Способ наплавки в электромагнитном поле и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к машиностроению , в частности к дуговой сварке с магнитогидродинамическим воздействием, и может использоваться при восстановлении изношенных деталей машин наплавкой под слоем флюса Цель изобретения - повышение качества наплавки и снижение глубины проплавления основного металла Плавно регулируют скважность импульсов электромагнитного поля одной полярности, воздействующих на сварочную дугу и расплав сварочной ванны при заданной частоте следования импульсов. Задающий генератор узла управления, коммутирующего электромагнитное поле элемента, имеет цепь положительной обратной связи регулирования частоты импульсов и цепь отрицательной обратной связи регулирования скважности импульсов. Выход задающего генератора через формирователь импульсов подключен к усилителю мощности, соединенному с управляющим электродом коммутирующего элемента 2 с. п. ф-лы, 4 ил С с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л В 23 К 9/08

ГОСУДАРСТВЕ ННЫ Й КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2 о (21) 4763303/27 (22) 29,11.89 (46) 15.12.91, Бюл. ¹ 46 (71) Башкирский сельскохозяйственный sститут (72) П.А. Иофинов, В.С. Ибрагимов, А.К.

Дмитриенко и Л,Е. Вайслейб (53) 621.791.75 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 305969, кл. В 23 К 9/08, 1971.

Авторское свидетельство СССР

¹ 537772, кл. В 23 К 9/08, 1976.

Авторское свидетельство СССР

¹ 155898, кл. В 23 К 9/08, 1962. (54) СПОСОБ НАПЛАВКИ В ЭЛЕКТРОМАГНИТНОМ ПОЛЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к машиностроению, в частности к дуговой сварке с магнитогидродинамическим воздействием, и

Изобретение относится к дуговой сварке с магнитогидродинамическим управлением и может использоваться при восстановлении изношенных деталей машин автоматической наплавкой под слоем флюса.

Целью изобретения является повышение качества наплавки и снижение глубины проплавления металла.

На фиг. 1 показана схема устройства для осуществления способа; на фиг. 2 — 4— временные диаграммы напряжений и токов в характерных точках схемы.

Сущность способа заключается в плавной регулировке скважности импульсов прямоугольной формы продольного электромагнитного поля постоянной полярности, „„. ЩÄÄ 1697998 А1 может использоваться при восстановлении изношенных деталей машин наплавкой под слоем флюса. Цель изобретения — повышение качества наплавки и снижение глубины проплавления основного металЛа. Плавно регулируют скважность импульсов электромагнитного поля одной полярности, воздействующих на сварочную дугу и расплав сварочной ванны при заданной частоте следования импульсов. Задающий генератор узла управления, коммутирующего электромагнитное поле элемента, имеет цепь положительной обратной связи регулирования частоты импульсов и цепь отрицательной обратной связи регулирования скважности импульсов, Выход задающего генератора через формирователь импульсов подключен к усилителю мощности, соединенному с управляющим электродом коммутирующего элемента, 2 с. и. ф-лы, 4 ил.

Скважность увеличивают и уменьшают при заданной частоте следования импульсов.

Устройство для осуществления способа наплавки под слоем флюса в электромагнитном поле постоянной полярности с плавной С регулировкой скважности (фиг, 1) включает электромагнит 1 ввода поля, блок питания 2, коммутирующий элемент 3, узел управления 4 блока питания, узел управления 5 коммутирующего элемента с задающим генератором 6 и формирователем импульсов 7, который соединен с усилителем мощности 8, Задающий генератор 6 имеет цепь положительной обратной связи 9 регулирования частоты импульсов и цепь отрицательной обратной связи 10 регулирования

1697998 скважности импульсов, выполненные в виде резисторных делителей.

Формирователь импульсов 7 подключен входом к выходу задающего генератора

6, а выходом — к усилителю мощности 8, 5 соединенному с управляющим электродом коммутирующего элемента 3, Способ осуществляют следующим образом, Наложение продольного магнитного 10 поля постоянной полярности приводит сварочную дугу во вращение с перестройкой ее формы в колоколообразную и рассредоточением BKTUIBHol пятна нагрева на поверхности восстанавливаемой детали. В 15 начальный неустановившийся период горения сварочной дуги воздействие внешнего магнитного поля должно быть ограниченным из-за изменения электропроводности ферромагнитного металла по мере его разо- 20 грева и проплавления. Это достигается снижением продолжительности следования

Импульсов в пределах заданной частоты, что соответствует увеличению скважности импульсов и уменьшению магнитного пото- 25 ка,т, е. Q>2, При стабилизации процесса горения дуги продолжительность импульсов плавно увеличивают и тем самым продолжительность пауз между ними сокращают, что со- 30 ответствует уменьшению скважности Q импульсов и увеличению магнитного потока, т, е. Q < 2. Площадь основания столба сварочной дуги увеличивается, что вызывает снижение давления на расплав свароч- 35 ной ванны и уменьшение глубины проплавления основного металла, поэтому формирование наплавляемого металлопокрытия улучшается.

Сварочная дуга принимает свою естест- 40 венную форму, соответствующую дуге при отсутствии внешнего магнитного поля. Благодаря этому не образуется черезмерное увеличение скорости вращения столба сварочной дуги под воздействием магнит- 45 ного поля с импульсами прямоугольной формы постоянной полярности при величине индукции более 0,03 Тл и обеспечивается надежная защита расплава сварочной ванны от вредного влияния атмосферного воз- 50 духа, Импульсный магнитный поток с регулируемой скважностью приводит к появлению в расплаве сварочной ванны пондеромотор- 55 ных сил различной величины, которые способствуют . измельчению структуры наплавленного металла, подавляя дендритную кристаллизацию, что является благоприятным для последующей механической обработки и закалки ТВЧ, Наплавка в электромагнитном поле с применением устройства осуществляется следующим образом, В качестве задающего генератора применена аналоговая микросхема на операционном усилителе DA1 (фиг.1). В схеме задающего генератора цепь положительной обратной свя зи, состоящая из резисторного делителя R6, R3, R1, используется для регулирования частоты импульсов, а раздельная цепь отрицательной обратной связи, состоящая из VD1, VD2, резисторного делителя

R4, R5, R2 и конденсатора С1, позволяет плавно регулировать скважность выходного сигнала в пределах заданной частоты следования импульсов. Встречно включенные диоды VD1 и VD2 пропускают поочередно положительную или отрицательную полуволну с выхода операционного усилителя

DA1. При равенстве плеч переменного резистора R2 на выходе генератора формируется симметричный синусоидальный сигнал V1 (фиг, 2), В начальном неустановившемся периоде горения сварочной дуги нижнее по схеме плечо резистора R2 (фиг, 1) устанавливается меньше верхнего. При этом на вход DA1 поступает больше положительного напряжения, чем отрицательного и на выходе задающего генератора 6 появляется сигнал V1 (фиг. 3) со скважностью Q больше 2.

После того, как процесс стабилизируется, верхнее плечо резистора R2 устанавливается в положение, меньшее нижнего, и на выходе генератора появляется сигнал V1 (фиг.

4), скважность Q которого будет меньше 2.

Разделение цепей положительной и отрицательной обратных связей позволяет регулировать скважность, не меняя частоты генерации импульсов, которая в свою очередь может изменяться резистором R3 при заданном значении скважности.

С выхода задающего генератора 6 сигнал синусоидальной формы поступает на вход формирователя импульсов 7 (фиг. 1) прямоугольной формы, который может быть выполнен на основе стабилитрона VD5 и цифровой микросхемы DD1, используемых для улучшения формы импульсов, Для согласования работы задающего генератора и формирователя импульсов и упрощения источника питания 2 питание операционного усилителя DA1 выполнено по схеме с плавающей средней точкой, что позволяет питать усилитель от того же униполярного источника питания 2, что и цифровую микросхему

D tel.

Напряжение стабилизации стабилитрона VD5 выбрано большим, чем напряжение

1697998

30

40

55 стабилизации одного из стабилитронов

VD3, VD4 цепи питания задающего генератора 6. При формировании положительной полуволны V1 (фиг. 2 — 4) на выходе генератора происходит пробой стабилитрона VD5 формирователя импульсов 7 и на выход микросхемы 1 поступает сигнал, ограниченный по амплитуде напряжением стабилизации стабилитрона VD5, По окончании положительной полуволны \/1 на выходе задающего генератора синхронно заканчивается прямоугольный импульс V2 (фиг. 2—

4) и происходит запирание VD5, Микросхема ОЮ кроме счетного D и синхронизирующего С входов имеет также вход разрешения Р, который позволяет срабатывать микросхеме как по положительному, так и по отрицательному фронту входного сигнала, Наличие входа P и включение микросхемы DD1 по предлагаемой схеме (фиг.

1) позволяет формировать на выходе DD1 сигнал прямоугольной формы любой скважности, амплитуда которого практически равна амплитуде напряжения питания микросхемы DD1. Напряжение с выхода формирователя импульсов ЧЗ (фиг. 2 — 4) поступает на вход усилителя мощности 8 (фиг. 1), соединенного с управляющим электродом коммутирующего элемента 3.

В зависимости от устойчивости и формы сварочной дуги, а также по мере разогрева и проплавления основного металла, на электромагнит ввода поля 1 подаются импульсы тока! рмцп прямоугольной формы постоянной полярности выбранной скважности, которую увеличивают (фиг, 3) и уменьшают (фиг. 4) в пределах заданной частоты следования импульсов, Пример, Описываемым способом и с помощью данного устройства наплавляли образцы из стали 45 диаметром 70 мм и 90 мм и с использованием электродной проволоки марки Нп-ЗОХГСА диаметром 2 мм. Образцы наплавляли автоматической головкой

А-580М, источником тока для наплавки служил сварочный преобразователь ПД-500, Катушка электромагнита имеет обмотку с числом витков 500 медной проволоки марки

ПЭ-0,75 и питается прямоугольными импульсами тока постоянной полярности. Сечение сердечника электромагнита имеет размеры 26х26 мм.

Образцы наплавляли на форсированном режиме со скоростью 24 м/ч на токе обратной полярности l = 300 А, скорость подачи электродной проволоки V> = 128 м/ч.

Вылет электрода 60 мм, рабочее напряжение 0 = 30 В . Параметры электромагнитного поля следующие: величина магнитной индукции В = 0,045 Тл, частота импульсов f =

=16 Гц, скважность импульсов плавно изменялась от Q = 6 до Q = 1,2. Ширина валиков, наплавляемых под воздействием внешнего магнитного поля, равнялась 16 мм против

11-12 мм на режиме без поля, глубина проплавления соответственно 1,5 мм и 3,5 — 4 мм.

Наплавка образцов на указанном режиме без магнитного поля приводит к нарушению стабильности процесса и неудовлетворительному формированию наплавляемых валиков, Под воздействием магнитного поля с регулируемой скважностью процесс протекает стабильно с хорошим формированием металлопокрытия.

Структура металла, наплавленного в электромагнитном поле, получается однородной, мелкозернистой с подавлением дендритной кристаллизации.

Таким образом, изобретение позволяет при восстановлении изношенных деталей машин автоматической наплавкой под слоем флюса повысить качество наплавки и снизить глубину проплавления основного металла.

Формула изобретения

1. Способ наплавки в электромагнитном поле, при котором на сварочную дугу и расплав сварочной ванны воздействуют продольным электромагнитным полем постоянной полярности с импульсами прямоугольной формы, отличающийся тем, что, с целью повышения качества наплавки и снижения глубины проплавления металла, в процессе сварки плавно регулируют скважность импульсов электромагнитного поля таким образом, что в начальный неустановившийся период горения сварочной дуги скважность этих импульсов увеличивают, а при стабилизации горения дуги— уменьшают при заданной частоте следования импульсов.

2. Устройство для наплавки в электромагнитном поле, содержащее электромагнит авода поля, блок питания со схемой управления, коммутирующий элемент и узел управления коммутирующим элементом, включающим задающий генератор, формирователь импульсов и усилитель мощности, соединенные последовательно, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения качества наплавки и снижения глубины проплавления металла, задающий генератор узла управления коммутирующим элементом выполнен в виде усилителя с положительной и отрицательной обратными связями, при этом выход усилителя через разнополярно включенные диоды подсоединен к крайним выводам первого резисторного делителя, средний регулируемый вывод которого соединен с инверсным входом усилителя и выводом конденсатора, второй вывод которого под1697998 ключен к средней точке питания усилителя и первому выводу второго резисторного делителя, второй вывод которого соединен с выходом задающего генератора и через резистор подключен к выходу усилителя, прямой вход которого соединен со средним регулируемым выводом второго резисторного делителя.

1697998

Составитель В.Грибова

Техред M. Моргентал Корректор Т.Палий

Редактор Н.Горват

Заказ 4353 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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