Способ дуговой сварки электрозаклепками

(71) Т инстит (72) В (53) 6 (56) А 9 5560 и И,П,Куркин088.8)видетельство СССР23 К 9/14, 1975. 54)АКЛЕ57) дуговоавящимва к х газов отрасляхавтомопри сварся и е ьзо- судореиму; авек ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОСОБ ДУГОВОЙ СВАРКИ ЭЛЕКТРОзобретение относится электрозаклепками не ктродом в среде защит т быть использовано в строения, судостроения роения,преимущественн Изобретение относится к дуговойсварке электрозаклепками (точками)неплавящимся электродом в среде защитных газов и может быть исполвано в отраслях машиностроения,строения, автомобилестроения, пщественно для сварки цветных металлои сплавов малой толщины,Целью изобретения является повышение качества формирования эЛектрозаклепки при сварке тонколистовыхэлементов и устранение расхода присадочного материала.На фиг.1 - 3 показаны стадии процесса сварки,Сущность способа заключается втом, что свариваемые элементы 1 и 2толщиной с и д перед сваркойустанавливают с зазором в околошовной зо ке цветных металлов и сплавов малой толщины. Цель изобретения - повыше ние качества формирования электрозаклепки. Свариваемые детали первоначально устанавливают с зазором. Пос" ле образования в верхнем элементе жидкой ванны размером от четырех до шести егб толщины свариваемые элементы сжимают. Под действием давления дуги яидкий металл верхнего элемента оттесняется к периферии сварочной ванны и проплавляется нижний элемент, После отключения дуги образуется электрозаклепочное соединение. При сварке по данному способу обеспечивается уменьшение времени сварки не требует- аЭ ся использование прнсадочного материала. 3 ил. не и зоне заклепки с помощью теплоизолирующей прокладки 3, что устраняет теплоотвод от верхнего элементак нижнему. Свариваемые элементы 1:и.2 вместе с прокладкой 3 устанавливают на подкладку 4 и прижимают к нейприжимами 5. В сопла 6 плазмотронаподают плазмообразунвций газ и зажигают дугу 7 между электродом 8 плазмотрона и верхйим элементом 1. Пригорении дуги 7 на верхний элемент 1вследствие отсутствия теплоотвода внижний элемент 2 ускоренна образуется жидкая ванна диаметром 0. При достижении жидкой ванной диаметра Р,равного четырем-шести талщинам верхнего элемента 1, облегчается образование отверстия в жидкой ванне. Передобразованием отверстия верхний эле мент прижимается свариваемой поверхностью опорной втулки 9, изолированной от сопла б втулкой 10,к свариваемой поверхности нижнего элемента 2 ипрокладке 4, образуя хороший тепловой контакт. Под действием давлениядуги 7 и сил поверхностного натяжения в жидкой ванне верхнего элемента1 образуется отверстие диаметром Ри активное пятно дуги перемещаетсяна нижний элемент 2, образуя на немжидкую ванну диаметром Рн (фиг,2).Жидкая ванна на верхнем элементе 1принимает Форму тора. При достижениижидкой ванной в нижнем элементе 2размера Р, равного диаметру отверстия Р в верхнем элементе 1,жидкаяеванна верхнего элемента вливается вванну нижнего, образуя общую ванну сдиаметром соединения, равным Рз, После этого дуга отключается, формируется сварная электрозаклепка.Для всех толщин критический диаметр жидкой ванны Р= 6 Р,При диаметре жидкои ванны Р(РВкуболее устойчиво состояние с плоскойповерхностью ванны, а при Р) Р к -состояние с поверхностью тора. Однако переход от одной формы поверхностик другой происходит не самопроизволь"но, а под действием давления дуги.Визуальное наблюдение за жидкойванной при действии дуги показывает,что в начале процесса зеркало ваннымалого диаметра слабо прогибается поддавлением дуги. С увеличением размераванны прогиб увеличивается и при достижении определенного диаметра образуется отверстие. Сжимать свариваемые элементы до образования размераванны меньше четырех толщин верхнегоэлемента нецелесообразно из-за неполного использования эффекта уста-,новки элементов с зазором, Сжиматьсвариваемые элементы при диаметреванны более шести толщин нельзя, таккак отверстие возникает до соприкосновения свариваемых поверхностей иэто приводит к ухудшению стабильности формирования электрозаклепки. Момент сжатия соединяемых поверхностейможно определять с помощью зависимостей распространения тепла в элементах.Калориметрические исследованиясварки электрозаклепками сплава АМцсжатой трехфазной дугой показали,чтодля расчет диаметра жидкой ванны с 93830 4точностью в пределах 107. применимарасчетная схема неподвижного линейного источника тепла в пластине4 ТЯсРГТ е - То Р гК ( , ) 16 а где Т - температура плавления мееталла, К;10 Т - температура металладо свараки, К;- теплопроводность, Вт(смК)Ф - толщина пластины, см;- эффективная мощность источ ника тепла, Вт;а - коэффициент температуропроводности, см /с;время действия источника,с;Р - диаметр жидкой ванны,см;Е; - показательная функция,По данной формуле можно определятьвремя, в течение которого жидкая ванна достигнет диаметра, равного четырем шести толщинам. Из формулы вы текает, что отношение Р / для за 2данного материала и режима дуги постоянно, Отсюда получаем расчетноэкспериментальный метод определениявремени горения дуги для получениязаданного диаметра ванный А)( г)Р, опопгде К - коэффициент, Е 4-6;Р , о - средние диаметр и время,опфполученные опытным путем.П р и м е р 1. Производилась сварка пластин из сплава АМц толщиной1,5 + 1,5 мм сжатой трехфазной дугой по предлагаемому способу. Диаметрсопла плазмотрона составлял й с =4 мм,длина канала сопла 1 е = 4 мм, ток вдетали 1= 120 А, расход плазмообраэующего аргона С4 л/мин, расстоя ние между соплом и верхним элементом,1, = 5 мм, а между торцевой поверхностью опорной втулки сопла и верхним элементом 1= 3 мм. Перед сваркой между элементами на расстоянии130 мм от места сварки электрозаклепки устанавливали кольцевую прокладку из текстолита толщиной 1 мм.На этом же расстоянии верхний элементприжимался к текстолитовой подкладкеи нижнему элементу, Зазор между элементами в зоне с 1= 30 мм составлял1 мм.Перед сваркой экспериментально-расчетным путем определяли время, в те 1593830чение которого жидкая ванна в верх-.нем элементе достигнет значения Р= =4 Ь = 6 мм. Для этого при заданном режиме проплавляли пластину =1,5 мм из сплава АМц на весу в течение С = 2,0 с. Затем после выключения дуги .измеряли диаметры точки с обеих сторон пластины и получили значения Р13,2 мм; Р = 12,0 мм; Р оп =(Р + 10 + Р )/2 = 12,6 мм, По формуле для расчета времени действия источника при 1 = 4,0 получили время с, через которое необходимо сжать свариваемые поверхности при сварке, т.е. С 15 = 0,45 с. В процессе сварки элементов через 0,45 с после зажигания дуги- прижимали верхний элемент к нижнему в зоне сварки опорной втулкой. После горения дуги в течение 4,5 с получали сварную электрозаклепку с размера-: ми Р = 10,5 мм Р н = 6,5 ммоП р и м е р 2, При аналогичных параметрах режима сваривали те же пластины, но размер жидкой ванны на верхнем элементе перед сжатием выбирали равным Р = 6 Ь=9 мм. Для расчета временииспользовали результаты опыта, приведенного в примере 1. В результате получили= 1,0 с. В процессе сварки элементов через 1,0 с после зажигания дуги на верхний элемент прижимали последний к нижнему элементу, Общее время сварки 4 с.В результате получили электрозаклепку 35 с размерами Р = 11,0 мм; Рн = 7 мм.При сварке без зазора сварную электрозаклепку с близкими размерами получали через 6-7 с. Сжатие элементов до момента, когда диаметр ванны на верхнем элементе меньше четырех толщин, нерационально, так как мал эффект сокращения цикла сварки.и затруднено регулирование цикла сварки при малом времени. Сжатие элементов после образования жидкой ванны диаметром больше шести толщин верхнего элемента приводит к нестабильности формирования электро- заклепки вследствие образования отверстия до сжатия элементов.Сравнение прочностных свойств точек, полученных по предложенному способу, со свойствами точек, полученных с использованием присадочной проволоки, показало, что они близки между собой.Способ позволяет улучшить качество формирования электрозаклепок без использования присадочной проволоки. Формула изобретения Способ дуговой сварки электро- заклепками, при котором свариваемые элементы устанавливают с зазором,сжимают за пределами формируемой электрозаклепки, возбуждают сварочную дугу, проплавляют верхний лист, формируют электрозаклепку и отключают дугу, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества формирования,электрозаклепки без присадочной проволоки, сжатие производят после проплавления верхнего листа и образования в нем жидкой ванны диаметром, равным от четырех до шести его толщины.1593830 Составитель Г,ЗотченковаТехред Л,Олийнык Корректор С.Шев Редактор Л. а Заказ 2795 Тираж 651 одписиое В Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгоро Гагарина, 101 Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5