Способ электродуговой сварки и пайки

(23) Приоритет до делам иэобретеиий и открытийОпубликовано 23,12,80, Бюллетень 47 Дата опубликования описания 25.12,80(72) Авторы изобретения Н. М, Тарасов, В. М. Тулин и С. В, филипковский сХарьковский авиационный институт им. Н. Е. Жуковского(54) СПОСОБ ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ СВАРКИ И ПАЙКИ Изобретение относится к области электродуговой сварки и пайки в среде зашит- ного . газаа более конкретно к способам управления переносом электродного металла в виде одной капли с помошью5 импульсной газодинамической сиды, и может быть использовано при производстве изделий, требующих нанесения дозированных небольших количеств расплавленного металла.10Известен способ, согласно по которому управляющее воздействие газа создается путем периодически перемещаюшегося вдоль оси эдектрода фокуса газового потока 11.Однако применение этого способа при сварке и пайке одиночной каплей ведет к неэкономичному расходу газа, поскольку фокусирующий газ истекает с повышенным расходом в течение всего цикла сварки. Кроме того, при большом расходе газа уносится значительная часть тепла электрической дуги, что требует увеличения тока дуги. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предложенному является способ сварки, заключающийся в подаче к плавящемуся концу электрода импульсов газового потока с определенной частотой из пульсатора. Этот способ может применяться при управлении мелкокапельным переносом при сварке и пайке одиночной каплей 2.Однако применение этого способа при электродуговой сварке и пайке одиночной каплей также ведет к повышенному расходу импульсообразующего газа и повышенному току дуги. Это обусловлено тем, что в данном способе отключение дуги и открьггие пульсатора не синхронизированы таким образом, чтобы дуга отключалась в тот момент, когда скорость газа вокруг открываемой капли достигнет максимальной величиньь В результате скорость газа вокруг капли на конце электрода может достигнуть максимума, либо когда капля еще не сформировалась либо через некоторое время после того как7892 55 4сила; 1 - время запаздывания действиямаксимальной газодинамической силы накаплю по отношению к открьггию пульсатора,для того, чтобы газодинамическая сила, действующая на каплю, была максимальной в момент ее максимальной температуры, надо открывать пульсатор раньше, чем отключать электрическую дугу,на то же время, за которое газодинамическая сила возрастет до максимальной величины. Время запаздыванияопределяется экспериментально и выдерживается блоком управления оборудованиядля пайки или сварки,П р и м е р. Проводится наплавка каплями меди массой 80 кг, диаметр электрода 1 мм, Эхектрическая дуга плавит электродную проволоку и образует каплю расплавленного металла. Когда капля приобретает определенный размер и массу, включаетсязлектропневматический клапан, открывающий пульсатор. Когда скорость газа около капли на конце электрода приближается к максимальной, электрическаядуга отключается и капля отрываетсягазодинамической силой потока газа, направляхощегося на каплю соплом. Время,запаздывания в применявшейся горелкеравно 0,1 с. В процессе контролируетсяток электрической дуги и давление газав пульсаторе, необходимые для отрывакапли расПлавленного металла от злектрс.да.Для сравнения те же параметры определены при проведении процесса наплавкибез предлагаемой синхронизации, когдаэлектрическая дуга отключается одновременно с открытием пульсатора. Йанньхесведены в таблицу. ремя Ток а паз- дуги ыва- ия Условия давлениегаза впульсаторе, кг/см апла С предлагаемой синхронизацией 15 0 Без предлагаемой синхронизации 0 2 5 выклхочится электрическая дуга, Вследствие этого открывается капля недостаточной массы (кроме того она разбрызгивается, так как в это время еще горитдуга), или капля расплавленного металлана конце электрода успевает остыть и,следовательно, для отрыва капли требуется большая ее начальная температура ибольшая скорость газа, тое есть необходимо увеличивать ток дуги и расход газа, 10Цель изобретения - улучшение качестваи повышение экономичности процесса сварки путем устранения остывания капли иперегрева изделия, уменьшения расходаимпульсообразующего газа и электроэнергии.Поставленная цель достигается тем,что в данном способе подачу импульсагаза включают раньше, чем отключаютэлектричсскухо дугу на время, за котороегазодипамическая сила, действующая накаплю, достигает максимальной величины.Запаздх,хвание максимума газодипамическойсилы по отношению к открытихо пульсаторапроисходит потому, что в канале и сопле, дпо которым газ проходит от пульсаторак капле па конце электрода, находится газкоторыйх разгоняется газом, выходящимиз пульсатора за определенное время.Именно за зто время скорость газа вокруг капли и, следовательно, газодцнамическая сила, действующая па каплю, достигает максимальной величххны. Такая синхронизация открытия пульсатора и отключения дугхх обеспечивает отключение элек 35трической дуги и тот момент, когда скорость газа вокруг капли на конце электрода достигнет максимальной величины. Вэтом случае газодинамическая сила, дейст-вующая пак каплю, будет максимальной,когда температура капли будет максимальной, т.е. когда силы поверхностного натяжения, удерживающие каплю на электроде, будут минимальными. Зго позволигснизить скорость газа в импульсе и нагрев капли, т.е, уменьшить расход газаи ток электрической дуги,На чертеже изображена диаграмма параметров процесса электродуговой сваркис предлагаемой синхронизацией.50На диаграмме обозначено; Ь -время;Г -температура капли металла; Д -токэлектрической дуги;- напряжениеуправляющее обмоткой контактора силового при выключении тока дуги Ы -на 55пряжение, управляющее устройством, открывающим пульсатор, например, обмоткойзлектропневматического клапана; Р -уп-,равляющая импульсная газодинамическая Если разность времен срабатывания силового контактора, отключающего электрическую дугу, и электроклапана, отрывающего пульсатор, существенна, то ее тоже следует учитывать при синхрониза5 7892 ции процесса. В приведенном примере эта разность несущественна и не учитывается.Экономическая эффективность предлагаемого способа определяется следующим,Время, за которое газодинамическая сила, действующая на каплю на конце электрода, возрастает до максимума, составляет 0,1-0,2 с. В результате того, что в применяемых для таких способов 1 О горелках с электродом соприкасается массивный токоподводящий мундштук, теплоотвод от электрода и капли в мундштук относительно велик, и за укаэанные время капля в зависимости от массы и величины 1 З нагрева остывает на несколько десятков градусов. Так как поверхностное натяжение у металлов зависит от температуры, то рри указанном охлаждении капли металла сила, удерживающая ее на конце электрода, увеличится в несколько раз, т,е. нужно в несколько раз увеличить газодинамическую силу, необходимую для отрыва капли от электрода. Применение предлагаемого способа позволит отрывать не успевшую остыть каплю импульсной газодинамической силой в несколько раз меньшей, чем до применения предлагаемого способа, т,е. снизить расход импульсообразующего газа в несколько раз. Кро-зо ме того, так как при данном способе тре.- буется меньший разогрев капли, то будет меньше нагреваться и изделие, на котороеТ 55 6наплавляется капля, что улучшит качество изделий, потому что для них перегрев нежелателен, например, для плавких предохранителей. Улучшается также точность дозирования металла и спавленный конец электрода всегда имеет правильную геометрическую форму, что играет определенную роль при повторном возбуждении дуги.Ф ор мулаиз обретен ияСпособ электродуговой сварки и пайки одиночными каплями, при котором после образования капли электрическую дугу выключают, а каплю отрывают импульсной газодинамической силой, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью улучшения качества и повышения экономичности про цесса путем устранения остывания капли и перегрева изделия, уменьшения расхода импульсообразующего газа и электроэнергии, подачу импульса газа включают раньше, чем выключают ток дуги, на время за которое газодинамическая сила, действующая на каплю, достигает максимальной величины. Источники информации принятые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР% 335054, кл, В 23 К 9/16, 1970,2. Патент Великобритании Ио 1372518, кл. В 23 К 9/ОО, 1975