Способ электродуговой обработки

.У.АриФов,Хорошкин В,Н,Арус" резка и пайтроением, 1973,Н, Эксперикосмосе,1970, Нф 5.о СССР1958,1 зобретени относитсстности к дуговоинагреву,изделий, им вакуу ращен пример и поэт СОЮЗ СОВЕТСКИХСО ЦИАЛ И СТИЧ Е СКИХРЕСПУБЛИК ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕ НТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБ(71) Институт электроникиской ССР, ка маталлов. М., МашиностПатон Б,Е Кубасов В,мент по сварке металлов в"Автоматическая сварка",Авторское свидетельствйф 166981, кл, В 23 К 9/00 54) (57) 1. СПОСОБ ЭЛЕКТРОДУГОВОЙБРАБОТКИ, преимущественно изделий,меющих Форму тел вращения, при котообработке, в ча резке и сварке ющих Форму тел труб,Известны спо ки дугой прямог цепь сварочной ваемое изделие,действия, когда в электрическую горяцей между э Недостатком является низкий прямого разогре изделия под дейсобы дуговой обработо действия, когда вдуги включено обрабаты"и дугой косвенногоизделие не включеноцепь сварочной дуги,лектродами,косвенного разогреваэФФективный КПД, ава - сильная эрозияствием неподвижной ром обрабатываемое изделие распола" гают внутри кольцевого неплавяцегося электрода соосно ему и дугу возбуж. дают между электродом и изделием, о т л и ч а ю ц и й с я тем, что, с целью равномерного разогрева по всему периметру обрабатываемого участка изделия без йспользования внешнего магнитного поля, части изделия, не подлежащие дуговой обработке, защицают изолированными жаропрочными экраи, дугу возбуждают в режиме падающего участка вольтамперной характерис" тики дуги и ведут процесс в вакууме при давлении ниже 10 мм рт, ст.2, Способ по и. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью уменьше ния эрозии изделия и повышения эФФективности процесса, дуговую обработку ведут на прямой полярности. дуги, что недопустимо при решении многих технологических задач.Для уменьшения эрозии дугу перемещают по изделию движением электродов, внешним магнитным полем или вращающимся рабочим телом (газом или жидкостью) . Эти способы требуют примене" ния дополнительного часто весьма громоздкого оборудования ому не всегда приемлемыИзвестен способ дуговой сварки в вакууме, исследованный в космосе на установке "Вулкан", для которого ха" рактерно непрерывное хаотическое движение дуги вдоль свариваемого изде" лия, В процессе сварки пои таком спо592058 соЬе в силу непрерывного измененияусловий локализации а:тивные пятна,дуги непрерывно и беспорядочно пере.мещаются на поверхности капель и ванны. Процесс сварки при этом неустойчив и не позволяет получить доброкачественный шов,Наиболее близким по техническойсуцности и достигаемому э 99 екту кописываемому изобретению являетсяспособ автоматической сварки неподвижных изделий с замкнутой линией шва,По этому способу дуга возбуждаетсямежду свариваемыми изделиями и вспомо 45гательным неподвинным неплавящимсяэлектродом, охватывающим изделияРавномерный разогрев кромок изделийдостигается перемещением дуги, включая ее анодные и катодные пятна, не 20подвижным магнитным полем, создаваемымв зоне перемещенйя дуги.Недостатком укаэанного способаявляется применение сильного магнитного поля, создаваемого громоздкой 25электромагнитной катушкой, охватывающей по периметру иэделие и вспомогательный электрод. При проведениипроцесса в вакууме катушка служитисточником выделения газов и органицеских примесей,цто ухудшает вакуум.При разогреве изделия, имеющего большую протяженность или являющегосячастью сложной конструкции, возникаюттрудности с установкой такой катушки,в нужном месте. 1(роме того, применениеизвестного способа в вакууме не исключает переброса дуги на части изделия,не подлежащие интенсивному нагреву,и на детали, подводящие ток к электро дам, так как магнитное поле обеспечивает лишь вращение дуги по периметруиэделия и не препятствует характерномудля вакуумной дуги непрерывному хаотическому движению вдоль изделия, 45Цель изобретения - обеспечениеравномерного разогрева по всему периметру обрабатываемого участка изделия беэ использования внешнего магнитного полясЭто достигается тем, что по предла 50гаемому способу электродуговой обработки, преимущественно изделий, имею"щих форму тел вращения, части детали,не подлежацие дуговой оЬработке, защищают изолированньми жаропрочнымиэкранами, дугу возбуждают в режимепэдаюцего участка вольтамперной характеристики и ведут процесс в вакууме при давлении ниже 10мм рт,стДля уменьшения эрозии изделия и повышения эективности процесса дуговуюоЬраЬотку ведут на прямой полярности,Опорные пятна дугового разряданизкого давления, включая чисто вакуумную дугу, оЬладают свойством непре.рывно хаотически перемещаться по поверхности электродов, Это обычно нежелательное свойство дуги низкогодавления используется в предлагаемомспосоЬе для достижения положительного эйекта - перемещения дуги по периметру изделия без применения внешнего магнитного поля.Если возбудить дугу в режиме падающего участка вольтамперной характеристики между изделием, имеющимФорму тела вращения и охватывающимего по периметру вспомагательным неплавящимся электродом, внутренняяповерхность которого представляет соЬой поверхность врацения, соосную сизделием, например цилиндрическую иликоническую), то опорные пятна дугисовершают направленное перемещениепо периметру изделия и вспомагательного электрода, равномерно разогревая обрабатываемый участок изделия.Экранирование частей изделия, расположенных рядом с обрабатываемым участ"ком, и токоподводящих деталей необходимо для исключения переЬроса на нихопорных пятен дуги и позволяет использовать большую часть выделяемой в дуге энергии на нагрев обрабатываемогоучастка.,При ведении дуговой обраЬотки напрямой полярности (электрод-катод,изделие-анод) .дуга горит в дибйузномрежиме, характеризуемом отсутствиемна аноде-изделии ярко выраженныханодных пятен При этом электрод Ьомбардируется ионами, а изделие - электронами, в результате чего, хотя обцееколичество выделяющейся на изделииэнергии больше, чем на электроде, ноэрозия изделия значительно меньше.8 качестве вспомагательного электрода может быть использовано кольцоиз тугоплавкого металла,. напримервольФрама или молиЬдена,С целью получения прочного и герметичного шва при сварке после разогрева кромок изделий дугой производятосадку свариваемого стыка Осадка позволяет уменьшить температуру нагревастыка, непровар и прожоги, 5 920Изготаю ивая снариваемые кромки сОтбортовкои, можно получить шов хорошего качества без ОсадкиСпособ поясняется чертежом.Изделие 1,меет йорму тела вращения, участок 2 которого необходимо разогреть до высокой температуры Этотучасток охватывается по периметру неплавящимся электродом 3, внутренняя 10поверхность 4 которого представляетсоЬой поверхность вращения, а оси изделия 1 и отверстия электрода совмещают Токоподводящие детали 5 и частиизделия, расположенные рядом с обраба 15тываемым участком 2, зацищают изолированными от электрической цепи наропрочными экранами 6, Затем к изделию1 и электроду 3 подводят ток, послечего при давлении среды ниже 10 ммрт, ст,. между ниии возЬуждают устойчивый дуговой разряд, поддерживая егогорение в режиме падающего участкавольтамперной характеристики При этомопорные пятна дуги, с Ьольшой скоростькперемецаясь по периметру изделия иэлектрода, равномерно разогревают рас.положенный внутри электрода участок 2изделия: Увеличивая ток разряда иливремя воздсйствия дуги на изделиедобиваются равномерного оплавленияобрабатываемого участка. Дальнейшееувеличение тока дуги или времени воз"действия на изделие приводит к резкеизделия на этом участке, 35При сварке вспомогательным электродом 3 охватывают стык 2 свариваемыхизделий 1, после чего проводят описанные операцииЕсли свариваемые кромкиизготовлены с отбортовкой, то в про Оцессе обраЬотки они равномерно проплавляются, Нов без дефектов получаютподЬором размеров отбортовки и величины тока дуги,Если кромки изделий не отбортованы,5то процесс сварки заканчивают механической осадкой свариваемого стыкаустройством, не показанным на чертеже,П р и м е р 1 В вакуумной камерепри давлении 10мм рт:, ст. разогре" 5 Овался участок труЬы из молибдена снаружным диаметром 16 мм, Ток дугисоставлял 320 А, напряжение горениядуги - 35 В, напряжение источника110 В. Через 10 сек после начала разогрева температура нагреваемого участка достигала 2100 С, стенки трубыпри этом практически не подвергалисьэРозии. Затем ток увеличивали до 360 что вызвало равномерное плавление трубы по периметру Увеличение тока до 400 А привело к резке трубы на участке разогрева,П р и м е р 2, Применение предлагаемого способа позволило сравнительно небольшим током (200-400 А) разогревать тигли из вольфрама и молибдена объемом 5-8 смдо температуры, ограничиваемой лишь точкой плавленияматериала тигля, При этом значительно(на 1-2 порядка) увеличились скоростииспарения из тигля различных материа"лов пс сравнению с их значением дляустройств, используемых в современнойэлектронной промышленности,П р и м е р 3 Проводилась сварканезапитанных трубопроводов малых диаметров из нержавеющей стали Х 18 Н 9 Ти титанового сплава ВТв вакуумез10 мм рт. ст, Для труб с наружнымдиаметром 10 мм ток дуги составлял120 А при напряжении горения дуги 30 В,напряжении источника 110 В., Время горения дуги при сварке с осадкой / сек,а при сварке плавлением с применениемотбортовки кромок - 10 сек. Полученыпрочные герметичные швыИспользование гредлагаемого спосо"ба электродуговой обработки изделий,имеющих корму тела вращения обеспечивает по сравнению с известными способами значител:ное повышение (ПД разогрева за с,ет применения такогоинтенсивного и экономичного источникатока, как вакуумная дуга; возможностьосуществлять в вакууме равномерный попериметру разогрев определенного участка изделия, сплавление этого участка,резку изделий на этом участке, а такжесварку неповоротных стыков изделиябез применения перемещающих дугу устройств и внешних магнитных полейпростоту конструктивного выполненияПроведени операции в вакууме поз"воляет исключить взаимодействие материала разогреваемого изделия с окружаюцей средой.Отсутствие дополнительных деталей,служащих источником выделения газови примесей, делают возможным использование предлагаемого способа для разогрева изделия в таких отраслях промышленности, где требуется повышеннаячистота материалов, например в электронной промышленности.Описываемый спосоЬ позволяет осуществлять технологические операции,Гиринская едакт Тира Подписноепо изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР