Способ электродуговой сварки толстолистового металла

(5114 В 23 К 9 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯА ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ" Ч Я 3с. Б.фОТЕЬА институт (72) А,Н, А.И.Патр С.В.Рудь, (53) 621, (56) Авто 9 82269(54) СПОСОБ ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ СВАРКИТОЛСТОЛИСТОВОГО МЕТАПЛА(57) Изобретение относится к сварочному производству и м.б. использовано при однопроходной сваркестыковых соединений толстолистовогометалла любой длины без разделкикромок, Цель изобретения - повышение производительности и качества,сварки. В периоды времени перемещений электрода по направлениюсварки и назад со скоростью в 1,2"1,5 раза большей, чем скорость егоперемещения в направлении сварки,осуществляют регулирование плотности тока и напряжения на дуге от минимальных их значений до максимальных в заданные промежутки времении последующее снижение их значенийот достигнутых максимальных величин.В период перемещения сварочногоэлектрода по направлению сварки процесс осуществляют в начальный периодвремени 8, на минимальной плотности тока с плавным его увеличением в.период времени 0 , равный 0,12 - 0,16 толщины металла до его максимального значения, и максимальной плотности 1 ока в период времени Г, а при перемещении электрода назад ступенчато регулируют плотность тока, при этом в период времени , равный0,03 - 0,06 толщины металла, его уменьшают от максимального значения до величины х, с последующим его увеличением до уровняв период времени Г и снижением до минималь"% ной величины в период времени 7 равный 0,03 - 0,6 толщины металла. При перемещении сварочного электро- сЯ . да по направлению сварки процесс осуществляют в период времени ь,+ + 1/2 С при базовом напряжении на дуге с последующим его увеличением Сю в оставшийся период времени 1/2 Г, до максимального значения и максимальном напряжении в период 4/5 а в оставшийся период перемещения сварочного электрода вперед и назад - в период времени 1/5 ь + 74 снижают напояжение на дуге. до мини- мального значения с последующим его увеличением до промежуточного и Ью базового значения, соответственно в периоды времени и ь, Регулирование плотности сварочного тока и напряжения на дуге обеспечивает эффективное заглубление дуги и удовлетворительное формирование корневой части шва. 2 ил., 2 табл.Изобретение относится к электро- дуговой сварке и эффективно может быть использовано при однопроходной сварке стыковых соединений толсто- листового металла (с = 40-80 мм) любой длины беэ разделки кромок.Цель изобретения - повышение про" плавляющей способности дуги, производительности процесса и улучшение формирования корневой части шва.На фиг. 1 представлены графики характера изменения плотности сварочного тока, напряжения на дуге, скорости перемещения тележки сварочного автомата; на фиг. 2 - схема предлагаемого способа сварки.Процесс сварки ведется при циклически изменяющихся параметрах ре" жима. Цикл сварки начинают при минимальной величине плотности сварочного тока э. и начальных (базовых) значениях напряжения на дуге Б со скоростью перемещения электрода вдоль стыка по направлению сварки 7 ина шаг 1,(от точки 1 до точки 4, фиг, 2), при этом сварочная дуга перемещается относительно плоскости свариваемых кромок по сложному закону, В течение времени 0, она горит на поверхности соединяемых торцов изделия (т. 1"2). Затем по мере .нарастания плотности сварочного тока от э.м., до. за счет повы-шения скорости подачи электродной проволоки и напряжения на дуге (соответственно точки 2-3 и 2 -Э, фиг. 1) за отрезок временипроисходит плавное заглубление столба дуги (от точки 2 до точки 3, фиг, 2) на толщину свариваемого изделия. Плавное эаглублЕние. дуги обеспечива" ет именно несинхронное во времени ,увеличение плотности тока и напряжения на дуге в период(рост э. отстает от роста Пна с 1, /2). 11 рнс и ц с в пеРиоД 1 З фоРмиРУ ется корневой участок шва (от т. 3 до т. 4, фиг. 2). На конечном участке С осуществляют реверс тележки сварочного аппарата и перемещают ее назад, со скоростью Ч ,на шаг Ь(от т. 4 до т, 2, фиг, 2) эа время6 + ,;+ ( формируя средэпою часть шва. При этом на участкеосуществляют снижение плотности тока от макс и э. и напряжения надугеот Ума до 11 мии (соответственно,(точки 4-5 и 4 5, фиг. 1). Дпя бо лее эффективного гашения средней погонной энергии процесса в этот пери"од времени снижение Пот П макс5до Бми начинается раньше (на 1./5 С ),чем плотности тока,При дальнейшем перемещении головки аппарата со скоростью Ч ,в период времени с 1, осуществляют синхронный рост плотности тока от э. до1(т. 5-6, Фиг. 1) и напряжения на дуге от Ю , до 11 ром (т. 5-6, фиг. 2),В период времени Г производят одновременное снижение всех регулируемыхпараметров режима до их базового (начального) значения, соответствующихпериоду времени 11, циклограммы про-.цесса: плотности тока от э. донапряжения на дуге от Б 11 ром. до Б"(см. Фиг. 1, соответственно т. 6-7 (1) .Дуга выходит на поверхность свариваемых кромок (т, 6-7(1), фиг. 2), ав последующий момент времени (Г )она формирует лицевую поверхностьшвагТаким образом в периоды Ги 7обеспечивается разогрев свариваемых кромок плавное заглубление дуги в основной металл, гарантироЗО 35 4 О 45 50 55 ванное его проплавление и качествен"ное Формирование корневого участкашва, а в периоды , С и С - бездефектное Формирование средней частиметалла шва путем соответствующегоступенчатого циклирования плотноститока и напряжения на дуге. Начальныепараметры режима, такие как э. ц,Чг, и Б , обеспечивают устойчивоегорение дуги на поверхности свариваемых кромок и удовлетворительное формирование лицевой части шва, На этомзаканчивается один цикл сварки, количество которого зависит от длинысвариваемого изделия, Первый и последний цикл сварки выполняют на дополнительных планках с целью гарантированного сплавления начального иконечного участков шва, Сварку производят на стандартном оборудовании(сварочный аппарат А, выпрямитель сарочный типа ВДУ) с подключением в электрическую схему сварочного аппарата программирующегоустройства, управляющего параметрами режима процесса с целью обеспече"ния заданного цикла сварки,П р и м е р, Сварку пластины изстали 1 ОХСНД размером 401401500 ммпроизводят в лабораторных условиях51015 20 25 35 40 45 Ю 50 55по двум вариантам; при сварочныхтоках, равных= 500 А; 1, щ1000 А; 1 = 1300 А 1макс=1500 А, и напряжениях на дуге, рав"ньгх 11 = 60 Вэ Бмин = 55 Вэ П пром= щ 58 В Пмкс= 65 В. Образцы для сварки собирают с зазором с помощьювыводных планок, Сварку производят проволокой СвГА диаметром 4 мм опостоянным током обратной полярности иа флюсовой подушке В качествесварочного и подкладочного флюсов используют флюс АН, Эффективность проплавляющей способности дуги и равномерность формирования корневой части шва по сравниваемым вариантамсварки оценивают на поперечных макрошлифах путем замера глубины проплавле 1 рия с помощью обычной слесарной линейки с точностью до 0,5 мм. Процесс сварки начинают при минимальной плотности тока= 40 А/мм и базовом напряжении на дуге Б= 60 В. Егопродолжительность равна 8, = = 6,5 с. Затем с помощью программирующего устройства увеличивают плотность сварочного тока отдо 1,дкс = 119 А/мм за время Г = 5 си напряжение на дуге от 11 до П макс 65 В за время С /2 = 2,5 с. Рост плотности тока опережает вовремени рост напряжения на дуге на 2,5 с. С достижением максимальной плотности тока и ее выдержкой в течение С = 6,5 с поддерживают максимальным и напряжение на дуге П д = 65 В в течение 4/5 Я , По- следующее снижение плотности тока от 1 максдо 1 = 80 А/ммопережает начальный этап снижения напряжения на дуге от Цна 1/5 С ).Перемещение сварочной головки (электрода) вперед по направлению сварки в период времени Д + 7 +С = 18 с осуществляют со скоростью"3Ч = 26 м/г на шаг 1, = 130 мм,П.Га при перемешивании ее назад в период времени+ с + С = 6,8 с со скоростью Ч и= 35 м/ч на шаг= 65 мм, Снккение плотности свай,рочного тока от 1. , до д осущестл вляют в течение времени= 1,4 с, а напряжения на дуге от П к до Б - за время 1/5 з+= 2,7 с.минЗатем производят увеличение плотности тока отдои напряжения на дуге от П пп = 55 В до Бр,м= 58 В за время С= 4 с, В период 7 = 1,4 с производят одновременное сни-: жение плотности тока отдо 1 мнн и увеличение напряжения на дуге от Ппр, до Б= 60 В до исходных их значений. На этом заканчивается один цикл сварки при параметрах режима, соответствующих началу следующего цикла сварки.Таким образом, регулирование плотности сварочного тока, напряжения на дуге, скорости сварки и направления перемещения сварочной головки (автомата) обеспечивает как эффективное заглубление дуги в период, так и удовлетворительное формирование корневой части шва, Способ сварки с дополнительным регулированием плотности тока и напряжения на дуге в сочетании с возвратно-поступательными (без остатовок)перемещениями сварочной головки(электрода) в соответствующие пери-.оды времени обеспечивает более высокую проплавляющую способность дуги иравномерное формированиешва. Увеличение глубины проплавления основного металла путем регулируемого циклирования параметров режима связано с изменением тепловых характеристик дуги и ее газодинамическим давлениемиа расплав ванны, что объясняетсяувеличением средней погонной энергиипроцесса,Для оценки качественных показателей сварных соединений сравнивают механические характеристики.металла различных зон соединений, выполненных указанными способами. Иэсварных пластин вырезают образцыдля статических и ударных испытанийв соответствии с требованиями ГОСТ6996-66Продольная ось цилиндрических образцов диаметром 3 мм совпада-.ет с направлением продольной оси шва,а место расположения оси выбираютпо макрошлис.ту темплета. Испытанияна статическое растяжение проводятна машине ИМР с записью диаграммрастяжения, Для испытаний на ударнуювязкость (на ударный изгиб) изготавливают образцы типа Ч 1. Разметку длянанесения надреза производят такжепо макрошлифам.Результаты оценки механическиххарактеристик металла шва и ударнойвязкости сварного соединения представлены в табл. 1 и 2,1493415 Таблица 1 Механические свойства металла шва Способ сварки Ь,., МПа шина сза аэ аемого ме- МПа ла мм, Предлагаемый способ е 1, Механич"новногоВЬ =, 400Над черт 1 римеч ан ские харметалла ктеристикис.", 10 ХСНД - 19% = б 1% МПа с МПа", Ю й - пре ельные значения ств под чертой пяти испытаний,ских свойзначения мехаякч редние Как видно из табл, 1 и 2 все механические характеристики соединенийиз стали 10 ХСНД не ниже ТУ на варкуэтой стали. Сварной шов, выполненный предлагаемым способом сварки,без пор и шлаковых включений, монолитный, со своеобразным (" снизу-вверх"характером кристаллизации. Предлагаемый способ сварки характеризуетсяповъпленной проплавляющей способностью,Формула изобретенияСпособ электродуговой сварки толстолистового металла, при котором электрод периодически перемещают на шаг, равный 20 - 40 диаметрам электрода по направлению сварки, и назад на шаг равный 10 - 20 диаметрам электрода, о т л и ч а ю.щ и й с я тем, что, с целью повышения производительности и улущпения качества путем повышения проплавляющей способности дуги и улучшения формирования корневой части шва, в период Г, перемещения электрода по направлению сварки, составляю 1 кий 0,13 -.0,17 толщины свариваемого металла, ,процесс осуществляют на минимальной плотности тока с плавны . его увеличением в.период времени С, состав- В ляющий 0,12 - 0,1 б толщины металла,затем в течение временипроцесс осуществляют на максимальнойплотности тока, а при перемещенииэлектрода назад в период временифравный 0,03 " 0,06 толщины металла, ) плотность тока уменьшают до величины, составляющей 23 - 27 толщин металла с последующим ее увеличениемдо величинъ 1 30 - 34 толщин металлав течение времени С , составляющего0,01 - 0,012 толщины металла, и затем снижают до минимального значения в течение времени= 2 , приэтом в течение времени ,+ ,5 Гпроцесс сварки ведут при базовомнапряжении на дуге с последующимего увеличением в период времени0,5 до максимального значения,составляющего 1,07 - 1,1 базовогонапряжения при максимальном напряжении в период 4/5 7 э, а в оставшийся период 1/5 С +снижают напря 3жение до минимального значения, составляющего ,0,9 - 0,93 величиныбазового напряжения, с последующимего увеличением в период времениГ до величины, составляющей 0,95 -0,98 величины базового напряжения,а затем и период О до величины базового напряжения. 600-613 480-512 25,0 б 2,0 607 5051493415 1 О Таблица 2 Ударная вязкость, КСИ, Дж/см , при 40 С Способ сварки Толщина свариваемого металла, мм По центру шва По ЗТВ Предлагаемыйспособ 40 56-68 48 - 56 61 50 Унро н Ягой П р и м е ч а н и я, 1. Над чертой - предельные значенияударной вязкости, под чертой -средние значения пяти испытаний,2; Ударная вязкость основного металлапри.температуре испытаний 40 С равна 50 Дж/см,