Способ плазменной сварки и плазменная горелка для его осуществления

 

Изобретение относится к сварке, я именно к способам и устройствам ДЛР свар ки сжатой дугой. Цель изобретения повышение качества сварного шва путем устранения подрезов. Формируют струю плазмообразующего газа, под углом к ней подают стабилизирующий вихревой поток 15 защитного газа, возбуждают в струе плазмообразующего газа сжатую дугу 14 с образованием ванны 18 расплавленного металла на изделии, а перемещение ее по изделию начинают с момента достижения сжатой дугой сквазного проплавления, Одновременно с началом перемещения сжатой дуги зажигают свободную дугу 17 концентрично сжатой дуге 14 и подают стабилизирующий вихревой поток защитного газа. Плазменная горелка содержит плазмообразующее сопло 1 с выходным каналом и наружной конической поверхностью, электрод 3, установленный внутри плазмообразующего сопла 1, наружное сопло 4 с конической внутренней поверхностью, узел завихрения, расположенный в зазоре между плазмообразуюшим и наружным соплами , а также источник 10 питания сжатой дуги, минус которого подключен к электроду 3 Горелка имеет дополнительный кольцевой электрод 7, выполненный концентрично выходному каналу плазмообразующего сопла 1, закрепленный на его наружной поверхности и соединенный с минусом дополнительного источника 11 питания. 2 с.п. ф-лы, 2 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 В 23 К 10/02

ГОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4700421/27 (22) 01,06,89 (46) 07.01.92. Бюл. М 1 (72) А.В, Дробот, В.М, Рашов и В,И. Дробот (53) 621,791.755.034 (088.8) (56) Патент ГДР М 245932, кл, В 23 К 9/16, 1987. (54) СПОСОБ ПЛАЗМЕННОЙ СВАРКИ И

ПЛАЗМЕННАЯ ГОРЕЛКА ДПЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относит".ÿ к сварке, а именно к способам и устройствам для сварки сжатой дугой. Цель изоорет:-.ния - повышение качества сBBpHofo шва пут(-м

УСтРаНЕНИЯ ПОДРЕЗОВ. ФОРМИРУЮТ СтЬУО плазмообразующего газа, под углом к неп подают стабилизирующий вихревой поток

15 защитного газа, возбуждают в гтруе плазмообразующего газа сжатую ду(у 14 с образованием ванны 18 расплавленного металла на изделии, а перемещение ее по изделию начинают с момента достижения

Изобретение о носится к свгоке, а именно к способам и устройствам для плазменной сварки, Целью изобретения является говышение качества сварного шва путем устранения подрезов.

На фиг,1 изображена горелка для плазменной сварки. на фиг.2 — схема осуществления способа сварки сжатой дугой, В способе плазменной сварки концеHrрично сжатой дуге подают закрученный поток защитного газа, внутри потека эащитногс газа возбуждают кольцевую свободную дугу, охватывающую сжа1ую дугу, а свободную дугу возбуждают в момент до„., SUÄÄ 1703328 А1 сжатой дугой скваэного проплавления, Одновременно с началом перемещения сжаТоА дуги зажигают свободную дугу 17 концентрично сжатой дуге 14 и подают стабилизирующий вихревой поток защитного аза. Плазменная горелка содержит плаэмообразующее сопло 1 с выходным каналом и наружной конической поверхностью, электрод 3, установленный внутри плазмообразующего сопла 1, наружное сопла 4 с конической вну1ренней повер ностью, узел завихрения, расположенный в зазоре между плазмообразуюшим и наружнь м соплами, а также источник 10 питания сжатой дуги, минус которого подключен к э lектpодy

3 Горелка имеет дополнительный кольцевой элек; род 7, выполненный концентрично выходному ъаналу плазмообраэующего сог;ла 1, закрепленный на его наружной поверхности и соединенный с минусом дополнительно(о источника 11 питания. 2 ,п. ф-лы, 2 ил, стиже ия сжатой дугой сквозного проплавления, Плазменная горелка содержит плаэмообраэующее сопло 1 с наружной конической поверхностью 2, электрод 3, установленный внутри плазмсобразующего сопла 1, наружное сопли 4 для подачи защитного газа с конической внутренней поверхн стью 5, а та, .же эавихритель 6, Горелка снабжена неплавящимся кольцевым элек родсм 7, установленным на рабочем торце 8 плазмообразующегс сопла, а зав.!хритель 6 установлен в зазоре между плазмообразую)им 1 и наружным 4 соплами. Плазменная горелка содержит полость 9 охлаждения, выполненную в плэзмообраэующем сопле.

1703328

10

25

120

55

Плазменная горелка подключена к двум источникам питания, источнику 10 питания сжатой дуги и источнику 11 питания свободной дуги, причем источник 10 подключен к электроду 3, а источник 11 через разделительный диод 12 — к кольцевому электроду

7.

Способ плазменной сварки реализуют с помощью описанной плазменной горелки следующим образом.

B плазмообразующее сопла 1 подают плаэмообразующий газ. Между электродом

3 и изделием 13 зажигают сжатую дугу 14, Концентрично сжатой дуге 14 закручивают поток 15 защитного газа и подают через зазор между соплами 1 и 4, Перемещение сжатой дуги 14 по изделию 13 с образованием сварного шва 16 начинают с момента достижения сжатой дугой 14 сквозного проплавления изделия 13, В тот же момент времени потока 15 защитного газа возбуждают свободную дугу 17, охватывающую сжатую дугу 14. Свободную дугу 17 зажигают между неплавящимся кольцевым электродом 7 и изделием 13, Поток 15 защитного газа, закрученный завихрителем 6, стабилизирует положение свободной дуги 17 на кольцевом электроде 7 и обеспечивает равномерное распределение свободной дуги вокруг сжатой дуги, а также их совмещение и образование общей ванны 18 расплавленного металла, При этом сжатая дуга 14 горит внутри столба свободной дуги 17, что повышает качество формирования поверхности сварного шва 16, а также проплавляющую способность сжатой дуги 14.

Плазменная горелка была изготовлена со следующими основными размерами:

Диаметр выходного канала медного плазмообразующего сопла, мм 2

Угол наружной конусной части плазмообраэующего сопла, град 120

Угол внутренней части наружного сопла. град

Диаметр вольфрамового электрода, мм 3

Зазор между плазмооб разую щим и наружным соплами, мм 2

Для питания сжатой и дополнительной дуг использовали два источника ВСВУ-315.

Кольцевой вольфрамовый электрод имел внутренний диаметр 3,5 мм и внешний диаметр 5 мм.

Кольцевой электрод был установлен с посадкой в проточку. выполненную на наружной поверхности плаэмообразующего сопла, при этом высота выступающей части электрода равнялась 1 мм. В качестве завихрителя испольэовали капролоновую втулку с четырьмя проточками на ее внешней поверхности, при этом канал для прохода защитного газа образовался поверхностью проточки и внутренней поверхностью стабилизирующего сопла, Способ плазменной сварки осуществляли на следующих режимах:

Расход плазмообразующего газа, л/мин 2,5

Расход вихревого стабилизирующего защитного газа, л/мин 10

Угол между струей плазмообразующего газа и потоком вихревого стабилизирующего газа составлял 60 .

Сжатую дугу возбуждали, после возбуждения вспомогательной дуги между электродом и плазмообразующим соплом с помощью осциллятора путем касания факелом вспомогательной дуги изделия. После возбуждения сжатой дуги вспомогательную дугу отключали. Ток сжатой дуги поддерживали постоянным 150 А.

Момент достижения сжатой дугой сквозного проплавления определяли по появлению факела сжатой дуги со стороны проплава.

Свободную дугу зажигали с пульта управления источником питания свободной дуги и одновременно подавали поток стабилиэирующего вихревого защитного газа

Начинали перемещение плазменной горелки дугой вдоль линии стыка образца из материала 12Х18Н10Т толщиной 5 мм, Сварку вели двумя дугами — сжатой и концентричной ей свободной — с образованием общей ванны расплавленного металла, Ток свободной дуги в пределах 90-190

А.

Скорость сварки в пределах 30 — 40 м/ч.

При этом при сварке поддерживали постоянной ширину проплава, она равна 2 мм, для сравнения энергетических параметров дуги по достигаемой скорости сварки. Наличие подреэов по краям шва определяли визуально.

Предлагаемый способ позволяет повысить качество сварного шва при сварке сжатой дугой, а также повысить проплавляющую способность дуги и повысить скорость сварки в 1,5 раза.

Экономический эффект образуется за сч т того, что повышение качества позволяет исключить дополнительные операции, связанные с исправлением формы шва, подрезов, 1703328

Формула изобретения

1. Способ плазменной сварки, при котором концентрично сжатой дуге подают поток защитного газа, отличающийся тем, что, с целью повышения качества сварного шва путем устранения подреэов, внутри потока защитного газа возбуждают кольцевую свободную дугу, охватывающую сжатую дугу, при этом поток защитного газа закручивают, а свободную другу возбуждают в момент достижения сжатой дугой сквозного проплавления.

2. Плазменная горелка, содержащая плазмообразующее сопло с наружной конической поверхностью, в котором установлен электрод, наружное сопло для подачи за5 щитного газа с конической внутренней поверхностью, а также эавихритель, о т л и ч аю щ а я с я тем, что. с целью повышения качества сварного шва путем устранения подрезов, она снабжена неплавящимся

10 кольцевым электродом, установленным на рабочем торце плаэмообразующего сопла, а завихритель установлен в зазоре между плазмообразующим и наружным соплами.

1703328 рир 2

Составитель Г, Квартальнова

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор М,Демчик

Редактор Т,Зубкова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 22 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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