CZ35198A3

CZ35198A3 - Svařování kovů v ochranném plynu s rotujícím obloukem

Info

Publication number: CZ35198A3
Application number: CZ98351A
Authority: CZ
Inventors: Stefan Trube
Original assignee: Linde Technische Gase Gmbh
Priority date: 1997-02-06
Filing date: 1998-02-05
Publication date: 1999-08-11
Also published as: EP0857534A1; PL324302A1; DE59802380D1; ES2170973T3; EP0857534B1; DE19704513C1; ATE210529T1

Description

(54) Název přihlášky vynálezu:

Svařování, kovů v ochranném plynu s rotujícím obloukem ' (57) Anotace:

o Navrhované řešení se týká způsobu svařování kovů v ochranném plynu s rotujícím obloukem vytvořeným mezi odtavující se drátovou ?» elektrodou a kovovým obrobkem za přívodu j·· ochranného plynu sestávajícího v podstatě z ' argonu nebo z argonu a hélia. Pro stabilizaci ? rotujícího oblouku se používá drátová elektroda z feromagnetického materiálu a buď ochranný plyn s 1 až 8 % obj. O2 a zbytkem 1 argonu nebo ochranný plyn s 1 až 8 % obj. O2, až 40 % obj. helia a zbytkem argonu. Toto umožňuje vytváření bezchybných svarových Švů i při vysokých výkonech tavení.

CZ 351-98 A3 • 4* ·

JUDr. Miloš Všetečka advokát

120 00 Praha 2, Hálkova 2

svařovaní kovu v ochranném plynu s rotujícím obloukem

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu svařováni kovů v ochranném plynu s rotujícím obloukem, vytvořeným mezi odbavující se drátovou elektrodou a kovovým obrobkem, za přívodu ochranného plynu sestávajícího v podstatě z argonu nebo argonu a hélia.

Dosavadní stav techniky

Svařování kovů v ochranném plynu se v posledních letech stále vyvíjelo. Přitom se zkoušelo zejména detailně podchytit parametry oblasti nej vyššího výkonu, to znamená i

oblast svařování se zvláště vysokými tavnými výkony, aby se svářecí proces zvládl také v' oblasti nejvyššího výkonu a tím se zpřístupnil praktickému užití.

Různé způsoby svařování se liší z hlediska typu oblouku především v oblasti svařování za vysokého výkonu. Vedle konvenčního jiskřícího oblouku, vysoce výkonného krátkého oblouku a vysoce výkonného jiskřícího oblouku vzniká při vyšších rychlostech posuvu drátu také rotující jiskřící oblouk. Pro konvenční jiskřící oblouky je charakteristický osový bezzkratový přechod materiálu. Od vysoce výkonného jiskřícího oblouku s osovým kapkovitým přechodem materiálu se dospělo k rotujícímu oblouku především zvýšením svařovacího napětí, ale také zvýšením rychlosti posuvu drátu. Rotace oblouku předpokládá, že konec drátu změkne vlivem vysokého proudového zatíženi a na základě sil oblouku, které jsou k dispozici, se vychýlí. Obvykle je elektroda ve formě drátu vedena kontaktní-trubkou.

V oblasti vysokého výkonu vznikají vady svaru zejména tím, že rotující oblouk přechází v jiskřící oblouk popřípadě vysoce výkonný jiskřící oblouk. Už krátkodobý přeskok z jednoho druhu oblouku na druhý během svařovacího procesu však už může vyvolat nepřípustné vady vé svarovém švu. Toto chování se potvrdilo četnými pokusy.

Dosud se podařilo udržovat stabilní rotaci oblouku jen neuspokojivě. Přeskakování oblouku do nerotujícího stavu jiskřícího oblouku se vyskytuje stále. Toto přeskakování ' vede k vadám svaru, ale také již sama nestabilní rotace může způsobovat vady svaru. Tyto vady svaru stojí v cestě především průmyslovému použití rotujícího oblouku, protože toto použití vyžaduje zpravidla vysokou kvalitu svařování.

Provedly se četné pokusy najít a definovat podmínky, které rozhodujícím způsobem přispívají ke kvalitativně vysoce hodnotnému, výkonnému a reprodukovatelnému svařovacímu procesu. Základní problém při svařování kovů v ochranné atmosféře, především v oblasti vysokého výkonu, která je s ohledem na průmyslové využití obzvláště zajímavá, spočíval v tom, že se z toho ale bez dalšího nemohlo zjistit nebo odvodit, za jakých podmínek se může stabilně udržet rotace oblouku, protože výsledky byly nebo se alespoň zdály neprůhledné a zčásti protichůdné.

Pod označením T.I.M.E.® je známý způsob vysoce výkonného svařování MAG, při kterém se používá směs plynů s 65 %

♦	*	4	4	•	• 4	9 ·	•	φ
• 4	• 4 ·	• Λ		4 ·	• ·
9	♦	•	« ·	•	4	♦ · · ·	•	4
• W		*	*	•	•	4
4*	• · «	4 4	• · 4 4	• «	• 4

argonu, 26,5 % helia, 8 % CO₂, a 0,5 % kyslíku (např. německý patent DE 33 28 272). Tato směs plynů se obvykle označuje jako plyn T.I.M.E.®. Při použiti plynu T.I.M.E.® a také jiných plynů se však stále znova, vyskytují nestability oblouku, především v oblasti posuvů drátu nad asi 20 m/min při drátové elektrodě o průměru 1,2 mm nebo přibližně nad 15 m/min při drátové elektrodě o průměru 1,0 mm. .

U způsobu podle německého patentu DE 4 4 2 9, 228 se popisuje, že zmenšením vzdálenosti kontaktní trubky a svařovacího napětí se potlačí nežádoucí přechod rotujícího oblouku na modifikovaný jiskřící oblouk. Jako ochranný plyn se přitom používá směs z 1 až 5 % kyslíku, 14 až 34 % C0₂nebo hélia a 65 až 85 % argonu. Drát eléktrody se dále nepopisuje.

Základ vynálezu tedy tvoří úkol ukázat způsob v úvodu uvedeného typu, který by dával k dispozici svařování kovů pod ochranným plynem se stabilním rotujícím obloukem. Tento způsob svařování kovů v ochranné atmosféře by mel být přitom vhodný pro strojní vedení hořáku. Způsob svařování v ochranném plynu podle vynálezu by měl pokud možno umožňovat

J výrobu extrémně neporézních Svařovaných materiálů s hlubším závarem právě také při vysokém tavném výkonu a při vysoké jakosti.

Podstata vynálezu

Tento úkol je podle vynálezu řešen tím, že se použije drátová elektroda z feromagnetického materiálu a buď se použije ochranný plyn s 1 až 8 % obj. 0₂ a zbytkem argonu, nebo ochranný plyn s 1 až 8 % obj. O₂, 10 až 40 % obj. helia • ··· « · • · · » · · * * ···» i»

♦. · · · · · · ♦ · ·» «·4 «· ···♦ «· a zbytkem argonu.

Základ vynálezu tvoři ten podstatný poznatek, že kvalita drátu a složení ochranného plynu ovlivňují rozhodujícím způsobem chování oblouku s ohledem na možné nestability' oblouku. Stabilita oblouku při svařování kovů v ochranném plynu s rotujícím obloukem se může zajistit, když se jako elektroda použije feromagnetický drát a ochranný plyn se skládá z uvedených komponent ve shora uvedených podílech. 0 podmínce feromagnetického materiálu se v souvislosti s vynálezem mluví o této vlastnosti materiálu u drátu jako výchozího materiálu v nenataveném stavu (a nikoli asi ve stavu plazmatu). To. naznačuje ten závěr, že magnetické síly podporuji stabilní rotaci oblouku nebo ji možná dokonce příčinně zakládají. U složení ochranného plynu má význam to, že v ochranném plynu není'přimíchaný žádný C0₂. Při dodržení parametrů způsobu podle . vynálezu lze ověřit svařování se stabilně rotujícím obloukem v oblasti vysokých výkonů odbavováni s vysokou kvalitou a jakostí. Kombinace těchto parametrů přitom zajišťuje a garantuje žádanou stabilitu, oblouku. Vede k reprodukovatelnosti svařování kovů v ochranném plynu a také právě v oblasti vysokého výkonu. Svařovací parametry se mohou při zachování výhod podle vynálezu bez pochyb optimalizovat s ohledem na nestability při rotaci oblouku, například se zaměřením na zvláště hluboký závar. Rotace oblouku už není ovlivněna vzdáleností kontaktní trubky. Vynález umožňuje bezchybné svarové švy i při vysokých výkonech odtavování.

Způsob podle vynálezu se zásadně neomezuje na· určité průměry elektrod, takže jsou u způsobu svařování podle vynálezu použitelné všechny známé drátové elektrody (průměry od 0,8 do 1,6 mm). Znamenitě se hodí drátové elektrody s • 4' průměrem 1,0 mm a zejména s vhodným průměrem 1,2 mm.

Výhody vyplývají z toho, že se jako drátová elektroda používá masívní drát. Oproti tomu plněné dráty s náplní strusky (bazické nebo rutilové) a/nebo kovových prášků neumožňují požadovanou rotaci oblouku·.

Krom toho se za pomoci pokusů ukázalo, že se znamenitě hodí drátové elektrody s podílem od 0,3 do 1,3 % hmot. Si, s výhodou 0,7 až 1,2 % hmot. Si. Navíc může být v drátu obsažený uhlík (s výhodou 0,04 až 0,14 C)· a mangan (s výhodou 0,8 až 2,10 % hmot'. Mn) .

Konečně se může u způsobu podle vynálezu pozitivně projevit také drátová elektroda poměděná na povrchu, protože se na základě dobré vodivosti mědi ' jednak sníží úbytek napětí v kontaktní trubce a jednak se může zlepšit přechod proudu. Pomědění dále slouží ke zlepšení kluznosti drátu, což citelně ulehčuje přísun drátu, zejména při vysokých posuvových rychlostech drátu. Ukázalo se, že stejnoměrné pomědění podporuje stabilitu oblouku.

Přimíšením hélia k ochrannému plynu sé na základě jeho vhodných vlastností vedení a přestupu tepla dociluje širšího závaru, při kterém se boky svarového švu nataví silněji a při krátkodobém předběhnutí tavné ^:lázně se zabrání vadám spojení boků. U provedení způsobu podle vynálezu obsahuje ochranný plyn 15 až 35 % obj. helia, s výhodou 20 až 30 % obj. helia.

Rychlosti posuvu drátu mezi 15 a 30 m/min vedou k obzvláště dobrým výsledkům při svařování za podmínek způsobu podle vynálezu. Obzvláště hodnotné výsledky svařování by se

• » • · a · » » ϋ mohly vytvořit při pokusech. Proto se doporučuje nastavit posuvovou rychlost drátu mezi 18 a 35 m/min, s výhodou mezi 20- a 30 m/min, zvlášť výhodně mezi 22 a 25 m/min pro drátovou elektrodu o průměru 1,2 mm, a posuvovou rychlost drátu mezi 15 a 30 m/min, s výhodou mezi 17 a 25 m/min, obzvláště výhodně mezi 20 a 23 m/min pro drátovou elektrodu o průměru 1 mm.

Podle vynálezu se k ochrannému plynu přimíchává kyslík. Kyslík vykazuje nízký ionizační potenciál a zlepšuje tak vodivost plazmatu. Kyslík podporuje tendenci oblouku rotovat. Přimícháním kyslíku do ochranného plynu se daří rozšířit oblast přestupu materiálu stabilně rotujícím obloukem na vrub způsobů s nerotujícím jiskřícím obloukem. Vysoký obsah kyslíku zajišťuje stabilitu rotace oblouku. U provedení vynálezu se tedy navrhuje, aby podíl kyslíku v ochranném plynu obnášel nad 5 % obj., s výhodou mezi 5,5 a 8 % obj.

Zastupuje:

Dr. Miloš Vsetečka v.r.

JUDr. Miloš Všetečka - 7 advokát

120 00 Praha 2, Hálkova2

* ·	•	♦ ·		•	1
• ♦		• ·	* · *		• ·
• »	•	• « ·	* * · · ·	•	•
* v	•	« ·	• ♦	♦	•
« *	» · Λ	« *	• « · · » ·		« 4

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims

1. Způsob svařování kovů v ochranném plynu s rotujícím obloukem vytvořeným mezi odtavující se drátěnou elektrodou a kovovým obrobkem za přívodu ochranného plynu sestávajícího v podstatě z argonu nebo z argonu a hélia, vyznačující se tím, že se používá drátová elektroda z feromagnetického materiálu a buď ochranný plyn s 1 až 8 % obj . 0₂ a zbytek argon nebo ochranný plyn s 1 až 8 % obj. 0₂, 10 až 40 % obj. helia a zbytek argon.

2. Způsob svařování kovů v ochranném plynu podle nároku 1, vyznačující se tím, že se jako drátová elektroda používá masívní drát.

3. Způsob svařování kovů v ochranném plynu podle některého z nároků 1 nebo 2, vyznačující se tím, že se používá drátová elektroda s podílem od 0,3 do 1,3 % hmot. Si, s výhodou 0,7 až 1,2 % hmot. Si.

4. Způsob svařování kovů v ochranném plynu podle některého z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že se používá drátová elektroda poměděná na povrchu.

5. Způsob svařování kovů v ochranném plynu podle některého z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že ochranný plyn obsahuje 15 až 35 % obj . helia, s výhodou 20 až

30 % obj. helia.

6. Způsob svařování kovů v ochranném plynu podle některého z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že se rychlost posuvu drátu nastavuje pro drátovou elektrodu o

• • * · · Φ ♦ » · • * • • ··· · · • 9 · ·· • • Φ 4 * · * · ·« · • • • • • 4 . · * · ♦ • • · · · · • · · · · « • ·

průměru 1,2 mm mezi 18 a 35 m/min, s výhodou mezi 20 a 30 m/min, a obzvlášť výhodně mezi 22 a 25 rn/min.

7. Způsob svařování kovů v ochranném plynu podle některého z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že se rychlost posuvu drátu nastavuje pro drátovou elektrodu o průměru 1,0 mm mezi 15 a 30 m/min, s výhodou mezi 17 a 25 m/min, a obzvlášť výhodně mezi 20 a 23 m/min.

8. .Způsob svařování kovů v ochranném plynu podle I ! některého z nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že podíl kyslíku v ochranném plynu obnáší nad 5 % obj., s výhodou mezi 5,5 a 8 % obj.