Способ дуговой сварки неплавящимся электродом с подачей присадочной проволоки и устройство для подачи присадочной проволоки

 

Использование: в моторостроительной, судостроительной, нефтегазовой, инструментальной и других отраслях. Сущность изобретения: при дуговой сварке неплавящимся электродом с подачей присадочной проволоки присадочную проволоку подают непрерывно и одновременно сообщают ей возвратно-поступательное перемещение. Электрод и присадочную проволоку устанавливают соответственно под углами от 15 до 20o и от 40 до 45o к вертикали по разные стороны от нее, а дуговой промежуток берут равным от 2 до 3 мм. Устройство для подачи присадочной проволоки содержит механизм непрерывной подачи проволоки и механизм возвратно-поступательного перемещения, состоящий из электродвигателя, редуктора, закрепленного на его валу кулачка, подпружиненного рычага и обоймы, при этом один конец рычага снабжен роликом, взаимодействующим с кулачком, а другой соединен с обоймой, установленной в цилиндрическом корпусе с возможностью продольного перемещения и связанной с гибким шлангом. 2 с.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области сварочного производства и может быть использовано для дуговой сварки неплавящимся электродом с механизированной подачей присадочной проволоки в моторостроительной, судостроительной, нефтегазовой, инструментальной и других областях промышленности.

Известен способ аргоно-дуговой сварки неплавящимся электродом, в котором присадочная проволока подается в сварочную ванну непрерывно с постоянной скоростью заданной величины [1] Такой способ сварки не обеспечивает стабильного размера капель расплавленного присадочного металла и не позволяет получать сварочную ванну заданного объема.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ дуговой сварки неплавящимся электродом [1] Способ заключается в том, что устанавливают зазор между электродом и присадочной проволокой, задают перемещение детали, включают сварочный ток и непрерывно подают присадочную проволоку то с оптимальной скоростью, то с максимальной скоростью, превышающей оптимальную в n-раз, что дает возможность увеличить производительность процесса.

Данный способ не может быть использован для получения миниатюрных наплавочных валиков, т.к. он направлен на исключение капельного переноса проволоки в сварочную ванну и на увеличение расхода проволоки, что позволяет сваривать детали большой толщины с меньшим количеством проходов.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству подачи присадочной проволоки является выбранное в качестве прототипа устройство для подачи присадочной проволоки при дуговой сварке неплавящимся электродом, содержащее корпус с установленным в нем механизмом непрерывной подачи проволоки, включающим электропривод, направляющие ролики, гибкий шланг для подачи проволоки и цилиндрический корпус с наконечником, жестко закрепленный на кронштейне.

Однако данное устройство не обеспечивает получения миниатюрных наплавленных валиков.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состояла в обеспечении возможности получения в процессе сварки дозированного, главным образом минимального, объема сварочной ванны и миниатюризации наплавленных валиков.

Задача решена тем, что в способе дуговой сварки неплавящимся электродом, заключающемся в том, что устанавливают зазор между электродом и присадочной проволокой, задают перемещение детали, включают сварочный ток и непрерывно подают присадочную проволоку в зону сварки под углом к оси сварного шва, присадочной проволоке сообщают дополнительно возвратно-поступательное перемещение, при этом электрод и присадочную проволоку ориентируют соответственно под углами 15-20o и 40-45o к вертикали по разные стороны от нее, а дуговой промежуток устанавливают величиной 2-3 мм.

Для осуществления этого способа устройство для подачи присадочной проволоки при дуговой сварке неплавящимся электродом, содержащее корпус с установленным в нем механизмом непрерывной подачи проволоки, включающим электропривод, направляющие ролики, гибкий шланг для подачи проволоки и цилиндрический корпус с наконечником, жестко закрепленный на кронштейне, снабжено механизмом возвратно-поступательного перемещения проволоки, состоящим из электродвигателя, редуктора, закрепленного на его валу кулачка, подпружиненного рычага и обоймы, при этом один конец рычага снабжен роликом, взаимодействующим с кулачком, а другой соединен с обоймой, установленной в цилиндрическом корпусе с возможностью продольного перемещения и связанной с гибким шлангом.

Чтобы понять сущность изобретения, необходимо рассмотреть процесс плавления присадочной проволоки в случае ее непрерывной и пульсирующей подачи.

При сварке с непрерывной подачей присадочной проволоки проволока приближается к сварочной ванне достаточно медленно (десятки мм в минуту). Это приводит к тому, что проволока преждевременно нагревается радиацией от сварочной дуги, преждевременно плавится с образованием крупных капель, переполняющих сварочную ванну, размер которой становится не- регулируемым. Такой процесс не пригоден при наплавке миниатюрных элементов, например, кромок лопаток, зубьев лабиринтов и т.п.

При сварке, когда присадочная проволока подается с постоянной скоростью, ей дополнительно сообщают возвратно-поступательное перемещение. Это заставляет проволоку приближаться к сварочной ванне очень быстро (десятки мм в сек), вследствие чего она не успевает перегреваться теплом дуги и поступает в сварочную ванну в виде мелких капель дозированного размера, зависящего от параметров режима сварки, имеющих к тому же охлаждающее действие. Это не дает возможности сварочной ванне увеличивать свой объем. После контакта со сварочной ванной присадочная проволока быстро втягивается в охлаждаемое сопло и подстуживается, что дополнительно способствует развитию мелкокапельного переноса, а попавшие в сварочную ванну мелкие капли формируют узкий миниатюрный валик.

Технический результат (получение дозированного объема наплавленного металла) достигается при совокупности всех существенных признаков способа дуговой сварки неплавящимся электродом и устройства для его осуществления. При этом электрод и присадочная проволока устанавливаются соответственно под углами 15-20o и 40-45o к вертикали по разные стороны от нее и дуговой промежуток устанавливается величиной 2-3 мм.

Угол наклона присадочной проволоки к вертикали в пределах 40-45o выбран из условия исключения проскальзывания проволоки при ее движении в гибком шланге. При увеличении или уменьшении угла наклона от указанных пределов происходит самопроизвольное проскальзывание проволоки в гибком шланге и подвижной обойме и затруднение обратного хода проволоки, что приводит к нарушению мелкокапельного переноса и сбоям в процессе плавления проволоки по причине ее нестабильного вывода из зоны сварки и ухудшению формирования шва.

Угол наклона электрода к вертикали в пределах 15-20o обеспечивает устойчивое горение дуги в зоне взаиморасположения электрода и присадочной проволоки, что способствует более стабильному протеканию процесса мелкокапельного переноса присадочного металла в сварочную ванну. При изменении угла наклона электрода в ту или другую сторону изменяется взаиморасположение электрода и присадочной проволоки, анодное пятно смещается и процесс плавления проволоки нарушается, что приводит к ухудшению формирования сварного шва.

Величина дугового промежутка 2-3 мм выбрана из условия стабильного горения дуги в процессе мелкокапельного переноса металла. При увеличении дугового промежутка сверх 3 мм нарушается характер переноса капель расплавленной проволоки в сварочную ванну, что отрицательно сказывается на стабильности процесса сварки и формирования шва. При уменьшении дугового промежутка менее 2 мм появляется опасность "утыкания" проволоки в конец вольфрамового электрода и короткого замыкания на деталь.

На фиг. 1 представлена схема осуществления способа дуговой сварки неплавящимся электродом с подачей присадочной проволоки, она содержит вольфрамовый электрод (1), присадочную проволоку (2) и свариваемую деталь (3); на фиг. 2 схема устройства для подачи присадочной проволоки, оно содержит кронштейн (4), на которой установлен механизм непрерывной подачи проволоки, состоящий из электродвигателя (5) и заключенных в корпусе (6) направляющих роликов. Механизм возвратно-поступательного перемещения проволоки содержит гибкий шланг (7), соединенный с механизмом непрерывной подачи проволоки, заканчивающийся цилиндрическим корпусом (8) с наконечником в виде сопла (9), в котором размещена подвижная обойма (10); кулачок (11), установленный на одном валу с электродвигателем (12) и редуктором (13); рычаг (14), через бронзовый ролик (15), связанный с кулачком (11), а через паз и 2 штифта с подвижной обоймой (10). Цилиндрический корпус (8) с гибким шлангом (7) жестко соединены с кронштейном (4). Пружина (16) служит для возвращения рычага (14) в исходное положение.

Способ осуществляется следующим образом. Свариваемое изделие (3) устанавливается в приспособлении на манипуляторе, который обеспечивает перемещение детали. Вольфрамовый электрод (1) устанавливается над деталью (3) по одну сторону от вертикали под углом 15-20o к ней, а присадочная проволока по другую сторону от вертикали под углом 40-45o к ней. Дуговой промежуток между концом электрода и поверхностью свариваемой детали устанавливается величиной 2-3 мм. Включают перемещение детали, сварочный ток и непрерывную подачу присадочной проволоки. Затем включат механизм возвратно-поступательного перемещения проволоки, который сообщает проволоке дополнительные возвратно-поступательные импульсы, следующие друг за другом с определенной регулируемой частотой, в период которых обеспечивается быстрое поступление присадочной проволоки в сварочную ванну и быстрый вывод ее из зоны сварки.

Устройство работает следующим образом. Присадочная проволока, проходя через направляющие ролики механизма непрерывной подачи проволоки попадает в гибкий шланг (7). Проходя по нему проволока изгибается и направляется в канал подвижной обоймы (10), находящейся в цилиндрическом корпусе (8) с наконечником (9) и подается в зону сварки с постоянной скоростью. При включении механизма возвратно-поступательного перемещения проволоки кулачок (11) начинает вращаться с частотой, пропорциональной числу оборотов вала электродвигателя (12). Вращательное движение кулачка через бронзовый ролик (15) и рычаг (14) преобразуется в возвратно-поступательное движение обоймы (10), которая начинает колебаться вместе с проходящей по ней присадочной проволокой. Проскальзывание проволоки в обойме исключено за счет силы трения, возникающей при движении проволоки в гибком шланге. Пружина (16) служит для возвращения рычага (14) в исходное положение и вывода проволоки из зоны сварки. Частота пульсации проволоки регулируется числом оборотов электродвигателя (12), а общая скорость подачи присадочной проволоки в пульсирующем режиме равна векторной сумме непрерывной и импульсной скоростей: Пример осуществления способа.

Способ аргоно-дуговой сварки неплавящимся электродом с пульсирующей подачей присадочной проволоки осуществлялся при механизированной наплавке гребешков лабиринтных уплотнений из стали 13Х11Н2В2МФ-Ш с присадочной проволокой марки св04Х19Н11М3 диаметром 1,2 мм.

Наплавку производили на сварочном автомате АДСВ-6 с применением источника питания ВСВУ-315.

Деталь (фланец лабиринта 40-04-093) устанавливали в приспособление, которое закрепляли на планшайбе вращателя.

Устанавливали сварочную головку по центру зубца лабиринта таким образом, чтобы вольфрамовый электрод и присадочная проволока располагались под углами к вертикали (по разные стороны от нее), указанными в таблице.

Устанавливали дуговой промежуток между концом электрода и поверхностью зубца в пределах, указанных в таблице.

Включали вращение детали, сварочный ток, непрерывную и импульсную подачи присадочной проволоки и осуществляли наплавку. Параметры режима наплавки указаны в таблице.

После наплавки детали подвергали внешнему осмотру, ультразвуковому контролю и металлографическим исследованиям. Качество формирования наплавочных валиков стабильное и однородное, дефектов в виде несплавлений, пор, трещин не обнаружено.

Применение способа по сравнению с прототипом позволило снизить объем направленного металла и получить миниатюрные наплавочные валики, а также уменьшить разогрев расплавленного металла сварочной ванны и склонность к образованию трещин в зоне сварки.

Формула изобретения

1. Способ дуговой сварки неплавящимся электродом с подачей присадочной проволоки, заключающийся в том, что устанавливают зазор между электродом и присадочной проволокой, задают перемещение детали, включают сварочный ток и непрерывно подают присадочную проволоку, отличающийся тем, что присадочной проволоке сообщают дополнительно возвратно-поступательное перемещение, при этом электрод и присадочную проволоку устанавливают соответственно под углами 15 20o и 40 45o к вертикали по разные стороны от нее, а дуговой промежуток берут равным 2 3 мм.

2. Устройство для подачи присадочной проволоки при дуговой сварке неплавящимся электродом, содержащее корпус с установленным в нем механизмом непрерывной подачи проволоки, включающим электропривод, направляющие ролики, гибкий шланг для подачи проволоки и цилиндрический корпус с наконечником, жестко закрепленный на кронштейне, отличающееся тем, что оно снабжено механизмом возвратно-поступательного перемещения проволоки, состоящим из электродвигателя, редуктора, закрепленного на его валу кулачка, подпружиненного рычага и обоймы, при этом один конец рычага снабжен роликом, взаимодействующим с кулачком, а другой соединен с обоймой, установленной в цилиндрическом корпусе с возможностью продольного перемещения и связанной с гибким шлангом.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3

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

Номер и год публикации бюллетеня: 33-2001

Извещение опубликовано: 27.11.2001        




 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области ручной дуговой сварки металлов и может быть использовано в различных отраслях промышленности при изготовлении изделий и конструкций из черных и цветных металлов и их сплавов

Изобретение относится к сварке, в частности к дуговой сварке изделий из высокопрочного чугуна, и может найти применение в нефтегазовой промышленности, энергетике, судостроении, коммунальном хозяйстве

Изобретение относится к сварочному производству и может быть использовано при дуговой сварке в среде защитных газов электродом конструкций из сталей средних толщин от 4 до 10 мм, соединения которых формируются на весу и в различных пространственных положениях, например при сварке потолочных швов, неповоротных стыков трубопроводов и т.п

Изобретение относится к сварочному оборудованию, в частности к устройствам для подачи электродной проволоки, и может быть использовано в сварочном производстве

Изобретение относится к сварке плавлением, преимущественно электронно-лучевой, и может быть использовано в машиностроении, приборостроении и других отраслях промышленности

Изобретение относится к машиностроению, в частности к устройствам для подачи электродной проволоки в зону сварки

Изобретение относится к электросварке, в частности к устройствам для подачи сварочной проволоки с контролируемой скоростью подачи, и может быть использовано в машиностроении, а также при ремонте машин
Изобретение относится к сварочной технике и используется в устройствах для подачи электродной проволоки к горелкам сварочных полуавтоматов и робототехнологических комплексов с применением проволок преимущественно из цветных металлов/ например/ алюминия/ меди и сплавов на их основе

Изобретение относится к сварке, в частности к способам подачи проволоки в зону сварки, и может найти применение в различных отраслях машиностроения, при изготовлении сварных конструкций

Изобретение относится к сварке, в частности, к устройству для импульсной подачи сварочной проволоки и может применяться при автоматической и полуавтоматической дуговой сварке в среде защитных газов, например для сварки тонколистовых конструкций
Наверх