Способ автоматической сварки под флюсом в потолочном положении и устройство для его осуществления

(я)5 В 23 ИСАНИ БРЕТЕНИЯ ОМУ СВИДЕТЕЛ К АВ У(56) Авторское свидетельство СССР М 1353594, кл, В 23 К 9/18, 1987.(54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СВАРКИ ПОД ФЛЮСОМ В ПОТОЛОЧНОМ ПОЛОЖЕНИИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к автоматической сварке под флюсом в потолочном положении. Цель изобретения - повышение качества сварки за счет улучшения формирования шва и распределения заданного давления по линии кристаллизации жидкого металла сварочной ванны. Способ сварки заключается в том, что свариваемые листы 12 размещают над корпусом 1 устройства, в котором размещены мундштук 2 с проволокой 14, формирующая подкладка 3 Г-обраэфиг.3 - формирующвид; на фиг.4 - схемаподкладкой. Иэобре ской сварке жении. Цель из ва сварки за шва и расп по линии кр сварочной в На фиг.чеодкладка, общии и с формирующей естния ния орпус 1, в котоундштук 2, форбраэной формы, дными выступа- может быть исное устройство ус;на тройс ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ние относится к автомаод флюсом в потолочном и обретения - повышение кач счет улучшения формирова ределения заданного давле исталлизации жидкого мет анны. 1 изображено пре фиг.2 - разрез А ной формы и флюс 13. Формирующая подкладка 3 снабжена клиновидными выступами 4, вершины которых размещены на линии перегиба подкладки, а соприкасающиеся края образуют канавку переменного сечения с цилиндрической поверхностью, которая пересекается верхними плоскостями клиновидных выступов по параболе, повторяющей линию кристаллизации жидкого металла сварочной ванны 6 сварного шва 10. На участке А флюс подают с постоянным давлением для поддержания сварочной ванны 6, на участке В давление флюса удерживает сварочную ванну на уровне стыка. а на участке С флюсовая прослойка и слой жидкого шлака 15 создают изменяющееся давление от максимального на участке кристаллизации до минимального на участке застывания металла. При этом усилие прижатия флюса и формирующей подкладки распределяется по линии кристаллизации жидкого металла. Способ и устройство позволяют оптимально распределить заданное давление флюса вдоль свариваемого шва, стабилизировать параметры режима сварки, 2 с.п. ф.лы, 4 ил,Устройство содержитром размещен сварочныймирующая подкладка 3 Г-оснабженная двумя клиновми 4. В качестве корпусапользовано любое извесдля подачи флюса, выполненное, например,в виде шнекового питателя.Формирующая подкладка 3 установлена е корпусе 1 с возможностью регулирования ее положения относительно плоскости 5выходного отверстия корпуса 1 и обеспечивает создание заданных давлений флюса взоне свариваемого стыка. При этом формирующая подкладка 3 выполнена с перегибом по линии 5, которая делит ее на две 10части а и в, При сварке вершина перегибаподкладки 3 размещается под участком начала кристаллизации жидкого металла сварочной ванны б, образуя зазор 1 междувершиной перегиба формирующей подкладки 3 и формируемым металлом сварочной ванны б. Величину зазора 1 выбирают взависимости от требуемой формы сварныхшоов, типа выполняемых соединений,свойств снариваемого материала, а также 20режимов свари, Такое размещение вершины перегиба формирующей пластины 3 подучастком начала кристаллизации жидкогометалла сварочной ванны б при сварке создает на этом участке максимальное дднление флюса.Участок а подкладки 3, расположеннойвблизи мундштука 2, наклонен под углом а кплоскости выходного отверстия корпуса 1, адругой участок в подкладки наклонен под 30углом/3 к поверхности выходного отверстия1. Участки а и в подкладки 3 выбирают всоответствии с отношениемЬ1,5- 4,35а углы а И /3 при этом должны удовлетворять условиям3" а 13;1 /1 540Клиновидные выступы 4 расположенына всей плоскости участка а, а их вершинысовмещены с линией 5 перегиба Г-образнойповерхности формирующей подкладки 3,На их соприкасающихся краях выполнены 45фигурные вырезы, образующие канавку спеременным поперечным сечением и имеющую форму цилиндрической поверхности,образующая 7 которой расположена в плоскости участка а. Размеры канавки подбирают в зависимости от режимов сварки,формы свариваемых стыков и требуемойформы усиления шва,Канавка с цилиндрической поверхностью пересекает верхние плоскости клиновидных выступов 4 по параболе 8, а любая продольная секущая вертикальная плоскость Г-образной формирующей подкладки 3 образует с ее рабочей поверхностью линии пересечения, расположенные под одинаковыми углами у, величина которых раннау = 180" - (а +/3)Такое постоянство взаимодействия рабочей поверхности формирующеи пластины на участке максимального давления флюсд обеспечивает качественное формирование сварных швов.Канавку на участке а формирующей подкладки 3 располагают под контуром 9 хвостовой части сварочной ванны б сварного шва 10 со стороны кратера на нижней поверхности 11 свариеаемого стыка таким образом, чтобы вершина контура 9 находилась при сварке над вершиной параболы 8 кднднки, что обеспечивает правильное создание и распределение постоянного по величине заданного давления флюса по всей границе кристаллизации жидкого металла сварочной ванны б и на участке максимального давления флюса.Сущность способа заключается в следующем.Снаринаемые листы 12 металла располагаются нэд корпусом 1, содержащем флюс 13, Листы 12 мегалла могут быть элементами совершенно различных металлоконструкций, например корпусом корабля, которые имеют ограниченный доступ сверху и могут быть сварены только н потолочном положении, Для этого к месту образуемого стыка корпус 1 с флюсом 13 поджимают любым известным способом при помощи любого известного устройства,Внутри корпуса 1 установлен мундштук 2 со сварочным расходуемым электродом 14. Электрод 14 может быть любым иэ известных.В начале сварки подают электрод 14 к свэриваемому стыку, на электрод 14 подают напряжение и зажигают дугу, После зажигания дуги происходит плдвление свариваемого металла листов 12, флюса 13 и материала электрода 14, в результате чего образуется сварочная ванна б. Под воздействием тепла дуги и сварочной ванны 1 б происходит плавление флюса 13, образуетСя жидкий шлак, часть которого располагается под сварочной ванной б, образуя шлаковую ванну 15, на которую в процессе сварки воздействует флюс 13,Технологически при этом вся зона сварки делится на несколько участков; участок А перед дугой относительно образующегося шва 10, участок В горения дуги и расположения сварочной ванны б, где выделяется участок начала кристаллизации жидкого металла сварочной ванны б, и участок С формирования шва 10,Флкс 13 снизу свзривземого с ькз ццдзют Год рэзнм давлением нз рэз ых у 3- сткзх А,В,С вдоль свзривземоо стыка.Нз у зске А перед дуои флюс подают под пгстоянньм заданным давлением, необходимым для создания условий поджатия сварочной ванны б. Давление флюса 13 нэ участке А задают в зависимости от выбранного режима, сварки свойств свзривземого материала, а также геометрии и формы свариваемого стыка и поддерживают постоянным.Нз участке В флюс 13 подают под давлением, обеспечивающим удержэие сварочной ванны 6 нэ урогце свариваелого стыка, при этом его постепенно увеличивают на протяжении сварочной ванны 6 таким образом, чтобы максиглзльное давление флюса 13 прикладывалось к участку начала кристаллизации жидкого металла сварочной ванны б. Зэ участок начала кристаллизации принимают участок перехода жидкого расплава свзрочнои ванны 6 в твердое состояние. Участок начала кристаллизации жидкого металла сварочной ванны со стороны кратера на нижней поверхности сваривземого стыка, представленнои в виде условной плоскости 11, располагается цо контуру 9 и имеет форму пзраболь. Верши ну параболы располагают от дуги на расстоянии, равном длине сварочной ванны б, а ось ее симметрии располагают в вертикальной плоскости продольного сечения сварного шва 10 сваривземого стыка, Давление флюса на участке В задают большим, чем давление флюса на участе А. Увеличение давления на участке В обьясняется необходимостью поддержания рзсплэвэ сварочной ванны 6 на уровне свариваемого стыка с учетом количества флюса. которьй плавится и спекается в корку 16.Снизу из шлаковой ванны 15 на участок С формирования швэ 10 подают слой жидкого шлака и прикладывэюг к нему давление, изменяемое от максимального на участке начала кристаллизации до минимального на участке С застывания слоя подаваемого жидкого шлака, образующего шлаковую пленку 17. Максилльное давление на участке начала кристаллизации необходимо для удержания кристаллизующегося металла на уровне свариваемого стыка,Максимальное давление прикладывают к участку начала кристаллизации жидкого металла сварочной ванны 6, так как на этом участке расплавленный металл, начиная кристаллизоваться, приобретает повышенную вязкость и тем самым оказывает максилзльное сопротывлене Гриклэд земоудзвл.нию,Участок начала кристаллизации имеенебольшую протяженност ь, располагается5 по контуру 9 и является раницей мелкдуучагтком В горения дуги и сварочной ванны6 и участком С формирования швз 10,Величину максимального давления выбираот исходя из режимов сварки, формы10 свзриваемого стыка и материала свзриваемого изделия и поддерживают постоянной,воздействуя цо всему контуру 9 го стороныкратера на нижней поверхности 11 свариваемого стыка.15 По мере постепенного перехода жидкого расплава сварочнои ванны в твердое сосояние давление постепенно снижают доминимального, обеспечивая при этом оконча тельное формирование сварного швэ 10 и20 удержание застываюцего шлакового слоя,образующего нз поверхности шлаковуюпленку 11,Давление нэ слой подаваемого из шлаковои ванны 15 жидкого шлака на участке С25 формирования шва 10 оказывают через прослойку флюса 13, расг оеделенного по всемуэтому участку С. Такой слой подаваемогожидкого шлака на участках В и ". выполняетроль смазки между металлом кристзллизую 30 щегося шва 10 и частично размягченнымслоем флюсовои прослойки.Смазка в виде жидкого шлакового слояспособствует поддержанию постоянствасварочной ванны б, не нарушая ее равновесное состояние.35 Способ сварки позволяет оптимальнорэспределить заданные дзвгения флюса 13на участках А.В,С вдоль сеэриваелого стыка, а также стабилизировать заданные параметры режима сварки и тем самым получать40 сварные швы высокого качества в широкомдиапазоне технологических возможностей,Опытно-промышленная проверка предложенного способа и устройства для егоосуществления показала высокую надежность процесса автоматической сварки и45 стабильность качества сварных соединенийпри сварке как кольцевых, так и продольныхшвов Сварку производят как с разделкойкромок, так и без нее, как с зазором, так ибез него, а также с подачей присадочной50 проволоки. Для формирования верхней части швафлюс подают как с нижней стороны через зазор между кромками изделия, так и сверху 55 любым известным способом.Например, производили сварку кольцевых швов котлов нефтебензиновых ж.д. цистерн (приварка двух днищ к обечайке)диаметром (Д) 3000 мм, из стали 09 Г 2 С спеременной толщиной стенки (б) 8-12 мм,собранных с переменным зазором 0-4, превышение кромок +3 мм,Положение формирующего устройстваи длины участков выбирали; ( а = 10, (/3 =Зо; э = 30 мм, в = 90 мм, с = 3 мм; диаметрцилиндрической поверхности канавки Д, ==28 мм; толщина клиновидных выступов бв= 4 мм (выступы припаивались на латунь кплоскости участка а формирующей пластины); ширина каждого клиновидного выступа30 мм.Сварку производили на режиме:Напряжение дуги, В 30 - 33Сварочный ток, А 700 - 750Скорость подачиэлектрода,м/ч 175 в 1Скорость сварки, 1 м/ч 30 - 35Диаметр электрода, мм 3Вылет электрода, мм 25Марка электрода СВ 08 ГА, 107Марка флюса внизу ОСЦ - 459Марка флюса вверху АН 60Род тока ПостоянныйПолярность ОбратнаяИсточник ВДУ - 1201Процесс сварки протекал стабильно,формирование шва наблюдалось хорошим собеих сторон. Высота усиления швов сверху(внутри котла) 1 - 3 мм, снизу (снаружи) 1 - 2мм. Ширина усиления швов сверху 14-18 иснизу 12 - 14 мм,Швы подвергали контролю ультразвуком и рентгенографированию, результатыкоторых подтвердили высокое качествосварки вполне удовлетворяющим предъявляемым требованиям к данным изделиям,Использование предложенного спо ба и устройства для его осуществления обеспечивает: воэможность существенно улучшить формирование наружной стороны шва и тем самым улучшитьуформирование шва в целом (с обеих сторон); повысить качества швов и создать воэможности выполнения сварки однопроходных швов взамен применяемой двухпроходной двусторонней сварки под флюсом в нижнем положении; возможность выполнения качественной сварки как корневых так и подварочных швов; повышение надежности и стабильно 10 15 20 25 30 35 40 45 50 сти процесса сварки; возложность полной автоматизации (колг 1 ьютеризации) процессэ сварки; расширение технологическихвозможностей и режимов сварки; повышение культуры производства и улучшение условий труда обслуживающего персонала.Предложенные спо об и устройство применимы для автоматической потолочной сварки под флюсом поворотных кольцевыхшвов изделий с огр ниченным доступом с внутренней стороны (сосуды, резервуары, трубы и др), продольных швов листовых и объемных изделий большой площадки, кэнтовка которых затруднена (полотнища, сегменты, пазы, стыки обьемных секций и т,д ), а также могут быть использованы при производстве цистерн, котлов, постройке судов, строительстве трубопроводов в химическом машиностроенииФормула изобретения 1. Способ авто латической сварки под флюсом в потолочном положении по авт, сн. М 1353594, о т л и ч а ю щ и й с я тем. что, с целью повышения качества сварки за счет улучшения формирования шва, участок мэк симального давления флюса располагаю 1 по линии начала кристаллизации жидкого металла сварочной ванны, например по параболе с осью симметрии, в вертикальной плоскости продольного сечения сварного шва, проведенной через продольную ось симметрии шва.2, Устройство для автоматической сварки под флюсом в потолочном положении по авт, св. Мт 1353594, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения качества сварки за счет распределения заданного давления по линии кристаллизации жидкого металла сварочной ванны, участок а формирующей Г-образной подкладки снабжен двумя взаимно соприкасающимися клиновидными выступами с вершинами, размещенными на линии перегиба поверхности подкладки, и с фигурными вырезами на ик соприкасающихся краях, образующими канавку переменного сечения с цилиндрической поверхностью, касательной к плоскости участка а формирующей подкладки по своеи образующей и пересекающеися с верхними плоскостями клиновиднык выступов по параболе, вершина которой размещена на линии перегиба поверхности Г-образной формирующей подкладки.1673338 тор М. Келеме Корректор Л. Бескид Морген КНТ ССС дственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 Зеказ 2883 Тираж 514 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям 113035, Москва, Ж. Раушская наб., 4/5