RU2705827C1 - Method of nonconsumable electrode welding in atmosphere of protective gases - Google Patents
Method of nonconsumable electrode welding in atmosphere of protective gases Download PDFInfo
- Publication number
- RU2705827C1 RU2705827C1 RU2019110592A RU2019110592A RU2705827C1 RU 2705827 C1 RU2705827 C1 RU 2705827C1 RU 2019110592 A RU2019110592 A RU 2019110592A RU 2019110592 A RU2019110592 A RU 2019110592A RU 2705827 C1 RU2705827 C1 RU 2705827C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- argon
- helium
- welding
- gases
- flow
- 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
- B23K9/16—Arc welding or cutting making use of shielding gas
- B23K9/167—Arc welding or cutting making use of shielding gas and of a non-consumable electrode
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к сварке металлов и сплавов, а именно к сварке неплавящимся электродом в среде защитных газов и может быть использовано в авиакосмической, судостроительной и других отраслях промышленности для соединения деталей из легированной стали, алюминиевых и титановых сплавов. The present invention relates to the welding of metals and alloys, namely to welding with a non-consumable electrode in a protective gas environment and can be used in aerospace, shipbuilding and other industries for joining alloy steel, aluminum and titanium alloys.
Известен способ сварки в защитных газах с применением гелия, аргона и их смесей. Гуревич С.М. Справочник по сварке цветных металлов. – Киев: Наукова Думка, 1981. - 608 с.A known method of welding in protective gases using helium, argon and mixtures thereof. Gurevich S.M. Reference book for welding non-ferrous metals. - Kiev: Naukova Dumka, 1981. - 608 p.
Общие признаки: дуговой способ сварки осуществляется с применением неплавящегося вольфрамового электрода и инертных защитных газов. Common features: the arc welding method is carried out using a non-consumable tungsten electrode and inert shielding gases.
К недостаткам способа можно отнести следующее: применение для защиты аргона не обеспечивает хорошего проплавления и высоких скоростей сварки, с увеличением толщины металла высока вероятность непровара; недостатками применения гелия в чистом виде являются высокая цена и высокий расход газа; при использовании смеси аргона с гелием требуется специальная аппаратура для смешивания, а расход газа требует корректировки, т.к. из-за разности плотностей гелия и аргона расходомер аргона показывает расход газа неточно.The disadvantages of the method include the following: the use of argon for protection does not provide good penetration and high welding speeds, with an increase in the thickness of the metal there is a high probability of lack of penetration; The disadvantages of using pure helium are the high price and high gas consumption; when using a mixture of argon with helium, special equipment for mixing is required, and the gas flow rate requires adjustment, because Due to the difference in the densities of helium and argon, the argon flow meter does not accurately show the gas flow rate.
Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является способ сварки в защитных газах с переменной импульсной подачей аргона и гелия Р.Г. Тазетдинов, О.М. Новиков, А.С. Персидский, Б.А. Хасянов, Е.Н. Иванов, Л.Т. Плаксина «Дуговая сварка в защитных газах с попеременной импульсной подачей разнородных газов». Сварочное производство 2012 №1, с. 38-41.The closest analogue taken as a prototype is a method of welding in shielding gases with a variable pulsed supply of argon and helium R.G. Tazetdinov, O.M. Novikov, A.S. Persian, B.A. Khasyanov, E.N. Ivanov, L.T. Plaksina "Arc welding in shielding gases with alternating pulsed supply of dissimilar gases." Welding production 2012 No. 1, p. 38-41.
Общими признаками способа является применение защитных газов гелия и аргона для сварки неплавящимся вольфрамовым электродом.Common features of the method is the use of protective gases of helium and argon for welding with a non-consumable tungsten electrode.
К недостаткам способа можно отнести применение сложной газораспределительной аппаратуры и невозможность получения чистых импульсов гелия или аргона для дугового разряда, так как в зоне сварочной дуги перед подачей одного из газов будет присутствовать другой предыдущий газ, а значит, будет иметь место смесь газов в разных пропорциях на каждый момент времени.The disadvantages of the method include the use of complex gas distribution equipment and the impossibility of obtaining pure helium or argon pulses for an arc discharge, since the previous gas will be present in the zone of the welding arc before supplying one of the gases, which means that there will be a mixture of gases in different proportions at every moment in time.
Задачей предполагаемого изобретения является разработка способа сварки в защитных газах гелия и аргона с оптимизацией их использования и получения более качественного сварного соединения.The objective of the proposed invention is to develop a method of welding in protective gases of helium and argon with the optimization of their use and to obtain a better welded joint.
Технический результат заключается в повышении эффективности применения газов при сварке, сокращении энергетических затрат, уменьшении количества дефектов в сварных швах и создание благоприятных условий формирования шва в процессе кристаллизации.The technical result consists in increasing the efficiency of the use of gases in welding, reducing energy costs, reducing the number of defects in welds and creating favorable conditions for the formation of a weld during crystallization.
Технический результат достигается тем, что способ сварки неплавящимся электродом в среде защитных газов включающий подачу двух газов гелия и аргона, согласно изобретению, газы подаются в зону сварки коаксиально одновременно двумя потоками, формируя внутренний импульсный поток из гелия, а внешний постоянный кольцевой поток из аргона, при чём внутренний поток из гелия дополнительно сжимается в канфузорном канале генерируя сжатый дуговой импульс, а внешний кольцевой поток из аргона, выходя из сопла формирует защитную газовую завесу.The technical result is achieved by the fact that the method of welding with a non-consumable electrode in a protective gas medium comprising supplying two helium and argon gases, according to the invention, the gases are supplied to the welding zone coaxially simultaneously by two streams, forming an internal pulsed stream from helium, and an external constant annular stream from argon, moreover, the internal flow from helium is additionally compressed in the ductus channel generating a compressed arc pulse, and the external annular flow from argon, leaving the nozzle forms a protective gas curtain.
При истечении стабилизирующего потока гелия в дуговой промежуток короткими импульсами изменяется не только глубина проплавления, но и очертания поперечного сечения сварного шва, обусловленные движением металла в сварочной ванне, взаимодействием объёмных и поверхностных сил, причём размер и форма сварочной ванны определяется качеством импульсов в единицу времени, скоростью истечения стабилизированного потока и полученными теплофизическими характеристиками дуговых импульсов. When the stabilizing helium flow into the arc gap expires with short pulses, not only the penetration depth changes, but also the outline of the weld cross section due to the movement of the metal in the weld pool, the interaction of volume and surface forces, and the size and shape of the weld pool is determined by the quality of the pulses per unit time, the flow rate of the stabilized flow and the obtained thermophysical characteristics of the arc pulses.
Аргон подаётся в горелку одновременно с гелием в постоянном режиме и, проходя по кольцевому каналу в корпусе горелки вокруг цангового узла на выходе из сопла, образует кольцевую газовую завесу, обеспечивая стабильную защиту сварочной ванны и околошовной зоны от внешних воздействий. Частичное попадание аргона в дуговой промежуток способствует стабильному возбуждению дуги при меньшем напряжении холостого хода сварочного источника. Так же наличие аргона в паузах между гелиевыми импульсами стабилизируют сварочную дугу и положительно влияет на кристаллизацию сварочной ванны, сглаживая переходы структурных зон, формируя плавный переход от металла шва к основному металлу.Argon is fed into the torch simultaneously with helium in a constant mode and, passing through the annular channel in the burner body around the collet assembly at the nozzle exit, forms an annular gas curtain, providing stable protection of the weld pool and the heat affected zone from external influences. Partial ingress of argon into the arc gap contributes to the stable excitation of the arc at a lower open-circuit voltage of the welding source. The presence of argon in the pauses between helium pulses stabilizes the welding arc and positively affects the crystallization of the weld pool, smoothing the transitions of structural zones, forming a smooth transition from the weld metal to the base metal.
Наличие отличительных признаков позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения условия патентоспособности «новизна».The presence of distinctive features allows us to conclude that the claimed invention meets the conditions of patentability "novelty".
Проведенный дополнительный сопоставительный анализ патентной и научно-технической информации не выявил источники, содержащие сведения об известности совокупности отличительных признаков заявляемого способа, что свидетельствует о его соответствии критерию «изобретательский уровень». An additional comparative analysis of patent and scientific and technical information did not reveal sources containing information about the popularity of the set of distinctive features of the proposed method, which indicates its compliance with the criterion of "inventive step".
Схема для реализации предлагаемого способа представлена на фиг. 1, где представлены: источник питания (сварочную установку) 1 баллон с гелием 2; баллон с аргоном 3; газовый пульсатор 4; горелка 5; цанговый узел 6, вольфрамовый электрод 7; медная втулка 8; керамическое сопло 9; импульсный поток гелия 10; замкнутая кольцевая завеса аргона 11; сварочная дуга 12 и свариваемое изделие 13.A diagram for implementing the proposed method is presented in FIG. 1, which presents: a power source (welding unit) 1 cylinder with helium 2; cylinder with
Способ осуществляется следующим образом. Из баллона с гелием 2 и аргоном 3 производится подача газов в сварочную установку 1. После включения сварочной установки 1 гелий поступает в пульсатор 4, а аргон в горелку 5. Дальше происходит возбуждение дуги 12 первоначально в аргоне, а затем после включения в работу пульсатора 4 импульсный поток гелия 10 поступает в цанговый узел 6 горелки 5 и проходя через канфузор втулки 8 вокруг вольфрамового электрода 7 сжимается, увеличивает скорость движения потока и на выходе, оттесняя аргон из дугового промежутка, попадает в сварочную дугу 12, генерируя более мощный дуговой разряд. Вследствие этого повышается степень ионизации, увеличивается электронный ток, возрастает температура плазмы и увеличивается давления дуги. Применение дугового импульса с большей концентрацией и большей теплоотдачей позволяет увеличить глубину проплавления с уменьшением сварочного тока. The method is as follows. From a cylinder with helium 2 and
Процесс проплавления импульсным гелиевым дуговым разрядом, обеспечивает стабильный и ровный проплав кромок по всей длине без провисаний. Гелий, обладая высокой текучестью, проникает встык между кромками и обеспечивает защиту и подогрев обратной стороны шва.The process of penetration by a pulsed helium arc discharge ensures a stable and even penetration of the edges along the entire length without sagging. Helium, having high fluidity, penetrates end-to-end between the edges and provides protection and heating of the reverse side of the seam.
Аргон, проходя по кольцевому зазору в корпусе горелки 5 в виде внешнего кольцевого потока и частично попадая в дуговой промежуток между электродом 7 и изделием, инициирует зажигание сварочной дуги 12, а также на выходе из сопла 9 образует кольцевую газовую завесу 11, обеспечивая качественную защиту сварочной ванны изделия 13 и зоны вокруг неё с повышенной устойчивостью от различных воздействий внешней среды.Argon, passing through the annular gap in the
Наличие аргона в паузах (промежутках) между гелиевыми импульсами стабилизирует дугу и способствует созданию условий для очищения сварочной ванны, обеспечивает плавный переход различных структурных превращений в момент остывания сварочной ванны.The presence of argon in the pauses (gaps) between helium pulses stabilizes the arc and helps to create conditions for cleaning the weld pool, provides a smooth transition of various structural transformations at the time of cooling of the weld pool.
Таким образом, способ сварки с применением защитных газов гелия и аргона с коаксиальной подачей: внутренний поток гелия в импульсном режиме через канфузорный канал и внешний поток аргона с образованием кольцевой газовой завесы, обеспечивает более качественное соединение при меньших затратах.Thus, a method of welding using protective gases of helium and argon with a coaxial feed: the internal helium flow in a pulsed mode through the boiling channel and the external argon flow with the formation of an annular gas curtain provides a better connection at a lower cost.
Предлагаемый способ реализован при сварке образцов из алюминиевого сплава АМг3. Выполнен автоматической сваркой без подкладки на установке, укомплектованной автоматом АДСВ-6М при использовании газового пульсатора собственного изготовления.The proposed method is implemented when welding samples of aluminum alloy AMg3. It was performed by automatic welding without a lining on a machine equipped with an ADSV-6M machine using a gas pulser of its own manufacture.
Режимы и условия сварки:Welding modes and conditions:
− свариваемый металл АМг3, толщина листа 2 мм; без разделки кромок с нулевым зазором;- welded metal AMg3, sheet thickness 2 mm; without cutting edges with zero clearance;
− неплавящийся электрод – лантанированный вольфрам, диаметр 2 мм;- non-consumable electrode - lanthanum tungsten, diameter 2 mm;
− присадочная проволока марки АМг3, диаметр 1,6 мм.- filler wire grade AMg3, diameter 1.6 mm.
Защитные газы:Shielding gases:
− аргон, расход газа 4-5 л/мин;- argon, gas consumption 4-5 l / min;
− гелий расход газа 2-3 л/мин – длительность импульса подачи 0,5 сек, длительность паузы 0,5 сек.- helium gas flow rate of 2-3 l / min - supply pulse duration of 0.5 seconds, pause duration of 0.5 seconds.
После сварки проведён внешний осмотр, контроль измерительными инструментами, рентгеновский контроль, металлографический контроль и механические испытания.After welding, an external inspection was carried out, control with measuring instruments, X-ray inspection, metallographic inspection and mechanical tests.
Результаты контроля:Control Results:
− ширина шва – не более 10 мм;- seam width - not more than 10 mm;
− выпуклость шва 0,3-1 мм;- convexity of the seam 0.3-1 mm;
− высота выпуклости корня шва 0,4-0,8 мм;- the height of the convexity of the root of the seam of 0.4-0.8 mm;
− непровары и трещины отсутствуют, поры отсутствуют.- lack of fusion and cracks are absent, pores are absent.
С помощью этого практического примера продемонстрирована возможность бездефектной сварки алюминиевых сплавов с улучшенными показателями геометрических параметров шва, измельчённой структурой, отсутствием внутренних дефектов, окисных включений и микротрещин и улучшенными механическими свойствами.With the help of this practical example, the possibility of defect-free welding of aluminum alloys with improved weld geometrical parameters, crushed structure, the absence of internal defects, oxide inclusions and microcracks and improved mechanical properties was demonstrated.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019110592A RU2705827C1 (en) | 2019-04-10 | 2019-04-10 | Method of nonconsumable electrode welding in atmosphere of protective gases |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019110592A RU2705827C1 (en) | 2019-04-10 | 2019-04-10 | Method of nonconsumable electrode welding in atmosphere of protective gases |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2705827C1 true RU2705827C1 (en) | 2019-11-12 |
Family
ID=68579814
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019110592A RU2705827C1 (en) | 2019-04-10 | 2019-04-10 | Method of nonconsumable electrode welding in atmosphere of protective gases |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2705827C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1590264A1 (en) * | 1987-11-27 | 1990-09-07 | Московский авиационный технологический институт им.К.Э.Циолковского | Method of arc welding |
RU2271266C2 (en) * | 2004-04-27 | 2006-03-10 | Открытое акционерное общество "ДУКС" | Gas-shield electric arc welding process with use of non-consumable electrode |
RU57177U1 (en) * | 2006-02-02 | 2006-10-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Российская самолетостроительная корпорация "МиГ" | ARC WELDER NON-MULTIABLE ELECTRODE IN PROTECTIVE GASES |
US20080245781A1 (en) * | 2007-04-03 | 2008-10-09 | Gerald Wilhelm | Method for tandem welding |
US20150069024A1 (en) * | 2013-09-12 | 2015-03-12 | Erwan Siewert | Method for gas metal arc welding |
-
2019
- 2019-04-10 RU RU2019110592A patent/RU2705827C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1590264A1 (en) * | 1987-11-27 | 1990-09-07 | Московский авиационный технологический институт им.К.Э.Циолковского | Method of arc welding |
RU2271266C2 (en) * | 2004-04-27 | 2006-03-10 | Открытое акционерное общество "ДУКС" | Gas-shield electric arc welding process with use of non-consumable electrode |
RU57177U1 (en) * | 2006-02-02 | 2006-10-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Российская самолетостроительная корпорация "МиГ" | ARC WELDER NON-MULTIABLE ELECTRODE IN PROTECTIVE GASES |
US20080245781A1 (en) * | 2007-04-03 | 2008-10-09 | Gerald Wilhelm | Method for tandem welding |
US20150069024A1 (en) * | 2013-09-12 | 2015-03-12 | Erwan Siewert | Method for gas metal arc welding |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
ГУРЕВИЧ С.М. Справочник по сварке цветных металлов. Наукова думка. Киев. 1981. с.608. * |
ТАЗЕТДИНОВ Р.Г. и др. "Дуговая сварка в защитных газах с попеременной импульсной подачей разнородных газов". Сварочное производство N 1. Технология машиностроения. 2012. с.38-41. * |
ТАЗЕТДИНОВ Р.Г. и др. "Дуговая сварка в защитных газах с попеременной импульсной подачей разнородных газов". Сварочное производство N 1. Технология машиностроения. 2012. с.38-41. ГУРЕВИЧ С.М. Справочник по сварке цветных металлов. Наукова думка. Киев. 1981. с.608. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Ikpe et al. | Effects of arc voltage and welding current on the arc length of tungsten inert gas welding (TIG) | |
Thakur et al. | A review on effects of GTAW process parameters on weld | |
Choudhury et al. | Improving arc stability during wire arc additive manufacturing of thin-walled titanium components | |
CN104999167A (en) | Thick steel plate vertical welding method | |
Barroi et al. | A novel approach for high deposition rate cladding with minimal dilution with an arc–laser process combination | |
CN104607779A (en) | 7-series high-strength aluminum alloy variable polarity plasma arc welding method | |
US11161191B2 (en) | Process and apparatus for welding workpiece having heat sensitive material | |
RU2705827C1 (en) | Method of nonconsumable electrode welding in atmosphere of protective gases | |
Song et al. | Study on ac-PMIG welding of AZ31B magnesium alloy | |
Krampit et al. | Mechanical properties of welded joints in welding with pulsed arcs | |
RU2668625C1 (en) | Formulated pipe stock butt joint laser-arc welding with consumable electrode method in an atmosphere of shielding gas | |
Polamuri et al. | Study on the arc behavior and mechanical properties of energy-efficient hybrid CMT-Pulsed gas metal arc narrow gap mild steel welds | |
Al-Quenaei | Fusion welding techniques | |
Dhobale et al. | Review on effect of heat input on tensile strength of butt weld joint using MIG welding | |
Khoshnaw et al. | Arc welding methods | |
RU2815524C1 (en) | Method of plasma welding and surfacing | |
CN104985283A (en) | Method for welding thick steel plates through single-wire electrogas welding machine | |
Singaravelu et al. | Modified short arc gas metal arc welding process for root pass welding applications | |
RU2806358C1 (en) | Method of plasma welding of metals with a consumable electrode | |
RU2643010C2 (en) | Method of plasma-arc welding by consumable electrode | |
Welding | Types of Welding Processes | |
RU2597855C1 (en) | Method of process control of mechanized welding in atmosphere of shielding gases with feeding of welding wire | |
RU2008153C1 (en) | Process of arc welding in atmosphere of shielding gases | |
Klimov et al. | Fluxless Brazing of aluminum alloys using non vacuum electron beam by 60kV acceleration voltage | |
Ikechukwu et al. | Effects of arc voltage and welding current on the arc length of tungsten inert gas welding (TIG) |