Способ дуговой сварки

 

Изобретение относится к сварке, в частности к способам дуговой сварки в защитных газах, и предназначено для получения качественных сварных соединений в конструкциях сложной геометрической формы в различных отраслях машиностроения. Целью изобретения является повышение качества путем снижения остаточных сварочных деформаций и количества непроваров в шве и за счет обеспечения слежения за стыком по скрытой составляющей дуги. Для этого при сборке выполняют разделку кромок с углом раскрытия в сторону проплава и площадью поперечного сечения разделки, составляющей S (0,9 1,1) ab, где S площадь поперечного сечения разделки кромок, мм², a поперечная усадка сварного соединения, полученная при сварке деталей без разделки кромок, мм; b толщина детали, мм. Перед сваркой фиксируют положение электрода по вертикали и осуществляют слежение за стыком в процессе сварки по скрытой составляющей длины сварочной дуги путем перемещения электрода перпендикулярно плоскости стыка. При этом сварочные деформации в шве уменьшаются на 20 30% 1 ил. 1 табл.

Изобретение относится к технологии дуговой сварки в защитных газах и может быть использовано при изготовлении сварных стыковых соединений в разнообразных конструкциях из металлических материалов. Цель изобретения улучшение качества сварных соединений путем снижения остаточных деформаций и непроваров в процессе сварки и за счет обеспечения слежения за стыком по скрытой составляющей дуги. Способ иллюстрируется чертежом, где схематически изображен сварочный электрод в момент перемещения в рабочее положение в плоскость стыка из некоторого промежуточного положения, которое отмечено пунктиром. При сборке деталей 1 и 2 их кромки обрабатывают со скосом, причем площадь S поперечного сечения выбираемой разделки, заключенная между кромками 3, определяется соотношением S=(0,9-1,1) a b, где S площадь разделки кромок, мм²; а поперечная усадка соединения, мм; b толщина детали, мм. Величину поперечной усадки определяют экспериментально путем сварки образцов той же толщины, что и детали, подлежащие сварке, но без разделки кромок. Коэффициент (0,9-1,1) учитывает возможные отклонения поперечной усадки в зависимости от возможного различия в условиях сварки образца и деталей. Кромки 3 деталей 1 и 2 в процессе сварки от нагрева перемещаются один относительно другого на величину поперечной усадки а без выхода из плоскости деталей. Отсутствие короблений кромок в плоскости деталей и относительно электрода 4 (вверх или вниз) позволяет фиксировать расстояние торца электрода от поверхности деталей. Это расстояние обозначено l_д. После осуществления фиксации электродов на величину дугового промежутка l_д стало возможным в качестве параметра качества процесса принять скрытую составляющую длину дуги l_c. Она определяет направление электрода 4 по стыку и величину проплавления. Эта составляющая (ее отклонения) проявляется только в процессе сварки на участке стыка из-за предложенной формы разделки кромок. При смещении стыка относительно оси электрода 4 влево происходит изменение скрытой составляющей длины сварочной дуги. При смещении стыка относительно электрода влево в указанное положение на расстояние l происходит регистрация скрытой составляющей длины дуги по изменению напряжения вольтметром. Поскольку вольтметр показал уменьшение напряжения, то необходимо возвратить электрод в положение, при котором значение начального напряжения, соответствующее положению электрода в плоскости стыка, восстановится. В момент уменьшения напряжения по скрытой составляющей l_с сигнал, регистрирующий его уменьшение, поступает на механизм поперечного относительно стыка перемещения электрода. В результате срабатывания механизма перемещения электрод занимает положение по оси стыка (механизм поперечного перемещения электрода на чертеже не показан). П р и м е р. Производили сварку пластин встык из стали ВНС-2 толщиной 2 и 3 мм, определяли поперечную усадку, которая для пластин толщиной 2 мм равнялась 0,4 мм, толщиной 3 мм 0,5 мм. В соответствии с формулой (1) была рассчитана площадь разделки, выполнена разделка со стороны свариваемой кромки. Детали собирали встык разделкой в сторону, обратную электроду, производили сварку на режимах, указанных в таблице. В таблице приведены режимы аргонодуговой сварки, подготовка кромок под сварку, выполненная в соответствии с формулой (1), и результаты измерения скрытой составляющей длины дуги в зависимости от смещения электрода относительно стыка. Измерение скрытой составляющей длины дуги ведут по градиенту напряжения. Экспериментом установлено, что при смещении электрода поперек стыка происходит падение напряжения, которое составляет 0,1-0,5 В при смещении 0,1-1,00 м. Таким образом, изменение скрытой составляющей длины дуги было использовано в качестве сигнала для определения ориентации электрода относительно стыка. При изменении площади разделки в сторону ее уменьшения происходит снижение измерения из-за возможного коробления кромок благодаря отсутствию свободной усадки. Если размеры площади разделки увеличить, то это вызовет необходимость введения дополнительной порции присадки для заполнения разделки и излишнюю трудоемкость строжки кромок. Способ позволил следить за стыком при сварке, обеспечить качество проплава и уменьшить остаточные деформации на 20-30% по сравнению с прототипом.

Формула изобретения

СПОСОБ ДУГОВОЙ СВАРКИ, при котором на свариваемых кромках выполняют клиновидную разделку, собирают стык и сварку осуществляют неплавящимся электродом в защитном газе, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества сварных соединений путем снижения сварочных деформаций и непроваров и за счет обеспечения слежения за стыком по скрытой составляющей дуги, выполняют разделку кромок с углом раскрытия в сторону проплава и с площадью поперечного сечения разделки, составляющей S (0,9 1,1) · a · b, где S площадь разделки кромок, мм²; a поперечная усадка сварного соединения деталей той же толщины без разделки кромок, мм; b толщина детали, мм.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 26.06.1994

Номер и год публикации бюллетеня: 36-2002

Извещение опубликовано: 27.12.2002        

---