Способ регулирования процесса сварки

Способ регулирования процесса сварки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к сварочному производству и может быть использовано для регулирования и контроля термического цикла в процессе сварки при заполнении разделки за один проход, в частности при вертикальной сварке с принудительным формированием шва. Цель изобретения - расширение области применения, повышение точности контроля и регулирования процесса сварки, упрощение аппаратуры и повышение качества сварного соединения. Из условия получения качественного соединения определяют допустимую погонную энергию, изменяющуюся в пределах Q/V<SB POS="POST">MIN</SB>...Q/V<SB POS="POST">MAX</SB>, выбирают точку замера, находящуюся на расстоянии Y<SB POS="POST">M</SB> от движущегося источника тепла, и контролируют взаимосвязь между расстоянием Y<SB POS="POST">M</SB> и температурой в точке замера. Параметры процесса, влияющие на погонную энергию, регулируют согласно неравенству Q/V<SB POS="POST">MIN</SB>≤[Y<SB POS="POST">M</SB>/A<SP POS="POST">.</SP>ехр(-T<SB POS="POST">M</SB><SP POS="POST">.</SP>B)]<SP POS="POST">(C+DT</SP> @ <SP POS="POST">)-1</SP>≤Q/V<SB POS="POST">MAX</SB>, где Q - мощность источника тепла, Дж/с

V - скорость сварки, см/с

Y<SB POS="POST">M</SB> - расстояние от точки на кромке стыка, над которой находится источник, до точки с температурой T<SB POS="POST">M</SB>, находящейся на перпендикуляре к стыку

A, B, C, D - эмпирические коэффициенты, зависящие от теплофизических свойств металла. В качестве измеряемого параметра выбирают температуру T<SB POS="POST">M</SB> в точке замера или расстоян

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (1% (11) (51) 5 В 23 К 9/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4376241 /31 -27 (22} 09.02.88 (46) 23.02.90. Бюл. № 7 (71) Институт электросварки им. Е.О.Патона (72) Б.Ф. Лебедев, А.Н. Пащин, С.М.Дудко, С.В, Кобелев, В.N.Ïoä- . горецкий и Л.М. Бельфор (53) 621 . 791 . 75(088 .8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1013163, кл. В 23 К 9/10, 01 . 02. 82. (54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА

СВАРКИ (57) Изобретение относится к сварочному производству и.может быть использовано для регулирования и контроля термического цикла в процессе сварки при заполнении разделки за один проход, в частности при вертикальной сварке с принудительным формированием шва. Цель изобретения — расширение области применения, повьпнение точности контроля и регулирования процесса сварки, упрощение аппаратуры и повьппение качества сварного соединения. Из условия получения качественного соединения определяют допуИзобретение относится к сварочному производству, в частности к способам регулирования процессов сварки, и может быть использовано для регулирования и контроля термического цикла в процессе сварки, когда заполнение разделки происходит за один

2 стимую погонную энергию, изменяющуюся в пределах а/Ч ;„... q/V @, выбирают точку замера, находящукся на расстоянии Y от движущегося источника тепла, и контролируют взаимосвязь между расстоянием Y и температурой в точке замера. Параметры процесса, влияющие на погоннук1 энергию, регулируют согласно неравенству: (с+d ТФ)

/V „, где q — мощность источника тепла, Дж/с, V — скорость сварки, см/с; Y, — расстояние от точки на кромке стыка, над которой находится источник, до точки с температурой Т находящейся на перпендикуляре к стыку, а, Ъ, с, и — эмпирические коэффициенты зависящие от теплофизических свойств металла. В качестве измеряемого параметра выбирают температуру Т,„ в точке замера или расстояние Y до точки с температурой Т . Выбор одного измеряемого параметра повышает точность регулирования процесса сварки. Способ наиболее эффективен в случаях, когда скорость рас" пространения тепла в зоне термического влияния больше скорости сварки или сопоставима с ней. 2 э.п. ф-лы. проход, в частности при вертикальной сварке с принудительным формированием швов.

Целью изобретения является расши-. рение области применения, повьппение точности контроля и регулирования про. цесса сварки, упрощение используемой

1544535

55 аппаратуры и повьш ение качества сварного соединения.

Суть способа состоит в том, что экспериментально определяют допустимую погонную энергию q/V, обеспечивающую качественное сварное соединение из заданной стали, находящуюся в пределах q/V,„„,.... q/V, с,„, выбирают точку замера, находящуюся на расстоянии 7„, от движущегося источника тепла, и контролируют взаимосвязь между расстоянием Y è температурой в точке замера, а параметры процесса сварки, влияющие на погонную энергию, регулируют согласно неравенству

i (с фд Т )" — < Y>/а ехр(-Т, Ь) «<.— г 1 q .1. - " Vmas где q — мощность источника, V — скорость сварки, см/с, У„- расстояние от точки на кромке стыка, над которой находится источник, до точки с температурой Тщ, а,Ь,с, d — эмпирические коэффициенты, зависящие от теплофизических свойств свариваемого металла, В качестве измеряемого параметра выбирают температуру в точке замера или расстояние Y до точки с температурой Т

Способ осуществляется следующим образом.

На заранее заданном расстоянии на одной из свариваемых кромок стыка устанавливается термодатчик, перемещающийся в процессе сварки совместно с источником нагрева параллельно оси стыка.

Термодатчик, например, может быть закреплен на формирующем ползуне при аварке вертикальных стыков спринудительным формированием шва. По указанной эмпирической формуле при установленном допустимом диапазоне fq/V) определяется диапазон температур Т,„для выбранного заранее расстояния У» на котором расположен термодатчик. В процессе сварки датчик регистрирует текущую температуру и при необходимости дает команду на пульт управления аппарата об изменении режима сварки для поддержания q/V в установленном диапазоне.

Возможен другой путь осуществления способа, например, в монтажньтк условиях с применением термокарандаша. 1 ри этом выбирают контрольную температуру Т, определяют удовлетворяющий указ а иному неравенс тву диапазон расстоянийY У, „„„„и У р мак на расстоянии а и э У у с ь Ущ т о От кромки стык а, параллельно ей, на изделие наносят оси, например, посредством гибкой нити и мела, вдоль стыка термокарандашом наносят штрихи, пересекающие эти оси.

Шаг штрихов термокарандашей выбирается произвольно в зависимости от скорости .сварки. В процессе сварки сварщик-оператор следит за тем, чтобы длина штриха термокарандаша, изменившего цвет, находилась в промежутке между крайними осями и максимально приближалась к средней оси.Тенден- ция к изменению длины штриха, поменявшего цвет, в сторону ближней к кромке или дальней оси является сигналом сварщику-оператору, свидетельствующим о необходимости корректировки режима.

Способ наиболее эффективен в тех случаях, когда скорость распространения тепла в ЭТВ больше или сопоставима со скоростью сварки и при этом предполагает не столько констатацию мгновенного несоответствия Т„„ и У сколько тенденции к этому несоответствию, которое устраняется до того, как погонная энергия превысит свое допускаемое значение, I

В способе измеряют только одну величину: Т;„ или У„„, это обеспечивает его достаточно высокую точность, Взаимосвязь между мощностью дуги (погонной энергией) и температурой нагрева основного металла выражена предлагаемой эмпирической зависимостью, где с изменением мощности источника тепла, т.е. с увеличением или уменьшением сварочного тока и напряжения на дуге /о ж Uy ° Х /увеличивается или уменьшается количество тепла, отдаваемого в основной металл, и, как следствие этого, различные по температуре нагрева точки эоны термического влияния (ЗТЗ} отстоят на определенном расстоянии от

S

15445 линии сплавления. При этом эмпирические коэффициенты указанной зависимости а,Ъ,с,d и допустимая погонная энергия fq/VJ определяются экспериментально для каждого класса свариваемой стали.

Эмпирические коэффициенты в укаэанной формуле учитывают зависимость теплофизичесКих свойств свариваемого металла от изменения температуры его нагрева.

Находятся они следующим образом.

На поверхность металла вблизи свариваемой кромки термокарандашами, идеи- 15 тифицированными на различную температуру, наносят штрихи и затем производят сварку на различных погонных энергиях. После сварки замеряют расстояние 7„„ для каждого термокарандаЬ ша и находят зависимость q/V = А Y для температуры Т„, каждого термокарандаша, а затем выражения

А = й(Т,) = а ° ехр(-Ь Т ), В f(Т) с+d TМ3

6 жим сварки обеспечивает погонную энергию q/V 189250 Дж/см, величина которой близка к допустимой. При этом результаты механических испытаний сварного соединения соответствовали нормативным значениям, в частности,по ударной вязкости при отрицательной температуре.

При сварке второго образца при тех же условиях, но на режиме I g = 350 А, U = 29 В, V = 0,04 см/с температуо ра Т = 300 С была зарегистрирована на расстоянии 8,85 см (на предыдущем расстоянии Y = 7 5 см была зафиксиУ

0 рована температура 340 С) . Подстановка полученных экспериментальных данных в формулу определяет величину погонной энергии порядка

250000 Дж/см, что значительно превышает допустимую погонную энергию и, следовательно, предполагает занижение механических свойств сварного соединения. для всего набора использованных термокарандашей. Обработку результатов мож.— но производить посредством любого про30 граммируемого калькулятора.

В частности, значения эмпирических коэффициентов, вычисленных для низколегированных конструкционных сталей, приведены в примере использования способа. q/V определяется как максималь- 35 иая погонная энергия, при которой еще гарантируются регламентируемые механические свойства сварного соединения.

q/V устанавливается из условия обеспечения провара кромок стыка.

Пример. Экспериментально установлено, что при дуговой сварке вертикальных швов с принудительным формированием шва стали марки 14Г2АФ 45 значение максимальной погонной энергии а/V щ „ равно 191000 Дж/см, q/V = 180000 Дж/см,. а коэффициенты в указанной формуле равны а = 2,33>

«10-, Ь = 1,23 10, с = 0,39; а =

= 6,65 1 О ып сварен образец из стали 14ГЫФ толщиной 25 мм аппаратом А-1381 порошковой проволокой ПП

АН-19С диаметром 3 мм, на котором темО пература Т = 300 С достигалась на рас->5 стоянии Y = 7,5 см (I c@ = 550 А, = 32 В, V 0,093 см/с). Подстановка экспериментальных данных в указанную формулу показывает, что принятый реКонтролируя в процессе сварки взаимосвязь между расстоянием от точки замера до кромок свариваемого образца и температурой в этой точке,согласно указанной формуле, посредством технологических приемов (увеличение скорости подачи электрода, напряжения дуги и вылета электрода) была произведена оптимизация температурного поля свариваемого образца, что позволило отрегулировать погонную энергию до величины, близкой к допустимой, и реально обеспечить получение нормативных значений механических свойств сварного соединения.

Предлагаемый способ регулирования процесса сварки расширяет область применения, повышает точность контроля и регулирования процесса сварки, упрощает используемую аппаратуру и повышает качество сварного соединения за счет поддержания оптимального термического цикла в свариваемых кромках.

Формула изобретения

1. Способ регулирования процесса сварки, при котором в зависимости от изменения температуры в определенной точке изделия изменяют параметры сварки, влияющие на погонную энергию, отличающийся тем, что с

I>44535 расстояние от кромки стыка, над которой находится источник, до точки с температурой Т а,Ь,с, d (edT)

zà 7 /а ° ехр(-ТЪЬ) 6

20 мощность источника тепла, скорость сварки, см/с, где q

Составитель Т, Арест

Техред Л.Сердюкова

Корректор С. Черни

Редактор А, П1андор

Заказ 457 Тираж 652 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

11303S, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 целью расширения области применения, повышения точности контроля и регулирования процесса сварки, повышения качества сварного соединения и упрощения используемой аппаратуры, выби5 рают точку замера, находящуюся на расстоянии Y „ от движущегося источника тепла, определяют допустимые значения погонной энергии а/Ч, находящиеся в пределах a/7 „...q/Uzaz

B контролируют взаимосвязь между расстоянием Y „„ и температурой в точке замера, а параметры процесса регулируют согласно неравенству ° 15 эмпирические коэффициенты, зависящие от теплофиэических свойств свариваемого металла ..

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что в качестве измеряемого параметра выбирают рассто" яние 7„„ от кромки свариваемого иэделия до точки с заранее заданной температурой (Т„,), 3. Способ по нп.1 и 2, о т л ич а ю .шийся тем, что в качестве измеряемого параметра выбирают температуру Тщ на заранее заданном расстоянии от кромки свариваемого издеJIHH fY )