Способ дуговой сварки порошковой проволокой

 

СПОСОБ ДУГОВОЙ СВАРКИ ПОРОШКОВОЙ ПРОВОЛОКОЙ, при котором производят дополнительный подогрев проволоки на участке подогрева, расположенном выше участка подвода сварочного тока, отличающийся тем, что, с целью повышения качества сварки путем отстаивания плавления сердечника от оболочки и уменьшения окисления металлических компонентов проволоки, подогрев ведут до 400-800 С, в качестве порошковой проволоки используют проволоку, в состав сердечника которой введены газообразующие компоненты с температурой диссоциации , составляющей 0,3-0,7 температуры подогрева, подогрев осуществляют со скоростью 100-300°С/с, а на участке токоподвода с наружной стороны проволоки подают защитный газ с давлением 0,3-1,0 МПа. (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИЙ (49) (1)) 4(5() В 23 К 9 16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТБУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbFA41 (21) 3702663/25-27 (22) 20.02.84 (46) 15.07.85. Бюл. 9 26 (72) Л.М. Куплевацкий, В.М. Карпенко и С.А. Шоно (71) Краматорский индустриальный институт (53) 621.791.75(088.8) (56) Каховский Н.И. и др. Сварка в защитных газах плавящимся подогреваемым электродом. — "Автоматическая сварка", 1974, Ф 12, с. 39-41. (54)(57) СПОСОБ ДУГОВОЙ СВАРКИ ПОРОШКОВОЙ ПРОВОЛОКОЙ, при котором производят дополнительный подогрев проволоки на участке подогрева, расположенном выше участка подвода сварочного тока, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения качества сварки путем отстаивания плавления сердечника от оболочки и уменьшения окисления металлических компонентов проволоки, подогрев ведут до 400-800 С, в качестве порошковой проволоки используют проволоку, в состав сердечника которой введены газообразующие компоненты с температурой диссоциации, составляющей 0,3-0,7 температуры подогрева, подогрев осуществляют со скоростью 100-300 С/с, а на участке токоподвода с наружной стороны проволоки подают защитный газ с давлением 0,3-1,0 МПа.

1 11

Изобретение относится к дуговой сварке и может быть использовано для сварки и наплавки порошковой проволокой.

Цель изобретения — повышение качества сварки путем уменьшения поступления в зону плавления воздуха иэ сердечника проволоки, снижения окисления электродного металла при его нагреве и уменьшения отстаивания плавления сердечника от оболочки.

Цель достигается тем, что на участке подогрева внутри оболочки создают избыточное давление защитного газа и на участке токоподвода с наружной стороны технологического стыка — давление защитного газа, равное 0,3-1,0 ИПа, а подогрев ведут до 400-800 С.

Наличие избыточного давления защитного газа внутри оболочки на участке подогрева позволяет вытеснить воздух, находящийся между частицами, через технологический стык в окружающее пространство.

Сердечник заполняется защитным газом. Это снижает окисление металлических компонентов и предотвращает попадание воздуха в дуговой промежуток.

66943

100 С/с процесс выталкивания воздуха затягивается во времени и избыточного давления оказывается недостаточно для полного удаления воздуха, а более 300 С/с — избыточное давление неравномерно распределяется по объему сердечника и часть воздуха, расположенная в осевой части сердечника, удаляется не полностью.

Избыточное давление защитного газа, создаваемое с внешней стороны технологического стыка, уменьшает инжекцию газа, находящегося внутри оболочки, через стык при движении

;проволоки по участку токоподвода.

Выбор давления в пределах 0,3 1,0 NIIa позволяет принудительно создать в оболочке запас объема газа, который компенсирует его потери при движении проволоки по участку выпета. При уменьших значениях давления наблюдается попадание воздуха в сердечник, а при больших— увеличиваются потери защитного газа в устройстве подвода его к оболочке.

В результате достигается защита металлических компонентов от окисления на всех стадиях нагрева и движения и уменьшается поступление воздуха в зону плавления.

Защитный газ внутри оболочки получают путем введения в состав наполнителя при изготовлении проволоки газообразующих компонентой, диссоциирующих при температурах дополнительного подогрева проволоки, например органические, карбонаты металлов, пластические массы и т.п. Для создания избыточного давления выбирают компоненты с температурой диссоциации в пределах 0,3-0,7 температуры подогрева и скорость нагрева устанавливают равной 100-300 С/с. При этом объем выделяющегося газа создает в оболочке избыточное давление

0,02-0,1 ИПа, достаточное для выталкивания воздуха из оболочки за время движения проволоки по участку подогрева. При меньших значениях температуры диссоциации происходит преждевременное разложение газообраэующих и подсос воздуха в конце участка подогрева, а при больших— не создается даление, достаточное для полного выталкивания воздуха.

При выборе скорости нагрева менее

- Уменьшение отставания плавления сердечника от оболочки проис ходит следующим образом.

Сердечник порошковой проволоки представляет собой двухфазную дисперсную систему, образованную твердыми порошкообраэными частицами и газом, заполняющим пространство между ними. Ввиду малой площади контактирования твердых частиц при упаковке их в сердечник теплопроводящие свойства последнего в основном определяются условиями конвективной передачи тепла газовой фазой. В свою очередь эти условия находятся в прямой зависимости от давления и температуры газа.

При избыточном давления и повышении температуры подогрева до 400о

800 С резко повышается теплопроводность газов, что вызвано увеличением количества и пространственной подвижности элементарных носителей тепла — молекул газа. Газ, нагреваясь в слое, прилегающем к оболочке, интенсивно диффундирует вглубь сердечника и микропоры час16694

f5

25

35

Включают подачу проводки со скоростью V„ Температуру подогрева поддерживают в диапазоне 400-800 С регулированием тока (мощности) подогрева. Скорость нагрева уста3 1 тиц. При этом уменьшается неравно1

/ мерность температуры по сечению сердечника и уменьшается отставание плавления сердечника от оболочки. При нагреве до температур меньше 400 С средняя температура и газа повышается незначительно изза теплоинерционности процесса нагрева сердечника и малой доли радиационного тепла. Поэтому передача тепла к осевой части сердечника практически не улучшается. При подогреве больше 800 С увеличиваются потери тепла с поверхности проволоки на излучение, снижается жесткость оболочки, что ухудшает показатели процесса сварки.

На чертеже дана общая схема выполнения способа.

Дуговую сварку проводят от источника питания 1, подключенного к изделию 2 и токоподводу сварочного тока 3. В качестве электродной проволоки используют порошковую проволоку 4, содержащую оболочку 5 с технологическим стыком 6 и сердеч. ником 7. В состав сердечника вводят газообразующие с температурой диссоциации 0,3-0,7 температуры подогрева в количестве 2-30% от объема сердечника.

Дополнительный подогрев проволоки ведут на участке подогрева расположенном выше токоподвода сварочного тока 3, одним из известных способов: электроконтактным способом, ТВЧ, лучом лазера, газовым пламенем. При электроконтактном подогреве к токоподводу сварочного тока 3 и токоподводу подогрева 8 подключают отдельный источник питания 9, например трансформатор. На участке токоподвода L с наружной стороны технологического стыка б создают внешнее давление Р„ защитного газа (углекислый, аргон, гелий -и т.п.), значение которого устанавливают в пределах 0,3-1,0 МПа. Практически это выполняют, например, путем проточки 10, расположенной в токоподводе концентрично оболочке 5, в которую подают газ по трубке 11. навливают равной 100-300 С/с обратно пропорциональным регулированием длины участка подогрева LH . При нагреве газообразующие компоненты разлагаются в проволоке и создают внутри оболочки избыточное давление Р, защищающее металл от окисления и выталкивающее воздух 12 в окружающее пространство. Далее проволока поступает на участок токоподвода 1„, где давление предотвращает утечку газа через стык и заполняет ее объем дополнительными порциями газа Рз, достаточными для защиты компонентов от окисления при его движении по участку вылета 1. >.

Пример. Проводили дуговую наплавку порошковой проволокой карбонатно-флюоритного типа диаметром

3 мм, изготовленной из металлической ленты и содержащей технологический стык в оболочке. В процессе сварки проводили подогрев оболочки на участке, расположенном выше токоподвода сварочного тока, от отдельного трансформатора мощностью 2,5 кВА с тиристорным регулированием мощности нагрева. Температуру нагрева изменяли в пределах

350-900 С, а скорость нагрева 50400 С/с. Изготавливали порошковые проволоки, содержащие в сердечнике один из газообразующих компонентов с различной температурой диссоциации: углекислый алюминий (tg =125 С), крахмал (tg = 200-250 С), кальцинированная сода (tg = 400-500 C) и мрамор (tg =600-700 С) в количестве SX от объема сердечника.

В токоподводящем наконечнике концентрично направляющему отверстию выполняли проточку, в которую под давлением 0,25-1,1 ИПа подавали углекислый газ. Избыточное давление определяли путем герметизации участка подогрева и измерения давления выделяющихся газов.

Наплавку проводили на пластины из низкоуглеродистой стали на токе

180-220А, напряжением 22-24 В. Контролировали избыточное давление защитного газа на участке подогрева

Р, давление газа в токоподводе сварочного тока Р„, температуру подогрева 1 „, скорость подогрева d4 / Ф

166943 6 с предлагаемым способом в результате уменьшения окисления металлических компонентов, исключения попадания воздуха из сердечника, уменьшения отставания плавления сердечника от оболочки улучшены качественные показатели сварки;. уменьшены газонасыщение металла шва на 20-35%, потери электродного металла в 1,310 .1,6 раза.

" н / "< С/с

Р17

МПа

tg, Ñ

Способ сварки

Известный 1

Пр едлагаемый

0 25

390

0,015

0,3

800

100

0,02

0,06

400

250

0,7

300

1,0

700

0,1

400

0,15

900

Продолжение таблицы

Способ сварки

М. % (o lz е„

Известный 0,030-0,040

0,040-0,055 3,0-3,5

12,70

Предлагаемый 2

10,10

7,6

8,1

10 5

2,6-3, 1

12 3

Составитель Г.Тютченкова

Редактор М. Дылын Техред Л.Мартяшова, Корректор С. Шекмар

Заказ 4365/14 Тираж 1086 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

5 1

Качество сварки оценивали по содержанию кислорода и азота в наплавленном металле, величине выступающей части сердечника с, коэффициенту потерь 1„ . Для сравнения проводили также наплавку в соответствии со способом-прототипом.

Данные приведены в таблице.

Как следует из результатов испытаний, при сварке в соответствии

ОЗОН 240

7 4„= 280

0,7 +„ = 490

0,8 1н = 720

0,028-0, 030

0,020-0,024

0,021-0,025

0,018-0,022

0,025-0,028

0,035--0, 045

О 030 О 035

0,026-0,03 1

0,025-0,028

0,032-0,036

2,9-3,3

2,0-2,6

2,2-2,5

2,4-2,8