Способ сварки

 

СПОСОБ СВАРКИ ДУГОЙ, управляемой продольным магнитным 11олем, при котором сварку ведут на прямой полярности, отличающий с я тем, что, с целью повхллення производительности процесса сварки и экономии основного и присадочного металла путем повышения проплавлякадей способности дуги, управление осуществляют перемённьм магнитным полем промышленной Частоты с индукцией 0,3-0,5 Тл, о У ОО СП ел д

СОЮЗ COB ТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

3(Я) В 23 К .9/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР r"- "="" . ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3367136/25-27 (22) 23.12. 81 (46) 30. 12, 83. ) est. 9 48 (72) A.Ì,Áîëäûðåâ, В. A. Виржев, Э .С .Комбай, В.В.Стычинский, Л, Г, Карпов, Ф .П.Чугунов и A . .Csteñàðåâ (7l) Воронежский политехнический институт (53) 621 .791. 75 (088.8) (56) 1. Землевский Л.А, Лесков Г, Н, Проплавлюацее действие дуги при сварке в газовой смеси с использованием газодинамнчесцрго эффекта."Автоматическая сварка, 1977, 9 7,. с.26-29.

2,. Вардокин E Â.и др. Структу-ра и свойства металла шва при сварке в продольном электромагнитном поле низкой частоты.- "Сварочное, производство ° 1975 В 1 с. 1 2 14 с

3,. Селяненкон В..Й. и др,. О Формировании сварочного шва в- продольном магнитном поле при аргоно-дуговой сварке — "Сварочное произв(дство"-, 1975, В 11, с„5"7 -(прототип) .

УФ,.S0„„1063556 A

54} (57) СПОСОБ СВАРКИ ДУГОИ, управляемой продольным магнитным полем, прн котором сварку ведут на прямой полярности, о т л и ч а ю щ и и -. с я тем, что, с целью пов:лаения производительности процесса сварки и экономии основного и присадочного металла путем повышения проплавляющей способности дугц, управление осуществляют переменньм магнитным полем промышленной частоты с индукцией 0,3-0,5 Тл.

1063556

Изобретение относится к электродуговой сварке металлов и сплавов на постоянном токе прямой полярности неплав ящимся электродом.

Известен способ электродуговой сварки, позволяющий вести сварку с глубоким проплавлением. Способ дуговой сварки с использованием газодинамического эффекта позволяет существенно повысить проплавляемую способность дуги за счет давления потока защитного газа, направлен ного сконцентрированно вдоль элек-. трода на расплавленный металл под дугой (13.

Однако недостатком известного способа является то, что он требует повышенного расхода дорогостоящего защитного газа.

И зв ест ен сп ос об зле ктродугов ой сварки, при котором используется управляющее продольное переменное электромагнитное поле низкой частоты для создания, периоди-, ческого движения расплава сварочной ванны перед фронтом кристаллизации.. Использование низкочастотных переменных электромагнитных полей (с. частотой до 10 Гц) позволяет измельчать структуру сварных швов (2)

Для обеспечения качественного формирования сварного шва при низких частотах индукция продольного магнитного поля не должна превышать значений 0,03 Тл. Использование индукций больше 0,03 Тл при низких частотах реверса объемных электромагнитных сил в расплаве приводит к черезмерному возрастанию центробежных сил инерции вращающегося в сварочной ванне расплава, выбросу

его из ванны и ухудшению качества

:шва, Использование значений индукции порядка 0,03 Тл не позволяет получить большую глубину проплавлення.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ сварки дугой, управляемой .постоянным продольным магнитным полем, при котором сварку ведут на прямой полярности, Этот способ позволяет получать сварные швы без провисания сварного шва при сварке на весу эа счет перераспределения и выравнивания газодинамического давления. дуги по ее сечению (3).

Однако недостатком этого способа является то, что глубина проплавления не увеличивается (по сравнению со сваркой без управляющего магнитного поля),. Невозможность увеличения глубины проплавления не позволяет повысить производительность процесса сварки.

Цель изобретения — поВыаение производительности процесса сварки и экономии основного и присадочного металла путем повышения проплавляющей способности дуги»

Поставленная цель достигается тем, что с огласи о способу св арки дугой, управляемой продольным магнитным полем, при котором св арку в едут на прямой полярности, управле-,. ние осуществляют переменным магнит" ным полем промышленной частоты

1О с инцукцией О, 3-0, 5 Тл»

На фиг.1 показано изменение радиуса столба дуги в зависимости от величины индукции продольного переменного магнитного поля промышленной частоты; на фиг„2 - зависимость изменения глубины проплавления основного металла при сварке жаропрочного сплава на никелевой основе с использованием управляющего продольного пере20 менного магнитного поля промышленной частоты, Экспериментальные и теоретические исследования показывают, что для повышения проплавляющей

25 способности сварочной дуги прямой полярности необходимо воздействовать на дугу продольным маг- нитным полем с индукциями больше .0; 3 Тл, Это св язано с тем, что

ЗО при значениях индукции больше 0,3 Тл дуга под действием электромагнитных сил устойчиво сжимается к своей оси, при этом диаметр дуги вблизи пятна нагрева уменьшается более

35 чем в два раза ° Одновременно электромагнитное сжатие столба дуги при указанных значениях индукции магнитного поля приводит к возрастанию газодинамического давле4р ния дуги на расплав сварочной ванны более, чем в 5 раз,. Эти данные указывают на то, что при значениях индукции магнитного поля больше 0,3 Тл наиболее резко проявля45 ются главные факторы повышения проплавляющей способности сварочной дуги прямой полярности; ïîâûшение плотности тепловой энергии в пятне нагрева более чем в 4 раза за счет уменьшения диаметра дуги, а также заглубления дуги в основной металл и уменьшение толщины теплоизолирующей жидкой прослойки на дне ванны вследствие возрастания газодинамического давления дуги, Подтверждением этого служат экспериментальные данные изменения радиуса дуги в продольном магнитном поле (фиг.1), С другой, стороны, для обеспе60 чения качественного пр,цесса:свар- ки прй отмечейных значениях индукции необходимо применять переменное продольное магнитное поле.

Это обусловлено тем,.что в продольном магнитном поле расплав

1063556 сварочной. ванны приходит во вращение под действием электромагнитных сил, возникающих в расплаве.

Однонаправленное вращение расплава сварочной ванны в одном направ-, лении в постоянном магнитном поле при индукциях больше 0,1 Тл про, исходит с такой скоростью, что возникающие в расплаве вследствие его вращения центробежные силы инерции приводят к выбросу расп-, лава из ванны и нарушению стабильности процесса сварки, Избежать этого можно при использова, нии переменного продольного магнитного. поля, позволяющего, з а счет реверса электромагнитных сил в сварочной ванне снизить скорость вращения расплава, Как показывают расчетные .. оценки, наименьшая частота пере- . менного продольного магнитного поля, устраняющая выброс расплава из сварочной ванны за счет его вращения при индукциях магнитного поля, не превышающих 0,5 Тл, является промышленная- частота 50 Гц, Для устранения выброса расплава из сварочной ванны можно исполь зовать также более высокие частоты переменного магнитного поля., Однако это экономически не выгодно, так.как требуется применение специальных источников питания электромагнита, создающего магнитное поле в зоне сварки.

Экспериментальные исследования глубины проплавления при сварке в переменном продольном магнитном поле 50 Гц дугой прямой полярности показывают (фиг 2 ), что глубина проплавления значительно увеличи- . вается с ростом магнитного поля и при индукциях поля порядка 0,3 Тл в 2 раза больше, чем при сварке магнитного поля, Дальнейшее увеличение индукции магнитного поля (больше 0,5 Тл) не приводит к скоаьнибудь существенному изменению глубины проплавления

При частоте переменного продольного магнитного поля 50 Гц,, как показывают экспериментальные исследования, формирование сварных швов в магнитном поле, превышение индукций магнитного поля 0,5 Тл при- водит к нарушению качественного

- формирования сварного шва вслед10

20

30

50

4D

45 ствие возрастания скоростей вращения расплава сварочной ванны в продольном магнитном поле..

Таким образом,для сварки дугой прямой полярности в продольном магнитном поле промышленной частоты 50 Гц "диапазон оптимальных значений индукций составляет 0,3-0,5 Тл, в котором реализуется максимальное увеличение глубины проплавления, Возможность осуществления сварки изделий большой толщины за. один. проход без разделки кромок позво" ляет экономить дорогостоящий основной металл, идущий при разделке кромок в отходы, а также электродную проволоку, необходимую для заполнения разделки ° 3a счет .экономии основного металла и присадочной проволоки предлагаемый способ позволяет уменьшить затраты на сварку одного погонного метра шва по сравнению со сваркой соединений с разделкой кромок более чем на 30% ..

Способ может быть использован практически для всех типов соединений, получаемых при использовании неплавящегося электрода„

Предлагаемым способом сварива1 ли соединения из жаропрочного сплава на никелевой основе толщиной 5 -10 зм за один проход без,, разделки кромок „Рекомендуемый режим аргоно-дуговой сварки на прямой полярности с неплавящимся электродом в переменном продольном магнитном поле промышленной часто-. тыг сварочный ток 240 A напряжение на дуге 20-25 B индукция управляющего продольного маг.1 нитного поля промышленной частоты 0,35 Тл, скорость сварки 10 м/ч, Предлагаемый способ сварки с глубоким проплавлением позволяет при неизменной эффективной мощности дуги прямой полярности увеличить глубину проплавления основного.металла, а также позволяет устранить использование при сварке химически активных флюсов .и повышенный расход дорогостоящего защитного газа по сравнению с базовым объектом, в качестве кото рого выбран способ аргоно-дуговой сварки на прямой полярности неплавящимся электродом1063556

@ юг. р р us y дт

Аа.8

Составитель Г Квартальнова

Редактор М.Ткач Техред С.Мигунова Корректор В Гирняк

Закаэ 10406/13 Тиран 1106 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам нэобретений и открытий

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

Филиал ппп патент,,г, Ужгород, ул» Проектная, 4