Способ сварки пульсирующей дугой

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 09) 01): К 18 В 2 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 В,И ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(22) 18.07.78461 0710.83, Бюл. И 37 1727 Б.А. Меркулов71) Всесоюзный проектно-конструкторский технологический институт атомного машиностроения и котлостроения53) 621.791.75 (088.8)56) 1, Авторское свидетельство ССС й 315531 у кл. В 23 К 9/00, 1968.2, Патент Великобритании М 131569, кл. В 23 К 9/16, 1974, (54( 57) СПОС 06 СВАРКИ ПУЛЬСИРУОЦЕЙ ДУГОИ плавящимся электродом, преимущественно под флюсом, с формирова нием униполярных импульсов тока непрерывным чередованием одинаковых по продолжительности периодов подачи проволоки и пауз между ними,о т л и ч а ю щ и й с я тем,. что,с целью улучшения качества сварныхсоединений путем исключения искажений форм импульса тока и частотныххарактеристик процесса, за 0,1-0,15 сдо окончания каждого импульса плавящемуся электроду .сообщают отрицательное ускорение ф( 1,15-0,2 Щр,где с)Э - диаметр электрода, приэтом при питании дуги от источникапитания с жесткой внешней характеристи, кой время действия отрицательного уско.рения ограничивают моментом полноиостановки подачи проволоки, а отисточника с падающей внешней характеристикой - моментом полного обрывадуги, 1046Изобретение относится к сварке металлов плавящимся электродом и можетбыть использовано в любой отрасли 1машиностроения, а также в котлостроении для сварки сосудов, трубныхузлов и других толстостенных конструкций,При сварке корневых швов толсто"стенных изделий, а также при вцпол"нении стыковых соединений с узкой Оили щелевой разделкой кромок, важным элементом технологии является Форма внешней поверхности шва, от конфигурации и строения которой в значительнойстепенипомимо химического составаи физико-химических свойств флюсов )заьисит отделимость шлаковой корки.Оптимальной считается вогнутая, ввиде мениска, внешняя поверхностьшва с плавными переходами к стенкамразделки без подреэов. На внешнейповерхности шва не должно быть наплы.вов, натеков или мелких щелевидныхвпадин, способствующих заклиниваниючастиц шлака и резко усложняющихзачистку швов.Управление технологическими свойствами дуги и формированием швовосновано на применении пульсациидуги, При этом Формирование импульсов30тока може быть осуществлено путемпрограммирования режима скорости подачи электродной проволоки, а питаниедуги - от стандартных источниковпостоянного тока.Применительно к сварке под флюсом, когда сварочная ванна и кристаллизующийся металл шва находятся подвоздействием расплавленного шлака,характер формирования внешней поверхности зависит от Формы импульсовтока.Известен способ сварки, при которомпериодическое изменение тока и напряжения дуги и их пульсация обесгечиваются путем синхронного изменения скорости подачи проволоки инапряжения на обмотке возбуждениягенератора в цепи якорной обмоткидвигателя подающего механизма, Вслед.ствие этого происходит синхронное 50изменение тока и напряжения дуги.Электрические параметры режима(,01,мадулируются по пилообразной кривой,Однако в конце каждого импульса 55напряжение на дуге достигает наименьшего значения, так как устойчивыйпроцесс горения дуги обеспечивается только в том случае, когда длительность паузы 1 и между периодами горения дугине превышает 0,08 с, т.е. дуга горит непрерывно с определенной модуляцией тока и пульсацией ее мощности. В данном случае возможности регулировки энергетических характеристик гроцесса ограничены. Например, одна иэ важнейших; частотных характеристик процесса, коэффициент заполнения периода- чпрактически не регулиюАируется, так как= 0.Кроме того, в пределах одногопериода горения дуги нарастаниетока до максимального значения и сра.зу следующий его спад происходятпо экспоненте, а возможность получения импульсов тока другой формы,например трапецеидальной или прямоугольной, не обеспечивается.Известен также способ сваркипульсирующей дугой, при котором мо"дуляцию тока дуги осуществляют программированием длительности периодовподачи проволоки и длительностипауз без синхронного изменения напряжения на выходных клеммах источникатока на заднем фронте импульсов смомента остановки подачи проволокидолжна быть настолько высокой, чтоФорма линии спада тока должна прибли.жаться к вертикальной линии 2 1 .Недостатком известного способаявляется то, что в процессе горениядуги в конце каждого импульса,вследствие замедленного затуханиядуги и инерционности привода подачипроволоки, спад тока на заднем Фронте Импульса происходит замедленно,линия спада тока наклонена к горизонтали сравнительно под острым углом,а форма импульсов тока - трапецеидальная,Это приводит к тому, что в моменткристаллизации металла в конце каждого импульса на конечной хвостовойотносительно электрода) части сварочной ваннь 1 образуется натек жидкости металла, который затем затвердевает. В результате этого в плоскостисимметрии шва на всем его протяжении образуются равномерные наплывыметалла, резко ухудшающие внешнееформирование шва, отделимость шлако.вой корки и последующую зачистку.Кроме того, заложенные программой- 1 ф 15-0,21) д ,40 1 и емв 1 испюахм/сЯщах1 СО Ии2.м/с и иах псрм/с Ъср, м/с м/с Диаметр электрод ной проволоки мм м/с 0,1043 0,83440,0916 0,73230,0648 0,51840,03885 0,31080,01245 0,0996 0,1333 0,1250,0880,05270,0166 1,6 2,0 3,0 0,075 0,0583 0,04160,0250 0083 0,5 0,4664 0,33280,20,0664 1333 1,25 0,88 0,527 0,166 3 10460 частотные характеристики периодичности подачи гроволоки и пульсации тока дуги резко отличаются, что при" водит к изменению (относительно программы) энергетических характерис. тик процесса, Например, коэффициент заполнения периодов пульсации горе" ния дуги 5 больше коэффициента заполнения перирдов подачи проволоки 1 О Вследствие отклонения формы импульсов от прямоугольной и в связи с тем, 15 что В с 5, средняя величина тока пульсирующей дуги всегда больше, теоретической величины,. определяемой из соотношения Эср =35 . ЭтоИ приводит к изменейию термического 2 О цикла процесса и проплавляющей способности дуги.Цель изобретения -.улучшение качества сварных соединений путем исключения искажений форм импульса 25 тока, а также частотных характеристик процесса.Поставленная цель достигается тем, что за О, 1-0,15 с до окончания каждого импульса плавящемуся электро- ЭО ду сообщают отрицательное ускорение, среднюю величину которого устанавливают из соотношения где Дэ- диаметр электрода, мм.Причем при питании дуги от источника питания с жесткой характеристикой время действия отрицательного ускорения ограничивают моментом полной остановки подачи проволокиа от источника с подаюгей внешней 47:, ехарактеристикой - моментом полного обрыва дуги.Сварку осуществляют следующим образом.Сварочную головку устанавливают в исходное для сварки положение относительно изделия. На пульте управ", ления сварочной установки устанавливают заданную величину скорости сварки (перемещение головки или вра" щение иэделия Мв и заданную величину скорости подачи проволоки и, обеспечивающую необходимое амплитудное значение тока. импульса.На программирующем устройстве устанавливают длительность периода подачи проволоки И, длительность паузы между периодами подачиивеличину отрицательного ускорения подачи проволоки в конце каждого импульса. 8 зависимости от конструктивного исполнения величина ф регулируется электрическим или механическим устройством, а время действия отрицательного ускорения в конце каждого импульса ( 1,0-1,5 с ) должно быть постоянным,и обеспечиваться конструкцией программирующего устройства. Затем включают источник пита" ния дуги, одновременно включают механизм перемещения головки ( или изделия ) и механизм подачи проволоки и осуществляют процесс сварки пуль" сирующей дугой .В таблице представлены оптимальные частотно-амплитудные характеристики процесса и параметры режима, обеспечивающие необходимую крутизну спада тока на заднем фронте импульсов тока. Сварку осуществляют проволокой СвА, диаметром 1,6-5 мм под флюсом АН.1046047 20 5Пульсирующий режим горения дуги обеспечивается специальным устройством, которое позволяет регулировать параметры и и уу в пределах 0,3-1,2 с и время начала еамедления скорости 5 проволоки 6 до окончания импульса в пределах О, 1-0,4 с. Устанавливают, что независимо от диаметра электрода оптимальная область значений 1 с находится в пределах О, 1-1,15 с, В 10 этом случае достигается максимальное приложение формы импульса к прямоугольной на его заднем фронте.15 На фиг. 1, 2 и 3 представлены осциллограммы функциональной зависимости, связывающей величину отрица тельнэго ускорения замедления ) ф скорости подачи проволоки Чи и диаметр электродной проволоки Д, с учетом известного диапазона значений Чю . По предлагаемому способу сваркикорневой шов выполняется плавящимся.электродом под флюсом, затем на томже сварочном аппарате устанавливается .непрерывный режим подачи проволоки и разделку заполняют по обычнойтехнологии,Применение предлагаемого способасварки позволяет автоматизироватьпроцесс и исключить применение ручной дуговой сварки для выполнениякорневых швов при сварке, напримертрубных узлов и котельных камер.При выполнении корневых швов предлагаемым способом производительностьсварки увеличивается на 30-504, обеспечивается свободное отделение шлаковой корки ( эта операция практически выполняется во время сварки),отпадает необходимость примененияпневмоинструмента для зачистки шлака и оборудования для ручной дуговойсварки.