Способ сварки

Изобретение относится к электродуговой сварке металлов и сплавовна постоянном токе прямой полярности неплав ящимся электродом,Известен способ электродуговойсварки, позволяющий вести сваркус глубоким проплавлением,Способдуговой сварки с использованиемгазодинамического эффекта позволяет существенно повысить проплавляемую способность дуги за счет давления потока защитного газа, направленного сконцентрированно вдоль элек-.трода на расплавленный металл поддугой (13.Однако недостатком известногоспособа является то, что он требует повышенного расхода дорогостоящего защитного газа,Известен способ электродуговойсварки, при котором используетсяуправляющее продольное переменноеэлектромагнитное поле низкойчастоты для создания,периоди-,ческого движения расплава сварочной ванны перед фронтом кристаллизации., Использование низкочастотных переменных электромагнитныхполей (с. частотой .до 10 Гц) позволяет измельчать структуру сварныхшвов 23.Для обеспечения качественногоФормирования сварного шва при низкихчастотах индукция продольного магнитного поля не должна превышатьзначений 0,03 Тл. Использованиеиндукций больше 0,03 Тл при низкихчастотах реверса объемных электромагнитных сил в расплаве приводитк чрезмерному возрастанию центробежных сил инерции вращающегосяв сварочной ванне расплава, выбросуего из ванны и ухудшению качества.шва, Использование значений индукции порядка 0,03 Тл не позволяетполучить большую глубину проплавлення.Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсяспособ сварки дугой, управляемой.постоянным продольным магнитнымполем, при котором сварку ведут напрямой полярности, Этот способпозволяет получать сварные швы безпровисания сварного шва при сваркена весу эа счет перераспределенияи выравнивания газодинамическогодавления, дуги по ее сечению 3(.Однаконедостатком этого способа является то, что глубина проплавления не увеличивается (посравнению со сваркой без управляющего магнитного поля), Невозможность увеличения глубины проплавления не позволяет повысить производительность процесса сварки,Цель изобретения - поВышениепроизводительности процесса сварки и экономии основного и присадочного металла путем повышения проплавляющей способности дугиПоставленная цель достигаетсятем, что согласно способу сварки5 дугой, управляемой продольным маг"нитным полем, при котором сварку ведут на прямой полярности, управле-,.ние осуществляют переменным магнит"ным полем промышленной частоты10 с индукцией 0,3-0,5 Тл,На фиг.1 показано изменение ра"диуса столба дуги в зависимостиот величины индукции продольногопеременного магнитного поля промышленной частоты; на фиг 2 - зависимость изменения глубины проплавления основного металла присварке жаропрочного сплава наникелевой основе с использованиемуправляющего продольного пере 20 менного магнитного поля промышленной частоты,Экспериментальные и теоретические исследования показывают,что для повышения проплавляющей25 способности сварочной дуги прямойполярности необходимо воздействовать на дугу продольным маг-нитным полем с индукциями больше0;3 Тл, Это связано с тем, чтоЗ 0 при значениях индукции больше 0,3 Тлдуга под действием электромагнитныхсил устойчиво сжимается к своейоси, при этом диаметр дуги вблизи пятна нагрева уменьшается более35 чем в два раза, Одновременно электромагнитное сжатие столба дугипри указанных значениях индукциимагнитного поля приводит к возрастанию газодинамического давле 40 ния дуги на расплав сварочной ванны более, чем в 5 раз,. Эти данныеуказывают на то, что при значениях индукции магнитного поля больше 0,3 Тл наиболее резко проявля 45 ются главные Факторы повьз 2 енияпроплавляющей способности сварочной дуги прямой полярности; повышение плотности тепловой энергиив пятне нагрева более чем в 4 раза за счет уменьшения диаметрадуги, а также заглубления дуги восновной металл и уменьшение толщины теплоизолирующей жидкой прослойки на дне ванны вследствиевозрастания газодинамическогодавления дуги, Подтверждениемэтого служат экспериментальныеданные изменения радиуса дугив продольном магнитном поле (Фиг.1),С другой, стороны, для обеспе 60 чения качественного пр,цесса:свар-ки прй отмечейных значениях индукции необходимо применять переменное продольное магнитное поле.Это обусловлено тем, что в про 65 дольном маГнитном поле Расплавсварочной. ванны приходит во вра" щение под действием электромагнитных сил, возникающих в расплаве. Однонаправленное вращение расплава сварочной ванны в одном направ-, лении.в постоянном магнитном поле при индукциях больше 0,1 Тл про, исходит с такой скоростью, что возникающие в расплаве вследствие его вращения центробежные силы инерции приводят к выбросу расп-, лава из ванны и нарушению стабильности процесса сварки, Избежать этого можно при использова, нии переменного продольного магнитного. поля, позволяющего, з а счет реверса электромагнитных сил в сварочной ванне снизить скорость вращения рас" плава, Как показывают расчетныеоценки, наименьшая частота пере- . менного продольного магнитного поля, устраняющая выброс расплава из сварочной ванны за счет его вращения при индукциях магнитного поля, не превышающих 0,5 Тл, является промышленная- частота 50 Гц, Для устранения выброса расплава из сварочной ванны можно использовать также более высокие частоты переменного магнитного поля Однако это экономически не выгодно, так,как требуется применение специальных источников питания электромагнита, создающего магнитноеполе в зоне сварки.Экспериментальные исследования глубины проплавления при сварке в переменном продольном магнитномполе 50 Гц дугой прямой полярностипоказывают (фиг,2 ),что глубина проплавления значительно увеличи- . вается с ростом магнитного поля и при индукциях поля порядка 0,3 Тл в 2 раза больше, чем при сварке магнитного поля, Дальнейшее увеличение индукции магнитного поля(больше 0,5 Тл) не приводит к сколь- нибудь существенному изменению глубины проплавленияПри частоте переменного продольного магнитного поля 50 Гц, как показывают экспериментальные исследования, Формирование сварных швов в магнитном поле, превышение индукций магнитного поля 0,5 Тл при- водит к нарушению качественного Формирования сварного шва вслед 10 15 20 25 30 35 50 40 45 ствие возрастания скоростей вращения расплава сварочной ванны в продольном магнитном поле.Таким образом,для сварки дугой прямой полярности в продольном магнитном поле промышленной частоты 50 Гц "диапазон оптимальных значений индукций составляет 0,3-0,5 Тл, в котором реализуется максимальное увеличение глубины проплавления,Возможность осуществления сварки изделий большой толщины за один проход без разделки кромок позво" ляет экономить дорогостоящий основной металл, идущий при разделкекромок в отходы, а также электродную проволоку, необходимую для заполнения разделки, За счет .экономии основного металла и присадоч"ной проволоки предлагаемый способпозволяет уменьшить затраты насварку одного погонного метра шва по сравнению со сваркой соединений с разделкой кромок более чем на 30Способ может быть использован практически для всех типов соединений, получаемых при использовании неплавящегося электрода Предлагаемым способом сваВива 1 ли соединения из жаропрочногосплава на никелевой основе толщиной 5 10 зм за один проход без разделки кромок Рекомендуемый режим аргоно-дуговой сварки напрямой полярности с неплавящимсяэлектродом в переменном продольноммагнитном поле промышленной часто-. ты: сварочный ток 240 А, напряжение на дуге 20-25 В, индукция управляющего продольного магнитного поля промышленной частоты 0,35 Тл, скорость сварки 10 м/ч,Предлагаемый способ сварки с глубоким проплавлением позволяет при неизменной эффективной мощности дуги прямой полярности увеличить глубину проплавления основного.металла, а также позволяет устранить использование присварке химически активных флюсов.и повышенный расход дорогостоящегозащитного газа по сравнению с базовым объектом, в качестве которого выбран способ аргоно-дуговойсварки на прямой полярности неплавящимся электродом1063556 У Составител Техред С.Ми вартальновва ректор В Гирня тор Закаэ 10406/1 иое 113035 5 лиал ППП фПатентффг, Уагород, уЛ, Проектная, 4 Ти ПИ Г о де