SU996126A1 - Способ трехфазной дуговой сварки - Google Patents

Description

(54) СПОСОБ ТРЕХФАЗНОЙ ДУГОВОЙ СВАРКИ

1

Изобретение относитс  к электродуговой сварке в среде защитных газов, преимущественно металлов и сплавов больших толщин, широко используемых в машиностроении , самолетостроении, судострое-. НИИ и др. отрасл х промышленности.

Известен способ сварки двум  неплав щимис  электродами, установленными на различных уровн х от оси свариваемого стыка 1.

Недостатками известного способа сварки  вл ютс  ограниченна  проплавл юща  спосЪбность сварочной дуги, обусловленна  невысокой степенью концентрации тепловой энергии, гор щей в. открытом пространстве (КПД трехфазной дуги составл ет 0,5-0,52), так как конструкци  горелки не предусматривает дополнительного обжати  основной проплавл ющей дуги и недостаточное «катодное распыление при сварке алюминиевых сплавов (дробление тугоплавкой окисной пленки ), обусловленное узкой полосой зачистки, приблизительно равной по ширине диаметру электрода. При сварке алюминиевых сплавов больших толщин, ширина сварочного шва получаетс  больше диаметра электрода и в этом случае окисна  пленка переходит в сварочный шов с переферийных зон сварочной ванны, что значительно снижает механические свойства сварного шва, а следовательно, ухудщает качество свар5 ки.

Известен способ двухдуговой трехфазной сварки в постороннем продольном магнитном поле, при котором сварку ведут с повышенной скоростью. Способ вол ет получить повышение производительности процесса сварки и сварные Н1вы высокого качества 2.

Однако в известном способе недостаточна  проплавл юща  способность дуги 15 вследствие недостаточно концентрированного ввода тепла в свариваемое соединение . .

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту  вл етс  способ трехфазной дуго20 вой сварки с двум  зависимыми и независимыми дугами, при котором на сварочную ванну воздействуют продольным относительно зависимых дуг импульсным реверсируемым магнитным полем 3. Недостатком известного способа  вл етс  также низка  проплавл юща  способность дуги, что не тюзвол ет повысить производительность процесса сварки. Цель изобретени  - повышение производительности процесса сварки путем повышени  концентрации тепловой энергии дуги. Цель достигаетс  тем, что согласно способу трехфазной дуговой сварки с двум  зависи.мыми и одной независимой дугами и управл ющим продольным магнитным полем , одну из зависимых дуг формируют цилиндрической, а вторую зависимую и независимые дуги - конусными, причем конусную зависимую - дугу располагают внутри независимой дуги,- а цилиндрическую дугу - снаружи независимой, концентрично ей. На фиг. 1 схематически изображена горелка , реализующа  предложенный способ; на фиг. 2 - пор док подачи напр жени  при сварке издели ; на фиг. 3-6 - положение дуг в различные моменты времени; на фиг. 7 - кинограммы горени  дуги; на фиг. 8 - пор док горени  дуг. Устройство содержит кольцевой электрод 1, внутри которого расположен стержНевой электрод, 2. Электроды 1 и 2 расположены в корпусе 3, выполн ющем одновременно роль сопла дл  подачи защитного газа. На корпусе 3 установлена электрокатушка 4 магнитна , генерирующа  управл ющее магнитное поле. В кольцевой зазор между электродами 1 и 2 подают защитный газ. Позицией 5 обозначено свариваемое изделие. В момент времени t,, одновременно гор т три дуги: А - дуга между кольцевым электродом и изделием, зависима  цилиндрическа  дуга; Б - дуга между стержневым и кольцевым электродами , независима  конусна ; В - дуга между стержневым электродом и изделием, зависима  конусна . Цричем, дуги Б и В гор т в полупериоды пр мой пол рности, а дуга А - в полупериод обратной пол рности. Возбуждение и горение дуги А при отсутствии управл ющего магнитного , пол  приводит к ее горению на произвольном участке электрода без движени  активных п тен по поверхности свариваемого издели  5 и торца электрода, что подтверждаетс  результатами скоростной киносъемки (фиг. 7 а). Это способствует быстрому разрушению электрода из-за токовых нагрузок в месте прив зки дуги. При наложении управл ющего магнитного пол  столб дуги А приводитс  во вращение и при соответствующих параметрах сварочного тока и индукции управл ющего магнитного пол  приобретает цилиндрическую форму, а катодное ц, тно под действием пондеромоторных сил начинает вращатьс  по закономерной круговой траектории, расположенной на поверхности свариваемого издели , производ , тем самым, интенсивную закономерную катодную обработку этой поверхности и обеспечива  предварительный (впереди ванны) и сопутствующий (позади ванны) подогрев свариваемого металла, увеличива  проплавл ющую способность дуги трехфазного тока в целом (фиг. 7 б). Процесс интенсифицированного под действием управл ющего магнитного пол  катодного распылени  дугой А происходит до момента времени t, где она мен ет пол рность на пр мую и возобновл етс  в момент времени t, когда дуга А снова начинает гореть в полупериод обратной пол рности . Дуга В в этот же момент времени to производит плавление свариваемого металла и образует жидкую ванну. Взаимодействие тока этой дуги, протекающего по жидкому расплавленному металлу сварочной ванны с управл ющим магнитным полем , способствует по влению пондеромоторных сил, привод щих к перемешиванию жидкого металла ванны в одном на- правлении. Этот процесс протекает до момента времени tj, где дуга В мен ет свою а следовательно, измен етс  нол рность и направление движени  жидкого металла ванны на противоположное. С этого момента времени дуга В горит в полупериод обратной пол рности и наличие управл ющего магнитного пол  способствует закономерному движению катодного п тна по поверхности жидкого расплавленного металла сварочной ванны, что способствует интенсификации процесса катодного распылени  на поверхности расплавленного металла до момента времени tg. Таким образом, наличие управл ющего магнитного пол  способствует закономерной , целенаправленной интенсификации процесса катодного распылени  в полупериоды обратной пол рности дугой А поверхности свариваемого металла впереди ванны и дугой В - поверхности жидкого расплавленного металла ванны. Кроме того, дуга А производит предварительный и сопутствующий подогрев свариваемого издели  впереди ванны и за ее хвостовой частью, что способствует увеличению проплавл ющей способности дуги трехфазного тока. Дуга Б в момент времени to под действием защитного газа, подаваемого в межэлектродное пространство, дефор.мируетс  в направлении поверхности жидкого металла сварочной ванны и, наход сь, в магнитном поле, вращаетс . Причем, одно из активных п тен движетс  по торцу цилиндрического электрода, а второе находитс  на стержневом электроде. Это вращение в направлении происходит до момента времени t, где дуга .мен ет свою пол рность и начинает вращение в противоположном направлении. Деформирование столба дуги в направлении поверхности ванны и ее вращение вокруг стержневого электрода способствует обеспечению дополнительного ввода тепла в ванну и обжатию дуги В за счет магнитоэлектрических сил, уменьша  потери тепла , выдел емого дугой В, на излучение- в окружающее пространство, что привадит к увеличению проплавл ющей способности дуги В.

Защитный газ, подаваемый в -межэлектродное пространство (фиг. 8 по стрелке С), способствует деформации столба дуги, гор щей между электродами { и 2, в направлении сварочной ванны (фиг. 8 а, д, е, ж, л). Так как направление токов в дугах В и Б (фиг. 8 а, и, стрелки Т) всегда одинаковое, то они (дуги) всегда прит гиваютс  друг к другу, как проводники с однонаправленным током. Следовательно, сварочна  ванна дополнительно получает тепловую энергию, выдел емую дугой Б, котора  в прототипе расходовалась на излучение в -окружающее пространство. Кроме того, при совместном горении цилиндрической дуги А и конической дуги В (фиг. 8 в, и) тепло, выдел емое дугой В, используетс  наиболее эффективно потому, что оно концентрируетс  внутри замкнутого объема цилиндра., Это исключает потери, выдел емого тепла в окружающее проCTpaHCTBOj чтк) обеспечиваетс  наличием цилиндрической дуги. Кроме того, цилиндрическа  дуга, котора  горит в основном между цилиндрическим электродом и нерасплавивщейс  поверхностью свариваемого металла, производит предварительный подогрев его непосредственно перед сварочной ванной.

Предложенный способ позвол ет увеличить проплавл ющую способность трехфазной дуги, а следовательно, и ее производительность по сравнению с прототипом .

Claims (3)

1.Авторское свидетельство СССР № 288950, кл. В 23 К 9/16, 28.07.69.

2.Пацкевич И. Р. и др. Двухдугова  трехфазна  сварка в постороннем продольном магнитном поле. -«Автоматическа  сварка, 1970, № 4, с. 44-46.

3. Авторское свидетельство СССР по за вке № 2901215, кл., В 23 К 9/08, 31.03.80 (прототип).

Фиг.

Фит л

ттм

Фиг.5

а

 

П

П

П

с

/

у у

i /

Р

X

ж