Способ автоматической сварки под флюсом в потолочном положении и устройство для его осуществления

Способ автоматической сварки под флюсом в потолочном положении и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к автоматической сварке под флюсом в потолочном положении. Цель изобретения - повышение качества сварки за счет улучшения формирования шва и распределения заданного давления по линии кристаллизации жидкого металла сварочной ванны. Способ сварки заключается в том, что свариваемые листы 12 размещают над корпусом 1 устройства, в котором размещены мундштук 2 с проволокой 14, формирующая подкладка 3 Г-образной формы и флюс 13. Формирующая подкладка 3 снабжена клиновидными выступами 4, вершины которых размещены на линии перегиба подкладки, а соприкасающиеся края образуют канавку переменного сечения с цилиндрической поверхностью, которая пересекается верхними плоскостями клиновидных выступов по пораболе, повторяющей линию кристаллизации жидкого металла сварочной ванны 6 сварного шва 10. На участке А флюс подают с постоянным давлением для поддерживания сварочной ванны 6, на участке В давление флюса удерживает сварочную ванну на уровне стыка, а на участке С флюсовая прослойка и слой жидкого шлака 15 создают изменяющееся давление от максимального на участке кристаллизации до минимального на участке застывания металла. При этом усилие прижатия флюса и формирующей подкладки распределяется по линии кристаллизации жидкого металла. Способ и устройство позволяют оптимально распределить заданное давление флюса вдоль свариваемого шва, стабилизировать параметры режима сварки. 2 с.п. ф-лы, 4 ил.

союз сОВетских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л В 23 К 9/18, 37/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

В с г

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1353594 (21) 4429057/27 (22) 06.06.88 (46) 30.08.91. Бюл. ¹ 32 (71) Институт электросварки им. Е.О.Патона (72) Б.Е.Патон, В.В.Подгаецкий, П,А.Варенчук, Н.Т.П ри валов, В.И. Галин ич, В.Д. Ковалев и Я.А. Романенко (53) 621.791,753.5.03(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1353594, кл, В 23 К 9/18, 1987. (54) СПОСОБ А В ТОМАТ ИЧ Е СКОЙ С ВАР КИ

ПОД ФЛЮСОМ В ПОТОЛОЧНОМ ПОЛОЖЕНИИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к автоматической сварке под флюсом в потолочном положении. Цель изобретения — повышение качества сварки за счет улучшения формирования шва и распределения заданного давления по линии кристаллизации жидкого металла сварочной ванны. Способ сварки заключается в том, что свариваемые листы

12 размещают над корпусом 1 устройства, в котором размещены мундштук 2 с проволокой 14, формирующая подкладка 3 Г-обраэИзобретение относится к автоматической сварке под флюсом в потолочном положении.

Цель изобретения — повышение качества сварки за счет улучшения формирования шва и распределения заданного давления по линии кристаллизации жидкого металла сварочной ванны.

На фиг.1 изображено предлагаемое устройство; на фиг.2 — разрез А-А на фиг.1; на

„„. Ж„„1673338 А2 ной формы и флюс 13. Формирующая подкладка 3 снабжена клиновидными выступами 4, вершины которых размещены на линии перегиба подкладки, а соприкасающиеся края образуют канавку переменного сечения с цилиндрической поверхностью, которая пересекается верхними плоскостями клиновидных выступов по параболе, повторяющей линию кри таллизации жидкого металла сварочной ванны 6 сварного шва

10. На участке А флюс подают с постоянным давлением для поддержания сварочной ванны 6, на участке В давление флюса удерживает сварочную ванну на уровне стыка. а на участке С флюсовая прослойка и слой жидкого шлака 15 создают изменяющееся давление от максимального на участке кристаллизации до минимального на участке застывания металла. При этом усилие прижатия флюса и формирующей подкладки распределяется по линии кристаллизации жидкого металла. Способ и устройство позволяют оптимально распределить заданное давление флюса вдоль свариваемого шва, стабилизировать параметры режима сварки. 2 с.п. ф-лы, 4 ил. фиг.3 — формирующая подкладка, общий вид; на фиг.4 — схема варки с формирующей подкладкой.

Устройство содержит корпус 1, в котором размещен сварочный мундштук 2, формирующая подкладка 3 Г-образной формы. снабженная двумя клиновидными выступами 4. В качестве корпуса 1 может быть использовано любое известное устройство

1673338 для подачи флюса, выполненное, например, в виде шнекового питателя.

Формирующая подкладка 3 установлена в корпусе 1 с возможностью регулирования ее положения относительно плоскости 5 выходного отверстия корпуса 1 и обеспечивает создание заданных давлений флюса в зоне свариваемого стыка. При этом формирующая подкладка 3 выполнена с перегибом по линии 5, которая делит ее на две 10 части а и в, При сварке вершина перегиба подкладки 3 размещается под участком начала кристаллизации жидкого металла сварочной ванны 6, образуя зазор f между вершиной перегиба формирующей под- 15 кладки 3 и формируемым металлом сварочной ванны 6. Величину зазора f выбирают в зависимости от требуемой формы сварных швов, типа выполняемых соединений, свойств свариваемого материала, а также 20 режимов сварки, Такое размещение вершины перегиба формирующей пластины 3 под участком начала кристаллизации жидкого металла свэро <ной ванны б при сварке создает на этом участке максимальное давле- 25 ние флюса.

Участок а подкладки 3, расположенной вблизи мундштука 2, наклонен под углом а к плоскости выходного отверстия корпуса 1. а другой участок в подкладки наклонен под 30 углом/3 к поверхности выходного отверстия

1. Участки а и в подкладки 3 выбирают в соответствии с отношением, о.

1,5 — 4, 35 а углы гт и /3 при этом должны удовлетворять условиям

3" <а < 13 ;

1о аР (5о

Клиновидные выступы 4 расположены на всей плоскости участка а, а их вершины совмещены с линией 5 перегиба Г-образной поверхности формирующей подкладки 3.

На их соприкасающихся краях выполнены 45 фигурные вырезы, образующие канавку с переменным поперечным сечением и имеющую форму цилиндрической поверхности, образующая 7 которой расположена в плоскости участка а. Размеры канавки подбирают в зависимости от режимов сварки, формы свариваемых стыков и требуемой формы усиления шва.

Канавка с цилиндрической поверхностью пересекает верхние плоскости клиновидных выступов 4 по параболе 8, а любая продольная секущая вертикальная плоскость Г-образной формирующей подкладки 3 образует с ее рабочей поверхностью линии пересечения, расположенные под одинаковыми углами у, величина которых ранна у = 180" — (а +/3)

Такое постоянство взаимодействия рабочей поверхности формирующеи пластины на участке максимального давления флюса обеспечивает качественное формирование сварных швов.

Канавку на участке а формирующей подкладки 3 располагают под контуром 9 хвостовой части сварочной ванны б сварного шва 10 со стороны кратера на нижней поверхности 11 свариваемого стыка таким образом, чтобы вершина контура 9 находилась при сварке над вершиной параболы 8 канавки. что обеспечивает правильное создание и распределение постоянного по величине заданного давления флюса по всей границе кристаллизации жидкого металла сварочной ванны 6 и на участке максимального давления флюса.

Сущность способа заключается в следующем.

Свариваемые листы 12 металла располагаются нэд корпусом 1, содержащем флюс 13, Листы 12 мегалла могут быть элементами совершенно различных металлоконструкций, например корпусом корабля, которые имеют ограниченный доступ сверху и могут быть сварены только в потолочном положении. Для этого к месту образуемого стыка корпус 1 с флюсом 13 поджимают любым известным способом при помощи любого известного устройства.

Внутри корпуса 1 установлен мундштук

2 со сварочным расходуемым электродом

14. Электрод 14 может быть любым иэ известных.

В начале сварки подают электрод 14 к свэриваемому стыку, на электрод 14 подают напряжение и зажигают дугу. После зажигания дуги происходит плавление свариваемого металла листов 12, флюса 13 и материала электрода 14, в результате чего образуется сварочная ванна б. Под воздействием тепла дуги и сварочной ванны 16 происходит плавление флюса 13, образуетСя жидкий шлак, часть которого располагается под сварочной ванной б, образуя шлаковую ванну 15, на которую в процессе сварки воздействует флюс 13, Технологически при этом вся зона сварки делится на несколько участков; участок А перед дугой относительно образующегося шва 10, участок В горения дуги и расположения сварочной ванны б, где выделяется участок начала кристаллизации жидкого металла сварочной ванны б, и участок С формирования шва 10.

167:333(3 (1)лк>с 1 3 снизу снзринз(;(лого с(ыкз п()дBIE)T г<од ()азн(IM да влепи((л нз рзз>< ь<х >(IBсткз х А, (3, С вдоль сна ри нз(. мо(о с ты кз.

Нз у <зс(ке А перед дусои флюс подают под пг>стояннь<м заданным давлением, необходимым для создания условий поджатия сварочной ванны б. Давление флюса 13 на участке А задают н зависимости от ныбрзнНОГО РЕжИк<а, СнаРКИ СВОйСтВ СВЗРИВЗЕМОГО материала, а также геометрии и фор<лы свариваемого стыка и поддерживают постоянным.

Нз у <зстке В флюс 13 подают под давлением, обеспечиваю(цим удержэ(<ие сварочной ванны 6 нэ уровне снзринземого стыка, при этом его постепенно увеличивают на протяжении сварочной BB(IIII,I 6 таким образом, чтобы максиглзльное давление флюса 13 прикладывалось к участку начала кристаллизации жидкого металла сварочной RRHHbl 6. 3з участок начала кристаллизации принимают участок перехода жидкого расплава сварочнои ванны 6 в твердое состояние. Участок начала кристаллизации жидкого металла сварочной ванны со стороны кратера на нижней поверхности сваривземого стыка, предстанленнои в ниде условной плоскости 11, располагается по контуру 9 и имеет форму пзраболь<. Вершину параболы располагают от дуги на расстоянии, равном длине сварочной ванны 6, а ось ее симметрии располагают в вертикальной плоскости продольного сечения сварного шва 10 сваривземого стыка. Давление флюса на участке В задают большим, чем давление флюса на участке А. Увеличение давления на участке В обьясняется необходимостьlo поддержания рзсплзнз cнэрочной ванны 6 на уровне снаринаемого cI ûêà с учетом количества флюса. которь>й плавится и спекается н корку 16.

Снизу из шлаковой ванны 15 на участок

С формирования швэ 10 подают слой жидкого шлака и прикладываюг к нему давление, изменяемое от максимального на участке начала кристаллизации до минимального на участке С застывания слоя подаваемого жидкого шлака, образующего шлаковую пленку 17. Макси(<)ль(<ое давление на участке начала кристаллизации необходимо для удержания кристаллизующегося металла на уровне свариваемого стыка, Максимальное давление прикладывают к участку начала кристаллизации жидкого металла сварочной ванны 6, так как на этом участке расплавленный металл, начиная кристаллизоваться, приобретает повышенную вязкость и тем самым оказывает максимзльное col13)oT(1<);Ip(

ДЗ нл() I< и Ю.

Участок начала крис)зллиззции имее< небольшую протяженност ь, располагается

5 по контуру 9 и является IðBI<èöåé ме.кду учагтком В горения дуги и сварочной ванны

6 и участком С формирования швз 10.

Величину максимального давления выбирак)т исходя из режимов сварки, формы

10 свариваемого стыка и материала свзриваемого изделия и поддерживают постоянной, воздействуя по всему контуру 9 го стороны крз(ера на нижней поверхности 11 сваринаемого стыка.

15 По мере постепенного перехода жидкого расплава снарочнои ванны в твердое сос(ояние давление постепенно снижают до минимального, об)еспечивая при этом окончательное формирование сварного швэ 10 и

20 удержание застывающего шлакового слоя, образующего нз поверхности шлаковую пленку 17, Давление нэ слой подаваемого из шлаковои ванны 15 жидкого шлака на участке С

25 формирования шва 10 оказывают через прослойку флюса 13. рас; ределенного по всему этому участку С. Такой с. ой подаваемого жидкого шлака на участках В и . выполняет роль смазки между мегаллом кристаллизую30 щегося шна 10 и частично размягченным слоем флюсонои прослойки.

Смазка в виде жидкого шлакового слоя способствует поддержанию постоянства сварочной ванны б, не нарушая ее равновесное состояние.

35 Способ сварки позволяет оптимально распределить заданные данг>ения флюса 13 на участках А.В,С вдоль снзринаемого стыка, а также стабилизировать заданные параметры режима сварки и тем самым получать

40 сварные швы высокого качества н широком диапазоне технологических возможностей, Опытно-промышленная проверка предложенного способа и устройства для его осуществления показала высокую надежность процесса автоматической сварки и

45 стабильность качества сварных соединений при сварке как кольцевых, так и продольных швов Сварку производят как с разделкой кромок, так и без нее, как с зазором, та<(и без него, а также с подачей присадочной

50 проволоки.

Для формирования верхней части шва флюс подают как с нижней стороны через зазор между кромками изделия, так и сверху

55 любым известным способом.

Например, производили сварку кольцевых швов котлов нефтебензиновых ж.д. цистерн (приварка двух днищ к обечайке) 1673338 диаметром (Д) 3000 мм, из стали 09Г2С с переменной толщиной стенки (б) 8-12 мм, собранных с переменным зазором 0-4, превышение кромок «3 мм.

Положение формирующего устройства и длины участков выбирали: (Q= 10 ; (/3 =

3; a=30MM, в=90мм,с= Змм;диаметр цилиндрической поверхности канавки Д, =

=28 мм; толщина клиновидных выступов бв

= 4 мм (выступы припаивались на латунь к плоскости участка а формирующей пластины); ширина каждого клиновидного выступа

30 мм.

Сварку производили на режиме:

Напряжение дуги, В 30 — 33

Сварочный ток, А 700 — 750

Скорость подачи электрода, м/ч 175 — 185

Скорость сварки, 1 м/ч 30 — 35

Диаметр электрода, мм 3

Вылет электрода, мм 25

Марка электрода СВ08ГА, 107

Марка флюса внизу ОСЦ вЂ” 45M

Марка флюса вверху АН 60

Род тока Постоянный

Полярность Обратная

Источник ВДУ вЂ” 1201

Процесс сварки протекал стабильно, формирование шва наблюдалось хорошим с обеих сторон. Высота усиления швов сверху (внутри котла) 1 — 3 мм, снизу (снаружи) 1 — 2 мм. Ширина усиления швов сверху 14-18 и снизу 12 — 14 мм, Швы подвергали контролю ультразвуком и рентгенографированию, результаты которых подтвердили высокое качество сварки вполне удовлетворяющим предъявляемым требованиям к данным изделиям, Использование предложенного crособа и устройства для его осуществления обеспечивает: воэможность существенно улучшить формирование наружной стороны шва и тем самым улучшитьуформирование шва в целом (с обеих сторон); повысить качества швов и создать воэможности выполнения сварки однопроходных швов взамен применяемой двухпроходной двусторонней сварки под флюсом в нижнем положении; возможность выполнения качественной сварки как корневых так и подварочных швов; повышение надежности и стабильно10

50 сти процесса сварки; воз ложность полной автоматизации (ко лг1ью1еризации) процесса сварки; расширение технологических возможностей и режимов сварки; повышение культуры производства и улучшение условий труда обслужива юнгеro персонала.

Предложенные спо об и устройство применимы для автоматической потолочной сварки под флюсом поворотных кольцевых швов изделий с огр1ниченным доступом с внутренней стороны (сосуды, резервуары, трубы и др), продольных швов листовых и объемных изделий большой площадки, кантонка которых затруднена (полотнища, сегменты, пазы, стыки обьемных секций и T,д.), а также могут быть использованы при производстве цистерн, котлов, постройке судов, строительстве т руГ опронодон н химическом машиностроении.

Формула изобретения

1. Способ анто латической сварки под флюсом в потолочном положении по ант, сн.

N 1353594, отличающийся тем. что, с целью повышения качества сварки за счет улучшения формирования шна, участок мак симального давления флюса располагаю1 по линии начала кристаллизации жидкого металла сварочной ванны, например по параболе с осью симметрии, в вертикальной плоскости продольного сечения сварного шва, проведенной через продольную ось симметрии шва.

2, Устройство для автоматической сварки под флюсом в потолочном положении по авт. ce N 1353594, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества сварки за счет распределения заданного давления по линии кристаллизации жидкого металла сварочной ванны, участок а формирующей

Г-образной подкладки снабжен двумя взаимно соприкасающимися клинонидHûми выступами с вершинами, размещенными на линии перегиба поверхности подкладки, и с фигурными вырезами на ик соприкасающихся краях, образующими канавку переменного сечения с цилиндрической поверхностью, касательной к плоскости участка а формирующей подкладки I10 сноеи образующей и пересекающеися с верхними плоскостями клинониднык ныступон по параболе, вершина которой размещена на линии перегиба поверхности Г-образной формирующей подкладки.

16783;(8 иг

А-А

1673338

Редактор М. Келемеш Техред М.Моргентал . Корректор Л. Бескид

Заказ 2883 Тираж 514 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Пройэводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101