SU1544535A1

SU1544535A1 - Способ регулировани процесса сварки

Info

Publication number: SU1544535A1
Application number: SU884376241A
Authority: SU
Inventors: Борис Федорович Лебедев; Александр Николаевич Пащин; Сергей Михайлович Дудко; Сергей Владимирович Кобелев; Владимир Михайлович Подгорецкий; Леонид Михайлович Бельфор
Original assignee: Институт Электросварки Им.Е.О.Патона
Priority date: 1988-02-09
Filing date: 1988-02-09
Publication date: 1990-02-23

Abstract

Изобретение относитс к сварочному производству и может быть использовано дл регулировани и контрол термического цикла в процессе сварки при заполнении разделки за один проход, в частности при вертикальной сварке с принудительным формированием шва. Цель изобретени - расширение области применени , повышение точности контрол и регулировани процесса сварки, упрощение аппаратуры и повышение качества сварного соединени . Из услови получени качественного соединени определ ют допустимую погонную энергию, измен ющуюс в пределах Q/V_MIN...Q/V_MAX, выбирают точку замера, наход щуюс на рассто нии Y_M от движущегос источника тепла, и контролируют взаимосв зь между рассто нием Y_M и температурой в точке замера. Параметры процесса, вли ющие на погонную энергию, регулируют согласно неравенству Q/V_MIN≤[Y_M/A^.ехр(-T_M ^.B)]^(C+DT @ ^)-1≤Q/V_MAX, где Q - мощность источника тепла, Дж/с

V - скорость сварки, см/с

Y_M - рассто ние от точки на кромке стыка, над которой находитс источник, до точки с температурой T_M, наход щейс на перпендикул ре к стыку

A, B, C, D - эмпирические коэффициенты, завис щие от теплофизических свойств металла. В качестве измер емого параметра выбирают температуру T_M в точке замера или рассто н

Description

Изобретение относитс к сварочному производству, в частности к способам регулировани процессов сварки, и может быть использовано дл регулировани и контрол термического цикла в процессе сварки, когда заполне- ние разделки происходит за один

проход, в частности при вертикальной сварке с принудительным Формированием пшов.

Целью изобретени вл етс расширение области применени , повышение точности контрол и регулировани процесса сварки, упрощение используемой

аппаратуры и повышение качества сварного соединени .

Суть способа состоит в том, что экспериментально определ ют допустимую погонную энергию q/V, обеспечивающую качественное сварное соединение из заданной стали, наход щуюс в пределах q/Vm%nq/Vwont , выбирают точку замера, наход щуюс на рассто нии Y, от движущегос источника тепла, и контролируют взаимосв зь между рассто нием Yw и температурой в точке замера, а параметры процесса сварки, вли ющие на погонную энергию, регулируют согласно неравенству

.J

(c+dTmf

ya.)f Ц

mi n

где q V Y,

max

-мощность источника;

-скорость сварки, см/с;

„, - рассто ние от точки на кромке стыка, над которой находитс источник, до точки

с температурой Т

а,Ь,с, d

m

- эмпирические коэффициенты, завис щие от теплофизиче- ских свойств свариваемого металла.

В качестве измер емого параметра выбирают температуру в точке замера или рассто ние Ym до точки с температурой Тт.

Способ осуществл етс следующим образом.

На заранее заданном рассто нии на одной из свариваемых кромок стыка устанавливаетс термодатчик, перемещающийс в процессе сварки совместно с источником нагрева параллельно оси стыка.

Термодатчик, например, может быть закреплен на формирующем ползуне при сварке вертикальных стыков с принудительным формированием шва. По указанной эмпирической формуле при установленном допустимом диапазоне q/V определ етс диапазон температур Ттдл выбранного заранее рассто ни Ym, на котором расположен термодатчик. В процессе сварки датчик регистрирует текущую температуру и при необходимости дает команду на пульт управлени алпарата об изменении режима сварки дл поддержани q/V в установленном диапазоне.

10

f5

20

25

30

35

40

45

50

55

Возможен другой путь осуществлени способа, например, в монтажных услови х с применением термокарандаша . При этом выбирают контрольную температуру Тт, определ ют удовлетвор ющий указанному неравенству диапазон рассто ний Ym m;n .. .Ymma(l и Ywcp - Ум т;„ + YMMaKC на рассто нии

Y т;„ Yw cp na« от кромки стыка, параллельно ей, на изделие нанос т оси, например, посредством гибкой нити и мела, вдоль стыка термокарандашом нанос т штрихи, пересекающие эти оси.

Шаг штрихов термокарандашей выбираетс произвольно в зависимости от скорости сварки. В процессе сварки сварщик-оператор следит за тем, чтобы длина штриха термокарандаша, изменившего цвет, находилась в промежутке между крайними ос ми и максимально приближалась к средней оси.Тенденци к изменению длины штриха, помен вшего цвет, в сторону ближней к кромке или дальней оси вл етс сигналом сварщику-оператору, свидетельствующим о необходимости корректировки режима.

Способ наиболее эффективен в тех случа х, когда скорость распространени тепла в ЭТВ больше или сопоставима со скоростью сварки и при этом предполагает не столько констатацию мгновенного несоответстви Tw и Y, сколько тенденции к этому несоответствию , которое устран етс до того , как погонна энерги превысит

свое допускаемое значение. i

В способе измер ют только одну, величину: Тт или Yw, это обеспечивает его достаточно высокую точность .

Взаимосв зь между мощностью дуги (погонной энергией) и температурой нагрева основного металла выражена предлагаемой эмпирической зависимостью , где с изменением мощности источника тепла, т.е. с увеличением или уменьшением сварочного тока и напр жени на дуге /о - г/а 1С6 /увеличиваетс или уменьшаетс количество тепла, отдаваемого в основной металл , и, как следствие этого, различные по температуре нагрева точки зоны термического вли ни (ЗТВ) отсто т на определенном рассто нии от

линии сплавлени . При этом эмпирические коэффициенты указанной зависимости a,b,c,d и допустима погонна энерги Јq/V определ ютс экспериментально дл каждого класса свариваемой стали.

Эмпирические коэффициенты в указанной формуле учитывают зависимость теплофизических свойств сваривав- мого металла от изменени температуры его нагрева.

Наход тс они следующим образом. На поверхность металла вблизи свариваемой кромки термокарандашами, идеи- тифицированными на различную температуру , нанос т штрихи и затем производ т сварку на различных погонных энерги х. После сварки замер ют рассто ние Ym дл каждого термокарандаша и наход т зависимость q/V A-Y дл температуры Тт каждого термокаран даша, а затем выражени

А f(Tm) а-ехр(-Ъ ,); В f(Tj с + d-Tm

дл всего набора использованных термокарандашей . Обработку результатов можно производить посредством любого программируемого калькул тора.

В частности, значени эмпирических коэффициентов, вычисленных дл низколегированных конструкционных сталей, приведены в примере использовани способа . q/V определ етс как максималь на погонна энерги , при которой еще гарантируютс регламентируемые механические свойства сварного соединени q/V устанавливаетс из услови обеспечени провара кромок стыка. г

Пример. Экспериментально установлено , что при дуговой сварке вертикальных швов с принудительным формированием шва стали марки I4Г2АФ значение максимальной погонной энергии q/V max равно 191000 Дж/см, q/Vraj J80000 Дж/см, а коэффициен

ты 1

в указанной формуле равны а

о° ; ь - 1,23-ю , с 0,39;

--..:

2,33

d

6,65 1 сварен образец из стали 14Г2АФ толщиной 25 мм аппаратом А-1381 порошковой проволокой ПП АН-19С диаметром 3 мм, на котором температура Т 300 С достигалась на рас сто нии Y 7,5 см (1С6 550 A, Ug. 32 В, V 0,093 см/с). Подстановка экспериментальных данных в указанную формулу показывает, что прин тый ре0

д

5

0

5

жим сварки обеспечивает погонную энергию q/V 189250 Дж/см, величина которой близка к допустимой. При этом результаты механических испытаний сварного соединени соответствовали нормативным значени м, в частности,по ударной в зкости при отрицательной температуре.

При сварке второго образца при тех же услови х, но на режиме Ic& 350 А, Ua 29 В, V 0,04 см/с температу- ра Т 300 С была зарегистрирована на рассто нии 8,85 см (на предыдущем рассто нии Y 7,5 см была зафиксирована температура 340 С). Подстановка полученных экспериментальных данных в формулу определ ет величину погонной энергии пор дка 250000 Дж/см, что значительно превышает допустимую погонную энергию и, следовательно, предполагает занижение механических свойств сварного соединени .

Контролиру в процессе сварки взаимосв зь между рассто нием от точки замера до кромок свариваемого образца и температурой в этой точке,согласно указанной формуле, посредством технологических приемов (увеличение скорости подачи электрода, напр жени дуги и вылета электрода) была произведена оптимизаци температурного пол свариваемого образца, что позволило отрегулировать погонную энергию до величины, близкой к допустимой , и реально обеспечить получение нормативных значений механических свойств сварного соединени .

Предлагаемый способ регулировани процесса сварки расшир ет область применени , повышает точность контрол и регулировани процесса сварки, упрощает используемую аппаратуру и повышает качество сварного соединени за счет поддержани оптимального термического цикла в свариваемых кромках .

Claims

Формула изобретени

1. Способ регулировани процесса сварки, при котором в зависимости от изменени температуры в определенной точке издели измен ют параметры сварки , вли ющие на погонную энергию, отличающийс тем, что с

иелью расширени области применени , повышени точности контрол и регулировани процесса сварки, повышени качества сварного соединени и упрощени используемой аппаратуры, выбирают точку замера, наход щуюс на рассто нии Y от движущегос источника тепла, определ ют допустимые значени погонной энергии q/V, наход щиес в пределах q/V . . .q/Vmax и контролируют взаимосв зь между рассто нием Yт и температурой в точке замера, а параметры процесса регулируют согласно неравенству

,Ym/a.exp(-TJ)

(c+dTmV

тах

мощность источника тепла} скорость сварки, см/с|

5

Yma ,b,c, d

рассто ние от кромки стыка, над которой находитс источник , до точки с температурой тт;

0

эмпирические коэффициенты, завис щие от теплофизиче- ских свойств свариваемого металла.2 .Способ по п.1, отличающий с тем, что в качестве измер емого параметра выбирают рассто ние Ym от кромки свариваемого издели до точки с заранее заданной температурой Јтт1.

3.Способ по пп.1 и 2, отличающийс тем, что в качестве измер емого параметра выбирают температуру Тт на заранее заданном рассто нии от кромки свариваемого издели Ym,