Способ дуговой сварки плавлением

.Ж 9/167, 9/17 В 23 151) К 33.,РЕТЕНИЯ ОМИТЕТОТКРЫТИЯ ГОСУДАРСТВЕННПО ИЭОБРЕТЕНИПРИ ГКНТ СССР ПИС СВИДЕТЕЛЬСТВУ ОРС Изобретение относится к электродуговой сварке металлов и сплавов штучны) и неплавящимися электродами различных толщин в различных пространственных положениях и может быть применено в различных отраслях машиностроения и монтажных работах.В современном производстве сварных консгрукций в различных пространс 1 венных положениях применя)от способы сварки с поперечным и продольным колебаниями конца электрода с целью удеркания жидкого металла в ванне без воздействия на источник питания дуги (см. Справочник по сварке под ред. Е.В,Соколова, т,2, М,; Машиностроение, 1961, с.163- 164), Известные способы сварки(71) Ростовский-на-Дону институт сельскохозяйственного машиностроения(56) А,В,Петров, Г,А.Славин. Автоматическая сварка тонколистовой стали импульсной дугой в среде аргона. Сварочноепроизводство, М 2, 1961, с,18-21.(54) СПОСОБ ДУГОВОЙ СВАРКИ ПЛАВЛЕНИЕМ(57) Использование; для электродуговойсварки металлов и сплавов штучными и неплавящимися электродами деталей различных толщин в различных пространственныхположениях. Сущность способа: способ осуществляется с периодическим уменьшением и повышением плотности тока. Для этогосварку ведут от управляемого источника питания преимущественно со штыковой характеристикой в диапазоне рабочих параметров режима. Предварительно устанавливают граничные величины тока =(0,2-0,5)н 0 л и 12 = (1,1-1,5)вам. Затем возбуждают дугу и ведут сварку на токе 2, При образовании сварочной ванны заданных размеров, которые определяются условиями удержания жидкого металла в ванне, увеличивают длину дуги до напряжения О) в . =Ока + Ккд(1,5 - 2,5)бэ. При этом ток дуги ступенчато снижают до 1 в течение времени, равного времени кристаллизации (0,5 - 0,9) объема металла ванны, Снижают напряжение дуги до напряжения уставки О 2 = 0+ +Кд(0.1 - 0,3)бэ путем сокращения длины дуги, Затем ток дуги дискретно увеличиваит до 12 и по мере образования сварочной ванны снова увеличивают длину дуги, и процесс повторяют. Ок - сумма приэлектродных падений напряжений, В; Кд - градиент потенциала столба ,уги, В/мм: гЬ - диаметр электрода, мм. 1 фиг 1 табл. плавлением в большинстве случаев не обеспечивают получение качественных сварных швов вследствие неравномерности проплавления и нарушения защиты дугой кристаллизующегося металла в ванне.Наиболее близким к предлагаемому является способ дуговой сварки неплавящимся электродом в за.цитных глзах, заключающийся в том, что периодически уменьшают и повышают плотность тока таким образом, что во время высокой пл )тности тока металл шва расплавляется, а в период низкой плотности тока - затвердевает, Величины низкой и высокой плотностей тока регулируются по жесткой программе (см, петров А.ВСлавин Г,А, Автоматическая сварка тонколис 1 овой стали импульс 1776517ной дугой в среде аргона, Сварочное производство, М 2, 1961, с.18-21).Однако этим способам присущи недостатки, связаннь 1 е с тем, что снижение плотности тока при относительно большой длине дуги приводит к блужданию дуги, нарушению защиты металла шва и условий кристаллизации металла в сварочной ванне, а при сварке плавящимся электродом приводит к затягиванию короткого замыканиядуги каплей расплавленного электродного металла, Кроме того, укаэанные способы сварки осуществляются по жесткой программе, что не позволяет учитывать различных возмущений, действующих на систему 15электрод - дуга-ванна. Указанные недостатки снижают качество сварного соединения.Целью изобретения является повышение качества шва при сварке в различных пространственных положениях, расширение технологических возможностей процесса, диапазона свариваемых толщин штучными и неплавящимися электродами.Поставленная цель достигается тем, что в известном способе дуговой сварки плавлением, при котором сварку выполняют с периодическим уменьшением и повышением плотности тока, сварку ведут от управляемых источников преимущественно со штыковыми характеристиками в рабочемдиапазоне параметров режима, Для этого предварительно устанавливают граничные величины тока 11 .= (0,2-0,5)1 ном и 12 = =(1 1-1,5)нам, где 1 ном - номинальный ток дуги, величину которого задают в эависимости от толщины свариваемых деталей и допустимого тока для выбранного электрода. Затем возбуждают дугу и ведут сварку на токе 12, При образовании сварочной ванны заданных размеров, которые определяютсяусловиями удержания жидкого металла в ванне, увеличивают длину дуги до напряжения уставки 01 = Ока + К д(1,5-2,5)бэ. При этом ток дуги ступенчато уменьшают до 1 и в течение времени, равного времени кристаллиэации (0,5 - 0,9) объема металла ванны, снижают напряжение дуги до напряжения уставки 02 = Ока + Кд(0,1-0,3)са путем сокращения длины дуги. Затем ток дуги ступенчато увеличивают до 12 и по мереобразования ванны снова увеличивают длину дуги, Процесс повторяют.Ока - сумма приэлектродных падений напряжений;Кд - градиент потенциала столба дуги;са - диаметр электрода,При осуществлении процесса сварки на токе ниже 11 и длине дуги, равной (1,5-2.,5)бэ, уменьшается сечение дуги, снижается ее пространственная устойчивость, Это вызы 20304050 вает нарушение защиты расплавленного металла и ухудшает качество сварного соединения. На токе выше 12 увеличивается вероятность образования прожогов при сварке тонкостенных элементов и вытекание металла из ванны при сварке средних и больших толщин в положениях, отличных от нижнего,При напряжении на дуге более 01 при неизменном токе увеличивается время пребывания металла шва в расплавленном состоянии. Это способствует выгоранию легирующих элементов и образованию пор, Снижение напряжения на дуге до 02, что соответствует длине дуги (0,1-0,3)ба при токе сварки, равном 11, приводит к длительному короткому замыканию, ухудшению условий разрыва перемычки, нарушению процесса сварки и качества шва,Периодические изменение обьема расплавленного металла сварочной ванны от 1 до 0,5 за счет изменения тока от 11 до 12 способствует измельчению структуры металла шва и направлению роста кристаллов.На чертеже схематично изображены вольт-амперные характеристики питающей системы: 11, 12 - граничные значения тока режима сварки; 01, 02 - уставки наибольшего и наименьшего напряжения дуги, при которых производится дискретное изменение тока,Особенность предлагаемого способа заключается в том, что предварительно устанавливают ток дуги выше номинального. После возбуждения дуги происходит интенсивное проплавление основного металла и рост обьема сварочной ванны, Одновременно увеличивают длину дуги при постоянном токе 12. При увеличении длины дуги расширяется зеркало сварочной ванны. Это приводит к снижению удельного давления дуги на ванну, образованию под активным пятном дуги большей прослойки жидкого металла, снижению глубины проплавления с одновременным увеличением зеркала ванны. Это все приводит к улучшению условий удержания металла в ванне. При достижении ванной заданных размеров, которые определяются из условий удержания жидкого металла в ванне в зависимости от пространственного положения при неизменном напряжении дуги 01, дискретно уменьшают ток дуги до 11. Сварочная ванна начинает кристаллизоваться от периферии к центру, Площадь зеркала ванны сокращается и одновременно начинают уменьшать длину дуги при постоянном токе 1, что обеспечивает надежную защиту металла ванны, За время кристаллизации 0,5-0,9 обьема ванны длину дугового промежутка сокращают до (0,11776517 1 = (0,2 - 0,5)нсм г = (1,1 - 1,5)ном,Доля закри сталлизо вавшегося металла ванныНапряжение ги О, В Ток ги, А Ог О 26 26 120 120 20 0,5-0,9 20-22 26 135 2526 20-2219-19,519-19,5 0,9-0,9 0,5-0,9 0,5-0,9 26 26 40 60 135 ниг,0,3)сэ При достижении напряжения дуги величины уставки Ог дискретно увеличиваютток дуги от 1 до г. Начинается интенсивноеплавление металла, Растет объем сварочнойванны, Процесс затем повторяют. 5П р и м е р. Проводилась сварка стыковых соединений иэ стали Ст 3 в вертикальном положении штучными электродамиУОНИИ 13/55 диаметром 3 мм от управляемого инверторного источника питания со 10штыковыми вольтамперными характеристиками в диапазоне рабочих режимов.Контроль электрических параметров режима сварки осуществляется по приборам содновременной записью осциллограмм и 15синхронной киносьемкой процесса. Размеры шва, формообразование, структуру металла шва оценивали по макро- имикрошлифам поперечных и продольныхсечений швов. Наличие пор и несплошностей металла шва оценивали визуальнымосмотром и ультразвуковым контролем.Исходные данные и результаты исследований сведены в таблицу.Использование предложенного способа сварки плавлением за счет управлениятеплопередачей и плавлением основного иэлектродного металлов обеспечивает повышение качества сварного соединения; расширение диапазона свариваемых толщин: 30возможность сварки в различных пространственных положениях,Формула изобретенияСпособ, дуговой сварки плавлением,при котором сварку выполняют с периоди ческим уменьшением и повышением плотности тока, от ли ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества при сварке в различных пространственных положениях и расширения технологических возможностей при сварке от управляемых источников, преимущественно со штыковыми характеристиками в рабочем диапазоне параметров режима, предварительно устанавливают граничные величины тока где 1 ном - номинальный ток дуги, значение которого задают в зависимости от толщины свэриваемых деталей и допустимого тока для выбранного электрода, затем возбуждают дугу и ведут сварку на токе 1 г, а при достижении ванной заданных размеров, определяемых из условия удержания жидкого металла в ванне, увеличивают длину дуги до напряжения уставки О = Окд + Кд(1,5 2,5)б, э ток дуги ступенчато уменьшают до величины 1 и в течение времени, равного времени кристаллизации (0,5 - 0,9) объема металла ванны, снижают напряжение уставки Ог = =Ока+ Кд(0,1 0,3)бэ сокращением длины дуги,где Ока - сумма приэлектродных падений напряжения, В:Кд - градиент потенциала столба дуги, В/мм;сэ - диаметр электрода, мм,затем процесс повторяют,Характер процесса свар ки, наличие дефектов,формирование шваРекомендуемый режисварки для толщины 4 мм, диаметр электрода 3 мм. Наблюдается вытекание металла из ванны.Дуга пространственно неустойчивая, появляются поры в металле швэ.Образуются длительные короткие замыкания дугового промежутка, ухудшается формирование швэ, появляется неравномерность проплэвле. 37 20-22 0,5-0,9 28 32 36 135 0,5-0,9 25 45 60 26 19-19,5 0,5-0,9 150 26 20-22 0,5-0,9 25 45 60 25 45 60 25 45 60 65 20-22 0,5-0,9 32 20-22 0,5-0,9 0,5-0,9 22-20 28 32 36 20-22 0,5-0,9 25 45 60 37 20-22 0,5-0,9 20-22 0,3-0,4 25 45 600,50,9 26 180 19-19.5 Нап яжениедуги О, В Продолжение таблицы Характер процесса сварки, наличие дефектов,формирование шваПовышается пространственная устойчивость дуги формирование шва равномерное, поры в шве отсутствуют, структура металла шва более измельченная, чем при сварке на номинальном токе Структура металла шване измельчается Появляются перерывы в горении дуги, образуются поры, снижается качество шва Наблюдаются наплывы металла из ванны,начинает вытекать металл из ванны Образуются длительные коротки замыкания дугового промежутка. неравномерность проллавления Дуга пространственно неустойчивая, появляются поры в металле шва Повышается пространственная устойчивость дуги, формирование шва равномерное, поры в шве отсутствуют, структура металла шва более измельченная, чем при сварке на номинальном токе Наблюдаются наплывы,металл из ванны начинает вытекать Появляются перерывы в горении дуги, образуются поры, снижается качество шва,Структура металла по сравнению с непрерыв-ным током неиэменяется; Образуются длительные короткие замыкания дугового промежутка, неравномерность проплавления соединения,1776517 Продолжение таблицы арактер процесса свар-;ки. Наличие дефектов,формирование шва Напряжение ги О, В дурги 1, А лу02 енно ляют-; шва,анст-ду-Дуга неусто ся пор Повыш венная0,5-0,9 2 2 ространств чивая, появ ы в металле ется простр устойчивос мирование 2- 0 2 8 60 25 45 60 25 45 ги, фор шва равномерное, поры в шве отсутствуют, струк тура металла более измельченная, чем при сварке на номинальном- 0,9 2,9 2 токе. Металл из ванны вытекает, формирование шва затруднено,шов не качественный,Структура металла шва по сравнению с неизменяющимся током не измельчается. Формирование шва неравномерное, металл вытекает из сварочной ванны.,5 28-36 ВАРОЧ ТОН я статических ВА Схеиа пере оставитель О, Мееровскийехред М,Моргентал Корректо Слободян каз 409 ВНИИ Тираж Подписноеосударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина,