Способ возбуждения дуги при точечной дуговой сварке в среде защитных газов

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„5U„„1038128

ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕТ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВМ где V>о„„- номинальная скорость отры ва, м/с; опытный коэффициент, Опреде» ляемый условиями сварки

А в и равный 12 м/с ати цля гелия;

P - давление газа рабочей срецы, ати;

3 - ток малоамперной дежурной дуги, А, при этом время контакта изделия с электроцом выдерживают 0,2-1,0 с, а вели;чину тока дежурной дуги определяют из . соотношения

- *д=1, f+k 3P гце К.,- опытный коэффициент, опрецеляемый скоростью и механизмом перемещения электрода в

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2 1 ) 3332 1 16/25-27 (22) 02.09.81 (46) 30.08.83. Бкщ. % 32 (72) С. И. Клешев, В. А. Букаров, М. П. Андреев и М. С. Грйценко (53) 621.791.75 (088.8) (543 (57) СПОСОБ ВОЗБУЖДЕНИЯ ДУГИ ПРИ ТОЧЕЧНОЙ ДУГОВОЙ СВАРКЕ

В СРЕДЕ ЗАШИТНЫХ ГАЗОВ, по которому после контакта изделия с электродом его отрывают, зажигают малоамперную дежурную дугу, а затем включают электрический рабочий ток, о т л и ч а юш и и с я тем, что, с целью улучшения качества сварного шва путем исключения из него частиц электрода, преимуществен но при сварке при повышенном давлении в среце гелия, отрыв электрода от изделия осуществляют в цва этапа, вначале со скоростью в 2-3 раза меньше номинальной скорости в течение времени, равном времени прохожцения переходных процессов в приэлектродных областях дуги, затем скорость перемещения электрода увеличивают до номинальной скорости отрыва, которую определяют из соотношения

А и равный 0,1-10. ати 1/2

1038128

Изобретение относится к сварке, в частности к способам контактного возбужцения электрической дуги в среце за- щитных газов и может быть использовано при сварке неплавящимся или плавя-. щимся электродом, например при точечной цуговой сварке, во всех отраслях народного хозяйства, гце требуется возбужцение цуги (при опрецеленном значении тока, как правило, меньшем, чем ток t0 дуги рабочего процесса) в рабочей среце при повьпценном цавлении.

Известен способ возбуждения электрической цуги при автоматической сварке неплавящимся электродом в среце зашит- 15 ных газов, при атмосферном давлении, путем касания и последующего отведения электроца от изделия при минимальном значении тока стабильного возбужцения цуги, причем источник питания цуги поц- 20 ключают после касания электродом изцелия.

Недостатки указанного способа заключаются в том, что, во-первых, минимальное значение тока стабильного возбужцения цуги не регулируют для каждого конкретного случая по отношению к критическому току; во-Вторых, с повышением давления защитного газа имеется возможность того, что при опрецеленном эначе- ЗО нии цавления минимальный ток стабильного воэбужцения цуги буцет больше крити-. ческого тока непопацания включений вольфрама в сваюной шов.

И."вестен способ пропесгадуговойгварки, который заключается в том, что возбужценйе дуги производят на меньшем, чем рабочем, токе. Более низкий сварочный ток поцдерживают в течение определенного времени после отделения непла- 4р вяшегося электроца от детали. Сварочный ток может постепенно повышаться пропорционально расстоянию межпу электродом и деталью.

Нецостатками способа являются, . 45 вс -первых, вероятность того, что ток, при котором возбуждается дуга, больше критического тока непопацания включений материала электрода в сварной шов;

so-вторых, вероятность нестабильного возбуждения цуги при новышении цавления газа в рабочей среде.

Известен способ контактного возбуждения цуги, преимущественно при точечной сварке неплавяшимся электродом в 55 аргоне, при котором щюцварительно зажигают малоампе жую цежурную цугу.

Независимо от времени удержания элект

В гце вциом

- номинальная скорость отрыва, м/с;

- опытный коэффициент, опрецеляемый условиями сварки в

А и равный 12. м/с ати "

2 цля гелия.Р - дав,бдение газа рабочей срепы в ати ропа в закороченном состоянии ка< : : электродом изпелия и послецуюший отрыв его от иэделия осуществляют при значении тока в сварочной цепи, равного 3040% номинального значения тока малоамперной цуги. Затем по. мере растягивания дуги до 30-40% номинального значения алины цуги токпринуцительно повышают цо номинального значения тока малоамперной дуги, после чего включают сварочный ток.

Нецостатки известного способа заключаются в том, что, во-первых, при значении тока в сварочной цепи, при котором осуществляют касание электродом изпелия и послецующий отрыв его or изпелия, равное 30-40 номинального значения тока малоамперной цуги, может быть больше критического тока непопацания включений материала электроца в сварной шов; вовторых, способ не обеспечивает стабильное возбуждение цуги при повышенном давлении защитного газа.

Цель способа — улучшение качества сварного шва путем исключения из него частиц электроца, преимущественно при сварке при повышенном давлении в среце гелия.

Поставленная цель достигается тем, что, согласно способу возбуждения пуги при точечной цуговой сварке в среде защитных газов, по которому после контакта изцелия с электроцом.его отрывают, зажигают малоамперную дежурную пугу, а затем включают электрический рабочий .ток, отрыв электропа от изпелия осуществляют в цва этапа, вначале со скоростью в 2-3 раза меньше номинальной скорости отрыва в течение времени, равном времени прохождения перехоцных процессов в приэлектроцных областях цуги, затем скорость перемещения электрода увеличивают цо номинальной скорости отрыва, которую опрецеляют иэ соотношения

1038128 — ток пежурной малоамперной цуги, А, при этом время контакта изделия с.электроцом выдерживают 0,2-1,0 с, а величину тока дежурной цуги определяют из соотношения дд =4,1+ K „ р

rge K — опытный коэффициент, опрецеля1 емый скоростью и механизмом перемещения электрода в

А и равный 0,1-10.

10 ати 112

Если отрыв электроца от изцелия осушествлять в Оцин этап без учета экспериментальной зависимости скорости отрыва От тока цежурной цуги и давления газа рабочей срецы, то возможны сбои при .возбуждении цуги, так как активные пятна цуги не успеют развиться настолько, 20 чтобы обеспечить устойчивость цугового разряца. Кроме того, еели не учитывать времени прецварительного поаогрэва, подъема электропа в цва этапа, зависимость тока цежурной цуги от давления газа рабочей срецы, то процессы, происхоцяшие в зоне контакта электроца с иэцелием, и непосрецственно в мо"1eHT отрыва электроца, связанные . вьт.делением тепла в зоне контакта и особенностью переходных процессов в момент отрыва, привоцят к попаданию материала электроца (вольфрама) в сварной шов.

Время контакта изделия с электродом 0,2-1,0 с определяется термоциф» фузионными процессами (цвижением примесей La, Th, V) и локальным разогревом основного металла при прохожцении через контакт тока цежурной цуги. Скорость электрода на первом этапе поцъеMG не может быть больше 0,5 Ч„ц>,й так как происхоцит обрыв цуги, и не может быть меньше 0,3 V

-йа, фиг. 1 приведена циклограмма процесса начала сварки; на фиг. 2зависимость тока малоамперной цежур-ой 55 цуги от цавления зашитнсго газа рабочэй среаьц на фиг. 3 - зависимость номинальнОй скОрости oTpbIBG От тока мало» амперной дежурной цуги и цавления защитного газа рабочей срецы.

Способ осушествляется слепуюшим образом.

Предварительно зацают цавление защитного газа рабочей срецы (Р,, Р-,, Р, P4) иэ условий протекания металлургических процессов в ванне расплавленного металла и качественного формирования шва. Опрепеляют критический ток, прохопяший через контакт электроц- иэцелие, обеспечиваюший непопадание включений материала электроца в сварной шов, Критический ток зависит от многих факторов, например цавления газа рабочей среды, материала изцелия, и характеризуется тем, что эона контакта в процессе пропускания критического тока нагревается недостаточно для расплавления е неплавяшегося (вольфрамового) электрода, в то же время прецотврашает обламывание его конца, что полностью устраняет попадание частиц вольфрама в сварной шов.

По формуле, =4,1+ К„ Р нахоця1 минимальный ток стабильного возбуждения цуги, т.е. ток малоамперной дежурной цуги. Значение коэффициента К (К, К, К., -1 1 и т ц.) зависит от механизмов перемешения электроаа и их Особенностей. Каждому значению минимального тока стабильного воэбужцения цуги соответствует определенное значение коэффициента .К1и давления газа рабочей срепы. для различных используемых на практике механизмов перемешения электрода экспериментально найцено К, = 0,1—

А . Найденоненаченне тона

» ати малоамперной цежурной цуги цолжнобыть меньше критического тока непопацания включений материала электроца в сварной шов. ,Палее определяют номинальную скорость отрыва электрода иэ соотношения

V,3 *-4, 1 ном у

Опытный кОэффициент К2 зависит ot условий сварки и свойств газа рабочей среды. Например, аля гелия К>

А 12 м/o .НТН1 2

Затем электроц поц усилием 100150 гр привоцят в соприкосновение с изцелием. После этого включают источник дежурной малоамдерной цуги. Через

1038128

20 б контакт электроп-изпелие пропускают найпенное значение тока малоамперной дежурной цуги. Вслепствие необходимости препварительного подогрева эоны контакта ток пропускается в 1;ечение 5 опрепеленного времени . Время пред1 варительного попогрева C опрепеляется, вс первых, термопиффузиойными процессами (пвижением примесей („, Т%, V u т.п.), увеличивающими эмиссионную способность электрода; во-вторых, локальным разогревом основного металла и соэпанием базы перехопа расплавленного, а затем испарившегося металла в ионизированную плазму.

t5

Экспериментально опрепелена плительность препварительного подогрева зоны контакта 6. = 0,2-1,0 с.

Затем электрод .отвопят от изделия, при этом отрыв осуществляется в пва этапа. Вначале со скоростью (0,30,5) V в течение времени, по крайней мере, равном времени прохожпения перехопных процессов в приэлектропных областях цуги 42. Это связано с тем, 25 что необходимо создать преппочтительные условия пля возникновения дугового разряпа в период прохождения переходных процессов в приэлектропных областях цуги. При значениях скоростей отры30 ва, меньших 0,3Ч«,ом происходит интенсивная коррозия вольфрамового электропа, при значениях, больших 0,5 4 о„, возможен обрыв дуги. Опытное значение времени прохождения переходных процес:ов пля рассматриваемого случая колеблется в пределах 0,0001 c(<(0,003 с.

Далее скорость перемещения электропа на втором этапе увеличивают поЧ ном 40 что обеспечивает стабильность процесса вытягивания пугового раэряпа в периоп времени 6, связанный с подъемом электропа в рабочее положение. При этом на втором этапе подъема электрода скорость не может быть больше Ч из-ва

45 ном возможного обрыва дуги и не может быть меньше Ч,+о,, вследствие необхопимости максимально быстрого подъема электропа в рабочее положение при точечной пуговой сварке. После того, как электроп поднимают в рабочее положение че реэ шкаф управления дают команду сварочному источнику на включение рабочего тока сварки Эр, источник малоамперной дежурной дуги выключают, и в пальнейшем осуществляется процесс сварки.

«Таким образом предварительный. попогрев зоны контакта, выбор тока мало амперной пежурной цуги как функции павления (фиг. 3), определение номинальной скорости отрыва электрода от иэпелия и отрыв в пва этапа — вначале со скоростью в 2-3 раза меньшей Ч,цц„, в течение 2 (фиг. 2), затем с /ном позволяют обеспечить стабильное возбужпение дуги гри повышенном давлении газа рабочей срепы, исключают попапание материала электропа (вольфрама) в сварной шов, Пример . Способ контактного возбужпения цуги в срепе защитных газов осуществляют при точечной дуговой сварке неплавяшимся электродом (вольфрамовым) в срепе гелия, при павлении 30 ати, при сварке иэделий ф 4 мм 1 мм из стали 12Х18Н10Т. Давление гелия 30 ати выбирают иэ технологических условий сварки.

Используют пневматический механизм подъема электропа, который позволяет регулировать скорость отрыва электропа от изделия с помощью вспомогательной камеры с регулируемыми пюэами (ф 0,9; 1,9). Значение опытного коэффициента К при используемом йневматическом устройстве равно К = 0,1А — 3 . Для нашего случая К = ати "

А

= 0,9 ати 2

Эксперименты показывают, что критическое значение тока непопапания включений вольфрама в. изпелие из стали 12Х18Н10Т при павлении ге« лия 30 ати, равно 11 А.

По формуле находят - дд

Эдд =4, 1 - 0,9 30 =, 9А.

Расчитывают номинальную скорость отрыва из экспериментального соотношения

Ч

П2 ЗО

Для гелия опытный коэффициент

А

К =12

2 м с ати 1/2

В камере с гелием при 30 ати через контакт электрод-иэделие пропускают ток дежурной луги 3 = 9А в те« чение 0,5 с. Далее осуществляют отрыв электропа от иэпелия со скоростью 25 мм/с, с помощью пюзы ф 0,9 в течение0,05с.

Затем увеличивают скорость перемещения электрода по 75 мм/с, с помощью пюзы ф 1,9. Когпа электроп поднимают в рабочее положение (высота лопъема элек= 0,075 м/с =75

1038128 8 тропа 1,5 мм), включают рабочий зование предлагаемого способа способток +p = 20 А, выключают ток дежур ствует улучшению качества сварного ной дуги. Образцы заваривают с высо- шва путем.исключения из него частиц ким качеством сварного шва. электрода, преимушественно при сварке

Способ контактного возбуждения дуги - 5 при повышенном давлении в среде

Реализован в установке СА-368. Испол гелия дЭ Э

Тд.д.

Рецактор А. Власенко Техрец М.Наць

КорректорА. Повх:

Заказ 6105/14 Тираж ll06 Поцписное

ВНИИПИ Госуцарственного комитета СССР по целам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж35, Раушская наб., ц. 4/5

Филиал ППП Патент", r. Ужгороп, 7А. 0ооектная, 4