RU2014191C1

RU2014191C1 - Method for automatic fixed butt welding

Info

Publication number: RU2014191C1
Authority: RU
Inventors: О.М. Новиков; О.Б. Щербаков; В.О. Токарев; А.Н. Сабанцев; А.Н. Филипов
Original assignee: Государственное предприятие "НПО" Техномаш"
Priority date: 1991-06-28
Filing date: 1991-06-28
Publication date: 1994-06-15

Abstract

FIELD: welding. SUBSTANCE: welding is made by magnetocontrollable pulsating arc. The arc is periodically deflected along the butt by a cross magnetic field at a frequency from 1 to 5 Hz at the instants the welding current pulses occur. The magnetic field voltage is determined from a relation presented in the description of the invention. EFFECT: improved quality. 3 dwg 1 tbl

Description

Изобретение относится к сварке металлов и может быть использовано при выполнении неповоротных полукольцевых швов/ расположенных в вертикальной плоскости при значительной толщине свариваемых кромок/ например меридиональных швов полуторовых металлоконструкций из алюминиевых сплавов с толщиной свариваемых кромок/ превышающей 3 мм. The invention relates to the welding of metals and can be used when performing non-rotating semicircular seams / located in a vertical plane with a significant thickness of the welded edges / for example meridional seams of one and a half metal structures from aluminum alloys with a thickness of welded edges / exceeding 3 mm

В машиностроении широко применяется сварка неповоротных кольцевых стыков. Значительные трудности при их выполнении представляет сварка участков шва "на подъем" и "на спуск". При этом трудности возрастают с толщиной свариваемых кромок/ и начиная с некоторой определенной для каждого металла толщины/ получение качественных сварных соединений становится практически невозможным. Для конструкций из алюминиевых сплавов такой толщиной является 3 мм. In mechanical engineering, welding of fixed ring joints is widely used. Significant difficulties in their implementation are welding sections of the seam "on the rise" and "on the descent." In this case, difficulties increase with the thickness of the welded edges / and starting from a certain thickness specific for each metal / it becomes practically impossible to obtain high-quality welded joints. For structures made of aluminum alloys, this thickness is 3 mm.

Для предупреждения стекания металла сварочной ванны при выполнении участков шва "на подъем" и "на спуск" существует множество технологических приемов. To prevent runoff of metal in the weld pool when performing sections of the seam "up" and "down" there are many technological methods.

Известны способы/ регулирующие теплодввложение за счет снижения величины сварочного тока [1/2]. Known methods / regulating heat input by reducing the magnitude of the welding current [1/2].

Снижение сварочного тока приводит к уменьшению давления дуги на расплавленный металл сварочной ванны. В результате возникает вероятность образования окисных плен в сварных швах при сварке алюминиевых конструкций/ приводящих к нарушению герметичности сварных соединений. A decrease in the welding current leads to a decrease in the arc pressure on the molten metal of the weld pool. As a result, there is a possibility of the formation of oxide captures in the welds during welding of aluminum structures / leading to a violation of the tightness of welded joints.

Известен способ сварки магнитуправляемой дугой неповоротных кольцевых стыков/ при котором осуществляют реверсирование дуги [3]. A known method of welding a magnetically controlled arc of fixed ring joints / in which the arc is reversed [3].

Недостатком такого способа является увеличенное тепловложение за счет многократного нагрева верхнего участка кольцевого неповоротного стыка и как следствие этого большой объем сварочной ванны и недостаточно равномерное формирование шва при сварке на участках/ близких к вертикальным (α = 0 ± 45^° и α = 180 ± 45^°).The disadvantage of this method is the increased heat input due to repeated heating of the upper portion of the annular fixed joint and, as a consequence, the large volume of the weld pool and insufficiently uniform formation of the weld when welding in areas close to vertical (α = 0 ± 45 ^° and α = 180 ± 45 ^° )

Известен способ автоматической сварки/ согласно которому электрическую дугу периодически отклоняют вдоль стыка поперечным магнитным полем частотой 1-5 Гц и напряженностью/ определяемой из выражения
H=

0,9-1,1

1-

, Э,
где I - сварочный ток/ А;
U - напряжение на дуге/ В;
R - радиус свариваемого стыка/ м;
V - скорость сварки/ м/ч;
α - угол текущей координаты сварки/ град [4].A known method of automatic welding / according to which the electric arc is periodically rejected along the joint by a transverse magnetic field with a frequency of 1-5 Hz and intensity / determined from the expression
H =

0.9-1.1

1-

, Uh,
where I is the welding current / A;
U is the voltage across the arc / V;
R is the radius of the welded joint / m;
V - welding speed / m / h;
α is the angle of the current coordinate of the weld / city [4].

Применение указанного способа позволяет в ряде случаев получать положительные результаты при сварке участков неповоротных стыков "на спуск" и "на подъем". Так/ например/ на конструкциях из алюминиевых сплавов удается удержать от стекания металл швов при толщине свариваемых кромок до 3 мм. The application of this method allows in some cases to obtain positive results when welding sections of fixed joints "on the descent" and "on the rise". So / for example / on structures made of aluminum alloys, it is possible to keep the weld metal from dripping with a thickness of the welded edges up to 3 mm.

Недостатком способа является малый диапазон толщин свариваемых кромок/ удерживаемых с его помощью от стекания металла шва. При толщине кромок вне этого диапазона (свыше 3 мм для конструкций из алюминиевых сплавов) предотвратить стекание не удается. The disadvantage of this method is the small range of thicknesses of the welded edges / held with it from dripping metal weld. If the thickness of the edges is outside this range (over 3 mm for structures made of aluminum alloys), runoff cannot be prevented.

Причина этого в том/ что при сварке по этому способу на непрерывном режиме образуется большая по объему ванна жидкотекучего металла. Воздействие на него дуги/ отклоняемой поперечным импульсным магнитным полем/ не приводит к изменению его объема/ а вызывает лишь дополнительное перемешивание/ приводящее в ряде случаев к прожогу изделия. Кроме того/ линейная зависимость напряженности магнитного поля от угла текущей координаты не учитывает в полном объеме гравитационные и металлургические процессы на каждом участке сварного шва. The reason for this is that when welding according to this method in a continuous mode, a large volume bath of fluid metal is formed. The impact on it of an arc / deflected by a transverse pulsed magnetic field / does not lead to a change in its volume / but causes only additional mixing / leading in some cases to burn-through of the product. In addition, the linear dependence of the magnetic field on the angle of the current coordinate does not fully take into account gravitational and metallurgical processes at each section of the weld.

Цель изобретения - повышение качества сварных соединений за счет улучшения условий формирования сварного шва. The purpose of the invention is to improve the quality of welded joints by improving the conditions for the formation of a weld.

Для достижения этой цели в способе автоматической сварки полукольцевых неповоротных стыков/ расположенных в вертикальной плоскости/ сварку производят пульсирующим током/ при этом электрическую дугу периодически отклоняют поперечным магнитным полем частотой 1-5 Гц вдоль свариваемого стыка по направлению сварки "на подъем" и в противоположном направлении при сварке "на спуск"/ причем отклонение дуги поперечным магнитным полем производят в момент импульсов сварочного тока/ а напряженность магнитного поля определяют из выражения
H=

cosα ,
где I - сварочный ток/ А;
U - напряжение на дуге/ В;
R - радиус свариваемого стыка/ м;
V - скорость сварки/ м/ч;
α - угол текущей координаты сварки/ град.To achieve this, in a method of automatic welding of semi-ring fixed joints / located in a vertical plane / welding is performed by a pulsating current / while the electric arc is periodically rejected by a transverse magnetic field with a frequency of 1-5 Hz along the welded joint in the direction of welding "on rise" and in the opposite direction during "downhill" welding / wherein arc deflection by a transverse magnetic field is produced at the moment of welding current pulses / and the magnetic field strength is determined from the expression
H =

cosα,
where I is the welding current / A;
U is the voltage across the arc / V;
R is the radius of the welded joint / m;
V - welding speed / m / h;
α is the angle of the current coordinate of the weld / city.

Применение сварки пульсирующим током приводит к уменьшению объема жидкого металла и ширины шва/ разогрева изделия/ что создает более благоприятные условия для удержания расплавленного металла силами поверхностного натяжения/ в том числе и при сварке "на спуск" и "на подъем". The use of pulsed current welding leads to a decrease in the volume of liquid metal and the width of the weld / heating of the product / which creates more favorable conditions for holding the molten metal by surface tension forces / including for "downhill" and "uphill" welding.

Отклонение электрической дуги в момент импульсов сварочного тока способствует более равномерному расплавлению и последующей кристаллизации свариваемых кромок/ что приводит к повышению эффективности предотвращения стекания жидкого металла на подверженном этому явлению участке шва. The deflection of the electric arc at the moment of welding current pulses contributes to a more uniform melting and subsequent crystallization of the welded edges / which leads to an increase in the efficiency of preventing liquid metal from dripping on the weld section exposed to this phenomenon.

Величина напряженности управляющего магнитного поля при сварке пульсирующим током и в непрерывном режиме вследствие особенностей плавления и кристаллизации соединяемых кромок существенно отличаются. При сварке пульсирующим током имеет место косинусоидальная зависимость напряженности от угла текущей координаты сварки в отличие от линейной зависимости при сварке в непрерывном режиме. Косинусоидальная зависимость напряженности от угла текущей координаты сварки более объективно учитывает поведение под воздействием гравитационных сил жидкого металла/ расположенного в различных местах неповоротного стыка/ что особенно важно при сварке пульсирующим током вследствие малого объема жидкого металла. The magnitude of the control magnetic field during welding with a pulsating current and in a continuous mode due to the peculiarities of melting and crystallization of the joined edges is significantly different. When welding with pulsating current, there is a cosine dependence of the tension on the angle of the current welding coordinate, in contrast to the linear dependence when welding in continuous mode. The cosine dependence of the tension on the angle of the current welding coordinate more objectively takes into account the behavior under the influence of gravitational forces of the liquid metal / located at various places of the fixed joint / which is especially important when welding with pulsating current due to the small volume of liquid metal.

Импульсное управляющее магнитное поле/ повышая интенсивность воздействия на жидкий металл сварочной ванны/ позволяет повысить качество швов/ в том числе исключить образование прожогов/ уменьшить количество окисных пленок/ сделать более благоприятной форму шва по сравнению с постоянным управляющим магнитным полем. A pulsed control magnetic field / increasing the intensity of the impact on the molten metal of the weld pool / improves the quality of the welds / including eliminating the formation of burns / reduce the number of oxide films / make the weld shape more favorable than a constant control magnetic field.

На фиг. 1 представлена схема способа/ где 1 - свариваемый стык/ 2 - начало сварки/ 3 - направление сварки/ 4 - направление отклонения дуги "на подъем"/ 5 - направление отклонения дуги при сварке "на пуск"/ 6 - сварочная горелка; на фиг. 2 - график изменения величины пульсирующего тока при сварке; на фиг. 3 - график зависимости напряженности магнитного поля от расположения сварочной ванны. In FIG. 1 is a diagram of the method / where 1 is the weld butt / 2 is the start of welding / 3 is the direction of welding / 4 is the direction of deflection of the arc "on rise" / 5 is the direction of deflection of the arc during welding "on start" / 6 is the welding torch; in FIG. 2 is a graph of the fluctuation of the ripple current during welding; in FIG. 3 is a graph of the dependence of the magnetic field on the location of the weld pool.

Пример. Проводилась сварка неповоротных полукольцевых стыков из листовых заготовок толщиной 5 мм. Материал заготовок - сплав АМг6. Радиусы свариваемых стыков соответственно составляли 100/ 250 и 500 мм. Example. Welding of non-rotating semi-ring joints from sheet blanks with a thickness of 5 mm was carried out. The material of the workpieces is AMg6 alloy. The radii of the welded joints were respectively 100/250 and 500 mm.

Сварка выполнялась неплавящимся электродом на переменном пульсирующем токе в среде аргона. Режимы сварки приведены в таблице. Welding was performed by a non-consumable electrode with an alternating pulsating current in an argon medium. Welding modes are given in the table.

Предлагаемый способ автоматической сварки магнитоуправляемой дугой полукольцевых неповоротных стыков позволяет улучшить формирование сварных швов/ предотвратить образование прожогов и сократить не менее чем в три раза количество окисных пленок в сварных швах. The proposed method for automatic welding by a magnetically controlled arc of semi-ring fixed joints allows to improve the formation of welds / prevent the formation of burns and reduce at least three times the number of oxide films in the welds.

Claims

METHOD FOR AUTOMATIC WELDING OF NON-ROTATING RING JOINTS mainly of semi-rings located in a vertical plane, during which the electric arc is periodically deflected along the joint by a transverse magnetic field with a frequency of 1 - 5 hertz, characterized in that, in order to improve the quality of the joints, welding is performed by a pulsating current and arc deflection in the direction of welding by a transverse magnetic field is produced at the moments of the welding current pulses, while the magnetic field H is determined from and I
H =

cosα, ,, ,,
where I is the welding current, A;
U is the voltage across the arc, V;
R is the radius of the welded joint, m;
V - welding speed, m / h;
α is the angle of the current welding coordinate, deg.