RU2641940C1 - Method of arc-mechanized pulse welding - Google Patents
Method of arc-mechanized pulse welding Download PDFInfo
- Publication number
- RU2641940C1 RU2641940C1 RU2017100786A RU2017100786A RU2641940C1 RU 2641940 C1 RU2641940 C1 RU 2641940C1 RU 2017100786 A RU2017100786 A RU 2017100786A RU 2017100786 A RU2017100786 A RU 2017100786A RU 2641940 C1 RU2641940 C1 RU 2641940C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- product
- arc
- electrode
- melting
- electrodes
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/04—Welding for other purposes than joining, e.g. built-up welding
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/09—Arrangements or circuits for arc welding with pulsed current or voltage
Landscapes
- Arc Welding In General (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области сварки и может использоваться в машиностроении для наплавки слоев с особыми свойствами и сварки сложносвариваемых сталей и сплавов.The invention relates to the field of welding and can be used in mechanical engineering for surfacing layers with special properties and welding of difficultly welded steels and alloys.
Известен способ плазменной дуговой сварки, по которому к неплавящемуся электроду подключают отрицательный полюс сварочного источника питания, а к изделию его положительный полюс, используют плавящийся электрод, подключаемый к положительному полюсу источника питания, зажигают дугу прямого действия прямой полярности между неплавящимся электродом и изделием и дугу косвенного действия между неплавящимся и плавящимся электродом (см. статью И.Е. Тавер, М.Х. Шоршоров «Сварка стали двойной плазменной струей», Сварочное производство, 1971 г, №10, С. 26-28).There is a method of plasma arc welding, in which the negative pole of the welding power source is connected to the non-consumable electrode, and the positive pole is connected to the product, a melting electrode is used, connected to the positive pole of the power source, a direct-action arc of direct polarity between the non-consumable electrode and the product and an indirect arc are ignited actions between a non-consumable and a consumable electrode (see article by I.E. Taver, M.Kh. Shorshorov “Welding of steel with a double plasma jet”, Welding production, 1971, No. 10, S. 26-28).
Недостатками данного способа является взаимодействие собственных магнитных полей дуг, приводящее к нестабильности пространственного положения дуг и переносу электродного металла в сварочную ванну, и ограниченные технологические возможности по регулированию химического состава шва.The disadvantages of this method is the interaction of the intrinsic magnetic fields of the arcs, leading to instability of the spatial position of the arcs and the transfer of electrode metal into the weld pool, and limited technological capabilities for regulating the chemical composition of the weld.
Известен также способ импульсной плазменной наплавки, при котором две фазы подключены к электродам, а третья к присадочной проволоке или к наплавляемому изделию, присадочную проволоку подают в столб сжатой дуги прямого действия, изделие периодически отключают от источника питания и в этот период периодически подключают присадочную проволоку к источнику питания (см. «Способ импульсной плазменной наплавки». SU Авторское свидетельство №1693808, МКИ2 В23К 9/16 - Зарег. 22.07.91.). Этот способ принят за прототип.There is also a known method of pulsed plasma surfacing, in which two phases are connected to the electrodes, and the third to the filler wire or to the fused product, the filler wire is fed into a column of a compressed arc of direct action, the product is periodically disconnected from the power source and during this period the filler wire is connected to power source (see "The method of pulsed plasma surfacing." SU Copyright certificate No. 1693808, MKI 2
Применение этого способа возможно и при сварке свободной дугой. Такой способ обеспечивает регулировку соотношения количества проплавленного и наплавленного металлов. Однако при этом способе затруднено получение химического состава шва с широким спектром легирующих элементов, так как число и содержание легирующих элементов в одной сварочной проволоке ограничено.The application of this method is possible when welding with a free arc. This method provides adjustment of the ratio of the amount of molten and deposited metals. However, with this method it is difficult to obtain the chemical composition of the weld with a wide range of alloying elements, since the number and content of alloying elements in one welding wire is limited.
В известном способе дуговой механизированной импульсной наплавки в среде инертного газа отрицательный полюс источника питания постоянного тока подключают к неплавящемуся электроду, а положительный полюс подсоединяют к изделию и электродной проволоке, электродную проволоку подают непрерывно в промежуток между неплавящимся электродом и изделием, зажигают дугу между неплавящимся электродом и изделием и затем периодически отключают изделие от положительного полюса источника питания и периодически подключают к нему электродную проволоку.In the known method of arc mechanized pulsed surfacing in an inert gas medium, the negative pole of the DC power source is connected to the non-consumable electrode, and the positive pole is connected to the product and the electrode wire, the electrode wire is fed continuously between the non-consumable electrode and the product, the arc is ignited between the non-consumable electrode and product and then periodically disconnect the product from the positive pole of the power source and periodically connect the electrode wire to it Oka.
В отличие от прототипа подключают к положительному полюсу источника питания и подают непрерывно в промежуток между неплавящимся электродом и изделием вторую электродную проволоку другого химического состава, периодически зажигают на нее дугу косвенного действия с неплавящегося электрода, соотношение длительностей протекания тока в каждой из электродных проволок устанавливают в пределах 0,2…0,4 по отношению к циклу протекания тока, а величину токов дуг на плавящиеся электроды в периоды протекания по ним тока определяют по формулеUnlike the prototype, the second electrode wire of a different chemical composition is connected to the positive pole of the power source and continuously fed into the gap between the non-consumable electrode and the product, the arc of indirect action from the non-consumable electrode is periodically ignited on it, the ratio of the duration of the current flow in each of the electrode wires is set within 0.2 ... 0.4 with respect to the current flow cycle, and the magnitude of the currents of the arcs to the melting electrodes during periods of current flow through them is determined by the formula
где dЭ - диаметр плавящегося электрода, см;where d E is the diameter of the melting electrode, cm;
VЭ - требуемая скорость расплавления электрода, см/с;V e - the required rate of melting of the electrode, cm / s;
ρ - плотность плавящегося электрода, г/см3;ρ is the density of the consumable electrode, g / cm 3 ;
tЦ - полное время цикла протекания тока в плавящихся электродах и изделии, с;t C - the total cycle time of the current flow in the melting electrodes and the product, s;
tЭ - время протекания тока в данном плавящемся электроде, с;t e - current flow time in this consumable electrode, s;
αР - коэффициент расплавления плавящегося электрода при сварке дугой прямого действия на обратной полярности дуги при токе IД=IЭ⋅tИ/tЦ,α P is the melting coefficient of the consumable electrode when welding by a direct-acting arc on the reverse polarity of the arc at a current I D = I E ⋅t I / t C ,
причем подключение положительного полюса источника питания и зажигание дуг между неплавящимся электродом и остальными электродами производят в последовательности: «изделие - первая проволока - изделие - вторая проволока - изделие».moreover, the connection of the positive pole of the power source and the ignition of the arcs between the non-consumable electrode and the remaining electrodes are performed in the sequence: "product - first wire - product - second wire - product.
Во многих случаях целесообразно применение электродных проволок различного диаметра.In many cases, it is advisable to use electrode wires of various diameters.
Длительности протекания токов в электродных проволоках могут выбираться различными.The duration of the currents in the electrode wires can be selected different.
Технический результат предлагаемого способа заключается в том, что обеспечивается одновременно независимость производительности проплавления основного металла и производительностей расплавления двух электродных проволок с возможностью регулирования в широких пределах химического состава металла шва большим числом легирующих элементов. Это обеспечивается за счет поочередного периодического горения одной из трех дуг от одного источника питания, причем создается возможность устойчивых зажиганий дуг косвенного действия между неплавящимся электродом и проволоками и дуги прямого действия между неплавящимся электродом и изделием, несмотря на достаточно длительные перерывы их горения. Устойчивое зажигание дуги на изделие обеспечивается тем, что электродные проволоки подаются в промежуток между изделием и неплавящимся электродом непрерывно и играют по отношению к изделию роль дежурных дуг. Устойчивость повторных зажиганий дуг косвенного действия обеспечивается вследствие постоянной подачи электродных проволок в столб дуги, проникновения проволок в столб дуги и подключения к ним достаточно высокого напряжения холостого хода одного источника питания постоянного тока.The technical result of the proposed method lies in the fact that at the same time the independence of the penetration rate of the base metal and the melting rates of the two electrode wires is ensured with the possibility of wide regulation of the chemical composition of the weld metal by a large number of alloying elements. This is ensured by alternating periodic burning of one of the three arcs from one power source, which creates the possibility of stable ignitions of indirect arcs between a non-consumable electrode and wires and direct-action arcs between a non-consumable electrode and a product, despite their rather long interruptions in burning. Stable ignition of the arc on the product is ensured by the fact that the electrode wires are fed into the gap between the product and the non-consumable electrode continuously and play the role of duty arcs in relation to the product. The stability of repeated ignitions of indirect arcs is ensured by the constant supply of electrode wires to the arc column, the penetration of wires into the arc column and the connection of a sufficiently high open circuit voltage to one DC power source.
Применение электродных проволок различного диаметра существенно расширяет технологические возможности способа по регулированию соотношения производительностей их наплавки и, соответственно, возможности дополнительного регулирования химического состава наплавленного металла и шва.The use of electrode wires of various diameters significantly expands the technological capabilities of the method for regulating the ratio of productivity of their surfacing and, accordingly, the possibility of additional regulation of the chemical composition of the weld metal and weld.
Выбор различной длительности протекания токов в электродах служит получению необходимой скорости расплавления электродов при различии их теплофизических свойств.The choice of different durations of the flow of currents in the electrodes serves to obtain the necessary rate of melting of the electrodes with a difference in their thermophysical properties.
На фиг. 1 представлена схема реализации способа, на фиг. 2 - циклограмма тока в неплавящемся электроде, на фиг. 3 - зависимости коэффициента расплавления электродной проволоки от тока дуги обратной полярности.In FIG. 1 shows a diagram of the implementation of the method, FIG. 2 is a current flow diagram in a non-consumable electrode; FIG. 3 - dependences of the coefficient of fusion of the electrode wire on the arc current of reverse polarity.
На фиг. 1 представлена схема реализации предлагаемого способа сварки. К отрицательному полюсу источника питания 1 дуги постоянного тока постоянно подключен неплавящийся вольфрамовый электрод 2, размещенный в сварочной горелке 3. Горелка 3 перемещается относительно изделия со скоростью VC. В сопло горелки 3 подается инертный газ аргон, гелий или их смесь. К положительному полюсу источника питания 1 подсоединены наплавляемое изделие 4 и плавящиеся электроды 5 и 6 различного химического состава. Электроды 5 и 6 с посредством двух различных подающих устройств подаются с постоянными скоростями в промежуток между неплавящимся электродом 2 и изделием 4. Электроды 5 и 6 могут быть различного диаметра. В электрическом проводнике, соединяющем плавящийся электрод 5 с положительным полюсом источника питания 1, установлен электронный ключ 7, обеспечивающий подключение и отключение электрода 5 и зажигание и гашение дуги между электродом 2 и электродом 5. В электрическом проводнике, соединяющим плавящийся электрод 6 с положительным полюсом источника 1 также установлен электронный ключ 8, обеспечивающий подключение и отключение электрода 6 и зажигание и гашение дуги между неплавящимся электродом 2 и электродом 6. В электрическом проводнике, соединяющем изделие 4 с положительным полюсом источника питания 1, установлен электронный ключ 9, обеспечивающий подключение и отключение изделия 4 по отношению к положительному полюсу источника питания 1.In FIG. 1 presents a diagram of the implementation of the proposed welding method. A
Электронная схема управления управляет электронными ключами таким образом, что в каждый момент времени горит только одна сварочная дуга. На фиг. 1 показано, что горит дуга 10 косвенного действия между плавящимся электродом 5 и неплавящимся 2. При этом включен электронный ключ 6, а электронные ключи 8 и 9 отключены.The electronic control circuit controls the electronic keys in such a way that only one welding arc burns at any given time. In FIG. 1 it is shown that an
В начальный момент наплавки зажигают дугу между неплавящимся электродом 2 и изделием 4 при включенном электронном ключе 9, которая горит в течение времени tИ. Электронные ключи 7 и 8 в этот период отключены. После этого включают подачу электродной проволоки 5, электронный ключ 9 разъединяют, подключая электронным ключом 7 электрод 5. Тем самым зажигают дугу 10 между электродами 2 и 5. Через некоторое время tЭ1 электронный ключ 7 разъединяют, отключая дугу между электродами 2 и 5 и включают вновь ключ 9, зажигая вновь дугу между электродом 2 и изделием 4 на время tИ. Время горения дуги между неплавящимся электродом 2 и изделием 4 времени tИ в промежутке между горением дуг на плавящиеся электроды 5 и 6 выбирается одинаковым.At the initial moment of surfacing, an arc is ignited between the
После этого включают подачу электродной проволоки 6 и отключают электронный ключ 9, а электронный ключ 8 включают, зажигая дугу косвенного действия между электродами 2 и 6 на время tЭ2. Этим завершается один цикл работы всех трех дуг. Время горения дуг на плавящиеся электроды могут быть одинаковыми tЭ1=tЭ2 или различными tЭ1≠tЭ2. Полное время цикла tЦ равно сумме длительностей горения дуг между неплавящимся электродом, изделием и плавящимися электродамиAfter that, the electrode wire 6 is turned on and the
tЦ=2tИ+tЭ1+tЭ2.t C = 2t I + t E1 + t E2 .
Новый цикл начинается гашением дуги между электродами 2 и 6 путем размыкания электронного ключа 8 и включением дуги между электродом 2 и изделием 4 электронным ключом 9. Между подключениями электродов 5 и 6 каждый раз включается дуга между неплавящимся электродом 2 и изделием 4. Переключение ключей производится с достаточно высокой частотой, обеспечивающей непрерывное плавление и подачу электродов 5 и 6 с постоянными скоростями. Характеристики источника питания 1 обеспечивают раздельное регулирование тока в электродах 5 и 6 и изделии 4. Ток дуги «неплавящийся электрод 2 - изделие 4» обеспечивает необходимый провар изделия 4. Токи дуг «неплавящийся электрод 2 - плавящийся электрод 5» и «неплавящийся электрод 2 - плавящийся электрод 6» обеспечивают необходимую производительность наплавки для обеспечения легирования шва нужными легирующими элементами, содержащимися в электродных проволоках различного химического состава. Стабильное зажигание дуг обеспечивается высоким быстродействием электронных ключей и хорошими условиями зажигания всех трех дуг. Дуги косвенного действия хорошо зажигаются благодаря их подаче в столб дуги прямого действия в промежуток между электродом 2 и изделием 4. Дуга прямого действия надежно возбуждается благодаря выдуванию столбов дуг косвенного действия собственным магнитным полем в направлении детали и хорошей ионизации дугового промежутка «неплавящийся электрод 2 - изделие 4».A new cycle begins by extinguishing the arc between the
На фиг. 2 представлена циклограмма тока в неплавящемся электроде. Ток в неплавящемся электроде протекает постоянно. Общее время цикла на фиг. 2 tЦ совпадает с длительностью протекания тока в неплавящемся электроде. На циклограмме приведены длительности протекания тока в изделии и в плавящихся электродах. Циклограмма содержит участки 1, 2, 3, 4, представляющие зависимости токов дуг от времени горения. Участок 1 постоянного тока IИ дуги прямой полярности расположен между неплавящимся электродом и изделием. Прямая 2, параллельная оси времени, показывает ток дуги IЭ1 на первый плавящийся электрод во второй части цикла, длительность протекания которого tЭ1. Прямая 3, параллельная оси времени, показывает ток дуги Iи на изделие во время третьей части цикла, длительность протекания которого tИ. Прямая 4, параллельная оси времени, показывает ток во втором электроде IЭ2 дуги между неплавящимся электродом и вторым плавящимся электродом, длительность протекания которого tЭ2.In FIG. 2 shows a current flow diagram in a non-consumable electrode. Current in a non-consumable electrode flows continuously. The total cycle time in FIG. 2 t C coincides with the duration of the current flow in the non-consumable electrode. The cyclogram shows the duration of the current flow in the product and in the melting electrodes. The cyclogram contains
На фиг. 2 в общем случае длительности протекания токов и токи в плавящихся электродах не равны между собой: IЭ1 ≠ IЭ2; tЭ1 ≠ tЭ2. Ток дуги на изделие IИ протекает в два раза чаще, чем в каждом из электродов. Это необходимо для повышения устойчивости повторных зажиганий дуг. Длительность протекания токов в каждом из плавящихся электродов tЭ1 и tЭ2 должна составлять 0,2…0,4 периода tЦ. Суммарное время протекания тока в двух плавящихся электродах составляет tЭ1+tЭ2=0,4…0,8 tЦ. Время протекания тока в изделии tИ=0,2…0,6 tЦ. Это позволяет регулировать в необходимых пределах соотношение производительностей наплавки и расплавления основного металла в зависимости от того, ведется процесс наплавки или сварки. Длительности протекания токов дуг в электродах tЭ1 и tЭ2 и токи IЭ1 и IЭ2 могут быть выбраны равными между собой: IЭ1=IЭ2, IЭ1=IЭ2;In FIG. 2 in the general case, the duration of the flow of currents and currents in the melting electrodes are not equal to each other: I E1 ≠ I E2 ; t E1 ≠ t E2 . Arc current I and the product takes place in two times higher than in each of the electrodes. This is necessary to increase the stability of repeated ignitions of arcs. The duration of the flow of currents in each of the melting electrodes t E1 and t E2 should be 0.2 ... 0.4 period t C. The total time of current flow in the two melting electrodes is t A1 + t A2 = 0.4 ... 0.8 t C. The current flow in the product t And = 0.2 ... 0.6 t C. This allows you to adjust the ratio of the productivity of surfacing and melting of the base metal within the necessary limits, depending on whether the process of surfacing or welding. The duration of the flow of arc currents in the electrodes t E1 and t E2 and currents I E1 and I E2 can be chosen equal to each other: I E1 = I E2 , I E1 = I E2 ;
На фиг. 3 представлены зависимости коэффициента расплавления αР электродной алюминиевой проволоки от тока дуги обратной полярности. Кривая 1 представляет зависимость для проволоки марки СвАМц диаметром dЭ=1,6 мм, кривая 2 - для проволоки СвАМг6 диаметром dЭ=2,0 мм. Кривая 1 для электрода меньшего диаметра расположена выше кривой 2 для большего диаметра. Поэтому при одинаковых токах больше коэффициент расплавления и производительность расплавления у электродной проволоки меньшего диаметра. Аналогичные зависимости имеют место и для стальных проволок в дуге обратной полярности в инертных газах.In FIG. Figure 3 shows the dependences of the melting coefficient α P of the aluminum electrode wire on the arc current of the opposite polarity.
Производительность наплавки П электродной проволокой определяется по формулеThe deposition performance of P electrode wire is determined by the formula
где αH - коэффициент наплавки, г/(А⋅ч);where α H is the surfacing coefficient, g / (A⋅h);
IД - ток дуги, А.I D - arc current, A.
Коэффициенты расплавления αР и коэффициент наплавки αH связаны между собой зависимостьюMelting factors α P and deposition coefficient α H are related by
где ψП - коэффициент потерь, данные о котором имеются в специальной литературе.where ψ P is the loss coefficient, data on which are available in the specialized literature.
Производительность наплавки одновременно двумя электродными проволоками по предлагаемому способу можно определить по формулеThe performance of surfacing simultaneously with two electrode wires according to the proposed method can be determined by the formula
где П1 и П2 - соответственно производительности наплавки первой и второй дуг на плавящиеся электроды;where P 1 and P 2 - respectively, the deposition rate of the first and second arcs on the melting electrodes;
αH1 - коэффициент наплавки для первой дуги;α H1 - deposition coefficient for the first arc;
IC1 - среднее значение тока первой дуги за цикл (период);I C1 is the average current value of the first arc per cycle (period);
αH2 - коэффициент наплавки для второй дуги;α H2 - deposition coefficient for the second arc;
IC2 - среднее значение тока второй дуги за цикл(период).I C2 - the average value of the current of the second arc per cycle (period).
Тогда содержание в наплавленном металле какого-либо легирующего элемента СЭ, имеющегося в электродных проволокахThen the content of the weld metal of any alloying elements E, present in the electrode wire
где β1 - содержание данного элемента в первой электродной проволоке;where β 1 is the content of this element in the first electrode wire;
β2 - содержание данного элемента во второй электродной проволоке.β 2 - the content of this element in the second electrode wire.
Дуги между неплавящимся и плавящимися электродами, которые в предлагаемом способе всегда являются анодами, горят прерывисто с определенной периодичностью. В этом случае их производительности расплавления αР можно определить с помощью зависимостей вида, приведенных на фиг. 3, по среднему току дуги в электроде. Среднее значение тока дуги за период на каждый из электродов IC можно определить по формулеThe arcs between the non-consumable and the melting electrodes, which in the proposed method are always anodes, burn intermittently with a certain frequency. In this case, their melting performance α P can be determined using the dependencies of the form shown in FIG. 3, by the average arc current in the electrode. The average value of the arc current for the period for each of the electrodes I C can be determined by the formula
где IЭ - значение постоянного тока в период горения дуги «неплавящийся электрод - плавящийся электрод», А;where I E is the value of direct current during the burning of the arc "non-consumable electrode - melting electrode", A;
tЭ - длительность протекания тока в импульсе за период, с;t e - the duration of the current flow in the pulse for a period, s;
tЦ - длительность периода в цикле, с.t C - the duration of the period in the cycle, C.
По среднему значению тока в плавящемся электроде определяется коэффициент расплавления с помощью зависимостей, аналогичных зависимостям на фиг. 3, и скорость расплавления и подачи электродных проволок исходя из формулы, связывающей скорость расплавления проволоки с коэффициентом расплавления αР.From the average current value in the consumable electrode, the melting coefficient is determined using dependencies similar to those in FIG. 3, and melt flow rate and the electrode wires on the basis of the formula that links the melting rate of the wire to melt the coefficient α F.
где ρ - плотность электродной проволоки, г/см3;where ρ is the density of the electrode wire, g / cm 3 ;
jC - среднее значение плотности тока дуги в сечении электрода, А/см2.j C is the average value of the arc current density in the electrode section, A / cm 2 .
Среднее значение плотности тока на электроде за цикл (период) определяется по формулеThe average current density at the electrode per cycle (period) is determined by the formula
Рассмотрев совместно формулы (6), (7), (8), получим формулу для определения тока дуги на плавящийся электрод при горении дуги косвенного действия в зависимости от требуемой скорости VЭ его расплавленияAfter considering jointly the formula (6), (7) and (8) yields a formula for determining the arc current in a consumable electrode arc during combustion indirect actions depending on the desired speed V e of its melting
Включение дуг в последовательности «изделие - первая проволока - изделие - вторая проволока - изделие» обеспечивает высокую стабильность зажигания дуг как прямого, так и косвенного действия.The inclusion of arcs in the sequence "product - first wire - product - second wire - product" provides high stability of ignition of arcs of both direct and indirect action.
Использование электродных проволок различного диаметра, как и применение различных длительностей горения дуг косвенного действия на плавящиеся электроды расширяет технологические возможности способа.The use of electrode wires of various diameters, as well as the use of various durations of burning of indirect arcs on melting electrodes, expand the technological capabilities of the method.
ПримерExample
Проводилась наплавка на пластину из стали 20 толщиной 10 мм двумя наплавочными проволоками диаметрами dЭ=1,0 и dЭ=1,2 мм по предлагаемому способу. Источником питания служил источник постоянного тока ВДУ-500У3 совместно с электронным коммутатором специальной конструкции. Скорость наплавки составляла VС=0,3 см/с. Проволока диаметром dЭ=1,0 мм марки Нп-40Х13. Проволока диаметром dЭ=1,2 мм марки Нп-Г13А. Химический состав проволок по ГОСТ 10543-98.Surfacing was carried out on a plate of steel 20 with a thickness of 10 mm by two surfacing wires with diameters d E = 1.0 and d E = 1.2 mm according to the proposed method. The power source was a direct current source VDU-500U3 together with a specially designed electronic switch. The deposition rate was V C = 0.3 cm / s. A wire with a diameter of d E = 1.0 mm grade Np-40X13. A wire with a diameter of d E = 1.2 mm grade Np-G13A. The chemical composition of the wires according to GOST 10543-98.
В проволоке Нп-40X13 содержание химических элементов: углерод С=0,4%, хром Сr=13,0%, марганец Мn=0,6%, кремний Si=0,6%.The Np-40X13 wire contains chemical elements: carbon C = 0.4%, chromium Cr = 13.0%, manganese Mn = 0.6%, silicon Si = 0.6%.
В проволоке Нп-Г13А содержание химических элементов: углерод С=1,1%, хром Сr=0,5%, марганец Мn=13%, кремний Si=0,3%, никель Ni=0,5%.The Np-G13A wire contains chemical elements: carbon C = 1.1%, chromium Cr = 0.5%, manganese Mn = 13%, silicon Si = 0.3%, nickel Ni = 0.5%.
Наплавка проводилась на режимах: ток первого импульса в изделии IИ1=400 А, длительность импульса tИ1=0,002 с, ток второго импульса в изделии IИ2=500 А, продолжительность второго импульса tИ2=0,002 с. Ток в проволоке Нп-40Х13 IЭ1=400 А, продолжительность импульса tЭ1=0,004 с, ток в проволоке Нп-Г13А IЭ2=500 А, продолжительность импульса tЭ2=0,002 с. Общее время цикла составляло tЦ=0,01 с. Частота циклов f=100 Гц.Surfacing was carried out in the following modes: current of the first pulse in the product I И1 = 400 A, pulse duration t И1 = 0.002 s, current of the second pulse in the product I И2 = 500 А, duration of the second pulse t И2 = 0.002 s. The current in the wire Np-40X13 I E1 = 400 A, the pulse duration t E1 = 0.004 s, the current in the wire Np-G13A I E2 = 500 A, the pulse duration t E2 = 0.002 s. The total cycle time is t = 0.01 D c. Cycle frequency f = 100 Hz.
Среднее значение тока в изделии за периодThe average value of current in the product for the period
IИС=(400⋅0,002+500⋅0,002)/0,01=180 А.I IP = (400⋅0.002 + 500⋅0.002) /0.01 = 180 A.
Среднее значение тока в проволоке Нп-40Х13 за периодThe average value of current in the wire Np-40X13 for the period
IСЭ1=400⋅0,004/0,01=160 А.I SE1 = 400⋅0.004 / 0.01 = 160 A.
Среднее значение тока в проволоке Нп-Г13А за периодThe average value of the current in the wire Np-G13A for the period
IСЭ2=500⋅0,002/0,01=100 А.I SE2 = 500⋅0,002 / 0,01 = 100 A.
Средний ток в неплавящемся электроде IH за период составит сумму токовThe average current in the non-consumable electrode I H for the period will be the sum of the currents
IH=IИС+IСЭ1+IСЭ1=180+160+100=440 А.I H = I IS + I SE1 + I SE1 = 180 + 160 + 100 = 440 A.
Таким образом, мощность сварочного источника питания используется полностью.Thus, the power of the welding power source is fully utilized.
Коэффициенты расплавления электродных проволок при подключении к ним положительного полюса источника питания, когда они являются анодами, составили для проволоки Нп-40Х13 αP=17 г/(А⋅ч), для проволоки Нп-Г13А αP=15 г/(А⋅ч).The melting coefficients of the electrode wires when connecting the positive pole of the power source when they are anodes were α P = 17 g / (Ah) for the Нп-40Х13 wire, α P = 15 g / (А⋅ for the Нп-Г13А wire h).
С помощью формулы (7) определяем скорость расплавления проволок для средних значений токовUsing formula (7), we determine the melting rate of wires for average currents
Для проволоки Нп-40Х13For wire Нп-40Х13
VЭ1=17⋅20382/(7,8⋅3600)=12,3 см/с.V E1 = 17⋅20382 / (7.8⋅3600) = 12.3 cm / s.
Для проволоки Нп-Г13АFor wire Np-G13A
VЭ2=15⋅24880/(7,8⋅3600)=13,3 см/с.V E2 = 15⋅24880 / (7.8⋅3600) = 13.3 cm / s.
Определяли производительности наплавки П проволоками, приняв коэффициент потерь на угар и разбрызгивание ψП=0,1. Коэффициент наплавки проволоки Нп-40Х13We determined the productivity of surfacing P with wires, taking the loss factor for fumes and spatter ψ P = 0.1. Coating coefficient of wire Np-40X13
αН=17(1-0,1)=15,3 г/А⋅ч.α H = 17 (1-0.1) = 15.3 g / Ah.
Производительность наплавки первой проволокой Нп-40Х13Deposition performance of the first wire Np-40X13
ПЭ1=15,3⋅160=2448 г/ч.P E1 = 15.3⋅160 = 2448 g / h.
Коэффициент наплавки проволоки Нп-Г13АCoating ratio Np-G13A
αН=15(1-0,1)=13,5 г/А⋅ч.α H = 15 (1-0.1) = 13.5 g / Ah.
Производительность наплавки второй проволокой Нп-Г13АDeposition performance of the second wire Np-G13A
ПЭ2=13,5⋅100=1350 г/ч.P E2 = 13.5-100 = 1350 g / h.
Определяли производительность наплавки двумя проволокамиTwo wire surfacing performance was determined.
ПН=П1+П2=3798 г/ч.P N = P 1 + P 2 = 3798 g / h.
По формуле (5) определяли содержание химических элементов в наплавленном металле СЭН, представленное в таблице 1. В таблице приведено также содержание элементов в электродных проволоках.The formula (5) was used to determine the content of chemical elements in the deposited metal C EN presented in table 1. The table also shows the content of elements in electrode wires.
С помощью макрошлифа была определена площадь поперечного сечения проплавления основного металла FО=0,3 см2.Using a macro section, the cross-sectional area of the penetration of the base metal F O = 0.3 cm 2 was determined.
Производительность расплавления основного металла определяли по формулеThe melting performance of the base metal was determined by the formula
ПО=FО⋅ρ⋅VC=0,2⋅7,8⋅0,3⋅3600=1685 г/чП О = F О ⋅ρ⋅V C = 0.2⋅7.8⋅0.3⋅3600 = 1685 g / h
где VС - скорость сварки, см/с, 3600 - число секунд в часе для перевода размерности ПО в г/ч.where V C - Welding speed cm / s, 3600 - the number of seconds in one hour to convert the dimension P O g / h.
Доля участия основного металла в металле шваThe share of the base metal in the weld metal
ψО=ПО/(ПН+ПО)=1685/(1685+3798)=0,31.ψ O = P O / (P N + P O ) = 1685 / (1685 + 3798) = 0.31.
Рассчитывали содержание химических элементов в шве СЭШ по формуле, аналогичной формуле (5)The content of chemical elements in the weld С ES was calculated using a formula similar to formula (5)
СЭШ=(ПН⋅СЭН+ПО⋅СЭО)/(ПН+ПО),С ES = (П Н ⋅С ЭН + П О ⋅С ЭО ) / (П Н + П О ),
где СЭН - содержание элемента в наплавленном металле, %;where C EN - element content in the weld metal,%;
СЭО - содержание элемента в основном металле, %.With EO - element content in the base metal,%.
Содержание химических элементов в шве СЭШ сведено в таблице 2. В ней также представлено содержание элементов в наплавленном металле Сэн и основном металле СЭО стали 20.The content of chemical elements in the weld with ES is summarized in table 2. It also presents the content of elements in the weld metal C en and the base metal C EO steel 20.
В шве присутствуют три химических элемента, отсутствующие в одной из проволок: Cr, Mn, Ni.In the seam there are three chemical elements that are absent in one of the wires: Cr, Mn, Ni.
С помощью химического анализа определили содержание элементов в шве. Было установлено, что максимальное относительное отклонение расчетного содержания химических элементов от опытных значений не превышает 5%.Using chemical analysis, the content of elements in the seam was determined. It was found that the maximum relative deviation of the calculated content of chemical elements from the experimental values does not exceed 5%.
Способ позволяет, используя известные электродные проволоки, подбирать их оптимальное сочетание и получать широкий спектр легирующих элементов в шве и определять расчетным путем режимы наплавки и сварки, обеспечивающие требуемое содержание легирующих элементов в наплавленном металле и шве. Способ может широко использоваться не только при наплавке, но и при сварке для заполнения разделки кромок.The method allows, using known electrode wires, to select their optimal combination and obtain a wide range of alloying elements in the weld and to determine by calculation the surfacing and welding modes that provide the required content of alloying elements in the weld metal and weld. The method can be widely used not only in surfacing, but also in welding to fill the cutting edges.
Способ может быть реализован с помощью выпускаемых промышленностью полуавтоматов и автоматов для механизированной и автоматической сварки в инертных газах с подачей присадочной проволоки совместно с используемыми сварочными источниками питания. Такие установки нужно дополнить аналогичным подающим механизмом для подачи второй проволоки и устройством для коммутации тока между электродами. Последнее не представляет проблемы для современного уровня развития электронной и микропроцессорной техники. Поэтому способ обладает промышленной применимостью.The method can be implemented using semi-automatic machines and machines for mechanized and automatic welding in inert gases produced by the industry with filler wire feeding together with used welding power sources. Such installations must be supplemented with a similar feed mechanism for feeding the second wire and a device for switching current between the electrodes. The latter does not present a problem for the current level of development of electronic and microprocessor technology. Therefore, the method has industrial applicability.
Claims (13)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017100786A RU2641940C1 (en) | 2017-01-10 | 2017-01-10 | Method of arc-mechanized pulse welding |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017100786A RU2641940C1 (en) | 2017-01-10 | 2017-01-10 | Method of arc-mechanized pulse welding |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2641940C1 true RU2641940C1 (en) | 2018-01-23 |
Family
ID=61023564
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017100786A RU2641940C1 (en) | 2017-01-10 | 2017-01-10 | Method of arc-mechanized pulse welding |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2641940C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4119828A (en) * | 1977-02-08 | 1978-10-10 | Vsesojuzny Nauchno-Issledovatelsky Proektno-Konstruktorsky I Tekhnologichesky Institut Elektrosvarochnogo Oborudovania | Method of plasma multiarc welding by permanently burning direct-current arcs |
SU1569133A1 (en) * | 1988-05-13 | 1990-06-07 | Краматорский Индустриальный Институт | Method of plasma-arc hard-facing |
RU2362659C2 (en) * | 2007-06-13 | 2009-07-27 | Открытое акционерное общество "Научно-производственная корпорация "Уралвагонзавод" имени Ф.Э. Дзержинского" | Method for multiarc welding or pad welding in protective gas |
RU2451584C2 (en) * | 2010-07-13 | 2012-05-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Тольяттинский государственный университет" | Method of welding by three-phase arc |
RU2598715C1 (en) * | 2015-04-07 | 2016-09-27 | Автономная Некоммерческая Организация "Головной Аттестационный Центр по сварочному производству Средне-Волжского региона" | Method of welding by arc combination |
-
2017
- 2017-01-10 RU RU2017100786A patent/RU2641940C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4119828A (en) * | 1977-02-08 | 1978-10-10 | Vsesojuzny Nauchno-Issledovatelsky Proektno-Konstruktorsky I Tekhnologichesky Institut Elektrosvarochnogo Oborudovania | Method of plasma multiarc welding by permanently burning direct-current arcs |
SU1569133A1 (en) * | 1988-05-13 | 1990-06-07 | Краматорский Индустриальный Институт | Method of plasma-arc hard-facing |
RU2362659C2 (en) * | 2007-06-13 | 2009-07-27 | Открытое акционерное общество "Научно-производственная корпорация "Уралвагонзавод" имени Ф.Э. Дзержинского" | Method for multiarc welding or pad welding in protective gas |
RU2451584C2 (en) * | 2010-07-13 | 2012-05-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Тольяттинский государственный университет" | Method of welding by three-phase arc |
RU2598715C1 (en) * | 2015-04-07 | 2016-09-27 | Автономная Некоммерческая Организация "Головной Аттестационный Центр по сварочному производству Средне-Волжского региона" | Method of welding by arc combination |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2646302C1 (en) | Method of welding by arc combination | |
CN112025034B (en) | Dual wire welding or additive manufacturing system and method | |
RU2598715C1 (en) | Method of welding by arc combination | |
US20110248007A1 (en) | Arc welding method and arc welding apparatus | |
US20070145028A1 (en) | Welding unit and welding method by means of which at least two different welding processes may be combined | |
JP2013530046A (en) | Short arc welding system | |
JPS6072679A (en) | Gas metal arc welding method | |
JP6777969B2 (en) | Arc welding method and arc welding equipment | |
JP2015536829A (en) | Dubbing pulse welding system and method | |
JPH11226730A (en) | Method and equipment for consumable electrode ac gas shield welding | |
JP2007301623A (en) | High speed gas shielded arc welding method for horizontal lap joint of steel sheet | |
RU2362659C2 (en) | Method for multiarc welding or pad welding in protective gas | |
RU2641940C1 (en) | Method of arc-mechanized pulse welding | |
RU2649351C1 (en) | Method of mechanized deposition welding by the combination of arcs | |
US5464958A (en) | Arc welding apparatus with variable polarity reversing device and control | |
JP4890179B2 (en) | Plasma MIG welding method | |
JP2010207855A (en) | Method of controlling arc start for two-electrode arc welding | |
SU1310146A1 (en) | Method of gas-shielded two-arc welding | |
RU2639586C1 (en) | Method of arc mechanized two-electrode welding | |
RU2653027C1 (en) | Method for arc welding with two electrodes | |
JP6417640B2 (en) | Hot wire welding system | |
WO2007127050A1 (en) | Welding system toroidal spark gap method and system | |
RU2648618C1 (en) | Method of automatic welding by the combination of arcs | |
CN110497115B (en) | Welding electrode wire with alkaline earth metal | |
Saraev et al. | The development and practical application of adaptive pulse-arc welding in the manufacturing and repair of metal structures responsible function |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190111 |