Способ односторонней дуговой автоматической сварки под флюсом

 

Изобретение относится к способам односторонней автоматической сварки под флюсом с обратным принудительным формированием шва и может быть использовано в судостроении, химическо м, нефтяном, транспортном, энергетическом машиностроении при изготовлении сварных листовых и корпусных металлоконструкций. Цель изобретения - улучшение формирования шва при сварке по переменному зазору между кромками изделия. Флюс через зазор стыка-подают на ползун по наклонной плоскости. Ползуну придают поперечные колебания вибратором. Расплавляя флюс в плавильном пространстве дуги, образуют жидкий подслой, по которому ведут сварку со стабилизацией заполнения зазора расплавленным металлом путем автоматической корректировки скорости сварки и частоты пульсации дуги на различных энергетических уровнях, которые выбирают обратно пропорциональными величине зазора в стыке. Длину формирующей части ползуна устанавливают равной произведению среднего арифметического значения максимального зазора в стыке и толщины свариваемых деталей на коэффициент пропорциональности , равный 7-8. 8 ил... 2 табл.; ел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si>s В 23 К 9/18, 37/06

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ме:ыФ

h ." УР";Ф ь )

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4689244/31-08 (22) 10.05.89 (46) 28.02.93. Бюл, N 8 (71) Институт электросварки им. Е.О.Патона (72) B.Ê,Ëåâ÷óê, Г.M.Ïoðóòåíêî и В,А,Богдановский (56) Авторское свидетельство CCCP

N1581548,,кл. B 23 К 37/06, 02.02.87. Авторское свидетельство СССР

N . 1738576,кл. В 23 К 37/06, В 23 К 9/18, 13.06.88. (54) СПОСОБ ОДНОСТОРОННЕЙ ДУГОВОЙ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СВАРКИ ПОД

ФЛЮСОМ (57) Изобретение относится к способам односторонней автоматической сварки под флюсом с обратным принудительным формированием шва и может быть использовано в судостроении,.химическом, нефтяном, транспортном, энергетическом машиностроении при изготовлении сварных листоИзобретение относится к способам односторонней автоматической сварки под флюсом с обратным принудительным формированием шва и может быть использовано в судостроении, химическом, нефтяном, транспортном, энергетическом машиностроении при изготовлении сварных листовых и корпусных металлоконструкций, Целью изобретения является улучшение формирования сварного шва при сварке

„„5U„„1798082 А1 вых и корпусных металлоконструкций. Цель изобретения — улучшение формирования шва при сварке по переменному зазору между кромками изделия, Флюс через зазор стыка подают на ползун по наклонной плоскости, Ползуну придают поперечные колебания вибратором. Расплавляя флюс в плавильном пространстве дуги, образуют жидкий подслой, по которому ведут сварку со стабилизацией заполнения зазора расплавленным металлом путем автоматической корректировки скорости сварки и частоты пульсации дуги на различных энергетических уровнях, которые выбирают обратно пропорциональными величине зазора в стыке, Длину формирующей части ползуна устанавливают равной произведению среднего арифметического значения максимального зазора в стыке и толщины свариваемых деталей на коэффициент пропорциональности, равный 7-8. 8 ил., 2 табл.;. по переменному зазору между кромками изделия.

На фиг. 1 представлен общий вид сварочного аппарата для выполнения способа сварки; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — ползун с формирующей обратный шов частью; на фиг. 4 — разрез Б-Б на фиг, 1; на фиг, 5 — вид сверху на фиг, 3; на фиг, 6 — схема процесса сварки; на фиг. 7 — зависимость скорости сварки от величины зазора в конкретном стыке при толщине 10 мм; на фиг. 8 — зависимость частоты пульсаций сва1798082 рочного тока от величины зазора конкретного свариваемого стыка при толщине 10 мм.

Способ осуществляют следующим образом.

Сварочный аппарат с мундштуком 1, ме- 5 ханическим копиром 2, подпружиненным роликом 3, соединенным с датчиком 4, подвеской 5, связанной.с ножом 6 и формирующим устройством 7, состоящим из корпуса

8, поверхностей 9 и ползунэ 10, устанавли- "0 вают на свариваемый стык, засыпают флюс нэ поверхность изделия и возбуждают дугу.

Флюс через зазор между свариваемыми листами подают на ползун 1.0, шарнирно соединенный с корпусом 8 шарниром 11, в 15 канавку 12 с углублением 13 по наклонной поверхности 14, а ползуну 10 придают поперечные колебания с помощью соединенного с ним вибратора 15 относительно шарнира11, Расплавляя флюс в плавильном ripo- 20 странстве сварочной дуги, подпитывают расплавленным шлаком защитную шлаковую прослойку между дугой и ползуном 10 и заполняют формирующую канавку 12 по мере йэкойления и вытеснения шлака дугой из 25 накопителя.. Сварку при этом ведут по уве- личенному подслою 16 со стабилизацией заполнения зазора расплавленным металлом и глубины проплэвления кромок путем автоматической корректировки скорости сварки 30 и использования пульсирующей дуги с двумя энергетическими уровнями, Характерным для процесса односторон ней сварки на движущемся ползуне является зашлакование формирующей канавки со 35 стороны головной части ползуна с образованием шлакового козырька 17, препятствующего поступлению флюса на ползун. а при сварке по увеличенному шлаковому подслою и в накопитель, Активизацию подачи флюса в плавильное пространство дуги и на ползун, транспортировку шлака и расплавленного металла от дуги в формирующую часть ползуна, формирование обратного валика в зоне кристаллизации достигают за 45 счет регулирования вибрации ползуна (частоты и амплитуды) и пульсирующего режима сварки. Шлаковый козырек 17, образующийся при горении дуги с низким энергетическим:уровнем с . плавильным 50 пространством I и скапливающийся на его границе, переплавляется при переходе дуги, не более высокий энергетический уровень с плавильным пространством II, осуществляя полное проплавление кромок стыкуемых ли- 55 став без повреждения формирующего устройства при кратковременном импульсе (0,3-1,0) с и обеспечивая периодическое восстановление процесса подачи флюса и шлака на ползун 10 при переходе на дугу низкого энергетического уровня.

Поступление шлака в формирующую часть ползуна 10 приобретает периодический характер. улучшающий формирование одностороннего шва.

Шлаковый козырек 18, образующийся при горении. дуги с высоким энергетическим уровнем, в дальнейшем процессе сварки влияния на формирование шва не оказывает. Одновременно применение пульсирующей дуги при односторонней сварке по переменному зазору в стыке позволяет стабилизировать проплавление кромок и формирование обратного валика шва.

Размеры. накопителя выбраны таким образом, что плавильное пространство I дежурной дуги перекрывает наклонную площадку 14 примерно на половину ее длины. Частота, длительность и амплитуда импульсов дежурной и основной дуг зависит от величины-зазора в стыке и толщины свариваемых листов и подбирается опытным путем. Канавка с цилиндрической поверхностью и линейно увеличивающимися от начала к концу ползуна размерами способствует перемещению расплава в формирующую хвостовую часть ползуна и сосредоточению его по оси формирующей канавки, свободному прохождению ползуна вдоль формируемого обратного валика без образования задиров, отжимания ползуна

10 от свариваемых.листов и получению оптимальной геометрии обратной стороны шва, Зазор между нйжней плоскостью свариваемых листов и верхней поверхностью ползунэ 10, создаваемый выступающими опорными поверхностями 9 корпуса 8. обеспечивает воэможность поперечных перемещений ползуна под воздействием вибратора 15 и снижает вероятность образования подрезов от вытесняемого на периферию канавки 12 и быстро затвердевающего по краям обратного валика шва шлака. При этом скорость сварки и частота пульсации дуги должны быть обратно пропорциональными величине зазора в стыке. Изменение скорости сварки и частоты пульсации дуги обратно. пропорционально величине зазора обеспечивает заполнение разделки электродным металлом, значительно стабилизирует тепловложение в основной металл, проплавление стыкуемых кромок (ширину обратного валика шва) и формирование одностороннего шва.

Система регулирования шлакообразования на ползуне при больших зазорах реализуется следующим образом.

1798082

С увеличением зазора в стыке длина сварочной ванны линейно увеличивается.

Экспериментально установлено, что длины сварочных ванн при сварке по переменному зазору с корректируемой скоростью не пре- 5 вышают значений, определяемых выражением

Iâ = — Х (7 — 8) в 2

Представленное выражение определяет условие предотвращения стекания сварочной ванны с заднего торца ползуна при равенстве длины формирующей части и дли- 15 ны ванны 1в l,ô, При условии оптимального формирования шва по всей длине зазора

1 где 4ф — длина формирующей части ползуна

{расстояние от центра проекции пятна дуги нэ поверхность формирующего ползуна до его заднего торцевого среза); 25

amax- максимально допустимый зазор в стыке. В табл. 1 приведены режимь} сварки стационарной дугой стыковых соединений с увеличенным допуском r}a сборочно-свароч- З0 ному зазору (от 2 до 9 мм) и длины сварочных ванн, рассчитанных по и редставлен н ым зависимостям.

Расчетные значения длин сварочных ванн несколько превышали фактические ве- 35 личины вследствие выбора коэффициентов, равных 7-8, с некоторым запасом для гарантированного предотвращения протекания ванны с ползуна 10;

Кристаллизующаяся снизу хвостовая 40 часть ванны при удалении из-под нее излишков шлака под действием гидростатического давления своей верхней жидкой части и вибрации оседает на формирующую поверхность ползуна 10. Необходимое для за- 45 щиты остывающего обратного валика от кислорода воздуха количество шлака удерживается на его поверхности силами здгезии и поверхностного натяжения.

Благодаря применению вибрации зона температурной сепарации металла и шлака .получается достаточно широкой, что при соблюдении технологической дисциплины при сварке исключает провалы сварочной 55 ванны и вытекание металла с ползуна на больших зазорах. .При сварке по малым и средним зазорам в стыке формирование обратной сторонь} шва происходит в средней части формирующей канавки с помощью вибрации.

Размеры обратного валика на больших зазорах отличаются несколько большей шириной, т.к. формирование происходит в более широкой части канавки ползуна, однако не выходят из существующих допусков.

Примеры выполнения односторонней сварки листов с переменным зазором в стыке представлены на фиг. 5 и в табл. 2, Использование способа позволяет повысить качество односторонних сварных соединений, расширить диапазон. применяемых сварочных флюсов с переходом к более высокоосновным, повышающим эксплуатационнь}е характеристики сварных соединений, но обладающих худшими, по сравнению с применяемыми кислыми флюсами, формиру}ощими свойствами.

Формула изобретения

Способ односторонней дуговой автоматической сварки под флюсом стыков листов с принудительным формированием обратной стороны шва на:движущемся совместно со сварочной головкой ползуна с формирующей канавкой, при котором заполнение формирующей канавки флюсом осуществляют в процессе сварки через зазор в свариваемых кромках, на участке непосредственно под дугой создают избыток флюса, а сварку выполняют пульсирующей дугой на двух энергетических уровнях, соответствующих токам дежурной и ocHQBной дуг, с одновременной поперечной вибрацией ползуна в плоскости его перемещения, отличающийся тем, что, с целью улучшения формирования сварного шва при сварке по переменному зазору между кромками изделия, скорость сварки и частоту пульсации дуги выбирают обратно-пропорциональными величине зазора между кромками, а длину формирующей части ползунэ выбирают равной произведению среднего арифметического величины максимального зазора между кромками и толщины свариваемых деталей на коэффициент пропорциональности. равный 7-8.

1798082

Таблица 1

Режимы односторонней сварки стыков с переменным зазором и расчетные длины сварочных ванн

Длина сварочной ванны, мм

Свароч- Напряженый ток 1, ние на дуА ге0,В

Род тока, поля р ность

26 (3) 6+6

То же

23 (3) 10 + 10

21(4) 850 20 (4) 1.2+ 12

850

17 (4) 14 + 14

То же

16+ 16

16 (5) Таблица 2

Примеры односторонней сварки листов с переменным зазором в стыке

Толщина свариваемого металла s, мм

Постоянный обр, полярность

Постоянный обр. полярность

Величина

Диаметр зазора в электрода, стыке а, мм мм

2-5 .4-6

5-7

7-9

2-5

4-6

5-7

7-9

2-5

4-6

5-7

7-9

2-5

4-6

5-7

7-9

2-5

4-6 .5-7

7-9

2-5

4-6

5-7

7-9

600

650

750

900

10ОО

1000

36

36

36

38

38

38

39

39

39

42

42

42

С.корость сварки Uc> при номинальном зазоре (а, мм) м/ч

30 -36

38- 44

42 -48

49- 56

38-44

45-52

49-56

56- 64

49- 56

52-60

56- 64

63-72

56- 64

59-69

63 -72

70-80

66-76

66- 76

70 -80

77- 88

73-84

73 - 84

77-88

84-96

1798082

Продолжение табл. 2

Продолжейие табл, 2

12. 1798082

Продолжениее табл, 2

fl р и м е ч а н и е, Режимы сварки даны для сварки углеродистой низколегированной стали проволокой диаметром 4 мм на прямой полярности для флюса АН 37П.

Сварка выполнялась пульсирующей дугой с постоянной скоростью подачи электродной проволоки

Длительности паузы и импульса выставлялись на регуляторе цикла сварки одинаковыми, Прй использовании флюсов.АН-348 и ОСЦ-45 для определения длины формирующей части ползуна необходимо пользоваться коэффициентом 7.

При максимальных зазорах наблюдалось стекание шлака.

1798082

1798082

0,6

0,4

О, б00

400

2QO

Составитель Т.Арест

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Л.Филь

Редактор

Заказ 738 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-Я5, Раушская наб., 4/5

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