Способ сварки в защитных газах

 

Изобретение относится к сварочному производству и может быть использовано при дуговой автоматической сварке деталейвстык преимущественно с многослойными швами. Цель изобретения - повышение производительности^ сварочного процесса путем исключения операций промежуточного удаления шлаковых пленок. В сопло сварочной горелки подают рмесь защитного газа из аргона и углекислого газа, причем содержание в смеси аргона увеличивают по параболическому закону в зависимости от номера прохода многослойного шва, при этом содержание аргона определяют по выражению |Аг''=[1-(k-1/N-1)^] -100%, где ^Аг"" процент содержания аргона в газовой смеси в k-TOM слое многослойного шва; k - номер слоя многослойного шва; N - количество слоев многослойного шва. Изобретение предупреждает образование шлаковой пленки в щелевой разделке кромок благодаря высокому содержанию аргона в газовой смеси. 1 табл1•^^^

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (21) 4713904/27 (22) 11.05.89 (46) 15.02.92. Бюл. ¹ 6

1 (71) Специальное конструкторско-технологическое бюро "Искра" Луганского машиностроительного института (72) И.А.Тарарычкин и В.В.Калюжный (53) 621.791.75 (088.8) (56) Сварка в машиностроении.. Под ред.

Г.А.Николаева, Машиностроение, 1978, т. 1, с. 504 .

Сварка в машиностроении. Под ред;

А.И.Акулова. Машиностроение, 1978, т. 2, с, 211. (54) СПОСОБ СВАРКИ В ЗАЩИТНЫХ ГА3АХ (57) Изобретение относится к сварочному производству и может быть использовано при дуговой автоматической сварке деталей

Изобретение относится к сварочному производству и может быть использовано, при автоматической дуговой сварке деталей:встык преимущественно с многослойными швами.

Известен способ сварки, при.котором сварочную горелку устанавливают над стыком деталей, затем включают подачу углекислого газа, возбуждают дугу и, перемещают горелку вдоль свариваемого стыка. Недостатком этого способа является сильное разбрызгивание присадочного ме- талла вследствие использования в качестве, защитной среды углекислого газа.

Этот недостаток устранен в способе сварки, при котором сварочную горелку устанавливают над стыком деталей, затем (Ä)5UÄÄ 1712094 А1 (я)5 В 23 К 9/173, 35/38 встык преимущественно с многослойными швами. Цель изобретения — повышение производительности сварочного процесса путем исключения операций промежуточного удаления шлаковых пленок. В сопла сварочной горелки подают смесь защитного газа из аргона и углекислого газа, причем содержание в смеси аргона увеличивают по пара болическому закону в зависимости от номера прохода многослойного шва, при этом содержание аргона определяют по вы. ражениюфдг"= (1 — (k — 1/N — 1) ) .100 j,, где фдг"- процент содержания аргона в газовой смеси в k-том слое многослойного шва; k— номер слоя многослойного шва; N — количество слоев многослойного шва, Изобретение предупреждает образование шлаковой пленки в щелевой разделке кромок благодаря высокому содержанию аргона в газовой смеси. 1 табл . включают подачу аргона, возбуждают дугу и М перемещают горелку вдоль свариваемого О стыка. Однако для реализации способа ис- О пользуется в качестве защитного газа доро- фь гостоящий и требующий особой иистоты аргон. В противном случае шов насыщается примесями, что вызывает образование пор.

Наиболее близким по своей сущности и достигаемому результату является способ сварки в защитных газах, при котором сварочную горелку располагают над стыком свариваемых деталей, затем через сопло горелки в зону сварки подают смесь защитного газа, возбуждают дугу и перемещают горелку вдоль свариваемого стыка. В качестве смеси защитного газа используют 807(, углекислого газа и 20/, аргона, причем ко1712094 личественное соотношение газов в смеси остается неизменным на протяжении всего сварочного процесса. Добавка аргона к уг; лекислому газу способствует струйному переносу присадочного материала и уменьшает разбрызгивание, что позволяет применять известный способдля многопроходной сварки деталей в щелевую разделку кромок.

Недостаток известного способа сварки в защитных газах заключается в следующем. Известно, что при сварке в среде углекислого газа на поверхности шва образуется тонкая шлаковая пленка иэ окислов. При этом даже содержание аргона до 207 в смеси только лишь на несколько процентов уменьшает толщину пленки. При выполнении многослойных швов толщина шлаковой корки с каждым проходом увеличивается и уже выполнение четвертого прохода практически невозможно без предварительного удаления шлаковой пленки. При сварке соединений толщиной

30 — 180 мм в щелевую разделку кромок необходимо выполнять 6 — 40 проходов и при использовании этого способа необходимо через каждые 2 — 3 прохода вычищать из разделки кромок шлаковую пленку. Но поскольку щелевая разделка имеет небольшую ширину, эта операция оказывается трудоемкой, плохо поддается механизации, следовательно, снижается производительность многопроходной сварки в целом. Использование для многослойных швов чистого аргона не целесообразно по экономическим соображениям, кроме того, при сварке в среде аргона часто возникают дефекты в виде пор, которые в многослойном шве практически удалить не представляется возможным. Таким образом, известный способ при выполнении многослойных швов снижает производительность процесса сварки из-за необходимости периодического удаления шлаковой пленки.

Цель изобретения — повышение производительности сварочного процесса при многослойной сварке путем устранения операций промежуточного удаления шлаковой пленки. . Это достигается тем, что в способе сварки в защитных газах, включающем операции размещения горелки над свариваемым стыком деталей, подачу в сопло смеси защитного газа из аргона и углекислого газа, возбуждение дуги и перемещение горелки вдоль свариваемого стыка деталей, состав газовой смеси изменяют в сторону увеличения содержания аргона при переходе и сварке при каждом последующем проходе по выражению где 41г — процент содержания аргона в защитной газовой смеси в k-ом проходе;

k — номер прохода многослойного шва;

N — общее количество проходов многослойного шва.

При использовании в качестве защитного газа чистого аргона шлаковая пленка практически не образуется. Поэтому при сварке в щелевую разделку кромок при выполнении первых проходов наиболее целе"5 сообразно использовать смесь газов с большим содержанием аргона. В приведенном выражении содержание аргона в смеси газов изменяется по параболическому закону, что и обеспечивает высокое его содержание при выполнении первых слоев многослойного шва. Поэтому из-за отсутствия шлаковой пленки сварочный процесс можно вести непрерывно, что повышает производительность способа сварки. При

25 выполнении последних проходов многослойного шва процент аргона уменьшается и начинает образовываться шлаковая пленка, однако последние слои многослойного шва являются финишными и нет необходи- .

30 мости в ее удалении. Таким образом, изме- . няя содержание аргона в газовой смеси по параболическому закону можно выполнять многослойный шов без промежуточных остановок для удаления шлаковой пленки.

35 Использование выражения для изменения содержания аргона. в смеси по параболическому закону является оптимальным и обоснованным. Если использовать линейный закон, то при сварке с количеством

40 проходов более 15-20 процент содержания аргона быстро уменьшается, следовательно, шлаковая корка образовывается при выполнении половины проходов и ее приходится удалять. Линейный закон при45 емлем только при сварке деталей небольших толщин (35 — 40 мм), что ограничивает область применения способа. Использование более сложных законов усложняет выражение, что вынуждает использовать

50 вычислительную технику и увеличить время расчета, при этом эффективность способа практически не увеличивается, Параболический закон позволяет использовать наиболее простое выражение и применять его для всего диапазона толщин свариваемых дета; лей, при этом вычисления производятся даже без микроЭВМ. Следовательно, выражение, описывающее изменение со\

1712094

Способ

П е агаемый

П ототип

Проход

Шлаковая пленка

Шлаковая пленка

Со е жание, Со е жание, СОг,С02

Ar

Имеется шлаковая пленка

Тоже80

100

Пленки нет

То же

98,7

95,0

1,3

5,0

Удаление шлаковой пленки

Имеется шлаковая пленка

89,0

11,0

19,8

30,9

80,2

69,1

5

Слабый налет пленки

55,5

44,5 !

60,5

Удаление шлаковой пленки

39,5 Тонкая шлаковая пленка

20 держания аргона в смеси по параболическому закону, является оптимальным.

Изобретение позволяет исключить операции удаления шлаковых пленок в процессе заполнения щелевидной разделки кромок, причем количественное соотношение содержания аргона в газовой смеси изменяется по параболическому закону, описываемому простым выражением, не требующим использования вычислительной техники для вычисления. Ни один из известных способов в среде защитных газов не позволяет получить указанный эффект при выполнении многослойных швов, так как при их реализации используется только один газ в качестве защиты зоны срарки либо газовая смесь с неизменяемым процентным содержанием компонентов газа.

Пример. Детали толщиной 50 мм свариваются встык за 10 проходов. Регулирование подачи компонентов смеси защитного газа в смеситель осуществляется через регулируемые дроссели. Результаты сравнения указанного соединения по предлагаемому способу приведены в таблице.

Как видно из данных таблицы, при сварке по предлагаемому способу за 10 проходов ни разу шлаковая пленка не удалялась, а при сварке по способу-прототипу шлаковая пленка удалялась дважды.

К техническим преимуществам предлагаемого.способа относится следующееГ— возможность выполнения многослойных швов без промежуточного удаления шлаковой пленки за счет того, что первые слои выполняются в смеси с большим содержанием аргона; — простота реализации способа; выражение для вычисления содержания аргона простое по структуре, а введение дополнительных регулируемых дросселей в газовый

5 смеситель компенсируется ликвидацией инструмента (в основном пневматического), применяемого для удаления шлаковой пленки.

- Экономический эффект от внедрения

10 изобретения получают за счет снижения, трудоемкости выполнения многослойного шва, а также отсутствия операций промежуточного удаления шлаковой пленки.

15 Формула изобретения

Способ сварки в защитных газах, при котором в зону сварки подают смесь аргона и углекислого газа, а сварку ведут плавя20 щимся электродом, отличающийся .тем, что, с целью повышения производительности при многослойной сварке. путем устранения операции промежуточного удаления шлаковой пленки, содержание аргона

25 в смеси увеличивают при каждом последующем проходе по выражению

30 где ф kr — процент содержания аргона в газовой смеси e k-том слое многослойного шва;

k — номер слоя многослойного шва;

N — общее количество слоев многослойного шва.

1712094

Продолжение таблицы

Составитель И,Тарарычкин

Редактор Н.Федорова Техред М.Моргентал Корректор Л.Патай

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", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101