Способ определения формы свободной поверхности сварочной ванны

(51) В 23 916 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ АВТОРСКОМУ СВ ЛЬСТВ де ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ(56) 1. Авторское свидетельство СССР564115, кл. В 23 К 9/1 О, 04.12.75.2. Ерохин А. А. и др. Влияние угла заточки вольфрамового катода на образование подрезов и газовых полостей при сварке. - Сварочное производство, 1972,5, с. 20 - 21 (прототип).(54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФОРМЫ СВОБОДНОЛ ПОВЕРХНОСТИ СВАРОЧНОЙ ВАННЫ, при котором сварку ведут электродом в потоке зашитного газа в нижнем положении, дугу отключают мгновенно, а форму свободной поверхности сварочной ванны определяют визуально, отличающийся тем, что, с целью сокращения трудоемкости экспериментальных исследований путем повышения точности определения формы и размеров свободной поверхности сварочной ванны, в момент отключениядуги концентрично электроду подают дополнительный цилиндрический поток защитногогаза с диаметром, равнымШ = - -д - ,0,075где Ы - диаметр дополнительного потоказащитного газа, м;0,075 - эмпирический коэффициент, м/см 2;с - коэффициент сосредоточенностигазодинамического давления сварочной дуги, см,и скоростью истечения доплнительного потока зашитного газа, равной,7 гт /К,г Т - сила тока сварочной дуги, А;) - плотность газа дополнительногопотока, кг/м;К - коэффициент пропорциональностисилы давления сварочной дуги,Н/А.Изобретение относится к сварочному производству и может быть использовано приисслеловании и разработке процессов дуговой сварки плавящимся и неплзнляюгцимсяэлектродами в среде защитных газон и сварки погруженной лугой,Известен способ фотоисследования процесса сварки, заклк)чающийся н том, чтообразец, на котором производят сварку, помещают между двумя кварцсвыми стеклами, я зону дуги наблюдак)т на просвет 1.Однако способ исследования процессасварки не позволяет получать точные количественные зависимости размеров свободной поверхности сварочной ванны от реального режима сварки, так как тепловые процессы, сопровождающие сварку на олпоми том же режиме сварки образца и излелия,различны,Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому изобретеникэ является способ опрелеления формы своболной поверхности сварочной ванны, при котором сварку образца ве.дут неплявягцимся электродом в потоке защитного газа в нижнем положении, дугуотключают мгновенно, а форму свободнойповерхности сварочной ванны определяютвизуально по макрон)лифам продольного сечения сварного шна 2.Однако при определении формы своболной поверхности сварочной ванны по известному способу форма кратера, образующегося н результате кристаллизации жидкого металла сварочной ванны, искажена вследствие стекания жидкого металла со стеноккратера в процессе кристаллизации сварочной ванны. Известный способ не позволяетопределить лействительные размеры свободной поверхности снарочной наины, существующей в процессе сварки и изменякнцейсяв зависимости от параметрон режима.Для выбора оптимального ренсима сварки необходимо выполнять большое количество трудоемких экспериментон (разрезкз образцов, либо проведение рентгеновского контроля сварных швов).Целью изобретения является сокращениетрудоемкости экспериментальных исследований путем повышения точности определенияформы и размеров свободной поверхностисварочной ванныПоставленная цель лостигается тем, чтосогласно способу определения формы своболной поверхности сварочной ванны, прикотором сварку ведут электролом в потокезащитного газа в нижнем положении, дугуотключают мгновенно, а форму свободнойповерхности сварочной ванны определяют визуально, в момент отключения лу) и концеитрично электроду подают лополнительный цилиндрический поток защитного газа с диаметром, равным, 0 00 Т 1) где я - диаметр дополнительного потоказащитного газа, м;0,075-эмпирический коэффициент, м/см;а - коэффициент сосрелоточен ности5 газсдинамического давления сварочной дуги, см ,и скоростью истечения лополнительного потока ззщитного газа, равнойХ 1 Гк(О Ч -3 - тргде 1 - сила тока сварочной луги, А;/) - плотность газа дополнительногопотока, кг/м ;К - коэффициент пропорциональностисилы давления сварочной дуги,15Н/АПри параметрах дополнительного потока газа, определяемых по выражениям (1)и (2), его силовое воздействие идентичносиловому воздействию столба дуги.На фиг. 1 и 2 изображена схема подачигаза в сварочную ванну; на фиг. 3кривые распределения давления свободной дуги, сжатой дуги и струи защитного газа.Снарочная лугаопланляет изделие 2,образуя сварочную ванну 3, которая, кристаллизуясь, образует сварной шов 4. В процессе сварки для защиты жидкого металласварочной ванны от воздействия атмосферыподают защитный газ 5. В момент отключения дуги 1 в ванну 3 концентрично электроду 6 сварочной горелки 6 полают лополнительный цилиндрический поток 7 заьцитногогаза, который формируется специальным соплом 8. Дополнительный поток 7 защитногогаза своим давлением подлерживает стенкикратера сварочной ванны в том положении,в котором они находились в процессе сварки, при этом металл на стенках крзтера сварочной ванны кристаллизуется, т. е. фиксируется свободная поверхность сварочнойванны,Способ осуществляют слелуюпим обра 40 зомПроводится определение свободной по.верхности сварочной ванны нри сварке сжатой дугой титанового сплава ОТ.Режим сварки: 1, = 60 Л, расстояние45от сопла плазмотрона ло образца составляет 2,0 10м, диаметр равен 3,0 О з м,расход плазмообразующего газа -- 5,66 Х,Х 10м/с, сила давления луги составляет Р = 7,0 10Н, соответствующий коэффициент пропорциональности К = 1,94 ХХ 106 Н/А. а коэффициент сосредоточенности гязодинамического давления дугид,= 25 см 2.По формуле (1) определен диаметр сопла, через которое подают дополнительныйопоток газа в ванну, с =- 3,0 1 О м. Поэтому35 в качестве сопла, формирующего дополнительный цилинлрический поток газа, используется сопло плязмотрсня снан)чнс)й горелки,)09279 Р,Па ЯдЮ,юХ авнтель Грел И. Веаж 037твенногоретеннй35, Раушг, Ужго Сос Те Тнр Квартальноваес Ко рре к тор ИПодписноеконнтета СССРн открытийскан наб., д. 4/5род, ул. Проектная, 4 дей едактор А. Шандораказ 5681/11ВНИИПпо113035,филиал ПП И Государс делан нзо осква, Ж -а Патент, Ио формуле (2) определена скорость нстечения дополннтельного потока Ч = 23,5 м/с, а расход составил ь = б,б)О м/с.Идентичность формы свободной поверхности сварочной ванны в процессе сварки н после отключения луги и подачи газа контролнровалн способом фотонсследовання процесса сварки.Существенного изменения формы свободной поверхности сварочной ванны не обнаружено. Время, затраченное на определенне оптимального режима прн сварке колец из сплава ОТ, сокращено в два раза. Использование предлагаемого способа по срав. нению с нзвестным, позволяет повыснть точность определения формы н размеров свободной поверхности сварочной ванны н да. ет воэможность получить зависимость размеров свободной поверхностн сварочной ван ны от режима сварки. Это позволяет сократить время, затрачиваемое на определение оптимального режима сварки, обеспечивающего бездефектное формнрованне сварного шва.