SU1076228A1 - Способ дуговой сварки неплав щимс электродом - Google Patents

Abstract

СПОСОБ ДУГОВОЙ СВАРКИ НЕПЛАВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ, при котором на дугу и расплав воздействуют упр л ющим реверсируемым с заданной частотой продольным магнитным полем , а присадочную проволоку подают импульсно с длительностью импульса ее подачи, кратной длительности двух интервалов реверсировани  магнитного пол , отличающийс  тем, что, с целью улучшени  качества сварного шва и снижени  требований к качеству сборки деталей под сварку, присадочную проволоку подают со скоростью, превышающей скорость ее плавлени , причем длину подаваемого в импульсе участ| а проволоки выбирают из соотношени  i f,,t«, где В - длина подаваемого в импульсе участка проволоки , м; п - скорость плавлени  проволоки , м/с; Ьц - врем  длительности импульса подачи проволоки, с; п скорость подачи проволоки , м/с; tg - длина сварочной ванны, м.

Description

Изобретение относитс  к сварке, в частности к сварке,неплав щимс  электродом в защитных газах с применением внешних магнитных полей и импульсной подачи присадочной проволоки, и может быть использовано при производстве сварных конструкций с замыкающимис  швами типа емкостей с ограниченным, доступом к обратной стороне собираемого стыка и свариваемых беа принудительного формировани  лицевой и обратной сторон шва при превьлиении кромок .

Известен способ аргонодуговой сварки, при котором с целью улучшени  формировани  шва присадочную проволоку подают в сварочную ванну в конце цикла. Это увеличивает объем сварочной ванны и уменьшает скорость ее охлаждени  Л .

Применение приема циклической подачи проволоки позвол ет в начальный момент цикла обеспечить достаточное проплавление свариваемых изделий, а подача проволоки в последний момент позвол ет заполнить образовавшийс  кратер и таким образом обеспечить удовлетворительное формирование свариваемой точки.

Однако этот способ предусматривает сварку при неподвижном электроде и может быть применен в таком виде при сварке непрерывным швом, особенно при наличии превышени  свариваемых кромок, где возможны дефекты формировани  такие как: поры , подрезы, провисани , насплавлени , утонени  рабочего сечени  шва и т . д.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  способ сварки с электромагнитным перемешиванием расплава сварочной ванны, при котором с целью повышени  качества сварных соединений с использованием присгщочного материала, последний подают импульсно, а длительность импуль.са его подачи кратна длительности двух интервалов реверсировани  управл ющего магнитного пол  .

При взаимодействии сварочного ,тока, протекающего по расплавленному металлу, с внешним магнитным полем по вл ютс  массовые силы, определ ющие характер и интенсивность перемешивани  металла. Кратность длительности подачи присадочной проволоки (материала), длительности цикла импульсов управл ющего магнитного пол  обеспечивает равномерное относительно оси шва распределение присадочного материала.

Недостаток указанного способа заключаетс  в том, что вследствие специфического услови  существовани  сварочной ванны и подвода

сварочного тока, наравне с движением расплава из головной части ванны имеет место движение расплава из хвостовой части в головную вдоль другой кромки. Это в значительной мере снижает эффективность формировани  валика шва с лицевой и обратной сторон. Дл  более интенсивного перемещени  расплава из головной в хвостовую часть ванны необходимо

0 увеличивать один из двух или оба источника массовой силы - плотность тока и индукцию. Однако увеличение плотности тока ограничено режимом сварки, увеличение же индукции маг5 нитного пол  ограничено отрицательным воздействием ее на устойчивость горени  сварочной дуги.

Цель изобретени  - улучшение качества сварного шва, снижение требований к качеству сборки деталей

под сварку.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу дуговой сварки неплав щимс  электродом,

5 ,при котором на дугу и расплав воздействуют управл ющим реверсируемым с заданной частотой продольным магнитным полем, а присадочную проволоку подают импульсно с длительностью импульса ее подачи, кратной длительности двух интервалов реверсировани , магнитного пол , присадочную проволоку подают со скоростью, превышающей скорость ее Плавлени , причем длину подаваемого

в импульсе участка проволоки выбирают из соотношени 

где 2 - длина подаваемого в импульсе участка проволоки, м;

. пл скорость плавлени  проволоки , м/с;

t« .врем  длительности импульса подачи проволоки,с; л - скорость подачи проволоки , м/с;

Bg- - длина сварочной ванны,м; На фиг.1 изображен момент горени  дуги между электродом и изделием; на фиг.2 - момент горени  дуги между электродом, изделием и проволокой.

П{эи подаче напр жени  на изделие 1 и электрод 2 между ними возбуждаетс  дуга длиной Р . Вследствие давлени  дуги 3 и сил взаимодейст ви  растекающегос  по ванне тока

с магнитным полем 4 жидкий металл 5 поочередно вдоль одной либо другой боковой кромки сварочной ванны отбрасываетс  в хвостовую часть ванны. В хвостовой части ванны образуетс  избыток жидкого метгшла.

удерживаемый гидродинамическим напором струй металла, движущихс  из головной части. Шов б формируетс  с незначительным усилием. В это врем  присадочна  проволока 7 в сварочную ванну не подаетс  и ее конец по мере плавлени  передней кромки ванны со коросгъю1 равной скорости сварки , отодвигаетс  вместе с горелкой и электродом 2,

При подаче присадочной проволоки 7 в головную сварочной ванны со скоростью V дуга перебрасываетс  на выступающую над поверхностью ванны и имеющую потенциал ванны проволоку, так как проводимость менее нагретой проволоки выше, чем окружающего расплава ванны, и рассто ние от нее до электрода 2 наименьшее. Это приводит к незначительному понижению напр жени  дуги iU (вследствие ее укорочени ) и повышению плотности тока, протекающего через проволоку в расплав. При этом общий ток дуги не мен етс . Проволока оплавл етс , опускаетс  в сварочную ванну и интенсивно отбрасываетс  магнитным полем в ее хвостовую часть. Шок формируетс  с увеличенным усилением .

За врем  подачи успевает расплавитьс  некоторый объем проволоки на ее торце, который определ етс  из соотношени 

,

где Урд - скорость плавлени  проволоки (величина посто нна ) при прочих равных услови х сварки (мощность дуги, диаметр проволоки, ее теплофизические свойства ) ;

tfl - врем  подачи проволоки. Участок проволоки, который не успевает расплавитьс  определ етс  как В - Vp ъ„, где V, скорость подачи проволоки.

При этом длина подаваемой в импульсе проволоки не должна превыать длины ванны, т.е. 6,

80 или 6„

v,t« -у п« tn.

в противном случае нерасплавива с  проволока может удар тьс  в твердую кромку сварочной ванны в востовой ее части и вспучиватьс , что неблагопри тно сказываетс  на табильности процесса.

При прекращении подачи проволои процесс переходит в исходное осто ние. Введенна  проволока опавл етс  до установившегос  преела и в дальнейшем дуга горит по сей активной площади сварочной анны, т.е. происходит прогрев основного металла и его проплавление на требуемую глубину. Интенсивность перемещени  металла из головной части в хвостовую ослабевает.

Таким-образом, подача присадоч5 ной проволоки в сварочную ванну со скоростью превышающей скорость ее плавлени  обеспечивает без какихлибо других затрат концентрацию плотности тока в головной части

0 сварочной ванны. Это происходит вследствие того, что дуга занимает минимальное рассто ние (в силу своих физических свойств) в пространстве , и в момент подачи проволоки

5 концентрируетс  на холодной, а значит с относительно малым -сопротивлением , проволоке, имеющей непосредственный онтакт с ванной, и таким образом концентрирует ток

0 проход щий сквозь ванну. Вследствие концентрации плотности тока в указанном объеме сварочной ванны возникают концентрированные массовые силы, которые привод т к увеличен5 ным по сравнению со способоь}, прин тым за прототип скорост м движени  этих объемов расплава и  головной в хвостовую часть сварочной ванны. Масса расплавленной проволоки , двига сь сквозь расплав ванны , увлекает его за собой и создает таким образом в хвостовой части гидродинамический напор. Причем вследствие быстротечности процесса плавлени , одновременно (им5 пульсом) подведенного определенного объема присадочной проволоки происходит лишь ее расплавление без перетрева, что способствует быстрой его кристаллизации в хвостовой час0 ти ванны и, как следствие, фиксированию этого объема в таком соето нии в каком его удерживает гидродинамический напор.

В то же врем  концентраци  ду5 ги на ХОЛОДНОЙ проволоке уменьшает плотность тока по остальному (гор чему ) объему сварочной ванны. Это приводит к тому, что потоки расплава вдоль противоположной кромки

0 из хвостовой в головную часть сварочной ванны ослабл ютс ;, а следовательно , меньше противодействуют основному потоку и не отвод т металл из хвостовой части ванны,

5 способству  тем самым поддержанию ;гидродинамического напора.

Пример. Сваривают обечайки с днищем (детали корпуса сосуда Дьюара) с толщиной стенок 2,0 мм

0 из алюминиевого сплава на переменном токе. Сварочный ток О 120 А, напр жение сварочной дугиУл- 12 В, скорость сварки W(,28 м/ч.Сварку производ т без формирующей подклад5 ки - на весу. При этом местные

превышени  свариваемых кромок дост гают (0,8 . fi ). 0,8 1,6 мм.

.Присадочную проволоку диаметром 2,0 мм подают в сварочную ванну импульсами чередующимис  с паузами со скоростью равной 140 м/ч. (Скорость плавлени  проволоки из алюминиевого сплава 0 2 мм в дуге указанной мощности составл ет 38 м/ч). Врем  подачи и паузы составл ют соответственно 0,24 и 0,36 с.

Параметры магнитного пол : индукци  В 20 мТ; интервал реверсировани  ,04 с. При этом в мест максимального превышени  кромок получены сечени  шва усиление над верхней кромкой 1,3 мм; усиление под нижней кромкой 1,0 нал; ширина шва 8 мм.

Количество продукции, выпускаемой без дополнительной доработки (вырезки швов, подварки, переварки составл ет 80%) .:

(/г. г

При сварке же базовым способом, прин тым в качестве прототипа, В; 28 м/ч сварка на весу, исходные требовани  аналогичны указанным. Параметры магнитного пол  соответственно В 20 мТ) ,04 с. -Скорость подачи присадочной проволоки V 38 M/4,t 0,4 с, tn 0,4 с.

Количество продукции без брака составл ет 30%. Таким образом, предлагаемый способ позвол ет снизить количество сосудов, возвращенных на устранение дефектов формировани  с

70% до 20%.

Экономический эффект достигаетс  уменьшением затрат на ремонтные работы по устраненик дефектных мест в сварных швах и подкалибровку; сни жение затрат по контролю герметичности сварных швов, а также снижением количества повторных проверок.

«..

Claims (1)

1. СПОСОБ ДУГОВОЙ СВАРКИ НЕПЛАВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ, при котором на дугу и расплав воздействуют управляющим реверсируемым с заданной частотой продольным магнитным полем, а присадочную проволоку пода ют импульсно с длительностью импульса ее подачи, кратной длительности двух интервалов реверсирования магнитного поля, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества сварного шва и снижения требований к качеству сборки деталей под сварку, присадочную проволоку подают со скоростью, превышающей скорость ее плавления, причем длину подаваемого в импульсе участка проволоки выбирают из соотношения ' '>

   где Е - длина подаваемого в импульсе участка проволо_υ ки, м;

   ’П* - скорость плавления проволоки, м/с;

   1ц - время длительности импульса подачи проволоки, с;

   - скорость подачи проволоки, м/с;

   - длина сварочйой ванны, м.

   (Pat.f