Способ многоэлектродной дуговой сварки плавящимися электродами

Способ многоэлектродной дуговой сварки плавящимися электродами

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ МНОГОЭЛЕКТРОДНОЙ ДУГОВОЙ СВАРКИ ПЛАВЯЩИМИСЯ ЭЛЕКТРОДАМИ, при котором все электроды подключают к одному полюсу источника питания, а сварку ведут в общее плавильное пространство с образованием единой сварочной ванны, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности , снижения расхода сварочных материалов и электроэнергии, а также улучшения качества сварных соединений, сварку ведут одновременно несколькими дугами по числу плавяш,ихся электродов, для чего питание электродов осуш.ествляют от источника с жесткой вольт-амперной характеристикой .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

4С50 В 23 900

Е: ° °

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3543348/25-27 (22) 27.01.83 (46) 28.02.85. Бюл. № 8 (72) В. В. Смирнов, А. В. Иванников, А. Ф. Гарбуль, А. А. Кондратьев, С. Л. Мандельберг, И. И. Пичурин, В. В. Тарасов, П. Н. Калинушкин, Ю. И. Райчук, С. Е. Семенов, В. В. Лукасик и Ю. Н. Кузьмин (71) Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт электросварочного обо- рудования (53) 621.791.75 (088.8) (56) 1. Технология электрической сварки плавлением. Под. ред. Б. Е. Патона, М.— К., Научно-техническое издательство машиностроительной литературы. 1962, с. 152 — 153.

2. Многоэлектродная автоматическая наплавка под флюсом. Труды ВНИИжелезнодорожного транспорта. Вып. 239, Трансжелдориздат, 1967, с. 5, 6, 12 (прототип) .

„„SU„„1142242 A (54) (57) СПОСОБ МНОГОЭЛЕКТРОДНОЙ ДУГОВОЙ СВАРКИ ПЛАВЯЩИМИСЯ ЭЛЕКТРОДАМИ, при котором все электроды подключают к одному полюсу источника питания, а сварку ведут в общее плавильное пространство с образованием единой сварочной ванны, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности, снижения расхода сварочных материалов и электроэнергии, а также улучшения качества сварных соединений, сварку ведут одновременно несколькими дугами по числу плавящихся электродов, для чего питание электродов осуществляют от источника с жесткой вольт-амперной характеристикой.

1142242

Изобретение относится к сварке и может быть использовано при высокоскоростной сварке несколькими электродами.

Известен способ многоэлектродной дуговой сварки несколькими плавящимися электродами, при котором в общем плавильном пространстве одновременно горят дуги по числу электродов (1) .

Однако для обеспечения одновременного горения всех дуг электроды изолированы друг от друга, причем каждый из электродов подключен к самостоятельному источнику питания.

Известен способ многоэлектродной дуговой сварки плавящимися электродами, при котором все электроды подключают к одному полюсу источника питания, а сварку ведут в общее плавильное пространство с образованием единой сварочной ванны (2).

Недостаток известного способа заключается в блуждании дуги, которая перемещается с электрода на электрод, причем одновременно в сварочную ванну гарантированно горит только одна дуга. Это ведет к снижению производительности. Вследствие беспорядочного перебрасывания дуги с одного электрода на другой направляемый металл неравномерно остывает и имеет дефекты в виде несплавлений и шлаковых включений. На единицу длины шва способу свойственны повышенные расходы сварочных материалов и электроэнергии.

Цель изобретения — повышение производительности, снижение расхода сварочных материалов и электроэнергии, а также улучшение качества сварных соединений.

Поставленная цель достигается тем,- что сварку ведут одновременно несколькими дугами по числу плавящихся электродов, для чего питание электродов осуществляют от источника с жесткой вольт-амперной характеристикой.

На фиг. 1 показаны некоторые варианты процесса сварки несколькими одиночными плавящимися электродами круглого поперечного сечения; на фиг . 2 — то же, плавящимися электродами различных форм поперечных сечений и конструкций; на фиг. 3— осциллограммы токов и напряжений в процессе сварки.

На чертежах приняты следующие обозначения; плавящийся электрод 1; токоподводящее устройство 2; дуга 3, сварочная ванна 4 шва 5 на основном металле 6 и клемма источника питания 7.

На фиг. 3а представлена осциллограмма суммарного сварочного тока и напряжения при одновременной сварке тремя дугами по схеме, изображенной на фиг. la с последовательным выключением одной дуги (фиг. Зб), второй дуги (фиг. Зв) и третьей дуги (фиг. Зг), наглядно показывающая одновременное существование трех дуг над одной сварочной ванной (в одном пла5

55 вильном пространстве) с питанием от одного источника сварочного тока с жесткой вольт-амперной внешней характеристикой.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

Перед сваркой в зависимости от требуемой скорости сварки и размеров шва 5 выбирают количество плавящихся электродов 1, их форму, площадь поперечного сечения и взаимное расположение с учетом направления сварки. B сварочном аппарате (не показан) устанавливают соответствующей конструкции токоподводящие устройства 2, подключают их к одной из клемм 7 источника питания (не показан) и заправляют в них плавящиеся электроды 1.

Подключают основной металл 6 ко второй клемме 7 источника питания, включают аппарат и начинают сварку (наплавку).

Сварку ведут одновременно несколькими дугами 3 по числу плавящихся электродов 1 с образованием одной обшей сварочной ванны 4. В результате на основном металле 6 получают сварной шов 5.

При сварке по предлагаемому способу в зависимости от задачи (сварка или наплавка) несколько плавящихся электродов располагают в плане вдоль или поперек оси шва. При сварке в движении друг за другом вдоль оси шва электроды могут находиться в одном последовательном ряду («тандемом»), в двух или более последовательных рядах.

При расположении поперек оси шва электроды при сварке могут находиться в одном параллельном ряду, двух или более параллельных рядах. Такое расположение плавящихся электродов предпочтительнее для наплавочных работ.

Все плавящиеся электроды подают в общее плавильное пространство одним или несколькими механизмами подачи с одинаковыми или разными скоростями.

Предлагаемый способ позволяет использовать плавящиеся электроды различных форм поперечных сечений (круглых и некруглых) и конструкций (сплошных, трубчатых, полых, заполненных наполнителями, составленных или скрученных из нескольких проволок и др.).

Одновременно при сварке в одном общем плавильном пространстве могут участвовать плавящиеся электроды различные по форме и конструкции, с различными площадями поперечного сечения и химическим составом, что позволяет в широких пределах управлять размерами шва (наплавки), его химическим составом и механическими свойствами.

В зависимости от требуемой концентрации тепловложения и размеров шва (наплавки) устанавливают также расстояния между дугами как в поперечном, так и в

1142242 продольном относительно шва направлениях.

В предлагаемом способе без изменения параметров режима сварки (тока, напряжения дуги, скорости сварки) возможно широкое управление размерами шва и его формой за счет изменения числа плавящихся электродов (при неизменной суммарной площади их поперечного сечения), их формы поперечного сечения, взаимного расположения и расстояния между дугами в продольном и поперечном относительно оси шва направлениях.

Изменением угла наклона всех плавящихся электродов вдоль или поперек оси шва, а также изменением углов наклона отдельных проволок возможно достижение дополнительного эффекта, способствующего улучшению формирования и качества шва как в нижнем положении сварочной ванны, так и при различных наклонных ее положениях (например, при сварке продольных, спиральных и кольцевых внутренних и наружных швов газонефтепроводных труб большого диаметра) .

Способ позволяет в случаях сварки сталей на повышенных скоростях и применения в качестве защитной среды флюсов, отказаться от пемзовидных флюсов, заменив их менее дорогими и менее токсичными стекловидными.

Поскольку в предлагаемом способе ко всем плавящимся электродам подключается один потенциал, то горящие в одном общем плавильном пространстве (над общей сварочной ванной) дуги, число которых равно числу плавящихся электродов, благодаря питанию их от источника с жесткой внешней вольт-амперной характеристикой, оказываются в условиях взаимного притяжения, что положительно отражается на характере протекания процесса и формировании шва, Такой процесс приобретает высокую стабильность и становится возможным ведение его со скоростью до 300 м/ч и более при весьма малых межэлектродных (междуговых) расстояниях с пониженным напряжением и с повышенной концентрацией тепловложения. При этом заметно снижаются электрические затраты и расход сварочных материалов в сравнении с традиционными многодуговыми способами сварки с питанием дуг от разных источников тока. Таким образом, предлагаемый способ. сварки протекает с меньшей длиной ванны и с меньшей погонной энергией, что обеспечивает более высокие механические свойства сварных соединений.

Благодаря пониженному расходу сварочных материалов и высокой проплавляющей способности предлагаемого способа в ряде случае отпадает необходимость в

1О скосе подготавливаемых под сварку кромок.

Способ позволяет за счет последовательного выключения - отдельных плавящихся электродов или групп электродов в сочетании с приемами по изменению скорости сварки успешно заделывать кратер сварочной ванны при окончании процесса (на фиг. 3 показан случай последовательного выключения дуг и при трехдуговой сварке от одного источника тока).

Предлагаемый способ испытан при дуговой сварке под флюсом на постоянном и переменном токе в диапазоне 600-4000А.

Пример 1. Требуется сварить двухстороннее стыковое соединение без скоса кромок. Материал сталь 17Г1С толщиной 12 мм.

Марка электродной проволоки Св08ГА.

Защитная среда флюс марки АН-348.

Режим сварки: сварочный ток 2000 — 2200А; го напряжение дуги 26-28В; скорость сварки 120 м/г.

Два плавящихся электрода диаметром 5 мм располагали в плоскости, перпендикулярной оси шва, по обе стороны от нее с расстоянием между осями электродов 9 мм два плавящихся электрода диаметром 4 мм располагали также в плоскости, перпендикулярной оси шва, на расстоянии от первой плоскости, равном 15 мм.

Две проволоки диаметром 4 мм с расстоянием между своими осями 6 мм при сварке следовали за двумя проволоками диаметром 5 мм.

Процесс сварки протекал в общем плавильном пространстве с одновременным горением 4-х дуг, питаемых от одного источЗ5 ника — 2-х, соединенных параллельно сварочных выпрямителей типа ВДУ-1201 при жесткой внешней вольт-амперной характеристике.

В результате сварки получены швы хо40 рошего качества (без подрезов и внутренних дефектов) со следующими размерами, мм:

Ширина 20 — 21

Глубина проплавления с каждой стороны 7

45 Высота усиления 2,0

При этом расход сварочных материалов и электроэнергии оказался ниже на 40 /о, чем при базовом 2-х дуговом способе сварки такого же соединения.

Пример 2. Требуется сварить внутренний спиральный шов трубки диаметром

630 мм с толщиной стенки 6 мм. Материал сталь Ст. Зсп. Марка сварочной проволоки

Св08Г2С и Св08ГА. Режим сварки: Сварочный ток 1500 †17 А; напряжение

55 дуги 23 — 25 В; скорость сварки 180 м/ч.

Две электродные проволоки диаметром 4 мм сдвоены, расположены в плоскости, перпендикулярной оси сварки и представ142242

Б

1 ляют собой один составной ведущий плавящийся электрод; два других плавящихся электрода диаметром 3 мм расположены также в плоскости, перпендикулярной оси сварки с расстояниями между своими осями 5 мм.

Продольное расстояние между плоскостями, перпендикулярными оси сварки, в которых расположены плавящиеся электроды, составляло 12 мм.

Марка сварочных проволок Св08Г2С с ведущем плавящемся составном электроде, как более легированная, применена для лучшего раскисления металла шва при сварке данной марки стали и снижения склонности к образованию пор и неметаллических включений, так как н связи с меньшим расходом сварочных материалов в предлагаемом способе снижается и долевое участие их составляющих компонентов в металле шва.

В результате получен шов хорошего ка-. чества (без подрезов, несплавлений и каких-либо внутренних дефектов) со следующими размерами мм:

Ширина 14

Глубина проплавления 4

Высота усиления 1,5

При этом расход сварочных материалов и электроэнергии в 2 раза ниже, чем при базовом 2-дуговом способе сварки такого же соединения.

1О

Как видно из приведенных примеров

7 эффективность предлагаемого способа сварки возрастает с увеличением скорости сварки, так как при этом снижается напряжение дуги, возрастает концентрация тепловложения в основной металл и повышается эффективный КПД процесса сварки.

Предлагаемый способ особенно эффективен при скоростях сварки свыше 100 м/ч, позволяет значительно улучшить качество сварных соединений, выполняемых традиционными способами, а также поднять про20 изводительность сварочных работ и снизить расход сварочных материалов и электроэнергии.

Фиг. 1

1142242

Составитель Е. Сомова

Редактор Т. Парфенова Техред И. Верес Корректор И. Эрдейи

Заказ 614/12 Тираж 1086 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4