Способ двухдуговой сварки неплавящимися электродами в среде защитного газа

Способ двухдуговой сварки неплавящимися электродами в среде защитного газа

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сотов Советскнх

Сотднелнстнческнк

Республик, (61) Дополнительное к авт. свмд-ву

{51},Ц. Кл.2

В 23 К 31/06

В 23 К 9/08

В 23 К 9/16 (22) Заявлено 0211.76(21) 2418351/25-27 с присоединением заявки йо (23) Приоритет

Государе твеиимй комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 0507.79 Бюллетень йо 25 . {53} УДК 621. 791. ,75 (088.8) Дата опубликования описания 050779

{72} Авторы И . М . Ковалев, A. С . Рыбаков,. В .Ф. Евдокимов, Ю.П.Мягков, П.М.Гаврилин и E.М.Кричевский

{71} Заявители Тульский политехнический институт и Москов трубный завод

ЪР ЬЫ ЭКАЯ : Г (54) СПОСОБ ДВУХДУГОВОЙ СВАРКИ НЕПЛАВЯЦИМИСЯ

ЭЛЕКТРОДАМИ В СРЕДЕ ЗАЩИТНОГО ГАЗА

Изобретение относится к дуговой сварке, преимуЩественно прямошовных труб,неплавящимся электродом в среде защитного газа.

Известен способ двухдуговой сварки с подачей прнсадочной проволоки между дугами, причем присадочной проволоке, с целью повышения производительности н качества сварного соединения, сообщают колебания вдоль продольной оси шва.

Однако недостатком данного спОсоба сварки является то, что он требует громоздкого оборудования. Сварной шов формируется с большим усилением эа счет дополнительной массы расплавленного металла рисадочной проволоки.

Большая высота усиления шва может привести к поломке инструмента калибровочных клетей стана (1).

Известен способ сварки плавлением несколькими последовательно расположенными электродами с подачей кратковременных импульсов тока, Для повыше- ния качества. сварного соединения ,встряхивают жидкий металл сварочной ванны. Данный способ не повышает скорость сварки и- качество сварного"" шва (2) .

Известен также способ двухдуговой сварки, в котором одна из дуг питается положительньвтй полупериодами выпрямленного трехфазного тока, другая— отрицательными . Этот способ. также не повыпает скорость и качество сварки, так как с ростом величины сварочного тока для обеспечения заданной. глубины проплавлення, стойкость одного из неплавящихся электродов, выполняющего роль анода, снижается 13) .

Все выаеперечисленчые способы в условиях сварки прямошовных труб обладают одним общим иедостаткомт с ростом тока и скорости сварки образуется и увеличивается участок сварного соединения с г.онижеиной технологической прочностью, который раэрывется под действием упругих деформаций стенок трубной заготовки после выхода из зоны сжимающих усилий опорно-сварочного узла стана.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к описываемому изобретению является спо" соб дуговой сварки с принудительным давлением на металл сварочной ванны, осуществлтейым электрической ду--гой, при котором принудительное давление осуществляют вспомогательной

59 4 максимального давления, что предотвращает разрыв сварного соединения или образования в нем трещин с увеличением тока и скорости сварки (повышение производительности процесса сварки) .

Расстояние от дуги, расположенной перед точкой схождения кромок трубной заготовки в направление сварки, выбирается не превышающим длины сварочной вайны, так как при расстоянии большем, чем длина сварочной ванны, оплавление кромок и их последующая кристаллизация происходит вне эоны максимального давления опорно-сварных роликов, т.е. беэ образования сварного соединения.

Однако шов, сваренный первой дугой, имеет большое усиление, некачественный внешний вид (подрезы) и требует при последующей операции калибровки (в калибровочном узле стана) значительных деформаций и усилий, которые могут привести и поломке инструмента. для получения качественного формирования поверхности шва и ликвидации усиления на вторую дугу накладывают знакопеременное продольное магнитное поле, позволяющее управлять полем скоростей движения жидкого металла в сварочной ванне и равномерно распределять жидкий металл по поперечному сечению шва.

Равенство сварочных токов обеих дуг обеспечивает, с одной стороны, пРоплавление на глУбинУ 1/4+1/3 сваренного шва первой дугой, а с другой стороны,- идентичность условий магнитнoro взаимодействия обеих дуг.

Равенство токов дуг не устанавливает разницу в глубинах проплавления первой и второй дуги. Эта разница (1/4+1/3 у второй дуги по отношению к первой) объясняется неравенством условий теплового воздействия дуг на свариваемое соедине †. ние rio разные стороны от точки схождения кромок.

Тепло первой проплавляющей дуги воздействует на еще не сваренные кромки и проникает в стык на всю его глубину. Причем, сварочный ток, скорость сварки и длина первой дуги выбираются из условия обеспечения заданной (на всю толщину кромок) глубины проплавления. Тепло второй; дуги, воздействуя на уже сваренный первой дугой шов, не мажет проникнуть на ту же глубину, что и тепло первой дуги, поэтому глубина проплавления второй дуги меньше, чем первой.

Неравенство по проплавлению объясняется также и длиной второй дуги, ко60 торая выбирается в 2-3 раза больше, чем у первой для обеспечения большей ширины проплавления. Продольное знакопеременное магнитное поле, воздействующее на вторую дугу, рассредота65 чивая дугу по ширине шва и способст3 6719 дугой, следующей за основной дугой на расстоянии, равном 0,5-0,7 от длины сварочной ванны, при этом мощность вспомогательной дуги выбирают в зависимости от скорости сварки в пределах от 0,5 до 0,4 мощности основной дуги (41 °

Однако известный способ сварки труб обладает существенными недостатками. Применение эначительйых сварочных токов для обеспечения заданной глубины проплавления при возрастании 10 скорости сварки ведет к увеличению общей длины сварочной ванны (общая длина сварочной ванны по известному способу определяется суммой длий ванн от основной и вспомогательной 15 дуг) и участка шва с пониженной технологической прочностью, который разрывается под действием упругих деформаций стенок трубы после выхода из зоны сжимающих усилий опорно-сварочных роликов.

Таким образом, применение известного способа для сварки прямошовных труб на повышенных скоростях практически невозможно, он требует специальных устройств, удерживающих сварной шов от разрыва после выхода его из зоны давления опорно- сварочных роликовв, Целью иэобретення- является повы" шен йе" йроиз водительности процесса сварки и качества сварных швов путем управления движением жидкого металла в сварочной ванне.

Это достигается тем, что в способе двухдуговой сварки неплавящимися электродами в среде защитного газа. преимущественно прямошовных труб„дуги располагают по разные стороны от точки схождения кромок заготовки трубы на расстоянии 1,5-2 длин сварочной 40 ванны между дугами, при этом дугу, находящуюся впереди точки схождения кромок в направлении сварки, располагают от точки схождения кромок на расстоянии, не превышающем длины сва- 45 рочной ванны, и на дугу, расположенную позади точки схождения кромок, воздействуют знакопеременным продоль- . ным магнитным полем, причем токи дуг равны. 50

Помещение точки схождения кромок заготовки между дугами позволяет, в отличие от известного способа, разнести по времени и в пространстве точки ввода тепла первой дуги и макси-55 мального сжатия кромок трубной заготовки. Первая дуга сначала оплавляет кромки заготовки на заданную глубину (всю толщину кромок), а потом заготовка (со скоростью сварки) подается в зону сжимающих усилий опорно-сварочных роликов.

Таким образом, по предлагаемому способу зона пониженной технологической прочности сварного шва всегда пространственно оказывается в зоне

5 .. 671959 6 вуя тем самым перераспределению масс жидкого металла по поперечному сечению сварочной ванны, также увеличивает ширину шва и уменьшает глубину проплавления.

Таким образом, функции дуг различны. Первая короткая дуга всегда проплавляет стык на всю глубину кромок, в то время как глубина и ширина проплавления второй, более длинной дуги, регулируется оператором-сварщиком из условий гарантированного перепла- р ва дефектов наружной поверхности сварного шва (подрезы, усиление) после первой дуги и обеспечения качественного внешнего вида сварного соединения с помощью изменения длины дуги, напряженности продольного магнитного поля и расстояния между дугами.

Неодинаковость в характере.воздействия дуг обуславливает разницу в геометрической форме и размерах их зон проплавления.

Расстояние между дугами 1,5-2 длины сварочной ванны является оптимальным с точки зрения исключения воздействия продольного энакопеременного магнитного поля на первую дугу, конструктивного выполнения и размещения сварочных горелок.

Расстояние большее, чем 2 длины сварочной ванны, приводит к росту величины сварочного тока второй ду- ЗО ги, так как она будет гореть на более холодном металле.

Предлагаемый способ поясняется чертежом, содержащим точку 1 максймаль-38 ного сжатия и схождения кромок 2 трубной заготовки 3 в опорно-сварочных роликах 4, сварочный электрод 5 первой дуги, сварочный электрод б второй дуги, сварочную ванну 7 первой ду- 40 ги,линию напряженности у знакопеременного продольного магнитного поля.

Предлагаемый способ состоит s следующем.

Перед началом сварки сварочный 4 электрод 5 первой дуги помещают от точки 1 кромок 2 трубной заготовки

3 на расстоянии Ь@Ьв. Сварочный электрод .6 второй дуги располагают от сварочного электрода 5 первой дуги на расстоянии 1,5-2 Ьв, где LB длина сварочной ванны. Затем приводят в движение трубную заготовку 3 и пропускают ее через опорно-сварочные ролики 4, возбуждают сначала первую дугу, а затем вторую дугу. 55

Налагают на вторую дугу знакопеременное продольное магнитное поле и производят сварку.

Пример. Проводилась сварка труб 38х2,5 из стали 12Х183105 йа трубоэлектросварочном стане 10- 60.

Перед сваркой Неплавящийся электрод . перв ой ду ги располагали от т очки схождения кромок трубной заготовки на расстоянии 26 мм. Неплавящийся: электрод второй дуги располагали от электрода первой дуги на расстоянии 50 мм. После подачи трубной заготовки со скоростью сварки 3,6 м/мин в зону опорно сварочных роликов, возбуждалась сначала первая дуга, а затем вторая дуга. Частота управляющего знакопеременного продольного магнитного поля, налагаемогб иа вторую дугУ и ванну, соста щяла 5-10 гц (подби- . рается в зависимости от выбранного режима сварки). Сварочный ток первой и второй дуги поддерживался равным

350А, В качестве защитного газа использовался аргон марки А.

Способ позволяет повысить производительность трубоэлектросварочных станов в 2,5-3 раза при хорошем качестве сварнбго шва.

ФорМула изобретения

Способ двухдуговой сварки неплавящимися электродами в среде защитного газа,преимущественно прямсыовных труб, отличающи-йся. тем, что, с целью повышенйя производительности процесса сварки и качества сварных швов путем управления движением жидкого металла в сварочной ванне, дуги располагают по разные стороны от точки схождения кромок заготовки трубы на расстоянии между дугами

1 5-2 длин сварочной ванны, при этом дугу, находящуюся впереди точки схож" дения кромок в направлении сварки, располагают от точки схождения кромок на расстояний, ие превышающем длины сварочной ванны, и на дугу расположенную позади точки схождения кромок, воздействуют знакопеременным продольным магнитным пблем, причем токи дуг равны.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 351653, кл, В 23 К 9/00, 1971 °

2. Авторское свидетельство СССР

М 437587, кл, В 23 К 9/16, 1972.

3. Патент Франции 9. 2126541, кл. В 23 К 9/00, 1972.

4. Авторское свидетельство СССР

9 454976, кл. В 23 К 9/16, 1973 °

671959

Составитель Г.Квартальнова

Редактор В.Смирягииа Техред 3. фанта . Корректор 0.Ковинская

Заказ 3764/12 Тира)к 1221, Подписное

ЦНИИПИ ГооударСтвенного комитета СССР

rio делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патейт, r.Óàãîðîä, ул .Проектная, 4