SU927432A1 - Способ электродуговой сварки - Google Patents

Description

( СПОСОБ ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ СВАРКИ

I

Изобретение относитс  к электроду говей сварке металлов, в частности к способам электродуговой сварки с использованием ультразвука.

Известен способ электродуговой сварки с применением ультразвуковых колебаний, в котором ультразвуковые колебани  в Электродной проволоке возбуждают через скольз щий контакт в отверстии инструмента Г1 .

Недостатком известного способа  вл етс  то, что степень измельчени  зерна при возбуждении ультразвуковых колебаний в электродной проволоке различна в зависимости от скорости подачи электродной проволоки, в св зи с чем качество свариваемого шва получаетс  очень низким. Скорость подачи необходимо подбирать дл  каждого конкретного случа  в зависимости от марки электродной проволоки, ее диаметра и режима сварки, в св зи с чем падает производительность труда. Это обусловлено тем, что при больших скорост х подачи электродной проволоки, она глубже проходит о ванну жидкого металла, и зерно в шве получаетс  более мелким, но электродна  проволока не успевает расплавитьс  целиком и в наплавленном металле остаютс  кусочки нерасплавленной электродной проволоки„ ГТри уменьшении скорости подачи электродной проволоки она быстро расплавл етс  в слое жидкого шлака , и ультразвуковые колебани  не оказывают вли ни  на структуру сварного шва.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому изобретению  вл етс  способ электродуговой сварки, при котором на каплю расплавленного присадочного металла воздействуют импульсами ультразвуковых колебаний. На конце электрода при помощи ультразвуковых колебаний формируют каплю расплавленного металла. Каплю ввод т в контакт с расплавленным металлом сваооч.ной ванны и отключают ультразвуковые колебани  12. Недостатком известного способа ( вл етс  то, что капл  при воздействии на нее ультразвуковых колебаний, как показали эксперименты, принимает серд цеобразную форму, а это увеличивает площадь ее поверхности. Химико-металлургические реакции на стадии капли,  вл  сь диффузионным процессом, развиваютс  главным образом, через ее поверхность, т.е. возрастание объема и площади поверхности капли в резуль тате воздействи  на нее ультразвуковых колебаний сказываетс  на интенсив ности химико-металлургических процессостав соединени . В процессе формирорани  капл  стремитс  переместитьс  вверх по электроду. Измельчение формы капли и смещение ее вверх по электроду при воздействии на нее ультразвуковыми колебани ми объ сн етс  воздействием на каплю сил поверхностного нат жени , электродинамической силы, и силы, возникающей при воздействии ультразвуковых колебаний. В электроде наблюдаетс  характерна  картина сто чих волн с чередованием узлов и пучностей. Если на конце электрода имеетс  узел, т.е. амплитуда ультразвуковых колебаний практически равна нулю, то отсутствует вс кое воздействие ультразвуковых колебаний на формирование капли. При наличии пучности ультразвуковых волн капл  либо стр хиваетс  с конца элект родной проволоки, либо, если энерги  ультразвуковой волны недостаточно дл  стр хивани  капли, она начинает подниматьс  вверх по электроду из пучности в узел, образованный распростран ющейс  в Электроде ультразвуковой волной, а так как при ручной дуговой сварке невозможно сохранить посто н ,ную длину электрода, то капл  будет подвергат.с  либо интенсивному воздействию ультразвуковых колебаний, либо колебани  будут отсутствовать . Во врем перемещени  вверх по электродной проволоке капл  отдает некоторое количество энергии на частичное сплавление и нагрев электродной проволоки и переходит в сварочную ванну с пони)хенной температурой. Этим оказываетс  вли ние Hf геометрические параметры шва, увеличение высоты его валика и уменьшение глубины проплавлени . 9 24 Цель изобретени  - повышение качества сварного соединени  путем измельчени  и дезориентации структуры металла шва и повышение производительности процесса сварки. Это достигаетс  тем, что в способе электродуговой сварки, при котором на каплю расплавленного присадочного металла воздействуют импульсами ультразвуковых колебаний, начало импульса ультразвуковых колебаний синхронизируют с моментом соприкосновени  капли с металлом сварочной ванны, а конец - с моментом отрыва капли от присадочной проволоки, Применение предложенного способа позвол ет формировать каплю расплавленного металла на конце присадочной проволоки обычным способом. Это позвол ет получить каплю шарообразной формы, что способствует интенсивности химико-металлургических реакций на стадии капли. Кроме того, в процессе формировани  капл  не перемещаетс  вверхпо сэлектродной проволоке не стр хиваетс  с конца электродной проволоки. Ультразвуковые колебани  подают в момент соприкосновени  капли с металлом сварочной ванны, ультразвукова  волна проходит по электродной проволоке, перемычке, образуемой капЛей расплавленного металла и металлом сварочной ванны в сварочную ванну, т,е. ультразвуковые колебани  короткими импульсами передаютс  металлу сварочной ванны, что способствует измельчению и дезориентации структуры металла шва. На чертеже показано устройство дл  осуществлени  предложенного способа . Устройство дл  осуществлени  предложенного способа состоит из последовательно соединенных ультразвукового генератора I, ключа управлени  ультразвуковым генератором 2, ультразвуковой колебательной системы, включающей электроакустический преобразователе 3 и механическую колебательную систему 4, концентратор с отверстием дл  присадочной (электродной) проволоки 5 и изделие 6, а также цепи обратной св зи, состо щей из датчика короткого замыкани  7 и усилительно-согласующего устройства 8. В начале сваррчно го цикла напр жение.между изделием 6 и присадочной (электродной) проволокой 5 подаетс  на датчик короткого замыкани  6, который устроен так, что, если на его входе имеетс  напр жение, то на выходе оно равно нулю и наоборот. При соприкосновении капли с расплавленным металлом напр  жение изделие-электрод равно нулю, на выходе датчика короткого замыкани  по вл етс  напр жение, которое усиливаетс  усилительно-согласующим устройством 8 и открывает ключ управ лени  2, которые включает ультразвуковой генератор 1, Ультразвуковые колебани  передают с  непосредственно через каплю, контактирующую с расплавленным металлом сварочной ванны, в сварочную ванну. Происходит процесс измельчени  и дезориентации структуры шва сварочного соединени  Предлагаемым способом сварки проводилась сварка химических аппаратов из хромоникелевых сталей типа 18-10. Свариваемые стали Марки проволок 12Х18Н9 СВ01Х19Н9 08X18Н1О CBOitX19H9 12Х18НЗТ СВ06Х19Н9Т 12Х18Н10Г СВ07Х18Н9Т10 Перед употреблением со сварочной проволоки удал ют следы масла и загр знений . Предлагаемым способом проводитс  сварка под флюсом и в среде углекислого газа (COrj). В качестве источника ультразвуковых колебаний примен ют ультразвуковой генератор УЗГ2-. Амплитуда поперечных колебаний электродной прово локи измен етс  8 пределах ,6-13,2 мк и измен етс  оптическим способом. В начале цикла сварки подаетс  питающее напр жение на устройство ДЛ

0-2 2-i 1-3 k-s

4-6

5-7

26-28 26-28 26-90

зо-з зо-з

sz 6 подачи ультразвуковых колебаний, а затем сварочное напр жение на изделие и присадочную (электродную) проволоку . В промежуток времени до передачи сварочного напр жени  кратковременно включаетс  датчик короткого замыкани  и открывает ключ управлени , который включает ультразвуковой генератор . Присадочна  (электродна ). проволока получает кратковременный ультразвуковой импульс, что свидетельствует о том, что устройство готово к работео С включением сварочного напр жени , датчик короткого замыкани  отключает ключ .управлени  ультразвукового генератора. Ультразвуковой генератор отключаетс . Устройство готово дл  проведени  процесса сварки. В начале процесса сварки начинает по-. даватьс , присадочна  (электродна ) проволока, в момент касани  с изделием срабатывает датчик короткого замыкани  и включаетс  ультразвуковой генератор, присадочной (электродной) проволоке передаютс  ультразвуковые колебани , которые способствуют, в .этот момент, повышению надежного зажигани  дуги. Дуга зажигаетс , отключаетс  датчи к короткого замыкани  и ультразвуковой генератор, начинаетс  процесс сварки. На прот жении этого процесса последующие соприкосновени  капли с металл9М и ультразвукового генератора. Частота и длительность ультразвуковых импульсов определ ютс  услови ми сварки. В табл. 1 приведены результаты сварки стыковых швов без разделки кромок с об зательным зазором на флюсовой подушке. Таблица 1

7927 328

Сварка стыковых швов без разделки ной подваркой швов представлена в кромок с об зательным зазором с руч- табл, 2.

При амплитуде ультразвуковых колебаний ,3 мкм наблюдаетс  наилучшее вли ние ультразвуковых колебаний на измельчение и дезориентацию металла шва Увеличение амплитуды приводит к стр хиванию капли жидкого металла с электродной проволоки.

Эксперименты показывают, что использование предлагаемого способа по сравнению с известным позвол ет стабилизировать процесс горени  дуги и снижает потери на разбрызгивание присадочного металла, которое про вл етс , несмотр  на правильно настроенный режим сварки. Получить измельченную структуру металла шва за счет того , что ультразвуковые колебани  передаютс  непосредственно через каплю в сварочную ванну Коррозионные испытани  сваренных с ультразвуковыми колебани ми деталей показывают, что при сварке на оптимальных режимах (Л мкм) наблюдаетс  увеличение стойкости шва и межкристаллитной коррозии. Испытани  на межкристаллитную коррозию провод тс  согласно методике ГО.СТ 6032-75.

Испытани  на статическую прочность сварных соединений показывают, что при сварке на оптимальном режиме предел прочности на раст жение увеличиваетс  на .

Таблица 2

Измельчение структуры шва существенно снижает склонность металлов к образованию гор чих трещин, оказывает благопри тное вли ние на коррозионную стойкость металла, шва, тем самым значительно увеличивает срок службы сварного соединени , по сравнению с известным.

Claims (2)

1.Силин Л. Ло и др„ Ультразвукова  сварка. М., Машгиз, 19б2, с, ISfl157о

2.Авторское свидетельство СССР № 515608, кГЛо В 23 К 9/1, 13.05.7 (прототип).