RU592058C - Способ электродуговой обработки - Google Patents

Abstract

Ь СПОСОБ ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ ОБРАБОТКИ, преимущественно изделий, имеющих форму тел вращени , при котором обрабатываемое изделие располагают внутри кольцевого неплав щегос  электрода соосно ему и дугу возбуж". дают между электродом и изделием, отличающийс  тем, что, с целью равномерного разогрева по всему периметру обрабатываемого участка издели  без использовани  внешнего магнитного пол , масти издели , не .подлежащие дуговой обработке, защищают изолированными жаропрочными экранами, дугу возбуждают в режиме падающего участка вольтамперной характеристики дуги и ведут процесс в вакууме при давлении ниже 10"^ мм рт„ ст»2. Способ по По 1,отличаю- щ и и с   тем, что, с целью уменьшени  эрозии издели  и повышени  эффективности процесса, дуговую обработку ведут на пр мой пол рностио

Description

Изобретение относитс  к дуговой обработке, в частности к нагреву, резке и сварке в вакууме изделий, имющих форму тел вращени , например труб

Известны способы дуговой обработки дугой пр мого действи , когда в цепь сварочной дуги включено обрабатваемое изделие, и дугой косвенного действи , когда изделие не включено в электрическую цепь сварочной дуги, гор щей между электродами,

Недостатком косвенного разогрева  вл етс  низкий эффективный КПД, а пр мого разогрева - сильна  эрози  издели  под действием неподвинной

дуги, что недопустимо при решении многих технологических задач.

Дл  уменьшени  эрозии дугу перемещают по изделию движением электродов , внешним магнитным полем или вращающимс  рабочим телом (газом или жидкостью ) „ Эти способы требуют применени  дополнительного часто весьма громоздкого оборудовани  и поэтому не всегда пpиeмлf;мы„

Известен способ дуговой сварки в вакууме, исследованный в космосе на установке Вулкан, дл  которого характерно непрерывное хаотическое движение дуги вдоль свариваемого издели , В процессе сварки пои таком способе в силу непрерывного изменени  условий локализации э-тивные п тна .дуги непрерывно и беспор дочно переемещаютс  на поверхности капель и вамны . Процесс сварки при этом неустойчив и не позвол ет получить доброкачественный шов. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к опиеываейону изобретению  вл етс  спобоб автоматической сварки неподвижных изделий с замкнутой линией шва По этому способу дуга возбуждаетс  между свариваемыми издели ми и вспомо гательным неподвижным неплав щимс  электродом, охватывающим издели ,. Равномерный разогрев кромок изделий достигаетс  перемещением дуги, включа  ее анодные и катодные п тна, неподвижным магнитным полем создаваемы в зоне перемещени  дуги. Недостатком указанного способа  вл етс  применение сильного магнитного пол , создаваемого громоздкой электромагнитной катушкой, охватывающей по периметру изделие и вспомо гательный электрод. При проведении процесса в вакууме катушка служит источником выделени  газов и органических примесей,что ухудшает вакуум При разогреве издели , имеющего боль шую прот женность или  вл ющегос  частью сложной конструкции, возникают трудности с установкой такой катушки в нужном месте Кроме того, применени известного способа в вакууме не исклю чает переброса дуги на части издели  не подлежащие интенсивному нагреву, и на детали, подвод щие ток к электро дам, так как магнитное поле обеспечивает лишь вращение дуги по периметру издели  и не преп тствует характерному дл  вакуумной дуги непрерывному хаотическому движению вдоль издели  о . Цель изобретени  - обеспечение ... равномерного разогрева по всему пер метру обрабатываемого участка издели  без использовани  внешнего магнитного пол  с Это достигаетс  тем, что по предл гаемому способу электродуговой обра ботки, преимущественно изделий, имею щих форму тел вра1цени , части детали не подлежащие дуговой обработке, защищают изолированными жаропрочными экранами, дугу возбуждают в режиме падающего участка вольтамперной характеристики и ведут процесс в вакууме при давлении ниже 10- мм рт,ст„ Дл  уменьшени  эрозии издели  и повышени  эффективности процесса дуговую обработку ведут на пр мой пол рности. Опорные п тна дугового разр да низкого давлени , включа  чисто вакуумную дугу, обладают свойством непрерывно хаотически перемещатьс  по поверхности электродов с Это обычно нежелательное свойство дуги низкого давлени  используетс  в предлагаемом способе дл  достижени  положительного эффекта - перемещени  дуги по периметру издели  без применени  внешнего магнитного пол  о Если возбудить дугу в режиме падающего участка вольтамперной характеристики между изделием, имеющим форму тела вращени  и охватывающим его по периметру вспомагательным неплав щимс  электродом, внутренн   поверхность которого представл ет собой поверхность вращени , соосную с изделием, (например цилиндрическую или коническую), то опорные п тна дуги совершают направленное перемещение по периметру издели  и вспомагательного электрода, равномерно разогрева  обрабатываемый участок издели  о Экранирование частей издели , расположенных р дом с обрабатываемым участком , и токоподвод щих деталей необходимо дл  исключени  переброса на них опорных п тен дуги и позвол ет использовать большую часть выдел емой в дуге энергии на нагрев обрабатываемого участка:.. При ведении дуговой обработки на пр мой пол рности (электрод-катод, изделие- анод) .дуга горит в диффузном режиме, характеризуемом отсутствием на аноде-изделии  рко- выраженных анодных п тен,, При этом электрод бомбардируетс  ионами, а изделие - электронами , в результате чего, хот  общее количество выдел ющейс  на изделии энергии больше, чем на электроде, но эрози  издели  значительно меньше В качестве вспомагательного электрода может быть использовано кольцо из тугоплавкого металла,, например вольфрама или молибдена с С целью получени  прочного и герметичного шва при сварке после разогрева кромок изделий дугой производ т осадку свариваемого стыка„ Осадка позвол ет уменьшить температуру нагрева стыка, непровар и -прожоги. 539 Изготавлива  свариваемые кромки с отбортовкой, мо ио получить шов хорошего качества без осадки . Спосо(5 по сн етс  чертежом, Изделие 1 ммеет форму тела вращени , участок 2 которого необходимо ра зогреть до высокой температуры. Этот участок охватываетс  по периметру неплав щимс  электродом 3, внутренн   поверхность k которого представл ет собой поверхность вращени , а оси издели  1 и отверсти  электрода совмещают ,, Токоподвод щие детали 5 и части издели , расположенные р дом с о6ра6а тываемым участком 2, защищают изолированными от электрической цепи жаропрочными экранами 6, Затем к изделию 1 и электроду 3 подвод т ток, после чего при давлении среды ниже рто ст„ между ними возбуждают устойчивый дуговой разр д, поддержива  его горение в режиме падающего участка вольтамперной характеристики.. При это опорные п тна дуги, с большой скорость перемеща сь по периметру издели  и электрода, равномерно разогревают рас положенный внутри электрода участок 2 издели  о Увеличива  ток разр да или врем  воздействи  дуги на изделие добиваютс  равномерного оплавлени  обрабатываемого участка Дальнейшее увеличение тока дуги или времени воз действи  на изделие приводит к резке издели  на этом участке, При сварке вспомогательным электро дом 3 охватывают стык 2 свариваемых изделий 1, после чего провод т описан ные операции, .Если свариваемые кромки изготовлены с отбортовкой, то в процессе обработки они равномерно проплавл натс . IJos без дефектов получают подбором размеров отбортовки и величины тока дуги о Если кромки изделий не отбортованы то процесс сварки заканчивают механической осадкой свариваемого стыка устройством, не показанным на чертеже Пример 1 о В вакуумной камере при давлении рт , ст- разогревалс  участок трубы из молибдена с наружным диаметром 1б мм. Ток дуги Составл л 320 А, напр жение горени  дуги - 35 В, напр жение источника 110 В. Через 10 сек после начала разогрева температура нагреваемого учас тка достигала 2100 С, стенки трубы при этом практически не подвергались эрозии о Затем ток увеличивали до ЗбО ::, что вызвало равномерное плавление трубы по периметру Увеличение тока до 00 А привело к резке трубы на участке разогрева. Пример 2, Применение предлагаемого способа позволило сравнительно небольшим током ( А) разогревать тигли из вольфрама и молибдена объемом 5-8 см до температуры, ограничиваемой лишь точкой плавлени  материала тигл . При этом значительно (на 1-2 пор дка) увеличились скорости испарени  из тигл  различных материалов по сравнению с их значением дл  устройств, используемых в современной электронной промышленности , Пример Зо Проводилась сварка незапитанных трубопроводов малых диаметров из нержавеющей стали Х18Н9Т и титанового сплава ВТ-1 з вакууме 10 мм рт.. ст с. Дл  труб с наружным диаметром 10 мм ток дуги составл л 120 А при напр жении горени  дуги ЗСВ, напр жении источника 110 В., Врем  горени  дуги при сварке с осадкой 7 сек, а при сварке плавлением с применением отбортовки кромок - 10 сек„ Получены прочные герметичные швы„ Использование предлагаемого способа электродуговой обработки изделий имеющих форму тела вращени , обеспечивает по сравнению с известными способами значительное повышение КПД разогрева за счет применени  такого интенсивного и экономичного источника тока, как закуумна  дуга; возможность осуществл ть в вакууме равномерный по периметру разогрев определенного учас тка издели , оплавление этого участка, резку изделий на этом участке, а также сварку непоБоротных стыков издели  без применени  переме1ча;-ощих дуг.у устройств и внешних магнитных полей; простоту конструктивного выполнени ,. Проведение операции в вакууме позвол ет исключить взаимодействие материала разогреваемого издели  с окружающей средой„ Отсутствие дополнительных деталей, служащих источником выделени  газов и примесей, делают возможным использование предлагаемого способа дл  разогрева издели  в таких промышленности , где требуетс  повышенна  чистота материалов, например в электронной промышленности. Описываемый способ позвол ет осуществл ть технологические операции 8 вакууме как в земных услови х, так и в услови х космического пространства .