Способ контактной стыковой сварки оплавлением

 

Изобретение относится к способам контактной стыковой сварки оплавлением и может быть использовано для соединения различных деталей. Цель изобретения - повышение производительности сварки и качества сварных соединений за счет уменьшения потерь энергии на искрообразование при взрывах контактных перемычек. В процессе оплавления нагрев торцов свариваемых деталей производят при помощи двух источников питания (ИП). Один ИП имеет низкое напряжение холостого хода, а другой более высокое, способное поддерживать между свариваемыми торцами сварочную дугу. При оплавлении деталям сообщают колебания с переменными частотой и амплитудой. Колебания состоят из движений деталей на сближение и разведение. ИП включают в сварочную цепь и отключают в зависимости от величины сопротивления искрового промежутка. ИП низкого напряжения включают при сближении деталей в момент снижения сопротивления искрового промежутка до 60 - 150 мк<SP POS="POST">.</SP>Ом. ИП более высокого напряжения, включенный в начале оплавления, отключают при дальнейшем снижении сопротивления искрового промежутка до 50-120 мк<SP POS="POST">.</SP>Ом. При разведении свариваемых деталей и возрастании сопротивления искрового промежутка до 50-120 мк<SP POS="POST">.</SP>Ом включает ИП более высокого напряжения. Отключение ИП низкого напряжения производят при дальнейшем увеличении сопротивления искрового промежутка до 60-150 мк<SP POS="POST">.</SP>Ом. Для каждого типоразмера свариваемых деталей и их материала моменты включения и отключения ИП определяют экспериментальным путем. Способ позволяет улучшить макрорельеф оплавляемых поверхностей и, как результат этого, повысить качество получаемых сварных соединений. Повышение производительности сварки обеспечивается за счет увеличения эффективности нагрева деталей.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5g 4 В 23 К 11 04

ВИСОЮЗНАЯ

Э 1i lО I 1" i"iД

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4237410/31-27 (22) 27.04.87 (46) 07.10.89. Бюл. № 37 (71) Институт электросварки им. Е. О. Патона (72) С. И. Кучук-Яценко, М. В. Богорский, А. В. Бондарчук, Н. Д. Горонков, В. Т. Чередничок, П. Н. Чвертко и В. Г. Шкурко (53) 621.791.672.5 (088.8) (56) Кучук-Яценко С. И., Лебедев В. К. Контактная стыковая сварка непрерывным оплавлением.— Киев: Наукова думка, 1976, с. 5 — 6..

Авторское свидетельство СССР № 354955, кл. В 23 К 11/04, 1971. (54) СПОСОБ КОНТАКТНОЙ СТЫКОВОЙ СВАРКИ ОПЛАВЛЕНИЕМ (57) Изобретение относится к способам контактной стыковой сварки оплавлением и может быть использовано для соединения различных деталей. Цель изобретения — повышение производительности сварки и качества сварных соединений за счет уменьшения потерь энергии на искрообразование при взрывах контактных перемычек. В процессе оплавления нагрев торцов свариваемых деталей производят при помощи двух источников питания (ИП). Один ИП имеет низкое напряжение холостого хода, а другой более высокое, способное поддерживать между

Изобретение относится к способам контактной стыковой сварки оплавлением и может быть использовано для соединения самых различных деталей.

Цель изобретения — повышение производительности сварки и качества сварных соединений за счет уменьшения потерь энергии на искрообразование при взрывах кон„„SU„„1512735 А1 свариваемыми торцами сварочную дугу.

При оплавлении деталям сообщают колебания с переменными частотой и амплитудой.

Колебания состоят из движений деталей на сближение и разведение. ИП включают в сварочную цепь и отключают в зависимости от величины сопротивления искрового промежутка. ИП низкого напряжения включают при сближении деталей в момент снижения сопротивления искрового промежутка до 60 — 150 мкОм. ИП более высокого напряжения, включенный в начале оплавления, отключают при дальнейшем снижении сопротивления искрового промежутка до 50—

120 мкОм.При разведении свариваемых деталей и возрастании сопротивления искрового промежутка до 50 — 120 мкОм включают ИП более высокого напряжения.

Отключение ИП низкого напряжения производят при дальнейшем увеличении сопротивления искрового промежутка до 60 — 150 мк Ом. Для каждого типоразмера свариваемых деталей и их материала моменты включения и отключения ИП определяют экспериментальным путем. Способ позволяет улучшить макрорельеф оплавляемых поверхностей и, как результат этого, повысить качество получаемых cBBpnblx соединений. Повышение производительности сварки обеспечивается за счет увеличения эффективности нагрева деталей. тактных перемычек и улучшения макрорельефа оплавляемых поверхностей.

В начале процесса, когда между свариваемыми деталями имеется некоторый зазор и сопротивление искрового промежутка достаточно велико, производят включение источника питания с повышенным напряжением холостого хода, при этом возбуждается

1512735 сварочная Jyra H деталя.;1 сообщают жение на сближение. Горение дуги поддерживают, сближая сварнваемые детали.

По мере сближения часть неровностей оплавляется под действием дуги, но зазор между деталями постепенно уменьшается.

При этом происходит снижение сопротивления искрового промежутка и затем начинают образовываться контактные перемычки, Этому моменту соответствует определенное значение сопротивления искрового промежутка (60 — 150 мкОм), при котором происходит включение источника питания низкого напряжения.

При образовании первых контактных перемычек (сравнительно малых) они взрываются, образуя незначительные кратеры, и в момент взрыва снова возбуждается сварочная дуга, так как детали продолжают сближаться, плогцадь образующихся контактных перемычек увеличивается они уже не могут взорваться. Этому моменту соответствует определенное значение сопротивления искрового промежутка (50

120 чкОм), при котором происходит отключсппе источника повышенного напряжения, и pодаегся команда на разведение деталей, но так как любая управляющая система имеет определенное время срабатывания и, кроме того, подвижная колонна сварочной машины, являясь достаточно массивной конструкцией, обладает некоторой инерционностью, то детали на протяжении еще какого-то промежутка времени продолжают сближаться. При этом их нагрев осуществляется источником низкого напряжения.

После срабатывания привода подвижной колонны машины детали начинают разводиться, контактные перемычки уменьшаются в сечении и взрываются с гораздо меньшим выбросом искр, чем при их разрушении при использовании способа сварки известным способом. По мере разрушения перемычек и разведения деталей сопротивление искрового промежутка возрастает и достигает значений 50 — 120 мкОм, при которых сначала происходит включение источника повышенного напряжения, затем (по мере роста сопротивления искрового зазора) взрываются небольшие контактные перемычки, возбуждается дуга и отключается источник низкого напряжения. Сопротивление искрового промежутка при этом составляет 60—

150 мкОм. Затем подается команда на сближение свариваемых деталей. Но детали еще некоторое время будут разводиться. При этом нагрев их торцов осуществляется источником повышенного напряжения. После срабатывания привода подвижной колонны машины детали начинают сближаться и описанный цикл повторяется.

Приведенные интервалы сопротивления искрового промежутка охватывают все типоразмеры свариваемых деталей, поэтому

55 они достаточно широки. Значения сопротивления искрового промежутка определяются по закону Ома путем вычисления частного от деления величины напряжения на губках на величину сварочного тока.

Улучшение макрорельефа оплавляемых поверхностей позволяет повысить качество сварных соединений путем исключения образования дефектов типа «линз», а уменьшение доли выбрасываемого в виде искр металла приводит к повышению эффективности нагрева деталей, а следовательно, к увеличению производительности сварки.

Проверку целесообразности использования способа осуществляют на лабораторной установке, созданной на базе стыкосварочной машины типа К-617, оборудованной быстродействующим гидроприводом оплавления. Сварку ведут на постоянном токе.

В качестве источника повышенного напряжения применен сварочный источник питания типа ВДУ-504, включенный на крутопадающую характеристику.

Поскольку отключение источника питания более высокого напряжения производят с «запаздыванием» по отношению к моменту включения источника питания низкого напряжения, то в качестве динамической характеристики, которая является критерием для выбора велнчинь1 запаздывания, используют время срабатывания привода оплавления стыкосварочной машины, т. е. время от момента подачи команды до момента ее отработки приводом оплавления. Для машины К-617 с быстродействующим призодом оплавления время срабатывания составляло

0,012 с. Так как при разведении свариваемых деталей отключение источника питания более высокого напряжения производят с «упреждением» по отношению к моменту отключения источника питания низкого напряжения, то величину «упреждения» выбирают из соображений облегчения создания системы управления (т. е. момент отключения источника питания повышенного напряжения при разведении деталей и момент его включения при сближении деталей соответствует одному и тому же значению сопротивления искрового промежутка. Сваривают две партии образцов круглого сечения диаметром 60 мм из стали 35. Напряжение холостого хода источника низкого напряжения составляет 5,7 — 6,5 В, а источника повышенного напряжения 75 В.

В процессе сварки производят контроль напряжения на губках сварочной машины и при помощи двух управляющих блоков в зависимости от ьеличины изменяющегося напряжения на губках, которое характеризует величину сопротивления искрового промежутка между свариваемыми деталями, производят включение и выключение источников питания низкого и повышенного напряжения и их выключение.

1512735

В результате проведенных экспериментов установлено, что при сближении деталей всех типоразмеров в момент образования контактных перемычек происходит резкое снижение сопротивления искрового промежутка до величины, находящейся в пределах

60 — 150 мкОм. Причем для каждого вида деталей эта величина определяется однозначно (например, для круглых деталей диаметром 60 мм из стали 35 она равна 95 мкОм).

С увеличением сечения деталей эта величина увеличивается.

При разведении деталей взрыв контактных перемычек также определяется однозначно для каждого вида деталей, причем сопротивление искрового промежутка в момент, предшествующий взрыву, равно сопротивлению искрового промежутка в момент образования перемычек при сближении деталей и также находится в пределах 60—

150 мкОм.

При сближении де галей после образования контактных пере;.. ычек и дальнейшего уменьшения сопротивления искрового промежутка отключают источник питания повышенного напряжения. Для всех типоразмеров деталей момент отключения этого источника соответствует моменту снижения величины сопротивления искрового промежутка до значения, находящегося в пределах 50 — 120 мкОм, но для каждого вида деталей и конкретной сварочной машины его нужно определять опытным путем таким образом, чтобы Не происходило коротких замыканий свариваемых деталей.

На этапе сближения деталей, когда между ними существует зазор и сопротивление искрового промежутка относительно велико, включается источник питания повышенного напряжения, возбуждается сварочная дуга.

Минимальное падение напряжения, при котором наблюдается горение дуги, составляет

24 В. По мере сближения деталей сопротивление искрового промежутка уменьшается, соответственно уменьшается величина падения напряжения на губках сварочной машины. В момент, когда происходит образование контактных перемычек, величина падения напряжения на губках уменьшается до 2 В, что соответствует величине сопротивления искрового промежутка 95 мкОм, включают источник питания низкого напряжения. Детали при этом продолжают сближаться и соответственно снижается величина сопротивления искрового промежутка.

При уменьшении падения напряжения на губках до величины 1,5 В, что соответствует величине сопротивления искрового промежутка 85 мкОм, отключается источник питания повышенного напряжения и нагрев деталей производится источником низкого напряжения. Кроме того, в момент отключения источника питания повышенного на10

40 пряжения подается команда на разведение свариваеivlblx деталей.

На этапе разведения деталей. когда сопротивление искрового промежутка относительно мало, включен источник питания низкого напряжения. По мере разведения деталей сопротивление искрового промежутка увеличивается, сooTRCTcTBCI}}I« увеличиваегся падение нiii " 1,из губках сварочной машины. 1.. т (« а ll iпр}};ке}11} l}а губках В«В;.}}}с: .:, Г, по со }т}}етствуе—

BE nHtlИНЕ COilP(iTii. it }nIH }ГКРОВОГО ПРОМЕжутка 85 мкОм, пкзк ч-it тся источник nllтания п«вь!ш HHol 0 на} Iinæcnnя, а Г1ри достижеliHH напряжением всличины 2 В, что соответствуег величине со}}ротивления искрового проме:ку". Иа 95 мкО}„откл}очается источник питан:}н и};зкого напряжения. ! lii;i КОНТ; }..;Н":i;: тьн(ОВ«й CB;iiiH«ов,lаВпением деталей кру .. О}-о сечения диаметр«AI

60 м;1 из стали 3«. когда между деталями существу}от конта к-. Иые перемычки, уменьшение величинь} il. -: 1(;Bocо промежутка на

О, l мм приводиг . .. } ..кению сопротивления искрового промежутка на 30 .}кОм. Короткое замыкание деталей наступает при снижении сопротивления искрового промежутка до

35 мкОм.

При сварке скорость сближения деталей составляет около 5 мм/c. Следовательно, учитывая динамическую характеристику привода оплавления, за время от момента подачи команды на разведение деталей до Момента начала отработки прив«дом этой команды, детали сблизятся на величину

5 мм/с.0,02 c=0,1 мм.

Это приводит к снижению сопротивления искрового промежутка на 30 мкОм и оно составляет

85 мкОм — 30 мкОм = 55 мкОм.

Выбранная величина «запаздывания», которая равна 10 мкОм, позволяет Осуществлять оплавление без коротких замыканий деталей (для данного привода оплавления) .

Применение изобретения позволяет улучшить макрорельеф onлавляемых поверх}н}стей и повысить качество полу".àåìûõ свар ных соединений, при этом производительность сварки увеличивается на 100.

Фор.чцла изобретения

Способ контактной стыковой сварки оплавлением, при котором в процессе оплавления нагрев торцов свариваемых деталей производят при помощи двух источников питания, один из которых имеет низкое напряжение холостого хода, а другой — более высокое. способное поддерживать между

onлавляемыми торцами сварочную дугу, причем другой источник питания включают в начале оплавления, отличаюи ийгя тем, что, с целью повышсния производительности сварки и качества сварных соединений, при оплавлении деталям cooolljBIoT колебания

1512735

Составитель И. фелицина

Редактор A. Мотыль Техред И. Верее Корректор Л. Патай

3а к аз 5929/12 Тираж 894 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Г1роизводственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 с переменными частотой и амплитудой, состоящие из движений на сближение и разведение, при этом источник питания низкого напряжения включают при сближении свариваемых деталей в момент снижения сопротивления искрового промежутка до значения 60 — 150 мкОм, а источник питания более высокого напряжения отключают при дальнейшем снижении сопротивления искрового промежутка до значения 50 — 120 мкОм, при разведении свариваемых деталей и возрастании сопротивления искрового промежутка до значения 50 — 120 мкОм включают источник питания более высокого напряжения, а отключение источника питания низкого напряжения производят при увеличении сопротивления искрового промежутка до значения 60 — 150 мкОм.