Патент на изобретение №2325252
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(54) СПОСОБ СВАРКИ ПЛАВЛЕНИЕМ МЕДИ И ЕЕ СПЛАВОВ СО СТАЛЯМИ
(57) Реферат:
Изобретение может быть использовано в машиностроении, судостроении и других отраслях промышленности при изготовлении различных узлов и конструкций, включающих соединения медных сплавов со сталями, кроме деталей или изделий из оловянных бронз. Предварительно на кромку стальной детали наплавляют медный сплав таким образом, чтобы доля участия основного металла в наплавленном не превышала 0,08. Производят сварку наплавленного промежуточного слоя с медью или медным сплавом. Наплавку медного сплава на сталь и сварку наплавленного слоя с деталью из медного сплава осуществляют с применением присадочного материала из одного и того же медного сплава. Способ обеспечивает минимальный переход железа в металл шва, уменьшение химической и структурной неоднородности, а также высокую прочность, пластические свойства и ударную вязкость металла шва. 1 табл.
Изобретение относится к области сварочного производства и может быть использовано в машиностроении, судостроении и других отраслях промышленности при изготовлении и монтаже различных узлов и конструкций, включающих детали и изделия из меди или ее сплавов и стали, кроме деталей или изделий из оловянных бронз. Как показали исследования, для сварки меди и ее сплавов со сталями в качестве электродных или присадочных материалов применяют проволоку, прутки, порошки или стержни электродов из медных сплавов. При непосредственной сварке плавлением меди и ее сплавов со сталями в металл шва переходит значительное количество железа. Из-за незначительной растворимости железа в меди и ее сплавах в металле шва образуется новая фаза – железистая составляющая (æ-фаза), которая отсутствовала в исходных основных и присадочном (электродном) металлах. Образующаяся в металле шва æ-фаза обладает высокой твердостью и очень низкими, близкими к нулю, пластическими свойствами (относительное удлинение и относительное сужение) и ударной вязкостью. При значительном содержании æ-фазы в металле шва существенно уменьшаются относительное удлинение, относительное сужение, угол загиба и ударная вязкость металла шва и сварных соединений. Поэтому при сварке меди и ее сплавов со сталями целесообразно уменьшить переход железа из стали в металл шва. Известны способы дуговой сварки меди и ее сплавов со сталями с использованием промежуточной вставки из медно-никелевого сплава, с перекрытием стальной детали медной деталью или с выступом медной свариваемой кромки на стали (например, по А.с. №1518097, А.с. №1447596, А.с. №1348110). Однако сварка по всем этим способам не всегда конструктивно возможна или целесообразна и не приводит к уменьшению содержания железа в металле шва. Ближайшим аналогом заявляемого изобретения является принимаемый нами за прототип способ электродуговой сварки меди со сталью (А.Е.Вайнерман. Технология электродуговой сварки меди со сталью. Л.: ЛДНТП, 1963 г.). По этому способу медь и ее сплавы непосредственно сваривают со сталью электродуговым способом электродами марок «Комсомолец» или МНЖ5-1 с покрытием 3Т и неплавящимся электродом в среде аргона с применением в качестве присадочного материала проволоки из меди марки M1 и из бронзы марки БрКМц3-1 (для сварки меди со сталью) или из сплава марки МНЖ5-1 (для сварки медноникелевого сплава со сталью). В результате такой сварки образуется шов с медной основой и включениями стали до 34%. Хотя при этом способе сварки и обеспечивается высокое значение временного сопротивления разрыву металла шва и сварного соединения, недостатками этого способа являются значительный переход железа в металл шва, образование значительного количества выделений хрупкой и твердой æ-фазы, низкие пластические свойства и ударная вязкость металла шва и сварных соединений. Техническим результатом заявляемого изобретения является разработка способа сварки плавлением меди и ее сплавов со сталями, при котором обеспечивается минимальный переход железа в металл шва, уменьшение химической и структурной неоднородности в металле шва, а также высокие прочность, пластические свойства и ударная вязкость сварных соединений. Технический результат предлагаемого изобретения достигается за счет того, что сварку меди и ее сплавов со сталями выполняют через промежуточный слой медного сплава, наплавляемый на свариваемую кромку стали, причем этот промежуточный слой наплавляется на сталь таким образом, чтобы доля участия стали в наплавленном металле не превышала 0,08 (в соответствии с работой [Г.Л.Петров. Сварочные материалы., Л. Машиностроение, 1972 г, стр.19] доля участия основного металла в наплавленном определяется по выражению Опробование предложенного способа сварки меди и ее сплавов со сталью проводили путем аргонодуговой сварки неплавящимся электродом пластин толщиной 12-15 мм из стали марок Ст3, 20 или АБ2-ПК с пластинами толщиной 12-15 мм из меди, сплава марки МНЖ5-1 или бронзы марки БрА9Ж4Н4 с применением в качестве присадочного материала проволоки из сплавов марок БрКМц3-1, МНЖКТ5-1-0,2-0,2, БрАМц9-2 и БрАЖНМц8,5-4-5-1,5, причем экспериментальным путем техника и режимы наплавки медного сплава на сталь были определены такими, что доля участия стали в наплавленном металле составляла Из полученных сварных соединений пластин из меди и медных сплавов с пластинами из сталей были изготовлены образцы для определения временного сопротивления разрыву, относительного удлинения и ударной вязкости металла шва. Результаты определения свойств металла шва в сварных соединениях медных сплавов со сталями приведены в таблице. Анализ полученных результатов показывает следующее. Относительное удлинение и ударная вязкость металла шва при надрезе как по центру шва, так и по границе сплавления со сталью при предложенном способе сварки значительно (преимущественно в 2-3 раза) выше, чем при способе сварки по прототипу; в то же время временное сопротивление разрыву металла шва при обоих способах сварки обеспечивает его равнопрочность с медным сплавом. Поэтому обеспечивается более высокая работоспособность и надежность сварных соединений, полученных по предложенному способу сварки и эксплуатирующихся при знакопеременных и ударных нагрузках, чем при способе сварки по прототипу.
Формула изобретения
Способ сварки плавлением меди и ее сплавов со сталью с использованием присадочного материала из медного сплава, отличающийся тем, что предварительно на кромку стальной свариваемой детали наплавляют промежуточный слой из медного сплава, доля основного металла в котором не превышает 0,08, а затем сваривают промежуточный слой из медного сплава с деталью из меди или ее сплава, при этом наплавку промежуточного слоя на сталь и его сварку с деталью из меди или ее сплавов выполняют с использованием одного и того же присадочного материала.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||