Способ ручной дуговой сварки плавящимся электродом модулированным током



Способ ручной дуговой сварки плавящимся электродом модулированным током

 


Владельцы патента RU 2418659:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский политехнический университет" (RU)

Изобретение относится к способу ручной электродуговой сварки плавящимся электродом модулированным током. Согласно способу на ток паузы налагают дополнительные импульсы тока, следующие с частотой не менее 50 Гц. Длительность дополнительных импульсов устанавливают в зависимости от диаметра электрода и его конкретной марки, в диапазоне от 2 до 7 мс. Основные импульсы тока формируют в виде серий дополнительных импульсов. Регулирование тепловложения в кромки свариваемых деталей осуществляют путем изменения частоты следования серий дополнительных импульсов по программе или автоматически в обратно пропорциональной зависимости отклонения среднего напряжения дуги от заданного. Во время протекания дополнительного импульса, после задержки 0,5…3 мс от начала его протекания, амплитудное значение тока дополнительного импульса снижают до тока паузы. При этом длительность паузы на интервале протекания дополнительного импульса не превышает 1 мс, что позволяет, при возникновении короткого замыкания капли и сварочной ванны, ограничить длительность протекания тока короткого замыкания, его амплитудное значение и, как следствие, энергию, затрачиваемую на взрывообразное разрушение перемычек и разбрызгивание расплавленного металла. 1 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к способу ручной электродуговой сварки модулированным током электродами с покрытием корневых швов, соединений, имеющих конфигурацию щелевой разделки, изделий малой толщины, а также может быть использовано для заполняющих слоев сварного шва и облицовочных швов.

Известен способ электродуговой сварки плавящимся электродом с импульсной модуляцией сварочного тока (патент РФ №2268809) с регулированием длительности импульсов и пауз сварочного тока и наложением во время пауз дополнительных импульсов тока. Согласно способу частоту дополнительных импульсов выбирают большей 50 Гц, а их длительность устанавливают в диапазоне от 0,5 до 2 мс, причем длительность основных импульсов и пауз регулируют автоматически, в зависимости от отклонения среднего напряжения дугового промежутка от заданного, посредством изменения длины дуги.

Недостатком данного способа является то, что при сварке корневых швов, а также соединений, имеющих конфигурацию щелевой разделки, происходит набрызгивание расплавленного металла на кромки свариваемых деталей.

Известен способ ручной электродуговой сварки плавящимся электродом модулированным током корневого шва (патент РФ №2322331), с наложением на ток паузы дополнительных импульсов тока, следующих с частотой не менее 50 Гц и длительностью, устанавливаемой в зависимости от диаметра электрода и его конкретной марки в диапазоне от 2 до 7 мс. При этом длительность основных импульсов тока, являющихся прожигающими, ограничивают до величины, обеспечивающей сквозное проплавление с образованием технологического окна в виде «замочной скважины». Управление формированием «замочной скважины» осуществляют путем изменения частоты следования основных импульсов по программе или автоматически в обратно пропорциональной зависимости отклонения среднего напряжения дуги от заданного.

Данному способу, так же как и предыдущему, присущ аналогичный недостаток - набрызгивание расплавленного металла на кромки свариваемых деталей.

Известен способ ручной электродуговой сварки плавящимся электродом модулированным током корневого шва, взятый в качестве прототипа (патент РФ №2371288), в котором на ток паузы налагают дополнительные импульсы сварочного тока, следующие с частотой не менее 50 Гц. Длительность дополнительных импульсов устанавливают в зависимости от диаметра электрода и его конкретной марки в диапазоне от 2 до 7 мс. При этом длительность основных импульсов тока, являющихся прожигающими, формируют в виде серий дополнительных импульсов. Длительность дополнительных импульсов в серии устанавливают равной длительности дополнительных импульсов, налагаемых на интервал тока паузы. Частоту следования дополнительных импульсов в серии устанавливают в диапазоне 200…130 Гц. Длительность серии дополнительных импульсов ограничивают до величины, обеспечивающей образование «замочной скважины». Частоту следования серий дополнительных импульсов изменяют по программе или автоматически в обратно пропорциональной зависимости отклонения среднего напряжения дуги от заданного.

Недостатком данного способа сварки является то, что при сварке соединений, имеющих конфигурацию щелевой разделки, происходит набрызгивание расплавленного металла на кромки свариваемых деталей, которое затрудняет перемещение покрытого электрода вдоль линии стыка. Это приводит к снижению линейной скорости сварки, ухудшению внешнего вида сварных швов, образованию несплавлений между наплавленным металлом и кромкой основного металла, снижению производительности сварочных операций и операций, связанных с механической обработкой сварных швов.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка способа ручной дуговой сварки покрытыми электродами модулированным током, предотвращающего разбрызгивание расплавленного металла.

Поставленная задача достигается тем, что в способе ручной электродуговой сварки плавящимся электродом модулированным током на ток паузы налагают дополнительные импульсы сварочного тока, следующие с частотой не менее 50 Гц. Длительность дополнительных импульсов устанавливают в зависимости от диаметра электрода и его конкретной марки в диапазоне от 2 до 7 мс. Длительность основных импульсов тока формируют в виде серий дополнительных импульсов. Длительность дополнительных импульсов в серии устанавливают равной длительности дополнительных импульсов, налагаемых на интервал тока паузы. Амплитуду дополнительных импульсов как в сериях, так и налагаемых на ток паузы, устанавливают равной номинальному значению сварочного тока для каждого диаметра электрода и его конкретной марки. Частоту следования дополнительных импульсов в серии устанавливают в диапазоне 200…130 Гц. Частоту следования серий дополнительных импульсов изменяют по программе или автоматически в обратно пропорциональной зависимости отклонения среднего напряжения дуги от заданного. Во время протекания дополнительного импульса, после задержки 0,5…3 мс от начала его протекания, амплитудное значение тока дополнительного импульса снижают до тока паузы. При этом длительность паузы на интервале протекания дополнительного импульса не превышает 1 мс.

Основной причиной разбрызгивания расплавленного металла, при сварке с короткими замыканиями дугового промежутка, является взрывообразное разрушение жидкой перемычки на последней стадии короткого замыкания капли и сварочной ванны (ж. Автоматическая сварка, 1970 г., №3, с.14-18). Величина разбрызгивания, при прочих равных условиях, зависит от характера протекания тока короткого замыкания и частоты коротких замыканий. Переход капли в объем ванны может произойти в любой момент времени, при этом длительность коротких замыканий может быть также различной, то есть последняя стадия разрушения перемычки может приходиться на интервал протекания дополнительного импульса, в результате этого разрушение перемычки будет происходить при максимальном значении тока короткого замыкания lкз.max1 (см. чертеж). На чертеже представлена эпюра модулируемого сварочного тока с кратковременным снижением амплитудного значения тока дополнительного импульса до тока паузы.

Характерной особенностью данного способа сварки является то, что перенос электродного металла осуществляется с помощью коротких замыканий на интервале протекания основной паузы. В момент t1 происходит контакт капли и ванны. В дальнейший интервал времени t1-t2 переход капли в объем ванны происходит при незначительном токе короткого замыкания в паузе. В данном случае основными силами, обусловливающими переход капли в объем ванны, являются сила тяжести и по мере увеличения площади контакта поверхностей и утонения шейки между электродом и каплей - силы поверхностного натяжения. В момент начала протекания дополнительного импульса t2 форсируются объемные электромагнитные силы, пропорциональные квадрату протекающего по перемычке тока. С момента t2 происходит увеличение тока короткого замыкания до максимального значения lкз.mах1. Для ограничения амплитудного значения тока короткого замыкания, а также продолжительности его протекания, и как следствие - уменьшения энергии, затрачиваемой на взрывообразное разрушение перемычки, амплитудное значение тока дополнительного импульса снижают до тока паузы - момент t3. В данном случае достигнутое амплитудное значение тока короткого замыкания lкз.max2 будет меньше, чем в способе без снижения (см. чертеж):

lкз.max2<lкз.max1.

При этом момент разрушения перемычки t5 в самом неблагоприятном случае будет происходить при токе короткого замыкания, несколько большем или практически равном амплитудному значению тока дополнительных импульсов:

l∂.u lкз.разр.<lкз.max2,

где l∂.u - амплитудное значение сварочного тока дополнительных импульсов в серии и на интервале протекания тока паузы;

lкз.разр. - амплитудное значение тока короткого замыкания при котором происходит разрушение жидкой перемычки между электродом и сварочной ванной;

lкз.mах2 - максимальное амплитудное значение тока короткого замыкания, достигаемое сварочным током в предлагаемом способе сварки.

На фиг.1 приняты следующие обозначения:

lп - ток паузы при горении дуги;

lкз.п - ток паузы при коротком замыкании;

t∂.u - продолжительность дополнительного импульса сварочного тока;

tосн.u - продолжительность серии дополнительных импульсов;

Т∂.u - период следования дополнительных импульсов сварочного тока налагаемых на ток паузы с частотой не менее 50 Гц;

Т′∂.u - период следования дополнительных импульсов в серии;

tсн - длительность паузы на интервале протекания дополнительного импульса.

С целью сохранения производительности процесса сварки модулированным током длительность паузы на интервале протекания дополнительного импульса не превышает 1 мс.

Представленный способ сварки благодаря кратковременному снижению амплитудного значения тока дополнительного импульса на интервале его протекания обеспечивает следующие преимущества:

- снижается максимальное значение тока короткого замыкания и продолжительность его протекания, что в свою очередь ограничивает энергию, затрачиваемую на взрывообразное разрушение жидких перемычек и разбрызгивание расплавленного металла;

- сохраняется производительность процесса сварки, высокая физическая устойчивость горения дуги и технологическая устойчивость процесса.

Способ ручной электродуговой сварки плавящимся электродом модулированным током, в котором на ток паузы налагают дополнительные импульсы тока, следующие с частотой не менее 50 Гц, длительность которых устанавливают в зависимости от диаметра электрода и его конкретной марки в диапазоне от 2 до 7 мс, а основные импульсы тока, длительность которых ограничивают до величины, обеспечивающей образование «замочной скважины», формируют в виде серий дополнительных импульсов, следующих на интервале протекания серии с частотой 200…130 Гц, при этом частоту следования серий дополнительных импульсов изменяют по программе или автоматически в обратно пропорциональной зависимости отклонения среднего напряжения дуги от заданного, отличающийся тем, что во время протекания дополнительного импульса, после задержки 0,5…3 мс от начала его протекания, амплитудное значение тока дополнительного импульса снижают до тока паузы, при этом длительность паузы на интервале протекания дополнительного импульса не превышает 1 мс.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу сварки обрабатываемой детали плавящейся проволокой (13). .

Изобретение относится к устройству для сварки и к способу сварки, в частности, трубчатых изделий (С1, С2) типа укладываемых встык металлических труб для формирования металлических трубопроводов, в соответствии с которым проплавление выполняют снаружи.

Изобретение относится к горелке для дуговой сварки в среде защитных газов и может найти применение при сварке в узкой разделке с отношением глубины к ширине 20:1 и более изделий, содержащих толстолистовые сварные конструкции, в тяжелом и среднем машиностроении, судостроении и военно-промышленном комплексе.

Изобретение относится к технике сварки и может быть использовано при приварке тонких пластин к деталям преимущественно из однородных металлов. .

Изобретение относится к способу ручной электродуговой сварки модулированным током электродами с покрытием корневых швов и может быть использовано для сварки изделий малой толщины в различных пространственных положениях.

Изобретение относится к изготовлению и ремонту деталей машин, а именно к способам автоматической аргонно-дуговой наплавки поверхности деталей, и может быть использовано для восстановления изношенных поверхностей цилиндрических деталей, а также для придания поверхности детали особых физико-механических свойств при их изготовлении.
Изобретение относится к области сварки, в частности к способу дуговой сварки покрытым электродом, и может быть использовано в различных отраслях машиностроения. .

Изобретение относится к дистанционному регулятору для сварочного устройства. .

Изобретение относится к способу адаптивной импульсно-дуговой сварки покрытыми электродами и может быть использовано при сварке корневых швов стыковых соединений и заполняющих слоев сварных швов металлоконструкций, монтируемых в различных пространственных положениях.

Изобретение относится к способу сварки неплавящимся электродом в защитных газах корневых слоев сварных соединений и может быть использовано при сварке во всех пространственных положениях.

Изобретение относится к области электродуговой сварки, в частности,к способу контроля процесса тандемной сварки, способу тандемной сварки и системе тандемной сварки.

Изобретение относится к способу и устройству механизированной дуговой сварки в активных газах, характеризующемуся периодическим чередованием этапов дугового разряда и короткого замыкания, и может использоваться при выполнении швов в любых пространственных положениях, например, при сварке стыков трубопроводов.

Изобретение относится к области сварки, в частности к способу сварки металлического изделия и сварочному аппарату, и может найти применение, в частности, для сварки трубопроводов.

Изобретение относится к технологии сварки и, в частности, к системе текущего контроля зоны сварки, которая содержит устройство для получения изображения зоны сварки, по меньшей мере один светофильтр, расположенный перед устройством для получения изображения зоны сварки, и устройство для освещения (подсветки) зоны сварки ультрафиолетовым излучением.

Изобретение относится к области сварки, а именно к способам управления технологическим оборудованием, обеспечивающим импульсную подачу сварочной проволоки в зону дуги.

Изобретение относится к области электродуговой сварки плавящимся электродом сплошного сечения, порошковыми проволоками, самозащитными проволоками в среде активных и инертных газов, смесях Ar+CO2; CO2+O2; Ar+CO 2+O2 на обратной и прямой полярности в различных пространственных положениях, в частности к способу комбинированного управления переносом электродного металла при сварке плавящимся электродом
Наверх