Способ оценки устойчивости электрической сварочной дуги

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ .СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 091081 (21) 3345958/25-27 1) М. Кл.з В 23 К 9/10 с присоединением заявки Й 9 Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий)3) УДК 621,791, .75(0888) Дата опубликования описания 230283 Й(54) СПОСОБ ОЦЕНКИ УСТОЙЧИВОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКО СВАРОЧНОЙ ДУГИнки изэлек ся бры 1 Изобретение относится к электродугозой сварке плавящимся и неплавящимся электродом, в частности к способамоценки устойчивости сварочной дуги.Известен способ качественной оценки устойчивости дуги, основанный наопределении коэффициентов разбрызгивания, равномерности чередования циклов коротких замыканий с периодамигорения дуги, определении числа обрывов дуги в зависимости от йекоторых(заданных) параметров сварочного процесса1,Этот способ не учитывает полностьюили частично такие важные характеристики, как степень ионизации дуговогопромежутка при изменении длины дугипри сварке, эмиссионные свойствасварных материалов и обеднение дугового промежутка электронами проводимости в зависимости от режимовсварки и источников питания,Наиболее близким по техническойсущности и достигаемому эффекту кизобретению является способ оцеустойчивости горения дуги путемменения расстояния между торцомтрода и наплавной, образовавшейпри плавлении электрода после ова дуги,2Согласно данному способу дуга зажигается между неподвижным электродом и пластиной. По мере плавления электрода дуга растягивается до предельной длины, при которой происходит ее . обрыв2 .., Однако известный способ оценки устойчивости дуги имеет ряд недостатков: значительный разброс значений разрывной длины из-за нестабильного положения капли на торце электрода в момент обрыва дуги, малая информативность показателя разрывной дуги и невозможность оценить устойчивость дуги при сварке иеплавящимся электродом.Действительно, как показала двусторонняя киносъемка, в моменты, предшествующие обрыву дуги, активное пятно на изделии заметно смещено от центра пятна нагрева, СледователЬно, истинная длина дуги при обрыве зна= чительно больше, чем полученная в результате измерения по методике К.К.Хренова.Большой разброс результатов затрудняет сравнительную оценку близких по характеристикам сварочных ма-. териалов (например электроды с рутиловым и рутилкарбонатным типом по 998041крытий)Это связано с тем, что после обрыва дуги капля быстро охлаждается и подтягивается силами поверхностного натяжения к электроду нарасстояние, зависящее от размеровкапли, состава атмосферы и других 5трудноучитываемых факторов (до 1,53 мм).Таким образом, длина дугового промежутка в заметной степени зависитот провисания капли,10Целью изобретения является повышение точности определения путемсоздания более надежного и совершенного способа оценки устойчивостиэлектрической сварочной дуги.Эта цель достигается тем, что 15согласно способу оценки устойчивостисварочной дуги при сварке плавящимсяи неплавящимся электродом, при котором возбуждают дугу между неподвижньм электродом и пластиной и обеспечивают горение дуги до ее обрыва,пластину вращают с переменной скоростью, а в качестве критерия устойчивости дуги принимают предельную окРужную скоРость вращения пластины 25в точке горения дуги, при которойпроисходит ее первый обрыв.На фиг. 1 приведена схема устройства для осуществления способа; нафиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; наФиг. 3 и 4 - кривые зависимостисварочного тока и длины обрыва дугиот скорости вращения диска для рядапромышленных марок,Обозначения на Фиг. 1; х,о и Ь -электроды ВСЦА, УОНИ/55 и ИР соответственно.Устройство для осуществления способа включает электродвигатель постоянного тока 1, на валу которогорасположен вращающийся диск 2, выполненный в виде цилиндра из углеродистой стали или алюминия. Скоростьвращения электродвигателя регулируется путем изменения напряжения наобмотке. Конец диска 2 и вал элект- .45родвигателя 1 поддерживаются в подшип.никовой опоре 3, Все устройство закреплено на раме 4 из текстолитовойплиты. Токоподвод к вращающемусядиску 2 осуществляется с пОмощью 30устройства 5, которое состоит издвух графитовых контактов 6, поджимаемых пружинами 7. Электрод 8 закреплен в электрододержателе 9 и йрисварке подается вниз. При этом У,скорость сварки,. , - длина обрывадуги.Согласно предлагаемому способу дугу зажигают на вращающемся металличеоком диске 2 и устанавливают заданную, длину дуги.Постоянно увеличивая скорость вращения диска 2, доводят ее до некото- рой величины, при которой полностью или частично прекращается горение сварочной дуги. Одновременно производят осцйллографирование процесса горения дуги. Киносъемка процесса показала, что при линейной скорости вращения диска до 0,3-0,5 м/с активное пятно на диске находится под электродом, и столб дуги имеет правильную цилиндрическую или коническую Форму. С увеличением скорости вращения диска активное пятно отстает от оси электрода тем больше, чем выше скорость сварки. Столб дуги при этом искривляется. При сварке на больших скоростях (свыше 1-2 м/с) в результате смещения активных пятен относительно друг друга происходит обеднение столба дуги электронами, являющимися основными носителями электрического тока в термических дугах типа сварочной.Поток электронов, как показываеткиносъемка, всегда направлен по нормам к поверхности катода, что является причиной укаэанного эффекта.Исследования показали, что критическая скорость сварки (т.е. относительного перемещения электрода идиска) зависит от диаметра электродаи размеров образующихся капель;Предлагаемый способ может бытьтакже использован для оценки устойчивости дуги неплавящегося электрода, например при выборе минимальныхзначений тока, необходимых при сварке тонколистового материала или сминимальным тепловложением.устоойчивость сварочной дуги присварке промышленными марками элект-,родов диаметром 3 мм представленав таблице,Как видно из таблицы, разброс значений длины дуги обрыва весьма неэначителем и составляет около 3При определении разрывной длины по известной методике разброс значений составляет 30-50,Использование предлагаемого способа позволит повысить точность определения устойчивости дуги, более объективно оценить качество сварочных материалов и процесса и производить выбор оптимальных режимов сварки как плавящимся,так и неплавящимся электродом.998041 еееееееееее ееееЕ Длина дуги обрыва при сварке электродами,Скорость вращения цилиндра, м,Гс Сварочныйток, А ВСЦА 0,75 е 0,8 6 6-6 2 6 0-6 2 100406 408 2 0-2 2 100 3,0 2,1 1 4-1 6 О 9 1 1 7,0 100 Сплошныеобрывы 1,0 П р и м е ч а н и е 6 В чнслителе приВЕдЕны миниМальные И макснмаль - ные значения, в знаменателе - средние из 6-9определений. Формула изобретения Способ оценки устойчивости электрической сварочной дуги при сварке Зц плавящимся и неплавящнмся электродом, при котором возбуждают дугу между неподвижным электродом и пластиной и обеспечивают горение дуги до ее обрыва, о т л и ч а ю щ и й с я 35 тем, .что, с целью повышения точности, пластину вращают с переменной скоростью, а в качестве критерия устойчивости дуги принимают предельную окружную скорость вращения пластины вточке горения дуги, при которой происходит ее первый обрыв. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Лесков Г.И. Электрическая сварочная дуга. М., "Машиностроение",19736 с. 297-239.2. Хренов К,К. Электрическая сварочная дуга. Москва - Киев, 6 Машиностроение 66, 1949, с, 123-124 (прототип).998041 фЬим 06 рапная тлярнесщь фи Ъ,м/с Составитель А, ГавриловРедактор В, Данко Техред А.Бабинец КорректорГ. 0 За о комитета. С й и открытий Рауыская наб лиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная,021/21 Тираж 1104 ВНИИПИ Государственно по делам изобрете 113035, Москва, Ж