Способ импульсной дуговой сварки неплавящимся электродом

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ЯО 1097463 А 3 К 9/16 ОПИ ЗОБРЕТЕН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ИМПУЛЬСНОЙ ДУНЕПЛАВЯЩИМСЯ гревом свариваемых ремещением электроев осуществляют дуружности, отличаюью увеличения про) 1. СПОСОБ СВАРКИ РОДОМ с подо и шаговым пе котором подогр щаемой по ок ем, что, с цел(54) (57 ГОВОЙ ЭЛЕКТдеталей да, при гой, вр щийся ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) 1. Ищенко Ю. С. и др. Импульсная аргонодуговая сварка неплавящимся электродом неповоротных стыков труб из стали Х 18 Н 10 Т. - Сварочное производство, 1965,12, с, 27 - 29.2. Авторское свидетельство СССР329969, кл. В 23 К 9/16, 1970 (прототип). плавляющей способности дуги и расширения технологических возможностей, дугу при подогреве в начале процесса вращают по окружности диаметром 0 кр, равным 1,0 - 1,5 (с 1+д), стабилизируют ее по оси стыка и при неподвижном положении дуги подают импульс сварочного тока, после чего осуществляют шаговое перемещение электрода на величину (0,2 - 0,4) д, а после достижения свариваемыми деталями режима теплонасыщения подогрев осуществляют дугой, возвратно-перемещающейся по дуге окружности длиной (0,5 - .0,7)%0 Р, где д, Й - диаметры активного пятна дуги на изделии в импульсе сварочного тока и паузе соответственно.2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при сварке деталей с различным теплоотводом центр окружности вращения дуги смещают от оси стыка на величину (О 1 - 0,25) 0 , в сторону детали, имеющей больОНРший теплоотвод.5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Изобретение относится к способам дуговой сварки неплавящимся электродом в среде защитных газов, преимущественно стыков труб и различных металлов без присадочной проволоки, и может найти применение в авиа-, ракетостроении, судостроении, химическом и газовом машиностроении, энергетической и других отраслях народного хозяйства.В настоящее время во многих отраслях народного хозяйства широко распространена сварка стыковых и нахлесточных соединений металлов неплавяшимся электродом в среде за щитных газов импульсной дугой. Присварке указанных соединений (особенно трубных) большое значение имеет увеличение глубины проплавления без увеличения ширины шва, что позволяет сваривать большие толщины за один проход сварки.Наиболее широкое применение нашел способ импульсной аргонодуговой сварки с шаговым перемещением электрода, включающий операции формирования отдельных точек путем возбуждения электрической дуги между неплавящимся электродом и свариваемыми кромками и перемещения электрода относительно свариваемых элементов в период горения дежурной дуги с последующим многократным повторением данного цикла, вследствие чего выполняют множество отдельных точек, перекрывающих друг друга 11,Недостатком способа является ограниченная толщина стенок (не более 2,5 мм) свариваемых труб. Попытки увеличения глубины проплавления за счет увеличения тока импульсов или времени импульса приводят к росту диаметра сварной точки и соответственно объема сварочной ванны, что ведет к вытеканию последней при сварке в различных пространственных положениях (а иногда и в нижнем с обратной стороны свариваемого изделия).Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ дуговой сварки неплавящимся электродом, при котором осуществляют подогрев зоны сварки дугой, вращаемой по окружности относительно оси стыка 2.Осуществление способа затруднено при сварке стыковых соединений без разделки кромок из-за изменяемой конфигурации сварочной ванны. К недостаткам следует также отнести небольшую глубину проплавления при сварке.Цель изобретения - расширение технологических возможностей и увеличение проплавляющей способности дуги при формировании сварного соединения взаимоперекрывающимися точками, выполняемыми импульсной дуговой сваркой.Для достижения поставленной цели согласно способу импульсной дуговой сварки неплавящимся электродом с подогревом свари ваемых деталей и шаговым перемещением электрода, при котором подогрев осуществляют дугой, вращаемой по окружности, дугу при подогреве в начале процесса вращают по окружности диаметром Оокр, равным 1,0 - 1,5 (д+дп), стабилизируют ее по оси стыка и при неподвижном положении дуги подают импульс сварочного тока, после чего осуществляют шаговое перемещение электрода на величину (0,2 - 0,4) дп, а после достижения свариваемыми деталями режима теплонгсыщения подогрев осуществляют дугой, возвратно-перемещающейся по дуге окружности длиной (0,5 - 0,7) Ю)окр, где ди дп - диаметры активного пятна дуги на изделии в импульсе сварочного тока и паузе соответственно.При сварке изделий с различным теплоотводом центр окружности вращения дуги смещают от оси стыка на величину (0,1 - 0,25) Рокр в сторону детали, имеющей больший теплоотвод,Способ способствует увеличению глубины провара свариваемых изделий без изменения ширины сварочной ванны, что позволяет повысить производительность процесса сварки. На фиг. 1 показано положение дуги при подогреве свариваемого металла в паузе между импульсами сварочного тока; на фиг. 2 - расположение дуги в момент импульса сварочного тока; на фиг. 3 - порядок выполнения процесса сварки до и после окончания периода теплонасыщения; на фиг, 4 - циклограмма процесса сварки предлагаемым способом.Способ дуговой сварки неплавящимся электродом осуществляют следующим образом.Между электродами 1 и свариваемыми изделиями 2 возбуждают электрическую дугу 3, располагая ось электрода 1 на оси стыка 4 (фиг. 1). Зажигание дуги 3 производят на токе дежурной дуги (в паузе) или на токе подогрева 1 я, Затем вращают дугу 3 по окружности 5 вокруг оси стыка 4 со скоростью 1)вр для создания в свариваемом изделии симметричного теплового поля, в результате чего значительно увеличивается глубина провара. Симметричное относительно места сварки тепловое поле создает условия для равномерного растекания сварочного тока в расплавляемом металле и усилие конвекции металла в сварочной ванне, Более мощные конвективные потоки в ванне улучшают передачу тепла от более нагретых поверхностей слоев расплавленного металла к менее нагретым слоям металла в глубине ванны. В результате улучшения такой теплопередачи увеличивается глубина проплавления свариваемого металла практически без увеличения ширины ванны.3Увеличению глубины провара также способствует тепловой барьер кольцевой зоны нагрева, вследствие чего теплоотвод из центра окружности подогрева значительно меньше чем без подогрева, так как поток тепла из зоны сварки через зону подогрева пропорционален градиенту температур в этих зонах.Диаметр окружности вращения дуги при подогреве 1)ор выбирают равным 1,0 - 1,5 (д+д), где дн, д - диаметры актив О ных пятен дуги при импульсе и подогреве соответственно. Для выбора диаметра окружности Рор необходимо определить диаметры активных пятен дуги на свариваемом материале, которые принимают при дуго15 вои сварке равными диаметрам оплавленных зон.При выборе Рокар меньше Й+дп проплав металла получается меньше, так как за время паузы при подогреве кольцевой зоны тепло успевает распространиться рав номерно по всему кругу диаметром Рокр. В этом случае отсутствует тепловой барьер. В случае превышения Рж размера 1,5 (ди+ди) тепловой поток не успеет распространиться до зоны сварки и схема топливного поля приближается к схеме при сварке без подогрева, что также снижает глубину проплава. Вращение дуги 3 можно осуществлять механически, путем вращения электрода 1 по окружности диаметром Рокр либо посредством изменяемого поперечного магнитного поля. После выполненного таким образом подогрева дугу 3 (ее активное пятно 6) перемещают в центр окружности вращения (т. е. стабилизируют по оси стыка) и подают импульс сварочного тока 1,. После окончания импульса сварочного тока 35 электрод 1 перемещают со скоростью Чпр на шаг по направлению сварки, величину которого выбирают равной (2,0 - 0,4)д, где ди - активное пятно 6 дуги 3 на изделия 2, и повторяют указанную последова О тельность операций многократно.Величину шага перемещения выбирают из условия наилучшего формирования сварного шва. При шаге перемещения электрода от одной сварной точки к другой менее 0,2 дц увеличивается общее время сварки, а 45 следовательно, падает производительность процесса. При шаге более 0,4 д,возможно неполное перекрытие сварных точек, нарушение геометричности сварного шва, что недопустимо по техническим условиямСварку с кольцевым подогревом выполняют в течение времени 1 щ до достижения теплонасыщения, затем процесс повторяют при осуществлении подогрева возвратно- перемещающейся сварочной дугой 3 по дуге окружности длиной, равной (0,5 - 0,7) дли ны окружности вращения (см. фиг. 3).Теплонасыщение свариваемого металла при импульсно-дуговой сварке наступает 4после 3 - 5 импульсов сварочного тока и подбирается экспериментально в каждом конкретном случае. После окончания периода теплонасыщения температура зоны сварки стабилизируется на определенном уровне и в дальнейшем не меняется. Поэтому подогрев после периода теплонасыщения производят по дуге окружности до пересечения с зоной подогрева предыдущей точки. При подогреве участка дуги более 0,7 0 Р, происходит дополнительный нагрев в месте предыдущего подогрева и температурное поле в зоне сварки получается несимметричным, в результате чего уменьшается глубина провара. При подогреве участка менее 0,5 Эокр температурное поле также получается несимметричным, что снижает глубину проплавления. Указанные операции поясняются циклограммой процесса сварки (фиг. 4).При сварке материалов с различным теплоотводом центр окружности вращения дуги смещают от оси стыка на величину (0,1 0,25).0 окр в сторону большего теплоотвода. При таком смещении тепловложение в металл с большим теплоотводом больше чем в металл с меньшим теплоотводом и в результате температурное поле относительно стыка симметричное и достигается глубокое проплавление. Например, при сварке двух металлов различной толщины центр окружности вращения смещается в сторону детали большей толщины, а при сварке дета- лей с различной теплопроводностью (с 1,)и ) смещение производят в сторону детали с большей теплопроводностью (о 1, )При смещении центра окружности более 0,25 Пкр возможен нагрев металла в зоне расположения дуги в импульсе сварочного тока, т. е, металл в зоне сварки разогрет и в этом случае образуется несимметричное тепловое поле. При смещении центра менее 0,10,разогрев металла с большим теплоотводом недостаточен для создания симметричного теплового поля, в результате также уменьшается проплав.Пример, Осуществляют арго иоду говую сварку неплавящимся электродом стыковых соединений пластин размером 200 "1004 мм из стали 12 Х 18 Н 10 Т без разделки кромок и присадочной проволоки. Сварку производят за один проход ручной горелкой, Горелку располагают в нижнем положении. Образцы предварительно прихватывают в двух точках по краям пластин. Используют источник питания - генератор ПСГи импульсную приставку. Сварку осуществляют по режиму: ток подогрева 170 А; ток в импульсе 1, 130 А; время подогрева 1 4 с; время импульса 11 с; диаметр лантанированного вольфрама 3 мм; угол заточки 30. При осуществлении способа производят зажигание дуги на токе подогрева, затем вращают электрод по окружности диаметром12 мм, перемещают электрод в центр окружности подогрева на ось стыка и подают импульс сварочного тока. Указанные операции осуществляют 3 раза с шагом перемещения электрода между импульсами 2 мм. Диаметр свариваемых точек 6 - 7 мм, а диаметр пятна нагрева при вращении электрода 2,5-3 мм После сварки трех точек нагрев производят по дуге окружности диаметром 12 мм на половину длины окружности впереди по направлению сварки. Сваренные образцы имеют полную глубину проплава, т. е. 4 мм и хорошее формирование сварного шва. Для сравнения проводят сварку на указанных режимах без подогрева вращением по окружности. Глубина проплава в последнем случае 2,0 - 2,5 мм, ширина сварного шва 6 - 7 мм.Проведенный контроль сварных образцов в объеме: внешний осмотр, рентгенопросвечивание, металлографические исследования, цветная дефектоскопия и испытание механических свойств - показали хорошие результаты и отсутствие дефектов в соответствии с требованиями правил контроля для соединений данного класса.Применение предложенного способа по сравнению с базовым объектом (прототип), позволяет повысить глубину провара при импульсной сварке в 1,5 - 2,0 раза и производительность процесса сварки.Редактор О. КолесниковаЗаказ 4111/13 Составитель В. Кулик Техред И. Верес Корректор И. Муска Тираж 1037 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4