Способ дуговой сварки плавящимся электродом

 

Союз Советск ик

Социалистическив

Республик

О П И С А Н И Е (1856706

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 01.06.79 (21) 2794946/25-27 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл з

В 23 К 9/08

Гоеударотвеиимй комитет по делам изобретеиий и открытий (53) УДК 621.791..75 (088.8) Опубликовано 23.08.81. Бюллетень № 31

Дата опубликования описания 28.08.81

А. Н. Коротун, В. Н. Дубинин, Г П. %оЛ ганов-., и В. А. Беднов

f

1 с

l

Крам аторский научно-исследовательский - и проектнотехнологический институт машйностроения (72) Авторы изобретения (7i) Заявитель (54) СПОСОБ ДУГОВОЙ СВАРКИ ПЛАВЯЩИМСЯ

ЭЛЕКТРОДОМ

Изобретение относится к электродуговой сварке, преимущественно цветных металлов.

Известен способ сварки, заключающийся в воздействии на металл электрической дуги, возникающей между плавящимся электродом и свариваемым изделием. Способ нашел широкое применение в промышленности как достаточно надежный (1).

Однако производительность такого способа невысока. Кроме того, не обеспечивается сварка цветных высокотеплопровод ых металлов. так как дуга не обеспечивает выделения за короткое время достаточного количества расплавленного металла и тепла, которое намного превышало бы количество отводимого тепла металлом свариваемого изделия.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является способ дуговой сварки плавящимся электродом, согласно которому на дугу воздействуют импульсным высокочастотным магнитным полем. Способ реализован в горелке для дуговой сварки плавящимся электродом со встроенным в горелки высокочастотным индуктором.

Вокруг мундштука для подачи электродной проволоки устанавливают высокочастотный индуктор, состоящий из 5 — 12 витков проволоки, намотанных на керамическую вставку. Токи высокой частоты на индуктор подают от соответствующей установки, состоящей, например, из выпрямителя, переключателя и конденсатора. Через зазор между индуктором и мундштуком в зону сварки подается защитный газ. Сварочный ток к изделию и мундштуку подводится от источника тока.

В процессе сварки, когда горит электрическая дуга, включают одновременно в работу высокочастотный индуктор, пульсирующий ток в котором наводит вокруг него, в том числе и в зоне дуги, высокочастотное магнитное поле, В расплавленном металле и на конце электродной проволоки, находящейся в индукторе, наводятся высокочастотные вихревые токи. Частота наведенных токов соответствует частоте пульсирующих токов в индукторе. Наведенные вихревые

856706

55 токи взаимодействуют своими магнитными полями с магнитным полем индуктора, в результате чего возникает сила, воздействующая как на расплавленный, так и на нерасплавленный металл электродной проволоки. Силовое воздействие магнитных полей способствует ускоренному отрыву и переносу металла электрода на изделие. Кроме того, высокоточное магнитное поле дополнительно разогревает электродную проволоку в зоне дуги и сжимает дугу, увеличивая ее температуру и улучшая качество сварки (2).

Недостатком способа является его невысокая производительность, что обусловлено неполным использованием возможностей индуктора.

Цель изобретения — повышение производительности процесса дуговой сварки.

Эта цель достигается тем, что согласно способу дуговой сварки плавящимся электродом, при котором на духгу воздействуют импульсным высокочастотным магнитным полем, магнитное лоле генерируют с частотой пульсации, равной собственной часоте электрода.

Так как пульсация магнитного поля приводит к пульсации с той же частотой наведенных вихревых токов и их магнитных полей в дуге и плавящемся электроде, то силовые взаимодействия между основным и наведенным магнитными полями также оказываются пульсирующими с той же частотой.

При совпадении частоты силового воздействия на плавящийся электрод с собственной частотой материала проволоки, происходит резонансное усиление упругих колебаний в электроде и ускоренный отрыв его частиц. Величина силового воздействия при резонансном совпадении частот возрастает на порядок и более.

Все это приводит к резкому увеличению количества расплавленного металла электрода и резкому повышению производительности сварки.

На чертеже схематично представлено устройство, позволяющее реализовать предлагаемый способ.

Плавящийся электрод 1 подают роликами 2 через высокочастотный индуктор 3, собранный на керамической вставке 4 в зону дуги 5, возникающей между электродной проволокой и свариваемым изделием 6.

Проволока 1 и изделие 6 подключены к разным выводам источника 7 питания. Высокочастотный индуктор 3 подключен в параллельный колебательный контур с регулируемым конденсатором 8. Колебательный контур запитан от источника 9 питания. Пульсация подводимого в контур тока производится четырехполюсником 10, а настройка контура на необходимую частоту колебаний — фазокорректирующим устрой5

Зо

40 ством ll (c источником питания), являющимся одновременно усилителем, питающим четырехполюсник 10. Фазокорректирующее устройство 11 работает от датчика 12, воспринимающего упругие колебания электрода 1.

Таким образом, фазокорректирующее устройство обеспечивает пульсацию тока, поступающего в колебательный кондуктор, с частотой колебаний упругих волн в электроде, а также автоматическую настройку контура на эту частоту. В результате достигается пульсация магнитного поля в индукторе с частотой колебаний упругих волн в электроде, что и создает резонансное усиление амплитуды этих колебаний.

Измерение и сравнение частот производят частотомерами 13 и 14.

Расчет взаимодействия магнитного поля индуктора с током в электроде, проводящего к повышению производительности, производят следующим образом.

Сила взаимодействия магнитного поля с током, приводящая к возникновению упругих волн в электроде, равна

F = I q В 6 =IA M о q z 8п, где F — сила взаимодействия поля с током, Н;

В = М Мo Ü вЂ” магнитная индукция, Тл;

М = 500 — магнитная проницаемость сердечника, в ролик которого выпускает плавящийся электрод, Ом с;

М0 = 4 л 10 — магнитная постоянная, ОМс;

I < = 200 — сила тока, проходящего через электрод, А;

I = 1,0 — сила тока в индукторе, А;

I = d N = 0,5 10 = 5.10 з м — длина проводника (электрода), на которой воздействует магнитное лоле индуктора, м;

d = 0,5 — диаметр проволоки индуктора, мм;

N = 10 — число витков индуктора, шт.; и = - — — 2 10 — число витков на единицу длины индуктора, шт.;

Таким образом, F = 500 4 ч 10 200,1 0.5,10-з.2 1Оз = 1 256 Н

Указанная сила F способна создать напряжение в электроде — 0 4 Н/мм

S ".

Определяем объем отрываемого металла.

Прочность металла электрода 0,4 Н/мм находится от расплавленного торца по закону пропорциональности на расстоянии -0,04 мм

856706

= 0,3о3 кг/мин

Формула изобретения

G = G V 60 = 12,3 кг/мин

Составитель Г. Квартальная

Редактор С. Родикова Техред А. Бойкас Корректор М. немчик

Заказ 7082/!6 Тираж 1148 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

I 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», . г. Ужгород, ул. Проектная, 4 (исходя из прочности 22,0 Н/мм на расстоянии 2 мм от торца).

Таким образом, при кажом импульсе упругои волны открывается от ее действия часть разупрочненного металла электрода весом

G т= ЧР = S Р р = 3,14 0,04 2,8 10

= 3,57-10 6 кг, 1О где G — вес отрываемой части электрода, кг;

V = S 9< — объем отрываемой части электрода, дм ;

S = 3,14.1 — площадь поперечного сечения электрода, мм;

15 4 = 0,04 — расстояние от торца электрода, на котором предел прочности расплав./яемого электрода составляет 0,4 Н/мм мм;

Я= 2,8 — удельный вес алюминия, кг/дм.

Частота упругих колебаний в электроде составляет 1 10Ь

0 КЕ/Р doao K

З- 1Е, Ч. e„a

= 573000 Гц, 25 где V — частота упругих колебаний, Гц;

1./ — скорость распространения упругой волны, м/с; 2 = 7 мм — длина электрода, по котозо рому распространяется возбужденная упругая волна (5 мм в индукторе плюс 2 мм за индуктором);

Е = 4 10а Н/смз — модуль упругости;

Я = 0,0028 кг/дмз — плотность алюминия. 35

Количество отрываемого металла электрода упругими волнами за 1 мин равно

Количество расплавляемого металла электрода при существующих способах сварки (по известному) равно

С„= 3 S Р = 40000. к 1 2,8 10 " = где G — количество расплавленного металла, кг;

V = 40000 мм/мин — скорость подачи электродной проволоки.

Повышение производительности расплавления электрода и равное ему повьипение производительности сварки составляет (-„ 12, 3

С 0 ъ =349 раз.

Таким образом, использование предлагаемого способа по сравнению с известным обеспечивает повышение производительности более чем на порядок.

Данный способ может быть использован также при наплавке и резке металлов.

Способ дуговой сварки плавяц1имся электродом, при котором на дугу воздействуK)T импульсным высокочастотным магнитным полем, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности процесса дуговой сварки, магнитное поле генерируют с частотой пульсации, равной собственной ч; стоте электрода.

Источники информации, п ринятые во внимание при экспертизе

1. Справочник по сварке. Под рсд. Акулова А. И., М., «Машиностроейие», 1971. с. 63.

2. Авторское свидетельство СССР № 576! 77, кл. В 23 К 9/16, 25.07.73.