SU1038128A1 - Способ возбуждени дуги при точечной дуговой сварке в среде защитных газов - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к сварке, в частности к способам контактного возбуждени  электрической цуги в среде защитных газов и может быть использовано при сварке не плав щимс  или плав -, щимс  электродом, например при точечно дуговой сварке, во всех отрасл х народного хоз йства, где требуетс  возбуждение дуги (при определенном значении тока, как правило, меньшем, чем ток дуги рабочего процесса) в рабочей среде при повьцценном давлении. Известен способ возбуждени  электрической дуги при автоматической сварке неплав щимс  электродом в среде защитных газов, при атмосферном давлении, путем касани  и последующего отведени  электрода от издели  при минимальном значении тока стабильного возбуждени  дуги, причем источник питани  дуги подключают после касани  электродом издели . Недостатки указанного способа заключаютс  в том, что, во-первых, минималь ное значение тока стабильного возбуждени  дуги не регулируют дл  каждого конкретного случа  по отношению к крит ческому току; во торых, с повышением давлени  защитного газа имеетс  возмож ность того, что при определенном значе- НИИ давлени  минимальный ток стабильно го возбуждени  дуги будет больше крит ческого тока непопадани  включений вольфрама в сварной шов. Известен споп об процесса дуговой ивар- ки, которьй заключаетс  в том, что возбуждение дуги производ т на меньшем, чем рабочем, токе. Более низкий сварочный ток поддерживают в течение определенного времени после отделени  неплав щегос  электрода от детали. Сварочный ток может постепенно повышатьс  пропорционалыю рассто нию между электродом и деталью. Недостатками способа  вл ютс , во-первых, веро тность того, что ток, при котором возбуждаетс  дуга, больше критического тока непопадани  включений материала электрода в сварной шов; во-вторых, веро тность нестабильного возбуждени  дуги при повышении давлени газа в рабочей среде. Известен способ контактного возбуждени  дуги, преимущественно при точечной сварке неплав щимс  электродом в аргоне, при котором предварительно зажигают малоамперную дежурную дугу, Независимо от времени удержани  элек-г ода в закороченном состо нии Kac(.,ivie лектродом издели  и последующий отрыв го от издели  осуществл ют при значеии тока в сварочной цепи, равного 304О% номинального, значени  тока малоамерной дуги. Затем по мере раст гивани  уги до 30-40% номинального значени  длины дуги ток принудительно повьшают о ном1шального значени  тока малоам- перной дуги, чего включают сварочный ток. Недостатки известного способа заключаютс  в том, что, во-первь1х, при значении тока в сварочной цепи, при котором осуществл ют касание электродом издели  и последующий отрыв его от издели , равное 30-4О% номинального значени  тока малоамперной дуги, может быть больше критического тока непопадани  включений материала электрода в сварной щов; вовторых , способ не обеспечивает стабильное возбуждение дуги при повышенном давлении защитного газа. Цель способа - улучшение качества сварного шва путем исключени  из него частиц электрода, преимущественно при сварке при повышенном давлении в среде гели . Поставленна  цель достигаетс  тем, что, согласно способу возбуждени  дуги при точечной дуговой сварке в среде защитных газов, по которому после контакта издели  с электродом его отрывают , зажигают малоамперную дежурную дугу, а затем включают электрический рабочий .ток, отрыв электрода от издели  осуществл ют в два этапа, вначале со скоростью в 2-3 раза меньше номинальной скорости отрыва в течение времени, равном времени прохождени  переходных процессов в приэлектродных област х дуги, затем скорость перемещени  электрода увеличивают до номинальной скорости от- рываГ которую определ ют из соотношени  лл-4,1 - ДА КУР - номинальна  скорость отрыва , Ы/С1 kj - опытный коэффициент, определ емый услови ми сварки д ви равный 12. м/с ати дл  гели ; Р - дав 1ение газа рабочей среды в атн; - ток дежурной малоамперной цуги, А, при этом врем  контакта издели  с .элек тродом выдержиЕШютО,2-1,О с, а величину тока дежурной дуги определ ют из соотношени  . где К - опытный коэффициент, определ  емый скоростью и мехйнизмом перемещени  электрода в А и равный 0,1-10. ати Если отрыв электрода от издели  осуществл ть в один этап без учета экс риментальной зависимости скорости отры ва от тока дежурной дуги и давлени  га за рабочей среды, то возможны сбои при .возбуждении дуги, так как активные п тна дуги не успеют развитьс  настолько, чтобы обеспечить устойчивость дугового разр да. Кроме того, еели не учитывать времени предварительного подогрева , подъема электрода в два этапа. зависимость тока дежурной дуги от давлени  газа рабочей среды, то процессы, происход щие в зоне контакта электрода с изделием, и непосредственно в моleHT отрыва электрода, св занные с выделением тепла в зоне контакта и особенностью переходных процессов в момент отрыва, привод т к попаданию мате риала электрода (вольфрама) в сварной щов. Врем  контакта издели  с электродом 0,2-1,0 с определ етс  термоди(} фузионными процессами (движением примесей Lc( iTfi, V) и локальным разогревом основного металла при прохождении через контакт тока дежурной дуги. Скорость электрода на первом этапе подъема не может быть больше 0,5 , так как происходит обрыв дуги, и не может быть меньше 0, из-за интенсивной коррозии электрода. Если на втором этаре подъема скорость перемеще ни  электрода превысит V , то это приводит к обрыву дуги, уменьшение ско рости по отношению к V, неприемлемо вследствие необходимости максимально быстрого подъема электрода в рабочее положение при точечной дуговой сварке. па, фиг. 1 приведена циклограмма процесса начала сварки; на фиг. 2 зависимость тока малоамперной дежуркой цуги от давлени  защитного газа рабочой среды; на фиг. 3 - зависимость номинальной скорости отрыва от тока мало10 84 амперной дежурной дуги и давлени  гзащитного газа рабочей среды. Способ осуществл етс  следующим образрм. Предварительно задают давление защитного газй рабочей среды ( Р., , (2 РЗ условий протекани  металлургических процессов в ванне расплавленного металла и качественного формироваки  щва. Определ ют критический ток, проход щий через контакт электродизделие , обеспечивающий непопадание включений материала электрода в сварной щов. Критический ток зависит от многих факторов, например давлени  газа рабочей среды, материала издели , и характеризуетс  тем, что зона контакта в процессе пропускани  критического тока нагреваетс  недостаточно дл  расплавлени  неплав щегос  (вольфрамового) электрода , в то же врем  предотвращает обламывание его конца, что полностью устран ет попадание частиц вольфрама в сварной шов. По формуле , наход т минимальный ток стабильного возбуждени  дуги, т.е. тс с малоамперной дежурной дуги. Значение коэффициента К(К,К ,К и т.д.) зависит от механизмов перемещени  электрода и их особенностей. Каждому значению минимального тока стабильного возбуждени  дуги соответствует определенное значение коэффициента К и давлени  газа рабочей среды. Дл  различнъхх используемьЕх на практике механизмов перемещени  электрода экспериментально найдено К4 О,1 А . Найценоезначение Тока 10 малоамперной дежурмой дуги должно быть меньше критического тока непопадани  включений материала электрода в сварной шов. Далее определ ют номинальную скорость отрьша электрода из соотнсвиени  W . АА-. Опытньй коэффициент К.2 зависит от условий сварки и свойств газа рабочей среды. Например, дл  гели  К2 А м/с - ати f/2 Затем электрод под усилием 100150 гр привоа т в соприкосновение с изделием. После этого включают источник аежурной малоамле|шой дуги. Через 10 контакт электроц-изцелие пропускают найцеплое значение тока малоамперной дежурной цуги. Вследствие необходимости прецварительного подогрева зоны контакта ток пропускаетс  в речение определенного времени i. Врем  предварительного подогрева t определ етс , во-первых, термодиффузионными процессами (движением примесей Uc.TtiiV и т.д.), увеличивающими эмиссионную способность электрода; во-вторых, локальным разогревом основного металла и созданием базы перехода расплавленного, а затем испарившегос  металла в ионизированную плазму. Экспериментально определена длительность предварительного подогрева зоны контакта t 0,2-1,0 с. Затем электрод .отвод т от издели , при этом отрыв осуществл етс  в два этапа. Вначале со скоростью (О,3- 0,5) , в течение времени, по крайней мере, равном времени прохождени  переходных процессов в приэлектродных област х дуги 2- Это св зано с тем, что необходимо создать предпочтительные услови  дл  возникновени  дугового разр да в период, прохождени  переходных процессов в приэлектродных област х дуги. При значени х скоростей Отрь1- ва, меньших 0, происходит инг тенсивна  коррози  вольфрамового электрода , при значени х, больших 0,5 возможен обрыв дуги. Опытное значение времени прохождени  переходных процес- ;ов дл  рассматриваемого случа  колеблетс  в пределах 0,ОООГ ,003 о. Далее скорость перемещени  электрода на втором этапе увеличивают доУ........ .пог ЧТО обеспечивает стабильность процесса выт гивани  дугового разр да в период времени t, св занный с подъемом электрода в рабочее положение. При этом на втором этапе подъема электрода скорость не может быть больше V, из-з возможного об(ыва дуги и не может быт меньше V,, вследствие необходимости максимально быстрого подъема электрода в рабочее положение при точечной дуговой сварке. После того, как электрод поднимают в рабочее положение через шкаф управлени  дают команду сварочному источнику на включение рабочег тока сварки Dp, источник малоамперной дежурной дуги выключают, и в дальней- шем осуществл етс  процесс сварки. вТаким образом преаварительный подогрев зоны контакта, выбор тока мало86 амперной дежурной дуги как функции давлени  (фиг, З), определение номинальной скорости отрыва электрода от издели  и отрыв в два этапа - вначале со скоростью в 2-3 раза меньшей V в течение t (фиг. 2), затем с Vц,лA позвол ют обеспечить стабильное возбуждение дуги при повышенном давлении газа рабочей среды, исключают попадание материала электрода (вольфрама) в сварной шов. Пример. Способ контактного возбуждени  дуги в среде защитных газов осуществл ют при точечной дуговой сварке неплав шимс  электродом (воль4 рамовым ) в среде гели , при давлении ЗО ати, при сварке изделий 0 4 мм vl мм из стали 12Х18Н10Т. Давление гели  30 ати выбирают из технологических условий сварки. Используют пневматический механизм подъема электрода, Kotopbrii позвол ет регулировать скорость отрыва электрода от издели  с помощью вспомогатель- ой камеры с регулируемыми дюзами ( 0 0,9; 1,9). Значение опытного коэффициента К при используемом пневматическом устройстве равно К 0,1 - д о ,., . Дл  нашего случа  К J -) /тт ати .А 0, . ати 2 Эксперименты показывают, что критическое значение тока непопадани  включений вольфрама в изделие из стали 12Х18Н10Т при давлении гели  30 ати, равно 11 А. По формуле наход т дд 4,1 - 0,9 УЗО : 9А. Расчитывают номинальную скорость отрьша из экспериментального соотношени  0,075/м/с 75 ном- 2УЗО Дл  гели  опытный коэффициент К2 12 м/с ати 2 В камере с гелием при ЗО ати через контакт электрод-изделие пропускают ток дежурной дуги лд 9А в течение 0,5 с. Далее осуществл ют электрода от издели  со скоростью 25 мм/с, с помощью дюзы 9 О.9 в течение 0,О5 с. Затем увеличивают скорость перемещени  электрода до 75 мм/с, с помощью дюзы 0 1,9. Когда электрод поднимают в рабочее положение (высота подъема электроаа 1,5 мм), включают рабочий ток 20 А, выключают ток цежурной цуги. Образцы заваривают с высоким качеством сварного шва.

Способ контактного возбуждени  дуги реализован в установке СА-368. Использование предлагаемого способа способствует улучшению качества cealpHoro шва путем исключени  из него частиц электрода, преимущественно при сварке при повышенном давлении в среде гепи .

(5

УЭ

I

Оэ

Jdd

тФмг .2

3-2

Pi

ftOH

Фиг. 3

1д.д,

Claims (2)

1. (5 4) СПОСОБ ВОЗБУЖДЕНИЯ ДУГИ ПРИ ТОЧЕЧНОЙ ДУГОВОЙ СВАРКЕ В СРЕДЕ ЗАЩИТНЫХ ГАЗОВ, по которому после контакта изделия с электродом его отрывают, зажигают малоамперную дежурную дугу, а затем включают электрический рабочий ток, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества сварного шва путем исключения из него частиц электрода, преимущественно при сварке при повышенном давлении в среде гелия, отрыв электрода от изделия осуществляют в два этапа, вначале со скоростью в

   2-3 раза меньше номинальной скорости в течение времени, равном времени прохождения переходных процессов в приэлектроцных областях цуги, затем скорость перемещения электрода увеличивают до номинальной' скорости отрыва, которую определяют из соотношения ^эад-⁴‘⁴ \/ , ^ΗΟΛ1 Κ₂ΪΡ ’ где V_HoM - номинальная скорость отрыва, м/с;
2. «2 — опытный коэффициент, определяемый условиями сварки А в ——_ и равный 12 м/с ати¹/!

   для гелия;

   Р - давление газа рабочей среды, ати;

   ток малоамперной дежурной Дуги, А, при этом время контакта изделия с электродом выдерживают 0,2-1,0 с, а величину тока дежурной дуги определяет из соотношения '

   3_ΑΑ = 4,Ί+ΐζνΡ, где Ку- опытный коэффициент, определяемый скоростью и механизмом перемещения электрода в А , и равный 0,1-10.

   ати1/2