Способ дуговой заварки отверстий неплавящимся электродом

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

09) SU (и) А. ась В 23 К 9/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (33 в Ътп„а3 где РуОТ8

К3

69

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3332745/25-27 (22) 02.09.81 (46) 30.09.83. Бюл. и 36 (72) Ю.H.Êîðíååâ, С.И.Клещев, В.А.Букаров и В.П.Игумнов (53) 621.791.754(088.8) . (56) 1. Авторское свидетельство СССР

N 897444, кл. В 23 K. 9/16, 1980.

2. Патент США М 3842238, кл. 219-137, 1970 (прототип). (54) (57) СПОСОБ ДУГОВОЙ ЗАВАРКИ

ОТВЕРСТИЙ НЕПЛАВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ, при котором электрод вводят в отверстие до контакта с его внутренней поверхностью, а после возбуждения дуги электрод выводят над отверсти-. ем, отличающийся тем, что, с целью повышения качества заплавляемых отверстий и стабильности возбуждения дуги, сварку ведут электродом с плоской заточкой рабочего конца, который. вводят в отверстие на глубину, равную половине длины его рабочей части, до контакта с поверхностью отверстия в двух диаметрально противоположных точках, после возбуждения дуги расстояние между электродом и отверстием устанавливают h> 1 +0,154 т, а сварку ведут с колебаниями электрода

s направлении, перпендикулярном к оси отверстия относительно линии, проходящей через ось электрода и точки контакта электрода с внутрен,ней поверхностью отверстия, с амплитудой Ь > 0,64 -0,54@, при этом сварочный ток выбирают из условия длина дуги; диаметр .завариваемого отвер-. стия; эмпирический коэффициент; ток сварки; коэффициент поверхностного натяжения расплавленного металла; коэффициент теплопроводнос ти свариваемого металла; температура плавления металла;

" плотность металла; ускорение свободного падения; минимальная ширина анодного пятна.

104 444б 2 равную половине длины его рабочей час" ти до контакта электрода с поверхностью отверстия в двух диаметрально противоположных точках, после возбуждения дуги устанавливают элект род над отверстием на расстоянии

Ь2 1 0,15dт„ а сварку ведут с ко" лебаниями электрода в направлении, перпендикулярном оси отверстия от10 носительно линии, проходящей через ось электрода и точки контакта электрода с внутренней поверхностью отверстия, с амплитудой 6 > О,бд

0,5дд, при этом сварочный ток выбирают из условия:

1 д„,37 Jc

Изобретение относится к способам дуговой сварки неплавящимся электро дом отверстий с целью их заплавления и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства.

В энергетической, судостроительной, химической и других отраслях народного хозяйства часто встречают ся различные соединения с отверстиями, требующие их качественного заплавления. Одними из основных требований являются надежность гермети зации, стабильность возбуждения дуги и отсутствие попадания материала электрода внутрь отверстий.

Известен способ вварки труб в трубную доску, .при котором отверстия труб заплавляют путем перемещения дуги по оси отверстий и смещением дуги на 20-40 в направлении свар- 20 о ки P) .

При осуществлении этого способа образуется сварочная ванна значительных размеров, что приводит к неРавномерному заплавлению отверстий 25 жидким металлом.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является способ гермеI тизации ядерных топливных элементов З0 электрической сваркой, при котором плавящийся электрод с конической заточкой на конце подают до получения кольцевого контакта с отверстием и на заданное время включают сва" рочный ток j2) .

Недостаток этого способа заключается в нестабильном возбуждении дуги из-за кольцевого контакта электрода с изделием, а также вследствие применения плавящегося электрода, блуждание дуги приводит к неравномерному формированию герметизирующей перемычки при заплавлении отверстия, 45

Цель изобретения - повышение стабильности возбуждения дуги и повышение качества заплавления отверстий.

Поставленная цель достигается тем, что в способе дуговой заварки отверстий неплавящимся электродом, при котором электрод вводят в отверстие до контакта с его.внутренней поверхностью, а после возбуждения дуги электрод выводят над отверстием, сварку ведут электродом с плоской заточкой рабочего конца, который вводят в отверстие на глубину, где 1у - длина дуги, см;

d<><- диаметр завариваемого отверстия, см; коэффициент эмпирический; ток сварки, А;

6 - коэффициент поверхностного натяжения расплавленного металла, дин/см; д - минимальная ширина анодного пятна дуги., см; коэффициент теплопроводности свариваемого материо ала, кал/с.см С;

Т „ - температура плавления марь о териала, У - плотность материала, г/см

g - ускорение свободного падения, см/с

При заварке отверстий колебания . электрода начинают по максимальному значению напряжения дуги.

Это позволяет повысить качество заплавления отверстия и стабилизировать возбуждение дуги.

На фиг. 1 показана схема расположения электрода в отверстии при возбуждении дуги касанием; на фиг.2расположение электрода относительно отверстия при заплавлении отверстия; на фиг. 3 - положение анодного пятна дуги при колебании электрода относительно заплавляемого отверстия и изменение напряжения дуги.

Способ осуществляют следующим образом.

При выполнении сварки таких соединений, как тепловыделяющие элементы, трубы с трубными досками, например, методом общей наплавки, 044446 4

t0

1с

3 1 .необходимо качественно и стабильно заплавлять отверстия.

При возбуждении дуги над отверстием контактным способом зачастую происходит нестабильное возбуждение дуги, особенно при сварке в камерах под- давлением, а при заплавлении отверстий - некачественное формирование герметиэирующей перемычки °

При необходимости заварки отверстия в соединении трубы 1 с иэделием 2 (фиг. 1) возбуждают дугу, для чего электрод 3, имеющий форму сечения рабочей части в виде овала с двумя гранями, вводят в отверстие трубы 1 до контакта его.граней с внутренней поверхностью трубы 1 в точках А и В. Такой контакт электрода

3 с изделием позволяет повысить

- плотность. тока s точках контакта

А и В при возбуждении дуги и стабилизировать развитие дугового разряда. Электрод 3 вводят в отверстие на величину 0, по крайней мере равной половине длины Н его рабочей части. Это позволяет уменьшить эрозию электрода, так как эксперименталь но обнаружено, что основное разрушение происходит по сечению, расположенному примерно на 1/3 длины рабочей части от конца электрода..При подъеме электрода 1 над отверстием возбуждается дуга

Электрод 3 устанавливают над отверстием на расстоянии h fg 0,15d, где 1у - длина дуги для выбранного режима сварки, а d - диаметр отверстия в см. Выбор расстояния подьема электрода 3 над отверстием по данной формуле гарантирует отсутствие замыкания конца электрода со сварочной ванной в случаях, когда ванна принимает выпукную поверхность со стороны электрода 3. Затем осуществляют колебания электрода 1 в направлении, перпендикулярном оси электрода относительно линии, проходящей через точки контакта А и В и ось электрода 3 (фиг. 3). Колебания осуществляют с амплитудой

Ь 0 б ощ 0 5да где da - минимальный размер анодного пятна дуги в см, обеспечивающий гарантированное перекрытие завариваемого отверстия дугой и качественное его заплавление по всему параметру. Затекание расплавленного металла в отверстие в

55 этом случае равномерное и шов,образуется симметричного сечения с плоской или выпуклой внутренней поверхностью (ао стороны отверстия) . Такая форма сечения шва не образует заусенцы при рассверловке отверстий, которые не допустимы при изготовлении соединений труб с трубными досками.

Ток сварки выбирают из соотношения

Значение тока большее 1 34 ото пм ,обеспечивает размеры анодного пятна, ;.перекрывающего отверстия. Если анодное пятно дуги не перекрывает отверстие, то необходимо осуществлять колебания электрода еще в одном (перпендикулярном ) направлении, что уве" личивает время заварки отверстия и снижает равномерность перекрытия его расплавленным металлом. Значение тока, не превышающее величину отв (т ) . ограничивает давление дуги на сварочную ванну. В случае превышения значения тока сварки данной величины происходит разрыв жидкой перемычки расплавленного металла над отверстием или протекание металла внутрь отверстия, что недопустимо.

При заварке ряда отверстий на.одной детали перемещение электрода от отверстия к отверстию осуществляют без выключения тока сварки, а колебания электрода над отверстием начинают по сигналу напряжения дуги Ug при достижении им максимального значения 1 д щ „(фиг.3) . Так как напряжение фги достигает максималбного значения при совпадении оси электрода с осью отверстия (вследствие удлинения дуги), то колебания осуществляют строго симметрично относительно оси отверстия, чем достигается высокое качество эаплавления.

Пример осуществления способа.

Способ дуговой сварки неплавящимся электродом осуществляют при сварке труб диаметром 6 мм и толщиной стенки 1,0 мм с трубными досками диаметром 170 мм из титанового сплава марки 7М. Сварку осуществляют мето1044446

4 дом общей наплавки на установке типа СА-356, разработанной специально для сварки этих соединений. Трубы собирают в трубную доску вдоль концентричных окружностей в 4 ряда заподлицо с поверхностью трубной дос- ки. Перед выполнением наплавки. слоя металла на плоскость трубной доски производят заплавление отверстий труб предложенным способом. Для этого рабочую часть вольфрамового элек. трода диаметром 6 мм затачивают в форме двух конических поверхностей, образующих в пересечении поД углом

30-400 два рабочих ребра. При введении его в отверстие трубы с диаметром отверстия 4 мм до касания края отверстия двумя гранями рабочей части, расстояние. от конца электрода до точек касания составляет 4,5 мм 20 при общей длине рабочей части электро. да 7,5 мм. . Предварительно расчетным .способом определяют требуемый ток сварки 25

31А сД с 112А.

Выбирают значение сварочного тока

3=50 А. Затем предварительно экспериментальным методом определяют 30 размер аноднаго пятна дуги 4,„=3,5 мм., Далее по формуле определяют ампли туду колебаний электрода над отверстием d =0.,8 ° 4-0,5> 3,5 1,5 мм.

При длине рабочей дуги 1,5 мм выбирают высоту подъема электрода над краем отверстия h > 1,5 мм+

+0,15 4 2,1 мм; h=2,5 мм.

На выбранном режиме осуществляют 40 заплавление отверстий. Остальные параметры поддерживают следующие скорость подъема (отрыва) электрода

1-2 см/с; диаметр притупления И-электрода

0,6-0,8 мм; расход защитного газа в горелку

5-6 л/мин; расход защитного газа на поддув

12-l5 л/мин; напряжение дуги 11-12 В; частота колебания электрода 3-5 кол/с, время заплавления отверстия 0,81,2 с; время. прогрева при сварке 1-3 с.

Отверстия заплавляют как при возбуждении дуги над каждым отверстием, так и без отключения тока при непрерывном оплавлении, во втором случае включение колебаний электрора осуществляют по максимуму напряжения дуги. После заплавления отверстий осуществляют общую наплавку и затем рассверловку отверстий. Заусенцев и задиров внутри отверстий не обна" ружено. Контроль качества, проведенный по 1 категории, показал также отсутствие дефектов сварного соединения.

Использование предлагаемого способа дуговой сварки неплавящимся электродом по сравнению с базовым объектом, осуществляющим заварку отверстий вручную, создает условия для автоматизации процесса заварки отверстий и позволит повысить стабильность возбуждения руги, в результате чего снижается эрозия электрода, увеличивается сро;, его службы.

При автоматической заварке отверстий качество сварного соединения повышается.

)044446

1044446

Составитель Г.Тютченкова

Редактор Е.Лушникова Техред А.Ач Корректор Г.Решетник

° {

Ф

Заказ 7423/11 Тираж 1106 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делан изобретений и открытий

113035, Москва, 111-35,Раушская наб., д. 4/5

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