Способ сварки плазменной проникающей дугой

 

Изобретение относится к способам плазменной сварки проникающей дугой. Целью изобретения является повышение качества сварного соединения. В предварительно собранных деталях 1 без разделки кромок выполняют сквозное цилиндрическое отверстие 2 под острым углом к направлению сварки в плоскости стыка и коническое глухое отверстие 5. Ось отверстия 5 расположена по нормали к свариваемой поверхности, а его образующая 7 совпадает с образующей отверстия 2. Глубину отверстия 5 выполняют на величину 0,4- 0,6 толщины свариваемого металла. Перед сваркой ось горелки смещают на (0,3- 0,6) точки пересечения конической и цилиндрической поверхностей. При сварке данным способом отсутствуют выбросы и натеки металла в полость трубы. 2 ил. 11 V 00 N3 00 О5 фиг. 1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН ду4 В 23 К 9/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3945303/25-27 (22) 16. 08. 85 (46) 07.08.87. Бюл. № 29 (72) Ю. Н. Корнеев, В. А. Букаров, А. А. Мошнин, В. И. Астахин и В. А. Коновалов (53) 621.791.75 (088.8) (56) Заявка Японии № 56 — 20108, кл. В 23 К 9/00, 1981. (54) СПОСОБ СВАРКИ ПЛАЗМЕННОЙ

ПРОНИКАЮЩЕЙ ДУГОЙ (57) Изобретение относится к способам плазменной сварки проникающей дугой.

Целью изобретения является повышение качества сварного соединения. В предвари„„SU„„1328106 А1 тельно собранных деталях 1 без разделки кромок выполняют сквозное цилиндрическое отверстие 2 под острым углом к направлению сварки в плоскости стыка и коническое глухое отверстие 5. Ось отверстия 5 расположена по нормали к свариваемой поверхности, а его образующая 7 совпадает с образующей отверстия 2. Глубину отверстия 5 выполняют на величину 0,4—

0,6 толщины свариваемого металла. Г1еред сваркой ось горелки смещают на (0,3—

0,6) д от точки пересечения конической и цилиндрической поверхностей. При сварке данным способом отсутствуют выбросы и натеки металла в полость трубы. 2 ил.

1328106

15

25

Изобретение относится к способам плазменной сварки проникающей дугой кольцевых стыков труб без раздела кромок и может быгь использовано во всех отраслях народного хозяйства.

Цель изобретения — повышение качества сварного соединения за счет исключения дефектного формирования сварного соединения в начале шва.

На фнг. 1 показана схема процесса сварки; на фиг. 2 — циклограмма процесса.

Способ сварки плазменной проникающей дугой осуществляют следующим образом.

Предварительно свариваемое изделие 1 собирают без разделки кромок на прихватах. Затем в собранных деталях изделия 1 производят сверление цилиндрического сквозного отверстия 2, ось 3 которого проходит под острым углом с к направлению сварки в плоскости стыка 4 изделия 1, и дополнительного конического глухого отверстия 5, ось 6 которого расположена по нормали к поверхности изделия l. Коническое глухое отверстие 5 выполняют так, чтобы образуюгцая 7, пересекающая стык 4, совпала с образующей отверстия 2, а другая образующая 8 образовала в плоскости стыка 4 в пересечении с образующей отверстия 2 точку 9 пересечения. Глубину конического глухого отверстия 5 рекомендуется выполнять на (0,4 — 0,6) толщины свариваемого металла. Затем в месте отверстия 5 располагают плазменную горелку, в которой электрод 10 расположен по оси плазмообразуюгцего сопл а 11, имеющего отверстие диаметром d . Ось горелки расположена в плоскости стыка 4 и смещена относительно точки 9 пересечения конической и цилиндрической поверхностей в направлении, противоположном направлению сварки, на (0,3—

0,6) d . Возбуждают дугу 12 между электродом 10, при этом она также смещена от точки 9 на (0,3 — 0,6) d и натекает в основном HB коническую поверхность 5, обте- 40 кает место пересечения 9 конической и цилиндрической поверхностей и выходит через

u,èëèíäðH÷åñêoå отверстие 2 внутрь изделия в виде факела.

При горении дуги 12 в месте глухого отверстия 5 происходит оплавление конической и цилиндрической поверхностей и образование сварочной ванны. Место 9 пересечения поверхностей также оплавляется и через время t принимает положение 13, после чего начинает перемещение дуги 12 в направлении сварки V< с плавным нарастанием скорости сварки. Расход плазмообразующего газа Q» и ток сварки lm остаются неизменными в течение всего процесса. Время нарастания скорости сварки задают таким образом, чтобы при выходе дуги 12 за отверстие (фиг. 1, точка) скорость сварки достигла рабочего значения

Ч„. Далее сварку стыка 4 осуществляют по принятой технологии. Момент onëàâëåния места пересечения коническои и цилиндрической поверхностей можно определять из предварительных оп ытных данных или автоматически по уменьшению интенсивности излучения перед дугой 12 с помощью фотодатчика 14. При натекании дуги 12 на коническую поверхность 5 перед дугой образуется облако 15 отраженного столба дуги 12, интенсивность излучения которого при оплавлении выступа 9 резко уменьшается. Г1ри направлении фотодатчика 14 перед дугой его сигнал 1,р также резко уменьшается при оплавлении выступа и по этому сигналу начинают перемещение дуги 12 в направлении сварки. Смешение дуги на (0,3 — 0,6) дил от точки 9 в направлении, противоположном направлени1о сварки, необходимо для более сильного обтекания его дугой и создания аэродинамического эффекта, способствующего лучшему удержанию образующейся сварочной ванны от выливания внутрь трубы.

При смещении менее 0,3 4 аэродинамические силы, возникающие при обтекании потоком дуги 12 выступа 9, недостаточны для удержания расплавляемого металла и возможен выброс металла с обратной стороны шва внутрь трубы, что приводит к ослаблению сечения шва, натекам металла внутри трубы и даже прожогам.

При смещении более 0,6 д происходит значительное оплавление выступа, которое приводит к стеканию расплавленного металла и закрытию сквозного отверстия. Вследстwe этого также происходит выброс металла и т. п., что снижает качество сварных соединений. Задержка перемещения плазменной горелки в направлении сварки после зажигания дуги необходима для образования сварочной ванны определенных размеров, обуславливающей качественное формирование шва. При недостаточном или черезмерном объеме сварочной ванны в начале процесса сварки происходит соответственно либо несплавление по кромкам сквозного канала (иногда даже рез), либо выливание м еталл а внут р ь.

Плавное нарастание скорости сварки при прохождении дугой 12 над засверловкой 5 необходимо для выравнивания фронта плавления сварочной ванны до положения, соответствующего рабочему положению в процессе сварки.

При установлении рабочего значения скорости сварки до выхода дуги за отверстие может .произойти захлопывание сквозного канала в ванне и соответственно непровар. При установлении рабочего значения скорости сварки после выхода дуги за отверстие возм ожен про жо г.

1328106

Форлщ.ча изобретения

Составитель Г. Тютченкова

Редактор С. Пекарь Техред И. Верес Корректор A. Зимокосов

Заказ 3432/15 Тираж 974 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий ! 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Пример. Сваривают плазменной проникающей дугой стыковые соеди нен ия труб из титанового сплава ВТ! — 0 ф 158 Х8 мм.

Сварку выполняют на сварочной установке

СЛ--322 при вертикальной оси трубы без разделки кромок. В качестве источника питания использук)т ТИР— 300. Защитный и плазмообразующий газ — аргон.

Сварку по предлагаемому способу выполняют на следующем режиме: ток сварки

200 А; 3 Д = 0,22 м/мин; Я, = 4 л/мин; диаметр сопла 2,5 мм; расстояние электрод — сопло 0,5 мм; диаметр электрода

3 мм; угол заточки электрода 30 . В месте начала сварки выполняют отверстие диаметром 2,5 мм под углом 25 к поверхности трубы в плоскости направления сварки. В соответствии с фиг. 1 с наружной стороны трубы высверливают коническое отверстие глубиной 3 — 4 мм с осью, нормальной к поверхности трубы, при этом у ол конуса

90, а образуюгцая конуса совпадает с образующей цилиндрического отверстия. Перед началом сварки электрод устанавливают со смещением 1,5 мм относительно точки 9 (фиг. ) в сторону, противоположную направленикз сварки.

Качество сварки оценивают по внешнему виду швов и по макрошлифам. Сварка на указанном режиме позволяет получить качественное формирование швов сварных соединений в соответствии с требованиями, предъявляемыми к ним. В месте начала сварки отсутствуют натеки металла и выбросы металла внутрь трубы. После перекрытия шва на месте начала сварки формируетсн обратный валик шириной b = 4 мм, с высотой усиления h = 1,00 мм. Макрошлифы показывают отсутствие пустот в швах и качественное сплавление металла шва с кром кам и.

Использование сварки согласно пре,глагаемому способу позволяст повысить качество сварных операций за счет улуч|п II118 формирования сварного шва.

Способ сварки 0лазмснной проникающей дугой кольцевых стыков труб без разделки кромок, при котором в начале шва в состыкованныx кромкаx выполняют цилиндрическое отверстие и над ними возбуждают дугу, отличающийся тем, что, с целью повышения качества сварного соединения, цилиндрическое отверстие располагапот под острым углом к направлению сварки и со стороны дуги по нормали к поверхности изделия выполняют дополнительное коническое глухое отверстие, ось которого смещена, от оси цилиндрического отверстия в сторону, противоположную направлению сварки, а образующая. пересекающая стык, совпадает с образующей цилиндрического отверстия, дугу располагают со смешением (0,3—

0,6) 6пч от точки пересечения конической и цилиндрической поверхностей отверстий в плоскости стыка в направлении, противоположном направлению сварки, где 4„л диаметр выходного отверстия, в сопле плазмотрона, н после оплавления мета пересечения конической и цилиндрической поверхностей начинают перемещение дуги в направлении сварки с плавным нарастанием скорости сварки и при выходе за отверстие скорость сварки достигает рабочего значения.