Способ дуговой сварки неплавящимся электродом

Способ дуговой сварки неплавящимся электродом

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ ДУГОВОЙ СВАРКИ НЕПЛАВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ, при котором на дугу и расплав воздействуют упр ляющим реверсируемым с заданной частотой продольным магнитным полем , а присадочную проволоку подают импульсно с длительностью импульса ее подачи, кратной длительности двух интервалов реверсирования магнитного поля, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества сварного шва и снижения требований к качеству сборки деталей под сварку, присадочную проволоку подают со скоростью, превышающей скорость ее плавления, причем длину подаваемого в импульсе участ| а проволоки выбирают из соотношения i f,,t«, где В - длина подаваемого в импульсе участка проволоки , м; п - скорость плавления проволоки , м/с; Ьц - время длительности импульса подачи проволоки, с; п скорость подачи проволоки , м/с; tg - длина сварочной ванны, м.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

; е„*ч„ „. е,+ ч„„ „, где 8 ч„„ чп и ванны, м.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР пО делАм изОБРетений и ОтнРытий.(21) 3505256/25-27 (22), 24.08.82 (46) 28.02.84. Бюл. 9,8 (72) В.И.Матяш, В.В.Сыроватка, В.П.Черныш, Д.Л.Сторожик, В.Л,Перегуда и В.Я.Горин (71) Киевский ордена Ленина политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции и Коростеньский завод им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (53) 621.791.75(088.8) (56) 1. Вайнбойм Д.И. Автоматическая дуговая точечная сварка. Л., Ма- шиностроение, 1966, с.132.

2. Авторское сэидетельство СССР

В 872092, кл. В 23 К 9/08, 1979 (прототип) ° (54) (57) СПОСОБ ДУГОВОЙ СВАРКИ НЕПЛАВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ, при котором на дугу и расплав воздействуют управ- ляющим реверсируемым с заданной частотой продольным магнитным полем, а присадочную проволоку пода1(51) В 23 К 9/08; В 23 К 9/16 ют импульсно с длительностью импульса ее подачи, кратной длительности двух интервалов реверсирования магнитного поля, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью улучшения качества сварного шва и снижения требований к качеству сборки деталей под сварку, присадочную проволоку подают со скоростью, пре вышающей скорость ее плавления, причем длину подаваемого в импульсе участиа проволоки выбирают иэ соотношения

И длина подаваемого в им- @ пульсе участка проволоки, м; скорость плавления-проволоки, м/с; время длительности импульса подачи проволоки, c) скорость подачи проволоки, м/с;

1076228

Изобретение относится к сварке, в частности к сварке неплавящимся электродом в защитных газах с применением внешних магнитных полей и импульсной подачи присадочной проволоки, и может быть использовано при производстве сварных конструкций с замыкающимися швами типа емкостей с ограниченным. доступом к обратной стороне собираемого стыка и свариваемых без принудительного формирования лицевой и обрат- . ной сторон шва при превышении кромок, Известен способ аргонодуговой сварки, при котором с целью улучшения формирования шва присадочную проволоку подают в сварочную ванну в конце цикла. Это увеличивает объем сварочной ванны и уменьшает скорость ее охлаждения (i) .

Применение приема циклической подачи проволоки позволяет в начальный момент цикла обеспечить достаточное проплавление свариваемых изделий, а подача проволоки в последний момент позволяет заполнить образовавшийся кратер и таким образом обеспечить удовлетворительное формирование свариваемой точки.

Однако этот способ предусматривает сварку при неподвижном электроде и может быть применен в таком виде при сварке непрерывным швом, особенно при наличии превышения свариваемых кромок, где возможны дефекты формирования такие как: поры, подрезы, провисания, насплавления, утонения рабочего сечения шва и т.д.

Наиболее близким к предлагаемому является способ сварки с электромагнитным перемешиванием расплава сварочной ванны, при котором с целью повышения качества сварных соединений с использованием присадоч- ного материала, последний подают импульсно, а длительность импульса его подачи кратна длительности двух интервалов реверсирования управляющего магнитного поля (2) .

При взаимодействии сварочного тока, протекающего по расплавлен ному металлу, с внешним магнитным полем появляются массовые силы, определяющие характер и интенсивность перемешивания металла. Кратность длительности подачи присадочной проволоки (материала), длительности цикла импульсов управляющего магнитного поля обеспечивает равномерное относительно оси шва.распределение присадочного материала.

Недостаток указанного способа заключается в том, что вследствие специфического условия существования сварочной ванны и подвода сварочного тока, наравне с движением расплава из головнойчасти ванны имеет место движение расплава из хвостовой части в головную вдоль другой кромки. Это в значительной мере снижает эффективность формирования валика шва с лицевой и Обратной сторон. Для более интенсивного перемещения расплава из головной в хвостовую часть ванны необходимо увеличивать один из двух или оба источника массовой силы — плотность тока и индукцию. Однако увеличейие плотности тока ограничено режимом сварки, увеличение же индукции магнитного поля ограничено отрицательным воздействием ее на устойчивость горения сварочной дуги.

Цель изобретения — улучшение качества сварного шва, снижение требований к качеству сборки деталей под сварку.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу дуговой сварки неплавящимся электродом, при котором на дугу и расплав воз1 действуют управляющим реверсируемым с заданной частотой продольным магнитным полем, а присадочную проволоку подают импульсно с длительностью импульса ее подачи, кратной длительности двух интервалов реверсирования . магнитного поля, присадочную проволоку подают со скоростью, превышающей скорость ее плавления, причем длину подаваемого в импульсе участка проволоки выбирают из соотношения где 3 — длина подаваемого в импульсе участка проволоки, м;

ln — скорость плавления проволоки, м/с; время длительности импульса подачи проволоки,с; скорость подачи проволоки, м/с; длина сварочной ванны,м;

На фиг.1 изображен момент горения дуги между электродом и изделием; на фиг.2 — момент горения дуги между электродом, изделием и проволокой.

При подаче напряжения на изделие 1 и электрод 2 между ними возбуждается дуга длиной . Вследствие давления дуги 3 и сил взаимодействия растекающегося по ванне тока

60 с магнитным полем 4 жидкий металл 5 поочередно вдоль одной либо другой боковой кромки сварочной ванны отбрасывается в хвостовую часть ванны. В хвостовой части ванны об разуется избыток жидкого металла, 1076228 удерживаемый гидродинамическим напором струй металла, движущихся из головной части. boa 6 формируется с незначительным усилием. В это время присадочная проволока 7 в сварочную ванну не подается и ее конец по мере плавления передней кромки ванны со скоростью, равной скорости сварки Y, отодвигается вместе с горелкой и электродом 2.

При подаче присадочной проволоки 7 в головную часть сварочной ванны со скоростью Ч дуга перебрасывается на выступающую над поверхностью ванны и имеющую потенциал ванны проволоку, так как проводимость менее нагретой проволоки выше, чем окружающего расплава ванны, и расстояние от нее до электрода 2 наименьшее. Это приводит к незначительному понижению напряжения дуги д() (вследствие ее укорочения) и повышению плотности тока, протекающего через проволоку в расплав. При этом общий ток дуги не меняется. Проволока сплавляется, опускается в сварочную ванну и интенсивно отбрасывается магнитным полем в ее хвостовую часть. Шок формируется с увеличенным усилением.

За время подачи успевает расплавиться некоторый объем проволоки на ее торце, который определяет ся из соотношения

6 = V tin% h Э где Чя — скорость плавления проволоки (величина постоянная) при прочих равных условиях сварки (мощность дуги, диаметр проволоки, ее теплофизические свойства); время подачи проволоки.

Участок проволоки, который не успевает расплавиться определяется как = и п Пл " ° где Ъ скорость подачи проволоки.

При этом длина подаваемой в импульсе проволоки не должна превышать длины ванны, т.е.

V>t „— гр 1п„ Я или 8>

= Vnt Е; Ч„„tn

В противном случае нерасплавившаяся проволока может ударяться в твердую кромку сварочной ванны в хвостовой ее части и вспучиваться, что неблагоприятно сказывается на стабильности процесса.

При прекращении подачи проволоки процесс переходит в исходное состояние. Введенная проволока оплавляется до установившегося предела и в дальнейшем дуга горит по

:всей активной площади сварочной ванны, т.е. происходит прогрев основного металла и его проплавление на требуемую глубину. Интенсивность перемещения металла из головной части в хвостовую ослабевает.

Таким образом, подача присадочной проволоки в сварочную ванн со скоростью превышающей скорость ее плавления обеспечивает без какихлибо других затрат концентрацию плотности тока в головной части сварочной ванны. Это происходит

10

Пример. Сваривают обечайки с днищем (детали корпуса сосуда

Дьюара) с толщиной стенок 2,0 мм иэ алюминиевого сплава на переменном токе. Сварочный токд =120 А, напряжение сварочной дугиU =12 В, скорость сварки Vg=28 м/ч. Сварку производят без формирующей подкладки — на весу. При этом местные

>5 вследствие того, что дуга занимает минимальное расстояние (в силу своих физических свойств) в пространстве, и в момент подачи проволоки

15 концентрируется на холодной, а значит с относительно малым .сопротивлением, проволоке, имеющей непосредственный контакт с ванной, и таким образом концентрирует ток

20 проходящий сквозь ванну. Вследствие концентрации плотности тока в указанном объеме сварочной ванны возникают концентрированные массовые силы, которые приводят к увеличенным по сравнению со способом,принятым за прототип скоростям движения этих объемов расплава из головной в хвостовую часть сварочной ванны. Масса расплавленной проволоки, двигаясь сквозь расплав ванны, увлекает его за собой и создает таким образом в хвостовой части гидродинамический напор. Причем вследствие быстротечности процесса плавления, одновременно (импульсом) подведенного определенного объема присадочной проволоки происходит лишь ее расплавление без перегрева, что способствует быстрой его кристаллизации в хвостовой час40 ти ванны и, как следствие, фиксированию этого объема в таком сос- тоянии в каком его удерживает гидродинамический напор.

В то же время концентрация ду45 ги на холодной провалоке уменьшает плотность тока по остальному (горячему) объему сварочной ванны. Это приводит к тому, что потоки расплава вдоль противоположной кромки из хвостовой в головную часть сварочной ванны ослабляются, а следовательно, меньше противодействуют основному потоку и не отводят металл из хвостовой части ванны, способствуя тем самым поддержанию гидродинамического напора.

1076228

Риг. Я

Составитель В.Кулик

Техред М. Гергель Корректор A.Ilosx

Редактор Ю.Середа

Заказ 599/12 Тираж 1037 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 превышения свариваемых кромок дости гают (0,8 Я ). =0,8 ° 2 1,6 мм. .Приаадочную проволоку диаметром

2,0 мм подают в сварочную ванну импульсами чередующимися с паузами со скоростью равной 140 м/ч. (Скорость плавления проволоки из алюминиевого сплава 9 2 мм в дуге укаэанной мощнбсти составляет Чпд =

38 м/ч). Время подачи и паузы составляют соответственно 0,24 и

0,36 с.

Параметры магнитного поля: индукция B =20 мТ; интервал реверси-, рования 1„=0,04 с. При этом в месте максимальйого превышения кромок получены сечения шва усиление над верхней кромкой .l 3 мм; усиление под нижней кромкой 1,0 мм; ширина шва 8 мм.

Количество продукции, выпускаемой беэ дополнительной доработки (вырезки швов, подварки, переварки, составляет 80%).

При сварке(же базовым способом, принятым в качестве прототипа, Kg=120 A;Up=12 B; VcB =28 м/ч, сварка на весу, исходные требования аналогичны укаэанным. Параметры магнитного поля соответственно В =20 мТ)

tp=0,04 с..Скорость подачи присадочной проволоки V =.38 м/ч, н 0,4 с, 1l

=0,4 с.

10 Количество продукции без брака составляет 30%. Таким образом, пред. лагаемый способ позволяет снизить количество сосудов, возвращенных на устранение дефектов формирования с

15 70% до 20%.

Экономический эффект достигается уменьшением затрат на ремонтные ра боты по устранению дефектных мест в сварных швах и подкалибровку; сни. жение затрат по контролю герметичности сварных швов, а также снижением количества повторных проверок.