Способ дуговой сварки

(5 Т)5 В 23 К 9/173ЗОБРЕТЕк Н ИЯВИДЕТЕЛЬСТВУ ОЗ СОВЕТСКИ ЦИАЛИСТИЧЕС СПУБЛИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССРОПИСАНИЕ И ВТ 1-".:,;: :,;. .: 2(21) 4871810/08 :. ".": ".-",:.: швами,"расположенными во всех простран- (22)19.07,90:- :, : ственных положениях,:Сущность изобрете- (46).23,08.92,. Бюл, ч. 31." . .: ния: питаниесварочной дуги осуществляют (75) А.Г.Потапьевский, В,И,Худяквов иотисточгника, имгеющеговдиапазоне рабо- О.П,Гейдерих.,:."чих режимов сварки крутопадающую внешг- (56) Заруба И.И, идр, Сварка в углекисломнюю характерйстйкут;При йовыШениигазе, - КТехника, 1966, с.27-35. " .напряжения дуги на величйзну 15-20 вышеЗаругбаИкИ.Особенностиприменяемых заданного рабочего напкрябжевия йитание способов ограничения тока короткого замы-": " дугй осуществляют напологопадающей или канья г при сварке в С 02. - АвтоматичЕская : жесткой внешней характеристике. Повыше- .сварка % 1, 1978, с,16-19,:.. ние:стабильности йроцгестсавсвкаркпи икачестсАвторское свидетельство СССР -,". " :.: ва швов и снижение разбрызгивания М 1148741, кл. В 23 К 9/16, 1978 :., ,-.;:" достигается за Счет ограничения увеличе,ния длийы дуги путем"Ограничениянапря- (54) СПОСОБ ДУГОВОЙ СВАРКИ . ".",.: женияс"помощью перехода на питание. дуги (57) Исйользование: сварка в углепкйсслом га-, , от источника:с лпоплпогопэдгающей или жестзе конструкций из стали средних толщин со." : -кой внешней характеристикой, 1 ил., 2 табл.М Изобретение относитсяк дуговой свар- " .гиосуществляют от источника с кгрутиобпадаке металлов плавящимСя электродоми - ющей внешней характеристикой; Этот пропредназначено,вчастности,длясваркикон-" цвсс отличается несколько мпеньшйм струкций из стали средних толщин со швэ-"разбрызгиванием.,.-:, -,.," .: .ми, расйоложенными . вовсех : Однакодиапазоны режимов такойсвар- пространственных положениях.;:.:" ки узки, Кроме того,"высокое напряжениеИзвестен способ дуговой сварки в С 02; : холостого хода приводит к частымоплавле- С при котором дугу питают от истточййка с ниям токоподводов горелки и вынужденным Се пологопадающей или жесткой внешней ха-: остановкам сварки,, йрактеристикой. Этот способ получил очень: . Известен способ дуговой сварки павел- : ч широкое применение во всех странах.:.;. щимся электродом в СО 2, при котором питаОднэконедостаткамиспособаявляются ние дуггй осуществляют" от источника с ф . повышенное разбрызгивайие и недостаточ-:комбинированной внешней характеристино хорошее формирование шва в диапазоне , кой падающейв диапазоне рабочих токов и средних и.больших токов и использовэййи напряжений и пологападающей в диапазопроволок диаметром 1,6 мм и более, когда не низких напряжений и повышенных топроцесс протекает с редкими короткими зэ- ков. Существенное улучшение процесса мыкэниями или без коротких замыканий. сварки в СО 2 и качества швов достигается вИзвестен способ дуговой сварки плавя- дйапазоне малых и средних токов при веде- .щимся электродом, при котором питаниеду- нии сварки с короткими замыканиями. Это3 4обусловлено прежде всего сравнительно напряжений, на 15-20% превышающих ранебольшими значениями напряжения холо- бочее напряжение сварки и пологопадаю стого хода, при которых разрывная длина щую или. жесткую ири напряжениях,дуги меньше вылета электрода, и при оста- превышающих рабочее напряжение сваркиновках подачи проволоки не происходит оп на 15-20,лавление токопровода сварочной горелки, . На чертеже йривтедена внештх няя харакПри сварке на больших токахдля улучшенжиятеристика "источйика, необходимого дляпроцесса требуются больШие наклоны получения предлагаемого процесса стварки.внешнейхахракжтсеристйки, В настоящее вре- . Начало сварки выпхолняютпутемкоротмя это достигается за счет высоких напря-, 10 кого замыканияэлектродас изднелйемт одно-жений холостого хода источника питания. " "гоизизевсестйоьГхспособов. ПослеэажиганиярИ тяаКИХ"НаПрянжЕНйякхХОЛОСтйОГОКбОдатдуХГа дуГИ" И дОСтИжЕНИя ЗадаНхНйМС рЕжИМОМЗНарастягивается настолько, что оплавляет го- чений напсряжения сварки и тока сварки накопровод и выводит из строя сварочную го-чинается стабильное течкеййе ироцессарелку,:;:": .15 сварки,ОбычнтыеколебаниянапряжениядуТаким образом; на сегодня отсутствует .ги на величину до +1 тО, всегда имеющиеспособ сварки, обеспечивающий улучшение . место при-сварке, пнривопдят к изменениям,сварки в СО 2 на средних и бохльших-токах, величины,тока други, Однакопри "питанииПрстЕКаЮщЕй С рЕдКИМИ КОратКжИМиИ ЗсаМЫКа- ". д 7 ГИ На КбрйутОтПадавщЕй ВйкЕШНчвтй ХараКтЕ.- ниями и без короткйх замыканий, : 20 ристикеизменения токанехвехлики инамногоНаИбОЛЕЕ бЛИЗКИМпВсПрЕдЛбаеГабвтМОМхуяяе-МЕНхЬШтЕ;"ЧЕМх "Г рИПИтаНИИ дуГИ На ПаЛОГОПта-,ЛяЕтСя СПОСОб СВарКИ, ПрИ КОтОрсОМ ПИтаНИЕдаЮщЕйаНЕШНЕйХархаКтЕрИСтИсКнЕ, а ИЗМЕНЕду и осуществляют на-крутопадающей ; ниядлиньг дуги большие; Это уменьшаетвнешней характеристике;:.:.:-: .-,:"."-.: :.: кхолебаййя капли йа электроидеи снижаетедостатком этого процесса; выполня рйкаэхобрхызтГйвачйие, улуЧшает формирование.емого насредних и больших токах,хявлчяется шва, Шов формирУетСя больршей ширины снедостаточйая степень саморегулирования -: " более мелкой чешуйчатостчьюи более плав-,дуги в результатечего наблюдаются"значи-". . йхьмб "пеРеходньм"к основному-металлу,ТЕЛЬНЫЕ КОЛЕбаНИя дуГИ, бОЛЬШабя ЧйубаеетВсИ-тоБОЛЬШая ШИрИНа ШВа ПОЗВпОЛтяпЕт ЪЫПОЛНятЬтельностьх к воздействию вйешнхихси 30.смрку с больщимйпск 6 роСтями, При повысобственных магнитных полей изнначйтель-:"йхеннии напряжеонйтя Духгия айше значения О .НОЕ бЛуждЕНИЕ дутГй; ЗтО СбущавретОВЕННОй За-= (1,15 - 1,20)ОМ: НаПрйМЕтр дО ЗНаЧЕНИя ОСетрудНяЕт СВарКу таерОВЫХ СОЕдИНЕНИй;(1,5-1,20)ОСВ,"кПИхтхахНИЕ дуГИ ОСущЕСТВЛяЮт .СаарКу С ГЛубОКОй:И уЗКОй раэдЕЛКОй МрОМОК;ч: йа ПОЛОГОПадаащйЕй ИЛИ жЕСтКОй ВНЕШНЕЙнаблюдается значйтхельное разбрьтзгива характеристике. Блатгодаря этому предуп-ниЕ электРодногО металла. ПРи ОкОйчхахйий"РЕждаетСЯ интенсивное оплавлЕниЕ дУгой" СВарКИ И СЛуЧайНЫХ ОСтайОВОК ЭЛбЕКтрОдНОй ЭЛЕКтрОда, а ЗаЧаСтуЮтИтОКОПнрсОВОда ГОРЕЛпроволоки зачатстую оплавляется" тоКОпро- "ки. Переходна питание на пологойадающуювод сварочной горелки, Последнеевызвано характеристику приводтит к резкому умень высоким йайряженйем холостого хосда ис шению тока дуги до значения с и замедлетчочников.читания с крутойадающей внеш-нию тойлавленйя электрода. Посколькуней характеристикой.:.: ,:,.;,;:;.,: :электрод подае"гся к йзтделию с неизменнойЦелью изобретения яхвлбяется потвпыае- скоростью, то проистхбодит уменьшение длиние стабильности процаейсчса"-ийскаичбества ны дуги, сйижение напряжения и увелйчеШвов; атакжеувеличение производительно ние тока дуги, При снижении напряжениясти,уменьшеййе разбрызгивания и облегче- . ниже Оп =(1,15-1,2)Осв питание дуги снования.труда сварщиков,:. -.: .:-" осуществляют на крутопадающей внешнейПоставленная цель дростигахется тем,чтохарактеристике. Напряжение дуги достигапри повышении напряжения дуги на 15-ет рабочего значения Оср, а ток увеличива 00 вйшезаданногорабочегозначения пи ется "до значения 1 в. Отмеченнн дуги осуществляется на изменения напряжения, длины дуги и токапологопадающей или жесткой вкнешней ха- - предкупреждает нарушение процесса свар еристике.: .-.-;,"-:=.: - :ки и повышение разбрызгивания, уменьшаСпособ осхущестявлсяиется следующим об- ет отрйцательное воздействие магнитног,разом; ":. . . ":- ":". дутья, предупреждаетоглавление токопроПлавящийся электрод и изделие под вода и ваходиз строя сварочной горелки.ключают к клеммам источника питанияГ 3 ри ведении сваркис короткимиэамыиметющего комбикнирхованную внешнюю ха- каниями напряжение сварки берут таким,рактеристику - крутопадающую в диапазо- чтобы длина дуги была равна 1-2 диаметране раббчих напряжений саари и - аяектрода и при коратких ааииканияхйути17560 О5 6скорости нарастания тока короткого замы- соединений сталиВМСТ-Зя Швы, выполннкания увеличивают до значений 100-200 ные на указанных режимах, без дефектов. кА/с. Началои течение процесса сварки имели плавные очертанйяи мелкочешуйча" аналогичны описанному.: : :.:.тую поверхность, Разбрызгивание не преПри мере горения дуги и оплавления 5 вышало 4-6%электрода на торце формируется капляжид- Результаты обработки экспериментов кого металла, приподнимается дугой, Дуга,. при предельных значениях параметров пригорящая на крутопадающей ветви внешней .: ведены в табл.2, В опытах 1 - 9 сварка выполхарактеристики, легко растягивается-и сме ": нялась отвыпрямителя с кЯопмлбинированной щается, расширяя участок нагрева иэделия; 10 внешней характеристикой О = К 1 и соотчто увеличивает ширину шва и улучшает етственно К н В/А козффи иент нафоРмиРование валика, Колебания капли на ветственно = , коз ициент наэлектроде невелики так как изменения на-т клона крутопада 1 ощей ветви К = -0 25 В/А пряжения не вызывают больших бросков коэффициентнаклона пологопадающейветтока. Это обеспечивает уменьшение Раз ви К = -0,02 В/А Использовали проволоку" брызгивания, При увеличении напряжейия"и:, свГ 2 С диаметром 1,6 мм по ГОСТУ 2246- выше значений 1,15-1,20)Ос, при которйх; . 70 без очистки всостояййи поставки, покрывозможны интенсивное оплавление элект-"тую смазкой и специально очищенную рода и обрывы дуги, питаниедуги переводят" . механическим-путей. Для защиты использона пологопадающую или жесткую внеШянююн 20 валиСО 2 по ГОСТУ 5080-76, Расход С 02 10 характвристику, Уменьшение тока, проис-" л/мин. Наплавлялись валики внижнем поло- ходящее при этом,уменьшает оплавлехнипежении насталь ВМСТтолщийой 10 мм, на электрода и приводит куменьшению длины"токе 300 А напряжениесварки 08 = 28 В, дуги и восстановлению заданного рабочего : вылет электрода 20 мм, полярность обратная. значения напряжения дуги. Благодаря это-. 25В ойыте 10 сварка велась от источника му повышается стабильность процесса, По. . с крутопадающей вйешнетй характеристистепенно размеры клапли увеличисваюртся,кой с наклоном К = -0,25 В/А; в опыте 11 когда они превысят длину дугй, наступает: сварка велась от выпрямителя с полагодакороткое замыкание разрядного промежут- - дающей внешней характеристикой и наклока. В этот момент прийудительно увеличи 30 ном К = -0,02 В/А.вают скорость нарастанйя тока короткогО " - Данные киносьемки камерой СКС 1 У со замыкания в цепи до значений 100 - 200 ,. скоростью 500 кадров всекундутпоказали, кА/с. Этонеобходимодля быстрогоперехо- что при крутопадающей внешней характеда капли в ванну под действием электрбди-; ристике (опыт 10), а также при комбиниронамическихсил и поддержания стабильный 35 ванной внешней характеристике при Оп = процесса сварки, В конце перехода катпли в: , 1,300 после каждого короткого замыкания ванну жидкая шейка между.каплейи электрпри переходе капли в шов загорается дуга, родом перегорает, В этот момент зажигает-" оплавляет электрод и обрывается, При переся дуга и весь цйкл процесса,повторяетлся;ходе. на пологопадаяющуЮ внешнюю харак- Увеличение скорости нарастания необходи теристику при Оп = 1,250 св примерно после мо только в случае, еслй источник питайия " 3-4 коротких замыканий дуга сплавляет на участке крутопадающей внешней харак-"электрод и обрывается. После обрыва дуги теристике обеспечивает скорости нараяста- . процесс восстанавливается после короткония тока короткого замь 1 кания "менее го замыкания электрода с ванной, при кото - 200 кА/с(прииспользоватнии проволок" 45 рой наблюдается взрыв,приводящий кдиаметром 0,8-1,4 мм): ": Расплескиванию ванны и выбросу жидкогоВ качестве примера практической реа-:металла в виде брызг, При значении Олизации предлагаемого способа .сварки-. 1,20 Осв дуга не оплавляет электрод и"не можно указать на применение его для свар- обрывается, Наличие загрязнений на поверки в СО 2 сталей средних толщин в нижнем 50 хности проволоки приводит к увеличению положении, Сварка производилась провбдлины дуги. В этих случаях характеристика локой свГ 2 С по ГОСТУ 2246- 0 с защитойпрбцесса сварки прй Оп = 1,150 св оказались дуги газообразной двуокисью Углерода по весьма близкими к процессу, реализуемому ГООУ 8050-76. Сварка выполнялась полу- при О, =1,200 с, Исходя иэ того, чторазлич- автоматомтипа ПДГспитаниемдугиот 55 ные заводы, изготавливающие проволоку опытного выпрямителя, обеспечиваЮщего свГ 2 С по ГОСТУ 2246-70 применяют раэполучение комбинированной внешней ха- личные покрытия, а оценки роли покрытия рактеристики в диапазоне до 500 А, . ГОСТ 2246-70 не оговаривается, предлагаВ табл,1 приведены режимы опытных ется значения напряжения О,= брать в пресварох на ооратнои полярности тавровых.1756061 7делах Зп = (1,15 1,20)Осв Данные киносъемки показали, что при значениях Оп(1,20)Осв имеет место спонтанное оплавление электрода до обрыва дуги, т.е, имеет место качественное скачкообразное 5 рактеристикой, Предлэгаемь 1 й способ обеспечивает повышение скоростей сварки в 1,5-2 раза, разбрызгивание уменьшается примерно в 2 раза, улучшается внешний вид швов, облегчается труд сварщиков и их изменение характера течения процесса утомляемость, так как при новом процессе дуга более мягкая и эластичная. Снижение сварки, следствием которого является сущепотерь на разбрызгивание обеспечивает снижение расходов на очистку изделий поственное ухудшение технологических характеристик процесса сварки, что подтверждено данными анализа опытов, 10 приведенных в табл,2,Таким образом; ведение процесса предлагаемым способом с изменениемнаклона внешней характеристики от крутопадаюсле сварки, а также экономиЮ электроднойпроволоки, газа и электроэнергии,:Формула изобретения. Способ дуговой сварки -плавящимся щей к палогопадающей или жесткой при 15 электродом, прикотором питание сварочнапряжениях Оп = (1,15 - 2,20)Осв обеспечи- ной дуги осуществляют от источника, имеювает существенноеулучшение технологиче- щего в диапазоне рабочих режимов сварки ских характеристик процесса сварки, а крутопадающую внешнюю характеристику,именно повышает стабильностьпроацгесса, отлич а"ю щи й с я тем, что, с целью уменьшает разбрызгивание и улучшает фор повышения стабйльности процесса и качемушва, что позволяет вести сварку на более ства швов, а также увеличения проиэводивысоких, чем обычно скоростях, "тельности снижения разбрызгивания иПредлагаемый способ дуговой сварки облегчения труда сварщиков путем ограниможет заменить в производстве обычную чения самопроизвольного увеличения длисварку в С 02 проволокой свГ 2 С по ГОСТУ 25 ны дуги, при повышении напряжения дуги 2246-70, вь 1 полняемуго в нижнем положении на величину от 15 до 20 выше заданного от серийновыпускаемых выпрямителей ти- рабочего напряжения питание дуги осущепа ВС-ЗООБ, ВС, ВЛУ, ВДУс .- ствляют на пологопадающей или жесткой жесткой и пологопадающей внешней ха-внешней характеристике. е ее ее Табл и ца 1 блица 2 гг г геКоаффициент СостояК в зависи- проволо гг г еее ааг г е е г г ге Технические характеристи Опы и аге Кг еа гегг е Число Число Чеауй"с- чатость ловерхмости О=К ирина КЗ Бнацелесварки аниФ обрывов в и при сварк кз/с дуг10 ых но О, ва е гаг Не Не оцище17,56061 ЙРбАолжениер табл,2ееееге етев Козффициейт К в зависиаа ее авава Достояние аровоюлокиюееитиеЕее еева и вю аае е еюв е ива Технические ха ра кте рис ав, е иее е ю е е внеиаеЕеу иееаие авив аеЧислообрьюею Ширина.шва,мм Газбрызгивание,ф Число КЯ ду. КВьу сварке кз/свееееею и Е ю ие еевее иввеюеЕа е ееиааи ае е и инеюаи в"3 .23, . Нет . ,ю . 9 очищен, : :2 Иелк.- оешуй. ииев ветви е е ен актор Д;Моталь Со А.Потапьевскииргентал, Корректор М.Т ч е е ред3047:Тираж .:,ПодписноеНИИПИ: Государственного комитета по йзобретениям и отюкрйтиям йрир Г113035, Москва, Ж-ЗЬ, Раушская наб., 4/5 КНТ СССРна, 101,т "Патент", г. Ужгород; ул, Гог Омб те н в е ю т ЧислоК 3 ввал л чале,сварки Хсэ