Способ дуговой сварки стыковых соединений

 

ОП ИСАНИ

И306РЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Соцнапнстнчесиих

Республик

90 (63 ) Дополнительное к ввт. саид-ву —-(22) Заявлено 12.06.81 (2l ) 3302166/25с присоединением заявки РЙ— (23 ) П рноритет —..

Опубликовано 15.01.83. Бюллетень М

/16

Гааударстеееай каиятет

СССР во заяви язааретенкй и атярьпий

1.791.

8.8) Дата опубликования описания 15.g4-.9

Ф

Ю. С. Ищенко, В. А. Букаров, В. В. РЬщнн и ll. М. Маркелов Т (72) Авторы изобретения

1 (. = 1;- ° i мают (71) Заявитель (54) СПОСОБ ДУГОВОЙ СВАРКИ СТЫКОВЫХ

СОЕДИНЕНИЙ

Изобретение относится к способам дуговой сварки, преимущественно толстостенных соединений с заполнением раз . делки подачей в сварочную ванну присадочного металла, и может найти применение в судостроении, энергомашиностроении и других отраслях промышленности.

При сварке подобных изделий важное значение имеет производительность сварки. Производительность сварки в свою

i0 очередь определяется, особенно при выполнении сварки в разных пространственных положениях, объемом сварочной ванны.

Увеличение объема (массы) сварочной ванны при сварке в положениях отличных; от нижнего выше критического, приводит к образованию наплывов, а при. дальней« шем увеличении массы - к вытеканию, жидкого металла.

Известен способ вертикальной автомати-щ ческой сварки с колебаниями электрода по оси соединения в трех направлениях: возвратно-поступательное в поперечном направлении; вверх-вниз,- вперед-назад 5 1) .

Однако этот способ характеризуется недостаточной производительностью при сварке в различных пространственных положениях в силу невозмсюкности увели чения высоты наплавки иэ-за. увеличенной длины ванны за счет движения электрода вперед-назад.

Известен способ вертикальной автоматической дуговой сварки, при котором между свариваемыми деталями помещается горелка, которая совершает возвратно поступательные движения rio глубине разделки, наплавляя послойно .сварочный металл. В заранее вычисленные периоды указанное перемещение прекращают и сварку прерывают, а затем перемещения возобновляют. Дуга периодически затухает.

Чтобы не возбуждать цугу вновь, при сварке используют максимальный и мини мальный ток. В период минимального то ка ускоряется затвердение расплавленного металла. Для поддержания неизменной скорости охлаждения, при которой не изменяются механические свойства под

988490 влиянием тепла, указанные периоды с максимальным и минимальным током под держивают достаточными,2 J, Указанный способ применим для запол нения разделки при сварке только верти кальных швов. Использование его при сварке в различных пространственных положениях не обеспечивает максимальной ф

Причем последний участок последую= щего слоя выполняют на режиме первого участка первого слоя. йля увеличения высоты наплавки слоя участки выполняют отдельными сварочными точками, массу которых поддеркивают в пределах 0,8-О,9 критической массы ванны. производительности, поскольку при заполнении слоя сварку ведут в непрерывном режиме и, следовательно, длина ванны не обеспечит максимальной величины наплавки.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является 1$ способ дуговой сварки cTbIKoBblx соедине« ний с многослойным заполнением разделки кромок, при котором первый и последующие слои выполняют с взаимнонерекрываюшими участками равномерным возвратно- 20 поступательным перемещением электрода вдоль разделки (, 3 ) .

Недостатком известного способа является не.оптимальная производительность процесса заполнения разделки, связанная, во-первых, с трудностью обеспечения в каждом слое. максимально-возможной величины наплавки и, во-вторых, с необходимостью выполнения нескольких (по количеству слоев) проходов. 30

Цель изобретения — повышение производительности при сварке соединений с разделкой кромок за счет обеспечения максимальной наплавки.

Поставленная цель достигается тем, N что согласно способу дуговой сварки стыковых соединений с многослойным заполнением разделки кромок, при кото-. ром слои выполняют на оптимальном режиме возвратно-поступательным перемеше-40 нием электрода с образованием взаимно перекрывающихся отдельных участков, первый участок первого слоя выполняют на режиме на 40-50% меньше оптималь ного длиной(2,0-5) g, где - длина ванны на оптимальном режиме, затем осуществляют возвратное перемещение

1 электрода для сварки второго слоя и

it увеличивают режим сварки до оптимального, после чего заполняют разделку послой-50 но последовательным переходом от слоя к слою, при этом поддерживают постоянным расстояние между кондамн участков последую пего и предыдущего слоев и выбирают его равным (0,5-2,5) f, а пос- 55 ледующий участок предЬщущего слоя выполняют в момент полной кристаллизации предыдущего участка этого слоя.

Заполнение разделки осуществляют в направлении сварки, а перемещение электрода от слоя к слою - в противополож« ном направлении.

Заполнение разделки осуществляют в направлении, противоположном направлению сварки, а перемещение электрода от слоя к слою - в направлении сварки.

На фиг. 1 показана схема наложения участков послойно вдоль разделки при заполнении ее в направлении сварки; на фиг. 2 — циклограмма,.указанного про песса; на фиг. 3 - схема наложения сварных точек при выполнении сварки в импульсном режиме; на фиг. 4 — ииклограмма импульсной сварки, на фиг. 5— схема наложения участков вдоль разделки при заполнений ее в направлении, противоположном направлению сварки; на фиг. 6 — пиклограмма указанного процесса.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом, Процесс заполнения разделки начинают выполнением первого участка первого слоя. Первоначально наплавляют участок, при достижении критических размеров ванны (границы самопроизвольного ее выливания) наплавку прекращают: снижают ток с.3 до 3, уменьшают скорость перемещения электрода с Чс „до Q<> и выпслняют холостое перемещение электрода. При этом наплавленный участок 1 кристаллизуется, обеспечивая хорошее формирование шва. По достижении практически полной кристаллизации ванны (из этих условий выбирают значения 3 и

Ч р„2 ), начинают наплавку участка 2.

Причем значение До и Ч „таковы, что переплавляют участок холостого хода электрода. При достижении на участке 2 критических размеров ванны прекращают наплавку и выполняют холостое перемещение электрода. Таким образом, в течение времени 1 обеспечивают наплавку ряда участков 1 — 4, выполняют первый участок длиной (2,0-5,0), где,P - длина ванны на оптимальном режиме сварки, т.е. при значениях Зо и VC5 . Причем сварку первого участка выполняют на

7сф. (большей Vp@„) перемешают на пер вый слой и выполняют наплавку участка

13, затем на втором слое участке 14, на третьем - участка 15. Затем цикл повторяется. Время установившегося никла при многослойной наплавхе составляет

Ф

Другой вариант (более удобный для автоматизации) выполнения предлагаемого способа представлен на фиг. 3 и 4.

В этом случае участки выполняют отдельными сварочными точками,,массу кото рых поддерживают в пределах (0,8-0,9) критической массы ванны.

Сварку выполняют в импульсном режиме с шаговым перемешением электрода (в период импульса t электрод неподвижен, а в период паузы 6 „перемешают).

Первоначально выполняют первый учаоток первого слоя в виде отдельных не-. перекрываемых точек 1, 2 и 3 на рас стояние 48. Затем электрод осуществляет возвратное перемещение на рассти « ние, обеспечиваюшее при постановке точки 4 перекрытие между точками 1 и 2 (т.е. на расстояние (3-3,5) 6 ). При заданном ф этого добиваются за счет увеличения скорости возвратного перемешения электрода (Y ). Наплавляют точку 4, осуществляют шаговое переме шение в направлении сварки, затем наплав ляют точки 5 и 6 и осуществляют возвраь. ное перемещение электрода и наплавляют точки 7, 8, 9 и т.д. Расстояние между концами точек последующего и предьщуших слоев обеспечивают в пределах (0,5-1,5) 0 . В этом случае отсутствует перетекание ванны последующего слоя в ванну предыдущего слоя. В первом и втором вариантах способа сварки заполнение разделки осушествляют в направлении сварки, а перемешение электрода от слоя к слою - в противоположном направлении. Третйй вариант способа аналогичен первому с той лишь разницей, что заполнение разделки осуществляют в направлении, противоположном направлению сварки, а перемешение электрода от слоя к слою - в направлении сварки.

Во всех перечисленных вариантах при окончании сварки последний участок последнего слоя выполняют на режиме первого участка первого слоя.

Время перемещения электрода от слоя к слою обеспечивают минимально возможным, регулируя скорость перемешения эле ктрода.

5 988490 6 режиме на 40-50% меньше оптимального.

Это вызвано тем, что в начале сварки металл не прогрет и наплавляется, как правило, больше металла, чем расплавляется „новной мет . Следо, тельно, 5 при меньших значениях скорости сварки ванна достигнет критических размеров и может произойти ее вытекание. На реФ жимах иа 40-50 меньших оптимально10 го, т.е. режиме, на котором выполняют все последуюшие наплавки, ванна имеет достаточный объем и не вытекает. При значениях режима меньше 40, размеры ванны значительно меньше (мала произ15 водительность сварки), а при значениях больших 50 — превышают критические размеры ванны. В приводимой (фиг. 2) циклограмме необходимый режим обеспечивают изменением скорости сварки нас ю

50 . Длину первого участка, равную (2,0-5,0)1, выбирают из условия, чтобы при выполнении наплавки на последующих слоях обеспечить расстояние между конпами участков последуюшего и преды25 душего слоев в пределах (0,5-2,5) 0 т.е. избежать перетекания жидкого металла из одной ванны в другую и не позволить ей превысить критических размеров.

По окончании наплевки участка 4 осу-. ществляют возвратное перемещение электрода для сварки второго слоя и увеличивают режим сварки до оптимального (для чего при токе Эо на 50% снижают скорость сварки до Чся ). Выполняют наплавку участка 5 на втором слое. При

35 . достижении критических размеров ванны (по истечении времени ko ) наплавку участка прекращают и электрод перемешают со скоростью Ч „(в течение 4y)

40 в направлении первого слоя (значения 10 и. 1 выбирают из условия обеспечения докритических размеров ванны и расстояния между концами последовательно выполняемых участков (0,5-2,5) K соответ45 ственно). Выполняют наплавку участка

6 на первом слое и осуществляют возвратное перемещение электрода на второй слой и наплавляют участок 7, затем последовательно 8, 9 и 10. Наплавку перечисленных участков двух слоев осушеств50 ляют в течение времени +, а затемвыполняют наплавку участков 10, 11 и

12, осуществляя последовательный переход с первого на второй и третий слои (фиг.1). Время может меняться в за55 висимости от количества слоев. После выполнения наплавки на участке 12 третьего слоя электрод со скоростью

&490 8

)О

IS

17 м/ч

3$

4$

$0

7 98

Пример . Способ осушествляют при дуговой сварке неплавяшимся электродом в среде аргона с подачей присадоч\ ной проволоки стыков труб из стали

12Х18Н10Т размером.ф 180х20 мм.

Разделка кромок - ступенчатая с углом раскрытия кромок. 20 и ширина притупв ления 6 мм.

Сварку осушествляют в импульсном режиме со следуюшими параметрами:

Первый участок первого слоя

Ток импульса 250 А

Время импульса 1 с

Скорость подачи присадочной проволоки 93 м/ч

Скорость сварки

Диаметр присад очной проволоки 1,0 мм

Ток паузы 60 А

Время паузы 1,3 с

Оптимальный режим

Ток импульса 250 А

Время импульса 0,9-1,0 с

Скорость сварки 8 м/ч

Скорость подачи присадочной проволоки lOO м/ч

Диаметр присадочной проволоки 1 мм

Последний участок последнего слоя

Ток импульса 250 А

Скрость подачи присадочной проволоки 93 м/ч

Время импульса 0,8 с

Скорость сварки 17 м/ч

Диаметр присадочной проволоки 1,0 мм

Ток паузы 60 А

Время паузы 1,3 с

Время заполнения разделки 70 мин.

Количество слоев 7 (из них 1 — облицовочный).

Время заполнения разделки по обычной технологии сварки неплавяшимся электродом с подачей присадочной провопоки составляет 110 мин.

Предлагаемый способ обеспечивает увеличение производительности при заполнении разделки более, чем в 1,5 раза.

Для реализации предлагаемого способа не требуется существенного увеличения сушественной аппарату ры управления, так как процесс легко можно запрограми» ровать, используя простые элементарные блоки. формула изобретения

1, Способ дуговой сварки стыковых соединений с многослойным заполнением разделки кромок, при котором слои выполняют на оптимальном режиме возвратнопоступательным перемещением электрода с образованием взаимно перекрываюшиг ся отдельных участков, о т л и ч а ю— ш и и с я тем, что, с целью повышения производительности процесса, первый участок первого слоя выполняют на режиме на 40-50 меньше оптимального длиной (2,0-5)ф, rge ® - длина ванны на оптимальном режиме, затем осушествляют возвратное перемешение электрода для сварки второго слоя и увеличивают режим сварки до оптимального, подле чего заполняют разделку послойно последовательным переходом от слоя к ° слою, при этом поддерживают постоянным расстояние между кониами участков последуюшего и предыдущего слоев и выбирают его равным (0,5-2,5) 0, а последуюший участок предыдущего слоя выполняют в момент полной кристаллизапии.предыдушего участка этого слоя.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юш и и с я тем, что участки выполняют отдельными сварочными точками, массу которых поддеркивают в пределах (0,80,9) критической массы ванны.

З.Способпопп. 1 и2, отлич а ю ш и и с я тем, что последний участок последнего слоя выполняют на режиме первого участка первого слоя.

4. Способпопп. 1 -3, отл ич а ю ш и.й с я тем, что,заполнение разделки осушествляют в направлении сварки, а перемещение электрода от слоя к слою - в противоположном направлении.

5. Способ по пп. 1 — З,о т л ич а ю ш и и с я тем, что заполнение разделки осуществляют в направлении, противоположном направлению сварки, а перемешение от слоя к слою — в направлении сварки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Японии N 51-4512, кл. 12 В 106, 1976.

2. Патент Японии М 51-36228, кл. 12 В 112, 1976.

3. Каховский Н. И. и др. Технология механизированной и электрошлаковой сварки. М., Высшая школа, 1972, с. 216 (прототип).