RU2327553C2 - Способ сварки плазменной дугой - Google Patents
Способ сварки плазменной дугой Download PDFInfo
- Publication number
- RU2327553C2 RU2327553C2 RU2006104464/02A RU2006104464A RU2327553C2 RU 2327553 C2 RU2327553 C2 RU 2327553C2 RU 2006104464/02 A RU2006104464/02 A RU 2006104464/02A RU 2006104464 A RU2006104464 A RU 2006104464A RU 2327553 C2 RU2327553 C2 RU 2327553C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- plasma
- gas
- flow rate
- protective
- welding
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Arc Welding In General (AREA)
- Arc Welding Control (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области сварочного производства и может быть использовано при сварке плазменной дугой в защитной среде широкого спектра конструкций из активных материалов в различных отраслях промышленности. Сварку плазменной дугой выполняют в защитной газовой среде. В качестве защитного и плазмообразующего газов используют один газ или смеси двух газов. Импульсную подачу газов в процессе сварки осуществляют постоянно по закону непрерывной прямоугольной волны, изменяя расход защитного и/или плазмообразующего газа или смесей газов в соответствии с соотношениями: Qmin:Qmax=1:n при n=4...10 и/или Qmin':Qmax'=1:n' при n'=2...5, где Qmin - минимальный расход защитного газа; Qmax - максимальный расход защитного газа; Qmin' - минимальный расход плазмообразующего газа; Qmax' - максимальный расход плазмообразующего газа. В результате повышается стабильность плазменной дуги и увеличивается ее проплавляющая способность и соответственно повышается качество сварки. 4 з.п. ф-лы, 5 ил., 1 табл.
Description
Изобретение относится к области сварочного производства и может быть использовано при сварке плазменной дугой в защитной среде широкого спектра конструкций из активных материалов в различных отраслях промышленности.
Известен способ сварки плазменной дугой на постоянном токе обратной полярности с использованием вольфрамового электрода, при котором в качестве защитной среды используется аргон, подаваемый с постоянными скоростью и расходом (см. статью Астахина В.И. и др. «Применение плазменно-дуговой сварки при производстве криогенного оборудования из алюминиевых сплавов», «Сварочное производство», 1976 г., №4, с.16-17).
Недостатком известного способа является низкая стойкость вольфрамового электрода на повышенных токах, малая проплавляющая способность и связанные с этим значительная ширина шва и малая производительность процесса сварки.
Известен способ сварки плазменной дугой, при котором создают непрерывную пульсацию защитного газового потока по закону синусоидальной волны за счет непрерывного увеличения и уменьшения расхода аргона, который вводится в плазменную дугу, при этом предварительно в свариваемой детали производят сквозное проплавление (отверстие), а затем это отверстие заполняют расплавленным металлом (см. патент США №3324278, кл. 219-137, 15.01.64 г.) - наиболее близкий аналог.
В результате анализа известного способа необходимо отметить, что данный способ не обеспечивает равномерного проплавления при сварке материала толщиной свыше 6,0 мм, а также при сварке деталей в положениях, отличных от нижнего.
Задачей настоящего изобретения является разработка технологии, обеспечивающей повышение качества сварки при одновременном повышении проплавляющей способности (hпр) плазменной дуги.
Поставленная задача обеспечивается тем, что в способе сварки плазменной дугой, согласно которому сварку выполняют в защитной газовой среде с периодическим изменением расхода защитной среды, новым является то, что в качестве защитной среды используют два газа или смеси двух газов, причем в процессе сварки один газ или смесь газов подают в зону сварочного электрода для образования плазменного потока, а другой газ или смесь газов подают к зоне сварки для защиты ее от воздействия внешней среды, при этом в процессе сварки постоянно по закону непрерывной прямоугольной волны осуществляют изменение расхода защитного и/или плазмообразующего газа или смесей газов, в соответствии с соотношением: Qmin:Qmax=1:n (где n=4...10) и/или Qmin′:Qmax′=1:n′ (где n′=2...5), где:
Qmin - минимальный расход защитного газа;
Qmax - максимальный расход защитного газа;
Qmin′ - минимальный расход плазмообразующего газа;
Qmax′ - максимальный расход плазмообразующего газа,
причем процесс сварки может осуществляться при постоянном расходе плазмообразующего газа или защитного газа, или в процессе сварки синхронно изменяют расход защитного и плазмообразующего газов, причем в течение времени максимального расхода подачи защитного газа осуществляют минимальный расход плазмообразующего газа, и наоборот или процессе сварки синхронно изменяют расход защитного и плазмообразующего газов, причем в течение времени максимального расхода подачи защитного газа осуществляют максимальный расход плазмообразующего газа, и наоборот.
При проведении патентных исследований из уровня техники не выявлены решения, идентичные заявленному, а следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «новизна».
Сущность заявленного изобретения не следует явным образом из уровня техники, а следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».
Сведений, изложенных в материалах заявки, достаточно для практического осуществления изобретения
Сущность изобретения поясняется графическими материалами, на которых:
на фиг.1 - установка для сварки плазменной дугой (реализации способа);
на фиг.2-5 - графики изменения расхода газа (Qл/мин) от времени (t) в защитном (а) и плазмообразующем (б) потоках.
Установка для сварки плазменной дугой выполнена в виде двух газовых баллонов 1 и 2, каждый из которых своей магистралью 3 соединен со своим устройством 4 импульсной подачи газа. Устройство 4 импульсной подачи газа, соединенное с баллоном 1, магистралью 5 соединено с плазмообразующим каналом 6, а второе устройство 4 импульсной подачи газа, соединенное с баллоном 1, магистралью 7 соединено с каналом 8 газовой защиты зоны сварки (защитным каналом). В канале 6 установлен электрод 9 для сварки деталей 10. Система также включает источник питания 11.
Сварка осуществляется плазменной дугой 12, истекающей от электрода 9 через отверстие 13 сварочного устройства, защищенной от воздействия внешней среды защитным газовым потоком 14.
Все конструктивные элементы, блоки и агрегаты, используемые в установке для сварки плазменной дугой, являются известными, они не составляют предмета патентной охраны и поэтому в материалах настоящей заявки не раскрыты.
Способ сварки плазменной дугой осуществляют следующим образом.
Для обеспечения сварки деталей 10 включают источник питания 11 и осуществляют подачу газов или их смесей из баллонов 1 и 2 по магистралям 3 через устройства 4 импульсной подачи газа и магистрали 5 и 7 в плазмообразующий канал 6 и канал 8 газовой защиты зоны сварки и плазменной дуги 12, истекающей с электрода 9 на свариваемые детали 10 для их неразъемного соединения.
Пульсация газа осуществляется изменением его расхода (за счет работы устройств 4) в защитном и плазмообразующем каналах. При отключенном устройстве импульсной подачи газа через него осуществляется подача газа с постоянным расходом.
При отключенном устройстве 4, связанном с баллоном 1, производится пульсация газа в канале 8 газовой защиты и его подача с постоянным расходом в канале 6 (фиг.2).
При отключенном устройстве 4, связанном с баллоном 2, производится пульсация газа в плазмообразующем канале 6 и его подача с постоянным расходом в канале 8 (фиг.3).
При включенных устройствах 4, связанных с баллонами 1 и 2, производится пульсация газа в каналах 6 и 8 (фиг.4 и 5).
Пульсация газового потока, осуществляемая по закону непрерывной прямоугольной волны в защитном канале приводит к увеличению глубины проплавления и уменьшению ширины шва при соотношении минимального (Qmin) и максимального (Qmax) расходов при их соотношениях: Qmin:Qmax=1:n, где n=4...10.
Пульсация газового потока в плазмообразующем канале в виде непрерывной волны прямоугольной формы способствует дополнительному увеличению глубины проплавления при соотношении минимального (Qmin′) и максимального (Qmax′) расходов: Qmin′:Qmax′=1:n′ (где n′=2...5).
Увеличение проплавляющей способности плазменной дуги происходит и при синхронной пульсации в виде непрерывной волны прямоугольной формы плазмообразующего и защитного потоков, причем в моменты максимального расхода газа в защитном потоке расход газа в плазмообразующем потоке минимален и наоборот, а изменения минимальных и максимальных расходов подчиняются соотношениям: Qmin:Qmax=1:n (где n=4...10) и Qmin′:Qmax′=1:n′ (где n′=2...5).
Наибольшего увеличения проплавляющей способности плазменной дуги достигают при пульсации в виде непрерывной волны прямоугольной формы плазмообразующего и защитного потоков, причем в моменты максимального расхода газа в газозащитном потоке расход газа в плазмообразующем потоке так же максимальный, а в моменты минимального расхода газа в газозащитном потоке в плазмообразующем потоке расход газа так же минимальный, а изменение минимальных и максимальных значений расходов газа подчиняется соотношениям:
Qmin:Qmax=1:n (где n=4...10) и Qmin′:Qmax′=1:n′ (где n′=2...5).
Конкретный режим подачи газов или их смесей задают исходя из конкретных требований к свариваемому изделию.
Интервалы значений расхода газа, приведенные в заявке, установлены экспериментально.
Пример выполнения способа
Выполняли сварку плазменной дугой на образцах из алюминиевого сплава 1201 толщиной 20,0 мм. В качестве источника питания дуги использовали источник ТИР-315. Ток сварки составлял 105 А, скорость сварки 15 м/час. В качестве защитных газов использовались аргон и смесь 70% Ar + 30% Не. В способе могут быть использованы газы или их смеси, традиционно используемые при сварке. Период полуволны при пульсирующей подаче газа составлял 0,4 сек. Остальные параметры режима представлены в таблице.
При сварке на режимах по п.3, 4, 7, 8, 12, 13, 14, 20, 21, 24, 25, 29, 30, 31 (таблица) соблюдались соотношения минимальных и максимальных расходов газов в защитном и плазмообразующем потоках в пределах Qmin:Qmax=4...10 и Qmin′:Qmax′=2...5.
Это позволило повысить стабильность плазменной дуги и увеличить ее проплавляющую способность, повысив тем самым качество сварки.
| Таблица | ||||||||
| №№ | Вид защитного газа | Расход газов, л/мин | Qmax/Qmin | Qmax′/Qmin′ | Результаты | |||
| В плазмообразующем потоке | В защитном потоке | |||||||
| Qmin′ | Qmax′ | Qmin | Qmax | |||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| 1. | Ar | 3,6 | 3,6 | 12 | 12 | 1 | 1 | Неравномерная глубина |
| проплавления hпр=5,0...5,5 мм | ||||||||
| 2. | ┤├ | 3,6 | 3,6 | 3 | 9 | 3 | 1 | Неравномерная глубина |
| проплавления hпр=5,0...5,5 мм | ||||||||
| 3. | ┤├ | 3,6 | 3,6 | 2,4 | 9,6 | 4 | 1 | hпр=5,5...5,8 |
| 4. | ┤├ | 3,6 | 3,6 | 1,2 | 10,8 | 9 | 1 | hпр=6,0...6,l |
| 5. | ┤├ | 3,6 | 3,6 | 1,1 | 11,9 | 10,8 | 1 | Нарушение защитного сварного шва |
| 6. | ┤├ | 0,5 | 3,1 | 12 | 12 | 1 | 5,2 | Неравномерное формирование шва hпр=5,6...6,0 мм |
| 7. | ┤├ | 0,6 | 3,0 | 12 | 12 | 1 | 5,0 | hпр=6,0...6,1 mm |
| 8. | ┤├ | 1,2 | 2,4 | 12 | 12 | 1 | 2,0 | hпр=5,9...6,0 мм |
| 9. | ┤├ | 1,3 | 2,3 | 12 | 12 | 1 | 1,8 | Неравномерная глубина |
| ┤├ | проплавления hпр=5,0...5,6 мм | |||||||
| 10. | ┤├ | 1,3 | 2,3 | 2,4 | 9,6 | 4 | 1,8 | Неравномерная глубина |
| проплавления hпр=6,6...7,5 мм | ||||||||
| 11. | ┤├ | 1,3 | 2,3 | 1,2 | 10,8 | 9 | 1,8 | Неравномерная глубина |
| проплавления hпр=7,0...7,9 мм | ||||||||
| 12. | ┤├ | 1,2 | 2,4 | 2,4 | 9,6 | 4 | 2 | hпр=7,5...7,6 мм |
| 13. | ┤├ | 1,2 | 2,4 | 1,2 | 10,8 | 9 | 2 | hпр=7,7...7,9 мм |
| 14. | ┤├ | 0,6 | 3,0 | 2,4 | 9,6 | 4 | 5 | hпр=8,3...8,4 мм |
| 15. | ┤├ | 0,5 | 3,1 | 2,4 | 9,6 | 4 | 5,2 | Неравномерная глубина |
| проплавления hпр=7,8...8,5 мм | ||||||||
| 16. | ┤├ | 0,6 | 3,0 | 3 | 9 | 3 | 5 | Неравномерная глубина проплавления hпр=7,6...8,3 мм |
| 17. | ┤├ | 0,6 | 3,0 | 1,1 | 11,9 | 10,8 | 5 | Неравномерная глубина проплавления hпр=7,9...8,5 мм |
| 18. | ┤├ | 4,0 | 4,0 | 12 | 12 | 1 | 1 | Неравномерная глубина проплавления hпр=5,5...6,4 мм |
| 19. | ┤├ | 4,0 | 4,0 | 3 | 9 | 3 | 1 | Неравномерная глубина проплавления hпр=5,7...6,6 мм |
| 20. | ┤├ | 4,0 | 4,0 | 2,4 | 9,6 | 4 | 1 | hпр=5,9...6,0 мм |
| 21. | ┤├ | 4,0 | 4,0 | 1,2 | 10,8 | 9 | 1 | hпр=6,3...6,4 мм |
| 22. | ┤├ | 4,0 | 4,0 | 1,1 | 11,9 | 10,8 | 1 | Нарушение защиты сварного шва |
| 23. | ┤├ | 3,4 | 3,4 | 12 | 12 | 1 | 5,7 | Неравномерное формирование шва hпр=5,8...6,3 мм |
| 24. | ┤├ | 3,3 | 3,3 | 12 | 12 | 1 | 4,7 | hпр=6,3...6,4 мм |
| 25. | ┤├ | 1,3 | 2,7 | 12 | 12 | 1 | 2,1 | hпр=6,2...6,3 мм |
| 26. | ┤├ | 1,4 | 2,6 | 12 | 12 | 1 | 1,8 | Неравномерная глубина проплавления hпр=5,9...6,6 мм |
| 27. | ┤├ | 1,4 | 2,6 | 2,4 | 9,6 | 4 | 1,8 | Неравномерная глубина проплавления hпр=7,1...7,9 мм |
| 28. | ┤├ | 1,4 | 2,6 | 1,2 | 10,8 | 9 | 1,8 | Неравномерная глубина проплавления hпр=7,5...8,5 мм |
| 29. | ┤├ | 1,3 | 2,7 | 2,4 | 9,6 | 4 | 2,1 | hпр=8,3...8,4 мм |
| 30. | ┤├ | 1,3 | 2,7 | 1,2 | 10,8 | 9 | 2,1 | hпр=8,5...8,6 мм |
| 31. | ┤├ | 0,7 | 3,3 | 2,4 | 9,6 | 4 | 4,7 | hпр=8,7...8,8 мм |
| 32. | ┤├ | 0,6 | 3,4 | 2,4 | 9,6 | 4 | 5,7 | Неравномерная глубина проплавления hпр=8,1...8,8 мм |
| 33. | ┤├ | 0,7 | 3,3 | 1,1 | 11,9 | 10,8 | 4,7 | Неравномерная глубина проплавления |
| 34. | ┤├ | 0,7 | 3,3 | 3 | 9 | 3 | 4,7 | hпр=8,2...8,9 мм |
| Неравномерная глубина проплавления hпр=8,0...8,7 мм | ||||||||
Claims (5)
1. Способ сварки плазменной дугой, включающий импульсную подачу газа в процессе сварки в зону сварочного электрода для образования плазменного потока и к зоне сварки для защиты ее от воздействия внешней среды, отличающийся тем, что в качестве защитного и плазмообразующего газа используют один газ или смесь двух газов, при этом импульсную подачу газа в процессе сварки осуществляют, изменяя расход защитного и/или плазмообразующего газа или смесей газов постоянно по закону непрерывной прямоугольной волны, в соответствии с соотношениями: Qmin:Qmax=1:n при n=4...10 и/или Qmin':Qmax'=1:n' при n'=2...5, где Qmin - минимальный расход защитного газа; Qmax - максимальный расход защитного газа; Qmin' - минимальный расход плазмообразующего газа; Qmax' - максимальный расход плазмообразующего газа.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в процессе сварки изменяют расход защитного газа при постоянном расходе плазмообразующего газа.
3. Способ сварки по п.1, отличающийся тем, что в процессе сварки изменяют расход плазмообразующего газа при постоянном расходе защитного газа.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в процессе сварки синхронно изменяют расход защитного и плазмообразующего газов, причем в течение времени максимального расхода подачи защитного газа осуществляют минимальный расход плазмообразующего газа, и наоборот.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в процессе сварки синхронно изменяют расход защитного и плазмообразующего газов, причем в течение времени максимального расхода подачи защитного газа осуществляют максимальный расход плазмообразующего газа, и наоборот.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006104464/02A RU2327553C2 (ru) | 2006-02-16 | 2006-02-16 | Способ сварки плазменной дугой |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006104464/02A RU2327553C2 (ru) | 2006-02-16 | 2006-02-16 | Способ сварки плазменной дугой |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2006104464A RU2006104464A (ru) | 2007-09-10 |
| RU2327553C2 true RU2327553C2 (ru) | 2008-06-27 |
Family
ID=38597754
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006104464/02A RU2327553C2 (ru) | 2006-02-16 | 2006-02-16 | Способ сварки плазменной дугой |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2327553C2 (ru) |
-
2006
- 2006-02-16 RU RU2006104464/02A patent/RU2327553C2/ru not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2006104464A (ru) | 2007-09-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH0399780A (ja) | アルミニウム基材加工物のガス金属アーク溶接方法 | |
| US5466905A (en) | Low electric D.C., low time rate polarity reversing arc welding method | |
| Xiang et al. | Effects of filling status of cold wire on the welding process stability in twin-arc integrated cold wire hybrid welding | |
| DE60325797D1 (de) | Verfahren zum Lichtbogen- oder Laserschweissen von Metall mit der Hilfe von Kryogendurchfluss | |
| RU2327553C2 (ru) | Способ сварки плазменной дугой | |
| CN110497065B (zh) | 一种变极性三丝气体保护间接电弧焊方法、装置及其应用 | |
| Dai et al. | Study on the arc pressure of TIG welding under the condition of Ar-Ar and Ar-He supply alternately | |
| DE1066676B (ru) | ||
| JPH079149A (ja) | 亜鉛メッキ鋼板のガスシールドアーク溶接方法とその溶接機ならびにその溶接方法と溶接機により溶接した亜鉛メッキ鋼板製品 | |
| US5464958A (en) | Arc welding apparatus with variable polarity reversing device and control | |
| CN109483024A (zh) | 一种大型厚壁结构件熔化极混合气体保护自动化焊接方法 | |
| CN1199760C (zh) | 一种中厚钢板冲压汽车桥壳的焊接工艺 | |
| RU2351445C1 (ru) | Способ сварки плазменной дугой | |
| RU2686505C1 (ru) | Способ плазменной обработки металлических изделий | |
| Otani | Titanium welding technology | |
| RU2763808C1 (ru) | Способ сварки комбинацией сжатой и свободной дуг | |
| CN112894073B (zh) | 一种利用旋转电极复合旋转电弧的窄间隙焊接方法 | |
| CN108544058A (zh) | 一种用于钛及钛合金薄板的高效焊接工艺 | |
| RU2410216C2 (ru) | Способ адаптивной импульсно-дуговой сварки | |
| RU2292256C2 (ru) | Способ плазменной сварки алюминиевых сплавов | |
| RU2271266C2 (ru) | Способ дуговой сварки неплавящимся электродом в среде защитных газов | |
| JPH07256463A (ja) | 亜鉛めっき鋼板の溶接方法およびその装置 | |
| RU2008153C1 (ru) | Способ дуговой сварки в среде защитных газов | |
| RU2130370C1 (ru) | Способ дуговой сварки в среде защитных газов | |
| Posinasetti et al. | Behaviour of metal transfer modes in pulse gas metal arc welding of aluminum |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090217 |