Способ сварки трехфазной дугой

 

Изобретение относится к дуговой сварке, в частности к трехфазной сварке, и может быть использовано для соединения деталей больших толщин в различных областях машиностроения. Цель изобретения -повышение качества сварных соединений алюминиевых сплавов больших толщин путем, улучшения стабильности проплавления по периметру шва. В способе сварки трехфазной дугой неплавящимся электродом с подачей присадочной проволоки электроды устанавливают в плоскости свариваемого стыка. Процесс выполняют при обратной последовательности чередования фаз, а значения коэффициентов тока и тока в электродах выбирают 1,5-1,7 и 1,1-1,5 соответственно. На свариваемых кромках выполняют щелевую разделку шириной, определяемой из выражения В = (d + 0,05Н) мм. где d - диаметр присадочной проволоки; Н - толщина свариваемых кромок, с притуплением 0,4 толщины свариваемых кромок Н. Сварку ведут в режиме погруженной дуги с заглублением электрода на величину 0,1- 0,2 толщины свариваемых кромок. Присадочную проволоку подают в сварочную ванну в процессе горения дуги между электродом, расположенным спереди, и дном сварочной ванны. 2 ил., 1 табл.елС

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)я В 23 К 9/167

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ (21) 4795409/27 (22) 22,02.90 (46) 15.02.92. Бюл. М 6 (71) Научно-исследовательский институт технологии машиностроения (72) О.M.Íoâèêîâ, В.П.Морочко, B.O.Òîêàрев, И.В.Вавуло, М.Д.Мамон, Б.П.Ржанов, А.В.Гудков и В.Я.Иванов (53) 621.791.75 (088.8) (56) Горшков А,И. и др. Сварка погруженной дугой титанового сплава ВТ6С. Сварочное производство, hL 1, 1966, с; 24.

Вавуло И.B. и др. О параметрах режима сварки трехфазной дугой неплавящимся, электродом. Сварочное производство, М 8, 1971, с. 32 — 33. (54) СПОСОБ СВАРКИ ТРЕХФАЗНОЙ ДУГОЙ (57) Изобретение относится к дуговой сварке, в частности к трехфазной сварке, и может быть использовано для соединения деталей больших толщин в различных областях машиностроения. Цель изобретения—

Изобретение относится к дуговой сварке, в частности к трехфазной сварке, и мо-. жет быть использовано для соединения деталей больших толщин в различных областях машиностроения.

Известен способ аргоно-дуговой сварки вольфрамовым электродом в режиме погруженной дуги. Способ применяют при толщине свариваемых кромок 4 — 8 мм; С увеличением толщины соединения применение технологии сварки погруженной дугой затруднено. Увеличение сварочного

„„ ЦÄÄ 1712093 Al повышение качества сварных соединений алюминиевых сплавов больших толщин пу тем.улучшения стабильности проплавления по периметру шва. В способе сварки трехфазной дугой неплавящимся электродом с подачей присадочной проволоки электроды устанавливают в плоскости свариваемого стыка. Процесс выполняют при обратной последовательности чередования .фаз, а значения коэффициентов тока и тока в электродах выбирают 1,5-1,7 и 1,1 — 1,5 соответственно. На свариваемых кромках выполняют щелевую разделку шириной, определяемой из выражения В =(d+0,05Н) мм, где

d —; Н— толщина свариваемых кромок, с притуплением 0,4 толщины свариваемых кромок Н, Сварку ведут в режиме погруженной дуги с 3 заглублением электрода на величину 0,1—

0,2 толщины свариваемых кромок. Приса дочную проволоку подают в сварочную ванну в процессе горения дуги между электродом, расположенным спереди, и дном сварочной ванны. 2 ил., 1 табл. тока до 600-650 А приводит к сильному кипению сварочной ванны и блужданию дуги по ее площади.

Известен способ сварки трехфазной дугой, при котором проплавление больших толщин (свыше 10 мм) выполняют неплавящимся вольфрамовым электродом с пода-, чей присадочной проволоки, используют источники питания, обеспечивающие максимальное значение коэффициента токов

1,6-1,7 (отношение тока к среднему значению токов в электродах) и значение коэффи3:

1712093 циента токов в электродах 1,3 — 1,4 (отношение тока в первом электроде к току во втором электроде). При этом процесс выполняют при обратной последовательности чередования фаз,.а электроды устанавливают в плоскости стыка.

Недостатком указанного способа является низкое качество соединений алюминиевых сплавов больших толщин (от 14 — 16 мм) из-за низкой устойчивости процесса и сильного разбрызгивания. Отсутствует стабильное формирование по периметру шва.

Цель изобретения — повышение качества соединений алюминиевых сплавов больших толщин путем улучшения стабильности проплавления по периметру шва.

Это достигается тем, что в способе сварки трехфазной дугой неплавящимся электродом с подачей присадочной проволоки, при котором два электрода устанавливают в плоскости свариваемого стыка, процесс выполняют при обратной последовательности чередования фаз, а значения коэффициентов тока в изделии и тока в электродах выбирают от 1,5 до 1,7 и 1,1 до 1,5 соответственно, на свариваемых кромках выполняют щелевую разделку шириной В = d +

0,05Н, где d — диаметр электродной проволоки; Н вЂ” толщина свариваемых кромок и притуплением, равным 0,4 толщины свариваемых кромок, сварку ведут погруженной дугой с заглублением электрода на величи ну 0,1 — 0,2 толщины свариваемых кромок, а присадочную проволоку подают в сварочную ванну между передним электродом и дном ванны.

На фиг.1 показана схема горения трехфазной дуги при сварке с присадочным металлом неплавящимися погруженными электродами с превышением одного над другим и при обратной последовательности чередования фаз; на фиг.2 — разрез А — А на фиг.1 (подготовка свариваемых кромок под трехфазную сварку).

Способ состоит в подготовке щелевой

U-образной разделки 1 свариваемых кромок шириной В, определяемой из выражения B =, (d + 0,05Н) мм, где d — диаметр присадочной проволоки, мм; Н вЂ” толщина свариваемых кромок, и притуплением 2 толщиной 0,4 толщины Н свариваемых кромок для улучшения проплавляющей способности и стабилизации проплавления. Возбуждаются дуги между двумя наклонными неплавящимися электродами 3 и 4, расположенными в плоскости стыка, и поверхностью иэделия 5, Погружаются дуги ниже поверхности свариваемых деталей. Погружение дуг достигается постепенным опусканием вольфрамовых электродов между

40 ент К = — больше единицы и 1,1-1,5, Для !

2э стабильного переноса присадочного металла в сварочную ванну процесс .выполняли при обратной последовательности чередования фаз, когда отдельные дуги горят против часовой стрелки в последовательности

5 — 4, 4 — 3, 3 — 5, В момент горения дуги 3 — 5 импульсной подачей перемещали под дугу присадочную проволоку со скоростью 20 — 35 м/ч. Время подачи присадки равно времени горения дуги 3-5. При нарушении этого условия полного расплавления присадки не наблюдается. Заглубление второго электрода относительно свариваемой поверхности

55 должно соответствовать 0,1 — 0,2 толщины свариваемых кромок Н. При Ь< 0,1Н образуются непровары, а при Л> 0,2Н вЂ” прожоги свариваемых кромок. При ширине разделки кромок В, равной диаметру присадочной

35 свариваемыми кромками на глубину Л= 0,10,2 от толщины кромок Н, подачи присадочной проволоки 6 в сварочную ванну 7 в процессе горения дуги между первым электродом 3, расположенным спереди, и дном сварочной ванны 7, сварки с обратной последовательностью чередования фаз на режиме, обеспечивающем коэффициенты тока в изделии и тока в электродах от 1,5 до 1,7 и от 1,1 до 1,5 соответственно.

Превышение первого электрода над вторым на 2 мм использовали для улучшения условий подачи присадочной проволоки. Вылет первого электрода из сопла устанавливали равным 20 мм, расстояние между электродами — 5-6 мм.

Расплавленный металл давлением дуг вытеснялся по сторонам сварочной ванны и по мере продвижения сварочной горелки переносился назад, образуя сварной шов.

Сварку металла толщин Н = 20 — 30 мм вы полняли за один проход на подкладке, Для толщины 20 мм формировался стабильный проплав шириной 6 — 9 мм при высоте усиления 1,5 мм. Для толщины 30 мм формировалось усиление шва до 1 — 1,5 мм при его ширине 18-25 мм. Присадочная проволока подавалась в разделку кромок спереди сварочной ванны. Оптимальный диаметр проволоки 3 мм, Перед сваркой проволоку и свариваемые кромки очищали от окисной плены травлением и механическим путем (шабрением), Для увеличения глубины проплавления при минимальной ширине шва сварку выполняли при расположении электродов в

1изд плоскости стыка, коэффициент Кт — выI эл бирали максимальным 1,5 — 1,7, а коэффици1712093

5 проволоки d, невозможна качественная сварка вследствие невозможности подачи присадочной проволоки в щелевую разделку.

При ширине разделки кромок В меньше

d+ 0,05Н происходит замыкание первого по ходу сварки электрода со свариваемым металлом и образование вольфрамовых вклю,чений в металле шва . Также наблюдается неравномерное формирование проплава.

При ширине разделки кромок В больше (d + 0,05Н) сварные швы формируются с занижением, которое невозможно устранить,за счет увеличения скорости подачи присадочной проволоки.

Величина притупления кромок 0,4 толщины свариваемых кромок выбрана из условия гарантированного проплавления с формированием корневого валика. Если притупление кромок меньше 0,4Н, возможно образование трещин в местах перехода основного металла и корня шва.

При превышении высоты притупления более 0,4Н возможно несплавление свариваемых кромок в корневой части шва и наличие окисных плен.

Пример ы. Выполняли аргоно-дуговую сварку трехфазной погруженной дугой по щелевидной. разделке кромок цилиндров диаметром 500 мм сплава АМгб с толщиной свариваемых кромок 20 и 30 мм. Сваривали с присадочной проволокой АМг6 диаметром

3 мм продольные швы и цилиндры между собой.

Режим сварки при Н = 30 мм

1э1= 540 — 560 А ! э = 360 — 420 А

1изд. = 730 — 780 А

Нсэ. = 6,5 — 7,2 м/ч

d = 10 мм бээ= 8 мм

9 = 30 л/мин

Kò = 1,5 — 1,7

Кэ = 1,3 — 1,5

Расположение электродов — в плоскостистыка, последовательностьчередования фаз — обратная.

Вылет первого электрода 20 мм.

Режим сварки при. Н = 20 мм;, Iý 460 †5 А ! э = 340 — 400 А

lизд. = 650 — 700 А

Нсэ, = 10 — 12 м/4

Остальные параметры аналогичны 1 режиму

Кт= 1,5 — 1,7

Кэ = 1,1 — 1,5

5 Глубина погружения первого электрода составляла 2 мм для толщины 20 мм и 6 мм — для толщины 30 мм, т.е. изменялась от.0,1 до 0,2Н.

- Сварку осуществляли на автомате APK10 2 с помощью головки АГТФ-1 с двухэлектродной горелкой, имеющей овальную форму сопла. В качестве источника питания использовали источник тока ИТД 600/1000.

Результаты эксперимента представлены в

15 таблице.

Получено качественное проплавление по всему периметру шва. Отклонение периметра шва на длине 1 м составляло не более

10 мм. Получена прочность сварных соеди20 нений 0,8 от нижнего предела прочности основного металла (31 кгс/мм ), т.е. 24,8

2 кгс/мм . Разрушающее давление сварного цилиндра 400 ати при допустимом 385 ати.

Изобретение обеспечивает повышение

25 качества изготовления ответственных конструкций за счет устранения непроваров, занижений и повышения стабильности про.плавления по периметру шва на 10 — 15%.

30 Формула изобретения

Способ сварки трехфазной дугой неплавящимся электродом с подачей присадочной проволоки, при котором два электрода

35 устанавливают в плоскости свариваемого стыка, процесс выполняют при обратной последовательности чередования фаз, а значения коэффициентов тока в изделии и тока в электродах выбирают от 1,5 до 1,7 и от 1,1

40 до 1,5 соответственно, отличающийся тем, что, с целью повышения качества алюминиевых сплавов больших толщин путем улучшения стабильности проплавления по периметру шва, на свариваемых кромках

45 выполняют щелевую разделку шириной В =

d+ 0,05Н, где d — диаметр электродной проволоки; Н вЂ” толщина свариваемых кромок и притуплением, равным 0,4 толщины свариваемых кромок, сварку ведуг погруженной

50 дугой с заглублением электрода на величину

0,1 — 0,2 толщины свариваемых кромок, а присадочную проволоку подают в сварочную,ванну между передним электродом и дном ванны.

1712093

Влияние режима и условий сварки трехфазной дугой на качество соединений

Заглубление электрода, мм

Глубина притупления мм

Качество соединения

Ширина раэделки, мм

20,0

3,0

4,0 8,0

2,0

Дефекты отсутствуют, формирование шва равномерное

30,0

3,0

То же

20,0

30,0

3,0

3,0 н

20,0

3,0

4.3

4,2

30,0

20,0

3,0

3,0

6,0

2,0

12,0

8,0

Занижение шва на

0,1 мм

4,7

4,0

30,0 3,0

20,0, 3,0

6,0

2,0

12,0

7,8

То же

Трещины в местах перехода основного металла к "корню" шва

4,5

4,0

11,8

8,2

6,0

2,0

30,0

20,0

3,0

3,0

То же

Несплавление свариваемых кромок со стороны корневой части, окисные включения

30,0

20,0

30,0

3,0

3,0

3,0

20,0 3,0

30,0 3,0

20,0, 4,0

Дефекты отсутствуют, формирование шва равномерное

30,0

20,0

4,0

4,0

6,0

2,0

5,5

4,8

12,0

8,0

То же

4,0

4,0

6,0

5,3

5,2

30,0

12,0

8,0

20,0

2 0

4,0

6,0

5,7

30,0

12,0

VrE

Толщина свариваемых кромок, мм

Диаметр присадочной проволоки, мм

4,5

4,0

4,5

3,8

4,5

4,0

4,5

4,0

4,5

5,0

12,0

8,0

12,0

8,0

12,2

8,0

12,0

8,0

12,0

8,0

6,0

4,0

12,0

2,0

6,0

1,8

5,8

2,2

6,2

2,0

В сварных швах вольфрамовые включения, неравномерное формирование проплава

То же

То же

Непровары

То же

Прожоги

Тр же

В сварных швах вольфрамовые включения, неравномерное формирование проплава

То же

Занижение шва на

0,15 мм

То же 1712093

Puz 8

Составитель О.Новиков

Редактор Н.Федорова Техред М,Моргентал Корректор Н.Ревская

Заказ 494 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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