Способ дуговой сварки плавящимся электродом

 

СПОСОБ ДУГОВОЙ СВАРКИ ПЛАВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ с Короткими замыканиями дугового промежутка и периодами горения дуги между ними, о т личающийся тем, что, с целью повышения стабильности процесса сварки на малых точках, улучшения формирования шва, повышения производитель йости и уменьшения разбрызгивания , между короткими замыканиями поддерживают маломощную дугу от дополнительного источника -постоянного ,тока с регулируемым наклоном внешней характеристики, при этом величину тока этой дуги устанавливают J

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3(51) В 23 К 9/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

r (21 ) 2511099/25-27 (22) 27.07.77 (46) 15.09.83. Бюл.Р34 (72) Д.А. Дудко, А.Г. Потапьевский

В.С. Иечев и A.Ï. Карпенко (71 ) Ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени институт электросварки им.Е.О.Патона (53) 621.791.73(088.8) (56) 1 ° Заруба И.И. и др. Сварка в углекислом газе "Техника", 1966, с.206.

2. Патент CUA Р 2886696, кл. 219-131, 1958 (прототип) .

„„SU „„1041248 А г (5 4 ) (57 ) СПОСОБ ДУГОВОЙ СВАРКИ ПЛАВЯЦ ИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ с Короткими замыканиями дугового промежутка и периодами горения дуги между ними, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения стабильности процесса сварки на малых точках, улучшения формирования шва, повышения производительггости и уменьшения разбрызгивания, между короткими замыканиями поддерживают маломощную дугу от дополнительного источника .постоянного .тока с регулируемым наклоном внешней характеристики, при этом величину тока этой дуги устанавливают г =(6-35)d где Нэ — диаметр электрода, мм.

1041248

Изобретение относится к дуговой сварке металлов плавящимся электродом, осуществляемой на режимах с короткими замыканиями разрядного промежутка каплями электродного металла и предназначейо, в частности,,цля

5 сварки конструкций из тонкого металла 0 5-1,0 мм.

В машиностроении для сварки тонкого металла применяется газбвая сварка, аргоно-дуговая сварка вольфрамовым электродом и сварка в углекислом газе плавящимся электродом, выполняемая на режимах с короткими замыканиями разрядного промежутка каплями электродного металла. 15

Известна сварка в СО>, питание дуги при которой осуществляется от источников постоянного тока с жесткой пологопадающей или пологовозрастающей внешней характеристикой, обладаю-20 цих высокими скоростями нарастания тока короткого замыкания (80-200 кА/c) и обеспечиваюцих достижение при сварке токов короткого замыкания до . 180-400 д (1 1.

Такие источники дают стабильный переход капель при небольшом разбрыз. гивании металла, однако не позволяют осуществлять сварку металла толщиной менее 0,8-1,0 мм, так как вследствие саморегулирования процесса ток между короткими замыканиями устанавливается большим, что вызывает прожоги металла. Использование проволок диаметроМ

0,5-0,6 мм требует значительного усложнения аппаратуры, усложняет ее 35 эксплуатацию, что практически исключает применение на производстве полуавтоматической сварки этими проволоками.

Наиболее близким к предлагаемому является способ дуговой сварки с короткими замыканиями разрядного промежутка и обрывами дуги йо патенту, который получавт при постоянной скорости подачи электродной про- 45 волоки за счет питания от источников-.с жесткой пологопадаюцей или возрастающей внешней характеристикой, установленной ниже вольт-амперной характериетики дуги 2 1.

Такой процесс протекает недостаточно стабильно из-за затруднений в переходе. капель с электрода в ванну вследствие остывания капли и ванны при перерывах горения дуги. В результате резко возрастает разбрызгивание металла и ухудшается формирование шва - появляются выплески по краям шва, шов становится узким и высоким.

Повысить стабильность этого про- 60 цесса можно, например, за счет вибрации электрода, однако это усложняет аппаратуру для сварки и практически еприемлемо для реализации процесса ри полуавтоматической сварке. 65

Целью изобретения является повышение стабильности процесса сварки на малых токах, улучшение формирования шва, повышение производительности и уменьшение разбрь|згивания.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу дуговой сварки плавящимся электродом с короткими замыканиями дугового промежутка и периодами горения дуги между ними, между короткими замыканиями поддерживают маломощнув дугу от дополнительного источника постоянного тока с регулируемым наклоном внешней характеристики, при этом величину тока устанавливают г=(б-35)d+ где d — диаметр электрода,мм. э

Это позволяет принудительно задавать малые токи горения дуги г, нарушая явление саморегулирования процесса. В данном случае .-оддержание горения малоамперной дуги между короткими замыканиями способствует более быстрому наступлению короткого замыкания и не приводит к нарушению стабильности процесса сварки. Уменьшение тока дуги обеспечивает уменьшение разогрева изделия и давления дуги на ванну, что позволяет сваривать металл в меньших толщинах, чем обычно. Кроме этого, непрерывное горение маломощной дуги между короткими замыканиями позволяет уменьшить долю энергии, выделявшейся на изделии по сравнению с обычным способом сварки, а также способствует уменьшению глубины провара. Поддержание горения маломощной дуги до наступления короткого замыкания обеспечивает подогрев капли и ванны, что создает благоприятные условия для перехода капли в ванну, уменьшает длительность коротких замыканий и соответственно, предупрежцает нарушения процесса, сварки, позволяет сваривать металл толщиной 0,5-0,1 мм на повышенных скоростях, уменьшает разбрызгивание металла, улучшает формирование шва.

На фиг.1 приведены схемы изменения напряжения Оса и тока 3 при сварке с короткими замыканиями; на фнг.2внешние характеристики источников пи-, тания и вольт-амперная характеристика дуги, поясняющие предлагаемый способ.

Процесс сварки осуществляется следующим образом.

Плавящаяся электродная проволока и иэделие подключены к клеммам дьух источников постоянного тока с пологопадавщей и падаюцей внешней характеристикой, включенных на параллельнув работу. Внешняя характеристика источника питания с пологопадаюцей характеристикой (фиг.2, поз.1 ) уста-, новлена ниже вольт-амперной характеристики дуги (там же, поз.2 ) так, что напряжения этого иг.точника не поддерживает горение дуги между коротки1041748 ми замыканиями. Внешняя характеристика второго источника с падающей внешней характеристикой (фиг.2, поз.3) устанавливается в рабочей части выше вольт-амперной характеристики дуги.

Зажигание дуги производят путем ко5 роткого замыкания электрода на изделие одним из известных способов. После перегорания электрода между электродом и изделием зажигается дуга.

Первоначальное горение дуги (фиг.1, участок I ).поддерживается за счет противо-ЭДС, возникшей вследствие резкого изменения тока в сварочной цепи. Постепенно запас энергии, накопленной в магнитном поле сварочного 15 контура, уменьшается и напряжение источника 1 (фиг.2 ) оказывается недостаточным для поддержания горения дуги. Дальнейшее горение дуги с напряжением 0 (фиг.1, участок П ) оберэ- 2п печивается маломощным источником постоянного тока. Величина тока дуги 3 задается надстройкой наклона внешней характеристики этого источника. Вследствие непрерывной подачи электродной проволоки горение дуги, продолжающееся в течение времени прерывается короткими замыканиями, в течение которого за время t > капля переходит в ванну на иэделйе. Пос ле перехода капли зажигается дуга, и весь цикл процесса сварки Т повторяется. Величину тока маломощной дуги

3*берут в .зависимости от диаметра электрола 8 э„в пределах 3< =

=(6 -35 2 сИ э

При вйходе за нижний предел соотношения 3* (6 d наблюдается нарушение. стабильности процесса сварки, вызванное низкой стабильностью малоамперной дуги. 40

Нарушение стабильности особенно усиливается при полуавтоматической сварке, сопровождающейся значительными колебаниями вылета электрода, которые приводят к периодическим допол- 45 нительным снижениям тока дуги.

При выходе за верхний предел соотношений 3 )354 ток дуги увеличиваэ ется настолько, что в период между короткими замыканиями происходит черезмерное быстрое оплавление электрода и обрыв дуги, что снижает стабильность протекания процесса сварки и увеличивает разбрызгивание.

Если же дополнительно увеличить скорость подачи проволоки и напряжение холостого хода О,то характер

1хх течения процесса оказйвается отличным от предлагаемого в заявке и не представляется возможным качественно сварить тонкий металл сГ =1-1,2 мм. 60

В качестве практической реализа ции предлагаемого способа дуговой сварки можно указать на применение его для сварки в С0 сталей толщи2 ной 0,5-1,0 мм стандартными проволоками диаметром 0,8-1,2 мм, изго- тавливаемыми по ГОСТ-2246-71.

В таблице приведены примерные режимы сварки в СО2 углеродистых сталей общего назначения. Сварка выполняется проволокой СВ-08Г2С ф 0,8 мм на постоянном токе обратной полярности. Используется пищевой углекислый газ по ГОСТ 8056-70.

Сварку выполняют на серийном полуавтомате марки A-5474 с использованием серийных вьпрямителей ВД-101 и BC-300.

Предлагаемый способ характеризуется возможностью независимого управления переходом капель с электрода в ванну путем изменения характеристик основного источника питания, горением дуги и проплавлением свариваемого металла путем изменения характеристик дополнительного источника питания и индуктивности сварочной цепи.

Эта особенность позволяет получить процесс сварки с принудительными короткими замыканиями практически во всех защитных средах и обеспечивает при этом высокую стабильность протекания процесса, хорошее формирование шва и малое разбрызгивание, что позволяет применить способ дополнительно при сварке в азоте без дополнительной защиты и в струях охлаждающей жидкости как для сварки цветных металлов и сталей, так и для целей наплавки, где он может благодаря своей простоте и гибкости управления проверки значительно потеснить вибродуговую наплавку.

Способ дуговой сварки с короткими замыканиями может заменить в производстве конструкций газовую ацетилено-кислородную сварку и сварку в аргоне вольфрамовым электродом.

По сравнению с известными предлагаемый способ обеспечивает в 1,5-3 раза более высокие скорости сварки, уменьшение разогрева свариваемых кромок и соответственно значительно меньшие деформации изделия после сварки, что исключает необходимость в последующей правке иэделий, дает швы с .. плавньм переходом к основному металлу с мелкой чешуйчитостью и значительно меньшее разбрызгивание металла. Предварительные подсчеты техникоэкономической эффективности показывают, что при обычной для производств

2-сменной работе и КПД использования поста равным 0,6 экономический эффект составляет около 200 руб, на один пост полуавтоматической сварки в год.

1041248

Фе/2. Я

Редактор А. Гулько

Заказ 7021/10 Тираж 1106 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Р, В

Составитель A. Гаврилов

Техред М. Кузьма Корректор А. Ференц