что, с целью повышения качества сварных соединений путем улучшения механических свойств, он содержит дополнительно фтор и хлор при следующем соотношении компонентов, об.%:

Фтор 2 — 3

Хлор 0,5-1

Фтористый

i бор I — 2

Инетрный газ Остальное

1 1109

Изобретение относится к дуговой сварке в среде защитных газов и может быть использовано в любой отрасли народного хозяйства СССР при сварке конструкций преимущественно иэ активных материалов.

Известна защитная атмосфера для дуговой сварки, состоящая из аргона с добавлением хлора (11.

Эта смесь увеличивает глубину 10 проплавления, но при этом имеет место пористость.

Известен состав защитной атмосферы, состоящий из смеси аргона с фтором f23.

Эта смесь уменьшает пористость, но глубина проплавления при этом увеличивается.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является смесь, состоящая из инертного газа и фтористого бора при следующем соотношении компонентов, o6.X:

Фтористый бор 0,01-0 05

Инертный газ Остальное

Эта смесь позволяет увеличить . глубину проплавления, измельчить структуру металла шва, а также уменьшить количество пор $ 3).

Однако введение малых количеств фотористого бора мало влияет на измельчение структуры титановых сплавов, так как при Взаимодействии защитной атмосферы с расплавленным металлом сварочной ванны малые 35 количества фтористого бора не успевают проникнуть в расплавленный металл.

Целью изобретения является повышение качества сварных соединений 40 путем улучшения механических свойств.

Эта цель достигается тем, что в состав защитной атмосферы для дуговой сварки В камере, содержащий инертный газ и фтористый бор„ допол- 45 нительно содержит фтор и хлор при следующем соотношении компонентов, об,7:

Фтор 2-3

Хлор 0,5 — 1 50

Фтористый бор 1-2

Инертньцй газ Остальное

При сварке активных металлов, например титана, основные затруднения связаны с появлением пористости, в металле сварного шва.

Поры являются дефектом сварки, нередко приводящим к браку сварных

299 узлов. С другой стороны, поры являясь концентратором напряжений понижают предеЛ выносливости, а также могут стать причиной появления трещин сварной конструкции.

Предлагаемый способ позволяет получить Высококачественные сварные соединения без пор из активных металлов и сталей.

Применение смеси аргона с фтором и хлором и добавками фтористого бора позволит повысить качество сварного соединения без каких-либо дополнительных технологических мероприятий.

Фтор, хлор и фтористый бор в газовой фазе взаимодействуют с металлом сварочной ванночки соединяются с водородом по реакции:

ВР в+за

Н + С1 = HCl.

11 + F = HF

Т102+ 2F = О + Т114

Т1 + 3F = TiF + 3НР

Ti0 + 4C3 = 0 + TiC<4

TiCF„+ h2 = Ti + 2HCf

В результате протекания указанных реакций происходит связывание водорода во фтористый и хлористый водород, которьп легко удаляется или растворяется в металле, при этом

6ор играет роль катализатора, ускоряющего протекание реакции.

Так как процесс сварки весьма быстротечный процесс, необходима быстрая дегазация металла сварочной ванны.

Водород„ яВляясь глаВным источни ком пористости., в результате реакции обезвреживается, таким образом происходит предупреждение образования пористости нри сварке. Кроме того, парциальное давление водорода в атмосфере дуги снижается, что интенсифицирует процесс его дегазации и

Выделения из металла сварочной ванны; соединения 1Г и НГЛ Являются летучей газовой фазой, которая может захватывать газовые пузырьки и вместе с ними всплывать из жидкого металла.

Кроме того, хлор стабилизирует дугу и резко увеличивает глубину проплавления, и уменьшая Величину погонной энергии дуги, интенсифицируя процесс дегазации и гашения процесса образования пор в расплавленном металле.

При сварке в контролируемой атмосфере фтор, фтористый бор и хлор

1109299 добавляются в аргон согласно указанным объемам при заполнении камер, а затем вся смесь удаляется, после окончания сварки, вакуумным насосом в атмосферу.

Проведенными экспериментами. установлено, что при автоматической сварке сплава ОТ-4 толщиной 2,0 мм по режиму:

Величина сварочного тока,.А 120

Напряжение дуги, В 8-10

Диаметр электрода, мм 3

Расход аргона, л/мин 8

Скорость сварки, м/ч 12 получены положительные результаты.

Сварены 2 партии образцов по 4 и 6 стыков, длиной 300 мм, торцы пластин отфрезерования. Результаты экспериментов приведены в таблице..

15

При сварке в смеси Ar и менее

2% F» 1% 3F и 0,5%. CO не наблюдает" ся эффект гашения пористости и стабилизации процесса. 25

Смесь аргона с более 3% Г, 2% ВЕ и 1% С1эффективна по предупреждению пористости, но создает некачественДефекты Предел проч- Угол ваI

ClBgpKH HoCTR Kl CjMH бй, Примечание

58-60

30 пор на 4 77,7-79,6

0,3-0,6 мм

100 мм

Формирование шва хорошее

67-90

25 шт ° пор 78,7-.79,7 на 100 мм

То же

36 шт.пор 77,6-78,2

37 шт.пор 77,5-75,5

55-87

66-87

67-90

Ar

5 Сме ь Аг<+2ьГ+1%ВР<0,5% С1 15 шт.пор 77,2 — 77,3 ф 0,50,8 мм

53-84

19 шт.пор 77,4-77,5 ф 0,3-0,6 мм

То же

67-90 Формирование шва плохое

7 Аг+)3%Г+2%ВГ + 1% С1 Поры отсутствуют

80-81,5

78-79,5

70-80 Формирование шва нормальное

Номер Состав защитной атмосферы пластичности !

8 Ar+F+CE +БР— смесь То же

2, 5XF+ I 5%BF>+ Оу 75% С1 ное формирование металла шва. Сварка в смеси Аг +2,5X F + 1,5 ВР +.IX С1 дает положительные результаты. Из полученных результатов видно, что при сварке в смеси Ar и 2,5% F +

+1,5 BP и С1 — 1X поры отсутствуют при этом пластичность соединения возврастает. Формирование шва улучшается, шов имеет сереб1истый цвет.

Данные показывают„ что качество сварных соединений, выполненных в смеси Ar + F + С высокие.

Защитная атмосфера проста и не требует больших затрат, позволит шире внедрять сварные конструкции в производство. Защитная атмосфера для сварки конструкций из титановых и др. активных сплавов может быть рекомендована для широкого использования в промышленности.

Зкономический эффект от внедрения защитной атмосферы при сварке, например, узлов типа направляющих аппаратов из титановых сплавов двигателей определяется по ликвидации брака от пористости, несплавлений и других дефектов, и повышения ресурса в 1,5 раза.

l 109299

Продолжение таблицы

Угол загиба, Примечание

Дефекты сварки

Состав защитной атмосферы

9 Ar+F+Cf + BF

2,5X+0,75X .+ 1,5X

2 шт.

10 Аг+Р+С +ВР

2,5X+0,75X+1,5%

11 Ar+F+01f >BF>

2,5 +0,75 +1,5%

77-78,5 75-90

То же

78,5-78,6 82-92

12 Ar+F+CF +BF

2,5 + 0,75/+1,5Ы

Составитель Г.Тютченкова

Редактор А.Шандор Техред О.Неце КорректоР В.Бутяга

Заказ 5983/12 Тираж 1037 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35„ Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4

Номер пласти чности

Предел прочНОСТИ, кгс/мм

79,5-80,3 б5-90 Формирование шва нормальное

Поры отсут- 78-79,3 70-90 То же ствуют