Неплавящийся электрод

р 11793734 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(45) Дата опубликования описания 07,01.81 СССР о лелам изобретений и открытий(72) Авторы изобретени И. Демичев, В. А. Букаров и Ю. С, Ищенк 71) Заявитель 4) НЕПЛАВЯЩИЙСЯ ЭЛЕКТ Изобретение относится к конструкции неплавящегося электрода, используемого при дуговой сварке в среде защитных газов, и может быть применено во всех отраслях народного хозяйства.В химическом, энергетическом машиностроении, судостроении и других отраслях народного хозяйства широко применяют конструкции изделий с достаточно большой толщиной стенок (более 20 мм). К сварным соединениям подобных конструкций, как правило, предъявляют очень высокие требования. Поэтому вынуждены применять для их соединения способ дуговой сварки неплавящимся электродом в среде защитных газов. Учитывая малую производительность указанного способа, стремятся применять, по крайней мере, при сварке стыковых соединений щелевые формы разделок кромок, т. е, разделки с малой шириной, Это сокращает количество наплавляемого металла и проходов. Однако значительному уменьшению ширины разделок препятствуют следующие обстоятельства. Во-первых, для обеспечения плавления основного металла подобных толщин требуются значительные сварочные токи (более 200 А), а это требует повышенной стойкости электрода, что вызывает необходимость применения неплавящихся электродов больших диаметров (более 4 мм). Во-вторых, из-за существенного различия в условиях теплоотвода в центре и на краях разделки равномерное расплавление металла возможно лишь при изменении направления теплового воздействия дуги, которое обеспечивают путем колебаний электрода, смещением дуги на кромки разделки и т. д. Перечисленные приемы, как правило, требуют применения разделок с большой шириной.В немалой степени направление теплового воздействия дуги и стойкость электрода зависит от его,конструкции,На практике применяют следующие конструкции неплавящихся электродов из вольфрама с небольшими добавками Т 1 тОз,1.аО, ЪОз и т. д.20 Известны прутки круглого сечения различных диаметров с конической рабочей частью 1. При сварке подобным электродом столб дуги расположен симметрично оси электрода, а диаметр активного пятна 25 дуги на изделии соизмерим с диаметромвольфрамового корпуса. Это не позволяет сместить дугу на кромку разделки при приближении к ней электрода, что вызывает появление несплавлений шва на кромках, приводит к коротким замыканиям электро 79373410 15 да с металлом и появлению вольфрамовыхвключений в шве.Известен неплавящийся электрод, на торце рабочей части которого выполнена коническая лунка определенных размеров 12.Лунка вызывает сжатие столба дуги и изменение диаметра пятна дуги на изделии,Использование такого электрода при заполнении разделки кромок стыкового соединения вызывает те же дефекты, что и предыдущий,Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является неплавящийся электрод длясварки в среде инертных газов, содержащий корпус круглого сечения и коническуюрабочую часть, в котором вершина конической рабочей части смещена относительноего оси (3).Недостатками этой конструкции электрода являются, во-первых, ограниченное повеличине смещение пятна дуги от оси электрода, вызываемое наличием коническойповерхности, во-вторых, ограниченное регулирование конфигурации и размеров сварочной ванны из-за неизменности конфигурации активного пятна (круг). Перечисленные ограничения, существенно снижают качество швов присварке в глубокую щелевую разделку без колебаний электрода,Целью изобретения является повышениекачества соединения при сварке в вышеуказанных условиях путем принудительного распределения теплового потока дуги.Это достигается тем, что в неплавящемся электроде рабочая часть выполнена ввиде клина с двумя боковыми поверхностями, параллельными друг другу и представляющими собой прямоугольные треугольники, меньшим катетом которых являетсядлина основания клина, а больший катетпараллелен оси электрода и образует с гипотенузой угол 25 - 40, при этом ширинаоснования клина оставляет 0,4 - 0,6 диаметра корпуса, а боковые грани корпуса, являющиеся продолжением боковых поверхностей рабочей части, выполнены в виде прямоугольника высотой, равной двум диаметрам корпуса.На фиг. 1 показана конструкция электрода при перемещении его вдоль овариваемого стыка трубы; на фиг. 2 - то же, в поперечном сечении стыка; на фиг. 3 и 4 -расположения электрода при сварке в нижнем положении продольных стыков металлоконструкций соответственно в продольном и поперечных сечениях свариваемогостыка.Неплавящийся электрод содержит корпус 1 круглого сечения, рабочая часть 2которого выполнена в виде клина 3 с прямоугольным основанием 4, Боковые поверхности 5 и 6 клина 3 параллельны друг другу и представляют собой прямоугольныйтреугольник АВС. Меньший катет 7 (ВС) 20 25 10 35 40 45 50 55 60 65 треугольника АВС является длиной 8 основания 4. Больший катет 9 (АВ) параллелен оси 10 электрода и образует с гипотенузой 11 (АС) угол 25 - 40. Ширина 12 (Рб) основания 4 клина 3 составляет 0,4 - 0,6 диаметра (й,) корпуса 1. Боковые грани 13 корпуса 1 являются продолжением боковых поверхностей 5 и 6 рабочей части 2 и выполнены в виде прямоугольника, высотой Н равной по крайней мере, двум диаметрам Й, корпуса 1.При сварке неплавящийся электрод используют следующим образом,В случае сварки неповоротных стыков труб электрод располагают согласно фиг.1 и 2, а именно большим катетом 9 прямоугольного треугольника АВС рабочей части 2 ближе поочередно к одной из свариваемых кромок (14). Боковые поверхности 5 и 6 клина 3 расположены перпендикулярно направлению сварки. При горении дуги 15 под действием катодного потока плазмы, вызываемого формой заточки рабочей части 2 электрода, столб ее смещается в сторону кромки 14 на величину Л от вершины клина 3, Причем величина Л, как было экспериментально установлено, с увеличением угла ВАС (угла между гипотенузой 11 прямоугольного треугольника рабочей части 2 и большим катетом 9) увеличивается. Увеличение прекращается при углах 50 - 60. С другой стороны, диаметр активного пятна Адуги 15 имеет максимальные значения при углах 15 - 30. Таким образом величина Л+ - , т. е. смещение границы2пятна дуги 15 от вершины клина 3, имеет максимальные значения в диапазоне углов 25 - 40, Значения таких углов между гипотенузой 11 и большим катетом 9 рабочей части 2 электрода позволяют расширить допуски на колебания зазора между кромкой 14 и катетом 9, что при прочих равных условиях стабилизирует сплавление кромок 14 и исключает короткие замыкания электрода с ними, При перемещении электрода боковыми поверхностями 5 и 6 вперед (перпендикулярно направлению сварки) сварочная ванна имеет форму, близкую к эллипсу с малой осью в направлении сварки. Такую форму ванны получают также при использовании поперечных колебаний электрода, Именно такая форма ванны позволяет в различных пространственных положениях получать практически одинаковую высоту наплавки без чрезмерной грибовидности и подрезов. Как было установлено, получение эллипсной формы ванны во многом зависит от ширины 12 основания 4 клина 3. При значениях ширины 12, меньшей 0,4 Аформа ванны приближается к форме, получаемой при сварке электродом с осесимметричной заточкой. Эта заточка электрода обеспечивает эллипсную ванну лишь при колебаниях электрода.При значениях ширины 12, больших 0,6 й опорное пятно дуги 15 располагается не на всей вершине клина 3, а лишь на / Это вызывает фактические перемещения дуги 15, которые приводят к искажению формы ванны и ухудшению формирования шва.При значениях ширины 12 (0,4 - 0,6) д, опорное пятно стабильно находится на всей поверхности вершины клина 3, а дуга 15 обеспечивает эллипсную форму ванны,При сварке стыковых соединений в нижнем положении форма ванны не играет столь большого значения и в этом случае электрод следует располагать согласно фиг. 3 и 4. При вершине 12 клина 3, равном 0,4 Асокращается ширина разделки Вр. Кроме того, с плоских боковых поверхностей 5 и 6 меньше вероятность возбуждения дуги, чем в случае электрода круглого сечения. Экспериментально было замечено, что высота граней 13 важна не только с точки зрения полного погружения рабочей части 2 электрода в разделку, но влияет также на стойкость электрода. При высоте граней 13, меньшей двух диаметров корпуса 26,), при многократных повторных зажиганиях дуги в точках Д и Е возникают резкие перепады термических напряжений, под действием которых электрод разрушается.Применение предлагаемой конструкции неплавящегося электрода при сварке стыковых соединений с глубокой щелевой разделкой кромок позволяет отказаться от механизмов колебаний электрода, не снижая качество сварных швов, что упрощает конструкции сварочных автоматов, повышает надежность их работы и снижает их стоимость. 5 10 15 20 25 зо 35 40 6Кроме того, при дуговой сварке в среде инертных газов предлагаемым неплавящимся электродом возрастает на 50 - 60 О/, производительность сварки стыковых соединений с толщиной 40 мм из сталей и спецсплавов, а это значительно снижает расходы сварочных материалов и стоимость сварочных работ. Формула изобретения Неплавящийся электрод для сварки в среде инертных газов, содержащий корпус круглого сечения и рабочую часть, отл ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества соединения при сварке в глубокую щелевую разделку без колебания электрода путем принудительного распределения теплового потока дуги, рабочая часть электрода выполнена в виде клина с двумя боковыми поверхностями, параллельными друг другу и представляющими собой прямоугольные треугольники, меньшим катетом которых является длина основания клина, а больший катет параллелен оси электрода и образует с гипотенузой угол в 25 - 40, при этом ширина основания клина составляет 0,4 - 0,6 диаметра корпуса, а боковые грани корпуса, являющиеся продолжением боковых поверхностей рабочей части, выполнены в виде прямоугольника высотой, равной двум диаметрам корпуса.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Бродский А. Я. Аргонодуговая сварка вольфрамовым электродом. М., Машгиз, 1956, с. 10.2. Авторское свидетельство СССР432997, кл. В 23 К 35/02, 1970,3. Авторское свидетельство СССР589102, кл. В 23 К 35/02, 1976 (прототип).793734 в.г о2о 1 Заказ 2724/9НПО Поиск Изд.119 Тираж 1160 Подписноесдарственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5 ипография,апунова,Составитель А. Гаврилов актор И, Гохфельд Техред В. Серякова Корректор В. А