Способ дуговой сварки плавящимся электродом

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСН ИХРЕСПУБЛИК ЯО 459 А 1(51)4 В 23 К 9/16 9/18 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ иковАРКИ ПЛАВЯчаюью повыкачества ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54)(57) СПОСОБ ДУГОВОЙ СЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМо т л ищ и й с я тем, что, с целшения производительности 1Изобретение относится к области дуговой сварки и может быть использовано при сварке металлических из делий и конструкций под флюсом, в среде защитных газов и их смесях сплошными и порошковыми проволоками, а также с использованием специальных проволок без флюсов и защитншх газов.При известных способах дуговой сварки плавящимся электродом с использованием в качестве защитной среды различных флюсов или газов регулирование сварочного тока, производительности процесса и размеров шва осуществляют путем изменения скорости подачи плавящегося электрода и напряжения дуги 1 .Такое управление величиной сварочного тока, производительностью процесса и размерами шва наряду.со своей положительной стороной, заключающейся в легкости регулирования глубины проплавления основного металла (каждой скорости подачи элесварки, а также упрощения оборудования, в зону сварки подают дополнительные электродные проволоки, находящиеся под одним потенциалом с основнымплавящимся электродой, площадь поперечного сечения каждой из которых непревьппает площади поперечного сечения основного плавящегося электрода,при этом регулирование сварочноготока, размеров и форма шва осуществляют изменением суммарной площадипоперечного сечения дополнительных электродных проволок при нензменапряжении дуги. ктрода соответствует свой сварочный ток и глубина проплавления), изме- . фф няющейся в этом случае прямо пропорционально сварочному току (или плот- р ности тока в электроде), имеет и серьезный недостаток - проиэводи- Фафй тельность плавления электрода из-фЬ меняется более интенсивно, чем глу- д бина проплавления основного металла, пропорционально квадрату силы сварочного тока (по закону О : Ю 2 К, где Я - количество тепла, выделяющегося в вылете плавящегося электрода:4 Ф 1 - сварочный ток; К - сопротивление выпета электрода; 1 - время прохождения тока по вылету электрода), что приводит к нерациональному расходу ф) сварочных материалов и электроэнергии и препятствует получению при сварке плавящимся электродом одного диаметра швов с удовлетворительными размерами и формой валика в широком диапазоне толщин соединений без скоса кромок и зазора в стыке.Кроме того, такое регулирование делает данные способы неприемлемыми при сварке соединений с переменными размерами разделки кромок, так как, например, с увеличением зазора в стыке соединения потребность в большем количестве электродного металла может быть. удовлетворена лишь путем увеличения скорости подачи электрода и, соответственно, величины сварочного тока; при этом неизбежно увеличивается пропорционально току и плотность тока в дуге, что, в свою очередь, приводит к прожогу изделия,Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ дуговой сварки плавящимся электродом, при котором регулирование сварочного 20 тока, производительности процесса и размеров шва осуществляют путем изменения диаметра плавящегося электрода и напряжения дуги (2) .Возможность управления сварочным 25 током, производительностью процесса и размерами швов без изменения скорости подачи электрода обеспечивает более рациональный расход сварочных материалов и электроэнергии и .обеспечивает получение швов с удовлетворительными размерами и формой валика в широком диапазоне толщин соединений беэ скоса кромок и зазора в стыке. Это обусловлено значительно меньшим влиянием диаметра эле 35 ктрода на производительность его плавления, чем скорости подачи при переходе с одного значения тока на другое. При этом также не сложно определение глубины проплавления основного металла, зависящей от диаметра электрода (каждому диаметру электрода при неизменной скорости его подачи соответствуют определенные значения сварочного тока и глубины проплавления основного металла). К недостаткам способа следует от- . нести весьма сложный переход от одного значения сварочного тока к50 другому, например, при переходе на сварку металла другой толщины, и в процессе сварки невозможно оперативное управление сварочным током, производительностью процесса и размерами шва, так как это связано с необходимостью перезарядки сварочного оборудования проволокой другого диаметра. Способ непригоден для сварки соединений с переменными размерами разделки кромок из-за резкого измененияплощади поперечного сечения электродапри переходе на другой ближайший диаметр и из-за технической сложностисамого перехода.Снижается производительность процесса и резко ухудшается качествосварки при скорости свыше 60 м/ч сиспользованием в качестве плавящегося электрода проволоки диаметром до6 ммеНедостатками способа являются также высокая материалоемкость и энергоемкость, а также громоздкость оборудования при использовании плавящихся электродов диаметром более 6 мм,что ограничивает область примененияизвестного способа.Целью изобретения является повышение производительности и качествасварки, а также упрощение оборудования,Поставленная цель достигается засчет ведения сварки с подачей дополнительных электродных проволок, находящихся под одним потенциалом с основным плавящимся электродом, площадь поперечного сечения каждой нзкоторых не превышает площади поперечного сечения основного плавящегосяэлектрода, при этом регулированиесварочного тока, размеров н формышва осуществляют изменением суммарной площади поперечного сечения дополнительных электродных проволокпри неизменном напряжении дуги,На фиг. 1 изображена схема осуществления способа при сварке основным плавящимся электродом с подготовленными к сварке, но не участвующими в ней, дополнительными проволоками (подача их не включена); нафиг. 2 - схема осуществления способа при сварке основным плавящимсяэлектродом и дополнительными проволоками одновременно.Способ осуществляется следующимобразом,Перед включением процесса сваркина холостом ходу оборудования подают через токоподводящее устройстводо выхода из мундштука несколько электродных проволок, одна из которыхявляется основным плавящимся электродом 1, а остальные - дополнительнымиэлектродами 2.5 14598Суммарное количество проволок иплощадь их поперечного сечения определяются в зависимости от максимального значения сварочного тока,намечаемого для использования присварке, и максимальной производительности процесса,Далее включают оборудование ивыполняют сварку, 10При переходе, например, на меньшую толщину свариваемого металла. отключают подачу соответствующего количества дополнительных проволок (одну или несколько) и тем самым снижают до необходимого значения величинусварочного тока, так как площадь поперечного сечения электрода при этомуменьшается.Так как при сборке деталей подсварку зачастую имеет место отклонение размеров разделки кромок, значительно превышающее допустимые пределы,то перед началом сварки оценивают этиотклонения, а при возбуждении дуги 25подают либо один основной плавящийсяэлектрод (если в начале стыка соединение собрано нормально, в.пределахдопустимых отклонений размеров разделки), либо основной плавящийся эле- З 0ктрод и одну или несколько дополнительных проволок (если в начале стыка соединение собрано с недопустимыми отклонениями размеров разделкикромок, требующими увеличения коли 35чества расплавляемого электродногометалла),Количество подаваемых дополнительных проволок и суммарную площадь ихпоперечного сечения до сварки устана 40вливают исходя из необходимого количества электродного металла длязаполнения шва в районе стыка с наибольшими отклонениями разделкикромок. При этом для обеспечения45плавности введения дополнительногоприсадочного металла в шов, исключения резких бросков сварочного токаи нарушения устойчивости процессаплощадь поперечного сечения каждойдополнительной проволоки должна быть50минимально возможной и не превышающей площади поперечного сечения основного плавящегося электрода.Для лучшего зажигания дуги сваркуначинают с касания поверхности изделия торцом одной из проволок, предпочтительно наименьшего поперечногосечения,Заканчивают сварку выключением подачи всех проволок одновременно либо, если требуется в конце шва заделка кратера, последовательным выключением подачи отдельных проволок или группы проволок.При сварке по предлагаемому способу возможно управление производительностью процесса, размерами шва и качеством сварных соединений за счет управления суммарной площадью поперечного сечения электрода, его формой и химическим составом дополнительных проволок.Преобладающим расположением дополнительных электродных проволок по отношению к основному плавящемуся электроду является симметричное относительно оси сварки. Подача проволоки может выполняться механизмами с общим и раздельными приводами. Форма поперечного сечения проволок как основной, так и дополнительных может быть круглой или прямоугольной, при этом участвовать одновременно в процессе сварки могут проволоки различных форм поперечных сечений и конструкции. Способ испытан при дуговой автоматической сварке сталей под флюсом и в среде защитных газовП р и м е р 1, Сваривают под флюсом АНдвухсторонние стыковые соединения из ниэколегированной стали толщиной 16,12,8 и 4 мм с раздел кой без скоса кромок и без зазора встыке.Режимы сварки соединений приведены в таблице.После сварки указанных соединенийс одной стороны изделия кантуют и натех же режимах выполняют сварку соединений с обратной стороны.В результате стыковые соединениявсего диапазона толщин, от 16 до 4 мм,сварены швами высокого качества безвнешних и внутренних дефектов. Коэффициент формы валика (отношение ширины шва к высоте его усиления) навсех швах более 7, что свидетельствует о благоприятной форме, а малаяплощадь поперечного сечения наплавленных валиков - о рациональном расходе электродного металла и электроэнергии,П р и м е р 2. Сваривают стыковоесоединение из малоуглеродистой сталитолщиной 14 мм с Ч-образной разделкой кромок с обратным формированием100 2600 ЭЗ 16 100 33 2000 12 1400 100 100 33 ЬОО 14598шва на флюсомедной подкладке. Длинастыка 1000 мм.Соединение собрано под сварку так,что площадь поперечного сечения раз.- бделки увеличивается от начала к концу на 30%,Для сварки данного соединенияначинают зажигание дуги касаниемизделия одной из дополнительных проволок (для облегчения зажигания дуги), затем включают подачу основногоплавящегося электрода и перемещениедуги по стыку, Через каждые 250 ммдлины соединения включается подачадополнительных проволок (по одной)так, что на последнем участке соединения в сварке участвуют все четыре проволоки (основной плавящийсяэлектрод и три дополнительные проволоки). Режим сварки: сварочный ток основного плавящегося электрода 900 А; сварочный ток основного электрода+ + одна дополнительная проволока 1000 А; сварочный ток основного электрода + две дополнительные проволоки 1100 А; сварочный ток основного электрода + три дополнительные проволоки 1200 А; напряжение дуги 40 В; скорость сварки 25 м/ч.В результате шов получается равномерно заполненным по всей длине с требуемым по форме и размерам усилением без наружных и внутренних деФектов,И качестве источников сварочноготока в вриведенных примерах использовалнсь два серийных сварочных выпрямителя типа ВДУ, соединенныхпвраллально,Ирнменение способа позволит повысить производительность и качествосварки, а также значительно упроститьсварочное оборудование, рассчитанноеиа сварку с применением повышенныхсварочных токов электродами повышениоге паперечиого сечения.Способ также предусматривает возможность управления размерами швабез измеаенкя площади поперечногоМФЕеия электрода и электрических парФпееврев щоцесса сварки (за счетраспеложеиия дополнительных проволокотносительно основного электрода иоси сварки).Способ позволяет упростить регулирование сварочного тока, производительности процесса и размеров швав вроцессе сварки, что удобно присварке соединений с переменными размерами разделки кромок и с переменнойтолщиной стенки.Кроме того, способ сварки позволяет легко заделывать кратер в концесварки путем последовательного выключения подачи проволок, составляющих электрод.1 варочный Напряжение Скоростьок, А дуги, В сварки,м/ч1 А 598 А 9 оставитель В. Влехред Л.Олийнык едактор О, Юрковецкая Побретениям н при ГКНТ ССС крыти аушская наб д Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, ч Заказ 396/12 Тираж 892 ВНИИПИ Государственного комитета по 113035, Москва, Жодавс кая Корректор И. Мус