Способ дуговой точечной сварки

О П И С А Н И Е (и)958053ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоцнапнстнческнхреспубпнк(22) Заявлено 12,12. 80 (21) 3244933/25-27 (5) М. 1(л,3 В 23 К 9/16 с прнсоеднненнем заявкн М Гооударстанаый комитет СССР до делам азобретеннй н открытой(72) Авторы нзобретення Ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени институт электросварки им, Е.О. Патона(71) Заявнтель асплавленн еталлом сварочнои Изобретение относится к дуговой точечной сварке неплавящимся электродом в среде защитных газов и может быть использовано для .-,эготовления тонколистовых конструкций, преимущественно из алюминиевых сплавов.Получение сварного точечного соединения правильной геометрической Фор" мы беэ кратера, трещин и несплавленный между листами представляет боль- щ шие технические трудности. Основным препятствием для получения качест" венного соединения при сварке алюминиевых сплавов является наличие окисных плен на поверхности сваривае" 1 а мых листов.Удаление окисных плен между листа" ми при сварке постоянным током прямой полярности достигается движением вольфрамового электрода по нормали к изделию 1 .Окисные пленки под воздействием давления дуги в жидком металле изгибаются, ломаются, перемешиваются с ванны.Согласно способу окисные пленкиподвергаются механическому дроблениюи полностью не удаляются. Окисныепленки, находящиеся на поверхностисварочной ванны, препятствуют затека.нию жидкого металла в кратер несмотря на подьем электрода в исходное положение в конце цикла сварки.Соединение имеет неправильную геометрическую форму с кратером и трещинамиДля.улучшения геометрической Формы сварной точки и увеличения глуби"ны проплавления рекомендуется плавноенарастание и плавный спад сварочноготока прямой полярности,1 ",Однако этот способ все же не устраняет недостатки вышеуказанного способа и не использует его положитель"ные элементы. Не указаны также пре",делы нарастания сварочного тока, прикотором возможен наибольший техноло 3 95805 гический эффект для случая сварки алюминия и его сплавов.Известен также способ удаления окисных плен при сварке знакопеременными прямоугольными ассиметрицными 5 импульсами3 . Однако принятые соотношения длительностей импульса тока обратной полярности к прямой около 1/3 не обеспечивают достаточной глубины провара, чтобы .проплавить 10 верхний лист и образовать соединение с нижним листом. Кроме того, описанная технология не предусматривает формирование сварочного тока по амплитуде, 15Наиболее близким к изобретению ,по техническойсущности и достигаемо иу эффекту является способ дуговой точечной сварки алюминиевых сплавов, заключающийся в том, цто производят уо в процессе сварки последовательное чередование импульсов постоянного и переменного тока, при этом импульсы переменного тока пропускают в начале и конце процесса, а в середине не р 5 включают постоянный ток прямой поля рности4 . Удаление окисной пленки катоднымраспылением при действии положительной полуволны переменного тока возможно только с поверхности сварочнойванны. В то же время окисные пленкив зоне соединения частично закрытыжидким металлом. Для полной очистки35соединения от окисных плен необходимо обеспечить их всплытие на поверхность сварочной ванны и вести процессполностью на переменном токе. Такиеусловия не предусмотрены и соединение образуется с участками несплавлений, Кроме того, не используютсяположительные элементы вышеприведенных способов. Поэтому сварная точкаимеет неправильную геометрическуюформу, кратер и трещины. Кроме того,применение тока промышленной частотысущественно снижает стойкость неплавящегося электрода.Цель изобретения " повышение ка 56цества сварочного соединения,Указанная цель достигается тем,цто согласно способу дуговой точечной сварки неплавящимся электродомв среде защитных газов, преимущественно алюминиевых сплавов с примене"55нием знакопеременных ассиметричныхимпульсов сварочного тока прямоугольной йормы с частотой 4-60 Гц и про 34должительностью импульсов обратной полярности 6-10 мс при плавном или ступенчатом нарастании в начале и его снижении в конце сварочного процесса, нарастание тока выполняют со скоростью 220-250 Я/с при соотношении импульсов обратной к прямой полярности в пределах 1/15"1/40, а во время снижения тока частоту следования импульсов и первонацальную длину дуги увеличивают в 2-4 раза.Цикл сварки состоит из нагрева образования ядра сварной тоцки и за" варки кратера. Нагрев ведут с плавным или ступенчатым нарастанием сварочного тока со скоростью 220-350 А/с до величины, достаточной для проплавления верхнего листа и образования ядра точки с нижним листом, Благодаря этому отсутствуют выбросы жидкого металла из сВароцной ванны, прорыв окисной пленки с нижней стороны сварной точки, а значит улучшается обратное формирование. По иере увелицения объема жидкого металла сварочной ванны нарастание .сварочного тока увеличивает давление дуги, которое выжимает жидкий:металл в стороны и обеспечивает минимальную жид" кую прослойку между дугой и твердым металлом. Этим достигается максималь. ная. скорость плавления металла. На протяжении всего цикла сварки импульсы тока обратной полярности удаляют окисную пленку с поверхности свароцной ванны,.Длительности импульсов 6-10 мс при частоте 4-60 Гц в условиях точецного нагрева достаточны для удаления окисных плен.Усредненный ток обратной полярности весьма мал, благодаря цему повышается стойкость нвплавящегося электрода, При указанных соотношениях знакопеременного тока усредненное значение тока прямой полярности близко к амплитудному, поэтому проплавляющая способность знакопеременной дуги близ-. ка к проплавляющей способности дуги постоянного тока прямой полярности.Знакопеременные импульсы низкой частоты в пределах 4"60 Гц приводит жидкий металл в колебания, направленные вдоль оси нейлавящегося электрода. Эти колебания жидкого металла облегчают обрыв окисных плен между листами, их дробление и перемешивание, а также всплытие на поверхность сварочной ванны, где они удаляются катод5 9580ным распылением при импульсах токаобратной полярности, Плавный спадсварочного тока обеспечивает заваркукратера, При этом, чтобы уменьшитьдавление дуги на свароцную ванну и зулучшить формирование поверхности точки, длину дуги и частоту следования импульсов увеличивают в 2"4 раза,Увелицение частоты знакоперемениого тока необходимо также для улучше" 16ния очистки поверхности сварной точкиот окисных плен, так как с уменьшением амплитудного значения тока ослабевает термический механизм удаленияокисных плен при импульсе тока прямой%полярности и катодное распыление окисных плен при импульсе тока обратнойполярности. Растягивание дуги в период заварки кратера позволяет в слу"цае сварки на весу подать присадочную проволоку в сварочную ванну безее замыканий на неплавящийся электрод. При сварке неответственных изделий возможна сварка без подъема электрода в период заварки кратера. В этом 23случае сварная точка имеет незначительное плавное углубление. Оборудование, не предусматривающее подъемэлектрода, существенно упрощается,На чертеже приведена циклограм- ЗЕма сварки,Перед сваркой поверхности соединяемых листов подготавливают по промышленной технологии. Иалоампернуюдежурную дугу постоянного тока,прямой полярности д с длительностью существования Ф, зажигают контактнымспособом. Начальная длина дуги составляет 1,4 мм. Сварку ведут прямо"угольными зиакопеременными, ассиметричными по длительности импульсамивольфрамовым электродом ф 3 мм маркиВЛ" 10 в среде аргона с расходом6-8 л/мин. В период нагрева (с , й )и образования ядра точки (4 ) длительность импульса обратной полярностисоставляет 8 мс, а прямой 120 мс, Приэтом частота равна 8 Гц, а соотноше"иие длительностей импульсов обратной полярности к прямой 1/15. Усред"Юненное значение тока прямой полярности близко амплитудному (кривая а).При этом усредненное значение токаобратной полярности (кривая б) знацительно меньше, Нагрев ведут нарас"тающим ступенчатым током. При усредМиении кривой нарастания сварочноготока скорость нарастания составляет250 А/с. В период заварки кратера 53 6( , 1 , 1 ) дугу растягивают на дли,ну 3,5 мм, а частоту увеличивают до25 Гц за счет уменьшения импульсатока прямой полярности до 32 мс.П р и м е р. Сварные соединения изсплава. АИг 2, толщиной 1,8+1,8 мм,выполненные по данному способу безприсадочной проволоки выполняют приамплитудном значении тока 200 А, придлительности заварки кратера 2,5 с,длительность всего цикла сварки 4,0 с,Сварные соединения из сплава АИгбтолщиной 2+2 мм на весу с присадоцнойпроволокой выполняют при амплитудномзначении сварочного тока 240 А, дли"тельностью заварки кратера 3,5 с,длительностью всего цикла сварки5,0 с.Предлагаемый способ дуговой точечной сварки позволяет полностью устранить кольцевые зоны несплавлений между свариваемыми деталями, устранитьтрещины в ядре сварной точки, ликвидировать кратер на поверхности точки, улучшить формирование сварногосоединения в целом, увеличив при этомглубину проплавления на 15"201 и повысив стойкость неплавящегося элект"рода,Предложенный способ дуговой точеч"ной сварки позволяет заменить клеткуалюминиевых конструкций с толщинойэлементов до 3 мм,При этом сокращается трудоемкостьизготовления каркасных конструкцийв 2-2,5 раза.Данный метод отличается экономичностью,;высоким качеством выполняемых работ, высокой культурой труда.Годовой экономический эффект отмаксимального объема использованияизобретения на предприятиях радиотехнической промышленности составит134,53 тыс.руб.формула изобретенияСпособ дуговой точечной сварки неплавящимся электродом в среде защитных газов, преимущественно алюмини" евых сплавов с применением знакопеременных асимметричных импульсов свароц" ного тока прямоугольной формы с частотой 4"60 Гц и продолжительностью импульсов обратной полярности б О мс при плавном или ступенчатом нарастании в начале и его снижении в конце сварочного процесса, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества сварного соединения,нарастание тока выполняют со скорос"тью 220-250 А/с при соотношении импульсов обратной к,прямой полярности в пределах 1/15- 1/40, а во времяснижения тока частоту следования импульсов и первоначальную длину дугиувеличивают в 2"4 раза,Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе 81. Патент США М 3213261, кл, 219" 137, 1965. 2, Патент США Мф 3449543,5 кл. 219-131, 1969.3. Ищенко А,Я. Аргонодуговая сварка алюминиевого сплава 01420 прямоугольными импульсами тока. " "Авто-,матическая сварка", 1978, Р 10, с,3"5.о 4, Патент ГДР йф 70677кл 21 Ь 30/12 1967 (прототип)Корректор И. ШароПодписное а а ЬФилиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул, Проектная,Редактор С. ТимохинаЗаказ 66 о 3/14ВНИИПИ Гопо дел113035 Иос Составитель В. НеоовныйТехоеа М.Тепер Тираж 1153ударственного комитета СССРм изобретений и открытийва И"3 Ра аская наб. д