Способ дуговой сварки со струйной газовой защитой и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к дуговой сварке и может быть использовано при полуавтоматической и автоматической сварке. Цель изобретения - повышение качества сварных швов путем непрерывного управления процессом движения газовой струи. При дуговой сварке со струйной газовой защитой в струе защитного газа возбуждают акустические колебания, мощность которых устанавливают от 0,005 до 0,02 кинетической энергии истекающей струи. Частоту акустических колебаний выбирают по зависимости F=(0,063-0,075)C<SP POS="POST">.</SP>√V/γL, где V -скорость течения струи, м/с

C - скорость света, м/с

γ - кинематическая вязкость, м<SP POS="POST">2</SP>/с

L - длина сопла, м. Сварка выполняется с помощью устройства, в состав которого входят сопло 1, токоподводящий наконечник 2, система для автоматического регулирования подачи защитного газа с каналом и отверстием, стакан 6 внутри которого расположена втулка 7 с расширяющейся конической частью, и резонатор 10. Резонатор 10 представляет собой цилиндр с плунжером 11, расположенный соосно стакану 6 и жестко установленный с ним в корпусе 12. Втулка 7 установлена в стакане 6 с возможностью продольного перемещения, имеет длину меньшую, чем длина стакана 6. Втулка 7 снабжена диском 15, закрепленным на ее цилиндрической поверхности. На внутренней поверхности стакана 6 напротив конической части втулки выполнена конусная фаска той же конусности, образующая кольцевой зазор 9 между втулкой 7 и стаканом 6, напротив которого установлен датчик скорости Д<SB POS="POST">1</SB>. Втулка 7 и плунжер 11 жестко связаны между собой с помощью пружины 16. Для подачи защитного газа в стакане 6 напротив диска 15 выполнено отверстие с заслонкой 14, а полость 17 образованная плунжером 11 и внутренней поверхностью резонатора 10, соединена с каналом для подачи защитного газа и содержит датчик давления Д<SB POS="POST">2</SB> с заслонкой 19. 2 с.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 В 23 К 9/1б

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

rlPH ГКНТ СССР

1 (2) ) 4270359/31-27

° °

22) 13.04.87

46) 07.03.90. Бюл. № 9 (71) Могилевский машиностроительный институт (72) 10. И. Черньппев, И. Н. Щибанов, Э. М. Пархимович и И. В. Тарасенко (53) 621.791.75(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1097465, кл. В 23 К 9/16, 1983.

Авторское свидетельство СССР № 1256898, кл. В 23 К 9/16, 1984.

„,Я0„„1547992 А 1

2 ! (54} СПОСОБ ДУГОВОЙ СВАРКИ СО СТРУЙНОЙ ГАЗОВОЙ ЗАЩИТОЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к дуговой сварке и может быть использовано при полуавтоматической и автоматической сварке. Цель изобретения — повышение качества сварных швов путем непрерывного управления процессом движения газовой струи. При дуговой сварке со. струйной газовой защитой в струе защитного газа возбуждают акустические

1547992

30 мости,колебания, мощность которых устанавливают от 0 005 до 0,02 кинетической энергии истекавшей струи. Частоту акустических колебаний выбирают по

5 зависимости f = (0,063-0,075) ° С"Г т/у1, где v — скорость течения струи, м/с „

С вЂ” скорость света, м/с:, у кинематическая вязкость, м /с:, 1 — длина сопла, м. Сварка выполняется с помощью устройства, в состав которого входят сопло 1, токоподводяший нако нечник 2, система для автоматического регулирования подачи защитного газа с каналом и отверстием, стакан 6, внутри которого располо>кена втулка 7 с расширяющейся конической частью,, и резонатор 10, Резонатор 10 представляет собой цилиндр с плунжером 11, расположенный соосно со стаканом 6 ,и жестко установленный с ним в корпусе 12. Втулка 7 установлена в стакане

Изобретение относится к дуговой сварке и может быть использовано при полуавтоматической и автоматической

- сварке .

Целью изобретения является повыше— ние качества сварных швов путем не прерывного управления пропессом дви >кения газовой струи.

При дуговой сварке со струйной газовой зашитой в струе защитного газа возбуждают акустические колебания, мощность которых устанавливают от

0,005 до 0,02 кинетической энергии истекающей струи, а частоту f акустических колебаний выбирают по зависи45 (0,0063 — 0,075) С v/ Х 1 где v — скорость течения струи, м/с;

С вЂ” скорость звука в углекислом газе, м/с;

5Î

) — кинематическая вязкость, м /с.

1 — длина сопла, м.

Акустические колебания, мощность которых меньше 0.005 К (где К вЂ” кинетическая энергия истекающей струи), не влияют на характер течения струи, а значит, и на ее защитные свойства.

При мощности акустических колебаний большей 0,02 К .(независимо от частоты б с возможностью продольного перемещения, имеет длину, меньшую, чем длина стакана б. Втулка 7 снабжена дис— ком 15, закрепленным на ее цилиндрической поверхности. На внутренней по— верхности стакана 6 напротив конической части втулки выполнена конусная фаска той же конусности, образующая кольцевой зазор 9 между втулкой 7 и стаканом 6, напротив которого установлен датчик скорости Д,. Втулка 7 и плунжер 11 жестко связаны между собой с помощью пружины 16. Для подачи защитного газа в стакане 6 напротив диска 15 выполнено отверстие с заслонкой 14, а полость 17, образованная плунжером 11 и внутренней поверхностью резонатора 10, соединена с ка— налом для подачи защитного газа и содержит датчик давления Д с заслонкой

19. 2 с.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

Х акустических колебаний) они турбулизируют струю защитного газа, ухудшая защиту зоны сварки, а значит, и качество швов.

Экспериментально установлено, что повышение качества сварных швов достигается лишь тогда, когда при изменении скорости у течения газа мощность Р акустических колебаний изменяется по закону Р = 0,005 К ...0,02 К, а частота f акустических колебаний — по

Гv закону f = 0,063 С вЂ”вЂ”

0,075.С. у 1

Изменение мощности P и частоты акустических колебаний по указанным законам обеспечивает подавление вихреобразований, вызванных условиями ведения процесса сварки, вследствие чего характер течения струи становится ламинарным, увеличивается жесткость струи и тем самым обеспечиваются эффективная зашита зоны сварки защитным газом без примеси воздуха независимо от внешних воздействий и получение сварных швов высоког0 качества при минимальном расходе защитного газа. управление процессом движения газовой струи, заключающееся в изменении мощности P акустических колебаний по закону P = 0,005 К ... 0,02 К и

5 15 частоты f акустических колебаний лов

V закону f = 0,063 С

,1 ...0,075 С ) при изменении ско. ) 1 рости v течения струи, осушествляется при помощи устройства — горелки для дуговой сварки в среде эашитных газов.

На чертеже изображено устройство для осуществления способа дуговой сварки со струйной газовой защитой, разрез.

Устройство для дуговой сварки содержит сопло 1, токоподводяший наконечник 2, каналы 3 и 4 для подачи зашитного газа, канал 5 для подачи сварочной проволоки, стакан 6, внутри которого расположена втулка 7 с рас ширяюшейся конической частью, образуюшая с внутренней поверхностью стакана полость 8 и кольцевой зазор 9 для выхода зашитного газа и попадания его на заостренную кромку резонатора 10, имеющего подвижное дно в виде плунжера !I, Причем стакан 6 и резонатор IO жестко закреплены в корпусе 12, имеющем отверстия для выхода зашитного газа. Втулка 7 установ- лена в стакане 6 с возможностью продольного перемешения. Длина 1, втулки

7 меньше длины 1 стакана 6, а на торцовой поверхности втулки 7, обрашенной к резонатору 10, выполнено углубление. Внутренняя поверхность стакана 6, расположенная напротив конической части втулки 7, выполнена конической (причем конусность стакана

6 и втулки 7 одинакова), далее переходящей в цилиндрическую для обеспечения попадания эашитного газа на острую кромку резонатора. В отверстии

13 для подачи защитного газа, выполненном в стакане 6, установлена заслонка 14, а напротив отверстия 13 на втулке 7 жестко закреплен диск 15.

На торце резонатора IO, обрашенном к стакану 6, выполнено углубление, в котором жестко закреплен один конец кольцевой пружины 16, другой ее конец жестко закреплен в углублении стакана 6, Полость 17, образованная плунжером 11 и внутренней поверхностью резонатора 10, соединена с каналом 18 для подачи защитного газа, в полости которого установлена заслонка 19. На выходе из кольцевого зазара 9 установлен датчик Д, скорости, 47992 6

Зашитный газ, выходяший из кольцевого

15. зазора 9, образованного внутренней

55 а в полости 17 — датчик Д давления.

Причем датчики Д, и Д связаны со сравниваюшим устройством (СУ) системы автоматического регулирования, а заслонки 14 и 19 — с исполнительными механизмами (ИИ1 .и HM2) системы автоматического регулирования.

Устройство работает следующим образом.

При включении механизма подачи сварочной проволоки одновременно по каналам 3 и 4 подается зашитный газ. поверхностью стакана 6 и втулкой 7, под небольшим избыточным давлением до 0,1 атм вследствие того, что часть внутренней поверхности стакана 6 выполнена цилиндрической, попадает на заостренный торец резонатора 10, возбуждая на нем периодические вихри.

Одна из гармонических составляюших усиливается резонатором 10 и излучается в окружающее пространство в виде акустических волн, оказываюших динамическое воздействие на столб дуги, При изменении скорости v течения газа благодаря наличию диска 15 изменяется положение втулки 7, а значит, и размер кольцевого зазора 9 и, соответственно, скорость газа на выходе иэ кольцевого зазора 9. Кроме того, одновременно изменяется давление в полости 17, а значит, и глубина резонатора 10. Датчики Д скорости и Д

1 давления реагируют на изменение скорости газа на выходе из кольцевого зазора 9 и давления в полости 17, посылают сигнал на СУ и далее через усиливаюшее устройство (УУ) на испол» нительные механизмы, связанные с заслонками 14 и 19. Последние частично открывают или частично перекрывают отверстие 13, служашее для подачи зашитного газа в полость 8 стакана 6 и полость канала 18 для подачи зашитного газа в камеру резонатора 10, вследствие чего благодаря наличию пружины 16 жестко закрепленной в углублениях стакана 6 и резонатора 10, изменяются положение втулки 7 и глубина резонатора 10. Тем самым осушествляется регулирование частоты f акустических колебаний и мошности P no указанным законам, обеспечиваюшее подавление вихреобразований в потоке зашитного газа в зоне сварки, увеличение жесткости струи, а следователь1547992

Расход газа, л/мин 6 ) 12

) 18

0,4

1,5xlO

7326

0,78

5,7х10

102?4

1,1

11,3х10

12194

50 бретения сварки со струйпри котором в возбуждают акусотличаю

55 с целью повышешвов путем нея процессом двимошность акустиНо, эффективную газовую защиту и выСокое качество сварных швов при мини-, Мальном расходе газа.

Благодаря тому, что втулка устаноВлена в стакане с возможностью про5 дольного перемещения, длину 1, втулКи выбирают такой, чтобы она была

Меньше длины 1 стакана, на втулке

Напротив канала для подачи зашитного

Газа жестко закрепляют диск, а внутреннюю поверхность стакана, располоЖенную напротив конической части тулки, выполняют конической (причем онуснОсть стакана и Втулки одинако а), При изменении скорости течения .аза изменяются положения втулки,, аэмер кольцевой шели, а значит, и скорость газа на выходе их кольцево .о зазора, Кроме того, одновременно изменяется давление в полости, образованной плунжером и внутренней IIo верхностью резонатора и, следовательНо, глубина резонатора. Датчики Д

1 скорости и Д давления реагируют на 25 изменение скорости газа на выходе из зазора и давления в полости, образоВанной плунжером и внутренней поверхНостью резонатора, посылают сигналы

На сравниваюшее устройство и дальше, врез усиливаюшее устройство на ис— волнительные механизмы, связанные с заслонками. Заслонки частично открыают или частично перекрывают канаПы для подачи. газа в камеры стакана

Скорость газа, м/с

Мошность Р, Вт

Частота колебаний, Гц

Ударная вязкость, Дж/см l

Иэ таблицы видно, что предлагаемый 15 способ со струйной газовой зашитой обеспечивает высокое качество сварных соединений при значительных изменени.— ях скорости газового потока.

Формул а из о

1. Способ дуговой ной газовой защитой, струе эашитнот о газа тические колебания, ш и и с я тем., что ния качества сварных прерывного управпени жения газовой струи, и резонатора, вследствие чего благодаря наличию пружины, жестко закрепленной в углублениях стакана и резонатора, изменяются положение втулки (а значит, и размер кольцевого зазора) H глу"ина резонатора. Тем самым осушествляется регулирование частоты

f. акустических колебаний по укаэанному закону.

Пример. Осушествляли дуговую сварку в СОг пластин из Ст. Зпс в нижнем положении встык с использованием предлагаемого устройства для дуговой сварки на следуюшем режиме:

Icâ = 300 320 А, U = 26-28 В, dз = — 1 6 мм. О качестве сварных швов судили, определяя ударную вязкость о сварных швов при t = 20 С, Сварочную горелку применяли с соплом диаметром

18 10 м и длиной 1 = 45 мм. В процессе сварки изменяли расход защитного газа, что определяло изменение скорости истечения газового потока.

Изменения мощности акустических ко-, лебаний производили, изменяя размер кольцевой шели, а частоты колебаний— изменяя глубину резонатора в соответствии с приведенными зависимостями.

Данные о полученных реэ.ультатах и расчетные значения мощности и частоты акустических колебаний приведены в таблице, при кинематпческой вязко2 сти газа у= 5,8 10 м /с и скорости звука в СО С = 268 м/с.

I ческих колебаний устанавливают от

0,005 до 0,02 кинетической энергии и истекающей струи, а частоту f акустических колебаний выбирают по эависи— мости

К = (О 063 — 0 075) Сэ

Э Д

I где v — скорость течения струи, м/с;

С вЂ” скорость звука в углекислом газе, м/с;

y — кинематическая вязкость, м /с;

1 — длина сопла, м, 2 ° Устройство для дуговой сварки со струйной газовой защитой, содер15479

10

I (Составитель Г. Тютченкова

Редактор О. Юрковецкая Техред Л.ОЛийнык Корректор Т. Малец

Заказ 102 . Тираж 651 Подписное

ВНИИПИ Государственного н комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, !1,)сква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101

9 жашее сопло, токоподводяший наконечник, систему автоматического регулирования подачи зашитного газа, стакан, внутри которого расположена втулка с расширяюшейся конической частью и резонатор в виде цилиндра с плунжером, расположенный соосно со стаканом и жестко установленный с ним в корпусе, имеюшем отверстия для выхода зашитного газа, о т л и ч а ю ш е— е с я тем, что, с целью повышения качества сварных швов, втулка установлена в стакане с возможностью продольного перемешения и имеет длину меньшую, чем длина стакана, на внутренней поверхности стакана напротив конической части втулки выполнена конусная фаска той же конусности, что и коническая часть втулки, втулка и плунжер жестко связаны между собой с помощью пружины, при этом на цилиндрическую часть втулки насажен диск, напротив которого в стакане выполнено отверстие, связанное с каналом для подачи защитного газа, полость, образованная плунжером и внутренней поверхностью резонатора, соединена с каналом для подачи зашитного газа и снабжена датчиком давления, а напротив кольцевого зазора между внутренней поверхностью стакана и втулкой установлен датчик скорости, при этом каналы для подачи зашитного газа имеют заслонки, которые вместе с датчиками скорости и давления связаны с системой автоматического регулирования подачи защитного газа.