RU2120843C1

RU2120843C1 - Electric arc welding method

Info

Publication number: RU2120843C1
Application number: RU97113231A
Authority: RU
Inventors: А.Ф. Князьков; А.В. Петриков; Н.Ю. Крампит
Original assignee: Производственное объединение "Юргинский машиностроительный завод"
Priority date: 1997-07-31
Filing date: 1997-07-31
Publication date: 1998-10-27

Abstract

FIELD: gas-shield welding process by means of consumable electrode. SUBSTANCE: at short-circuit interval welding current is not increased and maintained according to its minimum value. When reliable contact is achieved between welding bath and droplet of melt metal on electrode end and process of dripping to welding bath is irreversible, normalized pulse of electric current is passed through arc gap. Electrodynamic force accelerates metal dripping to welding bath; electric current pulse is terminated before end stage of short circuiting. EFFECT: enhanced quality of welded joint. 1 dwg

Description

Изобретение относится к сварке, а именно к сварке постоянным током с короткими замыканиями дугового промежутка. The invention relates to welding, namely, DC welding with short circuits of the arc gap.

Известен способ (см. а.с. СССР N 1371821, B 23 K 9/09, 1987), при котором осуществляется уменьшение сварочного тока перед коротким замыканием и к моменту разрыва перемычки. После кратковременного уменьшения сварочного тока, к моменту разрыва перемычки, его увеличивают с запаздыванием, обратно пропорциональным отношению величины энергии, выделившейся в дуговом промежутке на интервале заданного времени плавления электрода, к длительности паузы тока перед короткими замыканиями, причем длительность последующего заданного времени плавления электрода изменяют пропорционально длительности запаздывания начала увеличения тока после разрыва перемычки. Такое включение сварочного тока позволяет управлять формированием шва при сварке в различных пространственных положениях, независимо от действующих в процессе сварки типовых возмущений по скорости плавления электрода. A known method (see AS USSR N 1371821, B 23 K 9/09, 1987), in which the welding current is reduced before a short circuit and at the time of the jumper break. After a short-term decrease in the welding current, by the time the jumper breaks, it is increased with a delay inversely proportional to the ratio of the energy released in the arc gap in the interval of the specified electrode melting time to the duration of the current pause before short circuits, and the duration of the subsequent specified electrode melting time is changed proportionally the delay time of the beginning of the increase in current after a jumper break. This inclusion of the welding current allows you to control the formation of the weld during welding in various spatial positions, regardless of the typical perturbations in the welding process during the welding process of the electrode melting.

Однако существенным недостатком данного способа является потеря управляемости процессом на интервале короткого замыкания, так как во время короткого замыкания переход капли осуществляется естественным путем при нарастании тока короткого замыкания по экспоненте. При этом длительность интервала короткого замыкания зависит от диаметра капли, от сварочного тока перед коротким замыканием, от длины дугового промежутка перед коротким замыканием и от соосности капли с электродом, и является величиной не постоянной. Поэтому амплитуда тока короткого замыкания и энергия, запасенная в дросселе, равная LI²/2, также будут не постоянными, что приводит к непостоянству газодинамического воздействия на сварочную ванну в момент разрыва перемычки, к непостоянству размаха колебаний сварочной ванны. Непостоянство энергии, выделяемой дросселем в дуговом промежутке, непостоянство диаметра капель усиливает непостоянство частоты коротких замыканий, все это ухудшает качество сварного соединения.However, a significant drawback of this method is the loss of controllability of the process in the short circuit interval, since during the short circuit the drop transition occurs naturally when the short circuit current increases exponentially. The duration of the short circuit interval depends on the diameter of the droplet, on the welding current before the short circuit, on the length of the arc gap before the short circuit and on the alignment of the droplet with the electrode, and this is not a constant value. Therefore, the amplitude of the short-circuit current and the energy stored in the inductor equal LI ^2/2, are also not constant, which leads to variation in the gas dynamic effects on the weld pool at the moment of rupture bridge to span variability weld pool oscillations. The inconsistency of the energy released by the inductor in the arc gap, the inconsistency of the diameter of the droplets increases the inconstancy of the frequency of short circuits, all this worsens the quality of the welded joint.

Известно изобретение (см. а.с. СССР N 1310140, B 23 K 9/00, 1987), при котором дуговую сварку плавящимся электродом ведут с помощью источника питания, содержащего сглаживающий дроссель. Перед коротким замыканием производят кратковременное снижение тока. В момент начала короткого замыкания сглаживающий дроссель выключается из сварочной цепи за счет шунтирования сглаживающего дросселя активным сопротивлением секционированного резистора. К моменту разрыва перемычки жидкого металла вновь снижают сварочный ток. В тот же момент включают сглаживающий дроссель, а секционированный резистор соответственно выключают. The invention is known (see AS USSR N 1310140, B 23 K 9/00, 1987), in which an arc welding with a consumable electrode is carried out using a power source containing a smoothing inductor. Before a short circuit, a short-term current reduction is performed. At the moment of the beginning of the short circuit, the smoothing inductor is switched off from the welding circuit by shunting the smoothing inductor with the active resistance of the sectioned resistor. By the time of rupture, the liquid metal jumpers again reduce the welding current. At the same time, a smoothing inductor is turned on, and the sectioned resistor is turned off accordingly.

Недостатки данного способа такие же, как и в предыдущем. The disadvantages of this method are the same as in the previous one.

Прототипом предлагаемого патента является способ (см. а. с. СССР N 1168367, B 23 K 9/00, 1985) электродуговой сварки с короткими замыканиями дугового промежутка, при котором уменьшают величину сварочного тока перед коротким замыканием дугового промежутка и к моменту разрыва перемычки, а величину пикового значения тока короткого замыкания выбирают обратно пропорционально длительности паузы перед коротким замыканием дугового промежутка. Однако ограничение пика тока короткого замыкания резистором не позволяет форсировать процесс короткого замыкания и стабилизировать амплитуду тока короткого замыкания, а лишь затягивает длительность тока короткого замыкания, которое протекает также естественным путем, поэтому прототипу присущи все недостатки аналогов. The prototype of the proposed patent is a method (see A.S. USSR N 1168367, B 23 K 9/00, 1985) for electric arc welding with short circuits of the arc gap, in which the welding current is reduced before the short circuit of the arc gap and at the time of the jumper rupture, and the magnitude of the peak value of the short circuit current is selected inversely with the duration of the pause before the short circuit of the arc gap. However, limiting the peak of the short-circuit current by the resistor does not allow forcing the short-circuit process and stabilizing the amplitude of the short-circuit current, it only delays the duration of the short-circuit current, which also occurs naturally, therefore, the prototype has all the disadvantages of analogues.

Целью изобретения является повышение стабильности процесса путем снижения длительности коротких замыканий, гарантированного перехода капли во время коротких замыканий, снижения разбрызгивания и повышение производительности за счет снижения длительности коротких замыканий. The aim of the invention is to increase the stability of the process by reducing the duration of short circuits, guaranteed transition drops during short circuits, reduce spatter and increase productivity by reducing the duration of short circuits.

Поставленная цель достигается тем, что в способе электродуговой сварки с принудительными короткими замыканиями, обеспечиваемыми снижением сварочного тока перед короткими замыканиями, снижения тока на интервале разрыва перемычки и регулированием амплитуды тока коротких замыканий, сварочный ток на интервале короткого замыкания оставляют минимальным до окончания короткого замыкания, но с запаздыванием относительно начала короткого замыкания подают дозированный импульс тока. Причем окончание импульса происходит до момента разрыва перемычки, а дозирование энергии на расплавление капли осуществляют в функции времени с момента размыкания дугового промежутка. This goal is achieved by the fact that in the method of electric arc welding with forced short circuits, provided by reducing the welding current before short circuits, reducing the current in the gap interval of the jumper and adjusting the amplitude of the short circuit current, the welding current in the short circuit interval is kept minimal until the end of the short circuit, but with delay relative to the onset of the short circuit, a metered current pulse is supplied. Moreover, the end of the pulse occurs before the jumper breaks, and the energy is dosed to melt the droplet as a function of time from the moment of opening the arc gap.

Заявляемый способ характеризуется наличием следующих существенных отличительных признаков:
а) сварочный ток на интервале короткого замыкания оставляют минимальным до окончания короткого замыкания;
б) с запаздыванием относительно начала короткого замыкания подают дозированный импульс тока;
в) окончание импульса происходит до момента разрыва перемычки;
г) дозирование энергии на расплавление капли осуществляют в функции времени с момента размыкания дугового промежутка.The inventive method is characterized by the presence of the following significant distinguishing features:
a) the welding current in the short circuit interval is kept to a minimum until the end of the short circuit;
b) with a delay relative to the beginning of the short circuit, a metered current pulse is supplied;
c) the end of the pulse occurs before the jumper breaks;
g) the dosing of energy to melt the droplet is carried out as a function of time from the moment of opening the arc gap.

Исследования по патентной и научно-технической литературе позволили выявить ряд технических решений аналогичного назначения, однако признаки "а, б, в, г" в них отсутствуют. Следовательно, заявляемый способ отвечает критериям охраны изобретения "новизна" и "изобретательских уровень". Studies on patent and scientific and technical literature have revealed a number of technical solutions for a similar purpose, but there are no signs "a, b, c, d" in them. Therefore, the claimed method meets the criteria for the protection of the invention of "novelty" and "inventive step".

На графиках представлены циклограммы сварочного тока и напряжения. The graphs show cyclograms of welding current and voltage.

На интервале I при нормальном сварочном токе, соответствующем скорости подачи сварочной проволоки, горит дуга, причем количество энергии на расплавление капли заданных размеров дозируется во времени. После окончания дозирования энергии сварочный ток резко снижают до величины, которая обеспечивает устойчивое горение дуги, но фактически не влияет на плавление электрода. При этом значении сварочного тока, под действием суммы трех составляющих: движения электрода к сварочной ванне, принятия каплей соосного с электродом положения и движения ванны навстречу электроду, происходит короткое замыкание (II интервал). На III интервале выдерживают паузу, которая прямо пропорциональна величине паузы до короткого замыкания, и подают мощный, в 5 - 10 раз превышающий сварочный ток, кратковременный импульс тока 1 - 1,5 мс, который заканчивается заведомо раньше окончания короткого замыкания. По сравнению с прототипом и аналогом предлагаемый способ обеспечивает большую стабильность процесса, что повышает качество сварочного соединения и обеспечивает хорошее формирование шва в различных пространственных положениях. Причем амплитуда импульса, подаваемого на интервале короткого замыкания, определяется пространственным положением сварочной ванны. В момент разрыва перемычки включают сварочный ток и процесс повторяется. At interval I, with a normal welding current corresponding to the feed speed of the welding wire, an arc burns, and the amount of energy to melt a drop of a given size is dosed over time. After the dosing of energy, the welding current is sharply reduced to a value that provides stable arc burning, but does not actually affect the melting of the electrode. At this value of the welding current, under the action of the sum of three components: the movement of the electrode to the weld pool, the adoption of a drop coaxial with the electrode position and the movement of the bath towards the electrode, a short circuit occurs (II interval). In the third interval, a pause is maintained, which is directly proportional to the pause before a short circuit, and a powerful, 5 to 10 times higher welding current, short-term current pulse of 1 - 1.5 ms, which ends certainly before the end of the short circuit, is applied. Compared with the prototype and analogue, the proposed method provides greater process stability, which improves the quality of the welded joint and ensures good formation of the seam in various spatial positions. Moreover, the amplitude of the pulse supplied in the short circuit interval is determined by the spatial position of the weld pool. At the moment of rupture, the jumpers turn on the welding current and the process repeats.

Claims

A method of electric arc welding with forced short circuits, provided by reducing the welding current before short circuits, reducing the current in the gap interval of the jumper and adjusting the amplitude of the short circuit current, characterized in that the welding current in the short circuit interval is kept to a minimum until the end of the short circuit, but with a delay relative to the beginning of a short circuit serves a dosed current pulse, and the end of the pulse occurs until the jumper breaks, and the dose The energy for droplet melting is implemented as a function of time from the moment of opening the arc gap.