Способ стыковой сварки оплавлением полых элементов с изделием

(46) 30,03.91. Бюл. М (72) Е.М. Лапин, В,А. ков и А.Н. Сабанцев (53) 621,791.762.5 (08 (56) Авторское свиде М 770694, кл. В 23 К идякин, Ю.Г. Сласти 8.8)ельство СССР9/20, 1978. ПЛАВ- ИЗДЕОИ СВАР ЕМЕНТО носится к влением и рки полых тными. Цел е:техн ол увеличени делий и ул б сварки о технологии может быть или трубчаь изобрете-. огических я номенклаучшение ка- плавлением Из сварке вано дл лей с м промы ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИРИ ГКНТ СССР АНИЕ ИЗС) К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) СПОСОБ СТЫКО ЛЕНИЕМ ПОЛЫХ 3 ЛИЕЫ(57) Изобретение от стыковой сварки опла использовано для сва тых деталей с моноли ния - расширени возможностей путем туры свариваемых из чества сварки, Спосо бретение относится к стыковой оплавлением и может быть использоя сварки полых или трубчатых детаонолитными в различных областях ленности. Цель изобретения - расширение технологических возможностей путем увеличения номенклатуры свариваемых изделий и улучшение качества сварки,На фиг,1 представлена схема стыковой сварки оплавлением; на фиг.2 - зависимость амплитудных значений сварочного тока 1 О в течение времени т на первой стадии; на фиг, 3 - то же, на второй стадии; на фиг.4 - то же, на стадии фазового регулирования сварочного тока. ием включает предделия электродом, риваемого элеменделия дугой низко- дующую осадку, бчатым, внутри соый элемент. Пред- в и оплавление лемента ведут имного тока. После а проводят оплавента и изделия дуПри этом ведут орения дуги в кажпозволяет расшищин свариваемых орцов, а качество вномерного нагретали из разнородполых элементов с издел варительный подогрев из оплавление торца прива та и свариваемой зоны из го давления и после Электрод выполняют тру осно ему размещают пол варительный подогре изделия и торца полого э пульсной дугой постоян предварительного нагрев ление торца полого элем гой переменного тока. фазовое регулирование г дом полупериоде, Способ рить соотношение тол деталей и площадей их т сварки - за счет более ра ва, а также сваривать де ных материалов. 4 ил,Способ осуществляют следующим озом. браСтыковую сварку оплавлением осуществляют в среде инертного газа, например, аргона при давлении 6-8 мм рт.ст. Привариваемый полый (трубчатый) элемент 1, изделие 2 и электрод 3 подключают к специализированному источнику сварочного тока 4 через диод 5 и тиристоры 6 и 1, подключенные к фазовому регулятору 8.Первоначально в зоне сварки возбуждают тлеющий разряд, обеспечивающий существование в зазоре между торцом полого элемента 1, дополнительным электродом 3 и стенкой изделия 2 плазмы, стабилизирующий возбуждение и горение сварочной дуги. Затем осуществляют предварительный по 1637973догрев торца элемента и стенки изделия в две стадии. Сначала импульсы дуги постоянного тока горят между изделием 2 и дополнительным электродом 3 - производится катодная очистка и подогрев стенки иэделия (фиг,2), Затем контактор 9 разрывает цепь между диодом 5 и дополнительным электродом 3 и подаются импульсы дуги постоянного тока между торцом полого элемента и стенкой изделия с фазовым регулированием величины тока (фиг.3), в результате чего обеспечивается катодная очистка и разогрев торца полого элемента, После проведения дифференциального разогрева торцов свариваемых деталей производится оплэвление их дугой переменного тока при фазовом регулировании (фиг.4), осуществляемого посредством фазового регулятора 8 и тиристоров 6 и 7, В момент появления на свариваемых поверхностях слоя жидкого металла производится осадка полого элемента, Для защиты наружных поверхностей деталей от воздействия электрической дуги имеются экраны 10-13Данная последовательность операций обьясняется следующим.Для обеспечения одинакового теплового состояния свариваемых полой и монолитной деталей, т.е, появления слоя расплавленного металла на торцах деталей перед осадкой, непосредственно перед оплавлением проводят дифференцированный их подогрев, который осуществляется дугой постоянного тока в две стадии.В виду того, что нагреваемая масса стенки значительно больше массы торца полого элемента, то на первой стадии проводят подогрев стенки изделия импульсами дуги постоянного тока, горящей между изделием и электродом, причем минус должен быть на изделии, при этом осуществляют кэтодную очистку поверхности изделия,Критерием нагрева стенки изделия и перехода ко второй стадии подогрева является начало оплавления стенки изделия, которое, например, для материала АМг 6 соответствует температуре плавления Тпл = 630 С.На второй стадии проводят предварительный подогрев торца полого элемента до температуры начала его плавления за счет горения импульсной дуги постоянного тока между торцом полого элемента и стенкой изделия, причем минус должен быть на элементе для проведения катодной очистки торца полого элемента, при этом на поверхности изделия поддерживается тепловое состояние, полученное на 1-й стадии подогрева.После окончания второго этапа подо 200 0,8 100 0,8 стенкой изделия зажигают дугу переменного тока низкого давления и производят одновременное оплавление стенки изделия иторца полого элемента с последующей осад 5 кой,Для получения равномерного тонкогослоя расплавленного металла, как на торцеполого элемента, так и на стенке иэделия,производится коррекция режима горения10 дуги каждого полупериода за счет фазовогорегулирования,Фазовое регулирование осуществляется схемой управления путем изменения углавключения тиристорных ключей на положи 15 тельном и отрицательном полупериодах дуги переменного тока.В столбе дуги на аноде тепла выделяетсябольше, чем на катоде, поэтому для равномерного нагрева до температуры плавления20 тонкостенного элемента и более массивногоизделия регулируют ток в каждом полупериоде горения дуги, Когда анодом является свариваемый элемент, т,е, плюс сварочногоисточника на элементе, нагрев элемента25 уменьшают, снижая величину тока за счетувеличения угла включения тиристоров. Вполупериоде, когда минус сварочного источника на свариваемом элементе - угол включения тиристоров уменьшают.30 П р и м е р 1, При приварке трубопровода диаметром 216 мм с толщиной стенки1,5 мм из материала АМг 6 из алюминиевогосплава АМг 6 толщиной 8 мм используютследующий режим сварки.35 Давление аргона вкамере, мм рт.ст, 6 - 8Ток подогрева стенкиизделия ( стадия), АДлительность подогрева, с40 Количество импульсов подогрева первого этапа доначала появления слоя расплавленного металла 8Ток подогрева торца трубо 45 провода (2-я стадия), АДлительность подогрева, сКоличество импульсов подогрева второго этапа до начала появления слоя расплав 50 ленного металла на торцетрубопровода 5Ток оплавления стенки изделия и торца трубопроводадугой переменного тока, А 34055 Длительность тока оплавления, с 0,2Величина осадки, мм 1-1,5П р и м е р 2. При приварке трубопроводов диаметром 16 мм с толщиной стенкигревэ между торцом полого элемента и 1 мм из нержавеющей стали к изделию из130 60 100,88 алюминиевого сплава АМг-б толщиной 8 ммрежим сварки следующий,Давление аргона, мм рт.ст, 6-8Ток тлеющего разряда, А 0,2Ток подогрева между 5электродом и стенкойиэделия, АТок подогрева междустальными трубопроводом и стенкой изделия, АДлительность цикла, сКоличество циклов подогреваСварочный ток междустальными трубопроводоми стенкой изделия, А 220 15Длительность оплавления, с 0,2Величина осадки, мм 1-1,5Качество полученных соединений в обоих случаях хорошее, отсутствуют пары, непроверенные участки, 20Способ позволяет расширить соотношение толщин свариваемых деталей и соотношение площадей и соотношениеплощадей их торцов в 3-20 раз, повыситькачество сварки за счет достижения равномерного нагрева свариваемых поверхностей, а также сваривать изделия из,разнородных металлов и сплавов, например, детали из АМгб и из 12 х 18 Н 10 Т,Фо р мула изобретения Способ стыковой сварки оплавлением полых элементов с изделием, включающий предварительный подогрев изделия электродом, оплавление торца привариваемого полого элемента и свариваемой эоны изделия дугой низкого давления и последующую осадку, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения технологических возможностей путем увеличения номенклатуры свариваемых изделий и улучшения качества сварки, электрод выполняют трубчатым, внутри электрода, соосно с ним размещают привариваемый полый элемент, а предварительный подогрев изделия и торца полого элемента ведут дугой постоянного тока в две стадии: первоначально импульсами дуги, горящей между изделием и электродом, до начала оправления поверхности иэделия, затем импульсами дуги, горящей между изделием и привариваемым полым элементом, до начала оплавления торца привариваемого элемента, после предварительного подогрева проводят оплавление торца полого элемента и изделия дугой переменного тока, при этом осуществляют фазовое регулирование горения дуги в каждом полупериоде.Тираж 530 Подписное И Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5