Способ автоматической электродуговой сварки стыковых соединений

Способ автоматической электродуговой сварки стыковых соединений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистическик

Республик

<п963757 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 02. 04. 80 (21) 2903275/25-27 . с присоединением заявки Йо

{И)М Кл з

В 23 К 9/16

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 07.10.82. Бюллетень HP 37 (53) УДК 621 ° 791 ° .75(088.8) Дата опубликования описания 07.02.83 (72) Авторы изобретения

A.Ê.Ko÷åðãèí, Г.М.Щелкунов, Г.Я.Будкина, Г

Е.В.Гаврилов, В.П.Колесников и Н.Б.Фишбе (71) Заявитель (54 ) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОИ ЭЛЕКТРОДУГОВОИ СВАРКИ

CTb1KOBblX СОЕДИНЕНИИ

Изобретение относится к способам автоматической электродуговой сварки металлов больших толщин. и предназначено преимущественно для использования при автоматической электродуговой сварке соединений со щелевой разделкой.

Известен способ автоматической электродуговой сварки с поперечным перемещением электрода и изменением величины сварочного тока по синусоиде (1 ). По данному способу производится автоматическая электродуговая сварка горизонтальных.стыковых соединений большой толщины, при которой электрод совершает непрерывные поперечные возвратно-поступательные колебания между свариваемыми кромками.В процессе колебаний электродной проволоки св ароч ный ток изме няется от максимального значения до минимума.

Максимальное значение сварочного тока достигается в тот момент, когда электрод приближается к нижней кромке свариваемого соединения, минимальное значение — к верхней кромке.

Недостатком этого способа является возможность возникновения непроваров и несплавлений у верхней кромки соединений из-за уменьшения величины сварочного тока.

Известен способ автоматической элехтродуговой сварки стыковых соединений большой толщины с Ч -образной разделкой кромок, при котором электродной проволке сообщают поперечное возвратно-поступательное

10 .движение, причем скорость поперечного движения электродной проволоки должна быть увеличена, когда она перемещается вдоль наклоненной вниз кромки V -образной разделки, а при поперечном движении вдоль противоположной кромки (снизу вверх ) скорость уменьшают (21.

При электродуговой сварке стыко вых соединений в узкую или щелевую разделку электродная проволоке совершает поперечное возвратно-поступательное движение между параллельными кромками разделки, поэтому могут возникнуть несплавления у стенок разделки при изменении скорости поперечного перемещения электродной проволоки.

Известен способ автоматической электродуговой сварки,* по которому предлагается регулирование скорости подачи электродной проволоки и свароч963757 Vä и „ - скоРость подачи электроцной проволоки при номинальной ширине разделки м/ч;

B — - номинальная ширина разделки, мм;

hB — изменение ширины разделки: + (- увеличение, (-(уменьшение, а поперечные перемещения электродной проволоки производят при увеличении ширины разделки свыше 25Ъ,сохраняя достигнутую максимальную скорость подачи электродной проволоки, причем амплитуду колебаний устанавливают по зависимости

A = (0,5 - . 0,6) ьВ, где A — - амплитуда поперечного перемещения электродной проволоки, мм, а увеличение сварочного тока у кромок производят на

10-15%.

Изменение скорости подачи электродной проволоки при изменении ширины разделки до 25% от номинальной, сохранение достигнутой ранее максимальной скорости подачи электродной проволоки при превышении этого предела с одновременным изменением прямолинейного движения электродной проволоки на синусоидальное, амплитуда которого также зависит от изменения ширины разделки, и увеличение при этом сварочного тока на 10-15% от его номиального значения в момент нахождения электродной проволоки на минимальном расстоянии от стенок разделки позволяют создать удовлетворительные условия для протекания металлургических процессов формирования сварного шва и устранить такие дефекты, как несплавление и непровары, т.е. значительно повышать качество сварного соединения.

Увеличение скорости подачи электРодной проволоки при увеличении ширины разделки до 253 от номинальной позволяет качественно выполнять сварку без изменения прямолинейного перемещения и электрических параметров сварочной дуги.

При коэффициенте пропорциональности менее 0 5 для определения амплитуды синусоидального перемещения, электродная проволока не доходит до стенок разделки и поэтому возможны несплавления и непровары, а при коэффициенте более 0,6 возникает опасность замыкания электродной проволоки со стенкой щелевой разделки, т.е, опасность прекращения нормального процесса сварки, При нахождении электродной проволоки на минимальном расстоянии от. стенок щелевой разделки во время ее синусоидального перемещения происходит повышенное поглощение тепного тока в зависимости от параметров разделки,за изменением которых ведется слежение (3 3

Недостатками этого способа является сложность конструкции и регули м ровки следящей системы в процессе сварки, а также необходимость настройки следящей системы на каждый проход.

Известен также способ автоматической электродуговой сварки стыко- 10 вых соединений, в основу которого положен принцип автоматического регулирования скорости сварки и (илй) скорости подачи электродной провох.оки.Параметром для регулирования 15, процесса сварки служит ширина зоны проплавления, т.е. ширина сварочной ванны, контроль за которой выполняют фотосопротивлвниями или фотоэлементами. При увеличении ширины ванны 20 скорость сварки и скорость подачи электродной проволки повышаются и наоборот. Кроме того, автоматически выполняется корректировка положения электродной проволоки относительно разделки 4 1.

Однако такой способ невозможно использовать для стыковых соединений с узкой или целевой разделкой, так как в процессе сварки ширина сварочной ванны может быть больше ширины разделки и определение ее истинных размеров затруднено. Кроме того, при сварке стыковых соединений с применением гранулированного присадочного материала (ГПИ) сварочная ванна в некоторых случаях располагается под верхним слоем ГПМ и постоянный контроль за измененивм ее ширины затруднен. В результате возникает несоответствие между истинными размерами сварочной ванны, и режимами сварки, что приводит к возникновению таких дефектов свар-ного шва, как несплавления, непровары, т.е. снижению качества сварно- 45

ыо соединения.

Целью изобретения является повышение качества сварного соединения.

Эта цель достигается тем, что по способу автоматической электродуго- 50 вой сварки плавящимся электродом, включающему перемещение электродной проволоки вдоль стыка, регулирование скорости ее подачи в зависимости от изменения ширины разделки и переме- 55 щение электродной проволоки поперек стыка с увеличением величины сварочного тока у кромок, регулирование скорости подачи электродной проволоки производят при изменении ширины разделки до 25Ъ от номинальной по зависимости в+ ьь „„= ь,ь ном. В где U и. и — скорость подачи электродной проволоки м/ч, 65

963757

65 ла свариваемыми деталями и повышение величины сварочного тока, не ме-, нее чем на 10Ъ, что полностью компенсирует эти тепловые потери. Однако, как показали результаты исследований, увеличение величины сварочного тока более чем на 15Ъ отрицательного сказывается на равномерном проплавлении кромок основного ме талла и увеличении доли основного металла в металле шва, что влияет на механические и прочностные характеристики сварочного соединения.

На фиг. 1 изображен разрез сварочного соединения при выполнении прохода по слою предварительно засыпанного ГПМ; на фиг. 2 — разрез . сварного соединения при выполнении первогс после кантовки прохода по слою спекшегося ГПМ, на фиг ° 3 сварное соединение с траекторией движения электродной проволоки, вид сверху.

Пример . Производили сварку стальных пластин длиной 1 м, 60 мм в щелевую разделку переменной ширины от 10 до 18 мм. Сварку выполняли серийным автоматом A-1417 и среде СО2, на постоянном токе, обратной полярности, электродной проволокой диаметром 4 мм. В качестве

ГПМ (крупка ) применяли рубленую сваРочную проволоку размером 2х2 мм.

Номинальная ширина разделки сварного соединения для регулирования скорости пода . и электродной проволоки и амплитуды синусоидального ее перемещения была установлена В =

12 мм. Для этой ширины разделки были установлены следующие параметры режимов сварки:

1 ° Скорость сварки U = 30 м/ч.

2.Номинальная скорость подачи электРодной проволоки Ч„„ но = 160 м/ч.

З.Номинальный сварочнык окраса „,,и=

750-780 A.

4. Напряжение дуги Ug = 38-42 В.

5. Частота колебаний синусоидального перемещения ы = 60 циклов/мин.

Перед выполнением первого валика 1 в щелевую разделку, образованную кромками 2 и 3 пластин 4 и 5, предварительно засыпают гранулиронанный присадочный материал б на высоту 25-30 мм. Для удержания ГПМ в разделке с обратной стороны стыка устанавлинают поддерживающую планку 7. В процессе выполнения первого прохода сварки, металл шва (т.е, первый валик 1) образуется за счет плавления электродной проволоки 8, ГПМ

6 и кромок 2 и 3 основного металла, т.е. пластин 4 и 5. После кристалли.зации первого валика часть предварительно засыпанной крупки спекается с обратной его стороны. Толщина спекшегося слоя 9 крупки составляет

3-5 мм. При выполнении последующих валиков 10 и 11 производят предварительную засыпку крупки 12 слоем 57 мм перед каждым проходом. После заполнения щелевой разделки с одной стороны сварку выполняют по слою спекшейся крупки 9. Щелевая разделка, образованная кромками 2 и 3 деталей

4 и 5, условно разбита на участки:

13 — длиной 25 см с шириной разделки от В1 = 10 мм до номинальной В =

12 мм, 14 — длиной 37,5 см с шириной разделки от В = 12 мм до В =

1, 25 В = 15 мм и 15 — длиной

15 37,5 см с шириной разделки от Bg =

15 мм до B 3 — — 18 мм.

В процессе сварки каждого прохода участка 13 при увеличении ширины разделки от В =. 10 мм до В = 12 мм

2р увеличивают скорость подачи электродной проволоки 8 от Чп „= V

В-ь8 t2-2™ п.п п.й.нам т.е. от V„ „ = 160

12 — 133 м/ч до п и иом = 160 м/ч.

25 Движение электродной проволоки 8 . осуществляют по прямолинейно:. траектории 16 по центру разделки.

В процессе сварки каждого прохода участка 14 при увеличении ширины

30 разделки от B = 12 мм до Bî = 15 мм

/т.е. на 25Ъ / увеличивают скорость подачи электродной пронолоки 8 от

160 м/ч до максимального ее значейия Ч = Ч

В+а В

tl.n.max п.п. мом 35 т.е. до Чд „ „= 160 200 м/ч, Перемещение электроднои проволоки 8 осуществляют аналогично участку 13 по траектории 16.

При увеличении ширины разделки на

40 участке 15 от 15 мм до 18 мм скорость подачи электродной проволоки 8 остается постоянной и равной Ч„ „

200 м/ч, а перемещению эл™ектродной проволоки придают синусоидальный ха45 рактер (по траектории 17 ) с частотой колебаний 60 циклов н минуту и амплитудой,изменяемой по зависимости

A = (0,5 — 0,6). дВ, от A„= 0 до

A x = (0i5 Or6) х б = 3iO

3 6 ММ, При этом н момент нахожде ния электродной проволоки 8 на минимальном расстоянии от стенок разделки 2 и 3, т.е. н положении 8 и 8, увеличивают сварочный ток от его номинального значения

3сВ. нам = 750 780 A до 3 св

840 — 870 А, т.е. на 10-15Ъ.

Использование данного способа автоматической электродуговой сварки стыковых соединений с разделкой кро.— мок позволит в процессе сварки регулировать скорость подачи электродной проволоки в зависимости от изменения ширины разделки,,сохраняя ее прямолинейное перемещение, и величину амплитуды синусоидального перемеще96 3757

V =ч 8+nS и п.n.w =

° В

Формула из о брет ения ния, также в зависимости. от изменения ширины разделки и, кроме того, увели чивать сварочный ток на 10-15% в момент нахождения электродной проволоки на минимальном расстоянии от стенок разделки, что значительно повысит 5 качество сварных соединений.

По сравнению с существующей технологией при использовании предлагавмого способа производительность автоматической электродуговой сварки по- 10 вышается в 1,5-2 раза, высвобождается 25% дорогостоящего оборудования и занятых рабочих.

Ориентировочный расчет показал, что использование способа на одном предприятии по сравнению с существующей.технологией автоматической электродуговой,, сварки стык вых соединений с разделкой кромок, даст экономический эффект порядка 35 тыс. руб. в год.

Способ автоматической электродуговой сварки стыковых соединений плавящимся электродом, включающий перемещение электродной проволоки вдоль стыка, регулирование скорости ее подачи в зависимости от изменения ширины разделки и перемещение электродной проволоки поперек стыка с увеличением величины сварочного тока у кромок, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения качества сварного соединения, регулирование скорости подачи электродной проволоки производят при изменении

8 ширины разделки до 25% от номинальной по зависимости.где n „ — скорость подачи электродной проволоки м/ч

Чп ll. „д,„ - скорость подачи электродной проволоки при номинальной ширине разделки, м/ч;

В - номинальная ширина разделки, мм; а В - изменение ширины разделки; (+ З - увеличение, (- Э вЂ” уменьшение, мм, а поперечные перемещения электродной проволоки производят при увеличении ширины разделки свыше 25Ъ, сохраняя достигнутое максимальное значение скорости подачи электродной проволоки, причем амплитуду колебаний устанавливают по зависимости

А = (0,5 —: 0,6)6В где A — - амплитуда поперечного перемещения электродной проволоКи, MM а увеличение сварочного тока у кромок производят на 10-15Ъ.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Японии Р 53-10936, кл. 12 В 112 ° 4, 1979.

2. Патент Японии Р 53-16767, кл. 12 В 112.4, 1979.

3. Патент Великобритании

9 1506621, кл. В 23 К 9/00, 1962.

4. Патент ФРГ Р 1817042, кл. 49 5/00, 1968 (прототип ).

963757

Тираж 1153 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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

Закаэ 317/3

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

Составитель О. Островский

Редактор Л. Уткина Техред Л.Пекарь Корректор 10. Макаренко,