Способ дуговой сварки плавлением

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик946845(53) УДК 621.791. .754 (088.8) Опубликовано 30.07.82. Бюллетень28Дата опубликования описания 05.08.82 вв делам изобретений и атнрвтий(54) СПОСОБ ДУГОВОЙ СВАРКИ ПЛАВЛЕНИЕМ нерасплавляехудшению каИзобретение относится к способу дуговой сварки плавлением, преимущественнонеплавящимся электродом в среде защитныхгазов, ответственных конструкций из различных металлов, и может найти применениев судостроении, авиа-ракетостроении, энергетической и других отраслях промышленности.Известен способ дуговой сварки в средезацитных газов неплавящимся электродом,при котором после окончания сварки производят принудительное натягивание расплавленного металла металлическим стержнемс более высокой, чем свариваемый металл,температурой плавления.Данный сяособ позволяет избежать кратера при достаточно больших объемах сварочных ванн, когда время натягивания жидкого металла соизмеримо с временем существования ванны 1,В большинстве случаев ванна имеет небольшой объем и ее время существованияизмеряется долями секунд, что значительноосложняет операцию механического вытягивания расплавленного металла, Крометого, при введении стержня в ванну возможно попадание в нее грязи имых частиц, что приводит кчества сварных швов.Известен способ импульсно-дуговой сварки неплавящимся электродом в среде защитных газов, при котором процесс заканчивают при постоянном уменьшении во времени длительности импульсов и неизменной длительности паузы 2).Недостатки данного способа заключаются в том, что его можно осуществлять только при импульсной сварке.Сложно синхронизировать момент начала заварки кратера с протеканием импульса тока. Возможно совпадение начала заварки с паузой, и тогда в шве возникнет кратер. Кроме того, для реализации способа необходим сложный блок программного изменения длительности импульса.Наиболее близким к предлагаемому является способ дуговой сварки неплавящимся электродом в среде защитных газов, в частности стыков труб, при котором на конечном участке кольцевого шва плавно увеличивают скорость и снижают по прямолинейному закону ток сварки 31.Недосгатками известного способа являются сложность настройки программ скорости сварки и времени спада тока, так как незначительная несинхронность изменения обоих параметров вызовет уход дуги с ванны и появление кратера на шве; при длитель 5 ных многократных повторениях указанных операций, например сварке кольцевых швов большой партии, возникают рассогласованияя в изменениях тока и скорости сварки изза нарушения работы электросхемы, а это 1 о в свою очередь, как показывает опыт, приводит к появлению кратера и росту брака при сварке.Кроме того, для реализации способа необходимы блоки программного изменения тока и скорости сварки.15Цель изобретения - повышение качества сварного шва путем устранения образования кратера при окончании процесса сварки. 50Причем время тепловой инерционностиванны определяют из условия(К, ь- + К)- Усв;.,55---- 1 п Уев ч + Кз)св; 20Поставленная цель достигается тем, что в способе дуговой сварки плавлением, при котором сварку выполняют на оптимальном режиме, а при окончании процесса изменяют ток и скорость сварки, в момент окончания процесса номинальный ток скачкообразно уменьшают на 30 - -40% с одновременным мгновенным снижением скорости сварки до нуля, выдерживакт указанный режим в течение времени, не превышающем время тепловой инерционности ванны, полученной на оптимальном режиме, а по истечении этого времени скачком увеличивают скорость сварки до величины, соответствующей 40 - 50% от номинальной скорости сварки, выдерживают ее в течение вРемени (пер - О 8 - 1-О) /св гДе В о - ширина шва при оптймальном режиме, Ч, - , - скорость сварки, а затем скачком уменыпают ток и скорость сварки до нуля.При сварке соединений с удельной погонной энергией более 40000 Вт/см в момент окончания процесса изменение режима осуществляют в несколько этапов до момента уменьшения тока и скорости сварки до нуля, при этом для каждого псследующего этапа берут в качестве оптимального режима значения предыдущего этапа, 45 а поэтапное изменение режима осуществляют до значений тока, удовлетворяющих условию -50 - 80 Л/см, где Ь -- толщина стенки свариваемого металла. где .с); Чсв;., , с) 7 св;эффективная мощность дуги и скорость сварки на предыдущем и последующем этапах соответственно; К(, Кв, Кв - коэффициенты, учитывающие скорость кристаллизации металла, х и у - эмпирические коэффициенты, зависящие от теплофизических свойств металла.На фиг. 1 показана циклограмма процесса; на фиг. 2 - циклограмма многоступенчатого процесса; на фиг. 3 -- форма поверхности шва при окончании сварки; на фиг. 4 - форма поверхности шва при многоступенчатом окончании сварки,На чертежах обозначены формы 1 сварочной ванны, получаемая при сварке на оптимальном предыдущем режиме; форма 2,3 ванны по истечении времени тепловой инерционности ванны и при последуюгцем движеции луги соответственно; сварной шов 4, получаемый при сварке на оптимальном предыдугцем режиме, форма 5 заваренного кратера, сварной шов 6 при сварке на режиме последующего (предыдушего) этапа, форма 7 ванны на последующем (после 2-х кратного повторения изменений тока и скорости сварки) этапе по истечении соответствующего времени тепловой инерционности ванны.Буквами обозначены Эо, в, -- ток и скорость сварки на оптимальном режиме; Л Ъсв,ток и скорость сварки на последующем этапе; ( - время течения процесса окончания сварки, 1время тепловой инерционности ванны; 1 вер время, в течение которого выдерживают режим ца последующем этапе; 1 ти дер, (ти(мр - указацные времена соответственно на первом и вторых этапах изменения тока и скорости сварки 2), ев, св - аналогично лля тока и скорости сварки, Вр, В; - ширина шва на оптимальном (предыдущем) и на последующем этапах сварки.Способ дуговой сварки плавлением осуществляют следующим образом.Дуговую сварку плавлением соединения ведут на оптимальном режиме, т. е. при значениях тока 7 в и скорости сварки (фиг. 1) Чщ . Ванна 1 имеет большой объем и форму (фиг. 3). В момент окончания процесса сварки ток 7 р скачкообразно уменьшают ца 30 - 40% (Л; ) с одновременным мгновенным снижением скорости сварки до нуля. Вследствие уменьшения вводимой в изделие энергии объем ванны 1 изменяется, т. е. часть расплавленного металла закристаллизовывается. По истечении некоторого времени ванна 2 приобретает квазистационарцые размеры. Время с момента скачкообразного изменения тока и мгновенного снижения скорости сварки ло нуля ло момента установления квазистационарных размеров ванны 2 названо временем тепловой инерционности ванны (тти ). По истечении вре 946845Предлагаемый способ дуговой сварки плавлением обеспечивает качественную заварку кратера при сварке любых соединений. Для его осугцествления необходимо простое устройство, состоящее из реле и контактора, 5Стоимость этого устройства на 50% меньше стоимости узла заварки на тиристорных источниках сварочного тока.Устройство, реализующее предлагаемый способ, может быть выполнено непосредственно в аппаратуре управления сварочным1 О автоматом. При этом в источнике питания никаких устройств для заварки не требуется что повышает надежность его работы и снижает стоимость.15Формула изобретения1. Способ дуговой сварки плавлением, при котором сварку выполняют на оптимальном режиме, а в момент окончания процес 20 са изменяют ток и скорость сварки, отличающийся тем, что, с целью повышения качества сварного шва путем устранения образования кратера, в момент окончания про.цесса ток скачкообразно уменьшают на 30 - 40% с одновременным мгновенным снижением скорости сварки до нуля, выдерживают указанный режим в течение времени, не превышающем время тепловой инерционности ванны, полученной на оптимальном режиме, а по истечении этого времени зо скачком увеличивают скорость сварки до величины, соответствующей 40- 50% от номинальной скорости сварки выдерживают ее всечение времени 1 пер(08 ОадьоО 8О Огде В о - ширина шва при оптимальном ре 35 жиме, Ъс,ь - оптимальная скорость сварки, а затем скачком уменьшают ток и скорость сварки до нуля.2. Способ по п. 1, отличающийся тем,что при сварке соединений с удельной погонной энергией более 40000 Вт(см в момент окончания процесса изменения режимаосуществляют в несколько этапов до момента уменьшения тока и скорости сварки донуля, при этом для каждого последующегоэтапа берут в качестве оптимального режимпредыдущего этапа, а поэтапное изменениережима осуществляют до значений тока,удовлетворяющих условию - о - ( 50 -"380 А(см, где 6 -- толщина стенки свариваемого металла.3. Способ по п. 1, отличающийся тем,что время тепловой инерционности ванныопределяют из условиялСЬ .2 ъг-- 1 (К +К),Ув 231 св;где с( ч Ч 7 ж - эффективная мощность дуги и скорость сваркина предыдущем и последующем этапах соответственно К К, Кз - коэффициенты,учитывающие скорость кристаллизации металла;Х, у -- эмпирические коэффициенты, зависящие от теплофизических свойств металла.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМ 282553, кл. В 23 К 9/6, 1970.2. Авторское свидетельство СССР% 30409, кл. В 23 К 9/16, 1970.3. Рощин В. В. Пористость при автоматической сварке стыков труб из стали 1 Х 2 МгВ сб.: Сварочное производство, вып. 6(3),М., НИКИМТ, 1979, с. 40 (прототип).946845 гско- ф Щс г 5фиг. 4Составитель В. НеровныйРедактор А. Фролова Техред А. Бойкас Корректор М. Шароши Заказ 5422/22 Тираж 1153 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП Патентэ, г. Ужгород, ул. Проектная, 4