RU2649351C1 - Method of mechanized deposition welding by the combination of arcs - Google Patents

Method of mechanized deposition welding by the combination of arcs Download PDF

Info

Publication number
RU2649351C1
RU2649351C1 RU2017113182A RU2017113182A RU2649351C1 RU 2649351 C1 RU2649351 C1 RU 2649351C1 RU 2017113182 A RU2017113182 A RU 2017113182A RU 2017113182 A RU2017113182 A RU 2017113182A RU 2649351 C1 RU2649351 C1 RU 2649351C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
arc
direct
current
arcs
indirect
Prior art date
Application number
RU2017113182A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Петрович Сидоров
Original Assignee
Владимир Петрович Сидоров
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Владимир Петрович Сидоров filed Critical Владимир Петрович Сидоров
Priority to RU2017113182A priority Critical patent/RU2649351C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2649351C1 publication Critical patent/RU2649351C1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/04Welding for other purposes than joining, e.g. built-up welding
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/09Arrangements or circuits for arc welding with pulsed current or voltage

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)

Abstract

FIELD: technological processes.
SUBSTANCE: invention can be used for arc mechanized welding in an inert gas environment by a combination of arcs of direct and indirect action. Non-melting electrode is connected to the negative pole of the first welding power source, and the product to its positive pole. Arc of the direct action is ignited between said electrode and the product, into which the first melting electrode is continuously fed. Arc of indirect action is ignited between the non-consumable and the consumable electrodes. In the arc of direct action, a second melting electrode of another chemical composition is continuously fed. Provide continuous burning of the arc of direct action in pulsating mode with the supply of current pulses of a greater or lesser magnitude and periodic alternate ignition and extinction of the mentioned arcs of indirect action. During the delivery of a pulse of a larger arc current of direct action, the arc of indirect action is extinguished, and during the period of a smaller current pulse one of the arcs of indirect action is ignited.
EFFECT: method ensures the stability of the process due to the minimal magnetic interaction of the arcs of direct and indirect action.
3 cl, 4 dwg, 2 tbl

Description

Изобретение относится к области сварки и может использоваться в машиностроении для наплавки слоев с особыми свойствами и сварки сложно свариваемых 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 difficult to weld steels and alloys.

Известен способ сварки дугой прямого действия в инертных газах между неплавящимся электродом и изделием с подачей присадочной проволоки в зону дуги (см. И.А. Гедовиус, В.М. Шмаков. «Сварка новых материалов в среде защитных газов», Куйбышев, 1969. - 111 с., С. 5, рис. 1).There is a method of direct arc welding in inert gases between a non-consumable electrode and a workpiece with filler wire feeding into the arc zone (see I. A. Gedovius, V. M. Shmakov. “Welding of new materials in the environment of protective gases”, Kuibyshev, 1969. - 111 p., S. 5, Fig. 1).

К недостаткам этого способа относятся низкие производительность и стабильность скорости расплавления электродной проволоки. Это обусловлено тем, что проволока нагревается только конвекцией и излучением от столба дуги, поэтому случайные изменения положения проволоки относительно столба дуги приводят к существенному изменению скорости ее расплавления.The disadvantages of this method include low productivity and stability of the melting speed of the electrode wire. This is due to the fact that the wire is heated only by convection and radiation from the arc column; therefore, random changes in the position of the wire relative to the arc column lead to a significant change in its melting rate.

Известен способ механизированной плазменной наплавки в среде аргона комбинацией дуг прямого и косвенного действия, 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 через балластное сопротивление, зажигают дугу прямого действия прямой полярности между неплавящимся электродом и изделием и дугу косвенного действия между неплавящимся и плавящимся электродом.A known method of mechanized plasma surfacing in an argon medium by a combination of direct and indirect arcs, through which a negative pole of a welding power source is connected to a non-consumable electrode, and a positive pole is used to its product, a melting electrode is used, connected to the positive pole of the power source through ballast resistance, the arc is ignited direct action of direct polarity between the non-consumable electrode and the product; and an indirect arc between the non-consumable and the consumable electrode.

Способ может быть использован и для свободной сварочной дуги. Балластное сопротивление обеспечивает питание второй дуги от одного источника питания, аналогично питанию дуг от многопостовых источников питания (см. статью И.Е. Тавер, М.Х. Шоршоров «Сварка стали двойной плазменной струей», Сварочное производство, 1971 г, №10, С. 26-28). Этот способ принят за прототип.The method can be used for a free welding arc. Ballast resistance provides power to the second arc from a single power source, similar to powering arcs from multi-post power sources (see the article by I.E. Taver, M.Kh. Shorshorov "Welding steel with a double plasma jet", Welding production, 1971, No. 10, S. 26-28). This method is adopted as a prototype.

Недостатком данного способа сварки является сильное взаимодействие собственных магнитных полей дуг, приводящее к нестабильности пространственного положения дуг и переноса электродного металла в сварочную ванну, что приводит к большому разбрызгиванию электродного металла и нестабильности размеров наплавляемого валика. Использование балластного сопротивления для питания дуги косвенного действия не обеспечивает устойчивости дуги на всех режимах, так как дуга с плавящимся электродом устойчиво горит от источника питания с жесткой вольтамперной характеристикой (ВАХ), а балластное сопротивление обеспечивает падающую ВАХ. Все это затрудняет использование дополнительно второй дуги косвенного действия с плавящимся электродом для расширения технологических возможностей процесса.The disadvantage of this welding method is the strong interaction of the intrinsic magnetic fields of the arcs, leading to instability of the spatial position of the arcs and transfer of the electrode metal into the weld pool, which leads to large spatter of the electrode metal and instability of the size of the deposited bead. The use of ballast resistance to power an indirect arc does not ensure arc stability in all modes, since an arc with a consumable electrode burns steadily from a power source with a rigid current-voltage characteristic (CVC), and ballast resistance provides a falling CVC. All this makes it difficult to use an additional second indirect arc with a melting electrode to expand the technological capabilities of the process.

В известном способе механизированной наплавки комбинацией дуг прямого и косвенного действия в среде инертного газа, при котором к неплавящемуся электроду подключают отрицательный полюс сварочного источника питания, а к изделию его положительный полюс и зажигают между ними дугу прямого действия, плавящийся электрод подключают к положительному полюсу второго источника питания, отрицательный полюс которого подключают к неплавящемуся электроду, зажигают дугу косвенного действия между неплавящимся и плавящимся электродами, последний подают непрерывно в дугу прямого действия.In the known method of mechanized surfacing with a combination of direct and indirect arcs in an inert gas medium, in which a negative pole of a welding power source is connected to a non-consumable electrode, and a positive pole is connected to the product and a direct-action arc is ignited between them, the melting electrode is connected to the positive pole of the second source power supply, the negative pole of which is connected to a non-consumable electrode, ignite an indirect arc between non-consumable and consumable electrodes, the last provide a continuous arc of direct action.

В отличие от прототипа, в дугу прямого действия непрерывно подают вторую электродную проволоку другого химического состава, подключая ее к положительному полюсу второго источника питания, обеспечивают периодическое горение дуги прямого действия в пульсирующем режиме и периодическое поочередное зажигание и гашение дуг косвенного действия между неплавящимся и плавящимися электродами, причем во время протекания большого тока дуги прямого действия дугу косвенного действия гасят, а в период протекания малого тока дуги прямого действия зажигают одну из дуг косвенного действия, длительность протекания большого тока в дуге прямого действия на изделие устанавливают в пределах 0,2…0,5 по отношению к циклу протекания в нем тока, причем минимальное среднее значение малого тока дуги прямого действия выбирают обеспечивающим ее устойчивое горение.Unlike the prototype, the second electrode wire of a different chemical composition is continuously fed into the direct-acting arc, connecting it to the positive pole of the second power source, provide periodic burning of the direct-acting arc in a pulsating mode and periodic alternate ignition and suppression of indirect arcs between non-consumable and consumable electrodes moreover, during the flow of a large current of a direct-acting arc, the indirect arc is extinguished, and during the flow of a small current of a direct-acting arc they burn one of the arcs of indirect action, the duration of the large current flow in the direct-action arc on the product is set within 0.2 ... 0.5 with respect to the current flow cycle in it, and the minimum average value of the small current of the direct-action arc is chosen to ensure its stable burning .

Средний за период пульсаций тока в дуге прямого действия ток дуг косвенного действия определяют по формулеThe average current of the ripple current in a direct-acting arc current of indirect arcs is determined by the formula

Figure 00000001
Figure 00000001

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 ;

αР - коэффициент расплавления плавящегося электрода при сварке дугой прямого действия на обратной полярности при токе IСК.α P is the coefficient of melting of the consumable electrode when welding by a direct-acting arc at reverse polarity at current I SC .

Токи импульсов дуг косвенного действия могут выбираться равными.The pulse currents of indirect arcs can be chosen equal.

Технический результат предлагаемого способа заключается в обеспечении стабильного горения комбинации трех дуг путем синхронизации пульсаций тока дуги прямого действия и поочередных импульсов дуг косвенного действия с электродов различного химического состава и за счет этого создания возможности варьирования химического состава шва в широких пределах путем изменения параметров дуг косвенного действия и создания возможности выбора оптимального химического состава металла шва, при использовании присущего комбинации дуг прямого и косвенного действия установленного свойства, что при изменении токов дуг косвенного действия площадь поперечного сечения провара основного металла практически не изменяется.The technical result of the proposed method is to ensure stable burning of a combination of three arcs by synchronizing the ripples of the direct current arc current and alternating pulses of indirect arcs from electrodes of different chemical composition and thereby creating the possibility of varying the chemical composition of the weld over a wide range by changing the parameters of indirect arcs and creating the possibility of choosing the optimal chemical composition of the weld metal, using an inherent combination of straight and the consecrated action of the established property that when the currents of arcs of indirect action change, the cross-sectional area of the penetration of the base metal practically does not change.

Сила взаимодействия магнитных полей токов дуг, согласно закону Ампера, пропорциональна произведению токов дуг. При работе дуги прямого действия в пульсирующем режиме, а дуг косвенного действия в импульсном режиме произведение средних токов дуг прямого и косвенного действия в период пульсации всегда меньше произведения их средних значений, присущих действию дуг в стационарном режиме. Требование к минимальному току дуги прямого действия обусловлено необходимостью обеспечения ее устойчивого горения.The force of interaction of the magnetic fields of the arc currents, according to Ampere's law, is proportional to the product of the arc currents. When a direct-acting arc operates in a pulsating mode, and indirect-acting arcs in a pulsed mode, the product of the average currents of direct and indirect-acting arcs during the pulsation period is always less than the product of their average values inherent to the action of the arcs in the stationary mode. The minimum current requirement for a direct-acting arc is due to the need to ensure its stable burning.

Определение средних за период токов дуг косвенного действия в зависимости от требуемой скорости расплавления каждой электродной проволоки обеспечивает регулирование химического состава наплавленного металла и шва в широких пределах различными легирующими элементами, содержащимися как в обеих проволоках, так и только в одной из них.The determination of the average currents of the currents of indirect arcs depending on the required melting rate of each electrode wire provides for the regulation of the chemical composition of the deposited metal and weld over a wide range of various alloying elements contained in both wires, and only in one of them.

Различие токов в проволоках во время импульсов обеспечивает еще большие возможности регулирования химического состава наплавленного металла, по сравнению с одинаковыми токами.The difference in currents in the wires during pulses provides even greater possibilities for controlling the chemical composition of the deposited metal, compared with the same currents.

Выбор токов дуг косвенного действия равными упрощает устройство электрической схемы для реализации способа.The choice of currents of indirect arcs equal to simplifies the design of an electrical circuit for implementing the method.

На фиг. 1 представлена схема реализации способа, на фиг. 2 - циклограммы токов в дугах прямого и косвенного действия, фиг. 3 - зависимости коэффициента расплавления электродной проволоки от тока дуги обратной полярности, на фиг. 4 - вольтамперные характеристики дуги и источника питания.In FIG. 1 shows a diagram of the implementation of the method, FIG. 2 - cyclograms of currents in arcs of direct and indirect action, FIG. 3 - dependences of the coefficient of fusion of the electrode wire on the arc current of reverse polarity, in FIG. 4 - current-voltage characteristics of the arc and the power source.

На фиг. 1 представлена схема реализации предлагаемого способа сварки.In FIG. 1 presents a diagram of the implementation of the proposed welding method.

В сварочную горелку 1 подается инертный газ аргон. В горелке помещен неплавящийся вольфрамовый электрод 2. Между электродом 2 и изделием 3 горит дуга 4 прямого действия от сварочного источника питания постоянного тока 5. Отрицательный полюс источника 5 подключен к неплавящемуся электроду 2. Положительный полюс источника питания 5 имеет два выхода с проводниками, подключенными к изделию 3 через электронные ключи 6 и 7.An inert argon gas is supplied to the welding torch 1. A non-consumable tungsten electrode is placed in the burner 2. An direct-acting arc 4 from the welding DC power source 5 burns between the electrode 2 and the product 3. The negative pole of source 5 is connected to the non-consumable electrode 2. The positive pole of power source 5 has two outputs with conductors connected to product 3 through electronic keys 6 and 7.

Электронный ключ 6 обеспечивает включение малого тока пульсаций дуги прямого действия, а электронный ключ 7 - большого тока пульсаций. Управление электронными ключами 6 и 7 производится с помощью специальной схемы управления. В период включения электронного ключа 6 электронный ключ 7 отключен и наоборот. Электронные ключи 6 и 7 с помощью электронной схемы позволяют регулировать в периоде длительность протекания малого IМП и большого IБП токов пульсаций в дуге прямого действия 4.The electronic key 6 provides the inclusion of a small ripple current of a direct arc arc, and the electronic key 7 - a large ripple current. Electronic keys 6 and 7 are controlled using a special control circuit. During the activation period of the electronic key 6, the electronic key 7 is disabled and vice versa. Electronic keys 6 and 7 using an electronic circuit allow you to adjust in the period the duration of the flow of small I MP and large I BP pulsation currents in an arc of direct action 4.

В дугу прямого действия 4 подается плавящийся электрод 8 с постоянной скоростью VЭ1. Электрод 8 подключен к положительному полюсу второго источника питания постоянного тока 9. Отрицательный полюс источника питания 9 подключен к неплавящемуся электроду 2. Между плавящимся электродом 8 и неплавящимся электродом 2 может гореть дуга 10 косвенного действия. В проводнике, соединяющем электрод 8 с источником питания 9, установлен электронный ключ 11, которым производится зажигание и гашение дуги косвенного действия 10 и регулируется длительность протекания тока в дуге 10 косвенного действия. Длительность протекания тока в дуге косвенного действия 10 tК1 равно времени протекания малого тока в дуге прямого действия t.In a direct-acting arc 4, a melting electrode 8 is supplied with a constant speed V E1 . The electrode 8 is connected to the positive pole of the second DC power supply 9. The negative pole of the power supply 9 is connected to a non-consumable electrode 2. An indirect arc 10 can burn between the consumable electrode 8 and the non-consumable electrode 2. In the conductor connecting the electrode 8 to the power source 9, an electronic key 11 is installed, which ignites and extinguishes the indirect arc 10 and controls the duration of the current flow in the indirect arc 10. The duration of the current flow in an indirect arc of 10 t K1 is equal to the time of flow of a small current in an arc of direct action t MP .

В дугу прямого действия 4 также подается второй плавящийся электрод 12 с другим химическим составом легирующих элементов, чем в первом электроде 8, с постоянной скоростью VЭ2. Плавящийся электрод 12 также подключен к положительному полюсу второго источника питания постоянного тока 9. Отрицательный полюс источника питания 9 подключен к неплавящемуся электроду 2. Между плавящимся электродом 12 и неплавящимся электродом 2 может гореть вторая дуга 13 косвенного действия. В проводнике, соединяющем плавящийся электрод 12 с источником питания 9, установлен электронный ключ 14, которым производится зажигание и гашение дуги косвенного действия 13 и регулируется длительность протекания тока в дуге 13 косвенного действия. Длительность протекания тока в дуге косвенного действия 13 tК2 также равна времени протекания малого тока в дуге прямого действия tМП.A second melting electrode 12 with a different chemical composition of the alloying elements than in the first electrode 8, with a constant speed V E2, is also fed into the direct-acting arc 4. The consumable electrode 12 is also connected to the positive pole of the second DC power source 9. The negative pole of the power source 9 is connected to the non-consumable electrode 2. Between the consumable electrode 12 and the non-consumable electrode 2, a second indirect arc 13 can burn. In the conductor connecting the melting electrode 12 to the power source 9, an electronic key 14 is installed, which ignites and extinguishes the indirect arc 13 and controls the duration of the current flow in the indirect arc 13. The duration of the current flow in an indirect arc 13 t K2 is also equal to the flow time of a small current in an arc of direct action t MP .

Электронные ключи 11 и 14 зажигают и гасят дуги косвенного действия 10 и 13 периодически и поочередно в период протекания малого тока пульсаций в дуге прямого действия 4. Длительность протекания токов в каждой из дуг косвенного действия 10 и 13 равна длительности протекания малого тока в дуге прямого действия 4. Соответственно она может изменяться в пределах 0,8…0,5 периода протекания тока в дуге прямого действия. Управление электронными ключами производится с помощью специальной электронной схемы управления. Стабильное зажигание дуг косвенного действия 10 и 13 обеспечивается за счет непрерывной подачи плавящихся электродов в столб непрерывно горящей дуги прямого действия 4 вследствие достаточно высокой частоты импульсов тока.Electronic switches 11 and 14 ignite and extinguish indirect arcs 10 and 13 periodically and alternately during the flow of a small ripple current in a direct arc 4. The duration of the currents in each of the indirect arcs 10 and 13 is equal to the duration of the small current in a direct arc 4. Accordingly, it can vary within 0.8 ... 0.5 of the current flow in a direct-acting arc. Electronic keys are controlled using a special electronic control circuit. Stable ignition of indirect arcs 10 and 13 is ensured by the continuous supply of melting electrodes into the column of a continuously burning direct-acting arc 4 due to a sufficiently high frequency of current pulses.

На фиг. 2 представлены циклограммы токов дуг прямого и косвенного действия. Циклограммы представляют зависимости изменения токов дуг от времени t. Форма пульсаций прямоугольная, то есть в процессе пульсации ток не изменяется. Зависимость 1 для дуги прямого действия, ток в которой течет непрерывно, но с пульсациями. Весь период протекания тока дуги прямого действия обозначен tЦ. На фиг. 1 показаны два периода пульсаций дуги прямого действия. Время протекания малого тока дуги прямого действия IМП составляет tМП, а время протекания большого тока дуги прямого действия IБП составляет tБП. Большой ток преимущественно обеспечивает проплавление изделия. Малый ток преимущественно обеспечивает устойчивое зажигание дуг косвенного действия. Соотношение времени протекания малого тока дуги прямого действия по отношению к длительности цикла следует выбирать в пределах tМП/tЦ=0,5…0,8, а большого соответственно tБП/tЦ=0,5…0,2. Это позволяет дополнительно регулировать средний ток дуги прямого действия и, следовательно, регулировать площадь проплавления основного металла в зависимости от того, какую долю участия основного металла в металле шва требуется получить. Кроме того, это создает возможность при сохранении среднего тока регулировать давление дуги на сварочную ванну в периоды пульсаций тока.In FIG. 2 shows the cyclograms of currents of arcs of direct and indirect action. The cyclograms represent the dependences of the change in the arc currents on time t. The shape of the ripple is rectangular, that is, during the ripple, the current does not change. Dependence 1 for a direct-acting arc, in which the current flows continuously, but with ripples. The entire period of the flow of direct current arc is designated t C. In FIG. 1 shows two periods of pulsations of a direct-acting arc. The flow time of a small current of a direct-acting arc I MP is t MP , and the flow time of a large current of a direct-acting arc I BP is t BP . High current mainly provides penetration of the product. Low current mainly provides stable ignition of arcs of indirect action. The ratio of the flow time of a small current of a direct-acting arc with respect to the duration of the cycle should be chosen within t MP / t C = 0.5 ... 0.8, and large, respectively, t BP / t C = 0.5 ... 0.2. This allows you to further control the average direct arc arc current and, therefore, to adjust the penetration area of the base metal, depending on what proportion of the participation of the base metal in the weld metal is required. In addition, this makes it possible, while maintaining the average current, to regulate the arc pressure on the weld pool during periods of current ripple.

Зависимость 2 на фиг. 2 представляет циклограмму тока одной из дуг косвенного действия между плавящимся и неплавящимся электродами. Время протекания тока первой дуги I косвенного действия составляет t. Время протекания малого тока в дуге прямого действия на фиг. 2 равно времени протекания тока в первой дуге косвенного действия tМП=t. Ток I обеспечивает требуемую скорость расплавления первой электродной проволоки. За счет такой системы протекания токов до минимума снижается взаимодействие магнитных полей дуг прямого и косвенного действия.Dependence 2 in FIG. 2 is a current flow diagram of one of the indirect arcs between the consumable and non-consumable electrodes. The flow time of the current of the first arc I 1K indirect action is t 1K . The flow time of a small current in a direct-acting arc in FIG. 2 is equal to the current flow time in the first indirect arc t MP = t 1K . Current I 1K provides the required melting rate of the first electrode wire. Due to this system of current flow to a minimum, the interaction of the magnetic fields of arcs of direct and indirect action is reduced.

Соотношение времени протекания тока в дуге косвенного действия по отношению к длительности цикла пульсаций дуги прямого действия следует выбирать в пределах tК1=(0,5…0,8)tЦ. Это позволит дополнительно к току дуги косвенного действия регулировать площадь поперечного сечения наплавленного металла в зависимости от того, какое значение доли наплавленного металла в металле шва требуется получить. Соответственно длительность времени протекания тока в дуге прямого действия в этот период будет t=(0,5…0,2)tЦ.The ratio of the current flow time in an indirect arc with respect to the duration of the pulsation cycle of a direct arc should be selected in the range t K1 = (0.5 ... 0.8) t C. This will allow, in addition to the indirect arc current, to regulate the cross-sectional area of the deposited metal, depending on what value of the deposited metal fraction in the weld metal is required to be obtained. Accordingly, the energization time duration of the arc in the direct action in this period will Megapixel t = (0,5 ... 0,2) t C.

Действующим значением однонаправленного тока дуги с любой формой импульсов является ее средний ток, так как напряжение дуги практически не зависит от тока.The effective value of the unidirectional arc current with any pulse shape is its average current, since the arc voltage is practically independent of the current.

Средний, за два периода пульсаций тока в дуге прямого действия, ток первой дуги косвенного действия с плавящимся электродом с прямоугольной формой импульса тока можно определить по формулеThe average, over two periods of current ripple in a direct-acting arc, the current of the first indirect-action arc with a consumable electrode with a rectangular shape of the current pulse can be determined by the formula

Figure 00000002
Figure 00000002

где I - значение тока импульса первой дуги косвенного действия в период его протекания в цикле;where I 1K - the value of the pulse current of the first arc of indirect action during its course in the cycle;

t - время протекания импульса тока первой дуги косвенного действия в одном периоде.t 1K - the time flow of the current pulse of the first indirect arc in one period.

Время tЦ составляет время цикла дуги прямого действия.Time t C is the cycle time of the arc of direct action.

Коэффициент 2 в знаменателе формулы (1) учитывает, что горение дуг косвенного действия чередуется и одна дуга горит один раз за два периода пульсаций тока дуги прямого действия.Coefficient 2 in the denominator of formula (1) takes into account that the burning of arcs of indirect action alternates and one arc burns once during two periods of ripple of the current of the arc of direct action.

Зависимость 3 на фиг. 2 представляет циклограмму тока второй дуги косвенного действия между плавящимся и неплавящимся электродами. Весь период протекания тока в дуге прямого действия обозначен tЦ. Время протекания тока второй дуги косвенного действия I составляет t. Время протекания малого тока в дуге прямого действия на фиг. 2 равно времени протекания тока во второй дуге косвенного действия на фиг. 4 tМП=t. Ток I обеспечивает требуемую скорость расплавления второй электродной проволоки. За счет такой системы протекания токов до минимума снижается взаимодействие магнитных полей дуг прямого и косвенного действия. В общем случае токи дуг косвенного действия отличаются друг от друга I=I2K, а время протекания тока в этих дугах всегда одинаково t=t=tМП.Dependence 3 in FIG. 2 is a current flow diagram of a second indirect arc between a consumable and non-consumable electrodes. The entire period of the current flow in the direct-acting arc is designated t C. The current flow time of the second indirect arc I 2K is t 2K . The flow time of a small current in a direct-acting arc in FIG. 2 is equal to the current flow time in the second indirect arc in FIG. 4 t MP = t 2K . Current I 2K provides the required melting rate of the second electrode wire. Due to this system of current flow to a minimum, the interaction of the magnetic fields of arcs of direct and indirect action is reduced. In the general case, the currents of indirect arcs differ from each other I 1K = I 2K , and the current flow in these arcs is always the same t 1K = t 2K = t MP .

Поэтому соотношение времени протекания тока во второй дуге косвенного действия по отношению к длительности такое же, что и для первой дуги косвенного действия. Это позволяет дополнительно к току дуги косвенного действия регулировать площадь поперечного сечения наплавленного металла в зависимости от того, какое значение доли наплавленного металла в металле шва требуется получить.Therefore, the ratio of the current flow time in the second indirect arc with respect to the duration is the same as for the first indirect arc. This allows, in addition to the indirect arc current, to regulate the cross-sectional area of the deposited metal, depending on what value of the deposited metal fraction in the weld metal is required to be obtained.

Средний ток второй дуги косвенного действия с плавящимся электродом с прямоугольной формой импульсов тока за цикл можно определить по формулеThe average current of the second indirect arc with a melting electrode with a rectangular shape of current pulses per cycle can be determined by the formula

Figure 00000003
Figure 00000003

где I - значение тока второй дуги косвенного действия в период импульса;where I 2K is the value of the current of the second indirect arc during the pulse period;

t - время протекания тока второй дуги косвенного действия (время импульса).t 2K is the current flow time of the second indirect arc (pulse time).

Время tЦ составляет время цикла для пульсаций тока в дуге прямого действия.Time t C is the cycle time for ripple current in a direct arc.

Коэффициент 2 в знаменателе формулы (2) учитывает, что горение дуг косвенного действия чередуется и одна дуга горит один раз за два периода пульсаций тока дуги прямого действия.Coefficient 2 in the denominator of formula (2) takes into account that the burning of arcs of indirect action alternates and one arc burns once during two periods of ripple of the current of the arc of direct action.

Содержание какого-либо химического элемента в шве определяется по известной формулеThe content of any chemical element in the seam is determined by the well-known formula

Figure 00000004
Figure 00000004

где СЭ О - содержание данного химического элемента в основном металле, %;where С Э О is the content of a given chemical element in the base metal,%;

ψО - доля участия основного металла в металле шва;ψ О - share of the base metal in the weld metal;

СЭ Э - содержание данного химического элемента в наплавленном металле, %.С Э Э - content of this chemical element in the deposited metal,%.

Доля участия основного металла в металле шва ψО определяется по формулеThe share of the base metal in the weld metal ψ О is determined by the formula

Figure 00000005
Figure 00000005

где FО - площадь поперечного сечения проплавления основного металла, см2;where F About - the cross-sectional area of the penetration of the base metal, cm 2 ;

FH - площадь поперечного сечения наплавленного металла, см2.F H - the cross-sectional area of the weld metal, cm 2 .

Площадь поперечного сечения наплавленного металла при наплавке двумя электродными проволоками можно рассчитать по формулеThe cross-sectional area of the deposited metal during surfacing with two electrode wires can be calculated by the formula

Figure 00000006
Figure 00000006

где П1 и П2 - производительности наплавки соответственно переднего и заднего электродов, г/с;where P 1 and P 2 - deposition performance, respectively, of the front and rear electrodes, g / s;

ρ - плотность наплавленного металла, г/см3;ρ is the density of the deposited metal, g / cm 3 ;

VC - скорость сварки, см/с.V C - welding speed, cm / s.

В формуле (5) принято, что плотности металла электродов равны.In formula (5), it is assumed that the metal densities of the electrodes are equal.

Производительность наплавки каждого из электродов можно рассчитать по формулеThe deposition performance of each of the electrodes can be calculated by the formula

Figure 00000007
Figure 00000007

где αН - коэффициент наплавки, г/(А⋅ч);where α N is the surfacing coefficient, g / (A⋅h);

I - ток дуги, А.I - arc current, A.

Коэффициент наплавки αН зависит от диаметра электрода, тока дуги, вылета электрода, полярности дуги.The deposition coefficient α N depends on the diameter of the electrode, arc current, electrode stick-out, and arc polarity.

Коэффициент наплавки однозначно связан со скоростью расплавления электродаThe deposition coefficient is uniquely related to the melting rate of the electrode

Figure 00000008
Figure 00000008

где ψП - коэффициент потерь электрода на угар и разбрызгивание;where ψ P is the coefficient of electrode loss due to burning and spraying;

VЭ - скорость расплавления электрода, см/с;V e - the melting rate of the electrode, cm / s;

j - плотность тока в сечении электрода, А/см2.j is the current density in the cross section of the electrode, A / cm 2 .

Коэффициент наплавки электродов αН определяется экспериментально через коэффициент расплавления и приводится в специальной литературе.The electrode surfacing coefficient α H is determined experimentally through the melting coefficient and is given in the specialized literature.

Таким образом, зная содержание химического элемента в электродах, с помощью формул (3-7) можно рассчитать его содержание в шве, если известна площадь поперечного сечения основного металла FО. В предлагаемом способе она определяется экспериментально при наплавке по известному способу дугой прямого действия на заданном токе, равном среднему току пульсирующей дуги прямого действия, или теоретически путем использования расчетной схемы распространения тепла при сварке.Thus, knowing the content of the chemical element in the electrodes, using formulas (3-7), it is possible to calculate its content in the weld if the cross-sectional area of the base metal F O is known. In the proposed method, it is determined experimentally when surfacing by a known method with a direct-acting arc at a given current equal to the average current of a pulsating direct-acting arc, or theoretically by using a calculated heat distribution scheme during welding.

Поскольку в предлагаемом способе электродные проволоки подключаются к положительному полюсу источника питания и являются анодами, то в предлагаемом способе при использовании VЭ в формуле (7) необходимо брать ее значения для дуги прямого действия обратной полярности.Since in the proposed method the electrode wires are connected to the positive pole of the power source and are anodes, in the proposed method, when using V e in formula (7), it is necessary to take its values for the arc of direct action of reverse polarity.

Для обеспечения требуемой доли участия наплавленного металла каждого из электродов в металле шва при заданном среднем токе дуги прямого действия и, соответственно, площади поперечного сечения проплавления основного металла необходима определенная производительность расплавления каждого плавящегося электрода, которая задается скоростью его расплавления VЭ.To ensure the required fraction of deposited metal of each of the electrodes in the weld metal at a given average direct arc current and, accordingly, the cross-sectional area of the penetration of the base metal, a certain productivity of melting of each consumable electrode is required, which is determined by its melting speed V E.

Отсюда следует, что требуемое значение среднего сварочного тока каждой дуги косвенного действия можно определить по формулеIt follows that the required value of the average welding current of each indirect arc can be determined by the formula

Figure 00000009
Figure 00000009

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;

αР - коэффициент расплавления плавящегося электрода при сварке дугой прямого действия на обратной полярности при токе дуги IД=IС.α P is the melting coefficient of the consumable electrode when welding by a direct-acting arc at reverse polarity at the arc current I D = I C.

Таким образом, по зависимостям коэффициента расплавления в дуге прямого действия обратной полярности и требуемым скоростям расплавления электродов можно определить необходимые средние токи дуг косвенного действия в импульсном режиме по предлагаемому способу и, следовательно, значения токов в период импульсов.Thus, according to the dependences of the melting coefficient in a direct-acting arc of reverse polarity and the required melting rates of the electrodes, it is possible to determine the necessary average currents of indirectly acting arcs in a pulsed mode by the proposed method and, therefore, the values of currents during the pulse period.

Зная средний ток дуги косвенного действия, определенный по формуле (8), можно с помощью формулы (2) рассчитать ее необходимый ток в импульсе I или I.Knowing the average current of an indirect arc determined by formula (8), using formula (2), it is possible to calculate its required current in a pulse I 1K or I 2K .

Средний ток дуги прямого действия с неплавящимся электродом при прямоугольной форме пульсаций тока за период пульсаций можно определить по формулеThe average current of a direct-acting arc with a non-consumable electrode with a rectangular shape of current ripples during the ripple period can be determined by the formula

Figure 00000010
Figure 00000010

где IМП - среднее значение малого тока дуги прямого действия в период его протекания в цикле;where I MP - the average value of a small current arc direct action during its course in the cycle;

t - время протекания малого тока дуги прямого действия;t MP - the time of flow of a small current arc direct action;

IБП - среднее значение большого тока дуги прямого действия в период его протекания в цикле;I BP - the average value of a large arc current of direct action during its course in the cycle;

tБП - время протекания большого тока дуги прямого действия.t PSU - the flow time of a large current arc direct action.

Время tМП+tБП=tЦ составляет время цикла для дуги прямого действия.Time t MP + t BP = t C is the cycle time for a direct-acting arc.

Время протекания тока импульсов дуг косвенного действия равно времени протекания малого тока дуги прямого действияThe duration of the current flow of pulses of indirect arcs is equal to the time of flow of a small current of a direct arc

t=t=t=(0,5…0,8)tЦ.t = t 1K 2K Megapixel = t = (0,5 ... 0,8) t C.

Регулирование времени протекания токов дуг прямого и косвенного действия необходимо для создания дополнительных технологических возможностей, связанных с выбором оптимального переноса капель электродного металла и давлением дуг на сварочную ванну. Устанавливать время протекания тока дуги прямого действия меньше 0,2 времени цикла нецелесообразно из-за возможного нарушения равномерности скорости расплавления плавящихся электродов.Regulation of the flow time of the currents of arcs of direct and indirect action is necessary to create additional technological capabilities associated with the choice of the optimal transfer of drops of electrode metal and the pressure of the arcs on the weld pool. It is impractical to set the direct arc current flow time less than 0.2 cycle time due to a possible violation of the uniformity of the melting rate of the melting electrodes.

Средний ток дуги прямого действия за период определяет площадь поперечного сечения проплавления основного металла. Изменяя соотношение средних токов дуг прямого и косвенного действия, можно регулировать долю участия основного металла в металле шва.The average direct arc current for the period determines the cross-sectional area of the penetration of the base metal. By changing the ratio of the average currents of arcs of direct and indirect action, it is possible to regulate the proportion of the participation of the base metal in the weld metal.

На фиг. 3 представлены зависимости коэффициента расплавления αР электродной алюминиевой проволоки от тока дуги обратной полярности по литературным данным. 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 according to published data. Curve 1 represents the dependence for the wire brand SvAMts with a diameter of d E = 1.6 mm, curve 2 for wire SvAMg6 with a diameter of d E = 2.0 mm. Curve 1 for a smaller diameter electrode is located above curve 2 for a larger diameter. Therefore, at the same currents, the melting coefficient and the melting performance of a smaller diameter electrode wire are greater. Similar dependences hold for steel wires in an arc of reverse polarity in inert gases.

В результате проведенных исследований установлено, что площадь поперечного сечения основного металла практически не зависит от мощности, передаваемой в сварочную ванну жидким электродным металлом, а зависит только от среднего тока дуги прямого действия. Это обусловлено тем, что мощность, поглощенная жидким металлом электродов, передается в сварочную ванну и оказывает через нее на проплавление изделия очень малое влияние. Поэтому при использовании данного способа легко можно определить содержание любого легирующего элемента в шве при известных составе электродных проволок, основного металла и режимах дуг. Изменяя токи дуг косвенного действия, можно в широких пределах регулировать химический состав шва, так как сечение проплавления основного металла практически не изменяется.As a result of the studies, it was found that the cross-sectional area of the base metal is practically independent of the power transmitted to the weld pool by liquid electrode metal, but depends only on the average direct arc current. This is due to the fact that the power absorbed by the liquid metal of the electrodes is transferred to the weld pool and through it has very little effect on the penetration of the product. Therefore, when using this method, it is easy to determine the content of any alloying element in the seam with known composition of electrode wires, base metal and arc modes. By changing the currents of arcs of indirect action, it is possible to regulate the chemical composition of the weld over a wide range, since the penetration cross section of the base metal practically does not change.

За счет регулирования производительности расплавления и наплавки проволок при различном их химическом составе можно получать широкий спектр легирующих элементов в наплавленном металле и металле шва. Производительность расплавления и наплавки каждой проволоки можно регулировать раздельно за счет среднего тока дуг косвенного действия за два периода пульсаций дуги прямого действия, длительности протекания тока этих дуг, диаметра электродных проволок, вылета электродных проволок. Долю участия основного (или электродного) металла в металле шва можно практически независимо от тока дуг косвенного действия регулировать средним током дуги прямого действия. Это обеспечивает высокую технологическую гибкость способа сварки. Практически полностью может отпасть необходимость создания новых проволок, так как необходимый состав шва можно рассчитать и получить с помощью известных проволок.Due to the regulation of the performance of melting and surfacing of wires with their various chemical composition, it is possible to obtain a wide range of alloying elements in the weld metal and weld metal. The performance of the melting and surfacing of each wire can be adjusted separately due to the average current of indirect arcs for two periods of pulsation of the direct arc, the duration of the current flow of these arcs, the diameter of the electrode wires, the release of electrode wires. The participation of the main (or electrode) metal in the weld metal can be regulated practically independently of the current of indirect arcs by the average current of the direct arc. This provides high technological flexibility of the welding method. The need to create new wires can almost completely disappear, since the necessary composition of the seam can be calculated and obtained using known wires.

На фиг. 4 представлены зависимости вольтамперных характеристик дуги и источника питания. Кривая 1 представляет крутопадающую вольтамперную характеристику источника питания, кривая 2 - вольтамперную характеристику дуги с неплавящимся вольфрамовым электродом, кривая 3 вольтамперную характеристику источника питания, обеспечивающую минимальные сварочные токи. Кривая 2 имеет падающий участок, минимум напряжения и возрастающий участок. Кривая 1 и кривая 2 пересекаются в двух точках Б и Г. В этих точках возможно существование дуги с неплавящимся электродом. В соответствии с теорией сварочной дуги точка Г является неустойчивой рабочей точкой системы, поскольку в ней не выполняется условие устойчивости и при небольших отклонениях тока дуга гаснет. Наоборот, точка Б является рабочей точкой системы, в которой условие устойчивости выполняется и при малых отклонениях тока дуги она переходит в новое устойчивое состояние. Точка пересечения вольтамперной характеристики дуги 2 с вольтамперной характеристикой дуги 3 в точке В дает минимальное значение тока, но при котором не обеспечивается устойчивое горение дуги с неплавящимся электродом. Этот ток нельзя использовать как малый при выборе пульсирующего режима горения дуги прямого действия между неплавящимся электродом и изделием по предлагаемому способу. Наоборот, в рабочей точке А пересечения кривых 3 и 2 обеспечивается устойчивое горение дуги. Поэтому ток IМП для этой точки может служить малым током пульсаций в дуге прямого действия.In FIG. Figure 4 shows the dependences of the current-voltage characteristics of the arc and the power source. Curve 1 represents the steeply falling current-voltage characteristic of the power source, curve 2 represents the current-voltage characteristic of the arc with a non-consumable tungsten electrode, curve 3 shows the current-voltage characteristic of the power source, which ensures minimal welding currents. Curve 2 has a falling section, a minimum of voltage, and an increasing section. Curve 1 and curve 2 intersect at two points B and D. At these points, an arc with a non-consumable electrode may exist. In accordance with the theory of the welding arc, point G is an unstable operating point of the system, since the stability condition is not fulfilled in it and the arc goes out with small deviations of the current. On the contrary, point B is the operating point of the system at which the stability condition is satisfied and with small deviations of the arc current, it passes into a new stable state. The point of intersection of the current-voltage characteristic of arc 2 with the current-voltage characteristic of arc 3 at point B gives the minimum current value, but at which stable burning of the arc with a non-consumable electrode is not provided. This current cannot be used as small when choosing a pulsating mode of combustion of a direct-acting arc between a non-consumable electrode and the product according to the proposed method. On the contrary, at the working point A of the intersection of curves 3 and 2, stable arc burning is ensured. Therefore, the current I MP for this point can serve as a small ripple current in a direct-acting arc.

Пример.Example.

Производилась наплавка по предлагаемому способу электродными проволоками по ГОСТ 10543-98: Нп-20Х14 диаметром dЭ=1,6 мм и Нп-Г13А диаметром dЭ=1,2 мм на пластину из стали 20 толщиной δ=10 мм.Surfacing was carried out according to the proposed method with electrode wires in accordance with GOST 10543-98: Np-20X14 with a diameter of d E = 1.6 mm and Np-G13A with a diameter of d E = 1.2 mm onto a plate of steel 20 with a thickness of δ = 10 mm.

Содержание легирующих элементов в проволоках и основном металле в процентах по данным сертификатов приведено в таблице 1.The content of alloying elements in wires and base metal as a percentage according to the certificates is given in table 1.

Figure 00000011
Figure 00000011

Скорость наплавки составляла VС=0,5 см/с. Дуга прямого действия между неплавящимся электродом диаметром dЭ=3 мм сварочной горелки и изделием горела в среде аргона. Расход аргона составлял G=10 л/мин. Дуга прямого действия питалась от сварочного источника питания постоянного тока ВДУ-306. Дуги косвенного действия питались от другого источника питания ФОРСАЖ-500. Электрическая схема обеспечивала следующие параметры пульсаций тока дуги прямого действия: большой ток пульсации прямоугольной формы IБП=300 А, время его протекания 0,01 с, малый ток пульсаций прямоугольной формы IМП=50 А, время его протекания 0,01 с. Период пульсаций дуги прямого действия составил tЦ=0,02 с, частота пульсаций f=50 Гц. Средний сварочный ток дуги прямого действияThe deposition rate was V C = 0.5 cm / s. A direct-acting arc between a non-consumable electrode with a diameter d e = 3 mm of the welding torch and the product burned in an argon atmosphere. The argon flow rate was G = 10 l / min. The direct-acting arc was powered by a VDU-306 DC welding power source. Indirect arcs were fed from another FORSAGE-500 power source. The electric circuit provided the following parameters of ripples of the direct current arc current: a large ripple current of a rectangular shape I BP = 300 A, its flow time 0.01 s, a small ripple current of a rectangular shape I MP = 50 A, its flow time 0.01 s. The ripple period of the direct-action arc was t C = 0.02 s, the ripple frequency f = 50 Hz. Average direct arc welding current

IСП=(3000,01+500,01)/(0,01+0,01)=175 А.I SP = (3000.01 + 500.01) / (0.01 + 0.01) = 175 A.

Предварительно при обычной аргонодуговой наплавке дугой прямого действия от того же источника питания на токе дуги IД=IСП=175 А была выполнена наплавка без подачи присадочной проволоки со скоростью сварки VC=0,5 см/с.По макрошлифу определили площадь поперечного сечения проплавления основного металла FO=0,4 см2.Previously, during conventional argon-arc surfacing with a direct-acting arc from the same power source at the arc current I D = I SP = 175 A, surfacing was performed without filler wire with a welding speed V C = 0.5 cm / s. The cross-sectional area was determined from the macro section penetration of the base metal F O = 0.4 cm 2 .

Скорости расплавления электродных проволок по предлагаемому способу подбирали из условия равенства площадей наплавленного металла от каждой из проволок FH1=FH2=0,1 см2. Для получения таких площадей поперечного сечения и скорости сварки VC=0,5 см/с скорости расплавления и подачи проволок должны соответственно составлять для проволоки Нп-20X14 VЭ1=2,5 см/с и для проволоки Нп-Г13А VЭ2=4,4 см/с. При этом коэффициент потерь электродного металла принимался для обеих электродных проволок ψП=0,05.The melting rate of the electrode wires according to the proposed method was selected from the condition of equal areas of the deposited metal from each of the wires F H1 = F H2 = 0.1 cm 2 . To obtain such cross-sectional areas and welding speeds V C = 0.5 cm / s, the melting and wire feed speeds should be respectively for Np-20X14 V E1 = 2.5 cm / s and for Np-G13A V V E2 = 4 , 4 cm / s. In this case, the electrode metal loss coefficient was taken for both electrode wires ψ P = 0.05.

Путем опытов с дугой постоянного тока прямого действия обратной полярности установили, что для этого необходимы токи дуг соответственно для проволоки Нп-20X14 IC1=120 А и для проволоки Нп-Г13А IC2=110А. Поэтому средние значения токов импульсов дуг косвенного действия за период цикла дуги прямого действия должны быть равны полученным значениям дуги прямого действия.Through experiments with a direct-current direct-current arc of reverse polarity, it was established that for this purpose arc currents are necessary for the wire Np-20X14 I C1 = 120 A and for the wire Np-G13A I C2 = 110A. Therefore, the average values of the currents of pulses of arcs of indirect action for the period of the cycle of the arc of direct action should be equal to the obtained values of the arc of direct action.

Длительность импульсов тока прямоугольной формы для каждой из дуг косвенного действия будет равна длительности протекания малого тока дуги косвенного действия и составлять tК1=tК2=tМП=0,01 с.The duration of the rectangular current pulses for each of the indirect arcs will be equal to the duration of the small current flow of the indirect arc and be t K1 = t K2 = t MP = 0.01 s.

С помощью формулы (2) определяем значение тока импульса дуги косвенного действия Ic проволоки Нп-20Х14Using the formula (2), we determine the value of the pulse current of the indirect arc I 1K from the wire Np-20X14

I=I⋅2tЦ/t=120⋅2⋅0,02/0,01=480 A.I 1K = I 1C ⋅2t C / t 2K = 120⋅2⋅0.02 / 0.01 = 480 A.

Аналогично определяем значение для проволоки Нп-Г13АSimilarly, determine the value for the wire Np-G13A

I=I⋅2tЦ/t=110⋅2⋅0,02/0,01=440 А.I 2K = I 2C ⋅2t C / t 2K = 110⋅2⋅0.02 / 0.01 = 440 A.

Рассчитывали содержание химических элементов в наплавленном металле и шве. Так как площади наплавленного металла от каждой электродной проволоки равны, то равны и производительности наплавки и содержание любого элемента будет равно полусумме его содержания в каждой из проволок. Содержание элементов в шве при известном содержании в наплавленном металле рассчитывали по формуле (3) при ψО=0,67. Результаты расчетов в % приведены в таблице 2.The content of chemical elements in the weld metal and weld was calculated. Since the areas of deposited metal from each electrode wire are equal, the deposition productivity and the content of any element will be equal to half the sum of its content in each wire. The content of elements in the weld at a known content in the weld metal was calculated by the formula (3) at ψ О = 0.67. The calculation results in% are shown in table 2.

Figure 00000012
Figure 00000012

Подбирая различные проволоки и режимы горения дуг косвенного действия, можно получить практически любой требуемый химический состав наплавленного металла и шва.Selecting various wires and combustion modes of indirect arcs, you can get almost any required chemical composition of the weld metal and weld.

При расположении осей столбов дуг прямого и косвенного действия под углом друг к другу согласно закону Ампера сила взаимного влияния дуг будет пропорциональна произведению токов этих дуг.When the axes of the columns of arcs of direct and indirect action are located at an angle to each other according to Ampere’s law, the force of mutual influence of the arcs will be proportional to the product of the currents of these arcs.

В период протекания большего из токов дуг косвенного действия сила взаимодействия столбов дуг пропорциональна произведению токовDuring the flow of the larger of the currents of arcs of indirect action, the interaction force of the pillars of arcs is proportional to the product of currents

F1=k⋅480⋅50=k⋅24000 А2,F 1 = k⋅480⋅50 = k⋅24000 A 2 ,

где k - коэффициент пропорциональности, одинаковый для любых токов.where k is the coefficient of proportionality, the same for any currents.

При сварке по известному способу ток дуги прямого действия составлял бы 175 А, а токи дуг косвенного действия уменьшаются в 2 разаWhen welding by a known method, the direct current arc current would be 175 A, and the indirect arc currents would be reduced by 2 times

F2=k⋅240⋅175=k⋅42000A2.F 2 = k⋅240⋅175 = k⋅42000A 2 .

Последнее произведение в 1,75 раза превышает максимальное из двух произведений по предлагаемому способу.The last work is 1.75 times the maximum of the two works by the proposed method.

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 устройствами для коммутации токов от положительных полюсов источников питания постоянного тока с соответствующей электронной схемой управления. 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 need to be supplemented with devices for switching currents from the positive poles of DC power supplies with the corresponding electronic control circuit. 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 (8)

1. Способ механизированной наплавки слоев металла комбинацией дуг прямого и косвенного действия в среде инертного газа, включающий подключение неплавящегося электрода к отрицательному полюсу первого сварочного источника питания, а изделия - к его положительному полюсу, и зажигание между упомянутым электродом и изделием дуги прямого действия, при этом в дугу прямого действия непрерывно подают первый плавящийся электрод, который подключают к положительному полюсу второго источника питания, отрицательный полюс которого подключают к неплавящемуся электроду, и зажигают дугу косвенного действия между неплавящимся и плавящимся электродами, отличающийся тем, что в дугу прямого действия непрерывно подают второй плавящийся электрод другого химического состава, подключенный к положительному полюсу второго источника питания, при этом обеспечивают непрерывное горение дуги прямого действия в пульсирующем режиме с подачей импульсов тока большей или меньшей величины и периодическое поочередное зажигание и гашение упомянутых дуг косвенного действия, причем во время подачи импульса большего тока дуги прямого действия дугу косвенного действия гасят, а в период подачи импульса меньшего тока дуги прямого действия зажигают одну из дуг косвенного действия, при этом длительность импульса большего тока дуги прямого действия устанавливают в пределах 0,2…0,5 по отношению к суммарной длительности обоих импульсов протекания тока, а минимальное среднее значение меньшего тока импульса дуги прямого действия выбирают из условия обеспечения ее устойчивого горения.1. A method of mechanized surfacing of metal layers by a combination of direct and indirect arcs in an inert gas medium, comprising connecting a non-consumable electrode to the negative pole of the first welding power source, and the product to its positive pole, and ignition between the electrode and the direct-arc product, the first melting electrode, which is connected to the positive pole of the second power source, the negative pole of which is connected to cathode, and ignite an indirect arc between non-consumable and consumable electrodes, characterized in that a second melting electrode of a different chemical composition, connected to the positive pole of the second power source, is continuously fed into the direct-acting arc, while providing continuous burning of the direct-action arc in a pulsating mode with the supply of current pulses of a greater or lesser magnitude and periodic alternate ignition and suppression of the mentioned arcs of indirect action, and during the supply of imp The pulses of a larger current of a direct-acting arc are extinguished, and during the supply of a pulse of a smaller current, the arcs of direct action ignite one of the arcs of an indirect action, while the pulse duration of a larger current of a direct-acting arc is set within 0.2 ... 0.5 with respect to the total duration of both pulses of the current flow, and the minimum average value of a smaller pulse current of the direct arc arc is chosen from the condition of ensuring its stable combustion. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что среднюю величину тока дуг косвенного действия определяют по формуле2. The method according to p. 1, characterized in that the average current of the arcs of indirect action is determined by the formula
Figure 00000013
,
Figure 00000013
,
где dЭ - диаметр плавящегося электрода, см;where d E is the diameter of the melting electrode, cm; VЭ - скорость расплавления электрода, см/с;V e - the melting rate of the electrode, cm / s; ρ - плотность плавящегося электрода, г/см3;ρ is the density of the consumable electrode, g / cm 3 ; αP - коэффициент расплавления плавящегося электрода при сварке дугой прямого действия на обратной полярности при токе IСК.α P is the melting coefficient of the consumable electrode when welding by a direct-action arc on the reverse polarity at current I SC . 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что токи обеих дуг косвенного действия выбирают равными.3. The method according to p. 1, characterized in that the currents of both arcs of indirect action are chosen equal.
RU2017113182A 2017-04-17 2017-04-17 Method of mechanized deposition welding by the combination of arcs RU2649351C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017113182A RU2649351C1 (en) 2017-04-17 2017-04-17 Method of mechanized deposition welding by the combination of arcs

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017113182A RU2649351C1 (en) 2017-04-17 2017-04-17 Method of mechanized deposition welding by the combination of arcs

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2649351C1 true RU2649351C1 (en) 2018-04-02

Family

ID=61867293

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017113182A RU2649351C1 (en) 2017-04-17 2017-04-17 Method of mechanized deposition welding by the combination of arcs

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2649351C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2710145C1 (en) * 2018-12-28 2019-12-24 Владимир Петрович Сидоров Method of producing build up metal samples
RU2739308C1 (en) * 2019-11-25 2020-12-22 Общество с ограниченной ответственностью "Средневолжский Сертификационно-Диагностический Центр "Дельта" Method of arc welding of aluminium alloys with combination of non-consumable and consumable electrodes

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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
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

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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
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

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
И.Е. Тавер и др. "Сварка стали двойной плазменной струей", Сварочное производство, 1971 г, N10, С. 26-28. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2710145C1 (en) * 2018-12-28 2019-12-24 Владимир Петрович Сидоров Method of producing build up metal samples
RU2739308C1 (en) * 2019-11-25 2020-12-22 Общество с ограниченной ответственностью "Средневолжский Сертификационно-Диагностический Центр "Дельта" Method of arc welding of aluminium alloys with combination of non-consumable and consumable electrodes

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2646302C1 (en) Method of welding by arc combination
RU2598715C1 (en) Method of welding by arc combination
Li et al. Double-electrode GMAW process and control
Li et al. Consumable double-electrode GMAW-Part 1: The process
US10086465B2 (en) Tandem hot-wire systems
US20140263228A1 (en) Tandem hot-wire systems
JP2012130970A (en) Method for controlling and/or regulating welding device, and the welding device
US20170334011A1 (en) Method and system to use combination filler wire feed and high intensity energy source for welding and arc suppression of a variable polarity hot-wire
JP6777969B2 (en) Arc welding method and arc welding equipment
RU2649351C1 (en) Method of mechanized deposition welding by the combination of arcs
JPH11226730A (en) Method and equipment for consumable electrode ac gas shield welding
EP3056308A1 (en) Method and system to increase heat input to a weld during a short-circuit arc welding process
RU2362659C2 (en) Method for multiarc welding or pad welding in protective gas
JP4890179B2 (en) Plasma MIG welding method
RU2639586C1 (en) Method of arc mechanized two-electrode welding
RU2739308C1 (en) Method of arc welding of aluminium alloys with combination of non-consumable and consumable electrodes
RU2648618C1 (en) Method of automatic welding by the combination of arcs
JP2005081387A (en) Tig welding apparatus and method
RU2653027C1 (en) Method for arc welding with two electrodes
RU2728144C1 (en) Method of aluminium alloys welding by combination of arcs
RU2641940C1 (en) Method of arc-mechanized pulse welding
JP2018114557A (en) System and method using combination of filler wire feed and high intensity energy source for welding with controlled arcing frequency
RU2705847C1 (en) Plasmatron for plasma-selective frying of metal powders
RU2763912C1 (en) Method for plasma surfacing and welding by combination of arcs
RU2381092C2 (en) Method of making welded joint root pass by nonconsumable electrode in protective gases

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190418