Способ заварки глубоких отверстий малого диаметра

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ- СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик

<и>9677 1 7 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 050581 (21) 3282825/25-27 (51) М. Кп.

В 23 К 9/16 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.791, 754 (088. В) Опубликовано 23.1082. Бюллетень ¹ 39

Дата опубликования описания 231082 (72) Авторы изобретения

М.М. Штрикман и В.П. Афанасьев (71) Заявитель (54) СПОСОБ ЗАВАРКИ ГЛУБОКИХ ОТВЕРСТИЙ МАЛОГО

ДИАМЕТРА

Изобретение относится к автоматической электродуговой сварке в среде защитных газов, преимущественно для заварки глубоких (до 80 мм) отверстий малого диаметра (от 10 мм) и может найти применение в машиностроении, строительстве н других отраслях при исправлении глубокоэалегающих дефектов в сварных швах и отливках, а также для автоматической сварки пробковых швов. Известен способ заварки отверстий, при котором заварку отверстия производят металлом плавящегося электрода с его колебаниями или вращением по дуге окружности (1).

Недостатком этого способа является низкое качество шваг наличие неоплавлений и непроваров в начальной стадии процесса (на дне отверстия.), так как перенос металла плавящегося электрода происходит на холодный металл донной части отверстия.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ заварки отверстий, при котором электрод погружают в отверстие, наводят дугой сварочную ванну и производят заплавление отверстия (2).

Однако время наведения сварочной ванны определяется опытньм путем в зависимости от материала иэделия, диаметра и глубины отверстия, силы сварочного тока и скорости вращения неплавящегося электрода, а момент начала подъема горелки задается заранее. Такой способ трудоемок и недостаточно точен, так как сложно определить момент начала заварки отверстия. Кроме того, совмещение осей вращения горелки и завариваемого отверстия достигается посредством специального кондуктора, вводимого в отверстие перед установкой сварочной горелки, имеющей общую

20..ось. с кондуктором, что также трудоемко. Следует также отметить трудности, возникающие при необходимости возбуждения дуги в донной части отверстия при отсутствии возможности наблюдения зоны дуги. Возможные нарушения процесса на этой стадии могут привести к дефектам. И, наконец, этот способ может вызвать трудности при заварке отверстий в материалах, склонных к образованию трещин при сварке и требующих предварительного

967717 подогрева, так как возбуждение дуги на дне отверстия и локальный нагрев могут привести к образованию трещин.

Цель изобретения - улучшение ка чества заварки отверстия. 5

Для достижения поставленной цели согласно способу заварки глубоких отверстий малого диаметра, при котором электрод погружают в отверстие, наводят дугсЧ с неплавящегося элект- 1Q рода на дне отверстия сварочную ванну н производят заплавление отверстия на номинальном сварочном току, сварочную дугу перед погружением воз« буждают на входе в отверстие при 15 токе О, 1-0, 2 номинального тока и перемещают ее спирально по стенке отверстия до дна с шагом спирали

0,6-1,0 диаметра пятна нагрева,плавно повышая ток до 0,4-0,6 номинального сварочного тока.

Способ осуществляется следующим образом.

Неплавящийся электрод устанавливают над отверстием так, чтобы рабочий конеЦ неплавящегося электрода был заподлицо с поверхностью детали, .в которой высверлено отверстие, а дуговой промежуток между ним и кромкой отверстия составлял,2»2,5 мм.

Возбуждают сварочную дугу между концом электрода и кромкой отверстия на токе (0,1-0,2) ?„о„„, 40-80 A в зависимости от теплофйзических свойств свариваемого материала. При меньших значениях сварочного тока 35 затруднено возбуждение дуги, а при . больших происходит глубокое оплавление кромки отверстия, что увеличивает диаметр отверстия, а, кроме того, капли расплавленного металла . 4Q попадают внутрь отверстия, что нарушает дальнейший процесс.

Одновременно с возбуждением дуги на кромке отверстия, приводят во вращение неплавяшийся электрод с 45 угловой скоростью 10-30 об/мин, включают блок сравнения напряжения на дуге (U* = 10-12 В) с опорньм напряжением (Поп = 8,0-9,0 В). Выход блока сравнения связан с двигателем вертикального перемещения сварочной горелки таким образом,что при условии U> 7 U<> вращающийся электрод опускается в отверстие.

При этом сварочную дугу спирально перемещают по ст енкам отверстия до

его дна, причем шаг. спирали равен

О, 8-1, 0 диаметра пятна нагрева на

l стенке отверстия. При шаге меньше

0,8 диаметра пятна нагрева (2-3 мм 60 на один оборот) происходит вторичное ,переплавление стенок отверстия, что весьма нежелательно и, кроме того, непроизводительно, а при,шаге больше 1,0 диаметра пятна нагреъа (7-8 мм на один оборот) стенка отверстия калибруется не полностью (имеются выступы в виде спирали).

Сварочный ток при этом плавно повышают до (0,4-6) ? „ (160-240 A в зависимости от тепло4изических свойств свариваемого материала). Плавное повышение,.сварочного тока обусловлено тем, что при погружении дуги в отверстие тепловая схема действия источника тепла на полубесконечное тело переходит в схему действия его на бесконечное тело. При этом при меньших значениях сварочного тока (из-за большего теплоотвода внутри отверстия, чем у поверхности) тепла дуги будет недостаточно для калибРовки отверстия и равномерного .прогрева стенок, а при больших значеk ниях сварочного тока металл будет расплавляться и стекать по стенкам, что приведет к нарушению дальнейшего процесса. Плавное увеличение сварочного тока вызывает. рост диаметра пятна нагрева и, чтобы сохранить заданный шаг спирали, плавно увеличивают скорость заглубления электрода в отверстие по заданной программе.

При приближении неплавящегося электрода к дну отверстия пятно нагрева переходит от стенки на дно отверстия. A при достижении равенства

0, = U0ä начинается процесс наведения сварочной ванны на токе (0,61,0) I о, (240-400 A в зависимости от теплофизических свойств материала и толщины перемычки под дном отверстия). При этом под действием тепла дуги металл дна отверстия начинает оплавляться и уровень верхней границы .сварочной ванны постепенно снижается. Момент начала заварки отверстия, т.е. момент наведения сварочной ванны, определяют по установлению стабильного дугового промежутка, например по прекращению вертикального перемещения сварочной горелки или сравнивая временные значения напряжения на дуге Udt< = Udt+ и т.п. После наведения сварочной ванны оптимальных размеров в нее подают сварочную проволоку и начинается процесс заварки отверстия.

Пример. Способ был испытан при заварке отверстий диаметром 1218 мм, глубиной 20-60 мм в стальных поковках из высокопрочной стали

30хГСЯМА. Данные испытаний сведены в таблицу.

Как показали испытания, способ позволяет повысить качество заварки отверстия за счет точного определения момента наведения сварочной ванны, предварительной калибровки отверстия, обеспечения соосности осей отверстия и горелки и предварительного подогрева. Все это позволяет полностью автоматизировать процесс

9677 17 заварки глубоких отверстия малого диаметра, что существенно сокращает отход i брак ряда изделий as дорогостоящих материалов.

По предварительнык подсчетам экономический эффект от внедрения способа составит 20 тыс.руб. в год на одном предприятии отрасли.

Ю

Ф ---г

Параметры процесса Значение параметра

0075I . 30А

ЙОМА

01 Х а а40 А ком

0,15 Х 60 À

0 2. I 80 A 0,25 Х 100 A

0,37 I =- 150 А ном

0,4 Х = 160 A

О 5 Х 200А

HOW

0 6- Х .=* 240 A

Трещин нет.

Оу62 I = 250 А

0,7Фя= 3,5 мк пятна нагрева

1у1ф = буá мм

0,5 Х„..= 200 A ком

06 I "= 200 А нам

0 8 I, = 320 А

Ток возбуждения свароч-. ной дуги

Ток калибровки отверстия у дна

Шаг спирали пятна нагрева

0,8 и = 4 мм ,.0 9Фи = 5 мм

1,ОРу б мм

Характеристика процесса

Нестабильное возбуждение дуги, пятно нагрева недостаточных размеров для калибровки отверстия. Кромка отверстия не калибруется, Возбуждение дуги стабильное, пятно нагрева калибрует отверстие, Трещин нет.

Сильное оплавления кромки отверстия, расплавленный металл попадает в отверстие.

Нарушение процесса.

Теплота дуги недостаточна для подогрева и калибровки отверстия

Дуга откалибровала всю поверхность отверстия, Температура подогрева 200250 С. Процесс стабильный1

Расплавленный металл стекает на дно отверстия. Горячие трещины. Нарушение процесса °

Вторичное переплавление стенок отверстия, горячие трещины. Нарушение процесса.

Равномерная калибровка всей поверхности отверстия. Равномерный нагрев. Трещин нет.

Процесс стабильный.

По всей поверхности стенки отверстия спиральный выступ высотой 0,6 мм, отверстие неоткалибровано, возможно нарушение дальнейшего процесса

Общая сварочная ванна на дне отверстия не образуется. Валик теплоотвод. Нарушение процесса. (Сварочная ванна образуется эа 25-30 с.

Сварочная ванна образуется . эа 20-25 с.

967717

Параметры процесса Значение .параметра Характеристика процесса

1,0 I 400 A но@

Сварочная ванна образуется за 15-20 с.

1,1 I = 440 A

НОМ

Трудоемко, ° неточно иэ-за масштабного фактора.

Но времени с предварительными экспериментами на образцах

Определение момента начала по установлению стаэаплавления отверстия с дна бильного дугового отверстия промежутка:

1 ° Определяя момент прекращения вертикального перемещения св. горелки при наведении сварочной ванны.

2. Изменяя временные значения напряжений на дуге

vs „= иа

Формирование сварочной ванны оптимальных размеров, подреэов и несплавлений нет. Процесс стабильный и полностью автоматизирован.

Формула изобретения

Составитель В, Неровный

Редактор С. Пыжова Техред M.Ãåðãåëü Корректор A. Гриценко

Заказ 7978/22 .Тираж 1153 Подписное

ВНИИПИ:Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Способ заварки глубоких отверстий малого диаметра, при котором электрод погружают в отверстие, наводят сварочную ванну дугой с неплавящегося электрода на дне отверстия и производят эаплавление отверстия на номинальном сварочном токе, отличающийся тем> что, с целью улучшения качества заварки отверстия, сварочную дугу перед погружением возбуждают на входе в отверстие при токе 0,1-0,2

Процесс стабильный, подре эов стенок отверстия нет.

Подрезы на стенках отверстия, при толщине перемычки под дном отверстия меньше

8 мм - ее прожог. Нарушение процесса. номинального сварочного тока, а затем перемещают ее спирально по стен 5 ке отверстия до дна с шагом спирали

0,8-1,0 диаметра пятна нагрева,плавно повышая ток до 0,4-0,6 номинального сварочного тока.

4p . Источннки информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 6608625, кл. В 23 К 9/16, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 870031, кл. В 23 К 9/16, 1981

45 (прототип) .