Способ дуговой сварки плавящимся электродом

 

1.СПОСОБ ДУГОВОЙ СВАРКИ ПЛАВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ В защитных газах, при котором питание сварочной дуги осуществляют от источника, имеющего в диапазоне рабочих режимов ; сварки крутопадающую внешнюю характеристику , отличающийс я тем, что, с целью повышения про ивводительности и качества шва путем уменьшения разбрызгивания и улучшения формирования шва, при снижении напряжения на дуге на 15-20% ниже заданного рабочего значения, питание дуги осуществляют на пологопадающей или жесткой характеристике. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) SU (11) 4(51) В 23 К 9 16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 2579489/25-27 (22) 15.02.78 (46) 07.04.85. Бюл. Р 13 (72) Д.A.Äóäêî и A.Ã.Ïoòàïüåâñêèé (71) Ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени институт электросварки им.Е.О.Патона (53) 621.791.75(088,8) (56) 1.Заруба И..И. и др, Сварка в углекислом газе. Киев, 1966, с.32-35.

2.Заруба И.И. и др. Особенности применяемых способов ограничения тока короткого замыкания при сварке в углекислом газе. — Автоматическая сварка .1978, 9 1, с.1619 (прототнп) . (54) (57) 1.СПОСОБ ДУГОВОЙ СВАРКИ

ПЛАВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ в защитных газах, при котором питание сварочной дуги осуществляют от источника, имеющего в диапазоне рабочих режимов ,сварки крутопадающую внешнюю характеристику, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения про" изводительности и качества шва путем уменьшения разбрызгивания и улучшения формирования шва, при снижении напряжения на дуге на 15-20% ниже заданного рабочего значения, питание дуги осуществляют на пологопадающей или жесткой характеристике.

1148741

2 ° Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что одновременно с переключением питания дуги на жесткую или пологопадающую характери-. стику увеличивают скорость нараста ния тока в сварочной цепи °

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем,, что при

Изобретение относится к дуговой, сварке металлов плавящимся электродом и предназначено, в частности. для сварки конструкций из сталей мелких и средних толщин с криволинейными 5 и короткими швами.

Известен способ дуговой сварки плавящимся электродом в среде защитных газов,при котором питание дуги осуществляют от источника с 10 жесткой или пологопадающей характеристикой Г11 .

Недостатки способа †. большое разбрызгивание металла и недостаточно хорошее формирование шва. f5

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является способ дуговой сварки плавлением в защитных газах, в частности в среде углекислого газа, при котором питание сварочной дуги осуществляют от источника, имеющего в диапазоне рабочих режимов сварки крутопадающую внешнюю характеристику P) .

Недостатком известного способа является то, что помимо более узких диапазонов токов, в пределах которых протекает стабильно с малым разбрызгиванием, сварку от источника с крутопадающей характеристикой мож- З0 но выполнить только в нижнем положении при строгом соблюдении постоянства вылета электрода и скорости подачи проволоки. Однако выполнение этих условий на производстве 35 затруднено.

В результате процесс протекает недостаточно стабильно и сопровождается повышенным разбрызгиванием.

Целью изобретения является повышение производительности и качества шва путем уменьшения разбрызгивания и улучшения формирования шва.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу дуговой сварки плавящимся электродом в защит. ных газах, при котором питание сварочной дуги осуществляют от источни-, выполнении сварки с короткими замыка. ниями скорости нарастания тока при питании дуги на жесткой или пологопадающей внешней характеристике устанавливают в 2-5 большими, чем при питании дуги от источника с крутопадающей характеристикой,. при этом длину дуги поддерживают равной 1-2 диаметра электрода. ка, имеющего в диапазоне рабочих режимов сварки крутопадающую внешнюю характеристику, при снижении напряжения на дуге на 15-204 ниже заданного рабочего значения питание дуги осуществляют на пологопадающей или жесткой характеристике.

Одновременно с переключением питания дуги на жесткую или пологопадающую характеристику увеличивают скорость нарастания тока в сварочной цепи.

При выполнении сварки с короткими замыканиями скорости нарастания тока при питании дуги, на жесткой или пологопадающей внешней характеристике устанавливают в 2-5 большими,чем при питании дуги с крутопадающей характеристикой, при этом длину дуги поддерживают равной 1-2 диаметра электрода.

Процесс сварки осуществляют следующим образом.

Плавящаяся электродная проволока и изделие подключены к клеммам уста-. нонки, состоящей, например, из двух источников постоянного тока, один из которых имеет крутопадающую, а второйпологонадающую внешние характеристики, включенных параллельно. Оба источника имеют независимое регулирование напряжения холостого хода, наклона внешней характеристики и скорости изменения тока в цепи. Источник с крутопадающей внешней характеристикой настраивают так, чтобЫ обеспечить горение дуги при заданных рабочих значениях напряжения и тока.

Источник с пологопадающей внешней . характеристикой настраивается так, чтобы напряжение точки A д (ггерехода с крутопадающей на пологопадающую часть) было бы íà 15-203 меньше рабочего напряжения сварки 0д < с(0,800,85) IJ« . Зависание дуги и начало сварки выполняют путем короткого замыкания электрода с изделием одним из известных способов. После зажигания дуги и достижения заданных рабочих значений напряжения 0, и тока

1148741

1, начинается стабильное течение процесса сварки. Обычные колебания

1 )I напряжения Осв и О,в на величину до 10% от 0 св, всегда имеющие место при сварке, приводят к изменениям тока. Так, при повышении напряжения от 5,в. до "ce происхоцит уменьшение тока от 1св до 1св при снижении напряжения от Нов до

tlc ток увеличивается до 1 в

Известно, что чем на большую величину изменяется ток, тем больше колеблется капля и больше разбрызгивание. Поскольку при данном процессе питание дуги в диапазоне рабочих напряжений и токов производят на крутопадающей части внешней характеристики, то колебания тока невелики. Это существенно уменьшает разбрызгивание и улучшает формирование шва. При снижении напряжения на велйчину более 20Ъ от 0 в, например, до 0,в ., которое может приве.— сти к нарушению процесса, питание дуги осуществляется на пологопадающей внешней характеристике. В результате этого происходит увеличение тока от 1 до 1 " . Это приводит к ускорению плавления электрода, увеличению длины дуги и восстановлению заданного рабочего значения 1щ . Одновременно ток автоматически уменьшается и достигает значения 1, . Отмеченное резкое импульсное повышение тока, таким образом, предупреждает нарушение процесса, повышение разбрызгивания и ухудшение формирования шва °

Выполнение сварки с установкой малой скорости нарастания тока в рабочем диапазоне токов на крутопадающем участке внешней характеристики еще больше ограничивает изменение тока при случайных колебаниях напряжения в пределах + 10%, также предупреждает выброс крупных брызг при случайных соприкосновениях капли с ванной.. А повышенная скорость нарастания тока на участке жесткой или пологопадающей внешней характеристики, наоборот, ускоряет импульсное повышение тока при снижении напряжения более чем на 1520% от 1 в, при этом ускоряется восстановление заданных рабочих значений "« 3cz . При осуществлении процесса с короткими замыканиями напряжение дуги берут таким, чтобы длина дуги была равна 1-2 диаметра электрода, а скорости нарастания тока в цепи с жесткой или пологопадающей внешней характеристикой устанавливают в 2-5 раэ большими,чем на крутопадающей. Начало процесса в течение сварки в диапазоне рабочих напряжений и токов протекает так же, как и при сварке беэ коротких замыканий. По мере горе10

ЗО

35 ф)

5Î

55 бО ния дуги размер жидкой капли, обра-, зующейся на электроде, увеличивает- ся, а длина дуги уменьшается. Когда размеры капли превысят длину дуги, наступает короткое замыкание, напряжение при этом уменьшается и питание выполняют при пологопадающей внешней характеристике. В результате ток в цепи резко импульсно возрастает, что способствует увеличению электродинамических сил и ускоряет переход капли с электрода в ванну ° Между электродом и каплей формируется жидкая перемычка, которая утоньшается и перегорает со взрывом, зажигается дуга, и весь процесс повторяется. Для обеспечения спокойного перехода капли с электрода в ванну в цепи устанавливают определенную скорость нарастания тока, величина которой берется в зависимости от диаметра и состава электрода, а также положения сварки в пределах от 15 до 150 кА/с.

В ряде случаев, например, при выполнении сварки электродными проволоками больших диаметров, а также в защитных газах с низким потенциалом ионизации, процесс саморегу.— лирования протекает вяло, поэтому в соответствии с предлагаемым способом процесс сварки ведут с автоматическим регулированием. Система автоматического регулирования может быть построена на принципе поддержания постоянным заданного рабочего напряжения, а в качестве регулирующего параметра используют скорость подачи электродной проволоки ° При сварке, когда имеют место значительные изменения вылета электрода, предложенный способ сварки осуществляется с автоматическим регулированием и поддержанием постоянного сварочного тока.

В качестве регулирующего параметра используют вылет электрода. При выполнении сварки с частыми короткими замыканиями сварку ведут с автоматическим регулированием, поддерживая постоянным заданное число коротких замыканий, при которьж капли переходят с электрода в ванну. Число коротких замыканий определяют нап пример, по спадам напряжения в периоды коротких замыканий по пикам тока короткого замыкания и по длительности коротких замыканий. В качестве регулирующего параметра используют выходное напряжение источника питания или скорость подачи электродной проволоки, или одновременно выходное напряжение источника и скорость подачи проволоки, или вылет электродной проволоки. Для осуществления способа сварки с указанными схемами автоматического регудирования могут быть использованы устрой1148741

О.

20

Расход

СО л/мин

1Ц, эл-да, им

7 ХХ1 ЧХХ2 Вылет эл-да, Ф мм

35-45 60

220-230 ?5

20-21 13-15 8

1,2

60 21-23 13-23 9

230-280 25-28 30-40

1,2.

280-320 26-30 30-40 65 22-24 15-20 10

1,4

300-350 29-34 25-35 78 24-28 20-25 10-12

Составитель А.Гаврилов

Редактор J1.Зайцева Техред C. Легеза Корректор A.Òÿñêo

Заказ 1793/9 Тираж 1086 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП Патент, г,Ужгород, ул.Проектная, 4 I ства, обеспечивающие регулирование напряжения, скорости подачи электродной проволоки или вылета электрода, а также селектор по длительности коротких замыканий и блоки управления с обратными связями по напряжению дуги, тока или частоты коротких замыканий. В качестве примера практической реализации способа можно указать на применение его для сварки в СО сталей средних толщин с KopoTHHI IH и криволинейньпчи швами и переменным зазором в соединениях. Сварка производилась проволокой СВ-08 Г2С по ГОСТ 2246-7

В таблице приведены режимы сварки сталей обшего назначения в нижнем положении с угловыми швами.

Сварка выполнялась по обратной полярности дуги от выпрямителей

ВДУ-504 и BC-500. Ивы были без дефектов.Валики имели плавные очертания с мелкочешуйчатой поверхностью.

Особенностью предлагаемого способа сварки является возможность ведения процесса на повышенных напряжениях. Благодаря питанию дуги в рабочих диапазонах напряжений и токов от источника с крутопадающей внешней характеристикой.ограничивается колебание тока, в результате значительно уменьшается разбрызгивание. Вместе с тем, более высокие напряжения дуги обеспечивают существенное улучшение формирования шва и позволяют повысить скорости сварки.

Предлагаемый способ сварки может заменять в производстве конструкций ручную дуговую сварку штучными электродами и обычную сварку в СО с питанием дуги от источника с жесткой (пологопадающей) внешней характеристикой, например, от ВС-300, ВС-500, ВС-600, ВДГ-301 и др. По сравнению с этими способами предлагаемый способ обеспечивает в 1,53 раза более высокие скорости сварки, а по сравнению с обычной сваркой в СΠ— дополнительно меньшее разбрызгивание и лучшее формирование швов.