Неплавящийся электрод

ОЛ ИСАНИЕ Союз СоветскихСоциалнстическниреспублик и 8 ТОРС КОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 61) Дополнительное к авт. свид 2) Заявлено 28.01.80 (2) ) 287 М. Кл 5 К 35/02К 9/16 инением заявки рствснный квинтет СССР)Прно по лам наобре н открытнХ бликовано,8 1, Бюллетень Рй К 62 1.79 54 088 а опубликования описания 18. 12(72) Авторы изобретени Ю. С, Ищенко, Н. Н, Лихачев Бук Г ител ришов. 20 Изобретение относится к конструкции неплавящегося электрода, используемого при дуговой сварке и наплавке в среде защитных газов, и может быть применено во всех отраслях народного хозяйства.В химическом, энергетическом машиностроении, судостроении и других отраслях народного хозяйства широко применяют конструкции изделий с толщиной стенок 4 - 20 мм и боже. К сварным соединениям подобных конструкций, как правило, предъявляют очень высокие требования. Поэтому вынуждены применять их для соединения способ дуговой сварки неплавящимся электродом в среде защитных газов. Учитывая малую производительность указанного способа, .стремятся повысить проплавляющую способность дуги при сварке без разделки кромок и производительность наплавки при сварке с разделкой кромок.Сварка без разделки кромок значительно снижает количество проходов, упрощает технологию сварки, сварочное оборудование. Аналогичные преимущества появляются и при увеличении толщины наплавляемого слоя. Однако увеличение глубины проплавления при существующих формах заточки электрода ограничено.Так, например, при конической заточке электрода максимальная глубина проплавления стыков труб без разделки кромок не превышает 4 мм. При сварке на повышенных токах больших толщин возникают непровары, наплавы и другие сварочныедефекты. Кроме того, резко снижается стойкость электрода. На рабочем конце появляются короны, которые пе одически оплавляются и поступают в Наплавка металла при использовании известных форм заточек неплавящегося алектрода также обладает недостатками, одним из которых является малая скорость подачи присадочной проволоки и сравнительно большой обьем расплавжния основного металла. Использование других способов увеличения проплавляющей способностисварочной дуги и производительности наплавки требует, как правило, специальных материалов и приспособлений, Наиболее целэсообразным является изыскание способов расширения технических возможностей дуги в агроне за счет изменения фЬрмы заточки неплавящегося электрода.Известен неплавящийся электрод для сварки в среде инертных газов, содержащий корпус круглого сечения и коническую рабочую часть, в котором вершина конической рабочей части смещена о носительно его оси 1Недостатками этой конструкции являются ограниченное по величине смещение пятна цуГи от оси электрода, вызываемое наличием конической поверхности, ограниченноерегулирование, конфигурации и размеров сварочной ванны из-за неизменности конфигурации актив ного пятна (круг), низкая стойкость электродов по вышеприведенным соображениям. Использование такого электрода при заполнении разделки кромок сты кового соединения вызывает те же дефек ты, что и предыпуший. Известен неплавящийся электрод для сварки в среде инертных газов, содержащий корпус круглого сечения и рабочую часть, которая выполнена в виде клина с двумя боковыми поверхностями, параллельными друг другу и предстваляющих собой прямоугольные треугольники, меньшим катетом которых является длилна основания клина, а больший катет па-. раллелен оси электрода и образует с гиопотенузой угол 25-40, при этом ширина основания клина составляет 0,4-0,6 диаметра корпуса, причем боковые грани последнего, являющиеся продолжением боковых поверхностей рабочей части, выполненные в виде прямоугольника высотой равной двум диаметрам корпуса 2 .Недостатками этой конструкции являются большой обьем расплавляемого основного металла при неплавочных работах, ограниченная глубина.проплавления основного металла, низкая стойкость электрода при повышенных токах применяемых для увеличения проплавляющей способности дуги.Целью изобретения является повышение стойкости неплавящегося электрода, увеличение глубины проплавления основного металла при сварке стыков без разделки кромок, уменьшение;обьема расплавленного основного металла и увеличение толщины нвплавляемотл Слоя при наплавке. Цель достигается тем, что в неплавящемся электроде для дуговой обработки в среде защитных газов, содержащем корпус круглого сечения и рабочую часть5 с двумя параллельными плоскими боковьгми поверхностями, на глубине, равной половине диаметра электрода, выполнен вырезв виде прямоугольной трапеции, основаниякоторой параллельны оси электрода, а вер 0 шина острого угла трапеции расположенана торцевой поверхности электрода, образующей с горизонтальной плоскостью ост-.рый угол.При этом при сварке стыковых сое 15 динений большее основание трапеции. меньше или равно 1,5 диаметрам элекотрода, острый угол трапеции 20-30, аострый угол торцевой поверхности электрода 30-40,20 При использовании электрода для наплавки большее основание трапеции выполнено равным 2-3 диаметрам электрс- да, острый угол трапеции 30-40", а остРрый угол торцовой поверхности электрода10 ф 15 оНа фиг. 1 показана конструкция электрода, общий вид; на фиг, 2 - вид сбокуна фиг. 1; на фиг, 3 - конструкция электрода и его расположение при сварке стыЗ 0 ковых соединений без разделки кромок;на фиг. 4 - вид сбоку на фиг. 3; нафиг. 5 - конструкция электрода и егорасположение при наплавке, в том числев глубокую разделку; на фиг, 6 - видсбоку на фиг. 5,Неплавящийся электрод состоит изкорпуса 1 круглого сечения диаметроми рабочей часф 2 с двумя параллельЭными плоскими боовыми поверхностями 403 и 4, расположейными на расстоянии Ьдруг от друга. На боковых поверхностях3 и 4 на глубинеравной 0,5 д выполнен вырез В в виде прямоугольной трапеции АВСД, основания 6 и 7 которой па раллельны оси 8 Мектрода, а вершина 9острого угла(Ы трапеции АВСД расположена на торцовой поверхности 10 электрода, образующей с горизонтальной плос.юкостью 11 острый уголь . Электрод для 50 сварки стыков 12 и 13 дугой 14, горящей с вершины 9, выполнен со следующими размерами: большее основание 6 трапеции АВСД меньше или равно 1,5 д,,уголК=20-30, а уголь =30-40 ф. При 55 наплавке в узкую разделку стыков 15 и16 с подачей присадочной проволоки 17большее основание 6 трапеции АВСД сос тавияет (2-3)Д угол 04=30-40 а угол40 фа=10-15, В зависимости от размеров2элементов конструкции электрода Ь и с. . различны, где Ь- величина смещения центра пятна дуги 14, относительно вершины 9 рабочей части 2 электрода, дп - диа метр электрически активного пятна дуги14. При сварке неплавящийся электрод используют следующим образом. При горении дуги 14 под действием катодного потока плазмы, вызываемого формой заточ 1 О ки рабочей части 2 электрода, столб ее смещается в сторону от вершины 9 (А) торцовой поверхности 10 на величинуд, ,Причем величина К, как было экспериментально установлено, с уменьшениемугла од и увеличением углао,увеличивается. Увеличение прекращается прифс =30-40 и фФ=10-15. Диаметр актив 2ного пятна дуги 14 имеет в этом случае максимальные значения, а минималь- фОные приф =20-30 иИ=30-40, Этообьясняется тем, что прифц=30-40 о иоф+10-15 зона максимальной плотноститока, ,с( центра аноцного пятна) рассосредоточена относительно зоны максимальной напряженности собственногомагнитного поляН в электроде и произведение плотности токаи напряженности магнитного .поля Н минимальное,В этом случае расплавление основного фметалла почти не происходит, плавитсятолько присадочная проволока 17, подача которой облегчена в зону сваркивследствие максимальной величины Ь.ПрифЫ =20-30 . ифЫЗОпроизведео О, Гниеи Н наибольшее, конвективный теплообмен в ванне максимален, происходит расплавление основного металла на максимальную глубину. При сварке, когца Фаб 20 и(Иу 30-40, произве дение 4 и Н уменьшается, а значит уменьшается и глубина проплавления основного металла, Принс( ЪЗО диаметр дактивного пятна растет, столб дуги 14 рассосредотачивается, что ведет также к умень З шению глубины проплавления. Прифс(ФЗОи Ос =20-30 диаметрс 3 активного пятна стремится достичь своей максимальной величины, при которой глубина проплавления минимальна. Прифс(Ъ 40 происходит то же самое, что и приф(20 О- уменьшается глубина проплавления. Как было сказано выше, величина Ь максимальна прифо(, =30-40 и фЫ=10-15 . При наплавке прифМактивное пятоно приближается к вершине 9 (А) торцовой поверхности 10 электрода и затрудняет подачу сварочной проволоки 17 в зону сварки Диаметр активного анодного пятна уменьшается, что ведет к увеличению обьема расплавленного основного металла. ПрифВ 40 О на=10-15о сварочная цуга 14 начинает блуждать,. ,что приводит к ухудшению стабильности горения дуги 14. Прируб,ЮО и с ЗО( происходит также блуждайия дуги 14, что явно нежелательно при наплавке. При сЪ 15 происходит то же явление, что и при а ЗО - активное пятно приближается к электроду.Экспериментально было установлено, что вырез 5 необходимо выполнять в виде прямоугольной трапеции АВСД, имеющей основание 6 (АВ), которое меньше или равно 1,5 диаметрадпэлектрода при использовании предлагаемой конструкции неплавяще, ося электрода при сварке и равно 2-3 диаметра при использовании электрода при наплавке. При сварке указанные значения основания 6(АВ) позволяет приблизить зонуН у зоне получить максимальные электромагнитные силы в сварочной ванне и, следовательно максимальную глубину. проплавления. Причем, максимальную глубину проплавления можно получить при значительно меньших токах, чем при известной форме заточки электрода. Ис, пользование меньших токов уменьшает разогрев и затрудняет диффузию примесей в электроде, что в свою очередь повышает стойкость электрода.применение предлагаемой конструкции неплавящегося электрода позволяет расширить диапазон толщин свариваемьм без разделки кромок до 6-7 мм, а это дает возможность повысить производитепность сварки на 40-50 о, При наплавке предлагаемой конструкцией неплавящегося электрода увеличивается производительность наплавки за счет минимального расплавления основного металла и увеличения скорости подачи йрисадочной проволоки. Скорость присадочной проволоки возрастает на 1,5 2,0 раза, что позволяет значительно снизить количество проходов при заполнении разделки кромок, что в свою очередь, упрощает технологию наплавки и сварочное оборудование, снижает стойкость сварочных работ.формула изобретения1, Неплавящийся электрод дуговой обработки в среде защитных газов, содеял. о жащий корпус круглого сечения и рабочую часть с двумя параллельными плоскими889381 вбоковыми поверхностями, о т л и ч а юции составляет 20-30 о, а острый уголш и й с я тем, что, с целью повышения торцовой поверхности электрода - 30-40.стойкости электрода, в плоских боковых 3. Электрод по п.1, о т л и ч а юповерхностях на глубине, равной погввине ш и й с я тем, что, с целью повышениядиаметра электрода, выпожен вырез в з производительности процесса наплавки ивиде прямоугольной трапеции, основания ее качества, большее основание трапекоторого параллельны оси электрода, а ции составляет 2-3 диаметра электрода,овершина острого угла трапеции располо- острый угол трапеции - 30-40а остжена на торцовой поверхности электрода, рый угол торцовой поверхности электрообразуюшей с горизонтальной плоскостью 1 О да - 10-15 ф,острый угол. Источники информации,принятые во вниМание при экспертизе2, Электрод цо п.1, о т л и ч а ю - . 1. Авторское свидетельство СССРш и й с я тем, что, с цежю увеличения М 889102, кл. В 23 К 35/02, 1976,.глубины проплавления при сварке, большее 1 2, Заявка М 2719994/27,основание трапеции меньше или равно 1,5 кл. В 23 К 38/02, 02.02.79 (протодиаметра электрода, острый угол трапе- тип),Тираж 1151 исно а Ужгород, ул. Проектна ИП илиал П тент ,8/ 889351 Фи