Способ дуговой сварки плавящимся электродом

: в начале КЗ ть нарастания ОСУДАРСТВ Е ННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР АНИЕ ИЗОБР МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) СПОСОБ ДУГОВОЙ СВАРКИ ПЛАВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ(57) Использование: механсварка в защитных газах в ироткими замыканиями (КЗ) дужутка. Сущность изобретенияустанавливают низкую скорос Изобретение относится к дуговои сварке на постоянном тске в защитных газах и может, преимущественно, применяться при механизированной сварке плавящимся электродом во всех пространственных положениях в процессах с короткими замыканиями дугового промежутка,Известен наиболее распространенный способ сварки плавящимся электродом в углекислом газе с периодическими короткими замыканиями дугового промежутка, когда наибольшая доля общей энергии цикла выделяется во время горения дуги и осуществляется плавление конца электрода, а наименьшая . - при коротком замыкании электрода с изделием, когда осуществляеттока 10-60 кА/с, при этом в диапазоне от 1 10 з до 3,5 10с формируют амплитуду тока КЗ, равную (1,1 - 2,8)1 г.д, где 1 Г,д - величина установившегося тока горения дуги перед началом КЗ, осуществляют перенос капли электродного металла, зажигают дугу при скоростях спада тока, равных низким скоростям его нарастания, и переходят к 1,д. При длительных КЗ от 3,5 10 до 7 10с в начале КЗ сохраняют низкую скорость нарастания тока с последующим ее увеличением до 150-400 кА/с, выдерживают ее до окончания КЗ, формируют амплитуду тока КЗ, равную (2,8 - 10)1 гд. Затем после зажигания дуги скорость спада вначале поддерживают равной 150-400 кА/с, а затем 10 - 60 кА/с. При этом отношение количества длительных КЗ к общему числу в процессе сварки составляет от 0,1 до 0,8. 1 ил. ся перенос капли жидкого металла с конца электрода в сварочную ванну. Статические характеристики источников питания должны быть жесткими или пологопадающими, а сварочная цепь - обладает определенной индуктивностью в зависимости от диаметра электрода. П ри диаметрах электрода 0,8 - 2,0 мм для умеиьшения разбрызгивания металла и улучшения Формирования шва создается оптимальная скорость нарастания тока короткого замыкания от 30 до 160 кА/с.Снижение скорости нарастания тока увеличиваетдлительность коротких замыканий, уменьшает их количество, процесс протекает нестабильно, затрудняется его установление, а увеличение приводит. к по 1745459вышению разбрызгивания при стабильном процессе сварки.Известен способ подачи импульса тока в момент короткого замыкания электрода с изделием для ускорения перехода капли в сварочную ванну, благодаря чему уменьшается время короткого замыкания и увеличивается производительность сварки,Отсутствие зависимостей основных параметров импульсов от длительности коротких замыканий при сварке на различных режимах не позволяет выбрать оптимальный режим по стабильности процесса, разбрызгиванию металла и формированию шва.Наиболее близким к рассматриваемому является способ, при котором уменьшается ток перед коротким замыканием дугового промежутка и к моменту разрыва перемычки, чтоулучшает формирование шва при сварке в различных пространственных положениях за счет управления динамическим воздействием на сварочную ванну.Процессы управления динамическим воздействием на сварочную. ванну увеличивают время цикла, уменьшают количество капель электродного металла, переходящего в сварочную ванну, снижают производительность сварки. Отсутствие зависимостей. между основными параметрами процесса; амплитудой, длительностью, скоростью нарастания и спада тока короткого замыкания, величиной тока паузы перед разрывом перемычки и перед коротким замыканием, не позволяет обоснованно выбирать эти параметрыЦелью изобретения является повышение производительности и качества сварки путем установления оптимальных. связей между основными параметрами процесса сварки с периодическими короткими замыканиями дугового промежутка,Цель достигается тем, что на начальной стадии короткого замыкания при касании электрода с каплей на конце сварочной ванны создают низкую скорость нарастания тока 10-60 кА/с и в диапазоне длительностей кратковременных коротких замыканий от 1,010 з до 3,5 10 з с формируют наибольшую амплитуду тока короткого замыкания, равную (1,1-2,8),д, где г.д - устгановившийся ток горения дуги перед началом короткого замыкания, и после окончания короткого замыкания и зажигания дуги величину скорости спада тока поддерживают равной величине скорости нарастания.При затягивании времени перехода капли в ванну при дзлительнозсти коротких замыканий от 3,5 10 до 7 10 с послеувеличения амплитуды тока короткого замыка ния на величину (1,1-2,8)г.д при скорости нарастания тока 10 - 60 кА/с, скорость нара-. стания тока увеличивают до 150-400 кА/с,при этом наибольшую амплитуду тока коПроцесс сварки осуществляется в защитных газах с постоянной скоростью подачи электрода и периодическими короткими замыканиями дугового промежутка. Во время сварки на процесс действуют возмущения по параметрам режима, состоянию сварочных материалов, геометрии сварного 20 25 соединения, расположению сварочной горелки относительно соединения, поэтому при сохранении периодичности процесса (короткое замыкание - горение дуги) пара 30 метры цикла постоянно изменяются. Изменяются энергия плавления конца электрода и размеры капель жидкого металла, переносимых с конца электро-. да в сварочную ванну, действие элект 35 40 родинамических сил во время коротких замыканий и газодинамический удар от элЕктрического взрыва при разрыве перемычки между электродом и сварочной ванной, оказывающих воздействие на сварочную ванну и околошовные выплески металла сварочной ванны, формирование шва и разбрызгивание металла Способ дифференцированно воздействует в процессе сварки на постоянно изменяющиеся под действием возмущений 45 параметры. Для этого между длительностью короткого замыкания, скоростью нарастания, спада и наибольшей амплитудой тока короткого замыкания устанавливают опре 50 деленные зависимости, а между количеством длительных коротких замыканий и общим их числом в процессе сварки - определенное соотношение.При соприкосновении жидкой капли на конце электрода со сварочной ванной независимо от.ожидаемой длительности короткого замыкания создают начальную низкую скорость нарастания тока короткого замыкания от 10 до 60 кА/с, при этом максималь 5 роткого замыкания увеличивают до величины (2,8 - 10)г,д, а после зажигания дуги скорость спада вначале поддерживают равной 150 - 400 кА/с, а затем 10 - 60 кА/с, при этом отношение количества коротких замы каний длительностью от 3,5 10 до 7 10 ск общему числу коротких замыканий в процессе сварки составляет от 0,1 до 0,8.На чертеже приведена осциллограмманапряжения и тока при сварке плавящимся 15 электродом (тк.э, - длительность короткогозамыкания, а/ а т - скорость нарастания или спада тока).ное время нарастания тока сз такой скоростью может достигать 3,5 10 с.При длительностях короткихзамыканийдо 1,0 10 з с и низких скоростях нарастаниятока наибольшая амплитуда тока мала, 5что необходимо для слияния капли с ванной и образования устойчивой жидкойперемычки,При длительностях коротких замыканийот 1,0 10 з до 3,5 10 з с и низких скоростях 10нарастания тока 10 - 60 кА/с формируют наибольшую амплитуду тока в конце короткого замыкания, равную (1,1-2,8) г.д, Верхнийпредел 2,8 ограничивает сверху наибольшую амплитуду тока, квадрату которого 15пропорциональна сила газодинамического удара от электрического взрыва перемычки, уменьшая разбрызгивание прикратковременных коротких замыканиях,нижний - 1,1 ограничивает снизу величину 20наибольшей амплитуды тока короткого замыкания, которая необходима для разрыва перемычки,При скоростях менее 10 кА/с импульсный характер изменения тока короткого замыкания выражен слабо, что затягиваетвремя перехода капли в ванну, Увеличениескорости нарастания тока выше 60 кА/с нецелесообразно, так как, хотя и приводит ксокращению времени перехода капли в ванну, но из-за большой амплитуды тока наначальной стадии короткого замыкания начинает проявляться отталкивающий эффектмелких капель от сварочной ванны.Если процесс перехода капли жидкого 35металла с электрода в сварочную ванну затягивается, например при больших каплях,и становится больше 3,5 10 с предусматривают форсированный переход капли. Вэтом случае максимальную длительность козроткого замыкания ограничивают до 7 10 с,При длительных коротких замыканиях наначальной стадии сохраняют низкую скорость нарастания тока короткого замыкания10-60 кА/с, затем увеличивают ее до 150 в 45400 кА/с и выдерживают до окончания короткого замыкания, при этом формируютнаибольшую амплитуду тока короткого замыкания, равную 2,8-10)г,д, и осуществляют перенос капли электродного металла в 50сварочную ванну, Нижний предел повышенной скорости нарастания тока 150 кА/с выбирают из условия не затягивания длительностикоро. ского замыкания более 7 10 с, верхний-з- 400 кА/с выбирают с учетом формирова-. 55ния наибольшей амплитуды тока в концекороткого замыкания.После зажигания дуги скорость спадавначале поддерживают равной 150 - 400 кА/с,а затем 10-60 кА/с и переходят к установившемуся ее горению, при атом достигают уменьшения мощности дуги в начальный момент ее возбуждения эа счет повышенных скоростей спада тока, переходящих в низкие скорости спада, что уменьшает разбрызгивание и повышает стабильность процесса сварки.Отношение количества коротких замыканий длительностью от 3,5 10 до 7 10 с к общему числу коротких замыканий в процессе сварки составляет 0,1-0,8, Расширение диапазона в сторону увеличения количества длительных коротких замыканий в процессе приводит к понижению стабильности и обрывам дуги при сварке. в то время как уменьшение нижнего предела отношения характерно для процессов сварки при малых возмущениях,П р и м е р. Предлагаемый способ реализуют при механизированной дуговой сварке электродной проволокой СвГ 2 С в углекислом газе. Параметры режима; диаметр электродной проволоки 0=1 мм, напряжение 0=18 В, ток 1=80 А, скорость нарастания (спада)тока а 1/ат: низкая 20 кА/с, высокая 220 кА/с, наибольшая амплитуда тока коротких замыканий 1 к,з. кратковременных 160 А, длительных 400 А, число коротких замыканий в секунду: длительных 25, общее 110, их отношение 0,23,Использование предлагаемого способа сварки плавящимся электродом обеспечивает по сравнению с существующими способами повышение качества сварки увеличением стабильности процесса иуменьшением разбрызгивания металла, улучшением формирования шва и снижением минимальных токов при сварке различными диаметрами электродной проволоки металлов малых толщин путем установления оптимальных связей и дифференцированного воздействия на постоянно изменяющиеся под действием возмущений основные параметры процесса сварки: длительность, амплитуду, скорость нарастания и спада тока, что создает условия для самонастройки на оптимальную форму кривой тока. Повышение производительности сварки достигается ограничением налбольшего времени длительнь.х коротких замыканий путем форсирования перехода капли электродного металла в сварочную ванну,Формула изобретенияСпособ дуговой сварки плавящимсяэлектродом с короткими замыканиями., прикотором программируют скорость нарзстэния испадатока,отлича ющийся тем,-кратконременвое Составитель Х.Сагироактор И. Горная Техред М.Моргентал Корректор А.Осауленк каз 2350 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям.и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 зводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Га ина, 10 что, с целью повышения производительности и качества сварки, при касании капли на конце электрода сварочной ванны создают скорость нарастания тока 10-60 кА/с и в диапазоне длительностей коротких замыка ний от 1,0 10до 3,510 с формируют амплитуду тока короткого замыкания, равную 1,1-2,8 величина установившегося тока горения дуги перед началом короткого замыкания (1,д), и после окончания короткого замыкания 10 и зажигания дуги величину скорости спада тока поддерживают равной величине скорости нарастания, а при затягивании времени перехода капли в ванну при длительности15 коротких замыканий от 3,5 10 до 7 10 с после увеличения амплитуды тока короткого замыкания на величину (1,1-2,8)1 г,д при скорости нарастания тока 10-60 кА/с скорость нарастания тока увеличивают до 150-400 кА/с, при этом амплитуду тока короткого замыкания увеличивают до величины (2,8- 10),д, а после зажигания дуги скорость спада вначале поддерживают равной 150-400 кА/с, а затем 10-60 кА/с, при этом отношение количества коротких замыканий длительностью от 3,5 10 до 7 10 с к общему числу коротких замыканий в процессе сварки составляет от 0,1 до 0,8.