Способ уплотнения флюса

(19) (11) 51)э В 23 К 37/О ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ИЯ -с К АВТОРСКОМ ТЕЛЬС ГОСУДАРСТВЕЮЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Специальное конструкторско-технологическое бюро "Искра" Луганского машиностроительного института(56) Авторское свидетельство СССР М 1691039, кл. В 23 К 37/06, 1989 г.(54) СПОСОБ УПЛОТНЕНИЯ ФЛЮСА (57) Изобретение относится к сварочному производству и может быть использовано для дуговой автоматической одностороннейсварки деталей встык с формированием корня швэ на флюсовой подушке. Цель изобретения - повышение качества формирования корня шва путем выбора оптимального уплотнения флюса непосредственно над свариваемым стыком. Свариваемые детали укладывают на желоб флюсовой подушки, заполненной сварочным флюсом различного гранулометрического состава, подают сжатый воздух в пневморукав, размещенИзобретение относится к сварочному производству и может быть использовано для дуговой автоматической односторонней сварки деталей встык с формированием корня шва на флюсовой подушке.Известен способ уплотнения флюса, который заключается в следующем. Под действием сварочных прижимов и собственного веса изделия, последнее нажимает на подвижный каркас, вдавливая его внеподвижный желоб формирующего устройства, из которого флюс, благодаря наклонному рэспо. ложению боковых стенок каркаса, выдавливается и поднимается вверх под свариваемый ный на дне флюсовой подушки, и прижимают флюс к изделию с усилием, определяемым гранулометрическим составом флюса и размерами флюсовой подушки с учетом усилий трения флюса о стенки желоба и толщины флюса в подушке. Давление в пневморукаве определяют по формуле РР Ф 1 ф)1+Ф 2(%)2+.+Фп(%)п/100 ЦХ х(1+аЬЬ ф(т 1+ВЬ)/и (а+Ь)1, где РР - расчетное давление флюса под стыком, МПа; Ф 1,Ф 2 ФП- размер гранул различных фракций флюса, мм, ф), )у (;ь)п - процентное содержание фракций в смеси флюса,; М - коэффициент, учитывающий изменение давления сжатого воздуха для различных грануляций флюса; а - ширина флюсовой подушки, см; Ь - длина флюсовой подушки, см; Ь - толщина слоя флюса в подушке, см;- коэффициент бокового давлвния: 11,12 Ь - коэффициент трения каждой фракции флюса о материал стенок желоба подушки. 1 ил,стык заполняя специальную Л -образную разделку кромок (см. авторское свидетельство СССР М 664806, кл, В 23 К 37/06, опубликованное 30,05,79 г, в Бюл. ЬЬ 20), Недостаток известного способа заключается в сложности его реализации, в частности, необходимо применять формирующее устройство специальной конструкции в сочетании с сварочными прижимами, а с учетом того, что соединения сА-образной разделкой кромок встречаются редко, затраты на реализацию способа не оправданы.Этот недостаток устранен в способе уплотнения флюса, который заключается вследующем, На жесткий желоб, заполненный Флюсом, устанавливают массивное свариваемое изделие, Под действием весаизделия флюс в желобе уплотняется и деформирует корневой участок шва(см. книгу: 5Щебеко ЛЯ. Оборудование и технологияавтоматической сварки и полуавтоматической сварки; Учебник для техн. училищ. -3-еизд.; перераб, и доп, - М,: Высш.школа,1981, - 296 с, см,рис.ббб,стр.88). Недостатком этого способа является ограниченностьего применения: он реализуется при сваркетолько массивных деталей, обладающихбольшим весом, необходимым для уплотнения флюса. При сварке тонколистовых деталей, их вес мал и уплотнения флюса вжелобе не происходит.Наиболее близким по своей сущности идостигаемому эффекту, принимаемым запрототип, является способ уплотнения флюса, при котором свариваемые детали устанавливают на жесткий желоб, заполненныйпредварительно многократно уплотненнымфлюсом, в пневморукав, расположенныйпод флюсом, подают сжатый воздух, под 25действием которого пневморукав расширяется и поджимает плотно флюс к корневомуучастку свариваемого стыка (авторское свидетельство Ж 1691039, кл. В 23 К 37/06,1989 г,). 30Основным недостатком известного способа является то, что при его реализации неучитывается толщина слоя в подушке, Этотнедостаток поясняется следующим. Известно, что перемещающиеся тела, находящиеся при этом а контакте друг с другом,испытывают трение, на преодоление которого затрачивается определенная энергия,Не составляет исключение и флюс, перемещающийся относительно боковых стенок 40желоба вверх под действием пневморукава.В результате трения, которое зависит оттолщины слоя Флюса (площади контакта боковых стенок желоба с флюсом), происходитпотеря энергии пневморукава, которая а известном способе не учитывается. Так, еслисчитается необходимым для качественногополучения корня шва создание давления впневморукаве 0,5 МПа, то под стыком Флюсбудет испытывать иное давление, зависящее от толщины слоя: чем больше флюса,тем больше потери давления пнеаморукава.Целью изобретения является повышение качества Формирования корня шаа путем выбора оптимального уплотнения 55флюса непосредственно под стыком,Указанная цель достигается тем, что аизвестном способе уплотнения флюса, прикотором свариваемые детали устанавливают на жесткий желоб, заполненный Флю(1 +г+". Ьх(1 + Рр - , расчетное давление флюса под сваваемым стыком, МПа;Ф 1,Ф 2,.Ф - размер гранул 1,2 п-ной фракции флюса, мм;)1,.(2,(%) - процентное содержание 1,2,.п-ой фракции флюса в смеси;М - коэффициент, учитывающий изменение давления пневморукава с учетом грануляции флюса в подушке;Р - начальное давление воздуха в пнеаморукаве (рекомендуемое), МПа;а - ширина флюсовой подушки, см; Ь - длина флюсовой подушки, см;Ь - толщина слоя флюса в подушке, см; ф - коэффициент бокового давления;11,12 Ь - коэффициент трения флюса каждой Фракции о материал стенок желоба подушки,В соответствии с ГОСТ 8713 -79, усиле" ние и ширина корня шва имеет определенную конкретную величину, которая зависит не только от режима сварки, но и от характера уплотнения флюса в желобе подушки. Очевидно, в зависимости от размеров гранул флюса необходимо пневморукаа заполнять воздухом при соответствующем давлении. Это убедительно можно доказать экспериментально, Просеивается флюс через набор сит, делясь на Фракции. Каждая фракция отдельно засыпается в желоб подушки, В каждом опыте давление воздуха увеличивается на 0,1 МПа и Фиксируются размеры усилия и ширины корня шва на одном сварочном режиме, Фиксируется давление воздуха в пневморукаве и грануляция флюса, при которых корень шва имел размеры, близкие а соответствии с ГОСТ 8713 - 79; Затем опыты повторяютсяс использованием смеси фракций флюса и вновь фиксируется соответствие давления воздуха при данной смеси фракций флюса, обеспечивающее получение оптимальных размеров корня шва. Результаты этого эксперимента представлены на чертеже, иэ когде ри сом, с стабилизированным гранулометрическим составом, затем подают сжатый воздух в пневморукав, расположенный на дне желоба, под действием которого флюс уплотняется под свариааемым стыком, давление сжатого воздуха определяют по выражению;1776532 торого видно, что для каждой фракции флюса (или смеси Фракций) существует определенное давление воздуха в пневморукаве, обеспечивающее в совокупности получение размеров корня шва, близких к номиналь ным размерам. Опыты повторялись для других флюсов, однако результат остался прежним. Это связано с механическими свойствами флюсов: прочность гранул достаточно высокая и давление воздуха не может 10 изменить размер гранул. Следовательно плотность флюса независимо от его тела зависит только от размеров его гранул и давления, оказываемого на него, Зона, в пределах которой необходимо выбирать 15 давление воздуха в пневморукаве от грану ляции флюса в подушке, показана штриховкой. В центре зоны размеры корня шва соответствуют номинальному значению, а ширина эоны обусловливается допусками 20 на отклонение от номинального значения, определяемого ГОСТ 8713-79, Если через центр заштрихованной эоны провести прямую, то она будет соответствовать номинальным значениям размеров корня шва. 25 Поэтому, практически, чтобы обеспечить получение корня шва с номинальными размерами, необходимо определить фракцию флюса, провести горизонтальную линию до пересечения с наклонной прямой, что будет 30 соответствовать требуемому давлению воздуха в пневморукаве.Прямую наклонную линиЮ на чертеже можно описать уравнением Р -(а Ь) Р,(4) цг= Р,Р =ф 1 Й,(2) 40 45 ЬР = Р - Рь, (9) 50где Рй = оЬ (аЬ) - усилие, создаваемое на иэделие подушкой на глубине Ь от его поверхности, кг/см,Подставим в (8) иэ выражения (9) значение 55 ЬРи получим; 100 К где Р - требуемое давление воздуха в пневморукаве, МПа;Ф 1 - размер гранул фракции флюса, мм;1 - коэффициент, в сущности показывающий наклон прямой, экспериментально установлен равным 8.Если в подушке находится одновременно несколько фракций флюса, то определяют грануляцию смеси фракций, тогда, выражение (2) примет вид- (3) Выражение (3) позволяет учитывать гранулометрический состав флюса в подушке и выбирать оптимальное давление, чтобы обеспечить получение корня шва с номинальными размерами.Известно, что в процессе перемещения флюса при его уплотнении, возникает трение о стенки желоба, которое вызывает потерю энергии пневморукава. Часть энергии расходуется на преодоление указанного трения.Усилие Р, которое передается на сваириваемый стык от пневморукава, можно записать следующим образом где а - ширина флюсовой подушки, см;Ь - длина флюсовой подушки. см;Р - давление воздуха в пневморукаве, кгс/см;Известно, что давление на 1 см желоба подушки ог можно представлять как: где ф - коэффициент бокового давления, Для флюса (хрупкий материал) равен 0,2,Запишем суммарную площадь стенок желоба флюсовой подушки в виде выражения: 2 аЬ+2 Ь.Ь =2 Ь(а+ Ь), (6) где и - толщина слоя Флюса в подушке, см,Тогда, с учетом (6), суммарное нормальное усилие Рг на стенки желоба можно вычислить по выражению; Рг = Чг 2 Ь (а+Ь) = 2 Ь ф Р (а + Ь), (7) Чтобы определить потери усилия ЛР на трение гранул флюса при его перемещении о стенки желоба подушки, необходимо умножить суммарное усилие на эти стенки, создаваемое боковым давлением, на коэффициент трения 1, то есть ЛР=1 Рг=2 Ц 1 Р (а+ Ь). (8) где 1 - коэффициент трения, для флюсов, взависимости от размеров гранул колеблетсяв пределах 0,46 - 0,52.Но потерЮ усилия с другой стороны можнопредставить; ЬР= Р - Рь =2 п 1 Р(а+Ь); (10)Ри - Рь=2 Ь ф 1 Р (а+Ь), (11)С учетом того, что в подушке смесь фракций флюса, необход зовать среднеарифметический ент трения и для перевода р МПа, выражение (15) разделить ной коэффициент. Тогда, выр имеет ввидР(аЬ - 2 Ь (и(16)Выражение (16) учитывает потери давления пневморукава при уплотнении флюса в зависимости от толщины его слоя в подушке, ее размеров и грануляции флюса (учитывается коэффициентом трения).Итак,по выражению (3) определяют необходимое давление воздуха в пневморукаве в зависимости от грануляции флюса в подушке, но, чтобы учесть потери давления пневморукава, определяемые выражением (16), необходимо расчетное давление Рр принимать с учетом потерь, что обеспечит необходимое уплотнение флюса под стыком, Таким образом, расчетное давление воздуха в пневморукаве можно записать как сумму выражений (3) и (16),Давление воздуха в пневморукаве, оп ределенное по выражению(17), гарантирует качественное формирование корня шва при условии правильности выбора режима сварки, который регламентируется справочной литературой.О Существенное отличие заявляемого способа изобретения от ранее известных заключается в том, что усилие уплотнения флюса, обеспечивающееся пневморукавом, определяется в соответствии с гранулометрическим составом флюса в подушке и с учетом ее размеров, Это позволяет учесть потери энергии пневморукава на трение, имеющее место при перемещении флюса, учесть размеры гранул флюса. Ни один из известных способов не может обеспечить гарантию получения качественных швов, так как при назначении давления воздуха в пневморукаве не учитываются размеры подушек и грануляция флюса, следовательно, выбранного давления может оказаться недостаточно для должного уплотнения флюса или избыточным, что может вызвать выдавливание металла корня шва вверх, зашла- ковку флюса.П р и м е р, Размеры желоба для флюса: ширина - 5 см, длина - 100 см, толщина слоя флюса - 9 см. Размеры гранул флюса и процентное содержание каждой фракции; 1,6 мм;1,0 мм - 60; 0,4 мм - 20. Подставим эти данные в выражение (18).9.199 - 1 9 9 (О -- -О --- )(99199) Из примера видно, что за счет потерь, давление пневморукава должно быть увеличено. Для этого перед пневморукавом достаточно установить газовый редуктор с манометром (распространены в сварочном производстве).К техническим преимуществам предложенного технического решения, по сравнению с прототипом, можно отнести возможность точного .определения необходимого давления в пневморукаве флюсовой подушке для обеспечения качественного формирования корня шва с учетом размеров подушки и гранулометрического состава флюса,Экономический эффект от внедрения изобретения, по сравнению с использованием прототипа, получают за счет снижения(6 ДО 37 Рям Аьфхы Утавитель В,Калюжныйред М,Моргентал Корректор И.Шмако дакто каз 4093 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 415 зводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 10 брака при формировании корня шва, следовательно снижаются затраты на исправление дефектных участковФормула изобретения Способ уплотнения флюса, при котором свариваемые детали устанавливают на жесткий желоб, заполненный стабилизированным гранулометрическим флюсом, в затем заполняют сжатым воздухом пневморукав, расположенный на дне желоба, под действием которого флюс уплотняют под свариваемым стыком, отлич а ю щи йся тем, что, с целью повышения качества формирования корня шва путем выбора оптимального уплотнения флюса непосредственно под свариваемым стыком, давление сжатого воздуха в пневморукав определяют по вы- ражению 5 где Рр - расчетное давление флюса под свариваемым стыком, МПа; Ф 1.фл - размер гранул 1.2.п-й фракций флюса, мм;10 В)1,ЩЬ- Ф)л - ПрОцЕНтНОЕ СОдЕржание 1,2 п-й фракции флюса в смеси;М - коэффициент, учитывающий изменение давления пневморукава с учетом грануляции флюса в подушке;15 а - ширина флюсовой подушки, см;Ь - длина флюсовой подушки, см;Ь - толщина слоя флюса в подушке, см;- коэффициент бокового давления,11 Ь - коэффициент трения флюса 20 каждой фракции о материал стенок желобаподушки.