SU1142242A1 - Способ многоэлектродной дуговой сварки плав щимис электродами - Google Patents

Abstract

СПОСОБ МНОГОЭЛЕКТРОДНОЙ ДУГОВОЙ СВАРКИ ПЛАВЯЩИМИСЯ ЭЛЕКТРОДАМИ, при котором все электроды подключают к одному полюсу источника питани , а сварку ведут в общее плавильное пространство с образованием единой сварочной ванны, отличающийс  тем, что, с целью повышени  производительности , снижени  расхода сварочных материалов и электроэнергии, а также улучшени  качества сварных соединений, сварку ведут одновременно несколькими дугами по числу плав ш,ихс  электродов, дл  чего питание электродов осуш.ествл ют от источника с жесткой вольт-амперной характеристикой .

Description

4 N5 Ю 4: Ю

Изобретение относитс  к сварке и может быть использовано при высокоскоростной сварке несколькими электродами.

Известен способ многоэлектродной дуговой сварки несколькими плав щимис  электродами, при котором в общем плавильном пространстве одновременно гор т дуги по числу электродов 1.

Однако дл  обеспечени  одновременного горени  всех дуг электроды изолированы друг от друга, причем каждый из электродов подключен к самосто тельному источнику питани .

Известен способ многоэлектродной дуговой сварки плав щимис  электродами, при котором все электроды подключают к одному полюсу источника питани , а сварку ведут в общее плавильное пространство с образованием единой сварочной ванны 2.

Недостаток известного способа заключаетс  в блуждании дуги, котора  перемещаетс  с электрода на э;}ектрод, причем одновременно в сварочную ванну гарантированно горит только одна дуга. Это ведет к снижению производительности. Вследствие беспор дочного перебрасывани  дуги с одного электрода на другой направл емый металл неравномерно остывает и имеет дефекты в виде несплавлений и шлаковых включений. На единицу длины щва способу свойственны повыщенные расходы сварочных материалов и электроэнергии.

Цель изобретени  - повышение производительности , снижение расхода сварочных материалов и электроэнергии, а также улучшение качества сварных соединений.

Поставленна  цель достигаетс  тем,- что сварку ведут одновременно несколькими дугами по числу плав щихс  электродов, дл  чего питание электродов осуществл ют от источника с жесткой вольт-амперной характеристикой .

На фиг. 1 показаны некоторые варианты процесса сварки несколькими одиночными плав щимис  электродами круглого поперечного сечени ; на фиг .2 - то же, плав щимис  электродами различных форм поперечных сечений и конструкций; на фиг. 3 - осциллограммы токов и напр жений в процессе сварки.

На чертежах прин ты следующие обозначени ; плав щийс  электрод 1; токоподвод щее устройство 2; дуга 3, сварочна  ванна 4 шва 5 на основном металле 6 и клемма источника питани  7.

На фиг. За представлена осциллограмма суммарного сварочного тока и напр жени  при одновременной сварке трем  дугами по схеме, изображенной на фиг. 1а с последовательным выключением одной дуги (фиг. 36), второй дуги (фиг. Зв) и третьей дуги (фиг. Зг) , нагл дно показывающа  одновременное существование трех дуг над одной сварочной ванной (в одном плавильном пространстве) с питанием от одного источника сварочного тока с жесткой вольт-амперной внешней характеристикой.

Предлагаемый способ осуществл етс  следующим образом.

Перед сваркой в зависимости от требуемой скорости сварки и размеров шва 5 выбирают количество плав щихс  электродов 1, их форму, площадь поперечного сечени  и взаимное расположение с учетом направлени  сварки. В сварочном аппарате (не показан) устанавливают соответствующей конструкции токоподвод щие устройства 2, подключают их к одной из клемм 7 источника питани  (не показан)

и заправл ют в них плав щиес  электроды 1.

Подключают основной металл 6 ко второй

клемме 7 источника питани , включают

аппарат и начинают сварку (наплавку).

Сварку ведут одновременно несколькими дугами 3 по числу плав щихс  электродов 1 с образованием одной общей сварочной ванны 4. В результате -на основном металле 6 получают сварной шов 5.

При сварке по предлагаемому способу в зависимости от задачи (сварка или наплавка ) несколько плав щихс  электродов располагают в плане вдоль или поперек оси щва. При сварке в движении друг за другом вдоль оси шва электроды могут находитьс  в одном последовательном, р ду

(«тандемом), в двух или более последовательных р дах.

При расположении поперек оси щва электро-ды при сварке могут находитьс  в одном параллельном р ду, двух или более параллельных р дах. Такое расположение плав щихс  электродов предпочтительнее дл  наплавочных работ.

Все плав щиес  электроды подают в общее плавильное пространство одним или несколькими механизмами подачи с одинаковыми или разными скорост ми.

Предлагаемый способ позвол ет использовать плав щиес  электроды различных форм поперечных сечений (круглых и некруглых ) и конструкций (сплошных, трубчатых , полых, заполненных наполнител ми,

составленных или скрученных из нескольких проволок и др.).

Одновременно при сварке в одном общем плавильном пространстве могут участвовать плав щиес  электроды различные по форме

и конструкции, с различными площад ми поперечного сечени  и химическим составом , что позвол ет в широких пределах управл ть размерами шва (наплавки), его химическим составом и механическими свойствами.

В зависимости от требуемой концентрации тепловложени  и размеров шва (наплавки ) устанавливают также рассто ни  между дугами как в поперечном, так и в

продольном относительно шва направлени х .

В предлагаемом способе без изменени  параметров режима сварки (тока, напр жени  дуги, скорости сварки) возможно широкое управление размерами шва и его формой за счет изменени  числа плав щихс  электродов (при неизменной суммарной. плош,ади их поперечного сечени ), их формы поперечного сечени , взаимного расположени  и рассто ни  между дугами в прО: дольном и поперечном относительно оси шва направлени х.

Изменением угла наклона всех плав щихс  электродов вдоль или поперек оси шва, а также изменением углов наклона отдельных проволок возможно достижение дополнительного эффекта, способствующего улучшению формировани  и качества шва как в нижнем положении сварочной ванны, так и при различных наклонных ее положени х (например, при сварке продольных, спиральных и кольцевых внутренних и наружных швов газонефтепроводных труб большого диаметра).

Способ позвол ет в случа х сварки сталей на повышенных скорост х и применени  в качестве защитной среды флюсов, отказатьс  от пемзовидных флюсов, заменив их менее дорогими и менее токсичными стекловидными .

Поскольку в предлагаемом способе ко всем плав щимс  электродам подключаетс  один потенциал, то гор щие в одном общем плавильном пространстве (над общей сварочной ванной) дуги, число которых равно числу плав щихс  электродов, благодар  питанию их от источника с жесткой внещней вольт-амперной характеристикой, оказываютс  в услови х взаимного прит жени , что положительно отражаетс  на характере протекани  процесса и формировании щва. Такой процесс приобретает высокую стабильность и становитс  возможным ведение его со скоростью до 300 м/ч и более при весьма малых межэлектродных (междуговых) рассто ни х с пониженным напр жением и с повышенной концентрацией тепловложени . При этом заметно снижаютс  электрические затраты и расход сварочных материалов в сравнении с традиционными многодуговыми способами сварки с питанием дуг от разных источников тока. Таким образом, предлагаемый способ, сварки протекает с меньшей длиной ванны и с меньшей погонной энергией, что обеспечивает более высокие механические свойства сварных соединений.

Благодар  пониженному расходу сварочных материалов и высокой проплавл ющей способности предлагаемого способа в р де случае отпадает необходимость в

скосе подготавливаемых под сварку кромок .

Способ позвол ет за счет последовательного выключени  отдельных плав щихс  электродов или групп электродов в сочетании с приемами по изменению скорости сварки успешно заделывать кратер сварочной ванны при окончании процесса (на фиг. 3 показан случай последовательного выключени  дуг и при трехдуговой сварке от одного источника тока).

Предлагаемый способ испытан при дуговой сварке под флюсом на посто нном и переменном токе в диапазоне 600-4000А.

Пример 1. Требуетс  сварить двухстороннее стыковое соединение без скоса кромок . Материал сталь 17Г1С толщиной 12 мм. Марка электродной проволоки Св08ГА. Защитна  среда флюс марки АН-348. Режим сварки: сварочный ток 2000-2200А; Q Напр жение дуги 26-28В; скорость сварки 120 м/г.

Два плав щихс  электрода диаметром 5 мм располагали в плоскости, перпендикул рной оси шва, по обе стороны от нее с рассто нием между ос ми электродов 9 мм 5 два плав щихс  электрода диаметром 4 мм располагали также в плоскости, перпендикул рной оси шва, на рассто нии от первой плоскости, равном 15 мм.

Две проволоки диаметром 4 мм с рассто Q нием между своими ос ми б мм при сварке следовали за двум  проволоками диаметром 5 мм.

Процесс сварки протекал в общем плавильном пространстве с одновременным горением 4-х дуг, питаемых от одного источника - 2-х, соединенных параллельно сварочных выпр мителей типа ВДУ-1201 при жесткой внешней вольт-амперной характеристике .

В результате сварки получены швы хо рошего качества (без подрезов и внутренних дефектов) со следующими размерами , мм:

Ширина20-21

Глубина проплавлеки 

с каждой стороны7

5 Высота усилени 2,0

При этом расход сварочных материалов и электроэнергии оказалс  ниже на 40%, чем при базовом 2-х дуговом способе сварки такого же соединени .

Пример 2. Требуетс  сварить внутренний спиральный щов трубки диаметром 630 М.М с толщиной стенки 6 мм. Материал сталь Ст. Зсп. Марка сварочной проволоки Св08Г2С и Св08ГА. Режим сварки: Сварочный ток 1500-1700 А; напр жение 5 дуги 23-25В; скорость сварки 180 м/ч.

Две электродные проволоки диаметром 4 мм сдвоены, расположены в плоскости, перпендикул рной оси сварки и представл ют собой один составной ведущий плав щийс  электрод; два других плав щихс  электрода диаметром 3 мм расположены также в плоскости, перпендикул рной оси сварки с рассто ни ми между своими ос ми 5 мм.

Продольное рассто ние между плоскост ми , перпендикул рными оси сварки, в которых расположены плав щиес  электроды , составл ло 12 мм.

Марка сварочных проволок Св08Г2С с ведущем плав щемс  составном электроде, как более легированна , применена дл  лучшего раскислени  металла щва при сварке данной марки стали и снижени  склонности к образованию пор и неметаллических включений, так как в св зи с меньщим расходом сварочных материалов в предлагаемом способе снижаетс  и долевое участие их составл ющих компонентов в металле шва.

В результате получен шов хорошего ка-чества (без подрезов, несплавлений и каких-либо внутренних дефектов) со следующими размерами, мм:

Ширина14

Глубина проплавлени 4

Высота усилени 1,5

При этом расход сварочных материалов и элект1 оэнергии в 2 раза ниже, чем при базовом 2-дуговом способе сварки такого же соединени .

Как видно из приведенных примеров, эффективность предлагаемого способа сварки возрастает с увеличением скорости сварки , так как при этом снижаетс  напр жение дуги, возрастает концентраци  тепловложени  в основной металл и повышаетс  эффек5 тивный КПД процесса сварки.

Предлагаемый способ особенно эффективен при скорост х сварки свыще 100 м/ч, позвол ет значительно улучшить качество сварных соединений, выполн емых традиционными способами, а также подн ть производительность сварочных работ и снизить расход сварочных материалов и электроэнергии .

J3

5

Claims (1)

1. СПОСОБ МНОГОЭЛЕКТРОДНОЙ ДУГОВОЙ СВАРКИ ПЛАВЯЩИМИСЯ ЭЛЕКТРОДАМИ, при котором все электроды подключают к одному полюсу источника питания, а сварку ведут в общее плавильное пространство с образованием единой сварочной ванны, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности, снижения расхода сварочных материалов и электроэнергии, а также улучшения качества сварных соединений, сварку ведут одновременно несколькими дугами по числу плавящихся электродов, для чего питание электродов осуществляют от источника с жесткой вольт-амперной характеристикой.