Способ дуговой сварки плавящимся электродом

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 3(51) В 23 К 9/1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ т;Е ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ ски удо- элект 66,.206 2. л.21(71 ) вого росва (53) (56) 2511099/25-2727.07.7715.09.83. Бюл,Р 34Д.А. Дудко, А,Г. ПотапьеИечев и А,П, КарпенкоОрдена Ленина и ордена ТКрасного Знамени институрки им,Е.О.Патона621.791.73(088,8)1Заруба И.И. и др. Сваекислом газе "Техника"801041248 А(54)(57) СПОСОБ ДУГОВОЙ СВАРКИ ПЛАВЯЦ 1 ИМСЯ ЭЛЕКТРОДО(4 с Короткими замыканиями дугового промежутка и периодами горения дуги между ними, о тл и ч а ю ш и й с я тем, что, с целью повышения стабильности процессасварки на малых точках, улучшенияформирования шва, повышения производительности и уменьшения разбрызгивания, между короткими замыканиямиподдерживают маломоцную дугу отдополнительного источника постоянного,тока с регулируемым наклоном внешнейхарактеристики, при этом величину тока этой дуги устанавливают 3 =(6-35)3где Нэ - диаметр электрода, мм.Изобретение относится к дуговойсварке металлов плавящимся электродом, осуществляемой на режимах с короткими замыканиями разрядного промежутка каплями электродного металлаи предназначейо, в частности, для5сварки конструкций из тонкого металла 0,5-1,0 мм.В машиностроении для сварки тонкого металла применяется газбвая сварка, аргоно-дуговая сварка вольфрамовым электродом и сварка в углекисломгазе плавящимся электродом, выполняемая на режимах с короткими замыканиями разрядного промежутка каплямиэлектродного металла. 15Известна сварка в СО, питание дуги при которой осуществляется от источников постоянного тока с жесткойпологопадающей или пологовозрастающей внешней характеристикой, обладаю щих высокими скоростями нарастаниятока короткого замыкания (80-200 кА/с 1и обеспечиваюцих достижение при сварке токов короткого замыкания до180-400 А Г 1 125Такие источники дают стабильныйпереход капель при небольшом разбрыз, гивании металла, однако не позволяютосуществлять сварку металла толщинойменее 0,8-1,0 мм, так как вследствиесаморегулирования процесса ток между З 0короткими замыканиями устанавливаетсябольшим, что вызывает прожоги металла. Использование проволок диаметром0,5-0,6 мм требует значительногоусложнения аппаратуры, усложняет ее 35эксплуатацию, что практически исключает применение на производстве полуавтоматической сварки этими проволоками.Наиболее близким к предлагаемому 40является способ дуговой сварки скороткими замыканиями разрядногопромежутка и обрывами дуги йо патенту, который получавт при постоянной скорости подачи электродной проволоки за счет питания от источников с жесткой пологопадаюцей иливозрастающей внешней характеристикой,установленной ниже вольт-ампернойхарактериетики дуги 2 ,50Такой процесс протекает недостаточно стабильно из-за затруднений в переходе капель с электрода в ваннувследствие остывания капли и ванныпри перерывах горения дуги. В результате резко возрастает разбрызгивание металла и ухудшается формирование шва - появляются выплески по краям шва, шов становится узким и высоким.Повысить стабильность этого процесса можно, например, за счет вибрации электрода, однако это усложняетаппаратуру для сварки и практическиеприемлемо для реализации процессари полуавтоматической сварке. 65 Целью изобретения является повышение стабильности процесса сварки на малых токах, улучшение формирования шва, повышение производительности и уменьшение разбрьзгивания.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу дуговой сварки плавящимся электродом с короткими замыканиями дугового промежутка и периодами горения дуги между ними, между короткими замыканиями поддерживают маломощнув дугу от дополнительного источника постоянного тока с регулируемым наклоном внешней характеристики, при этом величину тока. устанавливают 3 =(б)д где д - диаметр электрода,мм.зЭто позволяет принудительно задавать малые токи горения дуги 3, нарушая явление саморегулирования процесса. В данном случае поддержание горения малоамперной дуги между короткими замыканиями способствует более быстрому наступлению короткого замыкания и не приводит к нарушению стабильности процесса сварки. Уменьшение тока дуги обеспечивает уменьшение разогрева изделия и давления дуги на ванну, что позволяет сваривать металл в меньших толщинах, чем обычно. Кроме этого, непрерывное горение маломощной дуги между короткими замыканиями позволяет уменьшить долю энергии, выделявшейся на изделии по сравнению с обычным способом сварки, а также способствует уменьшению глубины провара. Поддержание горения маломощной дуги до наступления короткого замыкания обеспечивает подогрев капли и ванны, что создает благоприятные условия для перехода капли в ванну, уменьшает длительность коротких замыканий и соответственно, предупрежцает нарушения процесса, сварки, позволяет сваривать металл толщиной 0,5-0,1 мм на повышенных скоростях, уменьшает разбрызгивание металла, улучшает формирование шва.На фиг,1 приведены схемы изменения напряжения 0 сб и тока Эспри свар. ке с короткими замыканиями; на фиг.2- внешние характеристики источников пи-,тания и вольт-амперная характеристика дуги, поясняющие предлагаемый способ.Процесс сварки осуществляется следующим образом.Плавящаяся электродная проволока и иэделие подключены к клеммам дьух источников постоянного тока с пологопадавщей и падаюцей внешней характеристикой, включенных на параллельнув работу. Внешняя характеристика источника питания с пологопадаюцей характеристикой (фиг.2, поз.1уста-,новлена ниже вольт-амперной характеристики дуги (там же, поз.2 ) так, что напряжения этого иг.точника не поддерживаетгорение дуги между коротки 1041248ми замыканиями. Внешняя характеристика второго источника с падающей внешней характеристикой (фиг.2, поз.З) устанавливается в рабочей части выше вольт-амперной характеристики дуги.Зажигание дуги производят путем ко 5 роткого замыкания электрода на изделие одним из известных способов. После перегорания электрода между электродом и изделием зажигается дуга. Первоначальное горение дуги (Фиг,1, 10 участок 1 ).поддерживается за счет .противо-ЭДС, возникшей вследствие резкого изменения тока в сварочной цепи. Постепенно запас энергии, накопленной в магнитном поле сварочного 15 контура, уменьшается и напряжение источника 1 (Фиг.2 ) оказывается недостаточным для поддержания горения дуги. Дальнейшее горение дуги с напряжением 0 (Фиг.1, участок П ) оберз печивается маломощным источником постоянного тока. Величина тока дуги Э задается надстройкой наклона внешней характеристики этого источника. Вследствие непрерывной подачи электродной проволоки горение дуги, продолжающееся в течение времени прерывается короткими замыканиями, в течение которого за время 1 хз капля переходит в ванну на иэделйе. Пос ле перехода капли зажигается дуга, и весь цикл процесса сварки Т повторяется. Величину тока маломощной дуги 3 берут в .зависимости от диаметра электрола 0 эв пределах Э=(6 352 сИ э35При вйходе за нижний предел соотношения Э ( 6 с 1 наблюдается нарушение стабильности процесса сварки, вызванное низкой стабильностью малоамперной дуги. 40Нарушение стабильности особенно усиливается при полуавтоматической сварке, сопровождающейся значительными колебаниями вылета электрода, которые приводят к периодическим дополнительным снижениям тока дуги.При выходе за верхний предел соотношений Э )35 д ток дуги увеличиваэется настолько, что в период между короткими замыканиями происходит чрезмерное быстрое оплавление электрода и обрыв дуги, что снижает стабильность протекания процесса сварки и увеличивает разбрызгивание.Если же дополнительно увеличить скорость подачи проволоки и напря жение холостого хода О ,то характер1 ххтечения процесса оказйвается отличным от предлагаемого в заявке и не представляется возможным качественно сварить тонкий металл сГ=1-1,2 мм. 60В качестве практической реализации предлагаемого способа дуговой сварки можно указать на применение его для сварки в СО сталей толщи 2ной 0,5-1,0 мм стандартными проволоками диаметром 0,8-1,2 мм, изго-тавливаемыми по ГОСТ-71,В таблице приведены примерныережимы сварки в СО 2 углеродистыхсталей общего назначения. Сваркавыполняется проволокой СВГ 2 Сф 0,8 мм на постоянном токе обратной полярности. Используется пищевой углекислый газ по ГОСТ 8056-70.Сварку выполняют на серийно полуавтомате марки Ас использованием серийных вьпрямителей ВД и ВС-ЗОО,Предлагаемый способ характеризуется возможностью независимогоуправления переходом капель с электрода в ванну путем изменения характеристик основного источника питания, горением дуги и проплавлениемсвариваемого металла путем изменения характеристик дополнительногоисточника питания и индуктивностисварочной цепи.Эта особенность позволяет получить процесс сварки с принудительными короткими замыканиями практически во всех защитных средах иобеспечивает при этом высокую стабильность протекания процесса, хорошее формирование шва и малое разбрызгивание, что позволяет применитьспособ дополнительно при сваркев азоте без дополнительной защитыи в струях охлаждающей жидкости какдля сварки цветных металлов и сталей,так и для целей наплавки, где онможет благодаря своей простоте игибкости управления проверки значительно потеснить вибродуговую наплавку.Способ дуговой сварки с короткимизамыканиями может заменить в производстве конструкций газовую ацетилено-кислородную сварку и сваркув аргоне вольфрамовым электродом.По сравнению с известными предлагаемый способ обеспечивает в 1,5-3 разаболее высокие скорости сварки, уменьшение разогрева свариваемых кромоки соответственно значительно меньшие деформации изделия после сварки,что исключает необходимость в последующей правке иэделий, дает швы с .плавньм переходом к основному металлу с мелкой чешуйчитостью и значительно меньшее разбрызгивание металла. Предварительные подсчеты техникоэкономической эффективности показывают, что при обычной для производств2-сменной работе и КПД использованияпоста равным 0,6 экономический эффект составляет около 200 руб, наодин пост полуавтоматической сваркив год.1041248 Фиг Редактор А. Гулько Заказ 7021/10 Тираж 1106 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5