Способ сварки сжатой дугой

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ВТИЛЬСТВУ

<щ 829366 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 1402.79 (21) 2723614/25-27

/ (53)М. Кл.З с присоединением заявки H9—

Государственный комитет

СССР но дедам изобретений

- и . ц рытий

В 23 К 9/16 (23) Приоритет

Опубликовано 15.05,81. Бюллетень N9 18

Дата опубликован и я описания 1505.81 (S3) УДК 621.791.947 (088. 8) (71) Заявитель

Усть-Каменогорский строительно-дорожный ийститут (54 ) СПОСОБ СВАР КИ СЖАТОЙ ДУГОЙ

Изобретение относится к дуговой сварке металлов неплавящимся электродом в среде защитных газов и может быть применено для получения стыковых по отбортовке кромок, угловых и торцовых соединений без использования присадочных материалов.

Известны способы сварки дугой косвенно-прямого действия, в которых сначала зажигают дугу косвенного действия от источника питания, замкнутого одним полюсом на неплавящийся злектрод, а другим полюсом через ограничительные сопротивления — на формирующее сопло и изделие, затем подводят горелку к изделию, зажигают дугу прямого действия, проводят сварку и отводят горелку от изделия. Сварное соединение формируется в основном за счет теплоты, вносимой в детали дугой прямого действия, которая возбуждается до подхода горелки к изделию и гаснет после отхода горелки от иэделия на определенное расстояние. Ток дуги прямого действия примерно постоянный в течение всего ее горения (за исключением броска тока в момент зажигания дуги). Это приводит к значительному перегреву и черезмерному оплавлению краевых (на- З0 чало, окончение) участков сварного соединения f1).

Известны схемы уменьшения пикового броска тока (максимального тока) в момент зажигания дуги, но они также не устраняют перегрев краевых (начало, окончание) участков шва (2) .

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является способ сварки сжатой дугой„ при ко тором изделие сваривают при наличии ограничительных сопротивлений во внешней цепи изделие-сопло. Плавящая дуга прямого действия характеризуется постоянством величины тока в течение всего периода горения (исключая бр .сок тока в момент зажигания)(3, Однако она возникает и гаснет на некоторых расстояниях от краев .изделия, образуя области токов перегре:ва. Это приводит в условиях ограниченного теплоотвода от краев к черезмерному их расплавлению и снижению качества сварного шва.

Целью изобретения является повышение качества краевых участков при выполнении большого количества коротких швов в условиях серийного производства.

829366

Следует отметить дополнительный эффект сварки сжатой дугой. Сварка сопровождается пониженным расходом плазмообразующего газа, что способствует двойному дугообразованию при формировании краевых участков шва.

При этом катодными пятнами разрушает ся канал сопла. В предлагаемом способе в периоды формирования краевых участков сопло с изделием замыкают накоротко, что делает потенциал между. ними равным нулю и исключает возникновение двойной дуги.

Предлагаемым способом сваривают по контуру квадратные (150 < 150 мм) пластины из стали 1Х18Н9Т толщиной

1,5 мм. формирование швов хорошее, черезмерное оплавление краевых участков отсутствует. Зажигают осциллятором дуги косвенного действия силой

4-6 А, подводят горелку к изделию.

Для этой цели на расстояниях оси сопла от краев изделия не менее чем (d/2 + 1), где. d - диаметр сопла в мм, производят замыкание изделия и сопла накоротко.

На фиг. 1 показана схема переме1 щения плазмотрона; на фиг. 2 — цик5 лограмма изменения токов прямой (Д ) и косвенной (3 ) дуг при сварке известным способом, на фиг. 3 — циклоI грамма изменения токов, прямой (3.() и косвенной (3< ) дуг при сварке предлагаемым способом, на фиг. 4 электрическая схема подключения плазмотрона к источнику тока," на фиг. 5 — зависимость токов ) и Д от расстояний горелки до краев из15 делия 0 после замыкания сопла с изделием накоротко, на фиг. б — зависимость J и 3< от расстояния сопла до плоскости шва h после замыкания сопла с изделием накоротко (диаметр 20 канала сопла — 4 мм, высота канала сопла — 2 мм, расход аргона — 7 л/мин)

Способ осуществляется следующим образом.

После замыкания (фиг,4) сопла с изделием 2 накоротко ключем 3 выравниваются электрические сопротивления внешних цепей дуг прямого 4 и косвенного 5 действия. Перераспределение токов Д„ и Д в параллельных ветвях зависит от электросопротивления участка дуги 4 прямого действия. При горении косвенной дуги 5 электросопротивление участка 4 зависит от Расстояния h u E. Изменение

h h0 не приводит к перераспределению токов, поэтому для исключения влияния этого параметра на сварку необходимо, чтобы рабочая величина h была меньше h (например

1,5 мм). В свою очередь, величина h 40 зависит от диаметра и высоты канала формирующего сопла, расстояния орца электрода до среза сопла, расхода плазмообраэующего газа, т.е. величина ho может устанавливаться заранее, конструктивно-технологическими факторами. Величину h при сварке краевых (начало, окончание) участков можно выставить с соблюдением неравенства h < hä, но при сварке средних участков длинных швов в принципе возможны отклонения, приводящие к нарушению неравенства, т.е. h ho и к нежелательному перераспределению токов. Поэтому после сварки начального участка для стабилизации величины Д временно разрывают цепь короткого замыкания сопла с изделием. Перед формированием конечного участка шва (поз.4) повторно замыкают сопло с изделием накоротко. В - 60 поз.2 после проведения сварки и разрыва прямой дуги окончательно разрывают цепь короткого замыкания с целью ограничения тока косвенной дуги Л в период пауз и сохранения достаточно высокого термического КПД процес са, Благоприятное перераспределение тока при формировании краевых (начало, окончание) участков шва определяется влиянием расстояния 1 от оси горелки до (от) края изделия (фиг.5).

Рассмотрим случай отхода горелки оТ изделия. Наблюдается автоматическое уменьшение тока J плавяцей дуги прямого действия в зависимости от расстояния до (от) края детали. При подходе к краю детали (-2 мм — 1 мм

0 мм) уменьшение незначительное и объясняется уменьшением анодного пятна и частичным искривлением столба 4. Резкое уменьшение 3 с момента E = 0 мм объясняется искривлением дуги прямого действия, приводящее к увеличению длины прямой дуги

4 и резкому уменьшению длины косвенной дуги 5. Автоматический резкий сброс мощности прямой дуги, связанный с расстоянием 0, заканчивается при

1„,.„ и предохраняет краевой участок ва от перегрева и черезмерного оплавления, т.е. повышает качество.

Сравнение циклограмм тока для известного и предлагаемого способов сви детельствует о существенном уменьшении площадей ток. перегрева (заштрихованные участки) в предлагаемом способе.

Экспериментом определены минимально допустимые расстояния оси горелки от краев изделия, при которых можно осуществлять соответствующие замыкания-размыкания без снижения положительного эффекта. Основное условие формирование краевых участков шва должно полностью проходить при коротком замыкании сопла с изделием.

Для минимально допустимая величина d/2 мм, для f d/2 + 1,.мм. Общий минимально допустимой величиной можно считать

= — +> мм

Ф1И 2

829366 и на расстоянии от края изделия м 10 мм замыкают ключом сопло с изделием накоротко. Ток косвенной дуги возрастает до 20 A. При дальнейшем подведении горелки зажигают дугу прямого действия силой 20 A. После формирования начального участка шва на расстоянии от края 1 = 10 мм размыкают цепь короткого замыкания и проверяют всю среднюю часть шва.

При формировании конечного участка на расстоянии до края 2 -= 10 мм повторно замыкают сопло с изделием на коротко, заканчивают сварку и после погасания основной дуги отводят горелку от изделия. На расстоянии от края 10 мм размыкают цепь корот- :15 кого замыкания сопла изделием. При сварке швов длиной м 150 мм средние участки можно сваривать без временного размыкания цепи короткого замыкания сопла с изделием. Эти результаты 20 получены при различных начальных условиях сварки: диаметр канала сопла — 3 мм, высота канала сопла

3 мм, расход плазмообразующего газа аргона — 5 л/мин, расстояние от среза сопла до изделия 1 мм; диаметр канала сопла - 4 мм, высота канала сопла — 2 мм, расход плазмообразую щегося газа 7 л/мин, расстояние от среза со до иэд ия 2 - Дя пе- 30 ремещения горелки применялся сварочный трактор. лая. 3

Использование предлагаемого способа сварки дугой косвенно-прямого действия обеспечивает повышение качества сварного соединения за счет устранения перегрева и черезмерного расплавления краевых (начало, окончание) участков шва, .устранение двойного дугообразования при формировании краевых участков шва.

Формула изобретения

Способ сварки сжатой дугой,при котором изделие сваривают при наличии ограничительных сопротивлений во внешней цепи изделие-сопло, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения качества краевых участков при выполнении большого количества коротких швов в условиях серийного производства. на расстояниях оси сопла от краев изделия не менее чем (д/2 + 1), где cI — диаметр сопла в мм, производят замыкание изделия и сопла накоротко.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Франции Р 2149.347, кл. В 23 Ê 9/00, 05.. 36.73.

2. Патент ФРГР 2140967, кл. В 23 К 28/00, 06.12.76.

3. Вайпермен А.Е. и др. Плазменная наплавка металлов. Л., "Машиностроение", )969, с. 14, рис. 4а. пад ц ><3 Z

829366 гв

1б

Составитель Л.Суханова

Техред Т. Маточка KoppeKTopl Н. Бабинец

Редактор П. Коссей филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Закаэ 2738/гО Тираж 114 Р Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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