RU204258U1 - Device for processing the weld pool melt by ultrasonic vibrations - Google Patents

Device for processing the weld pool melt by ultrasonic vibrations Download PDF

Info

Publication number
RU204258U1
RU204258U1 RU2021106830U RU2021106830U RU204258U1 RU 204258 U1 RU204258 U1 RU 204258U1 RU 2021106830 U RU2021106830 U RU 2021106830U RU 2021106830 U RU2021106830 U RU 2021106830U RU 204258 U1 RU204258 U1 RU 204258U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
ultrasonic
filler wire
ultrasonic vibrations
weld pool
vibrations
Prior art date
Application number
RU2021106830U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Дмитрий Вячеславович Прияткин
Александр Александрович Артемьев
Владимир Ильич Лысак
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ)
Priority to RU2021106830U priority Critical patent/RU204258U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU204258U1 publication Critical patent/RU204258U1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K28/00Welding or cutting not covered by any of the preceding groups, e.g. electrolytic welding
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/02Seam welding; Backing means; Inserts
    • B23K9/022Welding by making use of electrode vibrations
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/24Features related to electrodes
    • B23K9/28Supporting devices for electrodes
    • B23K9/30Vibrating holders for electrodes

Abstract

Полезная модель относится к устройству для обработки расплава сварочной ванны ультразвуковыми колебаниями и может быть использована при восстановлении изношенных или упрочнения новых поверхностей деталей и оборудования. Устройство состоит из источника сварочного тепла в виде сварочной головки с электродной проволокой, механизма подачи присадочной проволоки и ультразвукового пьезоэлектрического преобразователя с узлом передачи ультразвуковых колебаний. Узел передачи ультразвуковых колебаний содержит выполненный в виде шарика прижимной элемент, обеспечивающий скользящий контакт присадочной проволоки по U-образной поверхности, выполненной на выступе узла передачи ультразвуковых колебаний. Механизм подачи присадочной проволоки и ультразвуковой пьезоэлектрический преобразователь установлены за сварочной головкой относительно направления наплавки. Техническим результатом является повышение механических и эксплуатационных свойств наплавленного металла. 5 ил.The utility model relates to a device for processing the weld pool melt by ultrasonic vibrations and can be used in the restoration of worn out or hardening of new surfaces of parts and equipment. The device consists of a welding heat source in the form of a welding head with an electrode wire, a filler wire feed mechanism and an ultrasonic piezoelectric transducer with a unit for transmitting ultrasonic vibrations. The unit for transmitting ultrasonic vibrations contains a clamping element made in the form of a ball, which provides a sliding contact of the filler wire along a U-shaped surface made on the protrusion of the unit for transmitting ultrasonic vibrations. A filler wire feed mechanism and an ultrasonic piezoelectric transducer are installed behind the welding head relative to the surfacing direction. The technical result is to increase the mechanical and operational properties of the deposited metal. 5 ill.

Description

Полезная модель относится к области наплавки (сварки), конкретно к устройствам для внешнего воздействия ультразвуковыми колебаниями на металлический расплав сварочной ванны в процессе восстановления изношенных или упрочнения новых поверхностей деталей и оборудования способом электродуговой наплавки.The utility model relates to the field of surfacing (welding), specifically to devices for external action of ultrasonic vibrations on the metal melt of the weld pool in the process of restoring worn out or hardening new surfaces of parts and equipment by the method of electric arc surfacing.

Известна конструкция устройства для передачи ультразвуковых колебаний жидкому металлу сварочной ванны при электродуговой сварке под флюсом, состоящего из сердечника магнитострикционного преобразователя с обмоткой, ультразвукового преобразователя и проволоки, соединенной посредством скользящего контакта с преобразователем и передающей ультразвуковые колебания расплаву ванны. Электронейтральную проволоку погружают в ванну расплавленного металла и непрерывно подают в нее по мере расплавления. Воспринимая ультразвуковые колебания в результате скользящего контакта с последним звеном ультразвукового преобразователя, проволока передает их в сварочную ванну (авт. св. СССР №128957, МПК B23K9/022, B06B3/04, 1960 г.).The known design of a device for transmitting ultrasonic vibrations to a liquid metal of a weld pool in submerged arc welding, consisting of a core of a magnetostrictive transducer with a winding, an ultrasonic transducer and a wire connected by sliding contact to the transducer and transmitting ultrasonic vibrations to the molten pool. An electrically neutral wire is immersed in a bath of molten metal and continuously fed into it as it melts. Perceiving ultrasonic vibrations as a result of sliding contact with the last link of the ultrasonic transducer, the wire transmits them to the weld pool (ed. St. USSR No. 128957, IPC B23K9 / 022, B06B3 / 04, 1960).

К недостаткам данной конструкции можно отнести использование магнитострикционного ультразвукового преобразователя для возбуждения ультразвуковых колебаний в присадочной проволоке. Магнитострикционные преобразователи имеют пониженный коэффициент полезного действия, сложны и дороги в производстве. Также при их эксплуатации используется принудительное жидкостное охлаждение, при этом возникают кавитационные эффекты, разрушающие электроизоляцию обмотки и приводящие к выходу преобразователя из строя. Кроме этого устройство не обеспечивает стабильность акустического контакта проволоки и преобразователя, что снижает качество передачи ультразвуковых колебаний в сварочную ванну. The disadvantages of this design include the use of a magnetostrictive ultrasonic transducer to excite ultrasonic vibrations in the filler wire. Magnetostrictive converters have a reduced efficiency, are complex and expensive to manufacture. Also, during their operation, forced liquid cooling is used, while cavitation effects arise, destroying the electrical insulation of the winding and leading to the failure of the converter. In addition, the device does not provide the stability of the acoustic contact between the wire and the transducer, which reduces the quality of the transmission of ultrasonic vibrations into the weld pool.

Известна конструкция устройства для электродуговой наплавки с воздействием ультразвуковых колебаний, включающего волновод с винтовым каналом, через который в расплав сварочной ванны подается волноводная (присадочная) порошковая проволока, (авт. св. СССР №1016912, МПК В23К9/04, 1986 г.). Винтовой канал выполнен внутри волновода магнитострикционного преобразователя, возбуждающего ультразвуковые колебания. За счет акустического контакта проволоки с волноводом в винтовом канале в ней возбуждаются ультразвуковые колебания. Проволока после выхода из волновода попадает в расплавленный металл сварочной ванны за столбом дуги, существующей под слоем флюса, и передает ему ультразвуковые колебания.Known design of a device for electric arc surfacing with the effect of ultrasonic vibrations, including a waveguide with a helical channel through which a waveguide (filler) flux-cored wire is fed into the weld pool melt (ed. St. USSR No. 1016912, IPC V23K9 / 04, 1986). The helical channel is made inside the waveguide of the magnetostrictive transducer, which excites ultrasonic vibrations. Due to the acoustic contact of the wire with the waveguide in the helical channel, ultrasonic vibrations are excited in it. After leaving the waveguide, the wire enters the molten metal of the weld pool behind the arc column, which exists under the flux layer, and transmits ultrasonic vibrations to it.

Недостатками данной конструкции помимо применения магнитострикционного ультразвукового преобразователя является невозможность обеспечить равномерную подачу волноводной проволоки через винтовой канал, поскольку из-за повышенного трения проволоки о поверхность канала возможно проскальзывание подающих роликов механизма подачи волноводной проволоки, при этом возможно изменение режима ультразвуковой обработки расплава сварочной ванны и снижение интенсивности вводимых в расплав ультразвуковых колебаний.The disadvantages of this design, in addition to the use of a magnetostrictive ultrasonic transducer, is the impossibility of providing a uniform feed of the waveguide wire through the helical channel, since due to the increased friction of the wire against the channel surface, the feed rollers of the waveguide wire feed mechanism may slip, while it is possible to change the mode of ultrasonic processing of the weld pool melt and reduce intensity of ultrasonic vibrations introduced into the melt.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является устройство для ультразвуковой вибрационной бесфлюсовой сварки-пайки (пайка плавлением), содержащее источник сварочного тепла (лазер или электрическая дуга), ультразвуковой преобразователь, ультразвуковой рупор (концентратор), соединенный посредством скользящего подковообразного контакта с волноводной присадочной проволокой при помощи пружины предварительно натяжения, поджатой прижимным болтом, и систему подачи присадочной проволоки (патент CN 104668690, МПК В23К1/06, В23К3/00, 2015). Closest to the claimed invention is a device for ultrasonic vibration-free flux-free welding-soldering (fusion soldering), containing a source of welding heat (laser or electric arc), an ultrasonic transducer, an ultrasonic horn (concentrator) connected by means of a sliding horseshoe-shaped contact with a waveguide filler wire using pre-tension springs, compressed by a clamping bolt, and a filler wire feed system (patent CN 104668690, IPC V23K1 / 06, V23K3 / 00, 2015).

Конструкция устройства имеет ряд недостатков. Отсутствие электрической изоляции делает невозможным применение данной конструкции при использовании электродугового сварочного источника тепла, т.к. возможно повреждение его электрических компонентов высоковольтным разрядом с обкладок пьезокерамических элементов. Поджатие волноводной проволоки к ультразвуковому концентратору осуществляется через скользящий контакт посредством болта, при этом в процессе сварки возможно снижение амплитуды колебаний за счет соприкосновения присадочной проволоки со стенками подающего сопла, а также самопроизвольное ослабление поджатия под действием высокочастотных вибраций, что снизит интенсивность вводимых в расплавленный металл ультразвуковых колебаний. Ввод ультразвуковых колебаний в сварочную ванну осуществляется перед сварочным источником тепла, что снижает эффективность воздействия на кристаллизующийся металл в «хвостовой» части ванны с целью повышения его свойств (прочности, износостойкости и т.д.).The design of the device has several disadvantages. The absence of electrical insulation makes it impossible to use this design when using an electric arc welding heat source, because its electrical components may be damaged by a high-voltage discharge from the plates of the piezoceramic elements. The compression of the waveguide wire to the ultrasonic concentrator is carried out through a sliding contact by means of a bolt, while during the welding process, it is possible to reduce the amplitude of vibrations due to the contact of the filler wire with the walls of the feeding nozzle, as well as spontaneous weakening of the preload under the action of high-frequency vibrations, which will reduce the intensity of ultrasonic hesitation. The introduction of ultrasonic vibrations into the weld pool is carried out in front of the welding heat source, which reduces the effectiveness of the impact on the crystallizing metal in the "tail" part of the pool in order to increase its properties (strength, wear resistance, etc.).

Задача, на решение которой направлено техническое решение, – разработка конструкции устройства для обработки расплава сварочной ванны ультразвуковыми колебаниями, обеспечивающего уменьшение средней величины зерна, устранение столбчатой структуры и образование равноосного зерна, а также изменение морфологии, размера и характера распределения фаз в наплавленном металле.The task to be solved by the technical solution is the development of a device design for processing the weld pool melt by ultrasonic vibrations, which ensures a decrease in the average grain size, the elimination of the columnar structure and the formation of equiaxed grain, as well as a change in the morphology, size and nature of the phase distribution in the deposited metal.

Техническим результатом является повышение механических и эксплуатационных свойств наплавленного металла (пластичности, прочности, износостойкости и т.д.). The technical result is to increase the mechanical and operational properties of the deposited metal (plasticity, strength, wear resistance, etc.).

Технический результат достигается при использовании устройства для обработки расплава сварочной ванны ультразвуковыми колебаниями, состоящего из источника сварочного тепла в виде сварочной головки с электродной проволокой, механизма подачи присадочной проволоки и ультразвукового пьезоэлектрического преобразователя с узлом передачи ультразвуковых колебаний, содержащего прижимной элемент, обеспечивающий скользящий контакт присадочной проволоки с узлом передачи ультразвуковых колебаний, при этом механизм подачи присадочной проволоки и ультразвуковой пьезоэлектрический преобразователь установлены за сварочной головкой относительно направления наплавки, прижимной элемент в узле передачи ультразвуковых колебаний выполнен в виде шарика, а на воздействующей на присадочную проволоку поверхности узла передачи ультразвуковых колебаний выполнен U-образный выступ.The technical result is achieved when using a device for processing the melt of the weld pool with ultrasonic vibrations, consisting of a welding heat source in the form of a welding head with an electrode wire, a filler wire feed mechanism and an ultrasonic piezoelectric transducer with an ultrasonic vibration transmission unit containing a clamping element that provides a sliding contact of the filler wire with a unit for transmitting ultrasonic vibrations, while the filler wire feed mechanism and an ultrasonic piezoelectric transducer are installed behind the welding head relative to the surfacing direction, the clamping element in the unit for transmitting ultrasonic vibrations is made in the form of a ball, and U- is made on the surface of the unit for transmitting ultrasonic vibrations acting on the filler wire. shaped ledge.

Сущность технического решения заключается в возбуждении изгибных колебаний присадочной проволоки (сплошного сечения или порошковой) продольными колебаниями пьезокерамического ультразвукового преобразователя через скользящий контакт, образованный подпружиненным шариком, обеспечивающим равномерное статическое усилие прижатия присадочной проволоки к выступу, образующему U-образную контактную поверхность на воздействующей на присадочную проволоку тыльной поверхности узла передачи ультразвуковых колебаний. Тем самым обеспечивается стабильный акустический контакт присадочной поволоки с ультразвуковым преобразователем в процессе ее движения и, как следствие, сводится к минимуму возможность возникновения колебаний паразитных форм, снижающих интенсивность вводимых в сварочную ванну ультразвуковых колебаний. Также отсутствие дополнительного мундштука позволяет исключить затухание изгибных колебаний за счет возможных касаний проволокой его стенок. Все перечисленные признаки позволяют снизить потери ультразвуковой энергии в месте крепления присадочной проволоки к ультразвуковому преобразователю и сохранить интенсивность колебаний, что позволяет достичь более равномерного распределения упрочняющих фаз в наплавленном металле и обеспечивает повышение его механических и эксплуатационных свойств (пластичности, прочности, износостойкости и т.д.). The essence of the technical solution lies in the excitation of bending vibrations of the filler wire (solid section or flux-cored) by longitudinal vibrations of the piezoceramic ultrasonic transducer through a sliding contact formed by a spring-loaded ball, providing a uniform static force of pressing the filler wire to the protrusion forming a U-shaped contact surface on the acting on the filler wire the back surface of the ultrasonic vibration transmission unit. This ensures a stable acoustic contact of the filler wire with the ultrasonic transducer during its movement and, as a result, minimizes the possibility of oscillations of parasitic forms, which reduce the intensity of ultrasonic vibrations introduced into the weld pool. Also, the absence of an additional mouthpiece makes it possible to exclude the attenuation of bending vibrations due to possible contact of the wire with its walls. All of these features make it possible to reduce the loss of ultrasonic energy at the point of attachment of the filler wire to the ultrasonic transducer and to maintain the vibration intensity, which makes it possible to achieve a more uniform distribution of the hardening phases in the deposited metal and improves its mechanical and operational properties (ductility, strength, wear resistance, etc.) .).

Установка механизма подачи присадочной проволоки и ультразвукового пьезоэлектрического преобразователя за сварочной головкой относительно направления наплавки (сварки) позволяет осуществлять подачу присадочной проволоки в «хвостовую» часть сварочной ванны, в результате чего ее плавление происходит под воздействием тепла металлического расплава ванны. В этом случае происходит наиболее эффективное воздействие на металл ультразвуковых колебаний, разрушающее растущие на фронте кристаллизации кристаллиты, способствующее возникновению кавитации, акустических потоков, что позволяет расширить технологические возможности применяемого устройства, повысить интенсивность обработки кристаллизующегося металла, измельчить его микроструктуру и достичь более равномерного распределения упрочняющих фаз. Это также обеспечивает повышение механических и эксплуатационных свойств наплавленного металла (пластичности, прочности, износостойкости и т.д.). The installation of a filler wire feed mechanism and an ultrasonic piezoelectric transducer behind the welding head relative to the surfacing (welding) direction allows the filler wire to be fed into the “tail” part of the weld pool, as a result of which its melting occurs under the influence of the heat of the molten metal pool. In this case, the most effective effect on the metal of ultrasonic vibrations occurs, destroying the crystallites growing at the crystallization front, contributing to the occurrence of cavitation, acoustic flows, which makes it possible to expand the technological capabilities of the device used, increase the processing intensity of the crystallizing metal, refine its microstructure and achieve a more uniform distribution of strengthening phases ... It also provides an increase in the mechanical and operational properties of the deposited metal (ductility, strength, wear resistance, etc.).

Предлагаемая полезная модель поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан общий вид устройства для обработки расплава сварочной ванны ультразвуковыми колебаниями; на фиг. 2 – устройство для обработки расплава сварочной ванны ультразвуковыми колебаниями (вид сбоку относительно фиг. 1, подающие ролики условно не показаны); на фиг. 3 – общий вид узла передачи ультразвуковых колебаний присадочной проволоке; на фиг. 4 – схема закрепления диэлектрических прокладок между элементами ультразвукового преобразователя; на фиг. 5 – изображение устройства для обработки расплава сварочной ванны ультразвуковыми колебаниями.The proposed utility model is illustrated by drawings, where Fig. 1 shows a general view of a device for processing the weld pool melt by ultrasonic vibrations; in fig. 2 - device for processing the weld pool melt by ultrasonic vibrations (side view relative to Fig. 1, feed rollers are not shown conventionally); in fig. 3 is a general view of the unit for transmitting ultrasonic vibrations to the filler wire; in fig. 4 is a diagram of fixing dielectric spacers between elements of the ultrasonic transducer; in fig. 5 is an image of a device for processing the weld pool melt by ultrasonic vibrations.

Устройство для обработки расплава сварочной ванны ультразвуковыми колебаниями в процессе электродуговой наплавки (сварки) состоит из рамы 1 (фиг. 1), на которой размещается посредством болтового соединения 2 механизм подачи присадочной проволоки 3, способный перемещаться при настройке устройства перед наплавкой в продольном направлении. Между подающих роликов 4 механизма подачи присадочной проволоки 3 закреплена присадочная проволока 5. За счет вращения подающих роликов 4 присадочная проволока 5 подается в узел передачи ультразвуковых колебаний 6 (фиг. 2). В узле передачи ультразвуковых колебаний 6 (фиг. 3) присадочная проволока 5 посредством прижимного шарика 7 плотно прижимается к U-образному скользящему контакту 8, выполненному на тыльной поверхности узла передачи ультразвуковых колебаний 6. Постоянство усилия прижатия присадочной проволоки 5 прижимным шариком 7 осуществляется путем поджатия его пружиной предварительного натяжения 9, способной свободно перемещаться внутри трубчатой полости узла передачи ультразвуковых колебаний 6. Изменение усилия поджатия прижимного шарика 7 осуществляется нагружением пружины предварительного натяжения 9 винтом регулировки степени прижатия присадочной проволоки 10 вворачиваемого в резьбовое отверстие, выполненное в трубчатой полости узла передачи ультразвуковых колебаний. Винт регулировки предварительного натяжения 10 снабжен контргайкой 11. Узел передачи ультразвуковых колебаний 6 вкручен посредством резьбового соединения в торец ультразвукового преобразователя 12. Электроды 13 пьезоэлементов 14 (фиг. 4) изолируются диэлектрическими шайбами 15 от частей ультразвукового преобразователя 12. Ультразвуковой преобразователь 12 (фиг. 2) закреплен на раме 1 посредством кронштейна 16, способного перемещаться при настройке устройства перед наплавкой в продольном и вертикальном направлении. Рама 1 посредством опорной пластины 17 через диэлектрический изолятор 18 (фиг. 2) посредством болтового соединения крепится к сварочной головке 19 (фиг. 1), посредством которой осуществляется подача электродной проволоки 20. Механизм подачи присадочной проволоки 3 и ультразвуковой пьезоэлектрический преобразователь 12 установлены за сварочной головкой 19 относительно направления наплавки (сварки).The device for processing the melt of the weld pool with ultrasonic vibrations in the process of electric arc surfacing (welding) consists of a frame 1 (Fig. 1), on which a filler wire feed mechanism 3 is located by means of a bolted joint 2, which can move when adjusting the device before surfacing in the longitudinal direction. A filler wire 5 is fixed between the feed rollers 4 of the filler wire feeder 3. Due to the rotation of the feed rollers 4, the filler wire 5 is fed into the ultrasonic vibration transmission unit 6 (Fig. 2). In the unit for transmitting ultrasonic vibrations 6 (Fig. 3), the filler wire 5 by means of the clamping ball 7 is tightly pressed against the U-shaped sliding contact 8, made on the back surface of the unit for transmitting ultrasonic vibrations 6. The constancy of the pressing force of the filler wire 5 by the clamping ball 7 is carried out by pressing its pre-tension spring 9, capable of freely moving inside the tubular cavity of the ultrasonic vibration transmission unit 6. Changing the pressing force of the clamping ball 7 is carried out by loading the pre-tension spring 9 with a screw for adjusting the degree of pressing of the filler wire 10 screwed into a threaded hole made in the tubular cavity of the ultrasonic vibration transmission unit ... The pre-tension adjustment screw 10 is equipped with a lock nut 11. The ultrasonic vibration transmission unit 6 is screwed into the end face of the ultrasonic transducer 12. The electrodes 13 of the piezoelectric elements 14 (Fig. 4) are insulated with dielectric washers 15 from the parts of the ultrasonic transducer 12. The ultrasonic transducer 12 (Fig. 2) ) is fixed to the frame 1 by means of a bracket 16, which can be moved when adjusting the device before surfacing in the longitudinal and vertical directions. The frame 1 by means of a base plate 17 through a dielectric insulator 18 (Fig. 2) is bolted to the welding head 19 (Fig. 1), by means of which the electrode wire 20 is fed. The filler wire feed mechanism 3 and the ultrasonic piezoelectric transducer 12 are installed behind the welding head 19 relative to the direction of surfacing (welding).

Предложенное устройство для обработки расплава сварочной ванны ультразвуковыми колебаниями работает следующим образом. К поверхности наплавляемого изделия подводится присадочная проволока 5, располагающаяся позади электродной проволоки 20 относительно направления наплавки (сварки). Подающие ролики 4 механизма подачи присадочной проволоки 3 и узел передачи ультразвуковых колебаний 6 совместно с ультразвуковым преобразователем 12 позиционируют относительно электродной проволоки 20 так, чтобы расстояние от узла передачи ультразвуковых колебаний 6 до конца присадочной проволоки 5 было кратно половине длины изгибных волн, а подающие ролики 4 находились в узле колебаний (точка, в которой амплитуда колебаний равняется нулю, а ее положение определяется частотой ультразвуковых колебаний). Перемещение механизма подачи присадочной проволоки 3 и узла передачи ультразвуковых колебаний 6 осуществляется по направляющим, выполненным в виде продольных пазов в раме, а фиксация выполняется при помощи болтового соединения. Для осуществления процесса электродуговой наплавки (сварки) с помощью источника тока на электродной проволоке 20 возбуждается электрическая дуга. После выхода процесса наплавки (сварки) на установившийся режим и стабилизации размеров сварочной ванны включается ультразвуковой генератор, подающий напряжение высокой частоты на пьезокерамические элементы 14, вызывая механические колебания, которые передаются посредством узла передачи ультразвуковых колебаний 6 присадочной проволоке 5, вызывая в ней изгибные колебания. Включается электродвигатель механизма подачи присадочной проволоки 3, которая начинает подаваться в «хвостовую» часть сварочной ванны, где постепенно расплавляется под действием тепла металлического расплава. При этом под воздействием ультразвуковых колебаний в расплаве наблюдается диспергирование кристаллитов, увеличивается скорость роста центров кристаллизации, улучшаются условия дегазации расплава сварочной ванны, происходит равномерное распределение компонентов присадочной порошковой проволоки по объему наплавленного металла, что обеспечивает повышение механических и эксплуатационных свойств наплавленного металла (пластичности, прочности, износостойкости и т.д.). The proposed device for processing the weld pool melt by ultrasonic vibrations operates as follows. A filler wire 5 is supplied to the surface of the workpiece being deposited, which is located behind the electrode wire 20 relative to the direction of surfacing (welding). The feed rollers 4 of the filler wire feeder 3 and the ultrasonic vibration transmission unit 6 together with the ultrasonic transducer 12 are positioned relative to the electrode wire 20 so that the distance from the ultrasonic vibration transmission unit 6 to the end of the filler wire 5 is a multiple of half the bending wavelength, and the feed rollers 4 were in the vibration node (the point at which the vibration amplitude is zero, and its position is determined by the frequency of ultrasonic vibrations). The movement of the filler wire feeder 3 and the ultrasonic vibration transmission unit 6 is carried out along guides made in the form of longitudinal grooves in the frame, and fixation is performed using a bolted connection. To carry out the process of electric arc surfacing (welding) using a current source, an electric arc is excited on the electrode wire 20. After the surfacing (welding) process reaches a steady state and the dimensions of the weld pool are stabilized, an ultrasonic generator is turned on, supplying high-frequency voltage to the piezoceramic elements 14, causing mechanical vibrations, which are transmitted through the ultrasonic vibration transmission unit 6 to the filler wire 5, causing bending vibrations in it. The electric motor of the filler wire feeder 3 is switched on, which begins to feed into the “tail” part of the weld pool, where it gradually melts under the influence of the heat of the metal melt. At the same time, under the influence of ultrasonic vibrations in the melt, dispersion of crystallites is observed, the growth rate of crystallization centers increases, the conditions for degassing of the weld pool melt are improved, a uniform distribution of the components of the filler flux-cored wire over the volume of the deposited metal occurs, which provides an increase in the mechanical and operational properties of the deposited metal (ductility, strength , wear resistance, etc.).

Таким образом, устройство для обработки расплава сварочной ванны ультразвуковыми колебаниями, состоящее из источника сварочного тепла в виде сварочной головки с электродной проволокой, механизма подачи присадочной проволоки и ультразвукового пьезоэлектрического преобразователя с узлом передачи ультразвуковых колебаний, содержащим прижимной элемент, выполненный в виде шарика, обеспечивающего скользящий контакт присадочной проволоки по U-образному выступу на тыльной поверхности узла передачи ультразвуковых колебаний, в котором механизм подачи присадочной проволоки и ультразвуковой пьезоэлектрический преобразователь установлены за сварочной головкой относительно направления наплавки (сварки), обеспечивает повышение механических и эксплуатационных свойств наплавленного металла (пластичности, прочности, износостойкости и т.д.).Thus, a device for processing the melt of a weld pool with ultrasonic vibrations, consisting of a welding heat source in the form of a welding head with an electrode wire, a filler wire feed mechanism and an ultrasonic piezoelectric transducer with an ultrasonic vibration transmission unit containing a clamping element made in the form of a ball providing a sliding the contact of the filler wire along the U-shaped protrusion on the rear surface of the ultrasonic vibration transmission unit, in which the filler wire feed mechanism and the ultrasonic piezoelectric transducer are installed behind the welding head relative to the surfacing (welding) direction, provides an increase in the mechanical and operational properties of the deposited metal (ductility, strength, wear resistance, etc.).

Claims (1)

Устройство для обработки расплава сварочной ванны ультразвуковыми колебаниями, состоящее из размещенных на раме источника сварочного тепла в виде сварочной головки с электродной проволокой, механизма подачи присадочной проволоки и ультразвукового пьезоэлектрического преобразователя с узлом передачи ультразвуковых колебаний, содержащим прижимной элемент для обеспечения скользящего контакта с ним присадочной проволоки, отличающееся тем, что механизм подачи присадочной проволоки и ультразвуковой пьезоэлектрический преобразователь установлены на раме за сварочной головкой относительно направления наплавки, при этом ультразвуковой пьезоэлектрический преобразователь закреплен на раме посредством кронштейна, а прижимной элемент в узле передачи ультразвуковых колебаний выполнен в виде шарика, причем на поверхности узла передачи ультразвуковых колебаний, воздействующей на присадочную проволоку, выполнен U-образный выступ. A device for processing the melt of the weld pool with ultrasonic vibrations, consisting of a welding heat source located on the frame in the form of a welding head with an electrode wire, a filler wire feed mechanism and an ultrasonic piezoelectric transducer with a unit for transmitting ultrasonic vibrations containing a clamping element to ensure sliding contact with the filler wire , characterized in that the filler wire feed mechanism and the ultrasonic piezoelectric transducer are installed on the frame behind the welding head relative to the surfacing direction, while the ultrasonic piezoelectric transducer is fixed to the frame by means of a bracket, and the clamping element in the ultrasonic vibration transmission unit is made in the form of a ball, and on the surface of the ultrasonic vibration transmission unit acting on the filler wire, a U-shaped protrusion is made.
RU2021106830U 2021-03-16 2021-03-16 Device for processing the weld pool melt by ultrasonic vibrations RU204258U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021106830U RU204258U1 (en) 2021-03-16 2021-03-16 Device for processing the weld pool melt by ultrasonic vibrations

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021106830U RU204258U1 (en) 2021-03-16 2021-03-16 Device for processing the weld pool melt by ultrasonic vibrations

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU204258U1 true RU204258U1 (en) 2021-05-17

Family

ID=75920614

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021106830U RU204258U1 (en) 2021-03-16 2021-03-16 Device for processing the weld pool melt by ultrasonic vibrations

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU204258U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116197015A (en) * 2023-02-14 2023-06-02 吉林大学 Multifunctional multipurpose device with ultrasonic and ball milling functions

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU128957A1 (en) * 1959-09-19 1959-11-30 А.А. Ерохин The method of transmission of ultrasonic vibrations to the molten metal of the weld pool
GB875035A (en) * 1958-08-01 1961-08-16 Atomic Energy Authority Uk Improvements in or relating to welding
EP0565397A1 (en) * 1992-04-10 1993-10-13 Gaz De France (Service National) Welding resistor in the form of a net for joining parallel or transversal thermoplastic tubes and tube branching device equipped with such a heating unit
DE19510963A1 (en) * 1995-03-24 1996-09-26 Manibs Spezialarmaturen Complex, stamped-out heating element for self-welding saddle pipe connector
CN100577340C (en) * 2007-11-23 2010-01-06 哈尔滨工业大学 Composite welding method of ultrasound wave and non-melt pole electrical arc
CN104668690A (en) * 2015-02-09 2015-06-03 北京科技大学 Device and method for assisting fluxless brazing by ultrasonic vibrating welding wire

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB875035A (en) * 1958-08-01 1961-08-16 Atomic Energy Authority Uk Improvements in or relating to welding
SU128957A1 (en) * 1959-09-19 1959-11-30 А.А. Ерохин The method of transmission of ultrasonic vibrations to the molten metal of the weld pool
EP0565397A1 (en) * 1992-04-10 1993-10-13 Gaz De France (Service National) Welding resistor in the form of a net for joining parallel or transversal thermoplastic tubes and tube branching device equipped with such a heating unit
DE19510963A1 (en) * 1995-03-24 1996-09-26 Manibs Spezialarmaturen Complex, stamped-out heating element for self-welding saddle pipe connector
CN100577340C (en) * 2007-11-23 2010-01-06 哈尔滨工业大学 Composite welding method of ultrasound wave and non-melt pole electrical arc
CN104668690A (en) * 2015-02-09 2015-06-03 北京科技大学 Device and method for assisting fluxless brazing by ultrasonic vibrating welding wire

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116197015A (en) * 2023-02-14 2023-06-02 吉林大学 Multifunctional multipurpose device with ultrasonic and ball milling functions

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU204258U1 (en) Device for processing the weld pool melt by ultrasonic vibrations
US4393292A (en) Method of and apparatus for electrical discharge machining a small and deep hole into or through a workpiece
AT508494B1 (en) METHOD FOR CHANGING A WELDING PROCESS DURING A WELDING PROCESS AND FOR HEATING INTO A WELDING PROCESS
JP5625118B2 (en) Welding apparatus and welding method
MX2011006617A (en) Double wire gmaw welding torch assembly and process.
EP1808256A1 (en) Method and apparatus for welding using consumable electrode
CN111673283B (en) Multilayer laser-TIG (tungsten inert gas) hybrid welding device and method for aluminum alloy thick plate
KR20190059982A (en) An arc welding head and a welding arrangement
US4487671A (en) Methods and apparatus for the electrical machining of a workpiece
CN110561627A (en) Cutting processing device and method applied to boron carbide
US4424433A (en) Method and apparatus for electrically machining a conductive workpiece with isotropic ultrasonic-waves radiation
CN108838491B (en) Device and method for narrow gap welding
DE102013217317A1 (en) welding head
Goloborodko et al. Automatic submerged-arc surfacing of structural steels with transverse high-frequency movements of electrode
CN110000448B (en) Method and device for welding steel plate
SU1599241A1 (en) Apparatus for thermal resistance welding of thermoplastic materials
DE3100342A1 (en) METHOD AND DEVICE FOR MACHINING A WORKPIECE
JP2002337026A (en) Electric discharge machining device and method
JP3268172B2 (en) High-speed oscillating arc welding method
CN114523178B (en) Electro-gas welding device and method
KR101304694B1 (en) Tandem Electro Gas Arc Welding Device
SU1491635A1 (en) Method of spark-erosion alloying
SU1712096A1 (en) Method of protection-gas shielded consumable electrode arc welding
SU946841A2 (en) Method of hand arc welding
JP6554698B2 (en) Ultrasonic composite vibrator