Способ аргонодуговой сварки неплавящимся электродом

 

Использование: для дуговой сварки неплавящимся электродом в защитных газах и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства. Сущность изобретения: при аргонодуговой сварке неплавящимся электродом во внутреннюю полость 7 кольцевого соединения подают дополнительный поток 6 защитного газа с изменяющейся скоростью по сечению полости. Причем скорость потока газа на участках, прилегающих к шву, больше в 2 - 3 раза скорости газового потока в средней части полости. 1 з. п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к способам дуговой сварки неплавящимся электродом в защитных газах и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства. Как известно, при сварке стыковых соединений ответственных конструкций из нержавеющих сталей, цветных, титановых и других легкоокисляющихся сплавов требуется хорошая защита с обратной стороны шва. Для этой цели существует ряд технических приемов. Известен способ дуговой сварки, когда с обратной стороны шва укладывают подкладку с желобом, в который подают защитный газ и обеспечивают таким образом защиту шва. Недостатком этого способа является возможность создания избыточного давления в желобе и выдавливание жидкой ванны с образованием мениска или выплескиванием ее. Известен способ дуговой сварки, при котором во внутреннюю полость соединения подают защитный газ, создавая камеру в зоне стыка, и обеспечивают защиту шва. Недостаток этого способа аналогичен предыдущему. Известен способ дуговой сварки кольцевых соединений, при котором обратную сторону шва обдувают дополнительным потоком защитного газа и обеспечивают защиту. Этот способ взят за прототип как наиболее близкий по технической сущности. К недостаткам способа следует отнести необходимость синхронного перемещения устройства для обдува со сварочной горелкой и подачи такого расхода защитного газа, который вне зависимости от расстояния до поверхности ванны обеспечивал бы ее защиту. Кроме того, увеличенный расход может вызвать выдавливание или выплескивание ванны, а пониженный - ухудшение защиты шва. Целью изобретения является повышение качества сварного соединения. Поставленная цель достигается тем, что в способе аргонодуговой сварки неплавящимся электродом кольцевых соединений, при котором во внутреннюю полость соединения подают дополнительный поток защитного газа, дополнительный поток защитного газа подают с изменяющейся скоростью по сечению полости, при этом скорость потока газа на участках, прилегающих к шву, больше в 2-3 раза скорости газового потока в средней части полости, высота h его составляет (0,2-0,3) диаметра потока, а длина l= (5-7)h. При сварке соединений малого диаметра дополнительный поток защитного газа подают по крайней мере в двух сечениях внутренней полости соединения по его длине. При проведении патентного поиска по данной заявке были обнаружены технические решения, реализация которых обеспечивает защиту обратной стороны сварного шва. Однако эти решения не позволяют осуществить гарантированную защиту шва без силового воздействия на расплавленный металл и без непроизводительного расхода защитного газа. Предложенный способ аргонодуговой сварки неплавящимся электродом благодаря организации дополнительного потока защитного газа с изменяющейся скоростью по сечению полости соединения позволяет создать необходимую защиту корня шва без непроизводительного увеличения расхода защитного газа, т. к. основной поток газа поступает на участки, прилегающие к шву, и практически отсутствует в средней части полости. Предложенные размеры потока газа и соотношение скоростей позволяют исключить силовое давление на расплавленный металл шва, а также исключают "провисание" потока из-за создаваемого его средней частью подпора. Это создает условия для равномерного формирования шва со стороны корня соединения. На фиг. 1-3 показаны схемы осуществления защиты шва с обратной стороны. При горении дуги 1 с неплавящегося электрода 2 кольцевое соединение 3 расплавляется, образуя ванну 4. Для защиты ванны 4 подают аргон 5 со стороны дуги 1 и дополнительный поток 6 защитного газа во внутреннюю полость 7 соединения 3 (фиг. 1). При этом дополнительный поток 6 подают с изменяющейся скоростью V_n по сечению полости 7, которая состоит из скорости V_пер периферийного газового потока 6 на участках, прилегающих к ванне 4, и скорости V_вн внутреннего газового потока, расположенного по центру полости 7 (фиг. 1). Скорость V_пер больше скорости V_вн в 2-3 раза. Соотношение между скоростями потоков V_пер/V_вн= 2-3 обусловлено обеспечением хорошей защиты обратной стороны шва. При соотношении V_пер/V_вн<2 поток неустойчив, возможно его турбулентное движение, что ухудшает защиту. При V_пер/V_вн>3 вблизи поверхности ванны 4 может возникнуть разрежение за счет высокоскоростного обтекания, что может привести к "отсосу" ее внутрь полости (фиг. 1). Высота h периферийного газового потока составляет (0,2-0,3) диаметра d_зп защитного газового потока 6, подаваемого в полость 7, а его длина l_зп= (5-7)h. При значении h<0,2d возможно нарушение потока, а при h>0,3d_зп - излишний расход газа. Аналогичное объяснение справедливо для l_зп<5h и l_зп>7h. На фиг. 2 показана схема многокаскадной защиты обратной стороны шва. Эта схема наиболее рациональна для кольцевых соединений 3 малого диаметра (<25 мм). В этом случае, организуя газовый поток 6 последовательно по длине внутренней полости 7, а именно, создавая участки 8 и 9, добиваются наилучшего вытеснения из полости воздуха и тем самым улучшения защиты шва. На фиг. 3 приведена схема для больших диаметров (>25 мм). В этом случае поток 6 организуют непосредственно вблизи кольцевого соединения 3 с помощью устройства 10. Подобная схема обеспечивает хорошую защиту шва при существенной экономии защитного газа. Указанные профили скоростей потоков 6 создают с помощью устройств поддува 11, в которых применяют пористый материал с различной плотностью по сечению полости 7 трубы, в результате чего он оказывает различное сопротивление потоку 6. Высокая скорость V_пер потока 6 вблизи зоны сварки способствует повышению давления потока 6 на часть сварочной ванны 4 в случае ее выхода во внутреннюю полость 7 свариваемой трубы. При этом жидкий металл ванны 5 перетекает в направлении из трубы и образования чрезмерного усиления внутри трубы не происходит. Таким образом добиваются минимального и равномерного усиления шва внутри трубы с плавным переходом между свариваемыми трубами, что оказывает положительное влияние при эксплуатации трубопроводов ответственного назначения. Наличие в центральной части полости 7 трубы низкоскоростного потока 6 со скоростью V_вн позволяет осуществлять "подпор" скоростного потока со скоростью V_пер к стенкам трубы за счет более высокого статического давления в потоке со скоростью V_вн и тем самым обеспечивает гарантированно качественную защиту шва изнутри трубы. Пример осуществления способа. Способ осуществляли при автоматической аргонодуговой сварке стыков труб из нержавеющих сталей применительно к монтажу газовых магистралей в "чистых комнатах" (для производства изделий электронного машиностроения). Сварку проводили на автомате типа ОДА. В качестве источника питания использовали ТИР-300ДМ1, а аппаратуры управления - ЭР-240. Сваривали трубы из стали 12Х18Н10Т следующих типоразмеров: О 6х1; О 8х1; О 25х2; О 32х2. Для облегчения защиты обратной стороны шва применяли специально разработанные устройства. Сварку проводили на режимах, указанных в таблице. Скорость V_вн составила 3 м/ч, а скорость V_пер - 9 м/ч. Высота потока для труб ⊘ 6-8 мм составила 2 мм, а для труб ⊘ 25-32 мм - 4-5 мм . Длина потока составила соответственно 10 и 25 мм. Способ позволил обеспечить защиту шва внутри полости "серебристого" цвета во всех случаях без силового воздействия на ванну. (56) 1. Авторское свидетельство СССР N 29844, кл. B 23 K 9/16, 1969. 2. Авторское свидетельство СССР N 29844, кл. B 23 K 9/16, 1969. 3. Авторское свидетельство СССР N 29844, кл. B 23 K 9/16, 1969.

Формула изобретения

1. СПОСОБ АРГОНОДУГОВОЙ СВАРКИ НЕПЛАВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ кольцевых соединений, пpи котоpом во внутpеннюю полость соединения подают дополнительный поток защитного газа, отличающийся тем, что, с целью повышения качества сваpного соединения, дополнительный поток защитного газа подают с изменяющейся скоpостью по сечению полости, пpи этом скоpость потока газа на участках, пpилегающих к шву, больше от 2 до 3 pаз скоpости газового потока в сpедней части полости, высота составляет от 0,2 до 0,3 диаметpа потока, а длина - от 5 до 7 высоты. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что пpи сваpке кольцевых соединений диаметpа менее 25 мм дополнительный поток газа подают не менее чем в двух сечениях внутpенней полости соединения по его длине.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 21.11.2002

Номер и год публикации бюллетеня: 4-2004

Извещение опубликовано: 10.02.2004        

---