Способ сварки сжатой дугой

Способ сварки сжатой дугой

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Col®TcKHx

Социалистических

Реслублик, ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ИТЮЛЬСТВУ о» 806311 (е1) Дополнительное к авт. свидву (22) Заявлено 100 7.78 (21) 2646 317/25-27 (51)М. Кл З с присоединением заявки Их

В 23 К 9/16

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 2 302В 1. Бюллетень ЙФ 7

Дата олубликования описания 2 302.81 (53) УДК 621. 791. . 755 (088,8) (72) Авторы изобретения д.Г. Быховский, A. Я.Медведев, В.Н. Киселев и В.Н.Фирсов (71) Заявитель (54 ) СПОСОБ СВАРКИ СЖАТОЙ ДУГОЙ

Изобретение, относится к плазменно-дуговой обработке металлов, преимущественно к плазменно-дуговой сварке, и может быть использовано при однопроходной механизированной плазменной сварке металлов, толщиной до 20 мм.

Известны способы механизированной плазменной сварки металлов непроникающей и проникающей дугой (1).

Для плазменной сварки непроникающей дугой характерны малая степень сжатия столба дуги, малые расходы стабилизирующего и плаэмообраэующе- 15

ro газа. Активное пятно плазменной дуги (анодное в случае сварки на прямой полярности, катодное в случае сйарки на обратной полярности) располагается на поверхности сварочной 2О ванны., т.е. плазменная дуга представляет собой поверхностный источник;.. нагрева. Этот способ в основном на! ходит применение при плазМенной сварке бортовых и угловых соединений, од- 25 нопроходной сварке стыковых соединений металлов, толщиной до 5 мм, а также для выполнения второго и пос ледукхаего швов при многократной csap- . ке металла большим толщин. 30

Недостатком плазменной сварки непроникающей дугой является то, что при сварке металла большей толщины резко ухудшается коэффициент формы шва (увеличивается ширина шва, увеличивается отношение ширины шва к . глубине проплавления), ухудшается формирование сварного шва, ужесточается требование к защите сварочной ванны.

При плазменной сварке проникающей дугой скорости истечения плазмообразующего и стабилизирующего газа значительно выше, а расходы плазмообраэующего и стабилизирующего газа в 3-10 раз превышают расходы при сварке непроникающей дугой, Столб йроникающей дуги проходит через всю толщину свариваемого металла, при этом на передней кромке сварочной ванны образуется сквозное отверстие, через которое выходит факел плазмообраэующего и стабилизирующего газа. От вытекания расплавленный металл удерживается силами ,поверхностного натяжения.

Основной областью применения разменной сварки проникающей дугой является однопроходная сварка беэ

806 311 обеспечивает сварку стыков, толщиной не более 12 мм.

Цель изобретения — обеспечение постоянной заданной глубины проплавления с одновременным качественным формированием сварного шва.

Поставленная цель достигается тем, что увеличение расхода производят эа время Т«а уменьшение расхода производят за время Т, удовлетворяющие со10 отношение Т„ > > Т, где s - время релаксации, ойределяемое в соответствии с глубиной проплавления, вязкостью расплавленного металла и поверхностным натяжением расплавленного металла.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

Сварка производится при относительном перемещении деталей и сжатой дуги, горящей в потоке плазмообразующего и защитного газа между электродом плазмотрона, снабженноro стабилизирующим соплом, и свариваемым изделием, Подача плазмообразующего газа непрерывно меняется так, 25 что время Т увеличения расхода плаэмообразующего газа и время Т уменьшения расхода плазмообразующего газа соответствуют соотношению, приведенному выше. Время силового воздействия плазменной дуги на ванну расплавленного металла выбрано так, что в момент повышения давления происходит образование кратера заданной глубины, а за время уменьшения давления, образованный ранее кратер не успевает изменить своей конфигурации за счет инерционности расплавленного металла. разделки кромок стыковых соединений из нержавеющих илегированных сталей, толщиной 12 мм и титана, толшиной до 20 мм. При этом обес. печиваются минимальное отношение ши. рины шва к глубине проплавления,незначительная эона термического влияния и высококачественная защита поверхности сварочной ванны.

Основным недостатком сварки .. проникающей плазменной дугой являет- ся жесткие требования к поддержанию режима сварки: тока дуги, расхода плазмообразующего и стабилизирующего газа, скорости сварки. Отклонение любой из этих величин от оптимальной при сварке металла заданной величины приводит либо к прожогу из-эа того, что вес расплава сварочной ванны начинает превышать силы поверхностного натяжения, либо к образованию двойной дуги из-эа того, что металл проплавляется не на всю глубину, обраэуется высокотемпературный фыкел от- раженного газа, замыкающий промежуток между соплом и изделием, Известен также способ сварки сжатой дугой, являющийся усовершенствованием предыдущего, при котором создают непрерывную пульсацию давления на ванну расплавленного металла,для чего расход плазмообразующего газа периодически уменьшают и увеличивают (2) .

Силовое воздействие на сварочную ванну осуществляется за счет непрерывной пульсации расхода плазмообразующего газа. Это позволяет эа счет изменения мгновенных значений расхода плазмообразующего газа по синусоидальному закону повысить действующее эначение расхода и получить в среднем дугу, занимающую промежуточное положение между непроникающей и проникающей дугой.

Недостатком способа является закон, по которому происходит изменение мгновенных значений расхода плаэ мообразующего газа. Для сверления кратера .еобходимо, чтобы время воздействия повышенного расхода плаэмообразующего газа на сварочную ванНу было больше времени релаксации процесса образования в расплаве кратера з ад ан н о го ра э мера. При в реме ни дейс твия пониженного расхода равном времени воздействия повышенного расхода происходит полное заполнение образованного ранее кратера. Это приводит к тому, что при сварке глубина проплавления колеблется вместе с колебаниями расхода плаэмообразующего газа.

Для снижения этого отрицательного эффекта необходимо строго согласовывать скорость сварки с параметрами процесса изменения расхода плаэмообразующего газа, током дуги, диамет-; ром канала стабилизирующего сопла.

Поэтому усовершенствованный способ

d0

При сварке сталей, алюминия и меди время релаксации кратера заданной глубины, образованного в расплавленном металле, связано вязкостью и поверхностным натяжением расплавленного металла и может быть определено по формуле С =н где Н - глубина кратера, см; вязкость . расплавленного металла с ма

Ан ° с

Д.- . поверхностйое натяжение расплавленного металла, — . дн см

Величина 7 имеет размерность времени и равна времени релаксации образования в расплаве кратера заданной глубины Н.

При осуществлении предлагаемого способа 1лина столба дуги, в том числе и части. столба дуги, погруженной в металл, не меняется во времени. В результате максимально используется тепловая энергия дуги, а также,, гарантируется постоянная глубина проплавления, .Пульсация расхоа плаэмообразующего газа и связанная с этим пульсация силового воздействия плазменной дуги на ванну

806311

Г,с Т„,с T c

I I .1 4! I

Ме- !Толщи-! талл!на,см

1 I

Сталь 0,5

0,4-0,6

0,6 - 0,3

0,8-1,1 1,1

1,2-1,7 1,7

0,7

1,0

10 1 5

1,5

2,2

1,6-2, 2

2,0

1,0

1,2

1,2

Медь 0,5

2,2

2,3 2,4

3,6 3,4

3,5

1,5

4,5

4,6 4,7

2,0

2S

Формула изобретения

Способ сварки сжатой дугой, при котором создают непрерывную пуЛьсацию давления на ванну расплавленио40 ro металла, для чего расход плазмообразующего газа периодически уменьшают и увеличивают, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью обеспечения постоянной заданной глубины

45 проплавления с одновременным качественным формированием сварного шва, увеличение расхода производят за время Т, а уменьшение расхода

/ производят за время Т>, удовлетворяющих соотношение Т w ь > Т, где

à — время релаксации, определяемое в соответствии с глубиной проплавле.ния, вязкостью расплавленного металла и поверхностным натяжением рас.плавленного металла.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Способы механизированной плазменной сварки металлов непроникающей и проникающей дугой. †. Сва40 рочное производство, 1968, с,21-?2.

2. Патент США Р 3324278, кл. 219-137, 1964.

Тираж 1159 Подписное

Ужгород, ул. Проектная, 4 расплавленного металла создают усло ния для качественного формирования сварного шва.

Пример 1. Производится плазменная сварка стали марки 10ХСНД, толщиной 12, Сварка ведется в режиме наплавки валика в атмосфере углекислого газа. Диаметр канала стабилизирующего сопла плаэмотрона

6 мм, ток дуги 480 A. Скорость сварки постоянна и равна 50 м/ч. Используется присадочная проволока марки

09Г2С, диаметром 2 мм. Скорость по- дачи присадочной проволоки 400 м/ч.

Пульсация расхода плазмообраэующего газа создается клапаном, установленным на входе плаэмотрона. Открытие и закрытие клапана осуществляется кулачковым механизмом с регулируемым соотношением времени открытия и закрытия.Расход защитного газа 2000 л/ч

Давление перед клапаном при непрерывной подаче плазмообразующего газа

2,0 кгс/см, расход плаэмообразующего газа 240 л/ч. При пульсирующей подаче газа давление перед клапаном составляет 5 кгс/см, действующее значение расхода плазмообразующего газа - 300 л/ч.

Параметры режима подачи плазмообразующего газа выбираются по формуле

Ъ

Ь=И—

l где Н=1, О см; =1,620 у о =.1800 —.

При всех прочих. равных условиях глубина проплавления при сварке с пульсирующей подачей плазмообразующего газ а по предла гаемому з акону изменения превышает глубину проплавления при непрерывной подаче плазмообразующего газа не менее, чем в

2 раза.

П р и м e p 2. Снаривается стык из стали 1ОХСНД, толщиной 12 мм,Ток дуги 500 А, диаметр канала стабилизирующего сопла б мм. Сварка произ— водится в атмосфере углекислого газа, Обратная сторона сварного соединения формируется на флюсовой подушке.Подача плазмообразующего газа производится с помощью пульсатора, описанного в примере 1. Параметры изменения расхода плаэмообразующего газа: Т„=

1,2c; T =О,бс; частота f=0 6 Гц. В качестве присадочной проволоки используется проволока марки 09Г2С, диаметром 2мм. Скорость подачи проволоки 360 м/ч, Сварка производится беэ разделки кромок эа один проход, скорость ее — 70 м/ч.

Режимы сварки за оцин проход сгаковых соединений с пульсирующей пода-,. чей газа для нержавеющих и легированных crалей, а также для меди приведены и таблице.

ВНИИПИ Заказ 124/20.

Филиал ППП Патент", r

При пульсирующей подаче плазмообразующего газа по предлагаемому способу достигаются н аи более к ачественные сварка корня шва и формирование кратера при сварке толщиной до 16 мм. Положительный эффект от наложения импульсов тока на пульсацию расхода газа наиболее полно реализуется при регулируемом сдвиге во времени изменения то" ка и изменения расхода плаэмообразующего газа.