PL185404B1

PL185404B1 - Sposób spawania łukowego z topliwą elektrodą

Info

Publication number: PL185404B1
Application number: PL98335440A
Authority: PL
Inventors: Tor Soting; Per Aberg
Original assignee: Esab Ab
Priority date: 1997-03-03
Filing date: 1998-03-03
Publication date: 2003-05-30
Also published as: EP1068041A1; EP1068041B1; SE511463C2; DE69818712D1; SE9700744D0; US6313437B1; DE69818712T2; SE9700744L; ATE251007T1; AU6643498A; WO1998039130A1; DK1068041T3; PL335440A1

Abstract

1. Sposób spawania lukow ego z topliw a elek- troda, w którym w ypelnia sie krater na koncu ope- racji spawania poprzez regulacje zródla zasilania spawania 1 dostarczania drutu do spawania luko- wego z topliw a elektroda, doprowadzajac do zani- kania odpowiednio napiecia luku i zm niejszania szybkosci dostarczania drutu, znam ienny tym, ze przed koncem operacji spaw ania dokonuje sie poczatkowego zm niejszenia napiecia luku przez czas, który jest znacznie krótszy niz calkow ity czas zanikania napiecia, i zm niejsza sie w tym czasie napiecie luku ponizej wartosci, przy której prow a- dzi sie ciagle spawanie i tw orzy sie dalej zlacze przy niezmiennych innych parametrach spawania, po czym dalej zm niejsza sie napiecie luku do kon- cowej wartosci i jednoczesnie z powodowaniem zanikania napiecia luku zm niejsza sie szybkosc dostarczania drutu do koncowej wartosci szybko- sci dostarczania drutu. Fig. 1 PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób spawania łukowego z topliwą elektrodą. Obecny wynalazek odnosi się do sposobu ręcznego lub automatycznego spawania z regulowanym końcem procesu spawania dla zapewnienia zminimalizowania krateru ukształtowanego w operacji spawania.

W spawaniu łukowym, od ciśnienia łuku i materiału przenoszonego przez łuk z elektrody do części obrabianej tworzy się w stopionym jeziorku wgłębienie. To wgłębienie jest często nazywane kraterem. Na końcu operacji spawania, krater pozostaje tworząc krater końcowy. Kiedy dostarczana energia zanika gwałtownie na końcu operacji spawania, stopiony materiał krzepnie z jednoczesnym kurczeniem się. Krzepnięcie zaczyna się na krawędziach spoiny i postępuję do środka. Szczególnie, w przypadku spawania wysokoenergetycznego, z konsekwentnie dużym stopionym jeziorkiem, występuje brak materiału w środku stopionego jeziorka przy krzepnięciu stopionego materiału. Wskutek tego, tworzy się tak zwany pęcherz kanalikowy, to jest otwór rozciągający się pionowo przez końcowy krater. Często, ten pęcherz kanalikowy powoduje powstanie szczelin i pęknięć w kierunku wzdłużnym szwu spawalniczego. Defekty spawalnicze tego typu pogarszają wytrzymałość spoiny i z tego powodu testuje się różne sposoby w celu wyeliminowania krateru.

Znane są operacje spawania ręcznego, w których spawacz często wypełnia końcowy krater poprzez zwiększanie szybkości przesuwania bezpośrednio przed końcem operacji spawania, po czym cofa on pistolet do stopionego jeziorka w celu wytworzenia w ten sposób wypełnienia krateru. Sposób wymaga znacznych umiejętności spawacza i ma małą powtarzalność.

Znany jest sposób automatycznego spawania łukowego, w którym wygasza się łuk w zaprogramowanym okresie chłodzenia i następnie ponownie zapala się go w warunkach zmniejszonych parametrów spawania w celu wytworzenia wypełnienia kratera w zaprogramowanym okre185 404 sie wypełniania (US 4,578,562). Sposób jest czasochłonny i występuje rozprysk spawalniczy w związku z ponownym zapalaniem.

Z opisu zgłoszenia patentowego JP 56-102380 znany jest sposób, w którym zapobiega się tworzeniu się krateru poprzez regulację prądu spawania. Prąd spawania jest zapewniany aż do zakończenia spawania, a następnie jest on zmieniany na prąd wypełniania krateru, który jest mniejszy niż wartość krytyczna prądu.

Z opisu patentowego US 3253118 znany jest sposób spawania, w którym krater na końcu spawania jest zmniejszany poprzez zmniejszanie prądu spawania najpierw wskutek nagłego spadku, a następnie poprzez stopniowe jego obniżanie.

Znany jest sposób, w którym kolejno zmniejsza się wielkość stopionego jeziorka poprzez ciągłe, lub w etapach o zasadniczo równej wielkości, zmniejszanie odpowiednio napięcia spawanie i szybkości dostarczania drutu. W szczególności, kiedy spawanie prowadzi się przy wysokoenergetycznym zasilaniu w zakresie przenoszenia natryskowego, takiego jak spawanie metodą MIG/MAG (spawanie elektrodą topliwą w osłonie gazu czynnego, spawanie elektrodą topliwą w osłonie gazu obojętnego), parametry spawania, w stopniu zanikającym, przechodzą przez zakres, w którym powstaje znacznie rozpryskujący i nierównomierny hak.

Według wynalazku, sposób spawania łukowego z topliwą elektrodą polega na tym, że wypełnia się krater na końcu operacji spawania poprzez regulację źródła zasilania spawania i dostarczania drutu do spawania łukowego z topliwą elektrodą, doprowadzając do zanikania odpowiednio napięcia łuku i zmniejszania szybkości dostarczania drutu.

Sposób według wynalazku charakteryzuje się tym, że przed końcem operacji spawania dokonuje się początkowego zmniejszenia napięcia łuku przez czas, który jest znacznie krótszy niż całkowity czas zanikania napięcia, i zmniejsza się w tym czasie napięcie łuku poniżej wartości, przy której prowadzi się ciągłe spawanie i tworzy się dalej złącze przy niezmiennych innych parametrach spawania. Następnie dalej zmniejsza się napięcie łuku do końcowej wartości i jednocześnie z powodowaniem zanikania napięcia łuku zmniejsza się szybkość dostarczania drutu do końcowej wartości szybkości dostarczania drutu.

Dokonuje się korzystnie początkowego zmniejszenia napięcia luku w czasie krótszym niż 150 milisekund. Początkowego zmniejszenia napięcia łuku dokonuje się do poziomu stanowiącego od 50 do 75% całkowitego jego zaniku. Prowadzi się ciągłe spawanie jako proces spawania łukowego w osłonie gazowej, zwłaszcza typu MIG/MAG.

Korzystnie, powoduje się zanikanie napięcia w czasie od 0,5 do 3 sekund. Reguluje się jedynie czas zanikania i wartości końcowe napięcia łuku i/lub szybkości dostarczania drutu.

W nowym sposobie ręcznej lub automatycznej operacji spawania stosuje się topliwą/zużywalną elektrodę i reguluje się źródło prądu spawania oraz związanego z nim układu dostarczania drutu zapewniając powtarzalność końcowej operacji spawania tak, że w minimalnym czasie wytwarza się satysfakcjonujące wypełnienie krateru bez powodowania zakłócającego spawanie rozpryskiwania.

W sposobie zmniejsza się gwałtownie dostarczanie ciepła przed końcem operacji spawania przy jednoczesnym dostarczaniu większej ilości materiału, co powoduje, że stopione jeziorko schładza się i zmniejsza się wielkość stopionego materiału bez wytwarzania zakłócającego spawanie rozpryskiwania, ponieważ zakres trudnej do spawania przemiany kulistej jest pokonywany w znacznie krótszym okresie. W ten sposób, koniec operacji spawania staje się bardzo krótki i wypełnienie krateru jest zadawalające.

Dzięki temu, że tylko czas zaniku i wartości końcowe napięcia łuku i/lub szybkość dostarczania drutu są parametrami regulowanymi, upraszcza się postępowanie i zmniejsza czasochłonność.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach realizacji sposobu na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematyczny wykres zaniku napięcia łuku i szybkości dostarczania drutu na końcu operacji spawania według wynalazku, a fig. 2 - schematyczny wykres zaniku napięcia łuku według innego przykładu realizacji wynalazku.

W celu uproszczenia, wynalazek zostanie opisany bardziej szczegółowo z odniesieniem do dołączonych rysunków.

185 404

Wynalazek dotyczy zwłaszcza końca operacji spawania, w którym napięcie łuku i szybkość dostarczania drutu są zmniejszane w końcowym okresie, to jest są redukowane do minimalnej wartości, przy której operacja spawania jest przerywana.

Według wynalazku, początkowo redukcja napięcia łuku jest prowadzona w etapie końca operacji spawania, w okresie, który jest znacznie krótszy niż całkowity czas zmniejszania napięcia, po czym, dalej dokonuje się zmniejszania napięcia łuku aż do uzyskania końcowej wartości napięcia łuku. Jednocześnie z powodowaniem zanikania napięcia łuku, zmniejsza się szybkość dostarczania drutu do końcowej szybkości. Zmniejszanie szybkości dostarczania drutu prowadzi się ciągle lub skokowo w równych krokach.

Według wynalazku, w pierwszym przykładzie realizacji sposobu, przedstawionym na fig. 1, zmniejszanie szybkości dostarczania drutu v, jak również napięcia łuku U są dokonywane skokowo. Koniec operacji spawania trwa przez okres zanikania Ta, który w tym przypadku jest podzielony na cztery etapy At. Następnie obniża się szybkość dostarczania drutu z vi do V3 w etapach o zasadniczo jednakowych wielkościach. Jednocześnie, napięcie łuku obniża się od U do U3, ale w tym przypadku początkowy etap od U1 do U2 jest znacznie większy niż następny etap.

W ten sposób początkowej redukcji napięcia łuku dokonuje się szybciej niż następnej redukcji, o ile średnia redukcja napięcia łuku podczas okresu pierwszego etapu przewyższa okres trwania następnego etapu.

Zgodnie z tym przykładem realizacji liczba etapów wynosi cztery, ale liczba etapów może być różna w zakresie wynalazku.

Specjalnym przypadkiem jest ten, kiedy liczba etapów zbliża się do nieskończoności, to jest kiedy At zbliża się do zera. W tym przypadku uzyskuje się zanikanie ciągłe. Ten szczególny przypadek jest pokazany na fig. 2. Szybkość dostarczania drutu zmniejsza się ciągle liniowo od vi do V3. W tym samym czasie, napięcie łuku podlega stromemu spadkowi od Ui do U2 w okresie początkowym Ti okresu zanikania Ta, po czym bardziej płaskiemu zanikowi od Ui do U3 w pozostałej części okresu zanikania Ta .

Początkowe zmniejszenie napięcia łuku ma taka wielkość, że jest ono obniżane do wartości poniżej wartości, przy której jest możliwe spawanie ciągłe i postęp w tworzeniu złącza bez zmiany innych parametrów spawania. W tym przypadku jednak, operacje spawania są ciągle możliwe również przy tym niskim napięciu łuku, ponieważ koniec operacji spawania powoduje spawanie już ogrzanego obszaru, co wymaga mniejszej energii niż w przypadku spawania zimnych powierzchni. Wskutek początkowej redukcji napięcia łuku osiąga się gwałtowne przejście od zakresu przenoszenia natryskowego do zakresu spawania łukiem krótkim (zakres przenoszenia głębokiego) przez zakres przenoszenia kulkowego, w którym łuk jest niestabilny. To oznacza, że wielkość stopionego jeziorka może być gwałtownie zmniejszona.

Początkową redukcję napięcia łuku korzystnie dokonuje się w krótszym czasie niż 150 milisekund, w którym zanik napięcia stanowi od 50 do 75% całkowitego zakresu zaniku. Całkowity czas wypełnienia krateru według wynalazku korzystnie jest pomiędzy 0,5 i 3 sekund.

Sposób według wynalazku korzystnie jest przeznaczony do zastosowania w spawaniu łukowym w osłonie gazowej, zwłaszcza typu MIG/MAG, ale sposób może także znaleźć zastosowanie w innych typach sposobów spawania łukowego, w których używa się elektrody topliwej /zużywalnej.

Według innego przykładu realizacji wynalazku, jedynymi regulowanymi parametrami jest czas zaniku i wartości końcowe napięcia łuku i/lub szybkości dostarczania drutu. Jest ponadto możliwe ustalenie zależności pomiędzy tymi parametrami do zastosowania w obszernym zakresie regulacji dotyczącym innych parametrów, na przykład w ekstensywnym zakresie prądu. W ten sposób operator ma możliwość wytworzenia doskonałego wypełnienia krateru przy jednoczesnej minimalizacji wymagań dotyczących precyzyjnej regulacji parametrów.

185 404

SZYBKOŚĆ DOSTARCZANIA DRUTU

Vi

Ul

U₂ u₃

NAPIĘCIE ŁUKU

V₃ <->

At

T_A

Fig. 1

Ti <->

' Fig. 2

Departament Wydawnictw UP RP Nakład 50 egz Cena 2,00 zł

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób spawania łukowego z topliwą elektrodą, w którym wypełnia się krater na końcu operacji spawania poprzez regulację źródła zasilania spawania i dostarczania drutu do spawania łukowego z topliwą elektrodą, doprowadzając do zanikania odpowiednio napięcia łuku i zmniejszania szybkości dostarczania drutu, znamienny tym, że przed końcem operacji spawania dokonuje się początkowego zmniejszenia napięcia łuku przez czas, który jest znacznie krótszy niż całkowity czas zanikania napięcia, i zmniejsza się w tym czasie napięcie łuku poniżej wartości, przy której prowadzi się ciągłe spawanie i tworzy się dalej złącze przy niezmiennych innych parametrach spawania, po czym dalej zmniejsza się napięcie łuku do końcowej wartości i jednocześnie z powodowaniem zanikania napięcia łuku zmniejsza się szybkość dostarczania drutu do końcowej wartości szybkości dostarczania drutu.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, ze dokonuje się początkowego zmniejszenia napięcia łuku w czasie krótszym niż 150 milisekund.
3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że dokonuje się początkowego zmniejszenia napięcia łuku do poziomu stanowiącego od 50 do 75% całkowitego jego zaniku.
4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że prowadzi się ciągłe spawanie jako proces spawania łukowego w osłonie gazowej, zwłaszcza typu MIG/MAG.
5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że powoduje się zanikanie napięcia w czasie od 0,5 do 3 sekund.
6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że reguluje się jedynie czas zanikania i wartości końcowe napięcia łuku i/lub szybkości dostarczania drutu.