Способ дуговой сварки плавящимся электродом

 

Изобретение относится к дуговой сварке металлов плавящимся электродом и предназначено для сварки конструкций из стали малых и средних толщин со швами, расположенными во всех пространственных положениях. Цель изобретения - улучшение формирования шва, уменьшение разбрызгивания и повышение производительности сварочных аппаратов. Дуговую сварку плавящимся электродом осуществляют на пологопадающей и жесткой характеристике источника питания дуги. На крутопадающем участке внешней характеристики скорость изменения тока заданий выбирают в пределах 150-200 КА/с. При переходе на пологопадающий или жесткий участок скорости изменения тока увеличивают от 250 до 400 КА/с. При этом при достижении величин тока равных I<SB POS="POST">макс</SB>=300+К(D<SB POS="POST">э</SB>-1), где D<SB POS="POST">э</SB> - диаметр электрода, K @ (250

400). Скорость изменения тока уменьшают до значений 20-40 КА/с. Способ позволяет заменить в производстве стальных металлоконструкций ручную дуговую сварку и обычную сварку в СО<SB POS="POST">2</SB>. 2 табл.

„„SU„„1599168

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЩ ЬЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А2 (51) 5 В 23 К 9/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСН0МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНПЦ СССР

1 (61) 1148741 (21) 4406859/25-27 (22) 15.03.88 (46) 15.10.90, Бюл, У 38 .(72) Д.А .Дудко, А.Г, Потапьевский и Г,Г,Гуриненко (53) 621.791.75(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1148741, кл. B 23 К 9/16, 1978, (54) СПОСОБ ДУГОВОЙ СВАРКИ ПЛАВЯЩИМСЯ ЗЛЕКТРОДОМ (57) Изобретение относится к дуговой сварке металлов плавящимся электродом и предназначено для сварки конструкций из стали малых и средних толщин со швами, расположенными во всех пространственных положениях. Цель изобретения — улучшение формирования шва, уменьшенйе разбрызгивания и повышеИзобретение относится к дуговой сварке металлов плавящимся электродом и предназначено, в частности, для сварки конструкций из стали малых и средних толщин со швами, расположенными во всех пространственных положениях.

Цель изобретения — улучшение формирования шва, уменьшение разбрызги",. вания и повышение производительности при выполнении сварки в защитных газах.

Способ сварки осуществляют следую-; щим образом.

Плавящийся электрод и изделие под-. ключены к клеммам источника питания, имеющего комбинированную внешнюю характеристику — крутопадающую в диапа2 ние производительности сварочных аппаратов. Дуговую сварку плавящимся электродом осуществляют на пологопадающей и жесткой характеристике источника питания дуги. На крутопадающем участке внешней характеристики скорость изменения тока заданий выби-, рают в пределах 150-200 КА/с. Прй переходе на пологопадающий или жесткий участок скорости изменения тока уве-, личивают от 250 до 400 КА/с. При этом при достижении величин тока равных

Х„,д = 300 + K(d g -I), где d q — диаметр:электрода КЕ (250; 400), Скорость изменения тока уменьшают до значений 20-40 KA/ñ. Способ позволяеч заменить в производстве стальных металлоконструкций ручную дуговую сварку и обычную сварку в CO .. 2 табл. зоне рабочих режимов сварки и лолого- Ql падающую или жесткую ветвь.

<Источник питания настраивается так, чтобы обеспечить горение дуги ы. при заданных рабочих значениях напря,жениях и тока на крутопадающей ветви Я, внешней характеристики, а напряжение перехода с крутопадающей на жесткую ветвь было бы на 15-207. меньше рабо.чего напряжения сварки, т.е. было бы равно (0,80-0,85) U . Помимо этого, источник питайия обеспечивает скорос-: ти изменения тока при работе на кру- фД топадающий ветви в пределах от 150

200 КА/с, а при,переходе на пологопадающий участок в пределах от 250 до 400 КА/с с уменьшением скорости нарастания тока короткого замыкания

599168 от 20 до 40 КА/с при достижении величин, равных 300 + K(d — 1) А, где

d » - диаметр электрода в мм,К e)250

400 ).

Начало сварки выполняют путем короткого замыкания электрода с изделием одним из известных способов. После зажигания дуги и достижения заданных рабочих значений напряжения U g и тока сварки I, начинается стабиль-: ное течение процесса сварки.

Обычные колебания напряжения дуги на величину до 10 не вызывают значительного изменения величины тока. Вместе с тем крутопадающая внешняя характеристика обеспечивает возможность дуге растягиваться на значительно большую величину, чем при питании от источника с поглощающей или жесткой внешней 20 характеристикой. Высокие скорости изменения тока, которые задают в преде". лах от 150 до 200 КА/с, обеспечивают даже при небольших изменениях тока смещение капли к ванне, а зачастую и отрыв капли от электрода и сброс ее в ванну. Гели капля не оторвалась, то ее смещение к ванне приводит к быстрому уменьшению длины дуги и снижению напряжения дуги. При снижении нап-. ряжения на величину больше 20Х от рабочего напряжения сварки питание дуги переводится на пологопадающую ветвь внешней характеристики, на которой

:скорость изменения тока увеличивается от 250 до 400 КА/с. В результате при .переходе на пологопадающую ветвь внешней характеристики ток в цепи резко увеличивается. Однако при достижении . значений, равных 300 + K(d -1) А скорость изменения тока уменьшают до значений от 20 до 40 КА/с, что прак.тически ограничивает дальнейшее уве-: личение тока. Под действием электро-. динамических сил, увеличивающихся практически безынерционно с ростом тока, происходит отрыв капли от электрода и сброс ее в ванну. Поскольку величина тока была ограничена, то сила взрыва при перегорании шейки между каплей и электродом не вь1зывает

50 разбрызгивания металла и расплескивания ванны. После обрыва канли резко увеличивается длина дуги и оплавле" ние электрода. При достижении значений напряжения3дуги равных 0,8-0,85 рабочих напряжений сварки, питание дуги автоматически переводится на крутопадающую внешнюю характеристику, на которой продолжается плавление детали, электродной проволоки и обра-. зование на ее конце следующей капли и весь процесс в дальнейшем повторяется.

При осуществлении процесса с короткими замыканиями длину дуги задают: равной 1-2 диаметрам электрода, Начало процесса сварки выполйяют одним иэ известных методов, например путем эакорачивания электродной проволоки на деталь и пережигания ее током короткого замыкания. После зажигания дуги питание ее выполняется на крутопадающей ветви внешней характеристики. Ток, достигший значительной величины при пережигании электрода, быстро оплавляет электрод,.на конце которого образуется капля. Вследствие большой скорости изменения тока, задаваемой на крутопадающей ветви, равной от

150 до 200 КА/с, ток быстро уменьша" ется, что вызывает резкое снижение скорости плавления электродной проволоки и давления дуги.

В результате конеЦ электрода с каплей быстро приближается к ванне, а поверхность ванны движется к электроду. В момент их соприкосновения напряжение резко уменьшается и авто.— матически происходит переход на пологопадающую ветвь внешней характеристики. Ток в цепи резко увеличивается, растут электродинайические силы, ускоряющие переход капли в ванну, При достижении значений, равных 300 +

+ К(йэ — 1)А„ скорость тока уменьшают с 250-400 KA/c до 20-40 КА/с, В результате перегорание шейки между каплей и электродом происходит при сравнительно небольших токах, величина которых задается в зависимости от, диаметра электрода и которая мало изменяется при практически изменяющихся длительностях коротких замыканий. В результате этого снижается разбрыз:иванне и улучшается формирование шва, После перегорания шейки капля переходит в ванну. При перегорании шейки зажигается дуга и напряжение дуги резко увеличивается. При значениях напряжения, превьппающих от 0,8 до

8,85 напряжения сварки, происходит переход на питание дуги на крутопадающую ветвь внешней характеристики, скорость применения тока увеличивается с 20- 40 до 150-200 КА/с.

5 l59

В результате имеет место быстрое оплавление конца электрода.

Однако ток дуги, равный в начале току короткого замыкания, быстро уменьшается, соответственно снижается скорость плавления электрода, Поскольку, скорость подачи электрода остается неизменной, то конец электрода с каплей быстро приближается к ванне.

Уровень ванны в результате снижения давления дуги смещается в сторону капли,Капля с ванной соприкасаются.Напря жение резко снижается и питание автоматически переходит с крутопадающей ветви на пологопадающую. Ток в цепи увеличивается. При достижении значений, равных 300 + K(d — 1)А,скорость роста тока уменьшается с 250-400 до

20-40 КА/с. Благодаря этому капля под действием электродинамических сил умеренных значений быстро перемещается к ванне и переходит в нее, а образовавшаяся шейка перегорает при небольшом токе, что обеспечивает хорошее формирование шва с мелкочешуйча". той поверхностью и небольшое разбрызгивание металла. При перегорании шейки между каплей и электродом зажигается дуга и весь описанный цикл процесса сварки повторяется.

Пример. Выполняли сварку в

СО сталей средних толщин в верти 2

И кальном положении методом Сверхувниз" и в нижнем положеник. Сварка . производилась проволокой св-08Г2С с защитой дуги сварочной двуокисью углерода. Сварка выполнялась полуавтоматами А-547 и ПДГ-508 с питанием от опытного выпрямителя, обеспечивающего получение комбинированной внешней характеристики и скорости изменения тока от 150- до 200 KA/с на крутопадающей ветви, от 250 до

400 КА/с на пологопадающей ветви и с переходом на 20-40 КА/с при абсолютных значениях амплитуд. точа, равных

300 + (д — 1) (250-400)А. В табл.1 приведены режимы опытных сварок на обратной полярности тавровь;х соединений на сталях ВМСТ.Зсп и 09Г2. Швы, выполненные на укаэанных режимах были без дефектов, имели плавные очертания и мелкочешуйчатую поверхность.

Разбрызгивание не превышало 3-4Х.

Оптимальные значения скоростей из- менения тока определялись опытным путем.

9168

10

Режим сварки: диаметр электрода

I 4 мм; св-0,8Г2С; защита дуги.

СО расход 10 л/мин; полярность обратная, ток сварки вертикальных швов

260 А; напряжение 36 В; вылет 14 мм; ток сварки в нижнем положении 380 А;

20 напряжение 36 В; вылет 32 мм; d „диаметр капли

Таким образом, при сварке в СО проволокой св-08Г2С на повьпнен режимах с повьппенными вылетами электрода и выполнением вертикальных швов методом "сверху-вниз" с высокими скоростями сварки, питание дуги в диапазоне рабочих напряжений и токов на крутопадающей ветви внешней характе25

30 ристики при обеспечении высоких ско- ростей изменения тока (150-200 КА/с) с увеличением скоростей изменения тока до 250-400 KA/c при переходе на пологопадающую ветвь, при которых капли переходят с электрода в ванну, и ограничении пиков тока при значениях 300 + (d q — 1) (250-400)A путем снижения скоростей изменения тока до

20-40 КА/с обеспечивают при ведении

40 сварки с повышенными длинами дуг получение стабильного процесса сварки с мелкокапельным переносом электродного металла малым разбрызгиванием, 45 хорошим формированием и повышенными скоростями сварки.

Способ дугово сварки может заменить в производстве стальных металлоконструкций ручную дуговую сварку штучными электродами и обычную сварку в СО проволокой св-08Г2С с питанием от серийных источников тока BCE-303

ВДГ-303, ВДУ-505, ВДУ-506, ВС-600И и др. Способ обеспечивает повышение скоростей сварки в 1,5-3 раза и об50

55 легчает условия труда, а по сравнению с обычной сваркой в СО дополнительно обеспечивает уменьшение разбрызгивания, улучшение формирования швов и б

При значениях параметров меньше указанных пределов наблюдаются нарушения стабильного процесса, ухудше" ние формирования шва и увеличение разбрызгивания, все это затрудняет выполполнение вертикальных швов методом

"Сверху-вниз" и сварки с повышеннымивылетами электрода, отличающейся высокой производительностью.

Основные показатели изменения процесса при запредельных значениях сведены в табл.2.

1599168

Формула изобретения

Таблица

Скорость Нвпрххесваркн, нне кои/ч лостого хода, Прниечвние

Днанетр влектродаэ ын

Вылет электро" да, юю

Наарххенне сварки, и/ч В

Расход

СОВ» л/мии

Тох сварки, 4

100-270 20-26 40"60 45-60

10-! 4 8-12

Вертикальное пСверху-аннах

1 ° 2

25-50 45-70

100-400 21 "38

20-2Э 8-15

1 2-15 8-! 5.1,2

1,4

Нихнее

120-270 21-26 3$-55 . 45-60

Вертикальное

"Сверху-вниэ"!

20-500 22-42

20-32

20-45

25-50 45-70

30-55 50 70

l 4

1,6

В-!7

Них нее

Яикнее

200-550 25-45 в-!в

Таблица 2

Хврвктерис

Ток сверкну

Скорость нэиенених тока, KA/с тики сварки

Пнвиетр капель

Рвэбрыэгиванне ° 2

Ствбильн, процесса

Форнированне ива

У. на кру-!нв пологопвдвке!ец топада- ветви ииец ветен i Nd 1 н на 11 и

1 участке участхе

1ЭО 200

1 5

8-15

300 + В вертнк, +(Ь -1)т не стах

° 200 бильн. крупные

d в2Ь °

С больниц усилением

20 300 + То хе

+(d,-!) т 25(!

130 250

То хе и

Нелхне б-5

d х<1,2Ь

150 250

200 400

Стабнльныц

Хороиее

ЭОо + (dx-1).

° 400 е

4О

250 400, 40

< е

8-10

Удовлетворительное, но есть выплески

Плохое с

300 + б (Ь в-l )t

° 450

250 450

12-020 краевьин выплескаии

Составитель Г,Тютченкова

Редактор А,Долинич Техред N.Дидык К орректор, .Кравцова ,О. К

Заказ .3110 Тираж 652 Подписное

ВНИИПИ Гос

).дарственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент" г Ужгород жгород, ул. агарина, 101

Г соответственно снижение расходов на очистку изделий от брызг, экономию сварочной проволоки., газа и электроэнергии.

Способ дуговой сварки плавящимся электродом по авт.св. 11! 1148741, о т- 10 л ич аю шийся тем,что,с целью улучшения формирования шва, уменьшения разбрызгивания и повышения производительности, скорость изменения тока на крутопадающем участке внешней характеристики выбирают равной 150200 КА/с, а при переходе на пологопадающий или жесткий участок .внешней характеристики скорость изменения то ка выбирают 250-400 КА/с и при достижении величины тока ? „ = 300 + .+1(;(d,-i) . где d.8 — диаметр электрода, мм;

K6f250; 400», скорость изменения то: ка уменьшают до значения 20 — 40 КА/с,