SU1756061A1 - Способ дуговой сварки - Google Patents

Abstract

Использование: сварка в углекислом газе конструкций из стали средних толщин со швами, расположенными во всех пространственных положени х. Сущность изобретени : питание сварочной дуги осуществл ют от источника, имеющего в диапазоне рабочих режимов сварки крутопадающую внешнюю характеристикугПри повышении напр жени  дуги на величину 15-20% выше заданного рабочего напр жени  питание дуги осуществл ют на пологопадающей или жесткой внешней характеристике. Повышение стабильности процесса сварки и качества швов и снижение разбрызгивани  достигаетс  за счет ограничени  увеличени  длины дуги путем Ограничени  напр жени  с помощью перехода на питание дуги от источника с пологопадающей или жесткой внешней характеристикой. 1 ил., 2 табл.

Description

(Л

С

Изобретение относитс  к дуговой сварке металлов плав щимс  электродом и предназначено, в частности, дл  сварки конструкций из стали средних толщин со швами , расположенными во всех пространственных положени х.

Известен способ дуговой сварки в СОг, при котором дугу питают от источника с пологопадающей или жесткой внешней ха- рактеристикой. Этот способ получил очень широкое применение во всех странах.

Однако недостатками способа  вл ютс  повышенное разбрызгивание и недостаточно хорошее формирование шва в диапазоне средних и больших токов и использовании проволок диаметром 1,6 мм и более, когда процесс протекает с редкими короткими замыкани ми или без коротких замыканий.

Известен способ дуговой сварки плав щимс  электродом, при котором питание дуги осуществл ют от источника с крутопадающей внешней характеристикой. Этот процесс отличаетс  несколько меньшим разбрызгиванием.

Однако диапазоны режимов такой сварки узки. Кроме того, высокое напр жение холостого хода приводит к частым оплавлени м токоподводов горелки и вынужденным остановкам сварки.

Известен способ дуговой сварки плав щимс  электродом в С02, при котором питание дуги осуществл ют от источника с комбинированной внешней характеристикой падающей в диапазоне рабочих токов и напр жений и пологападающей в диапазоне низких напр жений и повышенных токов Существенное улучшение процесса сварки в С02 и качества швов достигаетс  в диапазоне малых и средних токов при ведении сварки с короткими замыкани ми. Это

СП

о о о

бусловлено прежде всего сравнительно ебольшими значени ми напр жени  холотого хода, при которых разрывна  длина уги меньше вылета электрода, и при остаовках подачи проволоки не происходит опавление токогтровода сварочной горелки. ри сварке на больших токах дл  улучшени  процесса требуютс  большее наклоны внешней характё риогикТг В насто щее вр е- м  это достигаетс  счет вы соких напр ений холостого хода источника питани .

.-

При таких напр жёниг х хоЛостого ХЬ да дуга раст гиваетс  настолько, что оплавл ет то- копровод и выводит из стро  сварочную горелку- .Таким образом, на сегодн  отсутствует способ сварки, обеспечивающий улучшение сварки в С02 на средних и больших токах, протекающей с редкими короткими замыкани ми и без коротких замыканий,

Наиболее близким в предлагаемому  вл етс  способ сварки, при котором питание дуги осуществл ют на круто пэда ющей внешней характеристике. Недостатком этого процесса, выполн емого на средних и больших токах,  вл е тс   недостаточна  степень саморегулировани  дуги, в результате чего наблюдаютс  зйачи- тельны е колебани  дуги, больша  чувствительность к воздействий внешних и собственных магнитных полей и значите л ь- ное б луждёние дуги. Это существенно затрудн ет сварку тавровых соединений, сварку с глубокой и узкой разделкой к ромок, наблюдаетс  значительное разбрызгивание электродного металла. При окончаний

сварки и случайных остановок электродной проволоки зачастую оплавл етс  токЪпро- вод сварочной горелки. Последнее вызвано высоким напр жением холостого Хода источников .литани  с крутопадающей внешней характеристикой.

Целью изобретени   вл етс  повышение стабильности процесса и качества швов, атакже увеличение производительности , уменьшение разбрызгивани  и облегче ни .труда сварщиков. - Поставленна  цель достигаетс  тем, что при повышении напр жени  дуги на 15- 20% выше заданного рабочего значени  питани  дуги осуществл етс  на пологопадающей или жесткой внешней харэктеристике . - ---, ,

Способ осуществл етс  следующим образом . -.,„.,,,

Плав щийс  электрод и изделие подключают к клеммам источника питани , имеющего комбинированную внешнюю характеристику - крутопадающую в диапазоне рабочих напр жений св аркй и

напр жений, на15-20% превышающих рабочее напр жение сварки и пологопадаю- щ ую или жесткую при напр жени х, превышающих рабочее напр жение сварки

на 15-2 0%.

На чертеже приведена внешн   характеристика источника, необходимого дл  получени  предлагаемого процесса сварки. Начало св аркги вы полн  юг путем короткого замыкани  электрода с изделием одного из известных способов. После зажигани  д остиже ни  заданным режимом значений напр жени  сварки и тока сварки на- чина етс  стабильное течени е процесса

сварки. Обыч ные колебани  напр жени  дуги на величину до +10%, всегда имеющие ме сто при Сварке, npi/тод т к изменени м величины то ка Дуги. Однако при питании дуги на крутопад ающей внешней характери стике изменений тока невелики и намного меньше, чем при п итании дуги на п ологопа- да ющейенешн ей характеристике, а изменени  длины дуги большие. Это уменьшает колебани  KannVi на электроде и снижает

разбрызгивание, улучшает формиро&аниё

шва. Шов формируетс  большей ширины с

более мелкой че шуйчатостьк и более пла-вйы м переходным к основному металлу.

Больша  шири на шва позвол ет выполн ть

сварку с болышмй скорост ми. При повышении напр жени  дуги выше значени  Un (l,15-1,20)UcB, например до значени  UCB (1,5-1,20)LfC8, питйние дуги осуществл ют

- на пологопадающей иЛи жесткой внешней

характеристике. Благодар  этому предупреждаетс  интенсивное оплавление дугой эле ктр ода, а зачастую и токопровода горелки . Переход на питание на пологопадающую характеристику приводит к резкому уменьшению тока дуги до значени  1св и замедлению оплавлени  электрода. Поскольку электрод подаетс  к изделию с неизменной скоростью, то происходит уменьшение длины дуги, снижение напр жени  и увеличение тока дуги. При снижении напр жени  ниже Un (1,15-1,2)UcB питание дуги снова осуществл ют на крутопадающей внешней характеристике. Напр жение дуги достигает рабочего значени  Uce, а ток увеличиваетс  до значени  Ьв. Отмеченные изменени  напр жени , длины дуги и тока предупреждает нарушение процесса свар ки и повышение разбрызгивани , уменьша ет отрицательное воздействие магнитного дуть , предупреждает оплавление токопрс

вода и выход из стро  сварочной горелки.

При ведении сварки с короткими замыкани ми напр жение сварки берут таким, чтобы длина дуги была равна Т-2 диаметра электрода и при коротких замыкани х дуги

скорости нарастани  тока короткого замыкани  увеличивают до значений 100-200 кА/с Начало и течение процесса сварки аналогичны описанному

При мере горени  дуги и оплавлени  электрода на торце формируетс  капл  жидкого металла, приподнимаетс  дугой. Дуга, гор ща  на крутопадающей ветви внешней характеристики, легко раст гиваетс  и смещаетс , расшир   участок нагрева издели , что увеличивает ширину шва и улучшает формирование валика Колебани  капли на электроде невелики так как изменени  напр жени  не вызывают больших бросков тока. Это обеспечивает уменьшение разбрызгивани . При увеличении напр жени  выше значений (1,15-1,20)иСв, при которых возможны интенсивное оплавление электрода и обрывы дуги, питание дуги перевод т на пологопадающую или жесткую внешнюю характеристику, Уменьшение тока, происход щее при этом, уменьшает оллавленме электрода и приводит к уменьшению длины дуги и восстановлению заданного рабочего значени  напр жени  дуги. Благодар  этому повышаетс  стабильность процесса. Постепенно размеры капли увеличиваютс , когда они превыс т длину дуги, наступает короткое замыкание разр дного промежутка . В этот момент принудительно увеличивают скорость нарастани  тока короткого замыкани  в цепи до значений 100-200 кА/с. Это необходимо дл  быстрого перехода капли в ванну под действием электродинамических сил и поддержани  стабильным процесса сварки. В конце перехода капли в ванну жидка  шейка между каплей и электродом перегорает. В этот момент зажигает- с  дуга и весь цикл процесса повтор етс . Увеличение скорости нарастани  необходимо только в случае, если источник питани  на участке крутопадающей внешней характеристике обеспечивает скорости нарастани  тока короткого замыкани  менее 100-200 кА/с(при использовании проволок диаметром 0,8-1,4 мм)

В качестве примера практической реализации предлагаемого способа сварки можно указать на применение его дл  сварки в СО2 сталей средних толщин в нижнем положении. Сварка произвэдилась проволокой св-08Г2С по ГОСТу 2246-70 с защитой дуги газообразной двуокисью /глерода по ГОСТу 8050-76. Сварка выполн лась полуавтоматом типа ПДГ-508 с питанием дуги от опытного выпр мител , обеспечивающего получение комбинированной внешней характеристики в диапазоне до 500 А.

В табл.1 приведены режимы опытных сварок на обратной пол рности тавровых

соединений стали ВМСТ-3 Швы, выполненные на указанных режимах без дефектов, имели плавные очертани  и мелкочешуйча тую поверхность Разбрызгивание не пре5 вышало 4-6%

Результаты обработки экспериментов при предельных значени х параметров приведены в табл 2. В опытах 1-9 сварка выполн лась от выпр мител  с комбинированной

0 внешней характеристикой 1)н К1н и соответственно К -Д В/А, коэффициент нан клона крутопада1ощей ветви К -0,25 В/А;

коэффициент наклона пологопадающей еет5 ви К -0,02 В/А. Использовали проволоку СВ-08Г2С диаметром 1,6 мм по ГОСТу 2246- 70 без очистки в состо нии поставки, покрытую смазкой и специально очищенную механическим путем. Дл  защиты использо0 вали С02 по ГОСТу 5080-76 Расход С02 10 л/мин. Наплавл лись валмки в нижнем положении на сталь ВМСТ-3 толщиной 10 мм, на токе 300 А напр жение сварки DCB 28 В, вылет электрода 20 мм, пол рность обратна 

5 В опыте 10 сварка велась от источника с крутопадающей внешней характеристикой с наклоном К -0,25 В/А: в опыте 11 сварка велась от выпр мител  с пологопадающей внешней характеристикой и накло0 ном К -0,02 В/А.

Данные киносъемки камерой СКС Ш со скоростью 500 кадров в секунду показали, что при крутопадающей внешней характеристике (опыт 10), а также при комбиниро5 ванной внешней характеристике при Un 1,30UCB после каждого короткого замыкани  при переходе капли в шов загораетс  дуга, оплавл ет электрод и обрываетс  При переходе на пологопадающую внешнюю харак0 теристику при Un 1,25UCs примерно после 3-4 коротких замыканий дуга оплавл ет электрод и обрываетс . После обрыва дуги процесс восстанавливаетс  после короткого замыкани  электрода с ванной, при кото5 рой наблюдаетс  взрыв, привод щий к расплескиванию ванны и выбросу жидкого металла в виде брызг, При значении Un 1,20иСв дуга не оплавл ет электрод и не обрываетс  Наличие загр знений на повер0 хности проволоки приводит к увеличению длины дуги. В этих случа х характеристика процесса сварки при Un 1,15Uce оказались весьма близкими к процессу, реализуемому при Un 1,20UcB. Исход  из того, что различ5 ные заводы, изготавливающие проволоку св-08Г2С по ГОСТу 2246-70 примен ют различные покрыти , а оценки роли покрыти  ГОСТ 2246-70 не оговариваетс , предлагаетс  значени  напр жени  Un брать е пределах Un {1,15-1,20)Uce Данные киносъемки показали что при значени х Un (1,20)иСв имеет место спонтанное оплавление электрода до обрыва дуги, т е имеет место качественное скачкообразное изменение характера течени  процесса сварки, следствием которого  вл етс  существенное ухудшение технологических характеристик процесса сварки, что подтверждено данными анализа опытов, приведенных в табл 2

Таким образом, ведение процесса предлагаемым способом с изменением наклона внешней характеристики от крутопадающей к пологопадающей или жесткой при напр жени х Un (1,15-2,20)UCB обеспечивает существенное улучшение технологических характеристик процесса сварки, а именно повышает стабильность процесса, уменьшает разбрызгивание и улучшает фор- му шва, что позвол ет вести сварку на более высоких, чем обычно скорост х

Предлагаемый способ дуговой сварки может заменить в производстве обычную сварку в СОа проволокой св-08Г2С по ГОСТу 2246-70, выполн емую в нижнем положении от серийновыпускаемых выпр мителей типа ВС-ЗООБ, ВС-632, ВЛУ-505, ВДУ-506 с жесткой и пологопадающей внешней характеристикой Предлагаемый способ обеспечивает повышение скоростей сварки в 1 5 2 раза, разбрызгивание уменьшаетс  примерно в 2 раза улучшаетс  внешний вид швов, облегчаетс  труд сварщиков и их утомл емость, так как при новом процессе дуга более м гка  и эластична . Снижение потерь на разбрызгивание обеспечивает снижение расходов на очистку изделий после сварки, а также экономию электродной проволоки, газа и электроэнергии

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ дуговой сварки плав щимс  электродом, при котором питание сварочной дуги осуществл ют от источника, имеющего в диапазоне рабочих режимов сварки крутопадающую внешнюю характеристику, отличающийс  тем, что, с целью повышени  стабильности процесса и качества швов, а также увеличени  производительности снижени  разбрызгивани  и облегчени  труда сварщиков путем ограничени  самопроизвольного увеличени  длины дуги, при повышении напр жени  дуги на величину от 15 до 20% выше заданного рабочего напр жени  питание дуги осуществл ют на пологопадающей или жесткой внешней характеристике

   Т а б л и ц а 1

   Таблица 2

   Ite очищен. f-5

   9 1,30Иеочицен. 6-7 13-15 15-t7 15-17 8-10 - 10Крутопа- 4

   Т ШВНеочиден. 4-5 -6 6 lV-15 j,

   11ПОЛОГО- очищен. 2-3 23 9-11

   J

   8-9Нет Нел

   ч чешу

   .2

   8-9Нет Нелког

   ч чешуйч

   .

   .№(