Способ сварки пульсирующей дугой
Иллюстрации
Реферат
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН зсю В2 К 18 Вг
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТБУ дуги.
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 2644276/25-27 (22) 18.07.78 (461 07.10.83 ° Бюл. И 37 (72) 6.А. Меркулов (.71) Всесоюзный проектно-конструкторский технологический институт атомного машиностроения и котлостроения (53) 621.791 ° 75 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР
N 315531, кл. B 23 K 9/00, 1968.
2. Патент Великобритании
N 131569, кл. В 23 K 9/16, 1974. (54) (57) СПОС06 СВАРКИ ПУЛЬСИРУЮЩЕЙ
ДУГОЙ плавящимся электродом, преимущественно под флюсом, с формированием униполярных импульсов тока непрерывным чередованием одинаковых по продолжительности периодов подачи проволоки и пауз между ними, отличающийся тем,. что, с целью улучшения качества сварных соединений путем исключения искажений форм импульса тока и частотных характеристик процесса, за 0,1-0,15 с до окончания каждого импульса плавящемуся электроду .сообщают отрицатель ное ускорение ф (1,15-0,2Щр, где (3 - диаметр электрода, при этом при питании дуги от источника питания с жесткой внешней характеристи, кой время действия отрицательного уско. рения ограничивают моментом полной остановки подачи проволоки, а от источника с падающей внешней характеристикой - моментом полного обрыва
1 1046
Изобретение относится к сварке металлов плавящимся электродом и может быть использовано в любой отрасли 1 машиностроения, а также в котлостроении для сварки сосудов, труби» х узлов и других толстостенных конструкций
При сварке корневых швов толсто" стенных изделий, а также при выпол" нении стыковых соединений с узкой щ или щелевой разделкой кромок, важным элементом технологии является форма внешней поверхности шва, от конфигурации и строения которой в значительной степени помимо химического состава и физико-химических свойств флюсов ) заьисит отделимость шлаковой корки.
Оптимальной считается вогнутая, в виде мениска, внешняя поверхность шва с плавными переходами к стенкам разделки без подреэов. На внешней поверхности шва не должно быть наплывов, натеков или мелких щелевидных впадин, способствующих заклиниванию частиц шлака и резко усложняющих зачистку швов.
Управление технологическими свойствами дуги и формированием швов основано на применении пульсации дуги. При этом формирование импульсов
30 тока може быть осуществлено путем программирования режима скорости подачи электродной проволоки, а питание дуги - от стандартных источников постоянного тока.
Применительно к сварке под флюсом, когда сварочная ванна и кристаллизукщийся металл шва находятся под воздействием расплавленного шлака, характер формирования внешней поверхности зависит от формы импульсов тока .
Известен способ сварки, при котором периодическое изменение тока и напряжения дуги и их пульсация обесгечиваются путем синхронного изме- 45 нения скорости подачи проволоки и напряжения на обмотке возбуждения генератора в цепи якорной обмотки двигателя подающего механизма. Вследствие этого происходит синхронное 50 изменение тока и напряжения дуги.
Электрические параметры режима(,ф, мадулируются по пилообразной кривой. 11
Однако в конце каждого импульса 55 напряжение на дуге достигает наименьшего значения, так как устойчивый процесс горения дуги обеспечивается
047 2 только в том случае, когда длительность паузы и между периодами горения дуги не превышает 0,08 с, т.е. дуга горит непрерывно с определенной модуляцией тока и пульсацией ее мощности. В данном случае возможности регулировки энергетических характеристик процесса ограничены. Например, одна иэ важнейших; частотных характеристик процесса, коэффициент заполнения периода -ч практически не регули м и руется, так как = О.
Кроме того, в пределах одного периода горения дуги нарастание тока до максимального значения и сразу следующий его спад происходят по экспоненте, а возможность получения импульсов тока другой формы, например трапецеидальной или прямоугольной, не обеспечивается.
Известен также способ сварки пульсирующей дугой, при котором модуляцию тока дуги осуществляют программированием длительности периодов подачи проволоки и длительности пауз без синхронного изменения напряжения на выходных клеммах источника тока на заднем фронте импульсов с момента остановки подачи проволоки должна быть настолько высокой, что форма линии спада тока должна прибли. жаться к вертикальной линии P2) .
Недостатком известного способа является то, что в процессе горения дуги в конце каждого импульса, вследствие замедленного затухания дуги и инерционности привода подачи проволоки, спад тока на заднем фронте Импульса происходит замедленно, линия спада тока наклонена к горизонтали сравнительно под острым углом, а форма импульсов тока - трапецеидальная, Это приводит к тому, что в момент кристаллизации металла в конце каждого импульса на конечной хвостовой (относительно электрода) части сварочной ваннь1 образуется натек жидкос ти металла, который затем згтвердевает. В результате этого в плоскости симметрии шва на всем его протяжении образуются равномерные наплывы металла, резко ухудшающие внешнее формирование шва, отделимость шлаковой корки и последующую зачистку.
Кроме того, заложенные программой
S - — "- —, и llì и — (1,15 0,21) Э>
40 1и вм т1и спюОх м/с
Я И AlGX п1аХ= ÑÏ И11И 2 м/с И И1С Х пср м/с
kp м/с
1 и и,1и м/с
Диаметр электрод ной проволоки мм м/с
0,1043 0,8344
0,0916 0,732
0,0648 0,5184
0,03885 0,3108
0,01245 0,0996
0,1333
0,125
0,О88
0,0527
0,0166
1,6
2,0
3,0
О, 075
0,0583
О, 0416
О, 025
0,0083
0,5
0,4664
0,3328
0,2
0,0664
1,333
1,25
0,88
О, 527
О, 166
)4,0 з 10460 частотные характеристики периодичности подачи гроволоки и пульсации тока дуги резко отличаются, что приводит к изменению (относительно программы) энергетических характерис. тик процесса. Например, коэффициент заполнения периодов пульсации горения дуги 9 больше коэффициента заполнения перирдов подачи -проволоки 1О
Вследствие отклонения формы импульсов от прямоугольной и в связи с тем, 15 что 5 с „, средняя величина тока пульсирующей дуги всегда больше.. теоретической величины,. определяемой из соотношения Зср = 1и „и g . Это
И приводит к изменейию термического 2р цикла процесса и проплавляющей способности дуги.
Цель изобретения -.улучшение качества сварных соединений путем исключения искажений форм импульса тока, а также частотных характеристик процесса.
Поставленная цель достигается тем, что за О, 1-0,15 с до окончания каждого импульса плавящемуся электро- 30 ду сообщают отрицательное ускорение, среднюю величину которого устанавливают из соотношения где Д вЂ” диаметр электрода, мм.
Причем при питании дуги от источника питания с жесткой характеристикой время действия отрицательного ускорения ограничивают моментом полной остановки подачи проволоки а от источника с подаюг!ей внешней
"7 - . 4 характеристикой - моментом полного обрыва дуги.
Сварку осуществляют следующим образом.
Сварочную головку устанавливают в исходное для сварки положение относительно изделия. На пульте управ+ ления сварочной установки устанавливают заданную величину скорости сварки (перемещение головки или вращение иэделия У в и заданную величину скорости подачи проволоки и, обеспечивающую необходимое амплитудное значение тока. импульса.
На программирующем устройстве устанавливают длительность периода подачи проволоки И, длительность паузы между периодами подачии1„ величину отрицательного ускорения подачи проволоки в конце каждого импульса . 8 зависимости от конструктивного исполнения величина ф регулируется электрическим или механическим устройством, а время действия отрицательного ускорения в конце каждого импульса (1,0-1,5 с) должно быть постоянным, и обеспечиваться конструкцией программирующего устройства. Затем включают источник питания дуги, одновременно включают механизм перемещения головки (или изделия ) и механизм подачи проволоки и осуществляют процесс сварки пуль" сирующей дугой .
В таблице представлены оптимальные частотно-амплитудные характеристики процесса и параметры режима, обеспечивающие необходимую крутизну спада тока на заднем фронте импульсов тока. Сварку осуществляют проволокой Св-08А, диаметром 1,6-5 мм под флюсом АН-348.
1046047
5
Пульсирующий режим горения дуги обеспечивается специальныМ устройством, которое позволяет регулировать параметры и и уу в пределах 0,3-1,2 с и время начала еамедления скорости S проволоки 6 до окончания импульса в пределах О, 1-0,4 с. Устанавливают, что независимо от диаметра электрода оптимальная область значений с находится в пределах О, 1-1,1 с. В 1О этом случае достигается максимальное приложение формы импульса к прямоугольной íà его заднем фронте.
На фиг. 1, 2 и 3 представлены осциллограммы функциональной зависимости, связывающей величину отрица тельнэго ускорения (замедления ) ф скорости подачи проволоки Цу и диаметр электродной проволоки 8>, с учетом известного диапазона значений Ч .
По предлагаемому способу сварки корневой шов выполняется плавящимся. электродом под флюсом, затем на том же сварочном аппарате устанавливается .непрерывный режим подачи проволоки и разделку заполняют по обычной технологии.
Применение предлагаемого способа сварки позволяет автоматизировать процесс и исключить применение ручной дуговой сварки для выполнения корневых швов при сварке, например трубных узлов и котельных камер.
При выполнении корневых швов предлагаемым способом производительность сварки увеличивается на 30-504, обеспечивается свободное отделение шлаковой корки (эта операция практически выполняется во время сварки), отпадает необходимость применения пневмоинструмента для зачистки шлака и оборудования для ручной дуговой сварки.
5 Ф,мм
1046047
Составитель Г. Тютченкова
Редактор Н. Егорова Техред И.Гайду Корректор, М. Демчик
Ю Ю М
Заказ 7619/12 Тираж 1106 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент"-, r. Ужгород, ул. Проектная, 4