Способ электродуговой сварки модулированным током

Способ электродуговой сварки модулированным током

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ ЭЛЕКТРОДУПОВОЙ СВАРКИ МОДУЛИРОВАННЫМ ТОКСЖ, при котором во время паузы на дугу налагают дополнительные импульсы сварочного тока , отличающийся тем, что, с целью повышения качества при сварке вертикальных швов на спуск электродами с любым типом покрытия, дополнительные импульсы налагают переменной продолжительности, момент их включения определяют в зависимости от текучести ванны, которую определяют по изменению напряжения на дуге от заданного, а продолжительность дополнительных импульсов устанавливают в обратной зависимости от (Л времени стеканкя металла до критического положения.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЬГПФ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ц

К АВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВ,Ф (21) 3686057/25-27 (22) 04.01.84 (46) 30.12.84. Бюл. Ф 48 (72) P.È. Дедюх, А.Ф, Князьков, Н.А. Азаров и А.Г. Мазель (71) Томский ордена Октябрьской

Революции и ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. С.M. Кирова (53) 62 1.791.75(088.8) (56) 1. Мазель А.Г. и др. Современные способы сварки магистральных

t3 трубопроводов плавлением. М., Недра", 1979, с. 202-204.

2. Авторское свидетельство СССР

N - 563244, кл. В 23 К 9/16, 1977 (прототип) .

„,Я0„„1131618 A

Sm В 23 К 9/14 (54) (57) СПОСОБ ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ СВАРКИ МОДУЛИРОВАННЫМ ТОКОМ, при котором во время паузы на дугу налагают дополнительные импульсы сварочного тока, отличающийся тем, что, с целью повышения качества при сварке вертикальных швов на спуск электродами с любым типом покрытия, .дополнительные импульсы налагают переменной продолжительности, момент

:их включения определяют в зависимости.от текучести ванны, которую определяют по изменению напряжения на дуге от заданного, а продолжительность дополнительных импульсов устанавливают в обратной зависимости от е времени стекания металла до критичесI кого положения.

С :.1 1131

Изобретение относится к дуговой сварке металлов и может быть использовано для сварки на спуск неповоротных стыков трубопроводов, а также на других монтажных работах.

Известен способ электродуговой сварки вертикальных швов на спуск стационарной дугой специальными электродами с покрытием. Благодаря повышенному содержанию газообразующих и малому количеству шлакообраэующих в покрытии эти электроды позволяют выполнять сварку корневых слоев шва на спуск с .большой линейной скоростью (1).

Недостатками этого способа сварки являются его ограниченность ввиду невозможности осуществления сварки электродами широкораспространенных в промьппленности марок, а также низ, кое качество наплавленного металла вследствие насыщения сварочной ван.ны водородом.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ газоэлектрической дуговой сварки, в котором, с целью улучшения качества шва при сварке в различных пространственных положениях, во время паузы подают дополнительные импульсы

30 тока длительностью в 1,5-2 раза меньше длительности основного импульса123 .

Однако известный способ не позволяет осуществлять сварку на спуск покрытыми электродами, так как процесс ве-З5 дется с поперечными колебаниями элект- рода и дополнительный импульс тока не синхронизирован во время с движением металла сварочной ванны. Он подается лишь после ее кристаллизации. 40

Поэтому расплавленный металл и шлак после окончания основного импульса тока также будет натекать на дугу, нарушая-процесс сварки. . Цель изобретения — повьппение ка- 45 чества при сварке вертикальных швов на спуск электродами с любым типом покрытия.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу электроду- 50 говой сварки модулированным током, при котором во время паузы на дугу налагают дополнительные импульсы сварочного тока, дополнительные импульсы налагают переменной продолжи- 55 тельности, момент их .включения определяют в зависимости от текучести ванны, которую определяют по измене618

Ъ нию напряжения на дуге от заданного, а продолжительность дополнительных импульсов устанавливают в обратной зависимости от времени стекания металла до критического положения.

На фиг. 1 представлены эпюры напряжения и тока; на фиг. 2 — схема устройства для реализации предлагаемого способа.

Питание дуги осуществляют модулированным током с наложением в интервале времени протекания тока паузы дополнительных импульсов. При этом ток .основного импульса Ig, ток паузы I длительность основного им- : пульса t и длительностью паузы задают программой, а моменты включения дополнительных импульсов тока и их длительности tgoi в процессе сварки регулируют в зависимости от состояния сварочной ванны, о котором судят по степени ее текучести во время. паузы, Текучесть возрастает при увеличении температуры и массы сварочной ванны, Поэтому к моменту окончания основного импульса, предназначенного для расплавления основного и электродного металла, текучесть ванны максимальна.

При отключении тока основного импульса давление дуги резко уменьшается и расплавленный металл и шлак под действием силы тяжести начинают натекать на дугу. Чем больше текучесть ванны, тем меньше время перемещения сварочной ванны до критического положения tgp.„ . Натекание расплав1 ленного металла на дугу приводит к уменьшению ее длины, а следовательно, и дугового напряжения Ug. Это напряжение постоянно сравнивают с опорной величиной U, и в момент снижения U> до величины Uo (критическое положение сварочной -ванны) по сигналу обратной связи включают дополнительный импульс тока, который необходим для создания импульса силы, возвращающего сварочную ванну в .первоначальное положение. Величина импульса силы зависит от продол-. жительности дополнительного импульса

t> „, которую выбирают пропорционально текучести ванны. Следовательно устанавливают в обратной зависимости от интервала времени между окончанием предыдущего основного импульса и моментом достижения U величины Бп (время снижения напряжекР) °

1131618 4

Дополнительный импульс не оказывает значительного влияния на величину тока паузы, так как его длительность на 1-2 порядка меньше t» поэтому крис галлизация сварочной ванны продолжается. При этом снижается тема пература и уменьшается масса сварочной ванны. Следовательно, возрастает время снижения направления t

Для удержания ванны меньших размеров 10 потребуется меньше импульс силы, т.е. длительность второго дополнительного импульса tgoq > устанавливают в обратной зависимости от бакр z. Обратная связь по положению сварочной ванны работает на интервале времени протекания тока паузы t после окончания которого включается основной импульс, и процесс продолжается.

Модулированный ток получают от сварочного источника 1 питания (ИП) путем периодического закорачивания реостата 2 балластного (РБ) ключом (К) 3, управление которым осуществляется сигналами с блока 4 управле- 2 ния сварочным циклом (БУСЦ), задающего длительность основного импульса tz и длительность паузы t„, и блоком 5 формирования длительности дополнительного импульса (БФДДИ). щ

БФДДИ работает только во время паузы, так как на время импульса его отключают сигналом с БУСЦ 4. При размыкании ключа 3 сварочный ток ограничивается РБ 2 до тока паузы th.

Одновременно с БУСЦ 4 поступает сигнал на включение БФДДИ 5, и начинается отсчет времени. Напряжение дуги Ug сравнивают в блоке 6 сравнения напряжения (БСН) с опорной вели- 40 чиной Uo, которая. выбирается в блоке 7 опорного напряжения (БОН). В момент снижения U до величины Uo .БСН 6 выдает сигналы в БФДДИ 5, который включает ключ 3 и формирует длительность дополнительного импульса tqon.< в обратной зависимости от интервала времени между включением паузы и моментом достижения Uq опорной величины Uo (кр,q ) . По истечении 50

t qon.c дополнительный импульс отключается и начинается отсчет времени кР.

Обратная связь по положению сварочной ванны работает на протяжении у

> всей паузы t„ после окончания которой БУСЦ 4 вьщает сигнал на включение основного импульса тока и на отключения БФДДИ 5. После окончания основного импульса включается пауза, I подкпючается БФДДИ 5, и процесс продолжается

Пример. Сваривают корневой слой шва в вертикальном положении на спуск электродами с покрытием основного типа марки УОНИ = 13/55.

Сварку производят без колебаний опиранием покрытия электрода на кромки изделия. Питание дуги осуществляют модулированным током. Длительность основного импульса устанавливают

0,3 с; длительность паузы 0,4 с; опорное напряжение 20 В; ток в паузе

20 А; напряжение дуги в импульсе

24 В; коэффициент пропорциональности

К = 0,0015.

После окончания основного импульсЕ тока сварочная ванна начинает натекать на дугу. При этом длина дуги уменьшается и снижается напряжение

Цч . Это напряжение постоянно сравнивают с опорным напряжением U . В момент снижения U> до 20 В включают дополнительный импульс тока. Время стекания металла до критического положения tzp 1 в данном примере равно

0 05 с. Длительность дополнительного импульса тока t on.< устанавливается в обратной зависимости от t< .<

К КЕ1

= 0,03 с

Под действием импульса силы от первого дополнительного тока расплавленный металл удерживается в хвостовой части сварочной ванны. Во время

) паузы происходит кристаллизация сва рочной ванны и ее текучесть уменьI мается. После первого дополнительного импульса время снижения напряжения „р увеличивается до 0,07 с.

Длительность второго дополнительного импульса t автоматически устанавливают равной 0,021 с. Длительность последних импульсов устанавливают еще меньше, так как происходит кристаллизация и уменьшается текучесть сварочной ванны. По истечении паузы вновь включают основной импульс тока, начинается интенсивное плавление электродного и основного металла, и процесс продолжается..

Включение дополнительных импульсов тока переменной продолжительности в момент снижения дугового напряжения до уровня опорного расширяет

1131618 технологические возможности способа сварки вертикальных швов на спуск благодаря применению электродов широко распространенных промышленных марок с любым типом покрытия, Ранее сварка вертикальных швов выполнялась либо на подъем электродами с -покрытием основного типа, либо на спуск электродами с покрытием целлюлозного типа. Технология сварки на подъем характеризуется низкой производительностью сварки корневого слоя шва, нестабильностью

° проплавления корня шва, образованием

"карманов", в которых происходит

"заклинивание шлака. Преимуществом данной технологии является высокое качество наплавленного металла, в первую очередь, высокая сопротивляемость хрупкому разрушению при низких температурах. При сварке верти-, кальных швов на епуск электродами с целлюлозйым покрытием производительность сварки корневого слоя шва возрастает в 2-2,5 раза, улучшается Формирование обратного валика, однако качество наплавленного металла низкое ввиду насыщения сварочной ванны водородом. Поэтому применять данную

1О технологию для сварки конструкций, работающих при температурах от -40 до -60оС нельзя, так как при эксплуатации могут появиться трещины, Используя предлагаемый способ

15 получают высокое качество сварного соединения, характерное для электродов с покрытием основного типа, а также стабильное проплавление и высокую производительность, присущую сварке

29 на спуск.

1131618

Составитель Г. Тютченкова

Редактор С. Лисина Техред Ж.Кастелевич Корректор В. Бутяга

Заказ 9691/7 Тираж 1(136 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4