Способ дуговой сварки стыковых соединений

ОП ИСАНИ ИЗОБРЕТЕН И К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сфюэ СоветскихСоциапистичесиихРеспублик 90(23 ) П рноритетублнко данаи нзааратаннй ано 15.01.83. Бюллетень Мликования описания 15 Л)Ъ 9 1.7918.8) атярь та опу зИщенко, В. А, Букаров, В. В. РЬцини Л, М, Маркелов(54) СПОСОБ ДУГОВОЙ СВАРКИ СТЫКОВЫХ СОЕДИНЕНИИ1Изобретение. относится к способам дуговой сварки, преимущественно толстостенных соединений с заполнением раз . делки подачей в сварочную ванну присадочного металла, и может найти применение в судостроении, энергомашиностроении и других отраслях промышленности.При сварке подобных изделий важное значение имеет производительность сварки. Производительность сварки в свою30 очередь определяется, особенно при выполнении сварки в разных пространственных положениях, объемом сварочной ванны.Увеличение объема (массы) сварочной ванны при сварке в положениях отличных; от нижнего выше критического, приводит к образованию наплывов а при, дальней шем увеличении массы - к вытеканию , жидкого металла.Известен способ вертикальной автомати-р ческой сварки с колебаниями электрода по оси соединения в трех направлениях: возвратно-поступательное в поперечном направлении; вверх-вниз,- вперед-назад13 . Однако этот способ характеризуется недостаточной производительностью при сварке в различных пространственных положениях в силу невозможности увели чения высоты напдавки иэ-за. увеличенной длины ванны за счет движения электрода вперед-назад.Известен способ вертикальной автоматической дуговой сварки, при котором между свариваемыми деталями помещается горелка, которая совершает возвратно поступательные движения по глубине разделки, наплавляя послойно .сварочный металл. В заранее вычисленные периоды указанное перемещение прекращают и сварку прерывают, а затем перемещения возобновляют, Дуга периодически затухает. Чтобы не возбуждать цугу вновь, при сварке используют максимальный и мини мальный ток, В период минимального то ка ускоряется затвердение расплавленного металла, Для поддеркания неизменной скорости охлаждения, при которой не изменяются механические свойства подЕМ 8490 влиянием тепла, указанные периоды с максимальным и минимальным током поддерживают достаточными ,2,Указанный способ применим для запод нения разделки при сварке только вертвкальных швов. Использование его при сварке в различных пространственных положениях не обеспечивает максимальной производительности, поскольку при заполнении слоя сварку ведут в непрерывном 10 режиме и, следовательно, длина ванны не обеспечит максимальной величины наплавки.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является 15способ дуговой сварки стыковых соединений с многослойным заполнением разделки кромок, при котором первый и последующие слои выполняют с взаимнонерекрывающимии участками равномерным возвратнопоступательным перемещением электродавдоль разделки 3 .Недостатком известного способа является не,оптимальная производительностьпроцесса заполнения разделки, связанная, 25во-первых, с трудностью обеспечения вкаждом слое. максимально-возможнойвеличины наплавки и, во-вторых, с необходимостью выполнения нескольких (поколичеству слоев) проходов. 30Цель изобретения - повышение производительности при сварке соединений сразделкой кромок за счет обеспечениямаксимальной наплавки.Поставленная цель достигается тем, З 5что согласно способу дуговой сваркистыковых соединений с многослойнымзаполнением разделки кромок, при кото-.ром слОи выполняют на оптимальном режиме возвратно-поступательным перемеше нием электрода с образованием взаимноперекрывающихся отдельных участков,первый участок первого слоя выполняютна режиме на 40-50;4 меньше оптимального длиной(2,0-5) 1 , где- длина 45ванны на оптимальном режиме, затемосуществляют возвратное перемещениеэлектрода для сварки второго слоя иФЪ/увеличивают режим сварки до оптимального, после чего заполняют разделку послой но последовательным переходом от слояк слою, при этом поддерживают постоянным расстояние между кондамн участковпоследующего и предыдущего слоев и выбирают его равным (0,5-2,5) 1, а последуюший участок предыдущего слоя выполняют в момент полной кристаллизациипредыдущего участка этого слоя,фПричем последний участок последующего слоя выполняют на режиме первого участка первого слоя.Для увеличения высоты наплавки слоя участки выполняют отдельными сварочными точками, массу которых поддеркивают в пределах 08-0,9 критической массы ванны. Заполнение разделки осуществляют внаправлении сварки, а перемещение электрода от слоя к слою - в противоположном направленииЗаполнение разделки осуществляют внаправлении, противоположном направлениюсварки, а перемещение электрода от слояк слою - в направлении сварки.На фиг. 1 показана схема наложенияучастков послойно вдоль разделки призаполнении ее в направлении сварки;на фиг. 2 - циклограмма , указанного продесса; на фиг. 3 - схема наложениясварных точек при выполнении сварки вимпульсном режиме; на фиг. 4 - циклограмма импульсной сварки, на фиг. 5 -схема наложения участков вдоль разделки при заполнении ее в направлении,противоположном направлению сварки;на фиг. 6 - циклограмма указанногопроцесса.Предлагаемый способ осуществляютследующим образом,Процесс заполнения разделки начинаютвыполнением первого участка первогослоя. Первоначально наплавляют участок,при достижении критических размеровванны (границы самопроизвольного еевыливания) наплавку прекращают: снижаютток с 3 до 3, уменьшают скоростьперемещения электрода с Чсбдо /.2 ивыполняют холостое перемещение электрода. При этом наплавленный участок 1кристаллизуется, обеспечивая хорошееформирование шва, По достижении практически полной кристаллизации ванны ( изэтих условий выбирают значения Э иЧс 2 ), начинают наплавку участка 2.Причем значение До и Чтаковы, чтопереплавляют участок холостого ходаэлектрода, При достижении на участке 2критических размеров ванны прекращаютнаплавку и выполняют холостое перемещение электрода. Таким образом, в течениевремени 1 обеспечивают наплавку рядаучастков 1 - 4, выполняют первый участок длиной (2,0-5,0), где, - длинаваннына оптимальном режиме сварки,т,е. при значениях Зо и Мс, Причемсварку первого участка выполняют на7 щ, (большей Мв) перемешают на пер вый слой и выполняют наплавку участка 13, затем на втором слое участке 14, на третьем - участка 15. Затем цикл повторяется. Время установившегося цикла при многослойной наплавхе составляетДругой вариант (более удобный для автоматизации) выполнения предлагаемого способа представлен на фиг. 3 и 4. В этом случае участки выполняют отдельными сварочными точкамимассу кото рых поддерживают в пределах (0,8-0,9) критической массы ванны.Сварку выполняют в импульсном режиме с шаговым перемещением электрода (в период импульса 64 электрод неподвижен, а в период паузы 6 перемешают). Первоначально выполняют первый учаоток первого слоя в виде отдельных не-, перекрываемых точек 1, 2 и 3 на рас стояние 48. Затем электрод осуществляет возвратное перемещение на расстр ние, обеспечивающее при постановке точки 4 перекрытие между точками 1 и 2 (т,е. на расстояние (3-3,5) 6 ). При заданномэтого добиваются за счет увеличения скорости возвратного перемещения электрода (Чр ). Наплавляют точку 4, осуществляют шаговое переме шение в направлении сварки, затем наплав ляют точки 5 и 6 и осуществляют возврат ное перемещение электрода и наплавляют точки 7, 8, 9 и т.д. Расстояние между концами точек последующего и предьщущих слоев обеспечивают в пределах (0,5-1,5) О, В этом случае отсутствует перетекание ванны последующего слоя в ванну предыдущего слоя. В первом и втором вариантах способа сварки заполнение разделки осуществляют в направлении сварки, а перемещение электрода от слоя к слою - в противоположном направлении. Третйй вариант способа аналогичен первому с той лишь разницей, что заполнение разделки осуществляют в направлении, противоположном направлению сварки, а перемещение электрода от слоя к слою - в направлении сварки. Во всех перечисленных вариантахпри окончании сварки последний участокпоследнего слоя выполняют на режимепервого участка первого слоя,Время перемещения электрода от слояк слою обеспечивают минимально возможным, регулируя скорость перемещенияэлектрода 5 М 8490 6 режиме на 40-50% меньше оптимального.Это вызвано тем, что в начале сваркиметалл не прогрет и наплавляется, какправило, больше металла, чем расплавляется основной металл. Следовательно,при меньших значениях скорости сваркиванна достигнет критических размерови может произойти ее вытекание. На реФжимах иа 40-50 меньших оптимально 1 Ого, т,е, режиме, на котором выполняютвсе последующие наплавки, ванна имеетдостаточный объем и не вытекает. Призначениях режима меньше 40 , размерыванны значительно меньше (мала произ 15водительность сварки), а при значенияхбольших 50 - превышают критическиеразмеры ванны. В приводимой (фиг. 2)циклограмме необходимый режим обеспечивают изменением скорости сварки наото50 . Длину первого участка, равную(20-50)1выбирают из условия, чтобы при выполнении наплавки на последующих слоях обеспечить расстояние междуконцами участков последующего и преды 25душего слоев в пределах (0,5-2,5) 8т,е, избежать перетекания жидкого металла из одной ванны в другую и не позволить ей превысить критических размеров.По окончании наплавки участка 4 осу-.ществляют возвратное перемещение электрода для сварки второго слоя и увеличивают режим сварки до оптимального(для чего при токе Эо на 50% снижаютскорость сварки до Ч ). Выполняютнаплавку участка 5 на втором слое. При35. достижении критических размеров ванны(по истечении времени 1 о ) наплавкуучастка прекращают и электрод перемешают со скоростью Ч(в течение 1 у)4 Ов направлении первого слоя (значения 1 Ои. 1 выбирают из условия обеспечениядокритических размеров ванны и расстояния между концами последовательно выполняемых участков (0,5-2,5) 1 соответ 45ственно). Выполняют наплавку участка6 на первом слое и осуществляют возвратное перемещение электрода на второйслой и наплавляют участок 7, затем последовательно 8 9 и 10. Наплавку перечисленных участков двух слоев осуществ 50ляют в течение времени .Ь, а затемвыполняют наплавку участков 10, 11 и12, осуществляя последовательный переход с первого на второй и третий слои(фиг.1), Время 1 может меняться в за 55висимости от количества слоев, Послевыполнения наплавки на участке 12третьего слоя электрод со скоростью8490 8 5 О 35 И 25 17 м/ч 30 35 40 45 50 55 7 98П р и м е р . Способ осуществляютпри дуговой сварке неплавяшимся электро.домв среде аргона с подачей присадочной проволоки стыков труб из стали12 Х 18 Н 10 Т размером.ф 180 х 20 мм.Разделка кромок - ступенчатая с угломраскрытия кромок. 20 и ширина притупвления 6 мм.Сварку осуществляют в импульсномрежиме сб следующими параметрами:Первый участок первого слояТок импульса 250 АВремя импульса 1 сСкорость подачи присадочнойпроволоки 93 м/чСкорость сваркиДиаметр присад очной проволоки 1,0 ммТок паузы 60 АВремя паузы 1,3 сОптимальный режимТок импульса 250 АВрмя импульса 0,9-1,0 сСкоростьсварки 8 м/чСкорость подачиприсадочной проволоки 100 м/чДиаметр присадочной проволоки 1 ммПоследний участок последнего слояТок импульса 250 АСкрость подачи присадочнойпроволоки 93 м/чВремя импульса 0,8 сСкорость сварки 17 м/чДиаметр присадочной проволоки 1,0 ммТок паузы 60 АВремя паузы 1,3 сВремя заполнения разделки 70 мин.Количество слоев 7 (из них 1 - облицовочный).Время заполнения разделки по обычной технологии сварки неплавящимсяэлектродом с подачей присадочной провопоки составляет 110 мин,Предлагаемый способ обеспечиваетувеличение производительности при заполнении разделки более, чем в 15 раза,Для реализации предлагаемого способане требуется существенного увеличениясущественной аппарату ры управления,так как процесс легко можно запрограми ровать, используя простые элементарные блоки.Формула изобретения1, Способ дуговой сварки стыковых соединений с многослойным заполнением разделки кромок, при котором слои выполняют на оптимальном режиме возвратно- поступательным перемещением электрода с образованием взаимно перекрывающиг- ся отдельных участков, о т л и ч а ю - ш и й с я тем, что, с целью повышения производительности процесса, первый участок первого слоя выполняют на режиме на 40-50 меньше оптимального длиной (2,0-5)6;, где- длина ванны на оптимальном режиме, затем осушествпяют возвратное перемещение электрода для сварки второго слоя и увеличивают режим сварки до оптимального, подле чего заполняют разделку послойно последовательным переходом от слоя кслою, при этом поддерживают постоянным расстояние между концами участков последующего и предыдущего слоев и выбирают его равным (0,5-2,5)0 , а последующий участок предыдущего слоя выполняют в момент полной кристаллизации.предыдущего участка этого слоя.2, Способ по и. 1, отличающ и й с я тем, что участки выполняютотдельными сварочными точками, массукоторых поддеркивают в пределах (0,80,9) критической массы ванны,.3, Способ по пп, 1 и 2, о т л ич а ю ш и й с я тем, что последнийучасток последнего слоя выполняют нарежиме первого участка первого слоя,4,Способпопп. 1-3, отл ич а ю щ и й с я тем, что,заполнениеразделки осуществляют в направлениисварки, а перемещение электрода от слояк слою - в противоположном направлении.5. Способ по пп. 1 - З,о т л ич а ю ш и й с я те%, что заполнениеразделки осуществляют в направлении,противоположном направлению смрки;а перемещение от слоя к слою - в направлении сварки.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Патент Японии М 51-4512,кл, 12 В 106, 1976.2. Патент Японии М 51-36228,кл. 12 В 112, 1976.3. Каховский Н. И, и др. Технология механизиромнной и электрошлаковой смрки. М., "Высшая школа, 1972, с. 216