Способ дуговой сварки плавящимся электродом

 

Использование: механизированная сварка в защитных газах в процессах с короткими замыканиями (КЗ) дугового промежутка . Сущность изобретения: в начале КЗ устанавливают низкую скорость нарастания тока 10-60 кА/с, при этом в диапазоне от до 3, с формируют амплитуду тока КЗ, равную (1,1-2,8)1г.д, где Гд - величина установившегося тока горения дуги перед началом КЗ, осуществляют перенос капли электродного металла, зажигают дугу при скоростях спада тока, равных низким скоростям его нарастания, и переходят к г.д. При длительных КЗ от 3, до с в начале КЗ сохраняют низкую скорость нарастания тока с последующим ее увеличением до 150-400 кА/с, выдерживают ее до окончания КЗ, формируют амплитуду тока КЗ, равную (2,8-10)1г.д. Затем после зажигания дуги скорость спада вначале поддерживают равной 150-400 кА/с. а затем 10-60 кА/с. При этом отношение количества длительных КЗ к общему числу в процессе сварки составляет от 0,1 до 0,8. 1 ил. С

(19) (I I) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 В 23 К 9/173

ГОСУДАРСТВEHHblA КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4808009/08 (22) 13.02,90 (46) 07.07.92. Бюл. М 25 (75) X.Н.Сагиров (53) 621.791.75 (088.8) (56) Потапьевский A.Ã. Сварка в защитных газах плавящимся электродом. — М,: Машиностроение, 1974, с. 123, 127, рис. 63.

Авторское свидетельство СССР

hh 228835, кл. В 23 К 9/00; 1966.

Авторское свидетельство СССР

М 1168367, кл. В 23 К 9/00, 1983. (54) СПОСОБ ДУГОВОЙ СВАРКИ ПЛАВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ (57) Использование: механизированная сварка в защитных газах в процессах с короткими замыканиями (КЗ) дугового промежутка. Сущность изобретения: в начале КЗ устанавливают низкую скорость нарастания

Изобретение относится к дуговой сварке на постоянном тске в защитных газах и может, преимущественно, применяться при механизированной сварке плавящимся электродом во всех пространственных положениях в процессах с короткими замыканиями дугового промежутка.

Известен наиболее распространенный способ сварки плавящимся электродом в углекислом газе с периодическими короткими

- замыканиями дугового промежутка, когда наибольшая доля общей энергии цикла выделяется во время горения дуги и осуществляется плавление конца электрода, а наименьшая .— при коротком замыкании . электрода с изделием, когда осуществляеттока 10-60 кА/с, при этом в диапазоне от

1 10з до 3,5 10 с формируют амплитуду тока КЗ, равную (1,1 — 2,8)Iã.д, где Iã.ä — величина установившегося тока горения дуги перед началом КЗ, осуществляют перенос капли электродного металла, зажигают дугу при скоростях спада тока, равных низким скоростям его нарастания, и переходят к 1 .д.

При длительных К3 от 3,5 10 до 7 10 с в начале К3 сохраняют низкую скорость нарастания тока с последующим ее увеличением до 150-400 кА/с, выдерживают ее до окончания КЗ, формируют амплитуду тока КЗ, равную (2,8 — 10)магд. Затем после зажигания дуги скорость спада вначале поддерживают равной 150-400 кА/с, а затем 10 — 60 кА/с. При этом отношение количества длительных КЗ З к общему числу в процессе сварки составляет от 0,1 до 0,8. 1 ил. ся перенос капли жидкого металла с конца ф, электрода в сварочную ванну. Статические (Я характеристики источников питания долж- ф„ ны быть. жесткими или пологопадающими, а, у сварочная цепь — обладает определенной индуктивностью в зависимости от диаметра электрода. П ри диаметрах электрода 0,8 — 2,0 мм для умеиьшения разбрызгивания металла и улучшения формирования шва создается оптимальная скорость нарастания тока короткого замыкания от 30 до 160 кА/с. !

Снижение скорости нарастания тока увеличиваетдлительность коротких замыканий, уменьшает их количество, процесс протекает нестабильно, затрудняется его установление, а увеличение приводит. к по1745459 вышению разбрызгивания при стабильном процессе сварки.

Известен способ подачи импульса тока в момент короткого замыкания электрода с изделием для ускорения перехода капли в сварочную ванну, благодаря чему уменьшается время короткого замыкания и увеличивается производительность сварки.

Отсутствие зависимостей основных параметров импульсов от длительности коротких замыканий при сварке на различных режимах не позволяет выбрать оптимальный режим по стабильности процесса, разбрызгиванию металла и формированию шва.

Наиболее близким к рассматриваемому является способ, при котором уменьшается ток перед коротким замыканием дугового промежутка и к моменту разрыва перемычки, что улучшает формирование шва при сварке в различных пространственных положениях за счет управления динамическим воздействием на сварочную ванну.

Процессы управления динамическим воздействием на сварочную. ванну увеличивают время цикла, уменьшают количество капель электродного металла, переходящего в сварочную ванну, снижают производительность сварки. Отсутствие зависимостей между основными параметрами процесса; амплитудой, длительностью, скоростью нарастания и спада тока короткого замыкания, величиной тока паузы перед разрывом перемычки и перед коротким замыканием, не позволяет обоснованно выбирать эти параметры..

Целью изобретения является повышение производительности и качества сварки путем установления оптимальных. связей между основными параметрами процесса сварки с периодическими короткими замыканиями дугового промежутка, Цель достигается тем, что на начальной стадии короткого замыкания при касании электрода с каплей на конце сварочной ванны создают низкую скорость нарастания тока 10-60 кА/с и в диапазоне длительностей кратковременных коротких замыканий от

1,0.10 з до 3,5 10 з с формируют наибольшую амплитуду тока короткого замыкания, равную (1,1-2,8)lr.д, где Iã.ä — устгановившийся ток горения дуги перед началом короткого замыкания, и после окончания короткого замыкания и зажигания дуги величину скорости спада тока поддерживают равной величине скорости нарастания.

При затягивании времени перехода капли в ванну при длительности коротких замыкэнийот3,5 10 до7 10 спослеувеличения амплитуды тока короткого замыка20

Процесс сварки осуществляется в защитных газах с постоянной скоростью подачи электрода и периодическими короткими замыканиями дугового промежутка. Во время сварки на процесс действуют возмущения по параметрам режима, состоянию сварочных материалов, геометрии сварного соединения, расположению сварочной горелки относительно соединения, поэтому при сохранении периодичности процесса (короткое замыкание — горение дуги) параметры цикла постоянно изменяются. Изменяются энергия плавления конца электрода и размеры капель жидкого металла, переносимых с конца электро-. да в сварочную ванну, действие электродинамических сил во время коротких замыканий и. газодинамический удар от элвктрического взрыва при разрыве перемычки между электродом и сварочной ванной, оказывающих воздействие на сварочную ванну и околошовные выплески металла сварочной ванны, формирование шва и разбрызгивание металла

Способ дифференцированно воздействует в процессе сварки на постоянно изменяющиеся под действием возмущений параметры. Для этого между длительностью короткого замыкания, скоростью нарастания, спада и наибольшей амплитудой тока короткого замыкания устанавливают определенные зависимости, а между количеством длительных коротких замыканий и общим их числом в процессе сварки — определенное соотношение.

При соприкосновении жидкой капли на конце электрода со сварочной ванной независимо от.ожидаемой длительности короткого замыкания создают начальную низкую скорость нарастания тока короткого замыкания от 10 до 60 кА/с, при этом максимальния на величину (1,1-2,8)lr,ä при скорости нарастания тока 10 — 60 кА/с. скорость нара-. стания тока увеличивают до 150-400 кА/с, при этом наибольшую амплитуду тока ко5 роткого замыкания увеличивают до величины (2,8 — 10)lr.д, а после зажигания дуги скорость спада вначале поддерживают равной 150 — 400 кА/с, а затем 10 — 60 кд/с, при этом отношение количества коротких замы10 каний длительностью от 3,5 10 до 7 10 с к общему числу коротких замыканий в процессе сварки составляет от 0,1 до 0,8.

На чертеже приведена осциллограмма напряжения и тока при сварке плавящимся

15 электродом (tK. . — длительность короткого замыкания, al/ а t — скорость нарастания или спада тока).

1745459 ное время нарастания тока с такой скороСтью можЕт доСтигать 3,5.10 С.

При длительностях коротких замыканий до 1,0 10 з с и низких скоростях нарастания тока наибольшая амплитуда тока мала, 5 что необходимо для слияния капли с ванной и образования устойчивой жидкой перемычки, При длительностях коротких замыканий от 1,0 10 з до 3,5 10 з с и низких скоростях 10 нарастания тока 10 — 60 кА/с формируют наибольшую амплитуду тока в конце короткого замыкания, равную (1,1 — 2,8)1г.д. Верхний предел 2,8 ограничивает сверху наибольшую амплитуду тока, квадрату которого 15 пропорциональна сила газодинамического удара от электрического взрыва перемычки, уменьшая разбрызгивание при кратковременных коротких замыканиях, нижний — 1,1 ограничивает снизу величину 20 наибольшей амплитуды тока короткого замыкания, которая необходима для разрыва перемычки, При скоростях менее 10 кА/с импульсный характер изменения тока короткого за- 25 мыкания выражен слабо, что затягивает время перехода капли в ванну, Увеличение скорости нарастания тока выше 60 кА/с нецелесообразно, так как, хотя и приводит к сокращению времени перехода капли в ван- 30 ну, но из-за большой амплитуды тока на начальной стадии короткого замыкания начинает проявляться отталкивающий эффект мелких капель от сварочной ванны.

Если процесс перехода капли жидкого 35 металла с электрода в сварочную ванну затягивается, например при больших каплях, и становится больше 3,5 10 с предусматривают форсированный переход капли. В этом случае максимальную длительность ко- 40

-з роткого замыкания ограничивают до 7 10 с, При длительных коротких замыканиях на начальной стадии сохраняют низкую скорость нарастания тока короткого замыкания

10-60 xA/c, затем увеличивают ее до 150 — 45

400 кА/с и выдерживают до окончания короткого замыкания, при этом формируют наибольшую амплитуду тока короткого замыкания, равную (2,8-10)lt.ä, и осуществляют перенос капли электродного металла в 50 сварочную ванну, Нижний предел повышенной скорости нарастания тока 150 кА/с выбирают из условия не затягивания длительности короткогозамыканияболее7 10 с, верхний

-з — 400 кА/с выбирают с учетом формирова-. 55 ния наибольшей амплитуды тока в конце короткого замыкания. После зажигания дуги скорость спада вначале поддерживают равной 150 — 400 кА/с, а затем 10-60 кА/с и переходят к установившемуся ее горению, при атом достигают уменьшения мощности дуги в начальный момент ее возбуждения эа счет повышенных скоростей спада тока, переходящих в низкие скорости спада, что уменьшает разбрызгивание и повышает стабильность процесса сварки.

Отношение количества коротких замыканий длительностью от 3,5.10 до 7 10 с к общему числу коротких замыканий в процессе сварки составляет 0,1-0,8. Расширение диапазона в сторону увеличения количества длительных коротких замыканий в процессе приводит к понижению стабильности и обрывам дуги при сварке. в то время как уменьшение нижнего предела отношения характерно для процессов сварки при малых возмущениях, Пример. Предлагаемый способ реализуют при механизированной дуговой сварке электродной проволокой Св-08Г2С в углекислом газе. Параметры режима; диаметр электродной проволоки d=1 мм, напряжение 0=18 В, ток i=80 А, скорость нарастания (спада)тока al/at: низкая 20 кА/с, высокая

220 кА/с, наибольшая амплитуда тока коротких замыканий 1к,, кратковременных

160 А, длительных 400 А, число коротких замыканий в секунду: длительных 25, общее

110, их отношение 0,23, Использование предлагаемого способа сварки плавящимся электродом обеспечивает по сравнению с существующими способами повышение качества сварки увеличением стабильности процесса иуменьшением разбрызгивания металла, улучшением формирования шва и снижением минимальных токов при сварке различными диаметрами электродной проволоки металлов малых толщин путем установления оптимальных связей и дифференцированного воздействия на постоянно изменяющиеся под действием возмущений основные параметры процесса сварки: длительность, амплитуду, скорость нарастания и спада тока, что создает условия для самонастройки на оптимальную форму кривой тока. Повышение производительности сварки достигается ограничением налбольшего времени длительнь.х коротких замыканий путем форсирования перехода капли электродного металла в сварочную ванну.

Формула изобретения

Способ дуговой сварки плавящимся электродом с короткими замыканиями, при котором программируют скорость l-. 3pscTBния испадатока,отлича ющийся тем, 1745459

=(2,8-IO) j

-длииелвное

t,„ -кретконременное !

Составитель Х.Сагиров

Техред М.Моргентал Корректор А.Осауленко

Редактор И.Горная

Заказ 2350 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 что, с целью повышения производительности.и качества сварки, при касании капли на конце электрода сварочной ванны создают .скорость нарастания тока 10-60 кА/с и в диапазоне длительностей коротких замыка- 5 нийот 1,0 10 до 3,5 10 сформируютамплитуду тока короткого замыкания, равную

1,1-2,8 величина установившегося тока горения дуги перед началом короткого замыкания (Ir,д), и после окончания короткого замыкания 10 и зажигания дуги величину скорости спада тока поддерживают равной величине скорости нарастания, а при затягивании времени перехода капли в ванну при длительности

15 коротких замыканий от 3,5 10 до 7 10 с после увеличения амплитуды тока короткого замыкания на величину (1,1-2,8)lr.д при скорости нарастания тока 10-60. кА/с скорость нарастания тока увеличивают до 150-400 кА/с, при этом амплитуду тока короткого замыкания увеличивают до величины (2,810))г,д, а после зажигания дуги скорость спада вначале поддерживают равной 150-400 кА/с, а затем 10-60 кА/с, при этом отношение количества коротких замыканий длительностью от 3,5 10 до 7 10 с к общему числу коротких замыканий в процессе сварки составляет от 0,1 до 0,8.