Способ электродуговой сварки толстолистового металла

Способ электродуговой сварки толстолистового металла

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к сварочному производству и может быть использовано при однопроходной сварке стыковых соединений толстолистового металла любой длины без разделки кромок. Цель изобретения - повышение производительности и качества сварки. В периоды времени перемещений электрода по направлению сварки и назад со скоростью в 1,2-1,5 раза большей, чем скорость его перемещения в направлении сварки, осуществляют регулирование плотности тока и напряжения на дуге от минимальных их значений до максимальных в заданные промежутки времени и последующее снижение их значений от достигнутых максимальных величин. В период перемещения сварочного электрода по направлению сварки процесс осуществляют в начальный период времени Τ<SB POS="POST">1</SB> на минимальной плотности тока с плавным его увеличением в период времени Τ<SB POS="POST">2</SB>, равный от 0,12-0,16 толщины металла до его максимального значения, и максимальной плотности тока в период времени Τ<SB POS="POST">3</SB>, а при перемещении электрода назад ступенчато регулируют плотность тока, при этом в период времени Τ<SB POS="POST">4</SB> равный 0,03-0,06 толщины металла, его уменьшают от максимального значения до величины I<SB POS="POST">1</SB> с последующим его увеличением до уровня I<SB POS="POST">2</SB> в период времени Τ<SB POS="POST">5</SB> и снижением до минимальной величины в период времени Τ<SB POS="POST">6</SB> равный 0,03-0,6 толщины металла. При перемещении сварочного электрода по направлению сварки процесс осуществляют в период времени Τ<SB POS="POST">1</SB>+1/2 Τ<SB POS="POST">2</SB> при базовом напряжении на дуге с последующим его увеличением в оставшийся период времени 1/2 Τ<SB POS="POST">2</SB> до максимального значения и максимальном напряжении в период 4/5 Τ<SB POS="POST">3</SB>, а в оставшийся период перемещения сварочного электрода вперед и назад - в период времени 1/5 Τ<SB POS="POST">3</SB>+Τ<SB POS="POST">4</SB> - снижают напряжение на дуге до минимального значения с последующим его увеличением до промежуточного и базового значения, соответственно в периоды времени Τ<SB POS="POST">5</SB> и Τ<SB POS="POST">6</SB> . Регулирование плотности сварочного тока и напряжения на дуге обеспечивает эффективное заглубление дуги и удовлетворительное формирование корневой части шва. 2 ил., 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

6 .:;Г3яи

l » -" " i сЛМИ MR с Ь . О ГLKA

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHRM

ПРИ ГННТ СССР (21) 4303267/31-27 (22) 27.07.87 (46) 15.07.89, Бюл. М 26 (71) Ждановский металлургический институт (72) А,Н.Серенко, В.А.Шаферовский, А.И.Патрикеев, А.Ф.Скжипчик, С.В.Рудь, А.Л.Зайцев и Н.И.Ледок (53) 621.791.75(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 982269, кл. В 23 К 9/00, 1980. (54) СПОСОБ ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ СВАРКИ

ТОЛСТОЛИСТОВОГО МЕТАЛЛА (57) Изобретение относится к сварочному производству и м.б. использовано при однопроходной сварке стыковых соединений толстолистового металла любой длины без разделки кромок. Цель изобретения †повыше-! ние производительности и качества ,:сварки. В периоды времени перемещений электрода по направлению сварки и назад со скоростью в 1,21,5 раза большей, чем скорость его перемещения в направлении сварки, осуществляют регулирование плотности тока и напряжения на дуге от минимальных их значений до максимальных в заданные промежутки времени и последующее снижение их значений от достигнутых максимальных величин.

В период перемещения сварочного электрода по направлению сварки процесс осуществляют в начальный период времени 0, на минимальной плотности

„„SU„„1493415 А 1 (11 В 23 К 9/18 9/16

2 тока с плавным его увеличением в.период времени 0, равный 0,12 — 0,16 толщины металла до его максимального значения, и максимальной плотности тока в период времени 2э, а при перемещении электрода назад ступенчато регулируют плотность тока, при этом в период времени +, равный 0,03 — 0,06 толщины металла, его уменьшают от максимального значения до величины i, c последующим его увеличением до уровня i < в период времени и снижением до минималь% ной величины в период времени 7 равный 0,03 — 0,6 толщины металла.

При перемещении сварочного электро. да по направлению сварки процесс осуществляют в период времени ь,+

+ 1/2 С при базовом напряжении на дуге с последующим его увеличением в оставшийся период времени 1/2 Г до максимального значения и максимальном напряжении в период 4/5 а в оставшийся период перемещения сварочного электрода вперед и назад — в период времени 1/5 rti>+ 4 снижают напояжение на дуге. до мини- мального значения с последующим его увеличением до промежуточного и базового значения, соответственно в периоды времени lgи ь . Регулирование плотности сварочного тока и напряжения на дуге обеспечивает эффективное заглубление дуги и удовлетворительное формирование корневой части шва. 2 ил., 2 табл.

1493415

Изобретение относится к электродуговой сварке и эффективно может быть использовано при однопроходной сварке стыковых соединений толстолистового металла (" = 40-80 мм) любой длины беэ разделки кромок.

Цель изобретения — повьппение про" плавляющей способности дуги, производительности процесса и улучшение формирования корневой части шва.

На фиг. 1 представлены графики характера изменения плотности сварочного тока, напряжения на дуге, скорости перемещения тележки сварочного автомата; на фиг. 2 — схема предлагаемого способа сварки.

Процесс сварки ведется при циклически изменяющихся параметрах режима. Цикл сварки начинают при минимальной величине плотности сварочного тока i и начальных {базовых) значениях напряжения на дуге Б со скоростью перемещения электрода вдоль стыка по направленно сварки и р т на IBax L „ (OT точки 1 Ао точки

4, фиг, 2), при этом сварочная дуга перемещается относительно плоскости свариваемых кромок по сложному закону, В течение времени 1, она горит на поверхности соепиияемых торцов изделия (т. 1"2). Затем по мере .нарастания плотности сварочного то1 ка От 2. „„до i „„„. За Счет ПОвы- шения скорости подачи электродной проволоки и напряжения на дуге (соответственно точки 2-3 и 2 -3 фиг. 1) за отрезок времени 2 происходит плавное заглубление столба дуги (ot тОчки 2 дО точки 3, фиг. 2) на толщину свариваемогс изделия.

Плавное эаглублЕние. дуги обеспечива" ет именно несинхронное во времени ,увеличение плотности тока и напряжения на дуге в период 2 (рост i c"т.-стает от роста Ц 9 на 62 /2). Прн макс ма с ер д 3 ф р ется корневой участок шва (от т. 3 до т. 4, фиг. 2). На конечном участке Г осуществляют реверс тележки сварочного аппарата и перемещают ее назад, со скоростью Ч „,- < на шаг L

-(от т. 4 до т, 2, фиг. 2) sa время

С, +,;+ (, формируя средннпо асть шва. При этом на участке осуществляют снижение плотности тока от

i „,, и i и напряжения на дуге от U po 11 1ии (соответственно. (точки 4"5 и 4 5, 41иг. 1). Дпя более эффективного гашения средней погонной энергии процесса в этот пери" од времени снижение U от U „„,„

5 до U„« начинается раньше (на 1-/5С ), чем плотности тока.

При дальнейшем перемещении головки аппарата со скоростью V „, в период времени а осуществляют синхронный рост плотности тока от i . до

1 (т. 5-6, фиг. 1) и напряжения на дуГЕ От U „„дО U 11ром (т. 5-6, фИГ. 2) .

В период времени . производят одновременное снижение всех регулируемых параметров режима до их базового (начального) значения, соответствующих периоду времени 11, циклограммы процесса: плотности тока от i< до т. напряжения на дуге от Б рм до Ug (см. фиг. 1, соответственно т. 6-7 (1) .

Дуга выходит на поверхность свариваемых кромок (т. 6-7(1), фиг. 2), а в последующий момент времени ()

"1 она формирует лицевую поверхность шва.

ЗО

4О

Таким образом в периоды и 21 обеспечивается разогрев свари ваемых кромок„ плавное заглубление дуги в основной металл, гарантированное его проплавление и качественное формирование корневого участка шва, а в периоды, С и С - бездефектное формирование средней части металла шва путем соответствующего ступенчатого циклирования плотности тока и напряжения на дуге. Начальные параметры режима, такие как х „ц, V „ р, и U, обеспечивают устойчивое горение дуги на поверхности свариваемых кромок и удовлетворительное формирование лицевой части шва. На этом заканчивается один цикл сварки, количество которого зависит от длины свариваемого изделия. Первый и последний цикл сварки выполняют на дополнительных планках с целью гарантированного сплавления начального и конечного участков шва. Сварку производят на стандартном оборудовании (сварочный аппарат А-1401, выпрямитель с арочный типа ВДУ-1601) с подключением в электрическую схему сварочного аппарата программирующего устройства, управляющего параметрами режима процесса с целью обеспечения заданного цикла сварки.

Пример, Сварку пластины из стали 1ОХСНД размером 40>140>500 мм производят в лабораторных условиях

1493415

20

Ю

55 по двум вариантам; при сварочных токах, равных I „„= 500 А; I

1000 Аэ I < = 1300 A1 I мс кс=

1500 А, и напряжениях на дуге, рав" ньгх U6 = 60 В Пмин = 55 Вэ U иром=

=58; 11макс= 65 В Образцы для свар ки собирают с зазором с помощью выводных планок, Сварку производят проволокой Св-08ГА диаметром 4 мм опостоянным током обратной полярности иа флюсовой подушке„ В качестве сварочного и подкладочного флюсов используют флюс АН-60. Эффективность проплавляющей способности дуги и равномерность формирования корневой части шва по сравниваемым вариантам сварки оценивают на поперечных макрошлифах путем замера глубины проплавлеция с помощью обычной слесарной линейки с точностью до 0 5 мм. Процесс сварки начинают при минимальной плотности тока i к = 40 А/мм и базовом напряжении на дуге U g = 60 В.

его..продолжительность равна 8, =

= 6,5 с. Затем с помощью программирующего устройства увеличивают плотность „сварочного тока от i „ „ до

i « 119 А/мм 3а время c< = 5 и напряжение на дуге от U до

U. „ 65 В за время Q /2 = 2,5с с.

Рост плотности тока опережает во времени рост напряжения на дуге на

2,5 с. С достижением максимальной плотности тока и ее выдержкой в течение С = 6,5 с поддерживают максимальным и напряжение на дуге

Ц а„ = 65 В в течение 4/5 . По- следующее снижение плотности тока от i „ äo i „= 80 А/мм опережает начальный этап снижения напряжения на дуге от U „„на 1/5 ig, Перемещение сварочной головки (электрода) вперед по направлению сварки в период времени i,+ i +

+ " = 18 с осуществляют со скоростью

"3

V = 26 м/г на шаг L = 130 мм, п.r 1 а при перемешивании ее назад в период времени + с + С = 6,8 с со скоростью V и с = 35 м/ч на шаг

= 65 мм. Снжкение плотности сва2 f .рочного тока от i „, до i осущестл вляют в течение времени = 1,4 с, а напряжения на дуге от U „ а„с до

U — за время 1/5 з+ = 2,7 с. мик

Затем производят увеличение плотности тока от i до i и напряжения на

1 дуге от U „щ„= 55 В до Unpov= 58 B за время С„= 4 с. В период 7 =

1,4 с производят одно ременное сни-: жение плотности тока от i < до мр и увеличение напряжения на дуге от

U до U = 60 В до исходных их значений. На этом заканчивается один цикл сварки при параметрах режима, соответствующих началу следующего цикла сварки.

Таким образом, регулирование плотности сварочного тока, напряжения на дуге, скорости сварки и направления перемещения сварочной головки (автомата) обеспечивает как эффективное заглубление дуги в период, так и удовлетворительное формирование корневой части шва.

Способ сварки с дополнительным регулированием плотности тока и напряжения на дуге в сочетании с возвратно-поступательными (без остатовок) перемещениями сварочной головки (электрода) в соответствующие пери-. оды времени обеспечивает более высокую проплавляющую способность дуги и равномерное формирование шва. Увеличение глубины проплавления основного металла путем регулируемого циклирования параметров режима связано с изменением тепловых характеристик дуги и ее газодинамическим давлением иа расплав ванны, что объясняется увеличением средней погонной энергии процесса.

Для оценки качественных показателей сварных соединений сравнивают механические характеристики металла различных зон соединений, выполненных указанными способами. Иэ сварных пластин вырезают образцы для статических и ударных испытаний в соответствии с требованиями ГОСТ

6996-66 ° Продольная ось цилиндрических образцов диаметром 3 мм совпада-. ет с направлением продольной оси шва, а место расположения оси выбирают по макрошлифту темплета. Испытания на статическое растяжение проводят на машине ИМ-4P с записью диаграмм растяжения, Для испытаний на ударную вязкость (на ударный изгиб) изготавливают образцы типа VI. Разметку для нанесения надреза производят также по макрошлифам.

Результаты оценки механических характеристик металла шва и ударной вязкости сварного соединения представлены в табл. 1 и 2.

1493415

Таблица 1

Механические свойства металла шва

Способ сварки

Ь,, МПа

1 В

МПа

Толщина свариваемого металла, MM, Предлагаемый способ

П р и м е ч а н и е„ 1. Механические характеристики основного металла (с..". 10ХСНД)

h = 52G МПа,, С1 = 19

b = 400 МПа", = 617.

2. Над чертой — предельные значения механических свойств, под чертой средние значения пяти испытаний.

Как видно из табл. 1 и 2 все механические характеристики соединений из стали 10ХСНД не ниже ТУ на варку этой стали. Сварной шов, выполненный предлагаемым способом сварки, без пор и шлаковых включений, монолитный, со своеобразным ("снизу-вверх" характером кристаллизации. Предлагаемый способ сварки характеризуется повъпленной проплавляющей способно стью.

Формула изобретения

Способ электродуговой сварки толстолистового металла, при котором электрод периодически перемещают на шаг, равный 20 — 40 диаметрам электрода по направлению сварки, и назад на шаг„ равный 10 — 20 диаметрам электрода, о т л и ч а ю.шийся тем, что, с целью повъшыния производительности и улущпения качества путем повышения проплавляющей способности дуги н улучшения формирова. ния корневой части шва, в период д, перемещения электрода по направлению сварки, составляюций 0,13 -.

0,17 толщины свариваемого металла,,процесс осуществляют на минимальной плотности тока с плавным его увеличением в.период. времени С, составI ляющий 0,12 - 0,16 толщины металла, затем в течение времени процесс осуществляют на максимальной плотности тока, а при перемещении электрода назад в период времени

4 равный 0,03 " 0,06 толщины металла, ) плотность тока уменьшают до величины, составляющей 23 — 27 толщин металла с последующим ее увеличением до величинъ1 30 — 34 толщин металла в течение времени С, составляющего

0,01 — 0,012 толщины металла, и затем снижают до минимального значения в течение времени = а, при этом в течение времени i,+ 1,5 Г процесс сварки ведут при базовом напряжении на дуге с последующим

его увеличением в период времени

0,5 < до максимального значения, составляющего 1,07 — 1,1 базового напряжения при максимальном напряжении в период 4/5 Гэ, а в оставшийся период 1/5 . + i снижают напря

3 жение до минимального значения, составляющего .0,9 — 0,93 величины базового напряжения, с последующим

era увеличением в период времени до величины, составляющей 0 95—

0,98 величины базового напряжения, а затем и период до величины базового напряжения.

600-613 480-512 25,G 62,0

607 505

1 49341 5

Таблица 2

Способ сварки

Толщина свариваемого металла, мм

По центру шва По ЗТВ

Предлагаемый способ

56-68

48 - 56

50 д В

Ума. А ФН

qua

Ударная вязкость, КСИ, Дж/см о в э при 40 С

П р и м е ч а н и я, 1. Над чертой — предельные значения ударной вязкости, под чертой— средние значения пяти испытаний.

2; Ударная вязкость основного металла при-температуре испытаний 40 C равна 50 Дж/см .