Способ дуговой сварки и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к сварке, в частности к дуговой импульсной сварке неплавящимся электродом в инертном газе с присадочной проволокой дугой, управляемой магнитным полем, и может быть использовано при сварке в стесненных условиях в различных пространственных положениях, а также при сварке в узкую разделку. Цель изобретения - повышение производительности и качества сварного соединения при сварке в различных пространственных положениях в стесненных условиях и при сварке в узкую разделку путем обеспечения равномерного тепловложения и переноса присадочного металла. Способ дуговой сварки неплавящимся электродом с импульсной подачей присадочной проволоки вдоль оси разделки без колебаний заключается в синхронизированном изменении сварочного тока, импульсов подачи присадочной проволоки, перемещения электрода, импульсов управляющего магнитного поля. Магнитное поле генерируют, пропуская разнополярные импульсы тока по катушке соленоида, расположенной на направляющей присадочной проволоке, подаваемой в переднюю часть сварочной ванны, являющейся магнитопроводом и представляющей собой трубку, переходящую в усеченный конус в месте выхода присадочной проволоки. При сварке с присадочной проволокой из ферромагнитного материала вылет проволоки используют как продолжение магнитопровода. 2 с.п. фы-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„Яр„„юг за

Р1)5 В 23 К 9/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

С 3

@ь

;аа 4.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4412291/31-27 (22) 18. 04.88 (46) 30. 06.90. Бюл. Р 24 (71) Украинский заочный политехнический институт им. И.З.Соколова (72) М.Ф.Кусков, В.Ф.Сидоренко, С.Н.Паращенко, И.П.Лепейко и Н.Ф.Зубова (53) 621.791.75 (088.8) (56) Рощин В.В. и др. Газоэлектрическая сварка неповоротных стыков труб.—

Сварочное производство, 1968, 9 6, с. 21-22. (54) СПОСОБ ДУГОВОЙ СВАРКИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЦЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к сварке, в частности к дуговой импульсной сварке неплавящимся электродом в инертном газе с присадочной проволокой дугой, управляемой магнитным полем, и может быть использовано при сварке в стесненных условиях в различных пространственных положениях, а также при сварке в узкую разделку.

Цель изобретения — повышение производительности и качества сварного соеИзобретение относится к сварке, в частности к дугово: импульсной сварке неплавящимся электродом в инертном

rase. с присадочной проволокой дугой, управляемой магнитным полем, и может быть использовано.при выполнении сварки в стесненных условиях в разливе ных пространственных положениях, а также при сварке в. узкую разделку в таких отраслях промышленности, как энергетическое строительство (напридинения при сварке в различных пространственных положениях в стесненных условиях и при сварке в узкую разделку путем обеспечения равномерного тспловложения и переноса присадочного металла. Способ дуговой сварки нгплавя имся электродом с импульсной подачей прпсадочнай проволоки вдоль оси разделки без колебашш заключается в синхронизированном изменении сварочного тока, импульсов подачи присадочной проволоки, перемещения электрода, импульсов управляющего магнитного поля. Магнитное поле генерируют, пропуская разнополярные импульсы тока по -a".óèêå соле) аида, расположенной на направляющей присапочной проволоке, подаваемой в перед«юю часть c=.арочной ванны, являющгйся магнитопроводом и представляющей собой трубку, переходящую в усеченный конус в месте выхода присадочной проволоки. При сварке с присадочной проволокой из ферромагнитного материала вылет проволоки используют как пр одолжение магнито провода, 2 с и: ф — лы, 3 ил. мер, сварка нгповоротных стыков трубопроводов), химическое машнностроение судостроение и других отраслях.

Цель иэобрегения — повышение прои 3 В од и т гл ь н о с т и и р о !! г с с с и а ч е с т в а .сварного с>огдингния путем обгспечения равномер«ого тепловложгния и переноса присадочного металла при сварке в стесненных условиях и сварке в узкую разделку.

1574391

На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства для осуществления способа сварки; на фиг. 2 — циклограмма процесса сварки с синхрониза5 цией основных параметров режима (a— сварочного тока; б — перемещения электрода; в — действия управляющего магнитного поля; r — подачи присадочной проволоки); на фиг.3 — схема перемещения электрода и присадочной проволоки и последовательность перемещения сварочной ванны.

Согласно способу дуговой сварки неплавящимся электродом с присадочной проволокой, при котором осуществляют поперечные колебания дуги; а присадочную проволоку подают импульсно по оси разделки без колебаний, осуществляют шаговое перемещение элек-20 трода вдоль оси разделки без колебаний и в момент остановки электрода осуществляют импульс сварочного тока, синхронизированный с импульсами подачи присадочной проволоки и импульсами управляющего магнитного поля. Используют управляющее магнитное поле с разнополярными импульсами, у которого каждый последний импульс предыдущего цикла импульсов и первый им, пульс последующего цикла импульсов имеют одинаковую полярность.

Присадочную проволоку подают в переднюю часть сварочной ванны в направлении противоположном направлеУ °

35 нию сварки, при этом длительность каждого из цикла разнополярных импульсов магнитного поля равна длительности импульса сварочного тока.

В период паузы осуществляют шаговое перемещение электрода без подачи присадочной проволоки и действия магнитного поля.

По сечению разделки формируют две сварные точки в следующей последова45 тельности . в каждом последующем сечении, расположенном на расстоянии, равном шагу перемещения S верхнюю

-точку проставляют на противоположной кромке по отношению к верхней точке предыдущего сечения, при этом полярность первого импульса магнитного поля в каждой первой точке последующего сечения оставляют неизменной по отношению к полярности импульса в последней точке предыдущего сечения.

Устройство содержит корпус (не показан), ка котором установлена сварочная горелка 1 с неплавящимся электродом 2, механизм подачи присадочной проволоки (не показан) с направляющей 3, представляющий собой трубку с каналом и усеченным конусом на конце в месте выхода присадочной проволоки.

На мундштуке 3 расположен соленоид 4.

Присадочная проволока 5 подается в направлении, противоположном направлению сварки. В случае сварки проволокой из ферромагнитного материала вылет присадочной проволоки 5 является продолжением магнитопровода. На фиг.1 также изображен источник 6 питания генератор импульсов соленоида 4, источник 7 питания сварочной дуги, свариваемое изделие 8.

Устройство работает следующим об— разом.

При возбуждении сварочной дуги в соленоид 4 подаются разнополярные импульсы постоянного тока от генератора 6. Протекающий .по соленоиду 4 ток создает в магнитопроводе направляющей 3 или присадочной проволо— ке 5 из ферромагнитного материала маг— нитный поток, который является поперечным по отношению к дуге. Взаимодействие магнитного поля с током дуги вызывает ее отклонение от оси электрода 2, а при питании соленоида 4 разнополярными импульсами тока обеспечиваются поперечные по отношению к направлению сварки колебания сварочной дуги. Направляющая 3, представляю— щая трубку с усеченным конусом в мес— те выхода присадочной проволоки 5, позволяет концентрировать магнитный поток в зоне дуги. При использовании проволоки из ферромагнитного материала магнитопровод приближен к сварочной ванне на величину вылета присадочной йроволоки 5. Прохождение холодной присадочной проволоки через магнитопровод (направляющую 3) обеспечивает его естественное охлаждение, при этом магнитные свойства магнитопровода сохраняются, не требуется создание принудительных систем охлаждения. Регулирование амплитуды ко— лебания дуги осуществляют изменением величины тока, питающего соленоид 4.

При сварке в узкую разделку созданное таким образом магнитное поле не рассеивается в разделке шва.

Предлагаемый способ гг< пользуют для аргонодуговой шагоимпу IbcHQH сварки неплавящимся электро:гом с подачей в переднюю часть сварочной

1574391 ванны по аси разделки в направлении, противоположном направлению сварки, обесточенной присадочной проволоки.

Производят сварку неповоротных стыков труб ф 57 мм с толщиной стенки

4,5 мм из стали 20 перлитного класса присадочной проволокой Св-08Г2С диаметром 1,2 мм. Диаметр неплавящегося вольфрамового электрода 3 мм, 10 угол заточки 30О, притупление 1 мм.

Разделку кромак осуществляют согласно ОП-1513-72 (С-23) ° Сварку корневых швов выполняют автоматом типа

ШАГ без присадки и воздействия маг- 15 нитного поля. Заполнение разделки осуществляют по предлагаемому способу с использованием трубосварочнай головки типа ШАГ с подачей присадочной проволоки и при воздействии на сварочную дугу управляющего магнитного поля.

Способ осуществляют следующим образом.

Неплавящийся вольфрамовый электрод 2 и направляющую 3 .подачи при-, садочной проволоки 5 (фиг.3) выставляют в плоскости стыка па аси разделки. устанавливают величину дугового промежутка (между концом не- 30 плавящегося электрода и поверхностью свариваемого изделия) Ig = 2 мм. Направляющую подачи присадачнай проволоки выставляют в плоскости стыка и возбуждают сварочную дугу между неплавящимся электродом (его концом) и поверхностью сзариваемаго иэделия на токе, равном 40 А .(ток паузы).

По окончании действия тока дежурной дуги (така паузы) длительностью 40

0,5 с включают импульс сварочного тока, равный 135 А, длительностью 0,5 с.

По окончании импульсов предварительного подогрева — двух импульсов сварочного така в статике беэ переме- 45 цения электрода (на циклограмме на фиг.2 импульсы предварительного подогрева не показаны) — следует импульс сварочного тока, синхронизированный с подачей присадачной проволоки и 50 воздействием управляющего магнитного поля .

Одновременно с началом импульса сварочного тока на катушку магнитного привода механизма импульсной подачи припадочной проволоки (ток в катушке

S А) и на соленоид 4, расположенный вокруг направляющей 3 подачи приса- дочной проволоки (фиг.f), от источника 6 питания падается импульс пас таян«ого тока (так в кач ушке 7 А}.

Присадачная проволока подается импульсно с частотой 20 Гц, за каждый импульс — подача f мм присадочнай проволоки. Подача проволоки осуществляется на протяжении действия всего импульса сварочного тока.

При поступлении импульса тока в соленоид 4, расположенный вокруг на правляющей 3, протекание тока в соленоиде создает магнитный поток, который является поперечным по отношению к электроду и сварочной дуге. Магнитное поле (и«дукция магнитного паля  — 20 мТ) посредством выступающего конца направляющей 3, выполненной в виде усеченного конуса, BBQ дится в зону сварки. Выполнение магнитапровода в виде направляющей подачи присадачной проволоки позволяет максимально приблизить ега в зону сварки и обеспечить конце«трацию магнитного потока в зоне сварки.

Взаимодействие создан«ога маг!«:т.ного поля са сварочной дугой вызывает ее отклонение от аси электрода к одной из крамак свариваемага изде— лия. Дуга откланяется к кромке (фиг.3), образуется вытянутая поперек стыка сварочная ван«а, захватывающая кромку Т и середину стыка, при этом присадочная проволока импульс«а поступает в переднюю часть сварочной ванны, плавится и расплавленный металл присадки перетекает в зону активного пятна дуги, заполняя половину разделки; Па истечении полови«ы длительности импульса свара-.— ного тока (0,25 с) полярность в ;бмотке соленоида 4 (фиг.1) изменяется (см. циклаграмму) и дуга аткла«я"- ;; к противоположной кромке.

При отклонении дуги к противоположной кромке II образуется вторая сварочная ванна (сварач«ая точка) и продолжающая поступать импульс«а присадочная проволока запал«яет в-ерую половину разделки. Па «ка«ча««« импульса сварочного тока синхронно отключаются подача проволоки и воздействие магнитного поля . На таке паузы 40 А и длительностью 0,5 с осуществляется шаговое перемещение неплавящегося электрода на шаг S зь:.бранный из условия перекрытия сварных точек на 70-807, в данном примере

S = 1,27 мм. На циклаграмме импульс

1574391 тока в катушке электромагнита механизма перемещения электрода 10 А, длительность импульса шагового перемещения 0,03 с. Механизм перемещения не показан.

За время паузы 0,5 с сварочная . ванна кристаллизуется, стабилизируется тепловое состояние у кромок. При следующем импульсе сварочного тока (см. циклограмму) дуга отклоняется на ту кромку стыка, где закончился предыдущий импульс сварочного тока, при этом полярность первого импульса магнитного поля в каждом последующем импульсе сварочного тока (при постановке первой сварной точки после шагового перемещения электрода) оставляют неизменной по отношению к полярности импульса магнитного поля в последней представленной точке, соответствующей действию второй половины импульса сварочного тока. На фиг. 3 показаны положения сварочной ванны (сварных точек) соответствующие технологии сварки и режимам, приведенным в описании и на циклограмме.

Таким образом, достигается достаточная глубина проплавления на кромках и равномерное сплавление металла присадки с основным металлом.

Такая схема процесса сварки с исполь— зованием в качестве магнитопровода направляющей 3 (или вылета самой присадочной проволоки из ферромагнитного

35 материала) и с синхронизированием основных параметров режима сварки позволяет получать при достаточно высокой производительности процесса сварки качественное равномерное, сим- 4 метричное с достаточным проваром стенок заполнение разделки при максималь — . но возможном объеме сварочной ванны при сварке в различных пространственных положениях.

При использовании предлагаемого способа сварки и устройства для его осуществления отклонение сварочной дуги обеспечивает расширение столба дуги, изменение давления дуги, регу— лирование ширины шва и формы сварочной ванны, кроме того, обеспечивается создание компактных устройств для сварки с присадкой магнитоуправляемой дугой, не прибегая к созданию

55 сложного и громоздкого оборудования, а также улучшаются. условия эксплуатации, особенно при сварке в стесненных условиях. формула изобретения

1. Способ дуговой сварки неплавящимся электродом с импульсной подачей присадочной проволоки вцоль оси разделки, при котором осуществляют поперечные колебания дуги, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения производительности процес— са и качества сварного соединения путем обеспечения равномерного тенловложения и переноса присадочного металла при сварке в стесненных условиях в узкую разделку, на дугу воздействуют магнитным полем с раз.=:ополярными импульсами, у которого по-. следний импульс предыдущего цикла импульсов и первый импульс последующего цикла импульсов имеют одинаковую полярность, осуществляют шаговое перемещение электрода вдоль оси разделки, а во вгемя остановки электрода подают импульс сварочного тока, который синхронизируют с импульсом подачи присадочной проволоки и циклом импульсов магнитного поля, при этом длительйость г.:-пульса сварочного тока устанавлив"ют равной длительности цикла импул;— сов магнитного поля, а присадочн .ю проволоку подают в переднюю часть сварочной ванны в направлении, противоположном направлению сварки, причем по сечению разделки, перпендикулярному ее оси, формируют по две сварные точки.

2. Устройство для дуговой сварки, содержащее сварочную горелку с неплавящимся электродом, механизм подачи присадочной проволоки и направляющую для присадочной проволоки„ о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения производительности процесса и качества сварного соеди-. нения путем обеспечения равномерно, „. тепловложения и переноса. присадочнсго металла при сварке в узкую разделку, оно снабжено расположенным на направляющей соленоидом, а направляюща:— выполнена и виде трубки, переходящей в усеченный конус у рабочего торца.

1574391

1574391

Vnn

Фиг.,У

Составитель Г.Квартальнова

Редактор М.Петрова Техред М.Ходанич Корректор А Обручар

Заказ 1746 Тираж 655 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул, Гагарина, 101