Процесс сварки вольфрамовым электродом в аргоне с присадочной проволокой титанового сплава ОТ4 (стр. 11 из 12)
Результаты исследований, представленных в предыдущих разделах работы, говорят о том, что скорость аргонодуговой сварки может быть существенно повышена путем введения в хвостовую часть сварочной ванны токоподводящей присадочной проволоки.
Выбор режимов сварки изделий с толщиной стенки до 4 мм, при которых бы одновременно достигалась высокая производительность и качество формирования швов, осуществляли экспериментальным путем с учетом ранее накопленного опыта. В ходе экспериментов изменялись следующие параметры режима сварки: сварочный ток Iсв ; ток в присадочной проволоке In; скорость подачи присадочной проволокиVn, её диаметр dn и расход защитного газа Q. Ориентировочные режимы сварки крупногабаритных изделий из титанового сплава ОТ4 приведены в таблице 3.1.
При выбранных режимах сварки происходит формирование симметричного шва с плавным переходом от усиления к основному металлу, без подрезов и прожогов основного металла.
Таблица 3.1 – Ориентировочные режимы аргонодуговой сварки вольфрамовым электродом сплава ОТ4.
| Толщина листа, мм | Icв, А | In, А | Vсв, м/ч | Vn, м/ч | Dn,мм | Q, л/мин |
| 2 | 190-240 | 110-120 | 90 | 80-90 | 1,5 | 8-9 |
| 3 | 250-290 | 130-180 | 70 | 80-90 | 1,5-2,0 | 8-9 |
| 4 | 290-330 | 180-200 | 50 | 90-100 | 1,5-2,0 | 9-10 |
Структура металла швов состоит из мартенсиной α’ – фазы (рисунок 3.12). В околошовной зоне сварного соединения наблюдается три характерных участках (3.13): участок крупного зерна (перегрева), где температура нагрева изменяется от температуры плавления до 1300°С; участок полной перекристаллизации, где при охлаждении, структуры аналогичны тем, которые возникают на участке крупного зерна; участок неполной перекристаллизации, где структурные изменения в металле по сравнению с другими участками околошовной зоны оказывает менее отрицательное влияние на свойства сварных соединений. Очевидно, [10-13] из рассматриваемых структурных участков наиболее опасен участок максимального перегрева.
Механические свойства сварных соединений приведены в таблице 3.2. Как следует из приведенных результатов, предел прочности сварного соединений составляет больше 90% прочности основного металла; угол загиба, в зависимости от свариваемых толщин, составляет ~ 60-70% от угла загиба основного металла. Эти результаты позволяют говорить о том, что механические свойства сварных соединений, выполненных с токоподводящей присадочной проволокой, не уступают механическим свойствам сварных соединений изготавливаемых на предприятии. При этом скорость сварки возросла более чем в два раза.
Таблица 3.2 – Механические свойства основного металла и сварных соединений
| Толщина листа, мм | Основной металл | Сварные соединения | ||||
 ,МПа |  , % |  | ,МПа | , % | | |
| 2 | 800-850 | 26-28 | 85-88 | 800-850 | 19-22 | 50-56 |
| 3 | 800-850 | 24-26 | 70-76 | 800-850 | 15-19 | 45-50 |
| 4 | 800-850 | 20-22 | 62-70 | 800-820 | 14-18 | 40-50 |
На основании полученных результатов можно сделать следующие выводы:
- по вопросу образования подрезов нет существенных противоречий, так как одни авторы работ, посвященных этой проблеме, рассматривают условия формирования шва на основе всеобщего закона равновесия действующей и противодействующих сил, а другие акцентируют внимание на особенностях образования дефектов в связи с нарушениями этого равновесия, вызываемыми пространственными изменениями источника нагрева и перераспределения нагрева и перераспределениями плотности Лоренцевых сил по жидкому металлу сварочной ванны;
- увеличение скорости дуговой сварки приводит к концентрации тока в головной части сварочной ванны, что способствует образованию протяженных подрезов;
- введение обесточенной присадочной проволоки в хвостовую часть сварочной ванны уменьшает её протяженность, что очевидно, приводит к некоторому снижению концентрации тока перед двужущейся дугой;
- применение токоподводящей присадочной проволоки позволяет в широких пределах регулировать распределение тока в зоне дуговой сварки, что может расширить возможности формирования швов без подрезов при сварке с повышенной скоростью;
- сварочная дуга с вольфрамовым катодом в аргоне хорошо управляется магнитным полем тока в присадочной проволоке в пределах угла ее отклонения 0-40°;
- разворот дуги «углом вперед» магнитным полем тока присадочной проволоки позволяет формировать швы без подрезов при увеличении скорости сварки более чем в два раза;
- механические свойства сварных соединений из сплава ОТ4, выполненных с токоподводящей присадочной проволокой, не уступают аналогичным соединениям, выполненным обычной аргонодуговой сваркой.
Рисунок 3.12 – Структура металла шва х300
Рисунок 3.13 – Характерные структурные участки сварных соединений.
Литература
1. Гуляев А.П. Металловедение. – М.: Металлургия, 1986.-544с.
2. Калачев Б.А., Ливанов В.А., Гиагин В.И. Металловедение и термическая обработка ценных металлов и сплавов.- М.: Металлургия, 1972 - 480с.
3. Пульцин Н.М. Титановые сплавы и их применение в машиностроении. - М.: Машиностроение,1982.-214с.
4. Носова Г.И. Фазовые превращения в сплавах титана. – М.: Металлургия, 1978 - 154с.
5. Rosenthal I.A. \ Mod. Metals. – 1974 - N20, s. 4-8
6. Smit J. \ Metallwerking. -1976 - N31. – s.25-28
7. Прохоров Н.Н. Технологическая прочность сварных швов в процессе кристаллизации. – М.: Металлургия, 1979.-248с.
8. Пантон Б.Е. Технология электрической сварки металлов и сплавов плавлением. – М.: Машиностроение, 1974. – 768с.
9. Орлов Б.Д. Технология и оборудование контактной сварки. – М.: Машиностроение, 1986. – 352с.
10. Третьяков В.Ф. Сварка плавлением титана и его сплавов.- М.: Машиностроение, 1977.-144с.
11. Петров А.В. Сварка закрытой стальной дугой. Сварочное производство.-1972. – N4 – с.15-17
12. Гуревич С.М. Сварка высокопрочных титановых сплавов. – М.: Машиностроение, 1975.-150с.
13. Хореев А.И. Основные принципы разработки высокопрочных свариваемых титановых сплавов. \ Сварочное производство.-1975. – N10.-c.4-7.
14. Рыкалин Н.Н. Расчеты тепловых процессов при сварке. – М.: Машгиз, 1951.- 296с.
15. Фролов В.В. Теоретические основы сварки. – М.: Высшая школа, 1970.-592с.
16. Лебедев В.К. Устойчивость металлической ванны при сварке тонкого металла. – Автоматическая сварки, 1975, N6, с.71.
17. Пантон Б.Е., Мандельберг С.Л. Некоторые особенности формирования швов при сварке с повышенной скоростью//Автоматическая сварка. – 1971.- №8.– С.1–6.
18. Ерохин А.А., Букаров В.А., Ищенко Ю.С. Влияние угла заточки вольфрамового катода на образование подрезов и газовых полостей при сварке. – Сварочное производство, 1972, N5, с.20-21.
19. Robinson J.B. High – Speed Gas Tungsten – Answelding of Aluminium Sheet Welding Journal, 1968, N1.
20. Hicken G.K. and Jackson C.E. The Effect of applied magnetic filds on welding arcs. Welding Journal, 1966,N11.
21. Ando K.et.ol. A Consideration the mechanism of penetration in the arc welding. Journal of the Japan welding society, 1968, N4.
22. Wealleans. J. W. Adams B. Undarcutting and Weld Bead in T.J.G. Welding/ Welding and Metal. Fabrication, 1969, N6.
23. Ковалев И.М. Пространственная устойчивость движущейся дуги с неплавящимся катодом. – Сварочное производство, 1972, N8, с. 1-3.
24. Ковалев И.М. Некоторые особенности формирования сварных соединений при сварке с неплавящимся катодом. – Сварочное производство, 1974, N10, с. 3-5.
25. Ковалев И.М. Изучение потоков жидкого металла при аргонодуговой сварке неплавящимся электродом. – Сварочное производство, 1974, N9, с. 10-12.
26. Ковалев И.М. Влияние движения металла в сварочной ванне на устойчивость дуги и формирование шва. – Сварочное производство, 1974, N11, с. 5-7.
27. Ковалев И.М., Кричевский Е.М., Львов В.Н. Аргоно-дуговая сварка труб из стали 1Х18Н10Т неплавящимся электродом с формированием шва в поперечном магнитном поле. – Сварочное производство, 1975, N5, с. 15-17.
28. Кудояров Б.В., Руссо В.Л.. Суздалев И.В. О взаимосвязи между отклонением сварочной дуги и образованием газовых полостей в сварном шве. – Сварочное производство, 1972, N4, с.9-10.
29. Руссо В.Л., Кудояров Б.В., Суздалев И.В. и др. Образование газовых полостей в металле шва при автоматической сварке титана сжатой дугой. – Сварочное производство, 1972, N9, с. 48-50.
30. Суздалев И.В., Руссо В.Л., Кудояров Б.В., и др. Влияние угла наклона электрода на образование газовых полостей в корне шва при аргоно-дуговой сварке титана. Сварочное производство, 1972, N11, с. 5-7.
31. Жуковский В.Д., Зильберштейн Л.Н., Петрунин Е.П. Влияние предварительного подогрева на скорость аргоно -дуговой сварки труб. – Сварочное производство, 1968, N9, с. 11-13.
32. Чернышов Г.Г., Ковтун В.Л. Влияние теплового потока и давление дуги на предельную скорость сварки. – Сварочное производство, 1985, N2, с. 14-15.
33. Ерохин А.А., Букаров В.А., Ищенко Ю. С. Расчет режимов автоматической сварки стыковых соединений с заданной величиной проплавления. – Сварочное производство, 1971, N2, с. 22-25.
34. Таран В.Д., Чудинов М.С. Определение поверхностного натяжения ванночки расплавленного металла в условиях сварки.- Сварочное производство, 1972, N1, с. 7-8.
35. Данилов В.А., Чернышов Г.Г. О механизме воздействия импульса тока на ванну. – Сварочное производство, 1974, N1, с. 54-56.