RU2131339C1

RU2131339C1 - Nonconsuming electrode gas-shielded welding method

Info

Publication number: RU2131339C1
Application number: RU97107952A
Authority: RU
Inventors: О.С. Киселев; В.А. Сухорослов; Л.Д. Коберман
Original assignee: Уфимский государственный авиационный технический университет
Priority date: 1997-05-13
Filing date: 1997-05-13
Publication date: 1999-06-10

Abstract

FIELD: mechanical engineering; welding of thin-sheet materials. SUBSTANCE: readily ionizable substance is delivered to zone before welding arc to stabilize arc at welding rates exceeding 70 m/h. EFFECT: increased welding capacity owing to stabilization of welding arc at high welding rates. 1 dwg

Description

Изобретение относится к способу сварки, преимущественно для сварки тонколистовых материалов. The invention relates to a welding method, mainly for welding sheet materials.

Известен способ сварки [1] неплавящимся электродом в среде защитных газов, при котором подача защитного газа происходит через газопроницаемую металлокерамическую формирующую подложку с целью повышения равномерности подачи газа в зону сварки перед дугой. A known method of welding [1] a non-consumable electrode in a shielding gas medium, in which the shielding gas is supplied through a gas-permeable cermet forming substrate in order to increase the uniformity of gas supply to the welding zone in front of the arc.

Недостатком этого способа является то, что он не обеспечивает стабилизации сварочной дуги на больших скоростях сварки, что приводит к недостаточной производительности сварки. The disadvantage of this method is that it does not provide stabilization of the welding arc at high welding speeds, which leads to insufficient welding performance.

Известен способ сварки [2] неплавящимся электродом в среде защитных газов, когда заготовки собираются с большим зазором, в который помещают металл, имеющий более низкую температуру испарения по сравнению со свариваемым металлом. При испарении этого металла повышается степень ионизации и, следовательно, устойчивость дуги. A known method of welding [2] a non-consumable electrode in a protective gas environment, when the workpieces are assembled with a large gap into which a metal having a lower evaporation temperature is compared with the metal being welded. Upon evaporation of this metal, the degree of ionization increases and, therefore, the stability of the arc.

Недостатком способа является то, что он применим прежде всего для сварки толстолистовых материалов, а кроме того введение в зону сварки инородного материала изменяет химический состав сварного шва, нарушая однородность сварного соединения. Металл, имеющий более низкую температуру испарения обладает и более низкими прочностными свойствами, что не позволяет обеспечить равнопрочность соединения. The disadvantage of this method is that it is applicable primarily for welding plate materials, and in addition, the introduction of foreign material into the welding zone changes the chemical composition of the weld, violating the uniformity of the welded joint. A metal having a lower evaporation temperature also has lower strength properties, which does not allow ensuring equal strength of the compound.

Известен способ сварки [3] неплавящимся электродом в среде защитных газов с введением кислорода в зону сварки. A known method of welding [3] a non-consumable electrode in a protective gas environment with the introduction of oxygen into the welding zone.

Недостатком способа является то, что он позволяет устранить блуждание анодного пятна только для случаев предварительного окисления кромок или присадочной проволоки, которое практически недопустимо в подавляющем большинстве случаев. При сварке тонколистовых материалов (т.е. при длине дуги 1,0 - 2,0 мм) введение кислорода в зону сварки, тем более в строго определенное место, невозможно. The disadvantage of this method is that it eliminates the wandering of the anode spot only for cases of preliminary oxidation of the edges or filler wire, which is practically unacceptable in the vast majority of cases. When welding thin-sheet materials (i.e., with an arc length of 1.0 - 2.0 mm), the introduction of oxygen into the welding zone, especially in a strictly defined place, is impossible.

Кроме того, известно [4], что плазма дуги имеет вихревое движение по замкнутому контуру катод-анод-катод, причем наружная оболочка дуги с температурой 6000 - 8000^oC имеет направление движения от анода к катоду и, следовательно, кислород неизбежно попадает на катод (вольфрам) и приводит к его быстрому сгоранию.In addition, it is known [4] that the arc plasma has a vortex motion along a closed cathode – anode – cathode circuit, and the outer shell of the arc with a temperature of 6000–8000 ^° C has a direction of motion from the anode to the cathode and, therefore, oxygen inevitably enters the cathode (tungsten) and leads to its rapid combustion.

В качестве прототипа выбран способ сварки [5] неплавящимся электродом в среде защитных газов, при котором легкоионизирующееся вещество подается в зону горения дуги через сопло с целью стабилизации положения сварочной дуги и повышения производительности сварки. As a prototype, a welding method [5] was selected with a non-consumable electrode in a shielding gas medium, in which the easily ionized substance is fed into the arc burning zone through a nozzle in order to stabilize the position of the welding arc and increase welding productivity.

Недостатком прототипа является то, что этот способ также не позволяет стабилизировать сварочную дугу при больших скоростях сварки. Это объясняется следующим. При увеличении скорости сварки из-за того, что металл непосредственно под катодом не успевает расплавляться, анодное пятно начинает отставать, и происходит искривление столба дуги. Поскольку при этом способе легкоионизирующееся вещество окружает дугу со всех сторон, то дуга продолжает стабилизироваться вокруг анодного пятна. При дальнейшем отставании анодного пятна происходит обрыв дуги и возникает новое анодное пятно на кратчайшем расстоянии от электрода. The disadvantage of the prototype is that this method also does not allow to stabilize the welding arc at high welding speeds. This is explained by the following. With an increase in the welding speed due to the fact that the metal directly under the cathode does not have time to melt, the anode spot begins to lag, and the arc column becomes curved. Since in this method the easily ionizing substance surrounds the arc from all sides, the arc continues to stabilize around the anode spot. With a further lag of the anode spot, the arc breaks and a new anode spot appears at the shortest distance from the electrode.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение производительности сварки за счет стабилизации сварочной дуги на больших скоростях сварки. The task to which the invention is directed is to increase welding productivity by stabilizing the welding arc at high welding speeds.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в способе сварки неплавящимся электродом в среде защитных газов с введением легкоионизирующегося вещества в зону сварки в отличие от прототипа, легкоионизирующееся вещество подают непосредственно в зону перед сварочной дугой для ее стабилизации при скоростях сварки более 70 м/ч. The solution to this problem is achieved by the fact that in the method of welding with a non-consumable electrode in a shielding gas medium with the introduction of a readily ionizing substance into the welding zone, unlike the prototype, the easily ionizing substance is fed directly into the zone in front of the welding arc to stabilize it at welding speeds of more than 70 m / h.

Существо способа поясняется чертежом, на котором представлена схема способа. The essence of the method is illustrated by the drawing, which shows a diagram of the method.

Изделие под сварку собирается следующим образом. На подкладку 1 устанавливают пористую газопроницаемую металлокерамическую прокладку 2, между ними существует зазор сечением 2 x 1 мм для подачи смеси Ar и легкоионизирующегося вещества. Затем на прокладку устанавливают свариваемое изделие 3. Подводят сварочную горелку 4 с электродом 5. После зажигания дуги 6 идет процесс сварки с образованием сварного шва 7. The product for welding is assembled as follows. A porous gas-permeable cermet gasket 2 is installed on the lining 1, between them there is a gap with a cross section of 2 x 1 mm for supplying a mixture of Ar and an easily ionized substance. Then, the welded article 3 is installed on the gasket. The welding torch 4 with the electrode 5 is brought in. After ignition of the arc 6, the welding process proceeds with the formation of the weld 7.

Пример конкретной реализации способа. An example of a specific implementation of the method.

В ходе сварки легкоионизирующееся вещество поступает в зону горения дуги через зазор между свариваемыми кромками изделия. Но вследствие того, что в процессе плавления металла этот зазор исчезает, легкоионизирующееся вещество будет поступать только в зону перед сварочной дугой. Часть легкоионизирующегося вещества будет увлекаться потоком плазмы на передний фронт сварочной дуги, а остальная часть - сдуваться защитным газом, поступающим из горелки, что и показано на чертеже. Та часть легкоионизирующегося вещества, которая поступает к сварочной дуге, будет ионизировать пространство перед ней, тем самым увлекать ее в направлении скорости сварки. During welding, the easily ionizing substance enters the arc burning zone through the gap between the welded edges of the product. But due to the fact that this gap disappears during the melting of the metal, the easily ionizing substance will enter only the zone in front of the welding arc. Part of the easily ionizing substance will be carried away by the plasma flow to the leading edge of the welding arc, and the rest will be blown away by the protective gas coming from the torch, as shown in the drawing. The part of the easily ionized substance that enters the welding arc will ionize the space in front of it, thereby enthralling it in the direction of the welding speed.

Данный способ сварки позволяет вести сварку на скоростях свыше 70 м/ч. Это обусловлено следующим. При скоростях менее 70 м/с сварку можно производить без применения легкоионизирующегося вещества. А при скоростях сварки больше 70 м/ч из-за отставания анодного пятна сварочная дуга начнет прерываться и будут возникать непровары и другие дефекты. Следовательно, без применения легкоионизирующегося вещества сварка будет затруднена. This welding method allows welding at speeds above 70 m / h. This is due to the following. At speeds less than 70 m / s, welding can be performed without the use of easily ionizing substances. And at welding speeds of more than 70 m / h, due to the lag of the anode spot, the welding arc will begin to be interrupted and lack of fusion and other defects will occur. Therefore, without the use of easily ionizing substances, welding will be difficult.

Итак, заявляемое изобретение позволяет повысить устойчивость сварочной дуги при скоростях сварки более 70 м/ч и, следовательно, обеспечить более высокую производительность сварки. So, the claimed invention improves the stability of the welding arc at welding speeds of more than 70 m / h and, therefore, to provide higher welding performance.

Источники информации
1. Заявка Японии 61-46393, МКИ⁴ B 23 K 9/16, 1986.Sources of information
1. Japanese application 61-46393, MKI ⁴ B 23 K 9/16, 1986.

2. Заявка Японии 60-174267, МКИ⁴ B 23 K 9/16, 1985.2. Japanese application 60-174267, MKI ⁴ B 23 K 9/16, 1985.

3. А.С. СССР 284214, МКИ B 23 K 9/16, 1968. 3. A.S. USSR 284214, MKI B 23 K 9/16, 1968.

4. Журнал "Сварочное производство", N 7, 1982 г, "Математическая модель свободной поверхности сварочной дуги", с. 4 - 6. 4. The journal "Welding production", N 7, 1982, "Mathematical model of the free surface of the welding arc", p. 4-6.

5. Патент ГДР 40155, МКИ³ B 23 K 9/16, 1982.5. Patent GDR 40155, MKI ³ B 23 K 9/16, 1982.

Claims

A method of welding with a non-consumable electrode in a shielding gas environment, comprising introducing a readily ionizing substance into the welding zone, characterized in that the easily ionizing substance is supplied in the zone immediately before the welding arc to stabilize it at welding speeds of more than 70 m / h.