RU2035277C1

RU2035277C1 - Method of dip transfer arc welding

Info

Publication number: RU2035277C1
Application number: SU914952145A
Authority: RU
Inventors: В.А. Букаров; С.С. Ермаков; Г.В. Онисюк
Original assignee: Научно-исследовательский и конструкторский институт монтажной технологии
Priority date: 1991-06-28
Filing date: 1991-06-28
Publication date: 1995-05-20

Abstract

FIELD: arc welding with consumable electrode. SUBSTANCE: in process of welding time τ of arc 3 is set depending of short-circuit time t_sh.c of arc space 7. Prior to short- circuiting of arc space, arc power is reduced by value ΔP₁= (0,4-0,6)P_c, where P_c - power of arc 3 when drop 2 comes in contact with welding pool 6. Arc power in process of short circuit is maintained during time period τ₁ which is from 0.7 to 0.9 of short circuit time. By the time of breaking of bridge 8, arc power is reduced by value of 0.2-0.3 of arc power at bridge breaking. EFFECT: enlarged operating capabilities. 4 dwg

Description

Изобретение относится к способам дуговой сварки плавящимся электродом с короткими замыканиями дугового промежутка и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства. The invention relates to methods for arc welding with a consumable electrode with short circuits of the arc gap and can be used in all sectors of the national economy.

Известен способ электродуговой сварки с короткими замыканиями дугового промежутка, при котором к моменту разрыва перемычки кратковременно снижают ток, а затем его увеличивают при достижении заданной величины опорного напряжения дуги [1]
Недостатком способа является трудность определения момента разрыва перемычки, что обеспечивает нестабильность управления переносом электродного металла и формования шва.A known method of electric arc welding with short circuits of the arc gap, in which at the time of rupture of the jumper briefly reduce the current, and then increase it when the specified value of the reference voltage of the arc [1]
The disadvantage of this method is the difficulty in determining the moment of rupture of the jumper, which provides instability of the control transfer of the electrode metal and the formation of the seam.

Известен способ сварки в углекислом газе пульсирующей дугой с автоматическим изменением наклона внешней характеристики источника питания, при котором ток импульса обеспечивают при работе на жесткой характеристике, а ток паузы на крутопадающей [2]
Недостатком способа является нестабильность процесса при сварке с короткими замыканиями из-за большого разбрызгивания в случае короткого замыкания на пологопадающей характеристике источника и необходимость изменения скорости подачи электродной проволоки при коротком замыкании на кривоподающей характеристике.A known method of welding in carbon dioxide by a pulsating arc with automatic change in the slope of the external characteristics of the power source, in which the pulse current is provided when working on a rigid characteristic, and the pause current on steeply [2]
The disadvantage of this method is the instability of the process when welding with short circuits due to large spatter in the event of a short circuit on the sloping characteristic of the source and the need to change the feed rate of the electrode wire during a short circuit on the curve characteristic.

Известен способ электродуговой сварки с короткими замыканиями дугового промежутка, при котором задают время горения дуги, по истечении этого времени уменьшают мощность дуги перед замыканием дугового промежутка, затем мощность увеличивают и повторно снижают мощность к моменту разрыва перемычки, поддерживая ее в течение определенного времени, после чего процесс повторяют [3]
Недостатком этого способа являются неопределенность момента разрыва перемычки и времени горения дуги, что приведет к нестабильности процесса и возрастанию вероятности интенсивного испарения при зажигании дуги и разбрызгиванию металла.There is a method of electric arc welding with short circuits of the arc gap, in which the arc burning time is set, after this time the arc power is reduced before the arc gap is closed, then the power is increased and the power is reduced again at the moment the jumper breaks, maintaining it for a certain time, after which the process is repeated [3]
The disadvantage of this method is the uncertainty of the moment of rupture of the jumper and the burning time of the arc, which will lead to instability of the process and an increase in the likelihood of intense evaporation during arc ignition and metal spraying.

Целью изобретения является повышение стабильности процесса сварки путем управления мощностью и временем горения дуги. The aim of the invention is to increase the stability of the welding process by controlling the power and burning time of the arc.

Это достигается тем, что в способе электродуговой сварки с короткими замыканиями дугового промежутка, при котором задают время горения дуги, по истечении этого времени уменьшают мощность дуги перед замыканием дугового промежутка, затем мощность дуги увеличивают и повторно снижают мощность к моменту разрыва перемычки, поддерживая ее в течение определенного времени, после чего процесс повторяют, время горения дуги определяют из условия ( τ= (2-4) τ_кз где τ_кз время короткого замыкания, уменьшение мощности дуги на величину (0,4-0,6) мощности дуги при касании каплей сварочной ванны производят до момента касания каплей сварочной ванны, последующее увеличение мощности дуги поддерживают в течение времени τ₁, равном (0,7-0,9) τ_кз, а повторно мощность дуги снижают на (0,2-0,3) мощность дуги при разрыве перемычки и поддерживают ее до момента повторного зажигания дуги.This is achieved by the fact that in the method of electric arc welding with short circuits of the arc gap, at which the arc burning time is set, after this time the arc power is reduced before the arc gap is closed, then the arc power is increased and the power is reduced again by the time the jumper breaks, supporting it in during a certain time, after which the process is repeated, the arc burning time is determined from the condition (τ = (2-4) τ _KZ where τ _{KZ is} the short circuit time, the arc power is reduced by (0.4-0.6) arc power when a drop of a weld pool is touched, it is produced until a drop of a weld pool is touched, a subsequent increase in the arc power is maintained for a time τ ₁ equal to (0.7-0.9) τ _kz , and again the arc power is reduced by (0.2-0, 3) the power of the arc when the jumper breaks and maintain it until the moment of repeated ignition of the arc.

На фиг.1 показана схема процесса сварки с короткими замыканиями дугового промежутка; на фиг.2 изменение мощности дуги во времени при сварке по известному способу; на фиг.3 изменение мощности дуги во времени в цикле горение дуги короткое замыкание по предлагаемому способу сварки; на фиг.4 блок-схема устройства для осуществления способа. Figure 1 shows a diagram of the process of welding with short circuits of the arc gap; figure 2 change in arc power over time when welding by a known method; figure 3 the change in arc power over time in a cycle of arc burning short circuit according to the proposed welding method; figure 4 is a block diagram of a device for implementing the method.

Способ электродуговой сварки с короткими замыканиями дугового промежутка осуществляют следующим образом. The method of electric arc welding with short circuits of the arc gap is as follows.

Процесс сварки плавящимся электродом 1 с короткими замыканиями характеризуется образованием капли 2 на электроде (фиг.1). По мере плавления электрода при горении дуги 3 между электродом и изделием 4, питаемой сварочным источником 5, размер капли 2 увеличивается и в некоторый момент происходит касание капли сварочной ванны 6, т.е. короткое замыкание дугового промежутка 7 до разрыва перемычки 8, после чего возбуждается дуга 3 и процесс повторяется. О возбуждении дуги 3 и коротком замыкании промежутка 7 свидетельствуют сигналы U_д и U_к соответственно. Короткое замыкание фиксируется датчиком 9. В момент возбуждения дуги 3 выделяется наибольшая мощность Р₃ (фиг. 2). По мере горения дуги 3 мощность ее уменьшается до значения Р_к в момент касания капли 2 сварочной ванны 6, т.е. короткого замыкания, время которого τ_кз. В процессе короткого замыкания мощность дуги 3 возрастает до Р_рп, соответствующей моменту разрыва перемычки 8, после чего процесс повторяется и при возбуждении дуги 3 мощность ее максимальна Р₃.The welding process with a consumable electrode 1 with short circuits is characterized by the formation of droplets 2 on the electrode (figure 1). As the electrode melts during the burning of the arc 3 between the electrode and the workpiece 4, fed by the welding source 5, the size of the droplet 2 increases and at some point the droplet of the weld pool 6 touches, i.e. short circuit of the arc gap 7 to rupture of the jumper 8, after which the arc 3 is excited and the process is repeated. The excitation of the arc 3 and the short circuit of the gap 7 indicate the signals U _d and U _to, respectively. A short circuit is detected by the sensor 9. At the moment of arc 3 excitation, the highest power P _{3 is released} (Fig. 2). As the arc 3 burns, its power decreases to P _k at the moment the drop 2 of the weld pool 6 touches, i.e. short circuit, whose time τ _kz . In the process of short circuiting, the power of the arc 3 increases to P _rp corresponding to the moment of rupture of the jumper 8, after which the process is repeated and when the arc 3 is excited, its maximum power is P ₃ .

В соответствии с предложенным способом в процессе сварки плавящимся электродом 1 с короткими замыканиями дугового промежутка 7 фиксируют время τ_д горения дуги, время τ_кз которого замыкания и мощность дуги 3 в момент возбуждения дуги Р₃, в момент короткого замыкания Р_к и в момент разрыва перемычки 8 Р_рп. В процессе сварки дозатором энергии 10 задают время τ_д горения дуги, равное (2-4)τ_кз из (фиг.3). Это соотношение выбрано экспериментально. Было установлено, что при уменьшении времени τ_д горения дуги 3 ниже указанного предела возможно "утыкание" электрода в изделие 4 и увеличение разбрызгивания металла, а при увеличении времени τ выше заданного предела ухудшается формирование шва из-за большого объема ванны 6. По истечении времени τ дозатором 10 уменьшают мощность дуги 3 на величину ΔР₁, равную (0,4-0,6) Р_к и поддерживают мощность Р₂ дуги 3, равную (Р_к Δ Р₁), до момента U_к касания каплей 2 сварочной ванны 6.In accordance with the proposed method, in the process of welding with a consumable electrode 1 with short circuits of the arc gap 7, the time τ _d of arc burning is fixed, the time τ _{cc of} which is short circuit and the power of arc 3 is at the moment of arc excitation P ₃ , at the moment of short circuit P _k and at the moment of rupture jumpers 8 P _rp . In the welding process, the energy dispenser 10 sets the arc burning time τ _d equal to (2-4) τ _kz from (Fig. 3). This ratio is selected experimentally. It was found that with a decrease in the time τ _{d of} burning of the arc 3 below the specified limit, it is possible to “stick” the electrode into the product 4 and increase metal spatter, and with an increase in the time τ above the specified limit, the formation of the weld worsens due to the large volume of the bath 6. After the lapse of time τ dispenser 10 reduce the power of the arc 3 by ΔP ₁ equal to (0.4-0.6) P _to and maintain the power P _{2 of the} arc 3 equal to (P _to Δ P ₁ ) until the moment U _to touch the drop 2 of the weld pool 6.

Уменьшение величины Δ Р₁ повышает вероятность разбрызгивания электродного металла, а при увеличении величины ΔР₁ возрастает вероятность обрыва дуги 3. По сигналу U_к мощность дуги 3 возвращается в исходное состояние, свойственное состоянию короткого замыкания. Эту мощность через логическое устройство 11 поддерживают дозатором 10, подающим сигнал через арифметическое устройство 12 в сварочный источник 5, в течение времени τ₁, равном (0,7-0,9) τ_кз. При времени τ₁ меньше 0,7 τ_кз ванна 6 недостаточно закристаллизовалась и возможно разбрызгивание металла.A decrease in Δ P ₁ increases the likelihood of spatter of the electrode metal, and with an increase in ΔP ₁ increases the likelihood of arc 3 breaking. By signal U, _the power of arc 3 returns to its original state, which is characteristic of a short circuit state. This power through the logical device 11 is supported by a dispenser 10, which feeds a signal through an arithmetic device 12 to the welding source 5, for a time τ ₁ equal to (0.7-0.9) τ _KZ . At a time τ ₁ less than 0.7 τ _cc, bath 6 is not sufficiently crystallized and metal spraying is possible.

При времени τ₁ больше 0,9 τ_кз возможно чрезмерное испарение и разбрызгивание электродного металла. По истечении времени τ₁ мощность дуги 3 повторно снижают на величину Δ Р₂, равную (0,2-0,3) Р_рп и поддерживают ее до конца короткого замыкания, когда повторно зажигается дуга 3 и процесс повторяется. При величине Δ Р₂ меньше 0,2 Р_рп возможно "замораживание" ванны 6, а при Δ Р₂ > 0,3 Р_рп возможен врыв перемычки 8, увеличивающий разбрызгивание.At a time τ ₁ greater than 0.9 τ _kz , excessive evaporation and spraying of the electrode metal is possible. After the time τ _{1, the} power of the arc 3 is repeatedly reduced by Δ P ₂ equal to (0.2-0.3) P _rp and maintained until the end of the short circuit when the arc 3 is re-ignited and the process is repeated. With a value of Δ P ₂ less than 0.2 R _rp , a "freezing" of the bath 6 is possible, and with Δ P ₂ > 0.3 R _rp , a break in the jumper 8 is possible, which increases spraying.

П р и м е р. Способ осуществляли при наплавке проволокой марки Св08-Г2С в среде СО₂ на пластинах из малоуглеродистой стали. В качестве источника питания использовали ВDЦ-506. Управление процессом проводили от специально разработанного устройства. Время короткого замыкания составляло τ_кз 0,0041 сек, мощность в момент касания каплей ванны Р_к 2060 Вт, мощность при разрыве перемычки Р_рп 2760 Вт. Задаваемое время горения дуги было 3 τ_кз=0,0123 сек. По истечении времени 0,0118 с мощность уменьшили до 1030 (0,5 Р_к). При регистрации датчиком касания каплей ванны увеличивали мощность до 2060 Вт и поддерживали в течение 0,0033 (0,8 τ_кз) с, после чего мощность снижали до 700 Вт (0,25 Р_рп). При регистрации датчиком зажигания дуги увеличивали мощность.PRI me R. The method was carried out by welding with wire grade Sv08-G2S in a medium of CO ₂ on plates of mild steel. VDC-506 was used as a power source. Process control was carried out from a specially designed device. Short circuit time τ _kOe was 0.0041 seconds, the power at the moment of contact P bath drop _by 2060 watt power at break jumper P _pn 2760 watts. Configurable arcing time was 3 _kz τ = 0.0123 seconds. After a time of 0.0118 s, the power was reduced to 1030 (0.5 P _to ). When registering touch sensor bath drop increased power to 2060 W and is kept for 0,0033 (0,8 τ _ks) s, then the power was reduced to 700 W (0.25 F _p). When registering with the ignition sensor, the arcs increased power.

Подобная операция снижения мощности дуги перед касанием каплей ванны и разрыва перемычки, а также дозирование энергии временем горения дуги позволяет повысить стабильность процесса на 50% и снизить в 1,5-2 раза разбрызгивание металла. Such an operation to reduce the arc power before touching the bath drop and breaking the jumper, as well as dosing energy with the arc burning time, can increase the process stability by 50% and reduce metal spatter by a factor of 1.5-2.

Claims

WAY OF ELECTRIC ARC WELDING WITH SHORT CLOSES OF THE ARC GAP, in which the arc burning time is set, after this time the arc power is reduced before the arc gap closes, then the arc power is increased and the power is reduced again at the moment the jumper breaks, maintaining it for a certain time, after which the process is repeated, characterized in that, in order to increase the stability of the welding process, the arc burning time is determined from the condition
τ = (2-4) τ _kz ,
τ a short circuit _fault,
a decrease in arc power by 0.4-0.6 arc power when a drop is touched by a weld pool is produced until a drop touches a weld pool, a subsequent increase in arc power is maintained over time
τ ₁ = (0.7-0.9) τ _kz ,
and again, the arc power is reduced from 0.2 to 0.3 arc power when the jumper breaks and maintain it until the arc is ignited again.