Способ сварки плавящимся электродом

(51)5 В 23 К 9/17 ПАТЕНТНОЕ РСТВЕННОТВО ССЕНТ ССС ГОСУДВЕДОМ, 1988.во СССР3, 1987,(54) СПОСОБ С ЭЛЕКТРОДОМ (57) Использован сплавов большой бретения: способродом заключдеформировании горелку с прямым электрода вокруг вращения изогнут ходе из мундштук ие: с тол свар эется элект мунд оси м ого к а,опи варка алюминиевых щины. Сущность изоки плавящимся электв пластическом рода перед входом в штукам и во вращении ундштука с радиусом онца электрода на высываемым уравненибласти свати к спососварки в ь использои сварке и миниевых ндштуком, жбы мундние качестрение облэточности , уменьшеечение наОПИСАНИК ПАТЕНТУ(56) Авторское свидетельс3 Ф 727360, кл. В 23 К 9/00Авторское свидетельсМ 1581508, кл. В 23 К 9/1Авторское свидетельсМ 1609574, кл. В 23 К 9/1 ВАРКИ ПЛАВЯЩИМСЯ Изобретение относится к о рочного производства, в частно бам и устройствам дуговои щелевую разделку; и может быт вано для заварки отверстий, и ремонте конструкций из ал сплавов больших толщин,Цель изобретения - повыше ва сварного соединения, рэсши сти применения, повышени регулирования процесса свэрк ние размеров мундштука, обес 807922 АЗ ем В=р соз д+-, - (н+рзпд где р - радиус изгиба электрода; д =бм-б - зазор между электродом и мундштуком; д - диаметр направляющего канала мундштука; д - диаметр электрода; 1 - наружный вылет электрода; О - угол между осью электрода и осью мундштука в конце прямого направляющего канала мундштука; 0 =агсТ 9 Рв(, 2) в1 1.,р 2 - 1 в внутренний вылет электрода; в=1,225 р1+ -- 1 . Токоподводяр щий мундштук с прямым направляющим каналом и фаской выходного участка имеет длину канала, равную максимальному. внутреннему вылету электрода, рассчитанному при максимальном радиусе изгиба электрода, и коническую фаску с углом ко- нуса к оси мундштука, равным наибольшему углу наклона электрода, рассчитанному при минимальном радиусе изгиба электрода. 4 ил., 2 табл. дежного контакта электрода с мучто ведет к увеличению срока слуштука и экономии металла.Изобретение поясняется чертежами (фиг, 1 - 4).При предварительном деформировании электродная проволока претерпевает упруго-пластический изгиб, вследствие которого имеет остаточную кривизну р 1, В электродной проволоке имеют место остаточные напряжения растяжения и сжатия. При прохождении мундштука проволока выпрямляется и затем снова принимает изогнутое положение с кривизной р.В расчете рассматривается случай упругого изгиба электродной проволоки в мундштуке, когда рг= р 1= р,5С достаточной для практики точностьюможно принять, что в области упругих перемещений изгибающий момент, который необходим для выпрямления изогнутойпроволокй, равен изгибающему моментудля загиба прямой проволоки по дуге с таким же радиусом кривизны.Поскольку остаточные напряжения растяжения и сжатия в изогнутой проволокеуравновешены, в расчете изгиба они не учитываются, однако при расчете напряженийони должны быть рассмотрены,Зависимость кривизны проволоки р отизгибающего момента М находится из выражения; 201 Мр Е 1 хгде Е - модуль упругости;1 х - момент инерции сечения относительно главной центральной оси, перпендикулярной плоскости изгибающего момента,Для расчета изгиба проволоки в мундштуке рассмотрен случай, когда дуга проволо- З 0ки прижата силами Р к ровной поверхности(фиг, 1,а, б). Поскольку в средней части проволока выпрямляется (фиг, 1,б), на нее воздействует один равный по всей длинеизгибающий момент, что возможно лишь З 5при расположении сил и реакций опоры посхеме на фиг. 1,в, г, поэтому изогнутый конец проволоки.можно рассматривать какбалку, заделанную в стене, Величина изги. бающего момента в гочке касания отогнутого конца с поверхностью составит М=Р 1,(фиг. 1,г).Схема расположения изогнутой проволоки в мундштуке показана на фиг. 2. Однаось координат 2 совмещена с осью проволоки, а начало координат совмещено с плоскостью, проходящей перпендикулярно осичерез крайнюю точку касания проволоки свнутренней поверхностью отверстия, т.е, нарасстоянии 1 в от края мундштука, где 1 в - 50внутренний вылет проволоки,Одна из главных задач расчета состоитв определении угла наклона проволоки О, отвеличины которого зависит искривлениепроволоки на выходе из мундштука В (при 55вращении - радиус вращения проволоки).Поскольку фактические радиусы изогнутойпроволоки велики (для АМг 6 р 100 мм), ауглы наклона малы (2-5), то можно пренеб речь искривлением проволоки, изменением момента силы при изгибе и использовать все теоретические расчеты, полученные для прямой проволоки, Поместим дугу изогнутой проволоки с радиусом р в заделку (фиг. 2).В нашем случае уравнение окружности дуги имеет виу:(У 1 - р) +2 - фили для нижней части окружности дуги; У 1= РНагрузим конец проволоки силой Р. Приэтом проволока прогнется на величину уг; У Е х 2 6 Итоговая величина прогиба составит: у=у 1 уг= р- Р в ЕГх 2 6 Максимальный прогиесте приложения силы Р ра 1 в, увах= р Р 1в- =з -т-, уаах=д дм е запишется в виде: скольку о урав г д=р Проведелью опр ем преобразования уределения в. ения с 1 г 9:Б =.9 ф Р-вг)=(З 1 в +9 рг3 э (р-д Я 1 в(3) Поскольку в действительности р = 10 в,то рв и выражение (3) значительно упг г рощается: еО=агссд В=МИ+ ,д, МИ=ОН-ОМ; Ой=рсоа 0; ам= 7:дм,АМ= м+ВМ;Вм=р.з 1 п 0В=рсоз 0+ д 4) ои 5 о- аизго 5 акс.1,2 реТаким образом, внутренний вылет проволоки е зависит от радиуса изгиба проволоки р и зазора проволоки в мундштуке д,Для определения Опродифференцируем выражение (1) бу -2 Е Рбх 2 ф - -7 еТ," Р 1 в 1При 2=в; - -Ех1 в 1 вполучим 19 0=чр - Т 2 Р 0=агст 90 в ( - 2),1 1При выходе из мундштука проволока снова принимает прежний радиус изгиба р (фиг. 3). Определим искривление (радиус вращения) проволоки В при величине наружного вылета из мундштука 1 н. Таким образом, радиус вращения и волоки В зависит от радиуса изгиба про локир, зазора проволоки в мундштуке д наружного вылета проволоки 1 н,При расчете по формулам (2 Н 4) необ димо учитывать, что в действительности диус изгиба проволоки р на выходе мундштука колеблется от минимально рмим до максимального значения рм Так, при сварке стальной проволокой 9 радиус изгиба проволоки изменялся в и делах от 25 до 40 мм. 10 15 20 25 30 35 40Длину цилиндрического отверстия мундштука (направляющего канала) к устанавливаем по максимальной величине внутреннего вылета проволоки 1 ещах. 1 к=1 в п,х=1,225 Рп,81 . -- 1, (5)8 дрпахКак видно из (5), максимальный внутренний вылет проволоки имеет место при максимальном радиусе изгиба рвах,Устанавливать длину цилиндрического отверстия мундштука больше 1 е пах не имеет смысла, поскольку далее проволока не касается мундштука, если же использовать мундштук меньше 1 в щах, то проволока будет входить в мундштук под углом и тереться о входную кромку мундштука, из-за чего затрудняется ее подача.Поскольку существующие мундштуки имеют длину до 40 мм, то использование мундштука с расчетной длиной по формуле (5) позволяет экономить металлДругим отличительным признаком устройства является то, что применяется мундштук с конической фаской на конце с углом конуса у, равным максимальному углу наклона проволоки на выходе из мундштука Йпах, который имеет место при минимальном радиусе изгиба проволоки реп.При использовании угла конической фаски у, равного 6 пах, контакт проволоки с мундштукам происходит внутри мундштука, а не на краю, благодаря чему не происходит оплавления конца мундштука и повышается надежность контакта.Таким образом, отличительными признаками изобретения являются:1) вращение плавящегося электрода, вокруг оси мундштука с радиусом вращения В= рсов 0+ д что позволяет повысить качество сварки алюминиевых сплавов, использовать способ для заварки отверстий, повысить точность регулирования процесса;2) заданная длина направляющего канала мундштука 1 к=1 в щах, что сокращает длину мундштука и позволяет экономить металл;3) наличие конической фаски на конце мундштука с углом конуса у= Опах, что повышает надежность контакта проволоки с мундштуком и не приводит к оплавлению конца мундштука,Среди рассмотренных аналогов решений с выделенным комплексом отличительных признаков не обнаружено, что позволяет сделать вывод о соответствии предла- Поскольку радиус изгиба проволоки изгаемого технического решения критерию менялся отуъп=-200 мм до репах=250 мм, то"существенные отличия", внутренний вылет проволоки также менялсяСущность изобретения поясняется чер- от 24,4 до 27,3 мм, Длину направляющеготежом на фиг. 4. 5 канала мундштука установили по максиИзогнутую электродную проволоку 1 мальному внутреннему вылету проволокиподают через токоподводящий мундштук 2, 1 в щах, когда репах= 250 мм:закрепленный в корпусе 3. После прохожде.ния направляющего канала мундштука про- к=в щах=27,3 =28 мм.волока занимает прежнее изогнутое 10положение с радиусом изгиба р. Одновременно с подачей проволоки осуществляютее вращение вокруг оси мундштука. Междуконцом изогнутого электрода 1 и свариваемым изделием 4 горит дуга 5. Благодаря 15 . у = Явах=3,5,вращению конец электрода 1 совершаетдвижение по окружности радиусом Я, На Использование вращения дуги с расчетрасстоянии внутреннего вылета электрода ным радиусом в пределах 8=5,7 - 6,8 мм по 1 в проволока не касается мундштука. Длину зволило получить качественное сплавлениенаправляющего канала мундштука к уста направленного металла со стенками отвернавливают по максимальной величине внут- стия без трещин и пор в шве.реннего вылета электрода к=в аах, которая Разработанный способ и устройствоимеет место при максимальном радиусе из- опробованы для исправления локальныхгиба электрода рпах. На конце мундштука дефектов электронно-лучевой сварки толвыполнена коническая фаска с углом конуса 25 стостенных алюминиевых сплавов.у, Угол конуса уустанавливают равным мак- В настоящее время применяется техносимальному углу наклона у = айвах, который логия разделки дефектов ЭЛ С ручнымиимеет место при использовании в расчетах пневматическими машинками и ручной арминимального радиуса изгиба электрода гонодуговой сварки разделок.рви, что позволяет осуществлять контакт 30 По предлагаемому способу дефект выэлектродной проволоки внутри мундштука и сверливают, а затем заваривают автоматиисключает оплавление как нижнего торца ческой головкой, что позволяет уменьшитьмундштука, так и в точке контакта из-за количество наплавленного металла в 5 - 10большой металлоемкости мундштука в этом раз и повысить качество сварки.месте, 35Как показывает опыт, достаточна фаска формула изобретениядлиной 1 ф=3-5 мм. Так, в нашем случае, при Способ сварки плавящимся электросваркесплава АМгбс радиусом изгиба алек- дом, заключающийся е пластическом детрода рвы=200 мм использовалась фаска формировании электрода перед входом в3 мм. Если говорить о точном прилегании 40 горелку с прямым мундштуком и приданиипроволоки к мундштуку, то нужно на кони- ему дугообразных перемещений на выходеческом отверстии выполнить радиусную фа- из мундштука, о т л и ч а ю щ и й с я тем,ску радиусом р =200 мм, что технически что, с цельюповышения качества сварноготрудно выполнить и практически не требу- соединения, расширения области применеется, поскольку в случае использования ко ния, повышения точности регулированияроткой фески и большего радиуса изгиба процесса сварки,плавящийсяэлектродврапроволоки неприлегание проволоки соста- щают вокруг оси мундштука с радиусом враеитлишь 002 мм. Такое неприлегание очень щения конца электрода, описываемымбыстро устраняется износом мундштука, уравнениемОстрые кромки конической фески должны быть скруглены радиусом г=1 мм.Й=р соз О+- оПример расчета и применения.По разработанному способу производи- - - (1 н + р з 1 плась заварка отверстий диаметром 18 ммглубиной 70 мм в пластинах из сплава АМг 6 55 г эгиба элтолщиной 80 мм. Режим заварки отверстия зор элекприведен в табл. 1, р отверсРезультаты расчетов по формулам (2)- электрода,(4) сведены в табл, 2. и вылет электрода,Угол конической фаски у выбрали по максимальному углу наклона проволоки при рпп=200 мм: дер - радиус ид =с м-б зд см - диамет д - диаметр 1 Н - наружны ектрода;трода в мундштуке,тия мундштука;=1,225 Та бл Значен а амет 3,5 а б л и ц а Фиг,О- угол между осью электрода и осью мундштука в конце прямого направляющего канала мундштука, О=агстфв( - 2 В1 1Я - в5в - внутренний вылет электрода, 1= Сварочный ток, АНапряжение дуги, ВСкорость сварки (подъема горелки), мм/сСкорость вращения, об/сРасход защитного газа гелия, л/минДиаметр проволоки бсв. АМгб, ммДиаметр защитного сопла горелки. ммРадиус изгиба проволоки р, ммДиаметр отверстия мундштука дм, ммНаружный вылет проволоки 1 и, ммДлина канала мундштука, ммДлина конической фаски 1 ф, ммУгол конической аски, г а при этом длину направляющего каналак устанавливают равной максимальному внутреннему вылету электрода 1 и. рассчитанному при максимальном радиусе изгиба электрода, а фаску выходного участка выполняют конической с углом конуса у, равным наибольшему углу наклона электрода О, рассчитанному при минимальном радиусе изгиба электрода. 350-400321,61,5302,514200-2503,040281807922 Составитель А. БарашкТехред М.Моргентал Редактор С, Кулако ректор М, Самборск Заказ 1390 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКН113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина