Способ наплавки в электромагнитном поле и устройство для его осуществления

ОЮЗ СОВЕТСКИХОЦИАЛИСТИЧЕСКИХЕСПУБЛИК 5 ц 5 В 23 К 9/08 РЕТЕНИ к дуговои свареским управлезоваться при ых деталей мавкой под слоем тение относитс тогидродинами ожет испол ении изношенн этической напл Изобре ке с магни нием и м восстановл шин автом флюса. ляется повыше ижение гл бины ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Башкирский сельскохозяйственный институт(56) Авторское свидетельство СССР М 305969, кл. В 23 К 9/08, 1971.Авторское свидетельство СССР М 537772, кл. В 23 К 9/08, 1976.Авторское свидетельство СССР Ь 155898, кл. В 23 К 9/08, 1962.(54) СПОСОБ НАПЛАВКИ В ЭЛЕКТРОМАГНИТНОМ ПОЛЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к машиностроению, в частности к дуговой сварке с магнитогидродинамическим воздействием, и Целью изобретения явние качества наплавки и сн У проплавления металла.На фиг. 1 показана схема устройства для осуществления способа; на фиг. 2 - 4 - временные диаграммы напряжений и токов в характерных точках схемы.Сущность способа заключается в плавной регулировке скважности импульсов прямоугольной формы продольного электромагнитного поля постоянной полярности,может использоваться при восстановлении изношенных деталей машин наплавкой под слоем флюса. Цель изобретения - повышение качества наплавки и снижение глубины проплавления основного металла. Плавно регулируют скважность импульсов электромагнитного поля одной полярности, воздействующих на сварочную дугу и расплав сварочной ванны при заданной частоте следования импульсов, Задающий генератор узла управления, коммутирующего электромагнитное поле элемента, имеет цепь положительной обратной связи регулирования частоты импульсов и цепь отрицательной обратной связи регулирования скважности импульсов, Выход задающего генератора через формирователь импульсов подключен к усилителю мощности, соединенному с управляющим электродом коммутирующего элемента, 2 с. и. ф-лы, 4 ил,Скважность увеличивают и уменьшают пр аданной частоте следования импульсов, Устройство для осуществления способа наплавки под слоем флюса в электромагнитном поле постоянной полярности с плавной регулировкой скважности (фиг, 1) включает электромагнит 1 ввода поля, блок питания 2, коммутирующий элемент 3, узел управления 4 блока питания, узел управления 5 коммутирующего элемента с задающим генератором 6 и формирователем импульсов 7, который соединен с усилителем мощности 8, Задающий генератор 6 имеет цепь положительной обратной связи 9 регулирования частоты импульсов и цепь отрицательной обратной связи 10 регулированияскважности импульсов, выполненные в виде резисторных делителей.Формирователь импульсов 7 подключен входом к выходу задающего генератора6, а выходом - к усилителю мощности 8, 5соединенному с управляющим электродомкоммутирующего элемента 3,Способ осуществляют следующим образом,Наложение продольного магнитного 10поля постоянной полярности приводит сварочную дугу во вращение с перестройкой ееформы в колоколообразную и рассредоточением активного пятна нагрева на поверхности восстанавливаемой детали, В 15начальный неустановившийся период горения сварочной дуги воздействие внешнегомагнитного поля должно быть ограниченным из-за изменения электропроводностиферромагнитного металла по мере его разогрева и проплавления. Это достигается снижением продолжительности следованияИмпульсов в пределах заданной частоты,что соответствует увеличению скважностиимпульсов и уменьшению магнитного потока,т, е,02,При стабилизации процесса горения дуги продолжительность импульсов плавноувеличивают и тем самым продолжительность пауз между ними сокращают, что соответствует уменьшению скважности С 1импульсов и увеличению магнитного потока, т, е. 02. Площадь основания столбасварочной дуги увеличивается, что вызывает снижение давления на расплав сварочной ванны и уменьшение глубиныпроплавления основного металла, поэтомуформирование наплавляемого металлопокрытия улучшается.Сварочная дуга принимает свою естественную форму, соответствующую дуге приотсутствии внешнего магнитного поля. Благодаря этому не образуется чрезмерное увеличение скорости вращения столбасварочной дуги под воздействием магнитного поля с импульсами прямоугольнойформы постоянной полярности при величине индукции более 0,03 Тл и обеспечиваетсянадежная защита расплава сварочной ванны от вредного влияния атмосферного воздуха,Импульсный магнитный поток с регулируемой скважностью приводит к появлению в расплаве сварочной ванны пондеромотор ных сил различной величины, которые способствуют измельчению структуры наплавленного металла, подавляя дендритную кристаллизацию, что является благоприятным для последующей механической обработки и закалки ТВЧ,Наплавка в электромагнитном поле с применением устройства осуществляется следующим образом,В качестве задающего генератора применена аналоговая микросхема на операционном усилителе ОА 1 (фиг.1). В схеме задающего генератора цепь положительной обратной связи, состоящая из резисторного делителя В 6, ВЗ, В 1, используется для регулирования частоты импульсов, а раздельная цепь отрицательной обратной связи, состоящая из Ч 01, ЧО 2, резисторного делителя В 4, В 5, В 2 и конденсатора С 1, позволяет плавно регулировать скважность выходного сигнала в пределах заданной частоты следования импульсов. Встречно включенные диоды Ч 01 и ЧО 2 пропускают поочередно положительную или отрицательную полуволну с выхода операционного усилителя ОА 1. При равенстве плеч переменного резистора В 2 на выходе генератора формируется симметричный синусоидальный сигнал Ч 1 (фиг, 2), В начальном неустановившемся периоде горения сварочной дуги нижнее по схеме плечо резистора В 2 (фиг, 1) устанавливается меньше верхнего. При этом на вход ОА 1 поступает больше положительного напряжения, чем отрицательного и на выходе задающего генератора 6 появляется сигнал Ч 1 (фиг. 3) со скважностью 0 больше 2, После того, как процесс стабилизируется, верхнее плечо резистора В 2 устанавливается в положение, меньшее нижнего, и на выходе генератора появляется сигнал Ч 1 (фиг.4), скважность 0 которого будет меньше 2. Разделение цепей положительной и отрицательной обратных связей позволяет регулировать скважность, не меняя частоты генерации импульсов, которая в свою очередь может изменяться резистором В 3 при заданном значении скважности.С выхода задающего генератора 6 сигнал синусоидальной формы поступает на вход формирователя импульсов 7 (фиг, 1) прямоугольной формы, который может быть выполнен на основе стабилитрона Ч 05 и цифровой микросхемы 001, используемых для улучшения формы импульсов, Для согласования работы задающего генератора и формирователя импульсов и упрощения источника питания 2 питание операционного усилителя ОА 1 выполнено по схеме с плавающей средней точкой, что позволяет питать усилитель от того же униполярного источника питания 2, что и цифровую микросхему 001,Напряжение стабилизации стабилитрона ЧО 5 выбрано большим, чем напряжение5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 стабилизации одного из стабилитронов ЧОЗ, ЧО 4 цепи питания задающего генератора б. При формировании положительной полуволны Ч 1 (фиг. 2 - 4) на выходе генератора происходит пробой стабилитрона ЧО 5 формирователя импульсов 7 и на выход микросхемы 1 поступает сигнал, ограниченный по амплитуде напряжением стабилизации стабилитрона Ч 05, По окончании положительной полуволны Ч 1 на выходе задающего генератора синхронно заканчивается прямоугольный импульс Ч 2 (фиг. 2 - 4) и происходит запирание ЧО 5, Микросхема 001 кроме счетного О и синхронизирую- щего С входов имеет также вход разрешения Р, который позволяет срабатывать микросхеме как по положительному, так и по отрицательному фронту входного сигнала, Наличие входа Р и включение микросхемы 001 по предлагаемой схеме (фиг.1) позволяет формировать на выходе 001 сигнал прямоугольной формы любой скважности, амплитуда которого практически равна амплитуде напряжения питания микросхемы 001, Напряжение с выхода формирователя импульсов ЧЗ (фиг, 2 - 4) поступает на вход усилителя мощности 8 (фиг. 1), соединенного с управляющим электродом коммутирующего элемента 3. В зависимости от устойчивости и формы сварочной дуги, а также по мере разогрева и проплавления основного металла, на электромагнит ввода поля 1 подаются импульсы тока Рмвп прямоугольной формы постоянной полярности выбранной скважности, которую увеличивают (фиг, 3) и уменьшают (фиг. 4) в пределах заданной частоты следования импульсов,П р и м е р, Описываемым способом и с помощью данного устройства наплавляли образцы из стали 45 диаметром 70 мм и 90 мм и с использованием электродной проволоки марки Нп-ЗОХГСА диаметром 2 мм. Образцы наплавляли автоматической головкой АМ, источником тока для наплавки служил сварочный преобразователь ПД, Катушка электромагнита имеет обмотку с числом витков 500 медной проволоки марки ПЭ,75 и питается прямоугольными импульсами тока постоянной полярности. Сечение сердечника электромагнита имеет размеры 2 бх 26 мм,Образцы наплавляли на форсированном режиме со скоростью 24 м/ч на токе обратной полярности= 300 А, скорость подачи электродной и ро волоки Чэ = 128 м(ч. Вылет электрода 60 мм, рабочее напряжение О = 30 В . Параметры электромагнитного поля следующие: величина магнитной индукции В = 0,045 Тл, частота импульсов 1 ==16 Гц, скважность импульсов плавно изменялась от 0 = б до О = 1,2, Ширина валиков, наплавляемых под воздействием внешнего магнитного поля, равнялась 16 мм против 11-12 мм на режиме без поля, глубина проплавления соответственно 1,5 мм и 3,5 - 4 мм. Наплавка образцов на указанном режиме без магнитного поля приводит к нарушению стабильности процесса и неудовлетворительному формированию наплавляемых валиков, Под воздействием магнитного поля с регулируемой скважностью процесс протекает стабильно с хорошим формированием металлопокрытия.Структура металла, наплавленного в электромагнитном поле, получается однородной, мелкозернистой с подавлением дендритной кристаллизации.Таким образом, изобретение позволяет при восстановлении изношенных деталей машин автоматической наплавкой под слоем флюса повысить качество наплавки и снизить глубину проплавления основного металла.Формула изобретения 1, Способ наплавки в электромагнитном поле, при котором на сварочную дугу и расплав сварочной ванны воздействуют продольным электромагнитным полем постоянной полярности с импульсами прямоугольной формы, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества наплавки и снижения глубины проплавления металла, в процессе сварки плавно регулируют скважность импульсов электромагнитного поля таким образом, что в начальный неустановившийся период горения сварочной дуги скважность этих импульсов увеличивают, а при стабилизации горения дуги - уменьшают при заданной частоте следования импульсов.2. Устройство для наплавки в электромагнитном поле, содержащее электромагнит авода поля, блок питания со схемой управления, коммутирующий элемент и узел управления коммутирующим элементом, включающим задающий генератор, формирователь импульсов и усилитель мощности, соединенные последовательно, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения качества наплавки и снижения глубины проплавления металла, задающий генератор узла управления коммутирующим элементом выполнен в виде усилителя с положительной и отрицательной обратными связями, при этом выход усилителя через разнополярно включенные диоды подсоединен к крайним выводам первого резисторного делителя, средний регулируемый вывод которого соединен с инверсным входом усилителя и выводом конденсатора, второй вывод которого подключен к средней точке питания усилителя и первому выводу второго реэисторного делителя, второй вывод которого соединен с выходом задающего генератора и через резистор подключен к выходу усилителя, прямой вход которого соединен со средним регулируемым выводом второго реэисторногоделителя.1697998 Составитель В.ГрибоваТехред М,Моргентэл Корректор Т.Палий едактор Н.Горват Заказ 4353 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101