Устройство токоподвода к электроду для сварки и наплавки магнитоуправляемой дугой

 

Изобретение относится к сварочному производству, в частности к электродуговой сварке и наплавке ленточным электродом, и может быть использовано в машиностроении . Цель изобретения - повышение качества формирования наплавленного слоя при наплавке ленточным электродом; Устройство токоподвода к электроду для сварки и наплавки магнитоуправляемой дугой содержит два симметрично расположенных относительно продольной оси устройства и соединенных между собой элемента токоподвода , при этом каждый из элементов токоподвода выполнен в виде двух участков, параллельных продольной оси устройства и соединенных между собой участком, перпендикулярным продольной оси устройства , а оси всех элементов токоподвода расположены в плоскости ленточного электрода . Изобретение позволяет уменьшить также затраты на сварочные материалы и уменьшить трудоемкость механической обработки наплавленного металла. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСГИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s»s В 23 К-9/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4765071/27 (22) 05.12.89 (46) 15.01.92. Бюл. 1Ф 2 (71) Мариупольский металлургический институт (72) А.Д. Размышляев и B.P, Маевский (53) 621.791.92.03(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 721267, кл. В 23 К 9/08, 1977. (54) УСТРОЙСТВО ТОКОПОДВОДА К ЭЛЕКТРОДУУ ДЛЯ СВАРКИ И КАПЛАВКИ MAI

НИТОУПРАВЛЯЕМОЙ ДУГОЙ (57) Изобретение относится к сварочному производству, в частности к электродуговой сварке и наплавке ленточным электродом, и может быть использовано в машиностроении. Цель изобретения — повышение качестИзобретение относится к средствам электродуговой наплавки (сварки) ленточным электродом, в частности к конструкциям токоподвода в приставках для наплавки ленточным элек1родом.

Известна конструкция токоподвода в приставке к автомату АДС-1000-2 для наплавки ленточным электродом, в которой токоподвод выполнен в виде кабеля, который непосредственно подсоединяется к токоподводящим планкам.

Известна конструкция токоподвода в мундштуках А-384-70 для порошковой ленты к аппарату АВС илй А-384 для наплавочных работ, в котором токоподвод тоже выполнен в виде кабеля. непосредственно подсоединяемого к контактным пластинам. Ы, 1764973 А1 ва формирования наплавленного слоя при наплавке ленточным электродом; Устройство токоподвода к электроду для сварки и наплавки магнитоуправляемой дугой содержит два симметрично расположенных относительно продольной оси устройства и соединенных между собой элемента токоподвода, при этом каждый из элементов токоподвода выполнен в виде двух участков, параллельных продольной оси устройства и соединенных между собой участком, перпендикулярным продольной оси устройства, а оси всех элементов токоподвода расположены в плоскости ленточного электрода. Изобретение позволяет уменьшить также затраты на сварочные материалы и уменьшить трудоемкость механической обработки наплавленного металла. 2 ил.

Недостатком известных конструкций токоподводов является то, что электромагнитные силы, возникающие при протекании сварочного тока в сварочном контуре, взаимодействуют с током дуги и воздействуют на нее.

В результате это о воздействия дуга перемещается с ускорением к краям ленточного электрода, задерживается в этих местах, в результате чего у краев валика в наплавленном металле образуются подрезы. Кроме того под действием электромагнитных сил жидкий металл сварочной ванны перемещается к краям валика и кристаллизуется, вследствие чего образуется утолщение ваni ка и таким образом нарушается формирование наплавленного валика. Эти явления проявляются всегда при наплавке ленточ1704973 нь!м электродом постоянным током. ПереMQIItlI,IvI ToK при наплзвке леH fo иным элект-, родом практически не применяют.

Одним из способов борьбы с эгим явлеIIL10t4 ("магнитным дутьем") является приме- 5 нение поперечного магнитного поля.

Компенсирующие магнитные поля в таких устройствах создаются от дополнительных источников питания, что усложняет конструкци о таких устройств. 10

Наиболее простыми по конструкции и более экономичными для таких целей являются устройства, в которых компенсирующие магнитные поля создаются тем же током, который протекает в дуге, т,е. сва- 15 рочн ым (ндплзвоч! II Is<) током.

Известны решения, в которых за счет рациональной конструкции токоподвода происходит компенсация магнитных полей, созданных его элементами, например уст- 20 ройство для сварки магнитоуправляемой дугой, принятое вк,ачестве прототипа.

В этом устройстве токоподвод включает элементы проводника, расположенных в одной плоскости с электродом, Кроме того, 25 устройствО содержит сварочный электрод и снабжено двумя параллельными электроду токоподводящими стержнями, расположенными в одной плоскости с электродом по обе стороны от него и соединенными со 30 стороны рабочего торца электрода кольцевым проводником.

Недостатком данного устройства является то, что при 1акой конструкции токоподвода в ее элементах при протекании 35 электрического тока возникают электромагнитные силы, действующие на дугу, которые не могут скомпенсировать тех усилий, которые воздействуют на нее в процессе плавления ленты. A вследствие перемещения 40 дуги по торцу ленточного электрода от края к краю величина электромагнитных сил изменяется и дуга смещается относительно центральной продольной оси.

Электромагнитные силы, возникающие 45 в зоне дуги, несимметричны. У края ленты несимметрия магнитного поля больше, чем вблизи центра.

Вследствие этого дуга при плавлении ленты перемещается от центра к краю лен- 50 ты с ускорениел .

Под действием дуги в этом же направлении перемещается жидкий л1еталл сварочной ванны. В результате этого после кристаллизации металл ванны у краев вали- 55 ка имеет утолшсние и. следовательно, неудовлетворительное формировзние.

Целью изобретения является улучшение качества формирования наплавленного валика, Данная цель достигается тем, что устройство токоподвода к электроду для cfl;lpки и наплзвки магнитоупрзвляемой дугой, содержит два симметрично расположенных относительно продольной оси устройсгва и соединенных между собой элемента токоподвода, отличающиеся тем, что. с целью улучшения качества формирования наплавленного слоя при наплзвке ленточны л электродом, каждый из элементов токоподвода выполнен в виде двух участков, параллельных продольной оси устройства и соединенных между собой участком, перпендикулярным продольной оси устройства, при этом оси всех элементов токоподвода расположены в плоскости ленточного электрода.

Расположение элементов токоподвода симметрично относительно продольной оси ленточного электрода необходимо в связи с си лметрией электрического поля в вылете ленточного электрода, а это в свою очередь приводит к симметрии наплавленного валика относительно этой же оси.

Выполнение каждого из элементов токоподвода в виде двух участков параллельных продольной оси устройства и соединенных между собой участком перпендикулярным продольной оси устройства и расположение всех осей элементов токоподвода в плоскости ленточного электрода позволяет создать необходимое направление токов в элементах токоподвода и дополнительные магнитные поля у краев ленточного электрода. а также компенсировать несимметричность магнитного поля в зоне дуги на торце ленточного электрода при наплавке.

В результате воздействия дополнительного магнитного поля, созданного при протекании сварочного тока в элементах токоподвода, скомпенсирована несимметрия магнитного поля в зоне дуги у торца ленточного электрода. Обусловленная несимметрией электрического поля в вылете ленточного электрода. При любом положении дуги на торце ленточного электрода в процессе его плавления результирующие магнитные поля справа и слева от дуги равны, как равны и электромагнитные силы, действующие на дугу, Устраняется "магнитное дутье", вследствие чего устраняется ускоренное перемещение дуги к краям ленты и устраняется дефект в Формировании наплавленного валика (утолщение elo по краям). характерным для нэплзвки ленточныл1 электродом беэ использования предлагаемого устройства токоподяодз.

На фиг,1 представлена конструкция токоподводз; на фиг.2 — разрез А-Л нз фиг,1, 1704973

Токоподвод выполнен из вертикальных участков 3 и 5 равной длины, параллельных боковым кромкам ленточного электрода, горизонтальных участков 2 и 6 равной длины, которые соединены с вертикальными участками под углом 90 и вертикальных участков

1 и 7 равной длины. соединенных с концами горизонтальных участков под углом 90О.

Элементы 4 и 8 токоподвода необходимы для обеспечения необходимого для упс . равления формированием наплавленного валика направления тока в элементах 2,3 и

5,6 токоподвода. Во всех элементах токоподвода протекаетэок наплавки.

Все элементы токоподвода являются жесткими и жестко соединены в углах. Они изготовлены из меди, или из медного сплава в форме прутка или шины прямоугольного сечения.

Верхние края участков 1,3,5 и 7 токоподвода отогнуты иэ плоскости на такое расстояние. чтобы обеспечить прилегание элементов 4 и 8 к изолирующей прокладке

14, которая прикреплена к токоподводящей планке 9 приставки для наплавки ленточнйм электродом (фиг.1).

Устройство работает следующим образом.

Конец элемента 8 токоподвода с помощью медного болта 15 соединяют с токоподводящей планкой 9 приставки для наплавки ленточным электродом. Полюс сварочного выпрямителя 13 соединен с вертикальным участкол 1 токоподвода в точке

16. В результате ток наплавки от выпрямителя 13 протекает во всех элементах (участках) токоподвода, Электрическая цепь замыкается на другой полюс сварочного выпрямителя 13 на изделие 12 .через дугу 11 при ее горении.

Достоинством избранного способа компенсации несимметрии магнитного поля в зоне дуги в вылете ленты является то, что как величина этой несимметрии, так l1 величина кол пенсирующих магнитных полей линейно связаны с величиной сварочного тока.

Рациональные размеры элементов заявляемого токоподвода определены экспериментальным путем.

Пример. Выполняли наплавку беэ испол ьзое ания предл ага ел ого устройства токоподвода и с использованием устройства при оптимальных соотношениях его pa3меров, определенных экспериментальным пу ем.

Наплавку осуществляли ленточным злектрпдом из стали 08:и (ГОСТ 503-71) толщиной 0,5 мм и шириной В = 40 мм под флюсом А11-348А (ГОСТ 908-75) на пластину

55 из малоуглеродистой стали ВМСт3сп (ГОСТ

380-75) толщиной 30 мм при обратной полярности процесса от выпрямителя ВДУ1201. Параметры режима наплавки: I„

=-650-700 А, Uä - 31 — 33 В, VH = 20 м/ч, Н=40 мм.

После наплавки выполняли поперечные макрошлифы валиков, по которым определяли их геометрические размеры.

В качестве критерия качества формирования валика принята разность значений высоты валика в центре его — h> и у края (в л1есте максимальной его высоты) — hz: hh =

=h> - hz (фиг.1). Оптимальным формирование имеет место в том случае, если величина hh

= 0 (или величина hh близка к нулю).

Часть наплавок выполняли при а = 10 мл1 и а = 15 мм, сохраняя постоянными размеры

h = 15 мм, hl = 40 мм, й2 = hl + 30 мм и варьировании размерами С в пределах С = (0,4-1,0).hl с шагом С/h> = 0,2; часть наплавок выполняли при варьировании параметром С в пределах С = (0.4-1,0).ht с шагом

С/h> = 0,2, задавая последовательно значения h>,ìì = 40,60,80, сохраняя неизменными размеры а = 15 мм, h = 15 мм и h2 = h1+

+30 мм.

Выполнены наплавки также при величине h =25 мм.

При наплавке по технологии без использования предлагаемого устройства токоподвода при указанных выше режимах величина критерия hh = -2,2 мм.

Установлено, что изменение расстояния а в пределах 10 — 15 мм и величины h в пределах 15-25 мм практически не влияет на качество формирования наплавленного валика. Максимальное качество (минимальное значение критерия качества — hh) формирования наплавленного валика обеспечивается при применении предлагаемого устройства токоподвода, имеющего следующие размеры (расстояния): а = 10-15 мм, h = 15-25 мм, h> = 40-80 мм, С =

=(0,6-0.8) h), h2 = hl + 30 мм.

Следовательно. использование предлагаемого устройства токоподвода к приставкам для наплавки ленточным электродом позволяет повысить качество формирования наплавленного валика.

Формула изобретения

Устройство токоподвода к электроду для сварки и наплавки магнитоуправляемой дугой. содержащее два симметрично расположенных относительно продольной оси устройства и соединенных между собой элемента токоподвода, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью улучшения качества формирования наплавленного слоя при на1704973

17 фаг2

Составите п ь M. Чернен ко

Редактор А. Калениченко Техред М.Моргентал Корректор О. Кундрик

Заказ 152 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-Э5, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Пмент", г. Ужгород. ул.Гагарина, 101 плавке ленточным электродом, каждый иэ элементов токоподвода выполнен в виде даух участков, параллельных продольной оси устройства и соединенных между собой участком, перпендикулярным продольной оси устройства, при этом оси всех элементов токоподаода расположены и плоскости ленточного электрода.