Способ автоматической дуговой сварки
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (sI)5 В 23 К 9/167
ГОСУДАРСТВЕНЮЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Т1Т2 =
Ч2 лМ (21) 3684419/27 (22) 04.01.84 (46) 30.07.93. Бюл. М 28 (72) А.H. Белоусов, В,В. Гума и В.А. Букарев (56) Патент США hh 3825712, кл, В 23 К 9/00, 23.07.74.
Авторское свидетельство СССР
fk 174299, кл, В 23 К 9/16, 13.05.64. (54)(57) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ДУГОВОЙ СВАРКИ неплавящимся электродом с подачей присадочной проволоки преимущественно больших толщин в узкую разделку, при котором электроду сообщают поперечные перемещения, присадочнуе проволоку подают в направлении, противоположном направлению сварки, а скорость ее подачи изменяют, от л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения качества соединения путем улучшения сплааления у кромок и повышения производительности путем увеличения толщины наплавленного слоя металла каждого прохода, в процессе каждого перемещения электрода от одной крайней точки к другой скорость подачи присадочной проволоки плавно увеличивают до значения где V2 - максимальная скорость перемещения проволоки:
Чь - минимальная скорость перемещения проволоки; вбЕ f 1,5...2), Ы 1169271 А1 при движении электрода в направлении на присадочную проволоку и плавно уменьшают до Vg при движении его в обратном направлении, а по достижении в крайних точках этих скоростей в момент изменения направления движения электрода ее задерживают на время при движении электрода в направлении; противоположном направлению подачи присадочной проволоки, и на время при движении его в обратном направлении, где Чк — скорость колебания электрода, мм!с;
Vcs — скорость сварки, мм/с;
cia — диаметр активного пятна дуги, мм, при этом электроду при задержке сообщают дополнительные колебания параллельно направлению сварки или по криволинейной траектории, положительная кривизна которой направлена в сторону центра разделки, радиус которой составляет от 0,5бв до 0,84э. а присадочную проволоку подают вдоль сварочной ванны в зону активного пятна дуги на расстоянии от 0,26е до 0,5бв от центра этого пятна по линии его максимального размера в плоскости, перпендикулярной направлению сварки, со стороны, противоположной.свариваемой кромке разделки, 1169271
30
Изобретение относится к сварке, в частности к дуговой сварке неплавящимся электродом с подачей присадочной проволоки изделий большой толщины в узкую раздел»у в различных пространственных положениях, и может найти широкое применение в судостроении, атомном машиностроении и т,д.
Целью изобретения является повышение качества соединения путем улучшения сплавления у кромок и повышение производительности путем увеличения толщины наплавленного слоя металла каждого прохода, Поставленная цель достигается тем, что при плавном увеличении скорости подачи присадочной проволоки в процессе колеба«!; от задней па направлению сварки крайней точки колебания к передней и наоборот обеспечивается стабильное плавление проволоки на поверхности сварочной ванны и лучшее удержание жидкого металла в ней при перемещении анодного пятна по кромкам с переменной скоростью, что приводит в конечном счете к улучшению условий формирования шва. Обеспечение в крайних точ-.,ах колебания электрода различных по времени задержек подачи присадочной проволоки обеспечивает повышение стабильности процесса и производительности
его, так как при этом переменная высота со стороны жидкого металла наплавляемого прохода, при дальнейшей кристаллизации, обеспечивает высоту наплавки за один проход при идентичных условиях, равную высо-. те наплавки при сварке плавящимся электродом, но значительно лучшего качестBB.
Подача присадочной проволоки в зону активного пя гна со стороны, противоположной свариваемой кромке относительно электрода, значительно улучшает условия сплавления у кромок и стабильное плавление присадочной проволоки при колебаниях электрода. Что же касается осуществления колебаний электрода по дуге окружности, положительная кривизна которой направлена в сторону от центра, то зто условие увеличивает ширину наплавленного слоя, что приводит к быстрейшему заполнению разделки кромки и разглаживанию шва каждого прохода, особенно последнего косметического. Взаимосвязанные между собой условия выполнения указанных операций обеспечили повышение качества сварного соединения при сварке изделий большой толщины в узкую разделку, а также производительность этого процесса.
На фиг. 1 показано поперечное сечение разделки кромок иэделия большой толщины с узкой разделкой; на фиг. 2 и 3 — схема выполнения наплавочного прохода при колебаниях электрода параллельно свариваемым кромкам в направлении сварки и обратно; на фиг. 4 — вид сверху на свариваемое иэделие и схема подачи присадочной проволоки относительно электрода и кромок разделки, на фиг. 5- графические зависимости между направлением колебаний электрода и скоростью подачи присадочной проволоки с задержками в крайних точках; на фиг. 6 — траектория колебания неплавящегося- электрода параллельно направлению сварки по дуге окружности.
Способ осуществляется следующим образом. Предварительно неплавящийся электрод 1 устанавливают у кромки 2 на некотором расстоянии от нее (см. фиг. 1).
Затем между электродом 1 и изделием зажигают.дугу 3. При этом электрически активнае пятно 4.дуги 3 частично располагается на кромке 2, обеспечивая ее оплавление. В пятно4на расстоянии f =(0,2-0,5)d>(диаметра активного пятна) от центра пятна 5 в направлении, противоположном направлению сварки, подают присадочную проволоку б, обеспечивая. ее плавление на поверхности сварочной ванны на линии 7 максимального размера активного пятна 4 дуги 3 (см. фиг. 4). При расстояниях. меньших 0,2d>, увеличивается вероятность коротких замыканий электрода 1 и ухудшается качество шва. При расстояниях, больших
0,5da. проволока "примерзает" к изделию и нарушается процесс сварки, а все это вызывает появление дефектов. При этом электроду 1 сообщают движение в направлении сварки V Поэтому скорость подачи присадочной проволоки 6 плавно уменьшают до V> при перемещении электрода 1 от точки А в точку В (см. фиг. 2). В то же время из-эа снижения скорости движения пятна 4 по изделию высота Н наплавляемого валика (слоя) 8 растет (см. фиг. 2). При таком выполнении. операций. большой объема жидкой ванны стекает в сторону точки А и не препятствует оплавлению кромки 2, обеспечивая, таким образом. высокое качество оплавления у кромки 2. В момент изменения направления движения электрода I (в точке В) проволоку 6 в течение времени 1169271 С A Тг = /- —. к Чсв) 5 R» = (0,5 0.8)da Чг = (1,5 — 2)V1, подают со скоростью V1 (см. фиг. 5), этим самым давая возможность дополнительно наплавить металл в этой точке и увеличить высоту валика 8 до Н, При задержках присадочной проволоки 6 в точке В на время, меньшее, чем Тг, не обеспечивается максимальная высота валика 8, а при больших задержках возможно оплэвление проволо/ ки 6, выхода ее из сварочной ванны, т.е. будут происходить замыкания, которые нарушат процесс сварки. В процессе своего дальнейшего перемещения электрод 1 в точке В меняет направление своего движения, и в этот момент направление скорости Ч» его колебания и направление скорости сварки Чсв совпадут, что приводит к увеличению скорости перемещения активного пятна 4 дуги 3 по изделию. Поэтому, чтобы обеспечить необходимую высоту наплавки валика 8 в каждой точке скорость подачи присадочной проволоки 6 плавно увеличивают до обеспечивая при этом уменьшение высоты Н наплавки при перемещении электрода 1 к точке А(см. фиг, 3). При Чг < 1,5V1 возможны короткие замыкания и выход проволоки 6 из сварочной ванны, а при V2 > 2V1 проволока не успевает плавиться в ванне и выходит из нее в хвостовую часть 9, что приводит к нарушению формирования шва. При подаче присадочной проволоки 6 со скоростью Чг = = 1,5... 2V1 процесс сварки протекает стабильно, сварочная ванна имеет меньшие размеры, хорошо удерживается на кромке 2 и не препятствует дуге 3 оплавлять кромку. В крайней точке А (см. фиг. 3), т.е. в момент изменения направления движения электрода 1, проволоку 6 в течение времени подают со скоростью Чг (см, фиг. 5). При этом, если время задержки будет меньше Т1, высота наплавки в точке A уменьшится. В случае, когда время задержки больше Т1, наблюдается несплавление у кромки 2, так как большая масса жидкого металла будет натекать на кромку 2 впереди электрода 1 и, препятствовать ее расплавлению. Таким образом, обеспечивая в процессе каждого перемещения электрода 1 от одного крайнего положения, например, точки А, его колебэ20 55 ния к другому, например, к точке В, плавное изменение, скорости Vpp подачи присадочной проволоки 6 от Чг до V1 и наоборот, осуществляют максимальную высоту Н наплавки валика 8у кромки 2 (см фиг. 1). Затем электрод 1 перемещают к кромке 10 и осуществляют наплавку валика 11. Так, попеременно устанавливая электрод 1 от кромки 2 к кромке 10, заполняют разделку валиками 8, 11, 12, 13, 14, 15 и т.д, (см. фиг. 1). При выполнении валиков 14, 15 и выше целесообразно электроду 1 сообщать колебания по дуге окружности, положительная кривизна которой направлена в сторону центра разделки (см. фиг. 6). В этом случае возрастает ширина наплавачного валика. Поскольку при заполнении разделки расстояние между кромками 2 и 10 возрастает (см, фиг. 1), то увеличение ширины валиков (14, 15 и т.д.) позволяет быстрее заполнить разделку без дополнительных проходов, При R» < 0,5d уменьшается производительность, а при R» > 0,5da наблюдаются несплавления у кромок. Пример. Способ осуществлен при сварке пластин размером 250 х 100 х 30 мм из стали 12Х18Н10Т. Предварительно выполняют ступенчатую разделку с шириной притупления 5 мм и углом раскрытия разделки 8О. Подобная разделка относится к типу узких. Для сварки используют макет установки 53-27, позволяющей осуществлять перемещение в направлении сварки и профильные колебания электрода. Сварку предлагаемым способом осуществляют в режиме: J = 180 А, Vg = 101 В, Vca = 19 м/ч, диаметр присадочной проволоки 1,2 мм. Амплитуда продольных колебаний Ь» составляет 10 мм, частота колебаний 50 кол/мин. Предварительно неплавящийся электрод 1 диаметром 4 мм с углом заточки 30 выставляют у одной из кромок 2 на расстоянии 5 мм от кромки. Проволоку подают под углом 75 к оси электрода, Обеспечивают подачу проволоки в зону активного пятна 4 на поверхности ванны на расстоянии 4 мм(0,35ба при d> = 12 мм) от центра этого пятна на линии 7 его максимального размера; Затем зажигают дугу 3 и осуществляют перемещение электрода 1 в направлении сварки и его продольные колебания. Скорость подачи проволоки меняют по программе в зависимости от положения электрода на всей траектории колебаний, п.ричем в крайних точках (В и А) скорость составляет Ч1 53 м/ч, V = 91 м/ч (1,7Ч1) соответственно. 1169271 В крайних точках осуществляют задержку подачи проволоки соответственно на скоростях Ч1 и V2. Время задержки составляет в точке А: 12 =12 =013Ñ Чк+Vсв 72+19 91 в т «р ке Ц (JA 12 1 .р -, „„— — — 0,23 с При выполнении указанных соотноше:,ий обеспечивали: во-первых, переменную высоту наплавки, а именно 8 мм в точке В и минимальную 3 мм в точке А; во-вторых, проволока подавалась в жидкую ванну беэ выходов в дугу 3. Сварной шов имел гладкую 5 поверхность на всей траектории колебаний электрода. При рентгеновском просвечивании дефектов в шве не обнаружено. Время сварки 10 мин, что в 5 раз меньше, чем при сварке известным способом. Предлагаемый способ позволяет увеличить производительность процесса при достижении высокого качества. 1169271 иа Lx Vnp 1169271 Составитель Техред М, Моргентал Корректор М.Максимишинец Редактор О.Кузнецова Производственно-издательскиЯ комбинат "Патент", F. ужгород, уп.Гагарина, 101 Заказ 3087 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета но изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Рауыекая наб;, 4/5
