Способ сварки сжатой дугой

Союз Советских Социалистических РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ВТВЛЬСТВУ щ 829366(53)М, Кл.З с присоединением заявки Ио -Государственный комитет СССР но дедам изобретений и . црытий(54 ) СПОСОБ СВАРКИ СЖАТОЙ ДУГОЙ Изобретение относится к дуговой сварке металлов неплавящимся электродом в среде защитных газов и может быть применено для получения стыковых по отбортовке кромок, угловых и торцовых соединений без использования присадочных материалов,Известны способы сварки дугой косвенно-прямого действия, в которых сначала зажигают дугу косвенного действия от источника питания, замкнутого одним полюсом на неплавящийся злектрод, а другим полюсом через ограничительные сопротивления - на формирующее сопло и изделие, затем подводят горелку к изделию, зажигают дугу прямогодействия, проводят сварку и отводят горелку от изделия. Сварное соединение формируется в основном за счет теплоты, вносимой в детали дугой прямого действия, которая возбуждается до подхода горелки к изделию и гаснет после отхода горелки от изделия на определенное расстояние. Ток дуги прямого действия примерно постоянный в течение всего ее горения (за исключением броска тока в момент зажигания дуги). Это приводит к значительному перегреву и чрезмерному оплавлению краевых (на- ЗО чало, окончение) участков сварного соединения 11.Известны схемы уменьшения пикового броска тока (максимального тока) в момент зажигания дуги, но они также не устраняют перегрев краевых (начало, окончание) участков шва 21 .Наиболее близким по технической сущности к предложенному является способ сварки сжатой дугой при ко тором изделие сваривают при наличии ограничительных сопротивлений во внешней цепи изделие-сопло. Плавящая дуга прямого действия характеризуется постоянством величины тока в течение всего периода горения (исключая бр,сок тока в момент зажигания)3,Однако она возникает и гаснет на некоторых расстояниях от краев .изделия, образуя области токов перегре:ва. Это приводит в условиях ограниченного теплоотвода от краев к чрезмерному их расплавлению и снижению качества сварного шва. Целью изобретения является повышение качества краевых участков при выполнении большого количества коротких швов в условиях серийного производства,829366 Следует отметить дополнительный эффект сварки сжатой дугой. Сварка сопровождается пониженным расходом плазмообразующего газа, что способствует двойному дугообразованию при формировании краевых участков шва. При этом катодными пятнами разрушает ся канал сопла. В предлагаемом способе в периоды формирования краевых участков сопло с изделием замыкают накоротко, что делает потенциал между. ними равным нулю и исключает возникновение двойной дуги.Предлагаемым способом сваривают по контуру квадратные (150 к 150 мм) пластины из стали 1 Х 18 Н 9 Т толщиной 1,5 мм. формирование швов хорошее, чрезмерное оплавление краевых участков отсутствует. Зажигают осциллятором дуги косвенного действия силой 4-6 А, подводят горелку к изделию. Для этой цели на расстояниях осисопла от краев изделия не менее чем(д/2 + 1), где. д - диаметр сопла в мм, производят замыкание изделия исопла накоротко.На фиг. 1 показана схема перемещения плазмотрона; на фиг. 2 - цик 5 лограмма изменения токов прямой (3 ) и косвенной Я ) дуг при сварке известным способом, на фиг. 3 - цикло-грамма изменения токов, прямой И,1 ) и косвенной Я ) дуг при сварке предлагаемым способом, на фиг. 4 электрическая схема подключения плазмотрона к источнику тока," на фиг. 5 - зависимость токов ),1 и Д от расстояний горелки до краев из 15 делия 1 после замыкания сопла с изделием накоротко, на фиг, 6 - зависимость 3 и 3 от расстояния сопла до плоскости швапосле замыкания сопла с изделием накоротко (диаметр 20 канала сопла - 4 мм, высота канала сопла - 2 мм, расход аргона - 7 л/мин)Способ осуществляется следующим образом.После замыкания (фиг.,4) сопла с изделием 2 накоротко ключем 3 выравниваются электрические сопротивления внешних цепей дуг прямого 4 и косвенного 5 действия. Перераспределение токов Д и Зг в параллельных ветвях зависит от электросопротивления участка дуги 4 прямого действия. При горении косвенной дуги 5 электросопротивление участка 4 зависит от расстояния Ь и 1. Изменение Ь от нуля до 6 о не приводит к перераспределению токов, поэтому для исключения влияния этого параметра на сварку необходимо, чтобы рабочая величина Ь была меньше и (например 1,5 мм). В свою очередь, величина и 40 зависит от диаметра и высоты каналаформирующего сопла, расстояния орца электрода до среза сопла, расхода плазмообраэующего газа, т.е. величина Ьо может устанавливаться заранее, конструктивно-технологическими факторами. Величину Ь при сварке краевых (начало, окончание) участков можно выставить с соблюдением неравенства 1Ьо, но при сварке средних участков длинных швов в принципе возможны отклонения, приводящие к нарушению неравенства, т.е. Ьи к нежелательному перераспределению токов. Поэтому после сварки начального участка для стабилизации величины Д 1 временно разрывают цепь короткого замыкания сопла с изделием. Перед формированием конечного участка шва (поз.4) повторно замыкают сопло с изделием накоротко. В - 60 поз.2 после проведения сварки и разрыва прямой дуги окончательно разрывают цепь короткого замыкания с целью ограничения тока косвенной дуги Лг в период пауз и сохранения достаточ но высокого термического КПД процесса.Благоприятное перераспределение тока при формировании краевых (начало, окончание) участков шва определяется влиянием расстояния 1 от оси горелки до (от) края изделия (фиг.5).Рассмотрим случай отхода горелки от изделия. Наблюдается автоматическое уменьшение тока 3,1 плавяцей дуги прямого действия в зависимости от расстояния до (от) края детали. При подходе к краю детали (-2 мм - 1 мм 0 мм) уменьшение незначительное и объясняется уменьшением анодного пятна и частичным искривлением столба 4. Резкое уменьшение 3 с момента 0 = 0 мм объясняется искривлением дуги прямого действия, приводящее к увеличению длины прямой дуги 4 и резкому уменьшению длины косвенной дуги 5. Автоматический резкий сброс мощности прямой дуги, связанный с расстоянием 8, заканчивается при1,и предохраняет краевой участок "ва от перегрева и чрезмерного оплавления, т.еповышает качество. Сравнение циклограмм тока для известного и предлагаемого способов сви детельствует о существенном уменьшении площадей ток. перегрева (заштрихованные участки) в предлагаемом способе.Экспериментом определены минимально допустимые расстояния оси горелки от краев изделия, при которых можно осуществлять соответствующие замыкания-размыкания без снижения положительного эффекта. Основное условие формирование краевых участков шва должно полностью проходить при коротком замыкании сопла с изделием. Для ,1 минимально допустимая величина д/2 мм, для-д/2 + 1,мм. Общий минимально допустимой величиной можно считать829366 Формула изобретения 1 и на расстоянии от края изделия м 10 мм замыкают ключом сопло с изделием накоротко. Ток косвенной дуги возрастает до 20 Л. При дальнейшем подведении горелки зажигают дугу прямого действия силой 20 А. После формирования начального участка шва на расстоянии от края 1,1 = 10 мм размыкают цепь короткого замыкания и проверяют всю сРеднюю часть шва, При формировании конечного участка на расстоянии до края 1.1 := 10 мм повторно замыкают сопло с изделием накоротко, заканчивают сварку и после погасания основной дуги отводят горелку от изделия. На расстоянии от края ф 10 мм размыкают цепь корот кого замыкания сопла изделием. При сварке швов длиной м 150 мм средние участки можно сваривать без временного размыкания цепи короткого замыкания сопла с изделием. Эти результаты 20 получены при различных начальных условиях сварки; диаметр канала сопла - 3 мм, высота канала сопла 3 мм, расход плазмообразующего газа аргона - 5 л/мин, расстояние от среза сопла до изделия 1 мм; диаметр канала сопла - 4 мм, высота канала сопла - 2 мм, расход плазмообразую щегося газа 7 л/мин, расстояние от среза со - до иэд ия 2 Д я перемещения горелки применялся сварочный трактор. Использование предлагаемого способа сварки дугой косвенно-прямого действия обеспечивает повышение качества сварного соединения за счет устранения перегрева и чрезмерного расплавления краевых (начало, окончание) участков шва, .устранение двойного дугообразования при формировании краевых участков шва. Способ сварки сжатой дугой,при котором изделие сваривают при наличииограничительных сопротивлений вовнешней цепи изделие-сопло, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения качества краевых участковпри выполнении большого количествакоротких швов в условиях серийногопроизводства, на расстояниях осисопла от краев изделия не менее чем(д/2 + 1), где д - диаметр соплав мм, производят замыкание изделияи сопла накоротко.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент Франции Р 2149.347,кл, В 23 К 9/00, 05.36.73.2. Патент ФРГ Р 2140967,кл. В 23 К 28/ОО, 06,12.76.3. Вайпермен А,Е. и др. Плазменная наплавка металлов, Л., "Машиностроение", 1969, с. 14, рис. 4 а.,Бабинец ПодпиСР илиал ППП фПатент", г. Ужгород, ул. Проектная Закаэ 2738/20 ВНИИПИ Г по дел 113035, МоскТираж 114 Рдарственного комитета ССиэобретений и открытий3-35, Раушская наб., д. 4/