Способ дуговой сварки самозащитнойпорошковой проволокой

 

ОП NCÀÍÈÅ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сеюз Советских

Сеарвамстнческнх

Ресаублнк

<и>799925

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 13. 07. 78 (21) 2644024/25-27 (51)М. Кл. с присоединением заявкн ¹ (сЗ) Приоритет

В 23 К 9/16

Государствеииый комитет

СССР яо дмвм изобретеиий и открыти Й

Опубликовано 300131. Бюллетень Н9 4

Дата опубликовання описания 30. 01 ° 81 (53) УДК 62Х,. 791-75 (088. 8) В. В. Воробьев, A. С. Симашко, И. С. Иоффе и В. И. Зеленова (72) Авторы изобретения

Ленинградский филиал Всесоюзного института по проектированию организации энергетйческого строительства Оргзнергострой (71) Заявитель (54) СПОСОБ ДУРОВОЙ СВАРКИ

САМОЗАЩИТНОЙ ПОРОШКОВОЙ

ПРОВОЛОКОЙ

Изобретение относится к дуговой сварке плавящимся электродом, преимущественно самозащитной порошковой проволокой.

Известен способ дуговой сварки 5

)плавящимся электродом - самозащитной, орскаковой проволокой, который широко применяется на открытых строительных площадках и обладает высокой производительностью (11.

Однако в известном способе условия защиты расплавленного металла от ,воздуха недостаточно благоприятны.

Это объясняется тем, что при сварке порошковой проволокой плавленне металлической оболочки опережает плавление сердечника. Дуга горит между оболочкой и иэделием, капли металла и сварочная ванна не всегда покрыты сплошным слоем шлака, так как в ус- 20 ловиях плавления сердечника проволоки количество шлакообразующих в нем приходится ограничивать. Вследствие того, что доля воздуха в атмосфере дуги велика, металл, наплавленный 25 порошковыми проволоками трубчатой конструкции, в значительной степени насыщается азотом. Замедленное плавление сердечника (по сравнению с металлической оболочкой) приводит к 30

2 тому, что его нерасплавившиеся частицы, попадая в сварочную ванну, служат очагами зарождения газовых пор и шлаковых включений.

При увеличении силы сварочного тока и напряжения отставание плавления сердечника от процесса плавления оболочки резко возрастает, что само по себе является ограничением для повышения производительности процесса сварки порошковыми проволоками, так как исключает возможность применения повышенных режимов сварки.

Это в первую очередь относится к проволокам рутил-органического типа, При сварке порошковыми проволоками этого типа вторым фактором, ограничивающим применение повышенных режимов сварки, является наличие в сердечнике органических гаэообразующнх составляющих в виде крахмала или целлюлозы. Поскольку температура оболочки проволоки на вылете электрода уже при силе сварочного тока

300 A достигает 400 С, происходит ранняя диссоциация гаэообразующих составляющих сердечника, приводящая к потере части защитного газа через стык в оболочке проволокч. Защита расплавленного металла при этом реэ :

799925

Пример. Производится сварка самозащитной порошковой проволокой

И рутил-органического типа марки

ПП-АН1 2,8 мм. Сердечник проволоки этого типа содержит в качестве газообразующей составляющей крахмал.

Крахмал начинает разлагаться при

240-270 С с выделением окислов угле- . о рода и паров воды.

Данные по сварке проволокой ПП-АН1 сведены в таблицу. ко ухудшается. При силе сварочного тока свыше 300 A оболочка проволоки нагревается на вылете до значительных температур (1000 C) и вероятность .потерь защитных свойств сердечника возрастает. 5

Для получения более благоприятно- го соотношения скоростей плавления сердечника и оьолочки, т.е. для повышения защитных свойств порошковой проволоки, необходимо улучшить условия подвода тепла к частицам порошкообразного сердечника, уменьшив толщину слоя с низкой теплопроводностью.

Что может быть достигнуто применением многослойной конструкции, проволоки.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является способ дуговой сварки плавящимся электродом— самозащитной порошковой проволокой многослойной, в частности, двчхслой- 20 ,йой конструкции. В проволоке такой конструкции для достижения равномерного плавления сердечника и, оболочки слои сердечника разделены между собой двумя слоями ленты, пред- 2 ставляющей собой одно целое с оболочкой проволоки. В этом случае условия защиты расплавленного металла от воздуха несколько улучшаются. Кроме того, двухслойная конструкция . проволоки позволяет применять повышенные режимы сварки, увеличив тем самым производительность сварки на

30-40% по сравнению с проволокой однослойной трубчатой конструкции (21.

Однако при сварке двухслойной порошковой проволокой имеются недостатки, присущие самозащитным порошковым проволокам всех типов, конструкций и диаметров, а именно ухудшение защитных свойств проволоки при 4Q увеличении вылета электрода, что особенно проявляется при необходимости сварки на повышенных режимах сварочного тока (свыше 400 А), так как в данном случае обеспечение удовлетворительной защиты расплавленного металла возможно при вылете электрода менее 40 мм. В то же время условия эксплуатации сварочных горелок при вылете электрода менее 40 мм на повышенных режимах тока резко ухудшаются: горелка перегревается, износостойкость токопроводящего наконечника падает, нарушается стабильность процесса сварки.

Известный способ сварки порошковой проволокой двухслойной конструкции не позволяет производить сварку на токах более б00 А, так как при этом ухудшаются защитные свойства проволоки. Кроме того, проволока двухслойной конструкции имеет повышенную гигроскопичность, что предьявляет повышенные требования к хранению и подготовке проволоки к сварке. Сложность конструкции двухслойной порошковой проволоки удорожает процесс ее производства на 15-20%.

Цель изобретения — повышение производительности процесса сварки, улучшение качества сварных соединений.

Поставленная цель достигается тем, что вылет электрода на участке длиной 0,44 С 6 0,95 L от места токоподвода охлаждают до температуры (О, 8 — 1, 2) Т, где L - полная длина вылета электрода; — длина охлаждае. мого участка вылета; t - температура охлаждения участка; Т - температура начала диссоциации газообразующих составляющих сердечника проволоки.

Охлаждение вылета электрода осуществляют потоком газа, например воздуха, направленным перпендикулярно направлению подачи проволоки.

Охлаждение осуществляют потоком газа, предварительно охлажденным до отрицательных температур.

На чертеже приведена, схема, поясняющая способ.

Горелка 1 выполнена с токоподводящим наконечником 2, из которого выступает электрод 3 с полной длиной вылета L от торца 4 токоподводящего наконечника 2.

На вылет электрода 3 в поперечном направлении перпендикулярно направлению подачи проволоки подается поток газа, например, воздуха, из устройства, например перформированной, трубы (не показана) . Этим потоком газа, предварительно охлажденным до отрицательных температур, участок вылетадлиной 0,4L 8 0,95L от торца

4 токоподводящего наконечника 2 охлаждается до температуры t (0,8

1,2) Т, Охлаждение вылета электрода на . указанном участке осуществляется синхронно с процессом сварки. Возмущение среды, окружающей сварочную дугу, от прохождения потока газа (.воздуха) в поперечном направлении при принятом соотношении охлаждаемого участка проволоки с полной длиной вылета электрода не оказывает отрицательного действия на. стабильность процесса сварки.

799925

Способ сварки

Показатели

350

500

500

320 . 60

320

178

220-250

500

120

10 удовлетворитель ное

Плотный, без пор удовлетво- Неудовлетрительное ворительное

Плотный, Сплошная без пор пористость

30-40

Не менее 20

5,0

7,0

Из приведенных в таблице данных видно, что охлаждение вылета электрода улучшает защитные свойства проволоки, позволяя производить свар,ку практически при величине вылета электрода в три раза большей, чем при известном способе сварки, не опасаясь при этом возникновения газовых пор и шлаковых включений. Это в значительной степени улучщает условия эксплуатации сварочной горелки, уменьшает ее нагрев, исключает забрызгйвание токоподводящего наконечни. ка и снижает тепловое воздействие дуги как на горелку в целом, так и на руку сварщика. Возможная продолжи тельность работы (ПР,Ъ) сварочной горелки без водяного охлаждения при предлагаемом способе сварки составляет 100%, независимо от применяемых режимов.

Формула изобретения

Охлаждение вылета электрода позволяет увеличить "силу сварочного тока в 1,5 — 2 раза по сравнению с известным способом, повышая производительность процесса на 40- 80%. При этом качество сварных соединений не ухудшается. Кроме того, с увеличением сварочного тока наблюдается снижение содержания водорода в металле шва, так как с увеличением силы тока увеличиваются размеры и время существования сварочной ванны, в результате чего большее, количество водорода успевает выделиться в процессе кристаллизации сварочной ванны. Снижение содержания водорода в наплавлен/

2. Способпоп. 1, о тли ч аюшийся тем, что, охлаждение вылета электрода осуществляют . потоком

65 газа, напоимер воздуха, направленньп

Сила тока, А:

Напряжение дуги, В

Скорость подачи электродной проволоки, м/ч

Длина вылета электрода, мм

Температура нагрева оболочки проволоки, t,- С о

Температура охлаждающего воздуха, t,îC

Формирование шва

Состояние металла шва

Ширина потока воздуха, охлаждающего вылет электрода, мм

Скорость истечения потока охлаждающего воздуха, м/с

Производительность наплавки, кг/ч

Известный Предлагаемый ном металлов,приводит к,повышению пластических свойств металла шва и сварного соединения в целом.

Предварительное охлаждение потока

35 газа до .отрицательных температур повышает эффективность предлагаемого способа сварки, так как открываемой возможность производить сварку са:моэащитмой порошковой проволокой иа

Форсированных режимах сварочного тока (свыше 866 А», увеличивается проплав ляющая спосрбйость дуги в 1,5 - 2 раза, а производительность увеличи" вается ирй этом в 2 раза.

1. Сйособ дуговой сварки самоза щитной порошковой проволокой, о т$p л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения производительности про. цесса и улучшения качества сварных соединений, вылет электрода на „участке длиной 0,4Ь С 40,95L от места то55 коподвода охлаждают до температуры

t <(0,8 - 1,2)т, где ь - полная длина вылета электрода; P.- длина охлаждаемо. го участка вылета; t - температура охлаждения участкау Т - температура начала диссоциации газообразующих составляющих сердечника проволоки.

799925

Составитель А. Гаврилов

Редактор В. Петраш Техред Т. Маточка Корректор С. Щомак

Заказ 10267/12 тираж 1159 ., Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород,, ул. Проектная, 4 перпейдикулярно направлению подачи проволоки.

3. Способ йо п. 1, о т л и,ч а ю ц и и с я тем, что, охлаждение осуществляют потоком газа, предварительно охлажденным до отрицательных тем.иератур.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Походня И. К. и др. Сварка по,рошковой проволокой К. Наукова Думка, 1972, с ° 5-8.

2. Походня И..К. и др. Сварка порошковой проволокой К. Наукова ,Думка, 1972, с. 33-34 (прототип),