СПОСОБ СВАРКИ НАХЛЕСТОЧНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ИЗ РАЗНОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ

Способ сварки нахлесточных соединений из разнородных металлов

Изобретение относится к машиностроению, а также может быть использовано при сварке разнородных металлов в энергетике, автомобилестроении, судостроении и вагоностроении.

Известен способ плазменной сварки (Способ плазменной сварки алюминиевых сплавов. RU. Заявка: 2005101727/02. Опубл. 20.08.2006 г.), при котором возбуждают дежурную дугу между катодом и соплом-анодом и основную дугу постоянного тока обратной полярности между деталью и соплом-анодом с образованием общего анодного пятна, а через канал сопла-анода подают плазмообразующий газ, отличающийся тем, что анодное пятно располагают на внутренней кромке канала сопла-анода путем подачи на дежурную и основную дугу токов в соотношении I_д/I_о=0,4-3,2.

В качестве прототипа принят способ плазменной сварки алюминиевых сплавов (Способ сварки нахлесточных соединений RU. Заявка №2011134197. Решение о выдаче патента от 24 мая 2012 г.). Способ сварки нахлесточных соединений неподвижной сжатой дугой, при котором возбуждают дежурную дугу, прижимают свариваемые детали плазмотроном, проплавляют обе детали, образуют сварочную ванну в виде точки.

Однако этот способ не обеспечивает постоянного качества при сварке разнородных металлов.

Технический результат предлагаемого способа - повышение качества сварного соединения.

Способ сварки нахлесточных соединений из разнородных металлов, включающий сборку элементов внахлест, подключение источника питания, подачу плазмообразующего защитного газа, возбуждение дуги на верхнем элементе и проплавление обоих элементов сжатой дугой, сверху располагают элемент с плотностью большей, чем плотность металла нижнего элемента, причем толщину верхнего и толщину нижнего элементов выбирают из соотношения их толщин 1:3, при этом элементы собирают внахлест с величиной нахлеста, равной не менее десяти толщин нижнего элемента, а время сварки задают равным (2…4)δ секунд, где δ - суммарная толщина соединяемых элементов в мм.

Сварка нахлесточных соединений сжатой дугой производится следующим образом. Элементы собирают внахлест, с величиной нахлеста не менее десяти толщин нижнего элемента. Верхним устанавливают элемент с большей плотностью, например из стали. Нижним устанавливают элемент с меньшей плотностью, например из алюминиевого сплава. Соотношение толщин верхнего и нижнего элементов выбирают из соотношения 1 к 3. Подключают источник питания переменного тока, подают плазмообразующий защитный газ. Затем задают время сварки в пределах (2…4)δ секунд, где δ - суммарная толщина двух заготовок получаемого соединения. Возбуждают дугу на верхнем элементе, расположенном ближе к дуге. Затем производят проплавление собранных элементов сжатой дугой насквозь. Под давлением дуги расплавленный металл верхнего элемента выдувается на периферию сварочной ванны, затем дуга воздействует глубже, расплавляет нижний элемент и перемешивается с верхним. После формирования сварной точки источник питания отключается и дуга гаснет.

Заявляемый способ плазменной сварки разнородных металлов был опробован при сварке нахлесточных соединений из алюминиевого сплава АМг6 (толщиной 3 мм) и Стали 3 (толщиной 1 мм), сжатой однофазной дугой переменного тока от сварочного трансформатора ТДМ-402 У2. Во время эксперимента опробованы различные сочетания толщин верхнего и нижнего элементов от 1 до 3 мм. Хорошее формирование точки и удовлетворительная прочность получены при соотношении толщин верхнего и нижнего элемента 1:3. Верхним расположен элемент из стали, а нижним из алюминиевого сплава. Возбуждение дуги осуществлялось осциллятором со схемой защиты. Для сварки использовался плазмотрон типа ГСД-1М с автономной системой водяного охлаждения. Плазмообразующим защитным газом являлся аргон высшего сорта ГОСТ 10157-79. Образцы размером 140×35 укладывались друг на друга с нахлестом 35 мм. Предложенным способом сварена партия образцов при величине тока 140-170 А, время сварки 4-5 секунд, диаметр вольфрамового электрода 3,2 мм.

Использование заявляемого способа плазменной сварки позволяет получить сварные соединения хорошего качества. Способ решает существенную проблему сварки металлов с различными теплофизическими свойствами, особенно обладающими мгновенно восстанавливающейся окисной пленкой, типа алюминия.

Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает достижение технического результата, заключающегося в получении качественного сварного соединения. Предлагаемый способ может быть осуществлен с помощью известных в технике устройств. Следовательно, предлагаемый способ обладает промышленной применимостью.