Способ автоматической электродуговой сварки стыковых соединений

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистическикРеспублик пп 963757(ИМ Кл з В 23 К 9/16 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(72) Авторь изобретен Кочерг Гаврил Г,М.Щелкуно В.П.Колесни Г,Я.Будкина, Г и Н.Б.фишбе 1 дд 11 71) Заявите 54 ) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОИ ЭЛВКТРОДУГОВОЙ СВАРК СТЫКОВЫХ СОЕДИНЕНИИ2 Изобретение относит автоматической электро ки металлов больших то начено преимущественно вания при автоматическ вой сварке соединений разделкой. я к уго щин пособам й сварпредна пользо тродуг вой и для ис й элек о щеле к Известен способ автоматической электродуговой сварки с поперечным перемещением электрода и изменением величины сварочного тока по синусоиде 1 ). По данному способу производится автоматическая электродуговая сварка горизонтальных.стыковых соеди нений большой толщины, при которой электрод совершает непрерывные поперечные возвратно-поступательные коле бания между свариваемыми кромками В процессе колебаний электродной проволоки св ароч ный ток изме няется от максимального значения до минимума. Максимальное значение сварочного то достигается в тот момент, когда электрод приближается к нижней кромке свариваемого соединения, минималь ное значение - к верхней кромке.Недостатком этого способа является возможность возникновения непроваров и несплавлений у верхней кромки соединений из-за уменьшениявеличины сварочного тока.Известен способ автоматическойэлектродуговой сварки стыковых соединений большой толщины с Ч -образной разделкой кромок, при которомэлектродной проволке сообщают поперечное возвратно-поступательное 10 движение, причем скорость поперечного движения электродной проволокидолжна быть увеличена, когда онаперемещается вдоль наклоненной внизкромки Ч -образной разделки, а припоперечном движении вдоль противоположной кромки (снизу вверх ) скорость уменьшают 21.При электродуговой сварке стыковых соединений в узкую или щелевуюразделку электродная проволоке совершает поперечное возвратно-поступательное движение между параллельны"ми кромками разделки, поэтому могутвозникнуть несплавления у стенок разделки при изменении скорости поперечного перемещения электродной проволоки.Известен способ автоматическойэлектродуговой сварки, по которомупредлагается регулирование скоростиподачи электродной проволоки и свароч 963757При нахождении электродной проволоки на минимальном расстоянии от. стенок щелевой разделки во время ее синусоидального перемещения происходит повышенное поглощение тепного тока в зависимости от параметров разделки,за изменением которыхведется слежение 3 3Недостатками этого способа является сложность конструкции и регулимровки следящей системы в процессе 5сварки, а также необходимость настройки следящей системы на каждый проход.Известен также способ автоматической электродуговой сварки стыковых соединений, в основу которогоположен принцип автоматического регулирования скорости сварки и (илй)скорости подачи электродной проволоки. Параметром для регулирования 15,процесса сварки служит ширина зоныпроплавления, т.е. ширина сварочнойванны, контроль за которой выполняютфотосопротивлвниями или фотоэлементами. При увеличении ширины ванны 20скорость сварки и скорость подачиэлектродной проволки повышаютсяи наоборот. Кроме того, автоматически выполняется корректировка положения электродной проволоки относительно разделки 4 .Однако такой способ невозможноиспользовать для стыковых соединений с узкой или целевой разделкой,так как в процессе сварки ширинасварочной ванны может быть большеширины разделки и определение ееистинных размеров затруднено. Крометого, при сварке стыковых соединенийс применением гранулированного присадочного материала ГПТУ) сварочнаяванна в некоторых случаях располагается под верхним слоем ГПМи постоянный контроль за измененивм ее ширины затруднен. В результате возникает несоответствие между 40истиннымй размерами сварочной ванны, и режимами сварки, что приводит квозникновению таких дефектов свар- .ного шва, как несплавления, непровары, т.е. снижению качества сварноыосоединения,Целью изобретения является повышение качества сварного соединения.Эта цель достигается тем, что поспособу автоматической электродуговой сварки плавящимся электродом,включающему перемещение электроднойпроволоки вдоль стыка, регулированиескорости ее подачи в зависимости отизменения ширины разделки и перемещение электродной проволоки поперекстыка с увеличением величины сварочного тока у кромок, регулированиескорости подачи электродной проволоки производят ври изменении шириныразделки до 25 от номинальной позависимостив+ двп пфп,п ном. Вгде Чп,п - скорость подачи электродной проволоки м/ч , 65 Мп им - скоРость подачи электродной проволоки при номинальной ширине разделким/ч;В - номинальная ширина разделки, мм;ЬВ - изменение ширины разделки: + ( - увеличение,(-( уменьшение, а поперечные перемещения электродной проволоки производят при увеличении ширины разделки свыше 25,сохраняядостигнутую максимальную скоростьподачи электродной проволоки, причемамплитуду колебаний устанавливают позависимости10,5 -. О,б)где А - амплитуда поперечного перемещения электродной проволоки, мм, а увеличение сварочного тока у кромок производят на10-15.Изменение скорости подачи электродной проволоки при изменении ширины разделки до 25 от номинальной, сохранение достигнутой ранеемаксимальной скорости подачи электродной проволоки при превышении этого предела с одновременным изменением прямолинейного движения электродной проволоки на синусоидальное,амплитуда которого также зависит отизменения ширины разделки, и увеличение при этом сварочного тока на 10-15от его номиального значения в моментнахождения электродной проволоки наминимальном расстоянии от стенокразделки позволяют создать удовлетворительные условия для протекания металлургических процессов формирования сварного шва и устранитьтакие дефекты, как несплавление инепровары, т,е, значительно повышатькачество сварного соединения.Увеличение скорости подачи электРодной проволоки при увеличении ширины разделки до 25 от номинальнойпозволяет качественно выполнять сварку без изменения прямолинейного перемещения и электрических параметровсварочной дуги,При коэффициенте пропорциональности менее 0,5, для определения амплитуды синусоидального перемещения,электродная проволока не доходит достенок разделки и поэтому возможнынесплавления и непровары, а прикоэффициенте более 0,6 возникаетопасность замыкания электроднойпроволоки со стенкой щелевой разделки, т,в, опасность прекращения нормального процесса сварки,ла свариваемыми деталями и повышение величины сварочного тока, не ме-,нее чем на 10, что полностью компенсирует эти тепловые потери, Однако, как показали результаты исследований, увеличение величины сварочного тока более чем на 15 отрицательного сказывается на равномерномпроплавлении кромок основного металла и увеличении доли основного металла в металле шва, что влияет намеханические и прочностные характеристики сварочного соединения.На фиг. 1 изображен разрез сварочного соединения при выполнениипрохода по слою предварительно засыпанного ГПМ; на фиг, 2 - разрез. сварного соединения при выполнениипервогс после кантовки прохода послою спекшегося ГПМ, на фиг3сварное соединение с траекторией движения электродной проволоки, видсверху.П р и м е р . Производили сваркустальных пластин длиной 1 м, д :60 мм в щелевую разделку переменнойширины от 10 до 18 мм. Сварку выполняли серийным автоматом Авсреде СО 2, на постоянном токе, обратной полярности, электродной проволокой диаметром 4 мм. В качествеГПМ крупка ) применяли рубленую сварочную проволоку размером 2 х 2 мм.Номинальная ширина разделки сварного соединения для регулированияскорости пода .и электродной проволоки и амплитуды синусоидального ееперемещения была установлена В =12 мм. Для этой ширины разделкибыли установлены следующие параметры режимов сварки;1.Скорость сварки Чс = 30 м/ч.2.Номинальная скорость подачи электродной проволоки Чпщц= 160 м/ч.З.Номинальный сварочййк токЗс,=750-780 А.4. Напряжение дуги Од = 38-42 В5, Частота колебаний синусоидального перемещения ы = 60 цикЛов/мин,1Перед выполнением первого валика 1 в щелевую разделку, образованную кромками 2 и 3 пластин 4 и 5,предварительно засыпают гранулиро"нанный присадочный материал б навысоту 25-30 мм, Для удержания ГПМв разделке с обратной стороны стыкаустанавлинают поддерживающую планку 7, В процессе выполнения первогопрохода сварки, металл шва т.е, первый валик 1) образуется за счет плавления электродной проволоки 8, ГПМЬ и кромок 2 и 3 основного металла,т.е. пластин 4 и 5. После кристалли.зации первого валика часть предварительно засыпанной крупки спекаетсяс обратной его стороны, Толщина65 амплитуды синусоидального перемеще.спекшегося слоя 9 крупки составляет3-5 мм, При выполнении последующихваликов 10 и 11 производят предварительную засыпку крупки 12 слоем 57 мм перед каждым проходом. Послезаполнения щелевой разделки с однойстороны сварку выполняют по слоюспекшейся крупки 9, Щелевая разделка,образованная кромками 2 и 3 деталей4 и 5, условно разбита на участки:13 - длиной 25 см с шириной разделки от В 1 = 10 мм до номинальной В =12 мм, 14 - длиной 37,5 см с шириной разделки от В = 12 мм до В =- 1, 25 В = 15 мм и 15 - длиной15 37,5 см с шириной разделки от В 2 =15 мм до В 3 - - 18 мм.В процессе сварки каждого прохода участка 13 при увеличении шириныразделки от В =. 10 мм до В = 12 мм20 увеличивают скорость подачи электродной проволоки 8 от Чп =ЧЬ - дб 2-2и и п,пномт,е. от Чп и = 16012- 133 м/ч доЧ, м = 160 м/ч.25 Движение электродной проволоки 8осуществляют по прямолинейно:. траек"тории 16 по центру разделки.В процессе сварки каждого проходаучастка 14 при увеличении ширины30 разделки ог В = 12 мм до Во = 15 мм/т.е. на 25 / увеличивают скорость подачи электродной пронолоки 8 от160 м/ч до максимального еезначейия Ч = Ч6+а ВЬ п,пах п.п. мою В фЗ 5 т.е, до Чп и = 160200 м/ч.Перемвщейие электродной проволоки 8осуществляют аналогично участку 13 потраектории 16,При увеличении ширины разделки на40 участке 15 от 15 мм до 18 мм скорость подачи электродной проволоки 8 остается постоянной и равной Ч и п 1200 м/ч, а перемещению электроднойпроволоки придают синусоидальный ха 45 рактер ( по траектории 17 ) с частотойколебаний 60 циклов н минуту и ам"плитудой,изменяемой по зависимостиА = (0,5 - 0,6) дВ, от А= 0 доА 1 х = Ок 5 Огб 1 х б = 303,6 мм. При этом н момент нахождения электродной проволоки 8 на минимальном расстоянии от стенок разделки 2 и 3, т.е, в положении 8 и 8,увеличивают сварочный ток отего номинального значенияЭсв нам = 750 - 780 А до Эсв840 - 870 А, т.е, на 10-15Использование данного способа автоматической электродуговой сваркистыковых соединений с разделкой кро. -мок позволит в процессе сварки регулировать скорость подачи электроднойпроволоки в зависимости от изменения ширины разделкисохраняя ее прямолинейное перемещение, и величину96 3757 Формула изобретения ния, также в зависимости, от изменения ширины разделки и, кроме того, увели- чивать сварочный ток на 10-15 в момент нахождения электродной проволоки на минимальном расстоянии от стенок разделки, что значительно повысит 5 качество сварных соединений.По сравнению с существующей технологией при использовании предлагаемого способа производительность автоматической электродуговой сварки по О вышается в 1,5-2 раза, высвобождается 25 дорогостоящего оборудования и занятых рабочих.Ориентировочный расчет показал, что использование способа на одном предприятии по сравнению с существующей.технологией автоматическойэлектродуговой,. сварки стыквых со-единений с разделкой кромок, даст экономический эффект порядка 35 тыс. руб, в год. Способ автоматической электродуговой сварки стыковых соединений плавящимся электродом, включающий перемещение электродной проволоки вдоль стыка, регулирование скорости ее подачи в зависимости от изменения ширины разделки и перемещение электродной проволоки поперек стыка с увеличением величины сварочного тока у кромок, отличающий с я тем, что, с целью повышения качества сварного соединения, регулирование скорости подачи электродной проволоки производят при изменении 6ширины разделки до 25 от номинальнойпо зависимости где Ч- скорость подачи электродной проволоки м/чЧпп о, - скорость подачи электродной проволоки при номинальной ширине разделки,м/ч;В - номинальная ширина разделки, мм;Д В " изменение ширины разделки; (+ у- увеличение,(- Э - уменьшение, мм, апоперечные перемещения электроднойпроволоки производят при увеличении ширины разделки свыше 25, сохраняя достигнутое максимальное значение скорости подачи электроднойпроволоки, причем амплитуду колебаний устанавливают по зависимостиА = 0,5 - : 0,6)ДВгде А - амплитуда поперечного перемещения электродной проволомма увеличение сварочного тока укромок производят на 10-15.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент Японии Р 53-10936,кл. 12 В 1124, 1979,2. Патент Японии Р 53-16767,кл, 12 В 112.4, 1979.3, Патент ВеликобританииР 1506621, кл, В 23 К 9/00, 1962.4, Патент ФРГ Р 1817042,кл, 49 5/00, 1968 прототип ).963757 г Составитель О. ОстровскийРедактор Л. Уткина Техред Л.Пекарь Корректор 10 акаренко,акаэ 317/3 Тираж 1153 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5