Способ дуговой сварки порошковой проволокой

Способ дуговой сварки порошковой проволокой

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ ДУГОВОЙ СВАРКИ ПОРОШКОВОЙ ПРОВОЛОКОЙ, при котором производят дополнительный подогрев проволоки на участке подогрева, расположенном выше участка подвода сварочного тока, отличающийся тем, что, с целью повышения качества сварки путем отстаивания плавления сердечника от оболочки и уменьшения окисления металлических компонентов проволоки, подогрев ведут до 400-800 С, в качестве порошковой проволоки используют проволоку, в состав сердечника которой введены газообразующие компоненты с температурой диссоциации , составляющей 0,3-0,7 температуры подогрева, подогрев осуществляют со скоростью 100-300°С/с, а на участке токоподвода с наружной стороны проволоки подают защитный газ с давлением 0,3-1,0 МПа. (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИЙ (49) (1)) 4(5() В 23 К 9 16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТБУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbFA41 (21) 3702663/25-27 (22) 20.02.84 (46) 15.07.85. Бюл. 9 26 (72) Л.М. Куплевацкий, В.М. Карпенко и С.А. Шоно (71) Краматорский индустриальный институт (53) 621.791.75(088.8) (56) Каховский Н.И. и др. Сварка в защитных газах плавящимся подогреваемым электродом. — "Автоматическая сварка", 1974, Ф 12, с. 39-41. (54)(57) СПОСОБ ДУГОВОЙ СВАРКИ ПОРОШКОВОЙ ПРОВОЛОКОЙ, при котором производят дополнительный подогрев проволоки на участке подогрева, расположенном выше участка подвода сварочного тока, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения качества сварки путем отстаивания плавления сердечника от оболочки и уменьшения окисления металлических компонентов проволоки, подогрев ведут до 400-800 С, в качестве порошковой проволоки используют проволоку, в состав сердечника которой введены газообразующие компоненты с температурой диссоциации, составляющей 0,3-0,7 температуры подогрева, подогрев осуществляют со скоростью 100-300 С/с, а на участке токоподвода с наружной стороны проволоки подают защитный газ с давлением 0,3-1,0 МПа.

1 11

Изобретение относится к дуговой сварке и может быть использовано для сварки и наплавки порошковой проволокой.

Цель изобретения — повышение качества сварки путем уменьшения поступления в зону плавления воздуха иэ сердечника проволоки, снижения окисления электродного металла при его нагреве и уменьшения отстаивания плавления сердечника от оболочки.

Цель достигается тем, что на участке подогрева внутри оболочки создают избыточное давление защитного газа и на участке токоподвода с наружной стороны технологического стыка — давление защитного газа, равное 0,3-1,0 ИПа, а подогрев ведут до 400-800 С.

Наличие избыточного давления защитного газа внутри оболочки на участке подогрева позволяет вытеснить воздух, находящийся между частицами, через технологический стык в окружающее пространство.

Сердечник заполняется защитным газом. Это снижает окисление металлических компонентов и предотвращает попадание воздуха в дуговой промежуток.

66943

100 С/с процесс выталкивания воздуха затягивается во времени и избыточного давления оказывается недостаточно для полного удаления воздуха, а более 300 С/с — избыточное давление неравномерно распределяется по объему сердечника и часть воздуха, расположенная в осевой части сердечника, удаляется не полностью.

Избыточное давление защитного газа, создаваемое с внешней стороны технологического стыка, уменьшает инжекцию газа, находящегося внутри оболочки, через стык при движении

;проволоки по участку токоподвода.

Выбор давления в пределах 0,3 1,0 NIIa позволяет принудительно создать в оболочке запас объема газа, который компенсирует его потери при движении проволоки по участку выпета. При уменьших значениях давления наблюдается попадание воздуха в сердечник, а при больших— увеличиваются потери защитного газа в устройстве подвода его к оболочке.

В результате достигается защита металлических компонентов от окисления на всех стадиях нагрева и движения и уменьшается поступление воздуха в зону плавления.

Защитный газ внутри оболочки получают путем введения в состав наполнителя при изготовлении проволоки газообразующих компонентой, диссоциирующих при температурах дополнительного подогрева проволоки, например органические, карбонаты металлов, пластические массы и т.п. Для создания избыточного давления выбирают компоненты с температурой диссоциации в пределах 0,3-0,7 температуры подогрева и скорость нагрева устанавливают равной 100-300 С/с. При этом объем выделяющегося газа создает в оболочке избыточное давление

0,02-0,1 ИПа, достаточное для выталкивания воздуха из оболочки за время движения проволоки по участку подогрева. При меньших значениях температуры диссоциации происходит преждевременное разложение газообраэующих и подсос воздуха в конце участка подогрева, а при больших— не создается даление, достаточное для полного выталкивания воздуха.

При выборе скорости нагрева менее

- Уменьшение отставания плавления сердечника от оболочки проис ходит следующим образом.

Сердечник порошковой проволоки представляет собой двухфазную дисперсную систему, образованную твердыми порошкообраэными частицами и газом, заполняющим пространство между ними. Ввиду малой площади контактирования твердых частиц при упаковке их в сердечник теплопроводящие свойства последнего в основном определяются условиями конвективной передачи тепла газовой фазой. В свою очередь эти условия находятся в прямой зависимости от давления и температуры газа.

При избыточном давления и повышении температуры подогрева до 400о

800 С резко повышается теплопроводность газов, что вызвано увеличением количества и пространственной подвижности элементарных носителей тепла — молекул газа. Газ, нагреваясь в слое, прилегающем к оболочке, интенсивно диффундирует вглубь сердечника и микропоры час16694

f5

25

35

Включают подачу проводки со скоростью V„ Температуру подогрева поддерживают в диапазоне 400-800 С регулированием тока (мощности) подогрева. Скорость нагрева уста3 1 тиц. При этом уменьшается неравно1

/ мерность температуры по сечению сердечника и уменьшается отставание плавления сердечника от оболочки. При нагреве до температур меньше 400 С средняя температура и газа повышается незначительно изза теплоинерционности процесса нагрева сердечника и малой доли радиационного тепла. Поэтому передача тепла к осевой части сердечника практически не улучшается. При подогреве больше 800 С увеличиваются потери тепла с поверхности проволоки на излучение, снижается жесткость оболочки, что ухудшает показатели процесса сварки.

На чертеже дана общая схема выполнения способа.

Дуговую сварку проводят от источника питания 1, подключенного к изделию 2 и токоподводу сварочного тока 3. В качестве электродной проволоки используют порошковую проволоку 4, содержащую оболочку 5 с технологическим стыком 6 и сердеч. ником 7. В состав сердечника вводят газообразующие с температурой диссоциации 0,3-0,7 температуры подогрева в количестве 2-30% от объема сердечника.

Дополнительный подогрев проволоки ведут на участке подогрева расположенном выше токоподвода сварочного тока 3, одним из известных способов: электроконтактным способом, ТВЧ, лучом лазера, газовым пламенем. При электроконтактном подогреве к токоподводу сварочного тока 3 и токоподводу подогрева 8 подключают отдельный источник питания 9, например трансформатор. На участке токоподвода L с наружной стороны технологического стыка б создают внешнее давление Р„ защитного газа (углекислый, аргон, гелий -и т.п.), значение которого устанавливают в пределах 0,3-1,0 МПа. Практически это выполняют, например, путем проточки 10, расположенной в токоподводе концентрично оболочке 5, в которую подают газ по трубке 11. навливают равной 100-300 С/с обратно пропорциональным регулированием длины участка подогрева LH . При нагреве газообразующие компоненты разлагаются в проволоке и создают внутри оболочки избыточное давление Р, защищающее металл от окисления и выталкивающее воздух 12 в окружающее пространство. Далее проволока поступает на участок токоподвода 1„, где давление предотвращает утечку газа через стык и заполняет ее объем дополнительными порциями газа Рз, достаточными для защиты компонентов от окисления при его движении по участку вылета 1. >.

Пример. Проводили дуговую наплавку порошковой проволокой карбонатно-флюоритного типа диаметром

3 мм, изготовленной из металлической ленты и содержащей технологический стык в оболочке. В процессе сварки проводили подогрев оболочки на участке, расположенном выше токоподвода сварочного тока, от отдельного трансформатора мощностью 2,5 кВА с тиристорным регулированием мощности нагрева. Температуру нагрева изменяли в пределах

350-900 С, а скорость нагрева 50400 С/с. Изготавливали порошковые проволоки, содержащие в сердечнике один из газообразующих компонентов с различной температурой диссоциации: углекислый алюминий (tg =125 С), крахмал (tg = 200-250 С), кальцинированная сода (tg = 400-500 C) и мрамор (tg =600-700 С) в количестве SX от объема сердечника.

В токоподводящем наконечнике концентрично направляющему отверстию выполняли проточку, в которую под давлением 0,25-1,1 ИПа подавали углекислый газ. Избыточное давление определяли путем герметизации участка подогрева и измерения давления выделяющихся газов.

Наплавку проводили на пластины из низкоуглеродистой стали на токе

180-220А, напряжением 22-24 В. Контролировали избыточное давление защитного газа на участке подогрева

Р, давление газа в токоподводе сварочного тока Р„, температуру подогрева 1 „, скорость подогрева d4 / Ф

166943 6 с предлагаемым способом в результате уменьшения окисления металлических компонентов, исключения попадания воздуха из сердечника, уменьшения отставания плавления сердечника от оболочки улучшены качественные показатели сварки;. уменьшены газонасыщение металла шва на 20-35%, потери электродного металла в 1,310 .1,6 раза.

" н / "< С/с

Р17

МПа

tg, Ñ

Способ сварки

Известный 1

Пр едлагаемый

0 25

390

0,015

0,3

800

100

0,02

0,06

400

250

0,7

300

1,0

700

0,1

400

0,15

900

Продолжение таблицы

Способ сварки

М. % (o lz е„

Известный 0,030-0,040

0,040-0,055 3,0-3,5

12,70

Предлагаемый 2

10,10

7,6

8,1

10 5

2,6-3, 1

12 3

Составитель Г.Тютченкова

Редактор М. Дылын Техред Л.Мартяшова, Корректор С. Шекмар

Заказ 4365/14 Тираж 1086 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

5 1

Качество сварки оценивали по содержанию кислорода и азота в наплавленном металле, величине выступающей части сердечника с, коэффициенту потерь 1„ . Для сравнения проводили также наплавку в соответствии со способом-прототипом.

Данные приведены в таблице.

Как следует из результатов испытаний, при сварке в соответствии

ОЗОН 240

7 4„= 280

0,7 +„ = 490

0,8 1н = 720

0,028-0, 030

0,020-0,024

0,021-0,025

0,018-0,022

0,025-0,028

0,035--0, 045

О 030 О 035

0,026-0,03 1

0,025-0,028

0,032-0,036

2,9-3,3

2,0-2,6

2,2-2,5

2,4-2,8