Способ дуговой сварки плавящимся электродом

Союз Советск икСоциалистическивРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 111856706(51) М. Кл. В 23 К 9/08 Гооударотвеиимй комитет по делам изобретеиий и открытий(54) СПОСОБ ДУГОВОЙ СВАРКИ ПЛАВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМИзобретение относится к электродуговой сварке, преимущественно цветных металлов.Известен способ сварки, заключающийся в воздействии на металл электрической дуги, возникающей между плавящимся электродом и свариваемым изделием. Способ нашел широкое применение в промышленности как достаточно надежный 11.Однако производительность такого способа невысока. Кроме того, не обеспечивается сварка цветных высокотеплопроводпьх металлов. так как дуга не обеспечивает выделения за короткое время достаточного количества расплавленного металла и тепла, которое намного превышало бы количество отводимого тепла металлом свариваемого изделия. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является способ дуговой сварки плавящимся электродом, согласно которому на дугу воздействуют импульсным высокочастотным магнитным полем. Способ реализован в горелке для дуговой сварки плавяшимся электродом со встроенным в горелки высокочастотным индуктором.Вокруг мундштука для подачи электродной проволоки устанавливают высокочастотный индуктор, состоящий из 5 - 12 витков проволоки, намотанных на керамическую вставку. Токи высокой частоты на индуктор подают от соответствующей установки, состоящей, например, из выпрямителя, переключателя и конденсатора. Через зазор между индуктором и мундштуком в зону сварки подается защитный газ. Сварочный ток к изделию и мундштуку подводится от источника тока. В процессе сварки, когда горит электрическая дуга, включают одновременно в 15 работу высокочастотный индуктор, пульсирующий ток в котором наводит вокруг него, в том числе и в зоне дуги, высокочастотное магнитное поле, В расплавленном металле и на конце электродной проволоки, находящейся в индукторе, наводятся высокочастотные вихревые токи. Частота наведенных токов соответствует частоте пульсирующих токов в индукторе. Наведенные вихревыетоки взаимодействуют своими магнитнымиполями с магнитным полем индуктора, врезультате чего возникает сила, воздействующая как на расплавленный, так и нанерасплавленный металл электродной проволоки. Силовое воздействие магнитных полей способствует ускоренному отрыву и переносу металла электрода на изделие. Кроме того, высокоточное магнитное поле дополнительно разогревает электродную проволоку в зоне дуги и сжимает дугу, увеличивая ее температуру и улучшая качествосварки 2.Недостатком способа является его невысокая производительность, что обусловлено неполным использованием возможностей индуктора.Цель изобретения - повышение производительности процесса дуговой сварки.Эта цель достигается тем, что согласноспособу дуговой сварки плавящимся электродом, при котором на дугу воздействуютимпульсным высокочастотным магнитнымполем, магнитное поле генерируют с частотой пульсации, равной собственной час,оте электрода.Так как пульсация магнитного поля приводит к пульсации с той же частотой наведенных вихревых токов и их магнитных полей в дуге и плавящемся электроде, то силовые взаимодействия между основным инаведенным магнитными полями также оказываются пульсирующими с той же частотой.При совпадении частоты силового воздействия на плавящийся электрод с собственной частотой материала проволоки,происходит резонансное усиление упругихколебаний в электроде и ускоренный отрывего частиц. Величина силового воздействияпри резонансном совпадении частот возрастает на порядок и более,Все это приводит к резкому увеличениюколичества расплавленного металла электрода и резкому повышению производительности сварки.На чертеже схематично представлено устройство, позволяющее реализовать предлагаемый способ. 45 50 55 Плавящийся электрод 1 подают роликами 2 через высокочастотный индуктор 3, собранный на керамической вставке 4 в зону дуги 5, возникаюшей между электродной проволокой и свариваемым изделием 6. Проволока 1 и изделие 6 подключены к разным выводам источника 7 питания. Высокочастотный индуктор 3 подключен в параллельный колебательный контур с регулируемым конденсатором 8. Колебательный контур запитан от источника 9 питания. Пульсация подводимого в контур тока производится четырехполюсником 10, а настройка контура на необходимую частоту колебаний - фазокорректируюшим устрой 5 10 15 20 25 Зо 35 40 ством 11 (с источником питания), являющимся одновременно усилителем, питающим четырехполюсник 10. Фазокорректируюшее устройство 11 работает от датчика 12, воспринимающего упругие колебания электрода 1.Таким образом, фазокорректируюшее устройство обеспечивает пульсацию тока, поступающего в колебательный кондуктор, с частотой колебаний упругих волн в электроде, а также автоматическую настройку контура на эту частоту. В результате достигается пульсация магнитного поля в индукторе с частотой колебаний упругих волн в электроде, что и создает резонансное усиление амплитуды этих колебаний.Измерение и сравнение частот производят частотомерами 13 и 14.Расчет взаимодействия магнитного поля индуктора с током в электроде, проводящего к повышению производительности, производят следующим образом.Сила взаимодействия магнитного поля с током, приводящая к возникновению упругих волн в электроде. равнаГ =В =ЯМ ог 8 п,где Р - сила взаимодействия поля с током, Н;В = М Моз.11 - магнитная индукция, Тл;М = 500 - магнитная проницаемость сердечника, в ролик которого выпускает плавящийся электрод, Ом с;Мо = 4 л 1 О- магнитная постоянная,ОМс;= 200 - сила тока, проходящего черезэлектрод, А;т= 1,0 - сила тока в индукторе, А;1 = с 1 Х = 0,51 О = 510 з м - длина проводника (электрода), на которой воздействует магнитное поле индуктора, м;с) = 0,5 - диаметр проволоки индуктора, мм;1 х) = 10 - число витков индуктора, шт.;и = - = 2 10- число витков на единицу длины индуктора, шт.;Таким образом,Г = 5004 л 10 200 10510 з 2.10 з = 1 256 НУказанная сила Г способна создать напряжение в электродеГ 1 И - О 4 Нмм"1 Ргде - напряжение в электроде отдействия силы Г, Н/мм,5 - площадь поперечного сеченияэлектрода, мм.Определяем объем отрываемого металла. Прочность металла электрода 0,4 Н/ммз находится от расплавленного торца по закону пропорциональности на расстоянии -0,04 мм= 0,353 кгргин Формула изобретения Составитель Г.Техред А. БойкТираж 1148осударственного комитм изобретений и ота, Ж - 35, Раушскаяатент, . г. Ужгород, ул Квартальнаяс КорректорПодписноета СССРрытийнаб., д. 4/5Проектная, 4 Дем чик едактор С. Родикова аказ 7082/ 6 ВНИИПИ Г по дела 113035, Москв Филиал ППП П(исходя из прочности 22,0 Н/мм на расстоянии 2 мм от торца).Таким образом, при кажом импульсе упругои вол н ы открывается от ее действия часть разупрочненного металла электрода весом5= 3,5710 6 кг,гогде 6 - вес отрываемой части электрода,кг;1/ = Ь 0, - объем отрываемой части электрода, дм;Я = 3,14 1 - площадь поперечного сечения электрода, мм;151 = 0,04 - расстояние от торца электрода, на котором предел прочности расплавггяемого электрода составляет 0,4 Н/мммм;О= 2,8 - удельный вес алюминия, кг/дм.5Частота упругих колебаний в электродесоставляетг 40 Ь0 КЕ/Р 3 оотг,Уг Я ч а 47 405= 573000 Гц, 25 где Ч - частота упругих колебаний, Гц;1.1 - скорость распространения упругой волны, м/с;82 = 7 мм - длина электрода, по кото 30 рому распространяется возбужденная упругая волна (5 мм в индукторе плюс 2 мм за индуктором);Е = 4 10 а Н/смз - модуль упругости;Я = 0,0028 кг/дмз - плотность алюминия. 35Количество отрываемого металла электрода упругими волнами за 1 мин равно б = б ъ 60 = 12,3 кг/мин Количество расплавляемого металла электрода при существующих способах сварки (по известному) равно Сг= 1 5 Р = 40000 к 12" 2,8 1 О" = где 6 - количество расплавленного металла, кг;Ъ = 40000 мм/мин - скорость подачи электродной проволоки.Повышение производительности расплавления электрода и равное ему повышение производительности сварки составляет(12,3дг = - =-- = 349 Раз.гТаким образом, использование предлагаемого способа по сравнению с известным обеспечивает повышение производительности более чем на порядок.Данный способ может быть использован также при наплавке и резке металлов. Способ дуговой сварки плавянгимся электродом, при котором на дугу воздействукзт импульсным высокочастотным магнитным полем, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности процесса дуговой сварки, магнитное поле генерируют с частотой пульсации, равной собственной ч; стоте электрода.Источники информации,п ринятые во внимание при экспертизе 1. Справочник по сварке. Под рсд. Акулова А, И., М., Машиностроейие, 1971. с. 63.2. Авторское свидетельство СССР57677, кл, В 23 К 9/16, 25.07.73.