RU2373033C2 - Способ импульсной дуговой сварки стыковых соединений алюминиевых сплавов неплавящимся электродом в инертном газе - Google Patents
Способ импульсной дуговой сварки стыковых соединений алюминиевых сплавов неплавящимся электродом в инертном газе Download PDFInfo
- Publication number
- RU2373033C2 RU2373033C2 RU2007130587/02A RU2007130587A RU2373033C2 RU 2373033 C2 RU2373033 C2 RU 2373033C2 RU 2007130587/02 A RU2007130587/02 A RU 2007130587/02A RU 2007130587 A RU2007130587 A RU 2007130587A RU 2373033 C2 RU2373033 C2 RU 2373033C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- current
- welding
- arc
- inert gas
- pulse
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Arc Welding In General (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области сварки стыковых соединений из алюминиевых сплавов и может быть использовано в авиастроении, ракетостроении, судостроении и при изготовлении панельных конструкций. Осуществляют импульсную дуговую сварку в инертном газе на переменном токе неплавящимся электродом. В периоды полуволны прямой полярности от дополнительного источника на дугу подают импульсы тока величиной (3,5-5,0)Iсв, длительностью 0,003-0,006 с, где Iсв - ток дуги. Повышаются показатели горячеломкости за счет увеличения технологической прочности металла шва. 6 ил., 1 табл.
Description
Предлагаемое изобретение относится к способам получения неразъемных соединений сваркой плавлением алюминиевых сплавов и может быть использовано в авиастроении, ракетостроении, судостроении и других отраслях машиностроения для получения соединений панельных конструкций из алюминиевых сплавов.
Известен способ дуговой сварки в инертных газах неплавящимся электродом стыковых соединений алюминиевых сплавов на переменном токе (Справочник по сварке цветных металлов / Гуревич С.М.; Отв. Редактор Замков В.Н. - 2-е изд. перераб. и доп. - Киев: Наук. Думка, 1990. - С.99-100) При данном способе свариваемые кромки соединения совмещают, фиксируют в прижимном приспособлении. Затем неплавящийся электрод устанавливают со свариваемым стыком. В процессе сварки дуга перемещается параллельно свариваемого стыка и питается переменным током. При этом в период обратной полярности реализуется катодное распыление оксидной пленки на поверхности свариваемых кромок, а в период прямой полярности - «остывание» вольфрамового электрода, препятствующее загрязнению шва металлическими включениями.
К недостаткам отмеченного способа сварки стыковых соединений алюминиевых сплавов можно отнести образование в металле шва включений оксидной пленки, особенно в случае, когда интервал между травлением алюминиевого сплава перед сваркой и самим процессом сварки превышает 6-8 часов.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ сварки стыковых соединений алюминиевых сплавов, при котором сварку осуществляют на переменном токе, а в период полуволны прямой полярности от дополнительного источника на дугу подают импульс тока от самостоятельного источника (Рязанцев В.И., Славин Г.А., Трохинская Н.М. Особенности кристаллизации сварочной ванны при сварке с наложением на дугу кратковременных импульсов тока // Сварочное производство. 1988. №4. С.39-41). В случае наложения импульсов при горении дуги обратной полярности электрод из-за высокой динамической нагрузки разрушается, а частицы его попадают в металл шва. Применение дополнительных импульсов от самостоятельного источника позволяет интенсифицировать процесс дробления оксидной пленки.
Существенным недостатком прототипа является нестабильность качества получаемых сварных соединений из-за наличия в сварных швах включений оксидной пленки, частиц вольфрама, а также отмечается повышение склонности к образованию горячих трещин при сварке в металле шва.
Предлагаемый способ импульсной дуговой сварки стыковых соединений алюминиевых сплавов неплавящимся электродом в инертном газе направлен на обеспечение снижения количества включений оксидной пленки в швах, а также повышение сопротивляемости алюминиевых сплавов горячеломкости при сварке.
Технический результат, на достижение которого направлено данное изобретение, обеспечивается путем подачи на дугу импульсов тока дополнительного источника величиной (3,5-5,0)Iсв и длительностью 0,003-0,006 с, где Iсв - ток дуги.
Подробнее сущность заявляемого способа поясняется чертежами:
на фиг.1 показана схема наложения дополнительного импульса тока в период полуволны прямой полярности переменного тока питания дуги;
на фиг.2 показана макроструктура сварочной ванны при величине импульса тока 3,0 Iсв;
на фиг.3 показана макроструктура сварочной ванны при величине импульса тока 4,3 Iсв;
на фиг.4 показана макроструктура сварочной ванны при величине импульса тока 5,5 Iсв;
на фиг.5 - структура шва на сплаве В-1341 при сварке на переменном токе без дополнительных импульсов;
на фиг.6 - структура шва на сплаве В-1341 при величине тока в импульсе 4,3 Iсв и длительности импульса 0,004 с.
Предложенный способ сварки алюминиевых сплавов осуществляется следующим образом. Свариваемые детали устанавливаются и фиксируются в приспособлении. Вольфрамовый электрод устанавливается по оси стыка свариваемых деталей. Затем в горелку для защиты металла шва от окисления подается защитный газ - аргон. После этого включается основной источник питания дуги переменного тока и зажигается сама дуга. Для формирования шва дуга перемещается вдоль стыка со скоростью сварки.
В процессе сварки на дугу от дополнительного источника подают импульсы тока величиной (3,5-5,0)Iсв и длительностью 0,003-0,006 с, где Iсв - ток дуги. При этом наложение импульсов осуществляется в период полуволны прямой полярности от дополнительного источника (фиг.1).
При импульсной сварке основными параметрами процесса были: ток непрерывной дуги Icв, ток в импульсе Iu, длительность импульса tu. Кроме того, важное технологическое значение имеет коэффициент модулирования сварочного тока К=Iu/In, т.е. отношение тока импульса к току паузы.
Величина тока в импульсе оказывает существенное влияние на протяженность включений оксидной пленки. При токе импульса меньше 3,5 Iсв протяженность включений оксидной пленки в швах равноценна аналогичным значениям при сварке дугой на переменном токе. Это обусловлено тем, что характер формирования сварочной ванны полностью аналогичен в этом случае формированию ванны при сварке дугой переменного тока без образования кратера (фиг.2).
При наложении импульсов тока величиной в пределах (3,5-5,0)Iсв наблюдается повышение дисперсности включений оксидной пленки и снижается их суммарная протяженность. Схему механизма фрагментации оксидной пленки в стыке при сварке алюминиевых сплавов в этом случае можно сформулировать следующим образом: при указанных значениях тока импульса в сварочной ванне формируется кратер (углубление) (фиг.3). Образование кратера создает условия для непосредственного воздействия ионной бомбардировки на оксидную пленку, расположенную на торцевой поверхности свариваемых кромок. При образовании кратера в жидком металле сварочной ванны формируются устойчивые и направленные потоки расплавленного металла, обеспечивающие вынос на поверхность шва фрагментов оксидной пленки по боковым стенкам кратера.
С увеличением тока в импульсе более 5,0 Iсв наблюдается рост ширины шва (фиг.4) и образование в металле шва пористости из-за интенсивного вскипания легирующих элементов, имеющих высокую упругость пара.
Поэтому оптимальным является диапазон величины тока в импульсе (3,5-5,0)Iсв.
Длительность импульса оказывает влияние на ширину шва и глубину проплавления. При длительности импульса менее 0,003 с не наблюдается существенных отличий в формировании шва, размерах и количестве оксидных включений по сравнению со сваркой на переменном токе. В шве наблюдается образование столбчатой структуры (фиг.5) с осевым кристаллитом при высокой склонности к образованию горячих трещин. Увеличение длительности импульса до 0,003-0,006 с способствует образованию в сварочной ванне кратера, уменьшению включений оксидной пленки и повышению сопротивляемости формированию горячих трещин в металле шва. Это связано с тем, что периодическое изменение температурных условий в ванне оказывает существенное влияние на процесс кристаллизации и характер образующейся структуры шва и, как следствие, на его технологическую прочность в температурном интервале кристаллизации. Повышение стойкости против образования горячих трещин связано не только с образованием дезориентированной и более мелкозернистой структуры (фиг.6), но и с эффектом залечивания зарождающихся трещин под действием периодических гидродинамических колебаний металла в ванне.
Увеличение длительности импульса более 0,006 с сопровождается увеличением ширины шва и глубины проплавления. Однако наблюдается снижение степени дезориентированности структуры металла шва и повышение склонности к образованию горячих трещин из-за утраты эффекта их залечивания.
Таким образом, оптимальной является длительность импульса тока, накладываемого на дугу в период прямой полярности в диапазоне 0,003-0,006 с.
Были проведены эксперименты по сварке стыковых соединений сплава В-1341 толщиной 3,5 мм без разделки кромок и присадочной проволоки. Для установления влияния импульсов на качество швов образцы нагревали в печи в атмосфере воздуха при 350-400°С в течение 1 ч и охлаждали, не вынимая из печи, отключив ее. Перед сваркой дополнительной обработки свариваемых кромок не проводили.
Сварку образцов осуществляли на скорости 14 м/ч при токе дуги 95 А. Расход защитного газа аргона составлял 12 л/мин. Полученные результаты представлены в таблице.
Скорость сварки, м/ч | Ток сварки Iсв, А | Параметры импульса | Число дефектных участков на 1 м шва, % | Средний размер дефекта, мм | Коэффициент трещинообразования, % | Примечание | |
Ток импульса, Iи, А | Длительность импульса, с | ||||||
14 | 95 | 285 | 0,004 | 44,5 | 5,2 | 16,1 | Пористость в шве отсутствует |
14 | 95 | 333 | 0,004 | 8,2 | 2,7 | 5,8 | |
14 | 95 | 400 | 0,004 | 3,4 | 1,1 | 3,3 | |
14 | 95 | 475 | 0,004 | 2,1 | 1,0 | 3,7 | |
14 | 95 | 523 | 0,004 | 2,0 | 1,2 | 4,2 | Увеличение количества пор в металле шва |
14 | 95 | 400 | 0,002 | 6,7 | 3,7 | 15,7 | Образование осевого кристаллита в шве |
14 | 95 | 400 | 0,003 | 3,5 | 3,4 | 3,2 | Дезориентированная мелкозернистая структура шва и проявление эффекта залечивания трещин |
14 | 95 | 400 | 0,005 | 3,3 | 3,2 | 2,8 | |
14 | 95 | 400 | 0,006 | 3,2 | 3,1 | 3,5 | |
14 | 95 | 400 | 0,008 | 3,3 | 3,3 | 9,3 | Утрата эффекта залечивания трещин |
Полученные результаты подтверждают эффективность применения заявляемого способа для сварки алюминиевых сплавов. Наложение на дугу импульсов тока повышает показатели горячеломкости за счет увеличения технологической прочности металла шва в температурном интервале кристаллизации и залечивания зарождающихся трещин под действием периодических гидродинамических колебаний жидкого металла ванны.
Claims (1)
- Способ импульсной дуговой сварки стыковых соединений алюминиевых сплавов неплавящимся электродом в инертном газе, при котором сварку осуществляют на переменном токе, а в период полуволны прямой полярности от дополнительного источника на дугу подают импульсы тока, отличающийся тем, что величину тока импульсов дополнительного источника устанавливают в пределах (3,5-5,0)Iсв и длительностью 0,003-0,006 с, где Iсв - ток дуги.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007130587/02A RU2373033C2 (ru) | 2007-08-09 | 2007-08-09 | Способ импульсной дуговой сварки стыковых соединений алюминиевых сплавов неплавящимся электродом в инертном газе |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007130587/02A RU2373033C2 (ru) | 2007-08-09 | 2007-08-09 | Способ импульсной дуговой сварки стыковых соединений алюминиевых сплавов неплавящимся электродом в инертном газе |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2007130587A RU2007130587A (ru) | 2009-02-20 |
RU2373033C2 true RU2373033C2 (ru) | 2009-11-20 |
Family
ID=40531331
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007130587/02A RU2373033C2 (ru) | 2007-08-09 | 2007-08-09 | Способ импульсной дуговой сварки стыковых соединений алюминиевых сплавов неплавящимся электродом в инертном газе |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2373033C2 (ru) |
-
2007
- 2007-08-09 RU RU2007130587/02A patent/RU2373033C2/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
РЯЗАНЦЕВ В.И. Особенности кристаллизации сварочной ванны при сварке с наложением на дугу кратковременных импульсов тока // Сварочное производство, 1988, № 4, с.39-41. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2007130587A (ru) | 2009-02-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Atabaki et al. | Experimental and numerical investigations of hybrid laser arc welding of aluminum alloys in the thick T-joint configuration | |
Casalino et al. | Study on arc and laser powers in the hybrid welding of AA5754 Al-alloy | |
RU2679503C2 (ru) | Дисперсно-упрочненный сварочный материал на основе никеля для сварки плавлением жаропрочных сплавов | |
Choudhury et al. | Investigation on welding characteristics of aerospace materials–A review | |
Zhang et al. | Single pass hybrid laser–MIG welding of 4-mm thick copper without preheating | |
JP6072927B2 (ja) | 摩擦攪拌接合方法、摩擦攪拌接合装置、摩擦攪拌接合物 | |
Casalino et al. | Arc leading versus laser leading in the hybrid welding of aluminium alloy using a fiber laser | |
Barroi et al. | A novel approach for high deposition rate cladding with minimal dilution with an arc–laser process combination | |
RU2666822C2 (ru) | Пластичный борсодержащий сварочный материал на основе никеля | |
CN104999167A (zh) | 厚钢板立缝焊接的方法 | |
US11161191B2 (en) | Process and apparatus for welding workpiece having heat sensitive material | |
Zhang et al. | Reduced hot cracking susceptibility by controlling the fusion ratio in laser welding of dissimilar Al alloys joints | |
Srinivas et al. | Effect of gaussian beam on microstructural and mechanical properties of dissimilarlaser welding ofAA5083 and AA6061 alloys | |
Reyaz et al. | Effect of pulsed TIG welding parameters on the microstructural evolution and mechanical properties of dissimilar AA6061-T6 and AA7075-T6 weldments | |
Tušek et al. | Tungsten inert gas (TIG) welding of aluminum alloy EN AW-AlZn5. 5MgCu | |
Hu et al. | Hybrid laser/GMA welding aluminium alloy 7075 | |
RU2373033C2 (ru) | Способ импульсной дуговой сварки стыковых соединений алюминиевых сплавов неплавящимся электродом в инертном газе | |
Shouzheng et al. | Improving of interfacial microstructure of Ti/Al joint during GTA welding by adopting pulsed current | |
Kah et al. | Process possibility of welding thin aluminium alloys | |
Surve et al. | Investigation on microstructure and mechanical properties of ATIG welded alloy C-276 with Fe2O3 flux | |
Kovács et al. | Joining of non-weldable AA7075 and weldable AA6082 aluminium alloy sheets by Friction Stir Welding | |
Pujari et al. | A review on GTAW technique for high strength aluminium alloys (AA 7xxx series) | |
Boumerzoug | A review: Welding by laser beam of dissimilar metals | |
RU2269401C2 (ru) | Способ лазерной сварки металлов | |
RU2699493C1 (ru) | Способ сварки неплавящимся электродом алюминиевых сплавов |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110810 |