Способ дуговой сварки плавящимся электродом

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСН ИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1459

А1 (51)4 В 23 К 9/16 9/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

C е

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

f10 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР.(21) 2731253/25-27 (22) 25. 12. 78 (46) 23.02.89. Бюл. Р 7 (72) А.В. Иванников (53) 621.79 1.75(088.8) (56) 1. Потапьевский А.Г. Сварка в защитных газах плавящимся электродом. — M. Машиностроение, 1974, с. 142.

2. Там же, с. 146. (54)(57) СПОСОБ ДУГОВОЙ СВАРКИ ПЛАВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ,,о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения производительности и качества

Изобретение относится к области дуговой сварки и может быть использовано при сварке металлических изделий и конструкций под флюсом, в среде защитных газов и их смесях сплошными и порошковыми проволоками, а также с использованием специальных проволок без флюсов и защитных газов.

При известных способах дуговой сварки плавящимся электродом с использованием в качестве защитной среды различных флюсов или газов регулирование сварочного тока, производительности процесса и размеров mrna осуществляют путем изменения скорости подачи плавящегося электрода и напряжения дуги (1) .

Такое управление величиной сварочного тока, производительностью процесса и размерами шва наряду.со своей положительной стороной, заключающейся в легкости регулирования глубины проплавления основного металла (каждой скорости подачи эле-: сварки, а также упрощения оборудования, в зону сварки подают дополнительные электродные проволоки, находящиеся под одним потенциалом с основным плавящимся электродой, площадь поперечного сечения каждой из которых не превьппает площади поперечного сечения основного плавящегося электрода, при этом регулирование сварочного тока, размеров и форма шва осуществляют изменением суммарной площади поперечного сечения дополнительных электродных проволок при неизменном напряжении дуги. ктрода соответствует свой сварочный ток и глубина проплавления), изменяющейся в этом случае прямо пропорционально сварочному току (или плот ности тока в электроде), имеет и серьезный недостаток — проиэводи- 9шяб тельность плавления электрода из- ЭфЬ меняется более интенсивно, чем глу- д бина проплавления основного металла, пропорционально квадрату силы сварочного тока (по закону Q = J Rt, где

Q — количество тепла, выделяющегося в вылете плавящегося электрода:

CO

I — - сварочный ток; R - -сопротивление выпета электрода; t - время прохождения тока по вылету электрода), что приводит к нерациональному расходу сварочных материалов и электроэнергии и препятствует получению при сварке плавящимся электродом одного диаметра швов с удовлетворительными размерами и формой валика в широком диапазоне толщин соединений без скоса кромок и зазора в стыке.

1459849

Кроме того, такое регулирование делает данные способы неприемлемыми при сварке соединений с переменными размерами разделки кромок, так как, например, с увеличением зазора в стыке соединения потребность в большем количестве электродного металла может быть. удовлетворена лишь путем увеличения скорости подачи электрода и, соответственно, величины сварочного тока; при этом неизбежно увеличивается пропорционально току и плотность тока в дуге, что, в свою очередь, приводит к прожогу изделия.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ дуговой сварки плавящимся электродом, при котором регулирование сварочного 20 тока, производительности процесса и размеров шва осуществляют путем изменения диаметра плавящегося электрода и напряжения дуги (2).

Возмржность управления сварочным 2б током, производительностью процесса и размерами швов без изменения скорости подачи электрода обеспечивает более рациональный расход сварочных материалов и электроэнергии и .обеспечивает получение швов с удовлетворительными размерами и формой валика в широком диапазоне толщин соединений беэ скоса кромок и зазора в стыке. Это обусловлено значительно меньшим влиянием диаметра эле35 ктр ода на прои 3 води тел bHoc T ь ег о плавления, чем скорости подачи при переходе с одного значения тока на другое. При этом также не сложно определение глубины проплавления основного металла, зависящей от диаметра электрода (каждому диаметру электрода при .неизменной скорости его подачи соответствуют определенные

45 значения сварочного тока и глубины проплавления основного металла) .

К недостаткам способа следует от-нести весьма сложчый переход от одного значения сварочного тока к

50 другому, например, при переходе на сварку металла другой толщины, и в процессе сварки невозможно оперативное управление сварочным током, производительностью процесса и размерами шва, так как это связано с необходимостью перезарядки сварочного оборудования проволокой другого диаметра.

Способ непригоден для сварки соединений с переменными размерами разделки кромок из-за резкого изменения площади поперечного сечения электрода при переходе на другой ближайший диаметр и из-за технической сложности самого перехода.

Снижается производительность процесса и резко ухудшается качество сварки при скорости свыше 60 м/ч с использованием в качестве плавящегося электрода проволоки диаметром до

6 MM

Недостатками способа являются также высокая материалоемкость и энергоемкость, а также громоздкость оборудования при использовании плавящихся электродов диаметром более 6 мм, что ограничивает область применения известного способа.

Целью изобретения является повышение производительности и качества сварки, а также упрощение оборудования.

Поставленная цель достигается за счет ведения сварки с подачей дополнительных электродных проволок, находящихся под одним потенциалом с основным плавящимся электродом, площадь поперечного сечения каждой нз которых не превышает площади поперечного сечения основного плавящегося электрода, при этом регулирование сварочного тока, размеров н формы шва осуществляют изменением суммарной площади поперечного сечения дополнительных электродных проволок при неизменном напряжении дуги.

На фиг. 1 изображена схема осуществления способа при сварке основным плавящимся электродом с подготовленными к сварке, но не участвующими в ней, дополнительными проволоками (подача их не включена); на фиг. 2 — схема осуществления способа при сварке основным плавящимся электродом и дополнительными проволоками одновременно.

Способ осуществляется следующим образом.

Перед включением процесса сварки на холостом ходу оборудования подают через токоподводящее устровство до выхода из мундштука несколько электродных проволок, одна из которых является основным плавящимся электродом 1, а остальные — дополнительными электродами 2.

5 14598

Суммарное количество проволок и площадь их попер еч ног о сечения определяются в зависимости от максимального значения сварочного тока, намечаемого для использования при сварке, и максимальной производительности процесса.

Далее включают оборудование и выполняют сварку, 10

При переходе, например, на меньшую толщину свариваемого металла. отключают подачу соответствующего количества дополнительных проволок (одну или несколько) и тем самым снижа- 15 ют до необходимого значения величину сварочного тока, так как площадь поперечного сечения электрода при этом уменьшается.

Так как при сборке деталей под сварку зачастую имеет место отклонение размеров разделки кромок, значительно превышающее допустимые пределы, то перед началом сварки оценивают эти отклонения, а при возбуждении дуги - 25 подают либо один основной плавящийся электрод (если в начале стыка соединение собрано нормально, в.пределах допустимых отклонений размеров разделки), либо основной плавящийся эле- З0 ктрод и одну или несколько дополнительных проволок (если в начале стыка соединение собрано с недопустимыми отклонениями размеров разделки кромок, требующими увеличения коли35 чества расплавляемого электродного металла ) .

Количество подаваемых дополнительных проволок и суммарную площадь их поперечного сечения до сварки устана40 вливают исходя из необходимого количества электродного металла для заполнения шва в районе стыка с наибольшими отклонениями разделки кромок. При этом для обеспечения

45 плавности введения дополнительного присадочного металла в шов, исключения резких бросков сварочного тока и нарушения устойчивости процесса площадь поперечного сечения каждой дополнительной проволоки должна быть

50 минимально возможной и не превышающей площади поперечного сечения основного плавящегося электрода.

Для лучшего зажигания дуги сварку начинают с касания поверхности изделия торцом одной из проволок, предпочтительно наименьшего поперечного сечения, 49

Заканчивают сварку выключением подачи всех проволок одновременно либо, если требуется в конце шва заделка кратера, последовательным выключением подачи отдельных проволок или группы проволок.

При сварке по предлагаемому способу возможно управление производительностью процесса, размерами шва и качеством сварных соединений за счет управления суммарной площадью поперечного сечения электрода, его формой и химическим составом дополнительных проволок.

Преобладающим расположением дополнительных электродных проволок по отношению к основному плавящемуся электроду является симметричное относительно оси сварки. Подача проволоки может выполняться механизмами с общим и раздельными приводами. Форма поперечного сечения проволок как основной, так и дополнительных может быть круглой или прямоугольной, при этом участвовать одновременно в процессе сварки могут проволоки различных форм поперечных сечений и конструкции. Способ испытан при дуговой автоматической сварке сталей под флюсом и в среде защитных газов

П р и м е p f. Сваривают под флюсом AH-348 двухсторонние стыковые соединения из ниэколегированной стали толщиной 16,12,8 и 4 мм с раздел кой без скоса кромок и без зазора в стыке.

Режимы сварки соединений приведены в таблице.

После сварки указанных соединений с одной стороны изделия кантуют и на тех же режимах выполняют сварку соединений с обратной стороны.

В результате стыковые соединения всего диапазона толщин, от 16 до 4мм, сварены швами высокого качества без внешних и внутренних дефектов. Коэффициент формы валика (отношение шири ны шва к высоте его усиления) на всех швах более 7, что свидетельствует о благоприятной форме, а малая площадь поперечного сечения наплавленных валиков — о рациональном расходе электродного металла и электроэнергии.

Пример 2. Сваривают стыковое соединение из малоуглеродистой стали толщиной 14 мм. с V-образной разделкой кромок с обратным формированием

30

Количество

Диаметр дополни тельных проволок, ММ

Диаметр основно

Толщина

/ металла, MM дополнительных проволок, BIT ° го плавящегося электрода, мм

100

2600

16

100

2000

1400

100

100

800

14598 шва на флюсомедной подкладке. Длина стыка 1000 мм.

Соединение собрано под сварку так, что площадь поперечного сечения раз.5 делки увеличивается от начала к концу на 30%»

Для сварки данного соединения начинают зажигание дуги касанием изделия одной из дополнительных про- 10 волок (для облегчения зажигания дуги), затем включают подачу основного плавящегося электрода и перемещение дуги по стыку. Через каждые 250 мм длины соединения включается подача дополнительных проволок (по одной) так, что на последнем участке соединения в сварке участвуют все четыре проволоки (основной плавящийся электрод и три дополнительные проволоки) .

Режим сварки: сварочный ток основного плавящегося электрода 900 А; сварочный ток основного электрода+

+ одна дополнительная проволока

1000 А; сварочный ток основного электрода + две дополнительные проволоки 1100 А; сварочный ток основного электрода + три дополнительные проволоки 1200 А; напряжение дуги 40 В; скорость сварки 25 м/ч.

В результате шов получается равномерно заполненным по всей длине с требуемым по форме и размерам усилением без наружных и внутренних дефектов.

И качестве источников сварочного тока в приведенных примерах использовалнсь два серийных сварочных выпрямителя типа ВДУ-1601, соединенных пвраллально.

Ирнменение способа позволит повысить производительность и качество сварки, а также значительно упростить сварочное оборудование, рассчитанное иа сварку с применением повышенных сварочных токов электродами повышениоге паперечиого сечения.

Способ также предусматривает возможность управления размерами шва без измеиенкя площади поперечного

Мщвеуия электрода и электрических пар пеемрев щ оцесса сварки (за счет распеложеиия дополнительных проволок относительно основного электрода и оси сварки) .

Способ позволяет упростить регулирование сварочного тока, производительности процесса и размеров шва в вроцессе сварки, что удобно при сварке соединений с переменными размерами разделки кромок и с переменной толщиной стенки.

Кроме того, способ сварки позволяет легко заделывать кратер в конце сварки путем последовательного выключения подачи проволок, составляющих электрод.

1 варочный Напряжение Скорость ок, А дуги, В сварки, м/ч

1459849

Составитель В. Влодавская

Техред Л.Олийнык Корректор H. Муска

Редактор О. Юрковецкая

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

Заказ 396/12 Тираж 892 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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