CS210644B2 - Method of three-electride arc welding from metal being in inert gas and equipment for making the same - Google Patents

Description

Vynález se· týká způsobu tříelektrodového svařování obloukem z kovu v inertním plynu drážek tvaru I na tupo· v rovinné poloze. Vynález se dále týká zařízení k provádění způsobu zmíněného výše.

Svařování tlustých desek na tupo, například při výrobě tlakových nádob apod. pro chemické výrobní stroje, hnací stroje a závody pracující s atomickou silou, bylo dosud ve většině případů prováděno s pohořeným svařovacím obloukem. V novější době je snaha používat pro zlepšení účinnosti a jakosti svaru buď svařování pod etruskou, nebo svařování obloukem· z kovu · v inertním plynu. Prvý způsob, vzhledem k tomu, '•že vyžaduje pro svařování velký přívod tepla, vyžaduje zušlechťování popřípadě- zkujňování vytvořeného svaru při zvýšených teplotách. Druhý způsob je rovněž nevýhodný v tom, že ve výrobcích se· vyskytují vady, zejména ve styčných plochách, zejména· u svařování obloukem z kovu v inertním plynu. Za účelem -odstranění · takovýchto -obtíží byl navržen jednovrstvý, dvouprůchodný způsob, při kterém se používá svařovacích drátů v tandemové poloze pro svařování v „úzké •drážce’¹, s nižším přívodem· tepla než při dřívějším použití malorozměrových elektrod. Přes to však tento známý způsob má při svařování tlustých desek závady, jaké jsou znázorněny na obr. 1. Podle tohoto způsobu se zaoblení svaru na stěnách drážky provádí s výhodou zahnutím svařovacích drátů 5 udržovaných v tandemu takovým způsobem, že jeden z drátů prochází dříve a je následován druhým. Pro dokonalé svařování jednovrstvým dvouprůchodovým .postupem je třeba udržovat vedení svařovacího drátu v přesně určené poloze přesným řízením. Jinak vznikají ostroúhlé paty svaru mezi svarovými housenkami 11, nepravidelně zaoblené svary, nestejnoměrně spojené části a/nebo jiné vady. Na obr. 2 je znázorněna krycí miska 2, dotyková trubka 4, inertní plyn 9, základní kov 10, jehož části mají být svařeny, a svářecí oblouky 12.

Rovněž byl navržen pozměněný způsob, při kterém se používá jediného svařovacího drátu běžného rozměru a silného proudu při jednovrstvém, jednoprůchodném postupu. Zde opět, jak je znázorněno na obr. 2, se může ve středu svarové housenky vyvinout trhlina 11b, nebo se může ve stěně drážky vytvořit podříznutí, které zase snadno způsobí nejstejnoměrně spojenou část 11a, což představuje značnou závadu. Při použití drážky tvaru V pro zamezení podříznutí a trhlin má zvětšená šířka drážky za následek příslušné zvýšení spotřeby uI

210844 kládaného materiálu a vytváření napětí ve svaru.

Rovněž bylo hojně používáno svařování s ponořeným obloukem z následujících hlavních důvodů. Oproti svařování obloukem z kovu v inertním plynu, u něhož je použito nezaštítěného oblouku, je svařování prováděno pod tavidlem v běžně upravené drážce a proto je· tohoto způsobu používáno pro široký rozsah obrysů drážky. Překrývající části svarových housenek 15 lze usazovat s menší přesností než při svařování obloukem z kovu v inertním plynu, ale přesto vzniká málo, závad jako· podříznutí a nepostačující sloučení. Zkušební svary byly vytvořeny s poměrně vysokou účinností automatickým svařováním.

Úvahami o opatřeních pro· dosažení vysoké účinnosti a vysoké jakosti při svařování tlustých desek na tupo se dospělo k následujícím závěrům.

Vícevrstvé svařování dává vysoce jakostní svary bez jakéhokoli následného konečného· zpracování při porovnání se svary vytvářenými jednovrstvým svařováním, jako· elektrosvařování pod struskou při použití velkého přívodu tepla.

Cím menší je přívod tepla pro· tavení stěn drážky v rozsahu množství tepla postačujícího pro dokonalé pronikání, tím lepší je jakost výsledného· svaru.

Z hlediska pnutí ve svaru a úpravy hran je drážka s rovnoběžnými stěnami nebo drážka tvaru I výhodnější než drážka tvaru V.

U svarů s překrývajícími se svarovými housenkami umožňuje jednovrstvý, tríprůchodný způsob svařování néjsnadnější postup svařování a získání nejlepších svarů. . Svařování obloukem z · kovu v inertním plynu nevyžaduje odstraňování odpadu a umožňuje vícenásobné svařování.

Vzhledem k výše uvedeným skutečnostem je úkolem vynálezu ostranit nevýhody běžné techniky při svařování obloukem z kovu v inertním plynu, vytvořit způsob · tříelektrodového svařování prostý nevýhod běžného Způsobu svařování obloukem z · kovu v · inertním· plynu a vytvořit příslušné zařízení k provádění způsobu.

Vynález řeší úkol tím, že vytváří způsob tříelektrodového svařování obloukem z kovu v · inertním plynu drážek tvaru I na tupo v rovinné poloze, jehož podstata spočívá v tom, že se položí· kovové deskové členy, které mají být svařeny, v odstupu k vytvoření drážky tvaru I, první svařovací elektroda, druhá svařovací elektroda a třetí svařovací elektroda, se· · uloží přilehle ke drážce · tvaru I v takové poloze, že' první elektroda · a · druhá elektroda tvoří základnu rovnoramenného trojúhelníka a třetí elektroda tvoří jeho · vrchol, přičemž základna rovnoramenného trojúhelníka je uložena kolmo ke směru . svařování a jeho vrchol je ve smě4 ru svařování, . vytvoří se · zkratový ' oblouk na první elektrodě a na druhé elektrodě, takže jejich· oblouky svařují v žádané poloze, vytvoří se rozprášený oblouk na třetí elektrodě a ukládají se svarové housenky mezi svařením první a druhé elektrody, svaří se stěny drážky tv-aru I první elektrodou a druhou elektrodou zaobleným svarem, při kterém svarové housenky nechávají prostory mezi housenkami zaobleného · svaru, a potom, se tyto· prostory vyplní rozprašovacím svařováním zie třetí elektrody.

Vynález dále vytváří zařízení k provádění způsobu definovaného výše, · jehož podstata spočívá v tom, že má v krycí misce svařovacího· . hořáku uloženy tři dotykové trubky pro svařovací dráty, které pročnívají izolační deškou ve vrcholech rovnoramenného · trojúhelníka, přičemž druhá dotyková trubka je rovná, zatímco první dotyková trubka a třetí dotyková trubka jsou zahnuty směrem ven z krycí misky v· navzájem opačných směrech, a přičemž každá ze tří dotykových trubek je · elektricky připojena k jednomu pólu sekundárního vinutí jednoho ze tří svařovacích transformátorů, jejich druhé póly jsou společně připojeny ke svařovanému kusu.

Podle výhodného· vytvoření vynálezu jsou ve styku s dotykovými trubkami uspořádány měděné trubky pro průtokové vodní chlazení dotykových trubek.

Těmito· opatřeními podle vynálezu se dosáhne nového a vyššího technického účinku v těchto směrech: Svarové housenky se vytvářejí na sobě nezávisle, ač současně,, a ty, které jsou vytvářeny krátkodobým svařováním z jemných · svařovacích drátů, · nevyžadují velký přívod tepla, takže svařované · části základního kovu jsou málo roztaveny a teplem dotčené oblasti základních kovů jsou vymezeny. Pro tyto charakteristické znaky je způsob podle · vynálezu výhodně využíván pro· · normalizované kovy, například kovy s vysokým pnutím a pro lehce zakalitelné materiály. Navíc· jsou svarové housenky a oblasti základního kovu, na něž působí teplo, vytvářeny · za předem určených pracovních podmínek,· · takže · tepelné zpracování pro vyrovnávání nebo popouštění může být prováděno ohřevem na· přijatelnou teplotu. Další · výhodou způsobu svařování podle vynálezu je možnost svařování kalitelných materiálů bez · předchozího nebo následného ohřevu. Ještě další · výhodou · vynálezu je při svařování tlustých desek více vrstvami, že složení základního kovu, · který má být svařován, může být podrobeno konečné · kontrole jako při běžném vícevrstvém svařování a proto může být následná teplota zpracování jako vyrovnávání · nebo odstranění pnutí po svařování vynecháno nebo· omezeno. Jelikož · při způsobu podle· vynálezu se jedná o svařování spolu rovno

S 6 běžných hran drážek tvaru I, není příprava hran opracováním podstatná a hrany lze také vyříznout plamenem.

Příklad provedení vynálezu je znázorněn na připojených výkresech, kide obr. 1 a 2 znázorňují na podrobných řezelch, jak se svařování provádí běžným známým způsobem, obr. 3 je řez podle čáry III—III z obr. 4 zařízením к provádění způsobu podle vynálezu, obr. 4 je příčný řez svarem, který je znázorněn na obr. 3, obr. 5 je řez podél Čáry V—V z obr. 4, obr. 6 je podélný řez svarem provedený způsobem podle vynálezu, obr. 7 je řez podél čáry VII—VII z obr. 6 a na obr. 8 je znázorněn diagram tvrdosti svaru v závislosti na polohové souřadnici měřené kolmo ke směru svařování.

Obr. 3, 4 a 5 znázorňují zařízení pro: tříelékrodové svařování obloukem z kovu v inertním plynu způsobem podle vynálezu. V krycí misce 2 svařovacího hořáku 1 jsou uspořádány tři dotykové trubky 4A, 4B, 40_f které pročnívají izolační deskou 3, která tvoří rozpěrku, ve vrcholech rovnoramenného trojúhelníku (obr. 4). Druhá dotyková trubka 4B je rovná, zatímco první dotyková trubka 4A a třetí dotyková trubka 40 jsou ohnuty, takže jejich svařovací dráty směřují ke stěnám drážky, která má být svařována. Dotykové trubky 4A, 4B, 4C jsou vytvořeny nezávisle a přizpůsobeny svařovacím drátům 5A, 5B, SO, které mohou, avšak nemusí mít stejné průměry. Do svařovacích drátů 5A, 5B, 50 se přivádí elektrický proud ze tří nezávislých transformátorů 6A, 6B, 60. Aby se během svařování zamezilo přehřívání, jsou dotykové trubky 4A, 4B, 40 případně chlazeny, například souběžně uspořádanými měděnými trubkami 7A, 7B, 70, v nichž cirklujue voda. Svařovací dráty 5A| 5B, 50 a částmi svařovaného· základního uložených zásobních cívek 8A, 8B, 80 přiváděcími mechanismy 14A, 14B, 14C. V inertním plynu 9 přiváděném do krycí misky 2 se vytvářejí svařovací oblouky 12A, 12B, 12C mezi konci svařovacích drátů 5A, 5B, 50 a částmi svařoveného základního kovu 10 nebo svarovými housenkami 11A, НВ, 110 právě svařované vrstvy, přičemž jsou vytvářeny oddělené roztavené oblastí 13A, 13B, 130. Takto jsou konce svařovacích drátů 5A, 5B, 50 taveny spolu se styčnými hranami obou částí svařovaného kovu 10 a předchozí svarové housenky 11A, 11B, 110 s právě navařovanou vrstvou a vytvářejí nové další svarové housenky.

Podle vynálezu je směr, ve kterém má být svařování provedeno, volen tak, že v trojúhelníku určeném středy А, В, C dotykových trubek 4A, 4B, 40 (obr. 4) je smět 16 svařování kolmicí z vrcholu В na základnu AC. Svařovací hlava 17 obsahující 'svařovací hořák 1, přiváděči mechanismy 14A, 14B, 140 svařovacího drátu atd. a skupinu zásobních cívek 8A, 8B, 80 svařovacího drátu na jedné straně a obě části základního kovu 10 na druhé straně, které mají být svařeny, jsou upevněny odděleně na neznázorněných, pevných nebo pohyblivých základech nebo vozících a svařování se provádí pohybém těchto základen nebo vozíků vůči sobě rychlostmi, které nejlépe vyhovují odpovídajícím potřebám svařování.

Obvykle se při svařování na tupo používá stroje na svařování obloukem z kovu v inertním plynu druhu, který se nazývá krátkoobloukový, při ktrém transformátory 6A, 6C, přiváděči mechanismy 14A, 14C svařovacích drátů 5A, 50 mají stejné funkce. Oproti tomu svařovací transformátor 6B a přiváděči mechanismus 14B svařovacího drátu 5B tvoří takzvané příslušenství pro rozprašovaný dblouk.

Jak bylo výše uevedno, procházejí svařovací dráty 5A, 5B, 5C vrcholy rovnoramenného trojúhelníka. Přesto, že podstatou vynálezu je skutečnost, že prostor mezi zaoblením svaru dvou předchozích svařovacích drátů 5A, 5C je vyplněn svarem vytvářeným následujícím svařovacím drátem 5B, je možno použít odstupňovaného trojúhelníku, aniž by se vybočilo z rámce vynálezu. Zde jsou svařovací dráty 5A, 50 ták jemné, že jejich průměr je kolem 1 mm, zatímco svařovací drát 5B je běžného průměru a tedy tlustší než svařovací dráty 5A, 50. Samozřejmě je svařování tenkými dráty 5A, 50 následováno svařováním tlustým svařovacím drátem 5B. V případě, že se provádí svařování tlustých desek tříelektrodovým svařováním obloukem z kovu v inertním plynu drážky tvaru I podle vynálezu, jsou svařovací dráty 5A, 50 ohnuty na svých koncích prostřednictvím ohnutých konců dotykových trubek 4A, 40 (obr. 6 a 7) v úhlu, který svírá s jejich původní osou 45°. Takto se provádí zaoblené svařování к vytváření svarových housenek 15A, 15B v rozích určených stěnami drážky a svarovými housenkami НА, 11B, 110 právě svařované vrstvy. Současně prochází svařovací drát 5B dotykovou trubkou 4B a pokračuje zavařování prostoru mezi zaoblenými svarovými housenkami 15A, 150 svarovou housenkou 15B. Takto je vytvořena jedna vrstva třemi průchody drátu, kterými jsou vytvářeny svarové housenky 15A, 15B, 15C ve drážce tvaru

I. Tento postup je znám jako· jednovrstvé trojprůchodné svařování.

Při svařování způsobem podle vynálezu jsou svarové housenky 15A, 15B, 15C vytvářeny na sobě nezávisle, přestože vznikají současně. Zejména svarové housenky 15A, 15C, které jsou vytvářeny krátkoobloukovým svařováním z jemných svařovacích drátů 5A, 50, nevyžadují velký přívod tepla. Vzhledem к tomu jsou svařované části základního kovu 10 málo roztaveny a teplem dotčené oblasti 18A, 180 základního kovu 10 jsou omezeny. Pro tyto znaky je způsob s výhodou používán pro normalizované kovy, například kovy s vysokým pnutím a pro lehce zakalitelné materiály. Svarová housenka 15B nesmí mít nepříznivý účinek na svařované části základního kovu 10 ani tehdy, když se použije silného elektrického proudu к dosažení zvýšeného výkonu svařování, protože svařovací teplo je vedeno do svařovaných částí základního kovu 10 svarovými housenkami 15A, 15C. Navíc jsou svarové housenky 15A, 15C v oblasti 18A, 18C základního kovu 10, na který působí teplo potřebné pro vytváření těchto svarových housenek ISA, 15C, vytvářeny za předeno určených pracovních podmínek, takže tepelné zpracování pro vyrovnávání nebo popouštění může se provádět ohřevem na přijatelnou teplotu.

Další výhodou způsobu podle vynálezu je možnost svařování kalitelných materiálů bez předchozího nebo následného ohřevu. Toho se dosahuje tím, že svarové housenky 15A, 15C se vytvářejí svařováním bez předohřevu a jsou bezprostředně sledovány svarovou housenkou 15B, čímž se dosahuje účinku zušlechťování a následného ohřevu, což opět zabraňuje vytváření trhlin vznikajících zakalením. Svarová housenka 15B je sama o sobě chráněna před vznikem trhlin způsobených zakalením, neboť je předehřívána Svarovými housenkami 15A, 15C. Proto je při používání způsobu podle vynálezu možno svařovat kalitelné materiály bez předchozího a následného ohřevu, a to s větším účinkem, než jakého se dosahuje těmito postupy.

Ještě další výhodou vynálezu při svařování tlustých desek více vrstvami podle vynálezu je, že složení základního kovu, který má být svařován, může být podrobeno konečné kontrole jako při běžném vícevrstvém svařování a proto může být následné tepelné zpracování, jako vyrovnávání nebo odstraňování pnutí po svařování vynecháno nebo omezeno. Svarové housenky 15A, 15C je možno jednoduše vytvářet zaobleným svařováním. Zatímco běžné svařování v úzké drážce může způsobit nedostatečné roztavení a tím sloučení svarových housenek, umožňuje způsob podle vynálezu vytvářet svary pouze zaobleným svařováním a navíc svařovací oblouky 12A, 12C jsou velmi stálé. Vytvářením svarové housenky 15B je dno určené svarovými housenkami 15A, 15C za plňováno svařováním rozprášeným obloukem. Jinými slovy, svařování se provádí na plochém povrchu, kde lze snadněji svařovat než v rozích a kde je uskutečněno dostatečné předehřívání. Vzhledem к tomu, že prostředí oblouku, které je ionizováno, je lepší než pro předchozí svarové housenky 15A, 15C, je dosaženo stálého oblouku a ideálních pronikových obrysů pro výměnu na roztaveném dnu. Tyto průchody se opakují vrstva za vrstvou stejným způsobem a svařovací hořák 1 lze umístit na základu zpředu drážky. Tím je umožněn automatický postup se zvýšenou účinností.

Jelikož způsob podle vynálezu umožňuje svařování spolu rovnoběžných hran drážek tvaru I, není příprava hran opracováním podstatnou, neboť hrany lze také vyříznout plamenem. Svarové housenky 15A, 15B, 15C jsou vytvářeny z roztavených oblastí 13A, 13B, 13C, které jsou na sobě nezávislé a vzhledeim к místům, na které je roztavený kov ukládán, mají široké rozmezí. Z toho důvodu je svar na povrchu drážky plně vyhovující, i když tento povrch je v důsledku řezání plamenem poněku drsný. Pnutí způsobené svarem je minimální, protože drážka tvaru I je spojitě svařována trojicí Svarových housenek 15A, 15В, 1SC, z nichž každá je vytvářena převážně současně jednovrstvým trojprůchodným postupem.

Způsob tříelektrodového svařování obloukem, z kovu v inertním plynu podle předloženého vynálezu je podrobně vysvětlen v následujícím příkladu.

Příklad

Bylo provedeno tříelektrodové svařování obloukem z kovu v inertním plynu způsobem podle vynálezu. Svařované kusy byly vyrobeny z oceli НТ-80 o tloušťce 75 mm a šířce 16 mim. Jako inertní plyn byl použit argon obsahující kyslík v objemové koncentraci 20 %. Eletrody byly uspořádány v rovnoramenném trojúhelníku podle obr. 4, jak bylo vysvětleno výše. Průměry svařovacích drátů, proudy a napětí jsou uvedeny v tabulce 1:

Tabulka 1

Elektroda	Průměr drátu mm	Proud (A)	Napětí (V)
A	1,2	280	28
В	1,6	360	26
C	1,2	280	28

Rychlost svařování byla 700 mm . min^-1.

Na obr. 8 je znázorněn diagram tvrdosti svaru v závislosti na polohové souřadnici měřené kolmo ke směru svařování. HAT značí pásmo ovlivněné teplem na přechodu mezi materiálem svaru a svařovanými kusy.

Claims (3)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Způsob 1:Γίθ1θ+ίΓθ(1ον61ιο svařování obloukem z kovu v inertním plynu drážek tvaru I na tupo- v rovinné poloze, vyznačující se tím, že se položí kovové deskové členy, které mají být svařeny, v odstupu k vytvoření drážky tvaru I, první svařovací elektroda, druhá svařovací elektroda a třetí svařovací elektroda se uloží přilehle ke drážce tvaru I v takové ' poloze, že první elektroda a druhá elektroda tvoří základnu rovnoramenného trojúhelníku a třetí elektroda tvoří jeho vrchol, přičemž základna rovnoramenného trojúhelníku je uložena kolmo ke směru svařování a jeho vrchol je ve směru svařování, vytvoří se zkratový oblouk na první elektrodě a na druhé elektrodě, takže jejich oblouky svařují v žádané poloze, vytvoří se rozprášený oblouk na třetí elektrodě a ukládají se svarové housenky mezi svářením první a druhé elektrody, sváří se stěny drážky tvaru I první elektrodou a druhou elektrodou . zaobleným svarem, při kterém· svarové housenky nechávají prostory mezi housenkami zaobleného sva ru, a potom se tyto prostory vyplní rozprašovacím svařováním ze třetí elektrody.
2. 2. Zařízení k provádění způsobu podle bodu 1, vyznačené tím, že má v krycí misce (2) svařovacího hořáku (lj uloženy tři dotykové trubky (4A, 4B, 4C) pro svařovací dráty (5A, 5B, 5C], které přečnívají izolační deskou (3) ve vrcholech rovnoramenného trojúhelníka, přičemž druhá dotyková trubka . (4Bj je rovná, zatímco- první dotyková trubka (4A)' a třetí dotyková trubka (4C) jsou zahrnuty směrem ven z krycí misky (2) v návzájem opačných směrech, a přičemž každá ze tří dotykových trubek (4A, 4B, 4C] . je elektricky připojena k jednomu pólu sekundárního vinutí jednoho ze tří svařovacích transformátorů (6A, 6B, 6Cj, jejichž druhé póly jsou společně připojeny ke svařovanému kusu (10).
3. 3. Zařízení podle bodu 2, vyznačené tím, že ve styku s dotykovými trubkami . (4A, 4B, 4C) jsou uspořádány měděné trubky (7A, 7B, 7CJ pro průtokové vodní chlazení dotykových trubek (4A, 4B, 4C).