Способ электродуговой сварки

Способ электродуговой сварки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗЬВРИТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советски к

Социапистичесиик

Республик

< >927432 (6!) Дополнительное к авт. свид-вуI (22) Заявлено 04. 09. 80 (21) 2977416/25-27 (53)М. Кл. с присоединением заявки РЙ (23) Приоритет

В 23 К 9Мао

Гааударстваивй кемнтет

СССР вв делам изебретаввй н открытий (53) УДК 621. 791. .75(088.8) Опубликовано 15, 05. 82 ..Бюллетень № 18

Дата опубликования описания 15.05.82

-Ф» = Ф

С. Н. Йуиский, Э. Н. Пархимович, С. В. К знефй» ."..:;: : (Л. U, Бойко и И. В. Шульженко

>

Могилевский машиностроительный институт,... (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ СВАРКИ

Изобретение относится к электрод говей сварке металлов, в частности к способам электродуговой сварки с использованием ультразвука.

Известен способ электродуговой сварки с применением ультразвуковых

S колебаний, в котором ультразвуковые колебания в электродной проволоке возбуждают через скользящий контакт в отверстии инструмента (13.

>0

Недостатком известного способа является то, что степень измельчения зерна при возбуждении ультразвуковых колебаний в электродной проволоке различна в зависимости от скорости пода-, . чи электродной проволоки, в связи с чем качество свариваемого шва получается очень низким. Скорость подачи необходимо подбирать для каждого конкретного случая в зависимости от марки электродной проволоки, ее диаметра и режима сварки, в связи с чем падает производительность труда. Это обусловлено тем, что при больших скоростях подачи электродной проволоки, она г,пубже проходит о ванну жидкого металла, и зерно в ыве получается более мелким, но электродная проволо" ка не успевает расплавиться целиком и в наплавленном металле остаются кусочки нерасплавленной электродной проволоки„ При уменьшении скорости подачи электродной проволоки она быстро расплавляется в слое жидкого шла" ка, и ультразвуковые колебания не оказывают влияния на структуру сварного шва.

Наиболее близким по технической суц>ности и достигаемому эффекту к предлагаемому изобретению является способ электродуговой сварки, при котором на каплю расплавленного присадочного металла воздействуют импульсами ультразвуковых колебаний. На конце электрода при помощи ультразвуковых колебаний формируют каплю расплавленного металла. Каплю вводят в контакт с расплавленным металлом сваооч927432 ной ванны и отключают ультразвуковые колебания (2) .

Недостатком известного способа является то, что капля при воздействии на нее ультразвуковых колебаний, как показали эксперименты, принимает серд" цеобразную форму, а это увеличивает площадь ее поверхности. Химико-металлургические реакции на стадии капли,являясь диффузионным процессом, раз-. 1О виваются главным образом, через ее поверхность, т.е. возрастание объема и площади поверхности капли в резуль" тате воздействия на нее ультразвуковых колебаний сказывается на интенсив- 5 ности химико-металлургических процессов, что в конечном итоге влияет на состав соединения. В процессе формирования капля стремится переместить-, ся вверх по электроду. Измельчение формы капли и смещение ее вверх по электроду при воздействии на нее ультразвуковыми колебаниями объясняется воздействием на каплю сил поверхностного натяжения, электродинамической силы, и силы, возникающей при воздействии ультразвуковых колебаний.

В электроде наблюдается характерная картина стоячих волн с чередованием узлов и пучностей. Если на конце электрода имеется узел, т.е. амплитуда ультразвуковых колебаний практически равна нулю, то отсутствует вся. кое воздействие ультразвуковых колебаний на формирование капли ° При наличии пучности ультразвуковых волн капля либо стряхивается с конца элект" родной проволоки, либо, если энергия ультразвуковой волны недостаточно для стряхивания капли, она начинает подниматься вверх по электроду иэ пучности в узел, образованный распространяющейся в электроде ультразвуковой волной, а так как при ручной дуговой сварке невозможно сохранить постоян- 45 ,ную длину электрода, то капля будет подвергаться либо интенсивному воздействию ультразвуковых колебаний, либо эти колебания будут отсутствовать . Во время перемещения вверх по

50 . электродной проволоке капля отдает некоторое количество энергии на час тичное сплавление и нагрев электродной проволоки и переходит в сварочную ванну с пониженной температурой.

Этим оказывается влияние нр геометри55 ческие параметры шва, увеличение высоты его валика и уменьыение глубины проплавления.

Цель изобретения - повышение качества сварного соединения путем измельчения и дезориентации структуры металла шва и повышение производительности процесса сварки.

Это достигается тем, что в способе электродуговой сварки, при котором на каплю расплавленного присадочного металла воздействуют импульсами ультразвуковых колебаний, начало импульса ультразвуковых колебаний синхронизируют с моментом соприкосновения капли с металлом сварочной ванны, а конец - с моментом отрыва капли от присадочной проволоки.

Применение предложенного способа позволяет формировать каплю расплавленного металла на конце присадочной проволоки обычным способом. Это позволяет получить каплю шарообразной формы, что способствует интенсивности химико-металлургических реакций на стадии капли. Кроме того, в процессе формирования капля не перемещается вверх по электродной проволоке не стряхивается с конца электродной проволоки. Ультразвуковые колебания подают в момент соприкосновения капли с металлом сварочной ванны, ультразвуковая волна проходит по электродной проволоке, перемычке, образуемой каплей расплавленного металла и металлом сварочной ванны в сварочную ванну, т,е. Ультразвуковые колебания короткими импульсами передаются металлу сварочной ванны, что способствует измельчению и дезориентации структуры металла шва.

На чертеже показано. устройство для осуществления предложенного способа.

Устройство для осуществления предложенного способа состоит из последовательно соединенных ультразвукового генератора 1, ключа управления ультразвуковым генератором 2, ультразвуковой колебательной системы, включающей электроакустический преобразователь 3, и механическую колебательную систему 4, концентратор с отверстием для присадочной (электродной) проволоки 5 и изделие 6, а также цепи обратной связи, состоящей из датчика короткого замыкания 7 и усилительно-согласующего устройства 8. В начале сваррчного цикла напряжение между изделием 6 и присадочной (электродной ) проволокой 5 подается на датчик ко" роткого замыкания 6, который устроен

Таблица 1

Амплитуда льтразвуковых ко» ебаний, мкм

Напряжение Скорост дуги, В сварки, м/ч

Ток, А

Диаметр электродной проволоки, мм

Зазор, мм

Толщина, металла, . мм

38-40

26-28

26" 28

340-380

470-500

600-630

630-680

0-2

8

10:

48-50 7 5

26-90

30-34

28-30

25 27

25-27

20-22

8,3

8,3

8,3

8,3

12

14

30 34

30-34

730-770

770-810

5-7

5 9274 так, что, если на его входе имеется напряжение, то на выходе оно равно нулю и наоборот. При соприкосновении капли с расплавленным металлом напряжение изделие"электрод равно нулю, на выходе датчика короткого замыкания появляется напряжение, которое усиливается усилительно-согласующим устройством 8 и открывает ключ управления 2, которые включает ультразву- 1о ковой генератор 1;

Ультразвуковые колебания передаются непосредственно через каплю, контактирующую с расплавленным ме аллом сварочной ванны, в сварочную ванну.

Происходит процесс измельчения и дезориентации структуры шва сварочного соединения.

Предлагаемым способом сварки проводилась сварка химических аппаратов из хромоникелевых сталей типа 18- 10.

Свариваемые стали Марки проволоки

12Х18Н9 СВ01Х19Н3

08Х18Н10 СВ04Х19Н9

12Х18НЗТ СВ06Х19Н9Т 25

12Х18Н10Г СВ07Х18Н9Т10

Перед употреблением со сварочной проволоки удаляют следы масла и загрязнений.

Предлагаемым способом проводится сварка под флюсом и в среде углекислого газа (СО ).

В качестве источника ультразвуковых колебаний применяют ультразвуковой генератор УЗГ2-4. Амплитуда поперечных колебаний электродной проволокм изменяется в пределах,6-13,2 мкм и изменяется оптическим способом. В начале цикла сварки подается питающее напряжение на устройство для 40

32 6 подачи ультразвуковых колебаний, а затем сварочное напряжение на изделие и присадочную (электродную) про" волоку. В промежуток времени до передачи сварочного напряжения кратковременно включается датчик короткого за" мыкания и открывает ключ управления, который включает ультразвуковой генератор. Присадочная (электродная}. проволока получает кратковременный ультразвуковой импульс, что свидетельствует о том, что устройство готово к работе. С включением сварочного напряжения, датчик короткого замыкания отключает ключ, управления ультразву" кового генератора. Ультразвуковой генератор отключается, Устройство готово для проведения процесса сварки.

B начале процесса сварки начинает по-даваться. присадочная (электродная) проволока, в момент касания с издели. ем срабатывает датчик короткого за" мыкания и включается ультразвуковой генератор, присадочной (электродной) проволоке передаются ультразвуковые колебания, которые способствуют, в .этот момент, повышению надежного зажигания дуги. Дуга зажигается, от" ключается датчик короткого замыкания и ультразвуковой генератор, начинается процесс сварки. На протяжении этого" процесса последующие соприкосновения капли с металлом и ультразвукового генератора. Частота и длительность ультразвуковых импульсов определяются условиями сварки.

B табл. 1 приведены результаты сварки стыковых швов без разделки кромок с обязательным зазором на флюсовой подушке, 7 927432 8

Сварка стыковых швов без разделки ной подваркой швов представлена в кромок с обязательным зазором с руч- табл. 2.

Т а б л и ц а 2

Зазор, мм

Ток, А

Напряжение дуги, В

Скорость сварки, м/ч

Амплитуда ультразвуковых колебаний, мкм

Толщина металла, мм

Диаметр электродной проволоки» мм

26-28

26-28

26-30

320-360

430-460

580-600

600-650

39-40

48-50

0-1

1-2

7,5

8,3

8,3

8,3

1-2

28-30

25-27

25-27

20-22

30-34

30-34

30-34

12

14 16

700-750

720-750

2-4

8,3

Формула изобретения

При амплйтуде ультразвуковых колебаний 7 5-8,3 мкм наблюдается наилучшее влияние ультразвуковых колебаний на иэмельчение и дезориентацию металла шва. Увеличение амплитуды приводит к стряхиванию капли жидкого металла с электродной проволоки.

Эксперименты показывают, что ис пользование предлагаемого способа по сравнению с известным позволяет стабилизировать процесс горения дуги и снижает потори на разбрызгивание присадочного металла, которое проявляется, несмотря на правильно настроенный режим сварки. Получить измельчен35 ную структуру металла шва эа счет того, что ультразвуковые колебания передаются непосредственно через каплю, в сварочную ванну. Коррозионные испытания сваренных с ультразвуковыми колебаниями деталей показывают, что при сварке на оптимальных режимах (Л = 7,5 мкм) наблюдается увеличение стойкости шва и межкристаллитной коррозии. Испытания на межкристаллит45 ную коррозию проводятся согласно методике ГОСТ 6032-75.

Испытания на статическую прочность сварных соединений показывают, что при сварке на оптимальном режиме пре50 дел прочности на растяжение увеличивается на 15-20>.

Измельчение структуры шва сущест" венно снижает склонность металлов к образованию горячих трещин, оказывает благоприятное влияние на коррозионную стойкОсть металла, шва, тем самым значительно увеличивает срок службы сварного соединения, по сравнению с известным.

Способ электродуговой сварки, при котором на каплю расплавленного металла воздействуют импульсами ультразвуковых колебаний, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения качества сварного соединения путем измельчения и дезориентации структуры металла сварного шва и повышения производительности процесса сварки, начало импульса ультразвуковых колебаний синхронизируют с моментом соприкосновения капли с металлом сварочной ванны, а конец - с моментом отрыва капли от присадочной проволоки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Силин Л. Л. и др. Ультразвуковая сварка. М., Иашгиз, 1962, с. 150157.

2 ° Авторское свидетельство СССР

М 515608, кл. В 23 К 9/14, 13.05 74 (прототип).

927432

Заказ 3080/15 Тираж 1151

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий .

113035, Иосква, N-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Г. Квартальнова

Редактор Н. Юильникова Техред И. Гайду Корректор Г. Огар