SU988489A1 - Способ импульсно-дуговой сварки неплав щимс электродом - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к способам импульсной дуговой сварки присадочной проволокойстыковых соединений с разделкой кромок из различных металлов и может найти применение в судостроительной области, энергетической и других отрасл х промышленности.

Во многих отрасл х народного хоз йства сваривают стыковые соединени  толщиной А-20 мм с разделкой кро-ц, мок и последующим заполнением присадочным металлом.

Известен способ автоматической сварки горизонтальных стнковмх соединений на вертикальной плоскости с s полупринудительным формированием шва, при котором сварку ведут одновременно двум  расщепленными дугами в общую сварочную ванну с использованием самозащитной порошковой проволокиГТ. 20

Однако дл  осуществлени  данного способа сварки необходимо использо вать оборудование, которое громоздко, что не позвол ет производить процесс

сварки в труднодоступных местах, в частности, сварку изнутри труб небольшого диаметра.

Известен способ дуговой сварки в среде защитных газов плав щимс  электродом , при котором сварку осуществл ют без поперечных колебаний электрода и при ступенчатом наложении валиков с перекрытием соседнего валика на половину или третью часть его ширины последовательно у каждой из кромок 2.

Claims (3)

1. Недостатки этого способа заключаютс  в том, что при сварке ответственных конструкций и изделий не допускаетс  наличие брызг на поверхности основного металла, что невозможно избежать при осуществлении способа . Крюме того, в процессе сварки после каждого прохода необходимо производить настройку сварочной горелки то на одну кромку разделки, то на другую, что снижает производитель3 ность процесса сварки особенно в ст сненных услови х. Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  способ дуговой сварки нешлав щимс  электродом в среде защит ных газов с присадочной проволокой, при котором неплав щийс  электрод имеет изол цию ot стенок разделки и совершает синусоидальные поперечн колебани  относительно середины шва f З. 1едостатком известного способа   л етс  по вление непроваров и иесплавлений в св зи с неточностью рас положени  электрода у кромок. Цель изобретени  - повышение про изводительности и качества сварного шва при сварке стыков в горизонтальной плоскостипри нестандартной разделке счет увеличени  объема наплавл емог металла за один проход и сокращени  времени настройки перед каждым проходом. Поставленна  цель достигаетс  те что согласно способу импульсной дуговой сварки неплав щимс  электродом стыковых, соединений с разделкой кромок и подачей присадочной проволоки , при котором в начале процесса электрод располагают в угол разделки в начале процесса перемещают электрод по высоте разделки с одновременной подачей присадочной проволоки со скоростью в 1,5-2 раза меньше, оптимальной и после получени  высоты валика, равной 0,7-0,9 диаметра активного п тна дуги в импульсе, смещают дугу, располага  ее активное п тно по высоте валика на его боковой поверхности, и осуществл ют сварку при соотношении времени ими проволоки; скорость подачи присадочной проволоки при оптималь ном режиме; сварочный ток и напр жение v,-V дуги в импульсе соответственно; коэффициент, учитывающий скорость кристаллизации металла, при этом разделку заполн ют валиками расположенными параллельно разделке 9 последовательно перемеща  электрод от кромки к кромке и измен   угол наклона с N электрода относительно го3-7 ,5(4,5-N ризонтали по условию N- номер сло , а проволоку подают под углом /OSo к зеркалу сварочной ванны со смещением на 2-3 диаметра проволоки от оси электрода в зону ванны с минимальной скоростью кристаллизации . На фиг. 1 и 2 показаны схемы выполнени  начала сварки стыкового соединени  с разделкой кромок; на фиг. 3 схема процесса сварки; на фиг. k - циклограмма процесса сварки; на фиг. 5 и 6 - последовательность наложени  валиков при многопроходной сварке. Способ.импульсной дуговой сварки плавлением осуществл етс  следующим образом. Предварительно на стыках 1 и 2 выполн ют ступенчатую разделку. Затем электрод 3 выставл ют .под углом У в угол разделки, образованной кромками и 5 и осью электрода 3 (фиг.1).. Затем зажигают дугу между электродом и кромками 4 и 5 и по истечении времени прогрева 1ж(фиг.) в образовавшуюс  сварочную ванну подают со скоростью в 1,5-2 раза меньше оптимальной V-pQ присадочную проволоку 6 со смещением на (2-3) d,p от оси электрода 3 в зону А ванны с минимальной скоростью 4 ристаллизации. Электрод 3 перемещают параллельно кромке 4 в течение времени t (фиг.А). При достижении высоты валика за врем  t. НЬ(0,7-0,9) Одпэлектрод 3 перемещают со скоростью V(,gHa величину Д5 в направлении сварки (фиг.2) так, что активное п тно дуги располагают по вы.соте валика на его боковой поверхности . При этом увеличивают скорость подачи присадочной проволоки 6 до оптимальной пр0 и подают ее под углом 70-80 к зеркалу сварочной ванны. Параметры импульсного режима выбирают из услови  так, что ток в импульсе In должен обеспечивать расплавление преимущественно присадочной проволоки 6. Длительность импульса t выбирают из услови  образовани  критических размеров сварочной ванны, т.е. НЬ (,9) Одр. Дл  сокращени  t, увеличени  скорости кристаллизации сва5Э рочной ванны и соответствующего увеличени  производительности в предлагаемом способе в период паузы tj, при садочную проволоку 6 подают со смеще нием на (2-3)с1,,рОт оси электрода 3 в зону ванны с минимальной скоростью кристаллизации (фиг.З) с той же скоростью , что и во врем  импульса t, а именно . При этом расплавление проволоки 6 происходит только за сче выдел емого тепла при кристаллизации сварочной ванны так как ток в паузе А, что  вно недостаточно дл  плавлени  присадочной проволоки. Это позвол ет улучшать качество сварного как при увеличении скорости . кристаллизации образуетс  мелкозерниста  структура металла шва.После наложени  первого валика.накладывают второй валик так, как показано на фиг ,5 Дл  этого электрод 3 смещают поперек кромки fi таким образом,чтобы процесс наложени  второго валика происходил с перекрытием первого на половину или третью часть его ширины, т.е. в точке В. Пор док ступенчатого заполнени  разделки взаимодействукмцимис  валиками D , 0, ...Oj показан на фиг. 6. Дл  достижени  этой цели эле трод 3 в процессе последовательного наложени  валиков D, D...Dj переме щают :от сло  к слою с установочным изменением при этом угла наклона электрода 3 ото(И до et . Качество сварного шва и производительность процесса сварки во многом завис т от правильного выбора тока сварки I, скорости подачи присадочной проволоки Vnp, времени импульса t yj и времени паузы tp. На основе многочисленных экспериментов получают следующие зависимости: ц-КгМцОдм t.. fey где К ,К ,К - эмпирические коэффици енты соответственно численно равные К. 8 - 12tT/CMl ,95-1,2 (кДж) мм К 2,2-3fO эмпирический коэффициент, учитывающий скорость кристаллизации металла. 9 Пример. Способ импульснодуговой сварки неплав щимс  электродом в среде защитных газов осуществл ют при сварке изнутри стыков вертикально расположенных труб из стали 12Х 8 HI ОТ размеров 160 х tO мм. Предварительно на стыках труб выполн ют ступенчатую разделку со следующими размерами: высота разделки стыка 7, мм; ширина разделки стыка 10-12 мм; . Сварку производ т сварочной головкой СА-З с применением аппаратуры управлени  СА-.198, источника питани  ТИр-200 В. Предварительно перед сваркой с использованием указанных соотношений получают значени  Tj,; t дл  каждого прохода. Сварка первого прохода. Перед первым проходом электрод устанавливают в разделку под углом ниже горизонтали и зажигают дугу между электродом и кромками разделки. Угол c/-f , 37;5(4,5-N). выбирают из услови  iy , N где N - номер сло . Если величина угла d Ц при наложении каждого сло  меньше своей оптимальной величины, определенной из указанного услови , , то накладываемые валики имеют бочкообразную форму, наличие которой ведет к по влению непроваров и несплавлений в местах перекрыти  валиков. Если ,ro происходит кание расплавленного присадочного металла с вертикальной стенки, что . создает трудность в удержании сварочной ванны на вертикальной стенке разделки. После того, как зажигают дугу в начале процесса сварки электрод перемещают по высоте разделки с одновременной подачей присадочной проволоки со скоростью 1,,0 раза, меньшей оптимальной, а именно.рц. 19 м/ч. Скорость подачи присадочной проволоки в начале процесса сварки выбирают, исход  их следующих соображений. Если , то происходит неполное расплавление присадочной проволоки в процессе начала сварки, ведущее к по влению металлических включений, в сварном шве. по вл етс  веро тность прожога, к тому же присадочна  проволока расплавл етс  столбом сварочной дуги и, не поступа  в сварочную ванну, разбрызгиваетс  капл ми, что приводит к замыкани м. По истечении времени t 10 с с начала процесса сварки получают валик высотой, равной (О, , 9) с(п составл ет 5-6 мм. В этот момент электрод перемещают в направлении сварки CQ.CKO ростью Vj,p и подают присадочную про волоку в зону сварки со скоростью . Высота валика НЬ должна лежать в пределах НЬ(0,7-0,9)0,. , так как при ,7 уменьшаетс  объем наплавл емого металла, что. ведет к понижению производительности процесса сварки. При Hb70.9 РОД накладываемые валики имеют бочкообра ную форму, наличие которой, в свою очередь, затрудн ет процесс последовательного наложени  валиков, а так- же ведет к по влению непроваров и неисплавлений в местах перекрыти  валиков. Присадочную проволоку подают под углом 70-80 к зеркалу сварочной ванны со смещением на (2-3)cL что составл ет2,,0 мм от оси электрода в зону ванны с минимальной скоростью кристаллизации. Если при-, садочную проволоку подают к зеркалу . ванны под углом большим 80 или мень шим 70°, то по вл етс  веро тность возникновени  непровара и металличес ких включений из-за неполного распла лени  присадочного металла. Присадоч ную проволоку подают со смещением на (2-3) dpp от оси электрода в зону сварочной ванны с минимальной скоростью кристаллизации по следующим соображени м; если смещение присадочной проволоки больше 3d, то врем  кристаллизации сварочной ванны возрастает , что приводит к росту зерен металла, перегреву основного и присадочного металла в зоне сварки. Дл  того чтобы процесс сварки был стабильным при таком смещении присадочной проволоки, последнюю подают с меньшей скоростью во избежании непол ного расплавлени  присадочной проволоки . Все это отрицательно, вли ет на качество сварного шва и снижает производительность процесса сварки. При смещении, меньшем чем 2dnpзатруд н етс  процесс наложени  валика на вертикальную стенку разделки из-за того, что расплавленный присадочный металл стекает вниз и образует несплавлени  в местах перекрыти  вертикальной стенки наплавл емым валиком, ухудша  тем самым качественное форми рование шва. S s Режим сварки первого прохода: l, - 125-130 А; )Ьв 7,0 м/ч; t.,1 ,0 С; 1д 20А; Uf 3,5 м/ч; t 0,2 С; 1д 2,. Врем  прогреве издели  3,0 с. Врем  наложени  одного йалика составл ет 16,5 мин.. Сварка Btoporo прохода. Не измен   местоположени  электрода начинают сварку второго прохода . В начале процесса сварки эле(строд перемещают по высоте разделки аналогично первому проходу, Режим сварки второго прохода: Iv, 110 А; ,0 M/4;t 1,0 С; Vnpo 31 м/ч; t 0,2 С ,0 мм. После сварки первого сло , состо щего из двух валиков, приступают к сварке следующих слоев. Сварка третьего и четвертого проходов . Дл  сварки этих проходов электрод устанавливают под углом /z 20 в угол, образованный первым слоем и вертикальной с-тенкой разделки. Технологи  сварки аналогична технологии сварки первого сло , ) Режим сварки третьего и четвертого проходов: 1и 130А; 7,0 м/ч; ,0 С; ,0 мм; I. 20 А; V-. 3,5 м/ч; ,2 С. Сварка п того прохода. Процесс сварки аналогичен процессу сварки первого прохода, но отличаетс  лишь тем, что в данном случае установочный угол электрода с/л 10. Сварка шестого прохода. Перед сваркой шестого прохода элек трод устанавливают под угломо 5® ниже горизонтали в угол, образованный верхней кромкой разделки и поверхностью металла, наплавленного при п том проходе. Режим сварки шестого прохода: Ivi 120 А; ,0 м/ч; t 1,0 С; 1д 2,0 мм; 1. 20 А; V 28 м/ч; ,2 с; После сварки образцы подвергают внешнему осмотру, рентгенопросвечиванию и металлографическим иссле довани м. Качество формировани  и защиты шва хорошие. Несплавлений, пор, неметаллических включений не обнаружено. Применение способа позвол ет при высоком качестве ,швов увеличить прсп изводительность процесса сварки, сни зить остаточные деформации. Например при сварке изнутри стыков вертикально расположенных труб ф 160x10 мм не прерывной дугой с присадочной проволокой требуетс  }-}k сварочных проходов в то врем  как предлагаемый способ позвол ет совершить сварку за 6 проходов и за врем , которое в 1,5 раза меньше времени, требуемого дл  сварки непрерывной дугой. Экономический эффект от применени  предлагаемого способа составл ет 0,5 р. на 1 стык. Формула изобретени  Способ импульсной дуговой сварки неплавл щимс  электродом стыковых соединений с разделкой кромок и подачей присадочной .проволоки, при котором в начале процесса электрод располагают в угол разделки, отличающийс  тем, что, с целью повышени  производительности и качества соединени  при сва ке стыков в горизонтальной плоскост при нестандартной разделке, в начале процесса перемещают электрод по высоте разделки с одновременной подачей присадочной проволоки со скоростью в 1,5-2 раза меньше оптимальной и после получени  высоты ва лика, равной 0,7-0,9 диаметра актив ного п тна ;дуги в импульсе, смещают дугу, располага  ее активное п тно по высоте, валика на его боковой поверхности , и осуществл ют сварку пр оотношении времени импульса ремени паузы tp, равном ;Ц . ELIDEO, «П 1 и JAH диаметр присадочной проволоки; скорость подачи присадочной проволоки при оптимальном режиме; и - сварочный ток и напр же ние дуги в импульсе соот венственно; К - -коэффициент, учитывающий скорость кристаллизации металла, при этом разделку заполн ют валиками, расположенными параллельно разделке, последовательно перемеща  электрод от кромки к кромке и измен   угол наклонаotvj электрода отнрсительно )-; горизонтали по условию ,5 где N - номер сло , а проволоку гюдают под углом 70-80 к зеркалу сварочной ванны со смещением на 2-3 диаметра проволоки от оси электрода в зону ванны с минимальной скоростью кристаллизации. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Экспресс-информаци . Информэнерго сери  Сварочные работы в энергетическом строительстве tf 8, 1980, стр.12.
2. 2.Сварочное производство вып.6 М. НИКИМТ, 1979, с 33/3.
3. 3.Патент США № 364311, кл. 219 137, 1972 г.Y прототип/.

   an.

   -

   Фи1.ч

   LIIIIII

   с

   .

   ТГ--т-

   л

   ::

   .

   «ц,

   .

   fr

   «

   «г/ -4а ,

   V Ч