RU2520881C1 - Non-consumable electrode for arc welding - Google Patents
Non-consumable electrode for arc welding Download PDFInfo
- Publication number
- RU2520881C1 RU2520881C1 RU2013110211/02A RU2013110211A RU2520881C1 RU 2520881 C1 RU2520881 C1 RU 2520881C1 RU 2013110211/02 A RU2013110211/02 A RU 2013110211/02A RU 2013110211 A RU2013110211 A RU 2013110211A RU 2520881 C1 RU2520881 C1 RU 2520881C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrode
- welding
- arc
- working section
- axis
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Arc Welding In General (AREA)
- Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к сварочной технике, а именно к конструкциям неплавящихся электродов для дуговой сварки и высокотемпературной обработки материалов и может быть применено в машиностроении.The invention relates to welding equipment, namely, to designs of non-consumable electrodes for arc welding and high-temperature processing of materials and can be used in mechanical engineering.
Известен неплавящийся электрод для дуговых процессов (а.с. №589102 МКИ B23K 35/02, опубликовано 25.01.1978), у которого вершина конической рабочей части смещена относительно оси электрода, а ось конической части может быть параллельна либо пересекать под некоторым углом ось цилиндрической части, в результате чего достигается смещение вектора силового воздействия дуги в направлении отклонения или смещения оси конуса. При отклонении оси конической части рабочего участка в направлении вектора скорости сварки обеспечивается компенсация естественного отставания дугового разряда при высоких скоростях и улучшение формирования шва.A non-consumable electrode for arc processes is known (AS No. 5889102 MKI B23K 35/02, published January 25, 1978), in which the apex of the conical working part is displaced relative to the axis of the electrode, and the axis of the conical part can be parallel or cross the axis of the cylindrical parts, resulting in a displacement of the vector of the force of the arc in the direction of deviation or displacement of the axis of the cone. When the axis of the conical part of the working section deviates in the direction of the welding speed vector, compensation is made for the natural lag of the arc discharge at high speeds and an improvement in weld formation.
Однако такая конструкция обеспечивает горение дуги только со сжатым (контрагированным) катодным пятном, что обуславливает высокую концентрацию давления дуги на оси сварного шва, негативно влияющую на его формирования. Поскольку величина давления пропорциональна квадрату тока дуги, это не позволяет достичь качественного формирования швов при сварке на высоких скоростях и больших значениях сварочного тока. Особенно это проявляется при выполнении сварных соединений толстостенных металлических конструкций.However, this design provides arc burning only with a compressed (contracted) cathode spot, which leads to a high concentration of arc pressure on the axis of the weld, which negatively affects its formation. Since the pressure value is proportional to the square of the arc current, this does not allow to achieve high-quality formation of welds when welding at high speeds and high values of the welding current. This is especially evident when performing welded joints of thick-walled metal structures.
Кроме того, для осуществления данной заточки необходим специальный механизм, который обеспечивает вращательное и колебательное движения электрода. Наличие конусной заточки не позволяет длительно использовать электрод при больших значениях тока из-за быстрого разрушения рабочего участка.In addition, for the implementation of this sharpening requires a special mechanism that provides rotational and oscillatory motion of the electrode. The presence of cone sharpening does not allow long-term use of the electrode at high currents due to the rapid destruction of the working section.
Известен также электрод в горелке для дуговой сварки (а.с. №663512 МКИ B23K 9/16 опубликован 25.05.1979), состоящей из сопла с боковым токоподводом и электродом, острие которого образованно двумя плоскостями, расположенными под различными острыми углами к оси электрода, причем со стороны бокового токоподвода расположена плоскость, наклоненная к оси электрода под меньшим углом.Also known is an electrode in a torch for arc welding (AS No. 663512 MKI B23K 9/16 published on 05/25/1979), consisting of a nozzle with a side current supply and an electrode, the tip of which is formed by two planes located at different sharp angles to the axis of the electrode, moreover, on the side of the side current supply there is a plane inclined to the axis of the electrode at a smaller angle.
Преимуществом данной конструкции является то, что при расположении токоподвода в направлении, противоположном направлению сварки, за счет магнитного поля, создаваемого протекающим по нему сварочным током, происходит отклонение дуги в направлении сварки, а катодное пятно отклоненной сварочной дуги стабилизируется на плоскости, расположенной под углом α к оси электрода. Это позволяет улучшить формирование сварных швов при сварке неплавящимся электродом на повышенных скоростях в среде защитных газов. Однако данная конструкция также исключает возможность работы на режимах с рассредоточенным (диффузным) катодным пятном на высоких токах, что приводит к нарушению формирования сварных швов. Кроме того, применение одностороннего бокового токоподвода ухудшает теплоотвод от неплавящегося электрода и создает помеху для ламинарного течения защитного газа. Эффект отклонения дугового разряда в данной конструкции связан с положением контакта обратного кабеля, что является технологическим ограничением в применении и снижает производительность сварки.The advantage of this design is that when the current supply is located in the opposite direction to the welding direction, due to the magnetic field generated by the welding current flowing through it, the arc deflects in the welding direction, and the cathode spot of the deflected welding arc stabilizes on a plane located at an angle α to the axis of the electrode. This makes it possible to improve the formation of welds when welding with a non-consumable electrode at higher speeds in the environment of shielding gases. However, this design also excludes the possibility of operating in modes with a diffuse (diffuse) cathode spot at high currents, which leads to disruption of the formation of welds. In addition, the use of a one-sided side current supply worsens the heat sink from the non-consumable electrode and interferes with the laminar flow of the protective gas. The effect of deflection of the arc discharge in this design is associated with the position of the contact of the return cable, which is a technological limitation in use and reduces the welding performance.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности является неплавящийся электрод для дуговых процессов (патент №88308 МКП B23K 35/02 опубликован 10.11.2009), состоящий из цилиндрического корпуса и рабочего участка, по оси которого выполнены одна или несколько продольных прорезей, рабочий участок имеет форму цилиндра диаметром равным или менее диаметра корпуса, а глубина прорези составляет не менее диаметра рабочего участка. За счет равномерного нагрева рабочего участка джоулевым теплом, сил электромагнитного поля и охлаждения внешнего слоя посредством излучения формируется рассредоточенное (диффузное) катодное пятно дуги, смещающееся на внутренние поверхности прорези. Такой режим горения позволяет добиться повышения производительности сварки, а также снижения вероятности образования прожогов при сварке и улучшения формирования шва. Однако при сварке на больших скоростях дуга отклоняется от оси электрода в сторону, противоположную направлению сварки, что приводит к возникновению дефектов формирования шва и снижает производительность сварки.Closest to the invention in technical essence is a non-consumable electrode for arc processes (patent No. 88308 MKP B23K 35/02 published 10.11.2009), consisting of a cylindrical body and a working section, along the axis of which one or more longitudinal slots are made, the working section has the form a cylinder with a diameter equal to or less than the diameter of the body, and the depth of the slot is not less than the diameter of the working section. Due to the uniform heating of the working section by Joule heat, the forces of the electromagnetic field and cooling of the outer layer by means of radiation, a diffuse (diffuse) cathode spot of the arc is formed, which is shifted to the internal surfaces of the slot. This mode of combustion allows to increase the productivity of welding, as well as reduce the likelihood of burnout during welding and improve the formation of the weld. However, when welding at high speeds, the arc deviates from the axis of the electrode in the direction opposite to the direction of welding, which leads to defects in the formation of the weld and reduces welding performance.
Задачей изобретения является расширение диапазона рабочих токов и скоростей сварки неплавящегося электрода в сторону больших значений.The objective of the invention is to expand the range of operating currents and welding speeds of non-consumable electrode in the direction of large values.
Техническим результатом настоящего изобретения являются повышение производительности сварки за счет увеличения максимально допустимых значений тока и скорости, а также снижение вероятности образования прожогов и улучшение формирования шва за счет снижения давления и повышения пространственной стабильности дуги.The technical result of the present invention is to increase the welding productivity by increasing the maximum allowable current and speed, as well as reducing the likelihood of burn-through and improving the formation of the weld by reducing pressure and increasing the spatial stability of the arc.
Это достигается тем, что в неплавящемся электроде для дуговой сварки, состоящем из цилиндрического корпуса и рабочего участка, в диаметральной плоскости рабочего участка по образующей выполнен радиальный паз под углом α<90° к оси, выходящий на торцевую поверхность электрода.This is achieved by the fact that in a non-consumable electrode for arc welding, consisting of a cylindrical body and a working section, a radial groove is made along the generatrix in the diametrical plane of the working section at an angle α <90 ° to the axis, facing the end surface of the electrode.
Отличительной особенностью устройства является наличие выполненного по образующей радиального паза под углом α<90° к оси, выходящего на торцовую поверхность электрода. Протекание сварочного тока по такому рабочему участку обеспечивает формирование вокруг него асимметричного магнитного поля. Наличие в области паза магнитного поля с низкой напряженностью приводит к формированию катодного пятна дуги на плоскостях электрода, образованным радиальным пазом. Это, в свою очередь, отклоняет ось дуги в направлении паза, что используется для компенсации естественного отклонения (отставания) дуги при больших значениях скорости ее перемещения.A distinctive feature of the device is the presence of a radial groove formed along the generatrix at an angle α <90 ° to the axis that extends to the end surface of the electrode. The flow of the welding current through such a working section ensures the formation of an asymmetric magnetic field around it. The presence of a low magnetic field in the groove region leads to the formation of the cathode spot of the arc on the electrode planes, formed by a radial groove. This, in turn, deflects the axis of the arc in the direction of the groove, which is used to compensate for the natural deviation (lag) of the arc at high values of the speed of its movement.
Наряду с этим наличие радиального паза не нарушает постоянство площади поперечного сечения рабочего участка электрода по его длине и обуславливает возможность выхода на режимы сварки, когда в тепловом балансе электрода значительную часть играет джоулево тепловыделение на вылете рабочего участка. Это способствует переходу к режиму горения дуги с рассредоточенным (диффузным) катодным пятном, обеспечивающему качественное формирование швов при сварке на высоких скоростях как тонколистовых металлов, так и толстостенных конструкций.Along with this, the presence of a radial groove does not violate the constancy of the cross-sectional area of the working section of the electrode along its length and makes it possible to enter welding modes when the Joule heat release at the exit of the working section plays a significant part in the thermal balance of the electrode. This contributes to the transition to the regime of arc burning with a diffuse (diffuse) cathode spot, which ensures high-quality weld formation during welding at high speeds of both thin-sheet metals and thick-walled structures.
На фиг.1 представлен общий вид неплавящегося электрода, на фиг.2 - общий вид электрода с пазом, выполненным под углом α<90° к оси электрода, а на фиг.3, 4, 5, 6 изображены возможные варианты поперечного сечения электродов с различной формой паза.Figure 1 presents a General view of a non-consumable electrode, Figure 2 is a General view of the electrode with a groove made at an angle α <90 ° to the axis of the electrode, and Figures 3, 4, 5, 6 show possible cross-sectional variations of electrodes with different shape of the groove.
Неплавящийся электрод для дуговой сварки представляет собой монолитный корпус 1 (фиг.1), изготовленный из вольфрама или другого тугоплавкого материала. В рабочем участке 2 выполнен радиальный паз 3. Возможные формы радиального паза 3 представлены на фиг.2, 3, 4, 5, 6. Применение радиального паза 3 на рабочем участке 2 электрода при протекании электрического тока приводит к изменению характера магнитного поля, создаваемого им. В результате образуется несимметричное магнитное поле, напряженность которого минимальна в полости паза. Таким образом, дуговой разряд, смещаясь в область с низкой напряженностью магнитного поля, горит с отклонением от оси электрода. Данное отклонение вызвано специфической формой магнитного поля, обусловленной конструкцией рабочего участка неплавящегося электрода и не зависит от положения токоподвода к изделию.Non-consumable electrode for arc welding is a monolithic body 1 (figure 1) made of tungsten or other refractory material. In the working
При сварке на определенных токах, представленных в таблице, за счет равномерного нагрева рабочего участка джоулевым теплом, сил электромагнитного поля и охлаждения внешнего слоя посредством излучения формируется диффузное катодное пятно дуги, смещающееся на внутренние поверхности, сформированные пазом. Такой режим вследствие особенностей теплового баланса достигается при глубине паза не менее половины радиуса электрода. При меньшей глубине нарушается стабильность привязки катодного пятна, что вызывает неравномерный разогрев внутренних граней и переход к дуге с катодным пятном, перемещающимся по рабочему участку электрода.When welding at certain currents shown in the table, due to uniform heating of the working section by Joule heat, electromagnetic field forces and cooling of the outer layer by means of radiation, a diffuse cathode spot of the arc is formed, which is shifted to the internal surfaces formed by the groove. This mode, due to the peculiarities of the heat balance, is achieved with a groove depth of at least half the electrode radius. At lower depths, the stability of the cathode spot binding is violated, which causes an uneven heating of the internal faces and a transition to an arc with a cathode spot moving along the working section of the electrode.
При сварке на заниженных значениях тока обеспечение режима горения дуги с диффузным катодным пятном затруднено, что объясняется высоким градиентом температуры по длине рабочего участка электрода и преимущественной локализацией активного пятна дуги на внешних кромках электрода, образуемых пазом.When welding at low current values, it is difficult to ensure the mode of combustion of an arc with a diffuse cathode spot, which is explained by a high temperature gradient along the length of the working section of the electrode and the predominant localization of the active spot of the arc on the outer edges of the electrode formed by the groove.
Ориентация электрода таким образом, чтобы отклонение оси разряда происходило в направлении сварки (кромки паза ориентированы в направлении вектора сварки), обеспечивает эффективную компенсацию естественного отклонения дуги от оси электрода (отставание) при сварке на высоких скоростях. Горение дуги с рассредоточенным катодным пятном приводит к снижению силового воздействия дуги на фронте сварочной ванны и уменьшению толщины жидкой прослойки металла, что обеспечивает качественное формирование швов при высоких значения сварочного тока. Для лучшей стабилизации катодного пятна на кромках радиального паза 3, последний может быть выполнен под углом α<90° к оси электрода (фиг.2). С целью увеличения, либо уменьшения величины тока перехода к горению дуги с диффузным катодным пятном, радиальный паз 3 может быть выполнен в форме клина (фиг.4, 6). Радиальный паз 3 в форме обратного клина (фиг.6) образует более острую кромку на торце рабочего участка 2, что способствует повышению стабильности привязки катодного пятна на ней при малых значениях силы тока.Orientation of the electrode so that the discharge axis deviates in the welding direction (groove edges are oriented in the direction of the welding vector) provides effective compensation for the natural arc deviation from the electrode axis (lag) when welding at high speeds. Arc burning with a dispersed cathode spot leads to a decrease in the force of the arc at the front of the weld pool and a decrease in the thickness of the liquid metal layer, which ensures high-quality formation of welds at high values of the welding current. For better stabilization of the cathode spot on the edges of the
Таким образом, предлагаемая конструкция позволяет отклонять в нужную сторону ось дугового разряда, управляя, тем самым, термосиловым воздействием дуги на сварочную ванну, а горение дуги с диффузным катодным пятном дает возможность выполнять сварку на высоких значения сварочного тока без нарушения формирования шва. На практике конструкция электрода обеспечивает горение дуги с диффузным катодным пятном и качественное формирование сварных швов в диапазоне токов от 50 до 900 A на скоростях сварки свыше 20 м/ч. Все это способствует повышению производительности сварки неплавящимся электродом в инертных газах в 1,5-2,0 раза.Thus, the proposed design allows the axis of the arc discharge to be deflected in the right direction, thereby controlling the thermo-force effect of the arc on the weld pool, and the burning of an arc with a diffuse cathode spot allows welding to be performed at high values of the welding current without disturbing the formation of the weld. In practice, the design of the electrode provides arc burning with a diffuse cathode spot and high-quality formation of welds in the current range from 50 to 900 A at welding speeds of more than 20 m / h. All this helps to increase the productivity of welding with a non-consumable electrode in inert gases by 1.5-2.0 times.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013110211/02A RU2520881C1 (en) | 2013-03-06 | 2013-03-06 | Non-consumable electrode for arc welding |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013110211/02A RU2520881C1 (en) | 2013-03-06 | 2013-03-06 | Non-consumable electrode for arc welding |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2520881C1 true RU2520881C1 (en) | 2014-06-27 |
Family
ID=51218028
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013110211/02A RU2520881C1 (en) | 2013-03-06 | 2013-03-06 | Non-consumable electrode for arc welding |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2520881C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU432997A1 (en) * | 1970-10-26 | 1974-06-25 | А. Ф. Гриценко, А. Ф. Пиджарый, А. С. Бессонов , М. А. Воробей | NON-SWIMMING ELECTRODE |
SU793734A1 (en) * | 1979-02-02 | 1981-01-07 | Предприятие П/Я Р-6476 | Nonconsumable electrode |
US5159174A (en) * | 1990-11-01 | 1992-10-27 | Westinghouse Electric Corp. | Nonconsumable electrode for stainless steel welding and method of welding |
RU2232072C1 (en) * | 2003-02-17 | 2004-07-10 | ОАО "Научно-производственная корпорация "ИРКУТ" | Non-consumable electrode for electric-arc welding |
-
2013
- 2013-03-06 RU RU2013110211/02A patent/RU2520881C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU432997A1 (en) * | 1970-10-26 | 1974-06-25 | А. Ф. Гриценко, А. Ф. Пиджарый, А. С. Бессонов , М. А. Воробей | NON-SWIMMING ELECTRODE |
SU793734A1 (en) * | 1979-02-02 | 1981-01-07 | Предприятие П/Я Р-6476 | Nonconsumable electrode |
US5159174A (en) * | 1990-11-01 | 1992-10-27 | Westinghouse Electric Corp. | Nonconsumable electrode for stainless steel welding and method of welding |
RU2232072C1 (en) * | 2003-02-17 | 2004-07-10 | ОАО "Научно-производственная корпорация "ИРКУТ" | Non-consumable electrode for electric-arc welding |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Casalino et al. | Laser-arc hybrid welding of wrought to selective laser molten stainless steel | |
KR101436705B1 (en) | Laser/arc hybrid welding method and method of producing welded member using same | |
JP4726038B2 (en) | System for welding and method of use thereof | |
US10328513B2 (en) | Welding process, welding system, and welded article | |
CN104625411B (en) | A kind of Ti2The method of AlNb base intermetallic compound and xenogenesis titanium alloy welding | |
WO2018145544A1 (en) | Welding torch used for laser beam-plasma arc hybrid welding | |
US9676049B2 (en) | Arc welding method, arc welding device and arc welding magnetic field strength adjustment method | |
US20130136940A1 (en) | Welding system, welding process, and welded article | |
JP5413218B2 (en) | Hollow electrode arc / laser coaxial welding method | |
WO2011099637A1 (en) | Tig arc welding electrode and tig arc welding method | |
QIN et al. | Effects of activating flux on CO2 laser welding process of 6013 Al alloy | |
Jokinen et al. | Welding of thick austenitic stainless steel using Nd: yttrium–aluminum–garnet laser with filler wire and hybrid process | |
RU2520881C1 (en) | Non-consumable electrode for arc welding | |
Van Anh et al. | Development of plasma-MIG hybrid welding process | |
WO2021131560A1 (en) | Joining method | |
Gui et al. | Effect of relative position in low-power pulsed-laser–tungsten-inert-gas hybrid welding on laser-arc interaction | |
Karhu et al. | Defocusing techniques for multi-pass laser welding of austenitic stainless steel | |
RU2497644C2 (en) | Multiarc welding of welded blanks | |
RU2668625C1 (en) | Formulated pipe stock butt joint laser-arc welding with consumable electrode method in an atmosphere of shielding gas | |
Kah et al. | Process possibility of welding thin aluminium alloys | |
Mohammed et al. | Weld bead profile of laser welding dissimilar joints stainless steel | |
RU2381092C2 (en) | Method of making welded joint root pass by nonconsumable electrode in protective gases | |
Arias et al. | Laser-TIG hybrid welding of very thin austenitic stainless steel sheets | |
Ma et al. | Microstructure and mechanical properties of welding joints of high nitrogen steel by hybrid laser-arc welding | |
RU88308U1 (en) | NON-MALABLE ARC WELDING ELECTRODE |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TK4A | Correction to the publication in the bulletin (patent) |
Free format text: AMENDMENT TO CHAPTER -FG4A- IN JOURNAL: 18-2014 FOR TAG: (73) |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150307 |