Способ сварки электрозаклепками плавящимся электродом в среде защитных газов

ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕТЕК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 29.нии У 53-153066,1980 (прототип)ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(56) 1. Потапьевский А.Г. Сваркав защитных газах плавящимся электродом. М., Машиностроением,1974, с.85.2. То же, с.162.3. То же, с.14. Заявка Япокл. В 23 К 9/12,(54)(57) СПОСОБ СВАРКИ ЭЛЕКТРОЗА -КЛЕПКАМИ ПЛАВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ ВСРЕДЕ ЗАЩИТНЫХ ГАЗОВ, при которомпроцесс начинают в смеси активногои инертного газа, а заканчивают винертном газе, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышениякачества злектрозаклепочного соединения, отключение активного газаосуществляют в момент начала кристаллизации наружной границы головки злектроэаклепки.Изобретение относится к сварочному производству и предназначенодля сварки электроэаклепками плавящимся электродом в среде защитных газов.Известен способ дуговой точечнойсварки плавящимся электродом в среде аргона Я ,Однако электрозаклепочные соединения, выполненные с помощью. этогоспособа, обладают недостаточнойглубиной проплавления и, крометого, граница головки электрозаклепки зачастую имеет неправильную,отличную от окружности Форму.Известен способ дуговой точечной сварки плавящимся электродомв среде углекислого газа, позволяющий получить очертания наружнойграницы головки электрозаклепки,близкие к окружности с достаточнойглубиной цроплавления 2Однако в этом способе наблюдает,ся усадочный дефект в виде углубления на поверхности головки электроэаклепки, снижающий качествовнешнего вида.Известна также дуговая сваркав смеси аргона и углскислого газа 131 .Однако даже при небольшом содержании углекислого газа (3-5) в газовой смеси содержащей аргон, наповерхности головки электроэаклепки наблюдается усадочный дефект,характерный для электрозаклепочныхсоединений, выполненных в средеуглекислого газа. Наиболее близким по техничесКой сущности к предлагаемому является способ дуговой точечной сварки, при котором дугу возбуждают между свариваемым иэделием и покрытым электродом, защищаемым потоком газа. Сопло, в котором горит дуга, вначале заполняют активным газом или газовой смесью с контролируемой активностью. По прошествии определенного времени после зажигания дуги в сопло подают инертный газ 4,Одйако в указанном способе нет связи между моментом изменения состава газовой смеси и процессом формирования электрозаклепки.Поэтому применение указанного способа при сварке стальных изделий тон" кой электродной проволокой не позволяет надежно устранить дефекты Формирования, характерные для сварКи а углекислом газе и аргоне,.а именно наличие усадочного дефекта на поверхности головки электрозаклепки и отклонение наружной границы головки от окружности. Кроме того, шлаковая корка, образующаяся при сварке покрытым электродом на егорозаклепками плавящимся электродомв среде защитных газов, при котором процесс начинают в смеси инертного и активного газа, подаваемойв сопло, а заканчивают в инертномгазе, отключение активного газа1 выполняют в момент начала кристаллизации наружной границы головки электрозаклепки.Установлено, что при дуговойточечной сварке стальных иэделий тонкой электродной проволокойв газовой смеси, содержащей углекислый газ и аргон и подаваемойв сопло, преждевременное отключениеуглекислого газа до момента началакристаллизации наружной границыголовки электрозаклепки вызывает неровность наружной границы и овальность головки электрозаклепки, которые характерны для электрозаклепочных соединений, полученных всреде одного аргона.Отключение. углекислого газа после момента начала кристаллизациинаружной границы головки электрозаклепки не устраняет усадочныйдефект на поверхности головкиэлектрозаклепки, характерный дляэлектрозаклепок, полученных в среде одного углекислого газа,Отключение углекислого газа в4 газовой смеси, подаваемой в сопло,по моменту начала кристаллизациинаружной границы головки обеспечивает получение электрозаклепкис правильной округлой формой, ха 4 рактерной для углекислого газа иисключает дефекты на поверхностиголовки электрозаклепки.Кристаллизация и последующееохлаждение поверхности электро,заклепки и остаточной капли на конце электрода в среде инертного газа(аргона) приводит к отсутствию окисных и шлаковых пленок.Это дополнительно улучшает внешний вид электрозаклепки, повышает надежность возбуждения дуги в последующем циклесварки и в целом повышает качествопроцесса.На чертеже приведена схема реализации способа.Способ осуществляется следующимобразом. 10 5 0 25 305 0 5 50 55 60 торце, снижает надежность повторного возбуждения дуги.Цель изобретения - повышение качества электрозаклепочного соединения за счет улучшения внешнеговида электрозаклепки и надежностиповторного возбуждения дуги.Указанная цель достигается тем,что согласно способу сварки электР корпус горелки 1 через верхний ввод 2 подают инертный газ, проходящий через газовый клапан 3,1082581 510 которым управляют с помощью схем 4 управления, Контроль за расходом. газа выполняют с помощью ротаметра 5 и редуктора б, Через нижний ввод 7,являющийся выходом .газового клапана 8, расположенный в зоне сопряжения мундштука 9 е корпусом горелки, подают активный газ, рас" ход которого контролируют с помо.щью ротаметра 10 и редуктора 11. Управление клапаном 8 выполняют.1также с помощью схемы 4. Смещение активного и инертного га.за в газовую смесь производят в корпусе горелки 1, внутренняя поверхность которого вместе с наружной поверхностью направляющего канала электродной проволоки 12 образует камеру смешения газов Дугу возбуждают избыточно контактным способом, путем закорачивания электродной проволоки 13 на иэделие 14, при этом проволоку подают с помощью механизма 15, приводящего в движение подающие ролики 16. Про.- цесс выполняют от выпрямителя 17 обычно на обратной полярности.Отключение активного газа осу" ществляют в момент времени, когда начинается кристаллизация металла в области наружной границы головки электрозаклепки. Этот момент выявляют по-разному. В общем случае - с помощью предварительно проведенной киносъемки. Может быть применен для этой цели оптический. датчик с узкой зоной наблюдения, направленной на предварительно определенное место нахождения границы головки электрозаклепки.В случае применения газовой сме" си, содержащей в качестве инертного газа аргон, а в качестве активного - углекислый газ, момент начала кристаллизации наружной границы головки электрозаклепки выявляют путем предварительной постановки серии электрозаклепок с. последовательным увеличением длительности подачи активного газа при прочих неизменных параметрах режима, при этом измеряют размеры электрозакле- пок и фиксируют наличие шлаковых частиц на границе головки, а искомый момент определяют как момент, соот.ветствующий минимальной длитель.- ,ности, при которой, наружная грани ца головки по форме отличается от окружности не более, чем на.ф 5 и имеет равномерные следы шлака. Выявленную длительность подачи газа фиксируют и в дальнейшем сварку электрозаклепок на данном режиме выполняют при этой длительности. Завершают процесс сварки в средеинертного газа, отключение которогоосуществляют после охлаждения по 4верхности головки электрозаклебки и остаточной электродной капли ниже температур окисления. При этом поверхности головки электрозаклепки и капли не должны иметь цветов по" бежалости.П р и м е р . Способ сварки электрозаклепками реализован при сварке ответственных соединений из стали 55, Сварку выполняли на ббратной полярности тонкой электродной проволокой марки Св - 08 Г 2 С диаметром 1,2 мм, Источник питания -выпрямитель ВС.В качестве. активного использова 15 ли углекислыйгаз, а в качествеинертного - аргон, с содержаниемпоследнего в газовой смеси в пределах 25-50 Ъ. Смешение газов производили в корпусе горелки в соответствии со схемой, В качестве отсекателей газа применяли газовыеклапаны марки П-ЭПК"12 У 4, при этомуглекислотный клапан располагалина расстоянии 30 ьм от корпусагорелки. Расходзащитных газовустанавливали по ротаметрам маркиРС. Напряжение холостого хода источника устанавливали в пределах30-31 В. Вылет электрода - 12 мм.Зазор между торцом сопла и изделиемсоставлял 2 мм.Выполнялась сварка двух типоразмеров электрозаклепочных соединенийВ первом случае продолжительностьгорения дуги при диаметре головкиЗ 5 электрозаклепкп равном 10 мм составляла 0,66 с. При этом момент отключения активного газа определялипутем предварительной постановкисерии электрозаклепок с последова 40 тельным увеличением длительностиподачи углекислого газа, измерялиразмеры электрозаклепок и фиксировали наличие шлаковых частиц погранице головки, а искомый момент45 определяли как момент, соответствующий минимальной длительности,при которой наружная граница головки .по форме отличалась от окружностине более, чем на +5, и имела равномерные следы шлака, Эта длительность, отсчитываемая от начала горения, составляла 0,54 с,Во втором случае продолжительность горения дуги при диаметре го".ловки электрозаклепки равном б мм,составляла 0,48 с. При этом длительность подачи активного газа,отсчитываемая от начала горениядуги, составляла 0,32 с. Последующее отключение инертного газа в60 обоих случаях выполняли по истече".нии 3 с после окончания горениядуги.Процесс былреализован на сПециальной установке для дуговой65 точечной сварки с программированиемЗаказ 1634/12 Тираж 1037 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж"35, Раушская наб.,д,4/5Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул,Проектная,4 параметров и высокой надежностью возбуждения дуги.В результате были получены электрозаклепки без усадочного дефекта на поверхности головки. Отклонение формз головок электрозаклепок от окружности, которое определяли по относительной разнице минимального и мак-. симального диаметров было не более, чем ф 5%. Макрошлифы показали, что проплавление имеет форму, характерную для процесса дуговой точечной сварки, выполняемой в среде углекислого газа. Электрозаклепка и ос" таточная капля на торце электрода имели чистую поверхность без окислов и шлаковой корки, что улучшало внешний вид соединения и позво" лило добиться высокой надежности возбуждения дуги в повторном цикле без специальной дополнительной подготовки торца электрода (напри,мер беэ откусывания капли, застыв" шей на торце) .Проводились испытания по базовому вариантув качестве которого был взят расйространенный способ дуговой точечной сварки в среде углекислого газа. Параметры режимов сварки были взяты такие же что приведены в примере. Выполняли сварку десяти образцов с диаметром голонки электрозаклепки 10 мм и десяти образцов с диаметром головки электрозаклепки б вами. Во всех случаях был отмечен усадочный дефект на поверхности головки электрозаклепки; диаметр дефекта 2-5 мм, глубина 1-2 мм, Наличие усадочного дефекта снижает качество соединения. При этом во всех случаях торец электродной проволоки был покрыт окисной и шлаковой пленкой, что снижало надежность возбуждения дуги и качество сварки.Таким образом, предлагаеьый способ позвОляет получать электроэаклепочные соединения с правильной, близкой к окружности, формой наружной границы головки электро- заклепки и гладкой, без дефектов, поверхностью головки, а тем самым устраняет недостатки прототипа и базового варианта.Хороший внешний вид электрозаклепок в сочетании с достаточными прочностными характеристиками позволяет заменить клепаные соедине-. ния на электрозаклепочные в ряде сварных узлов ответственных соединений и тем самым снизить трудоемкость изготовления узла