Способ электромагнитного перемешивания расплавленного металла сварочной ванны

 

О П И С А Н И Е 91це!

Союз Советскик

Социалистические

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Задавлено 26. 03. 79 (21) 2742579/25-27 с присоединением заявки М

J (23) Приоритет (51)M. Кл.

В 23 К 9/08

РкударатеапаФ комитет

СССР

Опубликовано 15.04.82. Бюллетень М 14

Дата опубликования описания 18.04,82 иа делен кэааретеник и аткрытнй (53) УДК 621.

° 791 ° 75 (088.8) (72) Авторы изобретения

В.И. Баженов и А.А. Осокин «:1

)

Ф «« «««««,«« . (7I) Заявитель (54) СПОСОБ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПЕРЕМЕШИВАНИЯ

РАСПЛАВЛЕННОГО МЕТАЛЛА СВАРОЧНОЙ ВАННЫ

Изобретение относится к сварке электрической дугой в среде защитных газов и может применяться при изго- товлении сварных сосудов, трубопроводов и других изделий.

Известен способ электродуговой сварки потолочных швов, согласно которому на сварочную ванную и дугу воздействуют переменным продольным неоднородным магнитным полем повышенной частоты. На сварочную ванну и ду1О

ry дополнительно воздействуют постоянным продольным неоднородным магнитным полем, индукция которого меньше индукции переменного il).

Известен также способ электродуговой сварки с электромагнитным перемешиванием расплавленного металла сварочной ванны под действием аксиальных реверсирующих полей, при котором создают дополнительный магнитный поток в виде постоянных импульсов, при этом постоянные импульсы дополнительного магнитного потока изменяют интерполярно с импульсами дискретного магнитного потока (2 ).

Известен способ дуговой сварки в среде защитных газов, при котором осуществляют колебания дуги двумя поперечными магнитными полями. Согласно этому способу сварочной дуге сообщают колебания вдоль сварного шва с помощью поперечных переменного и импульсного магнитных полей разных частот (3).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ электромагнитного перемешивания расплавленного металла сварочной ванны, согласно которому расплавленный металл сварочной ванны перемешивают знакопеременным магнитным полем, получаемым при пропускании тока через соленоид (электромагнит) дискретных импульсов, выделенных из синусоидального напряжения промышленной частоты однополупериодным выпрямлением,, при этом

919818 используют импульсы повышенной скважности, величина которой кратна частоте питающего напряжения (4).

Недостатком известного способа является малая эффективность перемешивания ванны при сложной и изменяющейся конфигурации ванны. Если воздействие на ванну характеризуется дискретным частотным спектром, то частотная характеристика ванны — изменчивостью 1о во времени. Несогласованность спектра воздействия с частотной характеристикой ванны снижает эффект перемешивания металла ванны. Так, при сварке разнородных металлов крупномасш- И табная область ванны откликается на сравнительно низкочастотные воздействия, а. мелкомасштабные области и микрообъемы - на сравнительно высокочастотные. Крупные кристаллические обра- yg зования и мелкие зародыши имеют различные резонансные частоты. В любой

"1 момент времени сварки частотная .характеристика ванны не. известна. Кроме того, ее в процессе сварки не из- 23 меряют. Эффективность воздействия на сварочную ванну наиболее высока на о резонансных частотах. Ее можно выразить в виде ш т с х

° °

S< (w) . S ванны (w)dw

Ш тИ Tl где и „„,w „- минимальная и максимальная частоты, на которые откликается 35 ванна;

S<(w) - спектр воздействия;

S ванны(и) — чувствительность ванны; и — текущая частота в по- ео лосе от ы „,„ до и„„„„

Согласно известному способу вполне возможно несовпадение спектров воздействия и чувствительности ванны изза изменяемости последней во времени.

8 этом случае, эффективность воздействия на ванную равна. нулю.

Целью изобретения является повышение качества сварных швов путем повышения эффективности перемешивания расплавленного металла сварочной ванны.

Цель достигается тем, .что согласно способу электромагнитного перемешивания расплавленного металла сварочной ванны, при котором расплавленный металл сварочной ванны перемешивают знакопеременным магнитным полем, получаемым при пропускании тока через обмотку электромагнита, в качестве тока, пропускаемого по обмотке электромагнита, используют ток с непрерывным частотным спектром, выделенный из сигнала генератора шума, при,этом ширину частотного спектра тока, выделенного из сигнала, берут не меньше ширины спектра частот электромагнитных волн, генерируемых сварочной ванной.

Таким образом,,на дугу и ванну воздействуют магнитным полем, частотный спектр которого непрерывен, а ширина спектра равна или больше полосы чувствительности сварочной ванны.

Такое магнитное поле получают при питании электромагнита током, выделенным из шумоподобного сигнала электрического генератора шума полосовым фильтром. Широкополосный по частоте ток генератора шума изменяется во времени по случайному нормальному закону, характеризуется эффективным (среднеквадратичным ) значением и спектральной характеристикой. Частотный спектр тока непрерывный. Так, у генератора шума на непроволочных сопротивлениях спектр сигнала непрерывен и равномерен от нескольких герц до нескольких мегагерц.

Из этого широкополосного сигнала выделяют с помощью электрического фильтра необходимую и достаточную полосу частот, которая в свою очередь определяется границами эффективной полосы чувствительности ванны с учетом изменения ее во времени. Например, полоса чувствительности ванны в течение короткого времени 1 мин не выходит за пределы 20-300 Гц, а в течение всего времени сварки 15-400 Гц.

Поэтому из широкополосного напряжения выделяют полосу частот 15-400 Гц.

Выделенным напряжением питают электромагнит, создающий магнитное поле в зоне дуги и .ваннны. Магнитное поле воздействует на все составляющие ванны, на крупно- и,мелкомасштабные области ванны, на крупные и мелкие кристаллические образования ванны независимо от непрерывных изменений во времени резонансных частот каждой ее составляющей. Это происходит потому, что частотный спектр магнитного поля сплошной и воздействие не оСлабевает при изменениях резонансных частот составляющих ванны.

Составитель Г, Квартальнова

Редактор М. Дылын Техред Jl. Пекарь Корректор С. Щомак

Тираж,1151 Подписное.

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 2227/11

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 9198

Пример. В качестве генератора шума используют генератор Г2-37.

В диапазоне 15 Гц - 20 кГц он имеет непрерывный и равномерный спектр сигнала. Производят аргоно-дуговую сварку неплавящимся электродом нержа- . веющей аустенитной стали 12X18HQIT/5 с алюминиевым сплавом АМЦ. Толщина деталей 2 мм, сварочный ток. 140150 А, скорость сварки 10-12 м/ч„ 1о длина дуги 1,5 мм. Полосовой фильтр для выделения полосы частот с 15300 Гц построен,на индуктивностях. и емкостях. Эффективное значение случайного магнитного поля в зоне дуги и ванны 180 Гс. В результате сварки получены сварные соединения, равнопрочные сплаву АМЦ.

Так как в любой момент времени обеспечивается воздействие на все в составляющие сварочной ванны, согласно данному способу достигается повышение эффективности и надежности перемешивания расплава ванны, улучшение за счет этого качества сварных 25 соединений. формула изобретения

Способ электромагнитного перемеши1 вания расплавленного металла свароч18 6 .ной ванны, при котором, расплавленный металл сварочной ванны перемешивают знакопеременным магнитным полем, получаемым при пропускании тока через об" мотку электромагнита, о т л и ч а ю " шийся тем, что, с целью повышения качества сварных швов путем повышения эффективности перемешивания расплавленного металла сварочной ванны, в качестве, тока, пропускаемого по обмотке электромагнита, используют ток с непрерывным частотным спектром, выделенный из сигнала генератора шума, при этом ширину частотного спектра тока, выделенного из сигнала, берут не меньше ширины спектра частот электромагнитных волн, генерируемых сварочной ванной..Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство CCCP и 479579, кл. В 23 K 9/08, 26.06. 72.

2. Авторское свидетельство СССР 478697, кл. В 23 К 9/08, 22.05.73.

3. Авторское свидетельство СССР

И 616075, кл. В 23 К 9/08, 06.03.75.

4. Авторское свидетельство СССР 305969, кл. В 23 K 9/08, 30.10.69.