Способ сварки стабилизированной дугой
Похожие патенты | МПК / Метки | Текст | Заявка | Код ссылки
Текст
)5 В 23 К 9/16 ючь фИ е д ЕНИЯ ПИ ИДЕТЕЛЬСТВУ ВТОРСНОМ 93. Бюл. Р 26/2786лосковВ.А.(72) С.И.Пои А.А.Агее аров ПОСОБ СВАРКИ ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И.ОТКРЫТИИ(57) Изобретение относится к сварке,в частности к сварке стабилизированной дугой легких металлов и сплавов "таких, как алюминий, бериллий, магний и их сплавов, и может быть применено в судостроении, авиационнойпромышленности, химической и энергетической. Цель - повышение эективности и производительности процессасварки стабилизированной дугой засчет увеличения концентрации дуги иодновременного осуществления к атодной очистки сварочной ванны, При сваркевдоль столба дуги, подают несколькоаксиальных потоков защитного газа.Внутренний поток газа подают под острым углом к дуге с частотой от 2 до15 Гц.и скоростью от 2 до б раэ больше номинальной. Выдержка при этойскорости от 10 до 00 раз больше,чем при подаче с номинальной скоростью. При сварке с поперечными колебаниями дуги каждую половину рабочего сечения внутреннего потока защитного газа попеременно перекрываютс частотой от 10 до 20 Гц в направлении, перпендикулярном свариваемомустыку. При сварке в импульсном режи- дме скорость подачи внутреннего пото- Ека газа увеличивают синхронно увеличению импульса сварочного тока. Такоеведение процесса обеспечивает отсут" Сствие несплавлений, окнсных включений, трещин и пор. 2 э.п. Ф-лы, б илЙ2 табл50 Изобретение относится к областисварки в чдстьн 1 сти в среде защитныхгдзол и может цдйти применение всудостроении, авиационной, энергетической, неФтяной, химической и других отраслях иромшлегцости при производстве изделий из легких металлови сплавов, в частности из алюминияц сплавов ца его основе.Целью изобретения являетсл повышение эффективности процесса путемувеличения проплавляющей способности дуги и производительности.Ца фг. показана схема предлагаемого способа сварки нрц воздействии ца столб дуги внутреннего потокас номинальной скоростью; ца иг,2 схема воздействия на столб дуги и активое пятно на иэделии внутреннегопотока, имеющего максимальную скорость; цд Фиг.З - циклограмма процесса сварки стабилизированной дугой;цд цг.4 " расположение столба дугиц активного пятна на изделии при перекрытии рабочего сечения. потока защитного газа с праной стороны; цдФиг.5 - расположение столба дуги иактивного пятна цд изделии при перекрытии рабочего сечецця внутреннего потока защитного гдзд с левой сторон 1; цд с 1 яг,б." ццклогрдммд увеличения импульсов сварочного тока в зависимости от времени выдержки номинальной и максимальной скоростей внутреннего потока защитного гдэа,35Сварочную дугу 1 (см.Лиг.1) возбуждают между неплдвянимся электродом 2 и стыком сваривдемого иэделия3. Поток защитного газа разделяют припомощи стабилизирующего сопля 4 цдвнутренний поток 5, направленный подуглом к дуге и имеющий номинальнуюскорость Ч , равную 0,4-3,0 м/с, инаружный поток б, имеющий скоростьподачи Чц, ограниченным наружным соплом /. Наружный ноток защитного гаэд б обеспечивает защиту сварочнойвдццы 8. Внутренний поток 5 обжимаетдугу 1, охлаждая ее поверхность. Активное пятно на изделии (катодноепятно) имеет максимальный размер,равцьй й, Ширина эоны кдтодцой очистки имеет размер В . Ицринд сварочной ванны в этом случае равна Ь, дглубина Ь. При подаче внутреннего 55потока 5 (см.биг.2) со скоростью Чабольшей в (2"6) раз ч , оц воздействует иа дугу 1 и актйвцое пятно цд изделии 9. При этом вследствие повышения эФективности охлаждения боковой поверхности дуги 1 и зоны вокруг активного пятна 9 вследствие усиления процессов вынужденной конвекции происходит сжатие столба дуги 1 и уменьшение диаметра активного пятна 9 до д. Уменьшение диаметра активного пятна 9 до 1,; приводит к уменьшению ширины сварочной ванны до Ьа с одновременным увеличением ее глубины до Ьа При этом происходит уменьшение ширины зоны катодной очистки до Вм вследствие стабилизации положения активного пятна 1 О, Однако дальнейшее воздействие на дугу 1 внутреннего потока 5. со скоростью Ч прир макс водит к возрастанию скорости катодных потоков от иэделия 3, снижению тепловложения в сварочную вдццу 8, а следовательно, и уменьшению глубины проплдвлеция и ухудшению кдтодлой очистки вследствие уменьшения ее ширины. Поэтому, не дожидаясь уменьшения глубины проплдвлецця, вновь уменьшают скорость подачи внутреннего потока 5 до значения ч . Данные операции вновь приводят к увеличению ширины эоны катодной очистки до В с одцовременцнм уменьшением глубины сварочной ванны до и и увеличением ее ширины до Ъ.В дальнейшем (Фиг,З) изменение скорости подачи внутреннего потока 5 осуществляют с частотой Г= ( 15) Гц и вьдерживдцием максимальной скоростиподачи в (0-100) раэ дольше номинальной, Следует отметить, что если максимальная скорость пода" чи внутреннего потока Ч ак больше Ч менее чем в 2 раэд, то эКективиость охлаждения столба дуги 1 ухудшается, д стабилизация активного пятна 1 О на изделии 3 не происходит. Если 1 , больше ч более чем в б рдэ, то вцутренций поток 5 будет турбулентным вследствие того, что число Рейнольдса, характеризующее степень турбулентности, будет более 2300, а увеличение степени турбулентности приводит к ухудшении защиты сварочной ванщ 8.Снижение частоты Г . изменения скорости вщттренцего потока здк(итцого газа от ч ь до ч ,менее 2 Гц приводит к тому, что чрезмерно увеличивается ширина Ь сварочной вднцм 8, а глубина проплавлецияснижается, 143119345 Увеличение частоты изменения ч более 15 Гц приводит к неэффективному сжатию столба дуги и охлаждению зоны активного пятна на иэделии 9 а инерВ5 ционность сварочной ванны 8 будет приводить к тому, что глубина проплавления (глубина сварочной ванны Ь) не будет достигать требуемой величины, При этом поддержание максимальнойглубины сварочной ванны будет требовать уменьшения скорости сварки, что в свою очередь, будет снижать производительность процесса.Таким образом, только изменяя ско рость подачи внутреннего потока до определенных величин с определенной частотой и заданными попеременными выдержками этих скоростей обеспечива ем наивысшую эййективность процесса сварки стабилизированной дугой при хорошем качестве сварных соединений.В случаях, когда требуется обеспечить качественнув широкослойную нап" лавку, колебания дуги 1 поперек стыка 26 осуществляют попеременным перекрытием половины рабочего сечения внутреннего потока 5, при этом пря перекрытии рабочего сечения слевой стороны дуга 1 под воздействием охлаждающе" Зб го действия потока 5 (см.Лиг.4) отклоняется в правую сторону. При последующем перекрытии рабочего сечения .правой стороны (см. Фиг,5) дуга .1 под охлаждающим действием внутреннего потока 5 отклоняется в левую стоЗб рону. При этом плазмадуги со стороны высокоскоростного потока 5 охлаждается интенсивнее, и размеры дуги 1 с этой стороны относительно оси сим 40 метрии уменьшаются. С другой стороны дуги 1 пограничные слои плазмы имеют более высокую температуру, а следовательно, и размеры. В результате злектропроводная часть дуги 1, включая ее столб 1 и катодное пятно д на изделии, смещаются от оси снимет" рии в сторону, противоположнув ноздействию потока 5. Тепловое смещение дуги 1 относительно оси симметрии усиливается также за счет динамического воздействия внутреннего потока 5 имеющего меньшую температуру, а следовательно, большую плотность, чем плотность плазмы столба дуги 1.В дальнейшем попеременное перекрытие рабочего сечения внутреннего потока защитного газа осуществляют с частотой Я10"20 Гц. При уменьшении частоты Е перекрытия потока 5 менее1 О Гц возможно образование подрезонна кромках сварочной ванны вследствие блуждания дуги. При унеличениичастоты Г перекрытия. потока 5 свыше 20 Гц наблюдается уменьшениеамплитуды колебаний дуги вследствиеинерционности ее перемещенияПри осущестнлении сварки в импульсном режиме (см.Фиг.б) скорость подачиЧ внутреннего потока 5 увеличиваютдо Ч ,синхронно импульсу сварочного тока 1, а время выдержки величииэтих скоростейи Я увеличиваютнпрямо пропорционально отношению тока импульса 1к сварочному току впаузе т,Несинхронное увеличение импульсатока по отношению к временам выдержки7 и 8 приводит к снижению эффективн аности процесса, так как при этом наблюдается снижение глубины проплавления Ь,При реализация способа сварки ста"билизированной дугой проплавляющуюспособность дуги 1 оценивали по относительной глубине проплавления Ь/Ь,а производительность процесса опредечляли по изменению скорости сварки .а следонательно, по увеличениюили уменьшению погонной энергии, вне"димой в изделие.Геометрические размеры сварочнойнаины определяли визуально с помощьюмикроскопа ИБСпри 25"кратном увеличении на микрошлиах сварных соединений. Скорость сварки и временныезадержки внутреннего потока измерялиэлектронным секундомером СЭЦ,Примеры осуществления способа сварки стабилизированной дугой.Способ сварки стабилизированнойдугой был опробован иа сварочной установке САс использованием источника питания ТИРДМ и специаль-.ной горелки. Сваривали трубные образцы ф 8412 мм, изготовленные из сплава АМг, защитный газ - аргон.Сварочную дугу 1 длиной 12 ми возбуждалн при помощи осцнллятора междуводоохлаждаемым наконечником электрода 2 и трубным образцом 3. Одновре.менно разделяли при помощи стабилизирующего сопла 4 горелки общийо 5 ьем защитного газа на два аксиальных потока 5 и б, внутренний из которых направляли под углом к дуге 1,а затем осуществляли сварку по прщ1431193 лагаеиому способу и оценивалн его эффективность.Полученные при этом данные приведены в табл,1 и 2.5Укаэанные в табл.1 параметры процесса сварки обеспечивают максимальную скорость сварки, наибольшую глубину проплавления, широкую эоиу катодной очистки.1 ОПри широкоспойной наплавке износостойкого алюминиевого сплава на термоупрочняемый сплав перекрывали половину сечения рабочего потока 5, при этом выявлено, что при частоте перекрытия 1."с1 О Гц получена ширина наплавкн А щ 18 мм, при глубине Ь проплавления 6 мм и ширине В катод. ной очистки 24 мм, при частоте перекрытия й,15 Гц, получена ширина 2 О наплавкн А 16 мм при глубине Ь = = 5 мм н ширине В зоны катодной очистки 26 мм, при. частоте К20 Гц по" лучена ширина В зоны катодной очистки 24 мм, ширина наплавки Л = 15 мм . и глубина наплавки 11 = 4 мм.Иаряду с процессом сварки в непре" рывком режиме осуществляли сварку в ,импульсном режиме, причем номинальную скоростьподачи внутреннего потока ЗО8/5 изменяли до максимальной Усинд макс хронно пропорциональному увеличению отношения тока импульса к сварочному току в паузе Х /1 а. При этом определялн влияние времени выдержки+ 1, 35 скоростей внутреннего потока Чв и Ч защитного газа на глубину проп 6 МакСлавления Ь.1 Все сварочные образцы были под-40вергнуты внешнему осмотру и металлографическим исследованиям.Качество формирования и защитамва были хорошие,Ивеплавлений, окисных включений, 45трещим, пор не обнаружено.Данный способ позволяет увеличитьэффективность процесса сварки в .1,862,0 раза за счет повышения проплавлявщей способности процесса.Кроме того, за счет улучшения условий формирования шва, регулирования его формь, увеличения ширины эо" ны катодной очистки, качество сварных соединений из алюминиевых сплавов повышено на 20-257,. Формула изобретения 1, Способ сварки стабилизированной дугой на обратной полярности с подачей защитного газа вдоль столба дуги несколькими аксиальными потоками, внутренний из которых подают под острым углом к дуге с номинальной ско" ростьв (0,4-3) м/с, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности процесса путем увеличения проплавлявщей способности дуги и производительности, внутренний поток газа подают с частотой от 2 до 15 Гц и скоростью от 2 до 6 раз больше номинальной с выдержкой от 10 до 100 раз большей, чем при подаче с номинальной скоростьв.2Способ по п.1, о тл и ч а в - щ и й с я тем, что, с целью осуществления сварки с поперечными колебаниями дуги относительно свариваемого стыка, каждую. половину рабочего сечения внутреннего потока защитного газа попеременно перекрывают с частотой Е = (1020) Гц в направлении, перпендикулярном свариваемому стыку,3. Способ по п.1, о т л и ч а в щ и й с я тем, что, с целью осуществления сварки в импульсном режиме, скорость подачи внутреннего потока защитного газа увеличивают от ее номинального значения до максимального синхронно увеличению импульса сварочного тока, а время выдержки величин этих скоростей увеличивают прямо пропорционально отношению тока импульса к сварочному току в паузе.1433193 ометрнчее резмерм россвахи аро ванин уа юв и/с/с кафм+ "я Ток сварки в лаузеэ 1 яф А св с 2 5 О 4 2,О О 2 3 О О О 2 О О 5 8,Частотанеманения внутреннегопотока9, ГцФ Время вм дерзал но" мннальноЯ скорости внутреннего.потокал ь,с Время идерккнмакснмальноЯ скорости внутраннегопотока Номинальная скорость подачи внутреннегопотока ю Накснмаиъная скорость подачи внутреннего потокасТаблнаа бл ица 2Составитель Г.Твтчеикова Техред Л,Сердюкова Редактор А,Гаврил ректор С,Щ каэ 23 Подпис. юютодственкополиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул, Проек Тнраж ВНИИПИ Государствеино по депаи иэобретен 333035, Москва, Ж-Э 5, Ракомитета СССРи открытийкая маб., д, 4/
СмотретьЗаявка
4062566, 24.04.1986
ПРЕДПРИЯТИЕ ПЯ Р-6476
ПОЛОСКОВ С. И, БУКАРОВ В. А, АГЕЕВ А. А
МПК / Метки
МПК: B23K 9/16
Метки: дугой, сварки, стабилизированной
Опубликовано: 23.06.1993
Код ссылки
<a href="https://patents.su/8-1431193-sposob-svarki-stabilizirovannojj-dugojj.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Способ сварки стабилизированной дугой</a>
Предыдущий патент: Сгуститель
Следующий патент: Полимерная композиция фрикционного назначения
Случайный патент: 414741