Способ механизированной сварки плавящимся электродом с наложением механических наноимпульсов на подачу сварочной проволоки


 


Владельцы патента RU 2481931:

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

Изобретение относится к механизированной дуговой сварке металлов плавящимся электродом в среде защитных газов и под слоем флюса с постоянной подачей сварочной проволоки. Способ включает осуществление сварки при постоянной подаче сварочной проволоки с наложением упругих продольных колебаний ультразвуковой частоты. Продольные колебания передаются капле электродного металла. Капля расположена на торце сварочной проволоки. Отрыв капли электродного металла происходит за счет резонансных явлений. Техническим результатом изобретения является увеличение скорости переноса капли электродного металла в сварочную ванну, снижение размера капли электродного металла, улучшение механических свойств металла сварного шва, улучшение перемешивания сварочной ванны и снижение разбрызгивания электродного металла. 1 ил.

 

Изобретение относится к механизированной дуговой сварке металлов плавящимся электродом в среде защитных газов и под слоем флюса с постоянной подачей сварочной проволоки при сварке металлоконструкций.

Известен способ сварки, в котором управление размером капли расплавленного металла осуществляется за счет импульсной подачи сварочной проволоки. Способ включает выдачу сигнала в систему управления механизмом импульсной подачи сварочной проволоки с источником управляющего сигнала (минимального тока дуги) в автоматическом режиме (см. описание к патенту РФ №2238827, кл. В23K 9/095 2003.07.10).

Недостатком известного способа является необходимость использования специального оборудования - механизма импульсной подачи сварочной проволоки, который имеет сложную конструкцию и повышенные вибрации.

Известен способ импульсно-дуговой сварки, где используются импульсы тока дуги для дозирования энергии на расплавление каждой следующей капли, начиная с момента ее отрыва (см. RU 2133660 C1, В23K 9/09, В23K 9/1732003, 27.07.1999).

Недостатком известного способа является возможность перегрева сварочной ванны под действием управляющих импульсов тока.

Задача - разработать механизированный способ сварки, обеспечивающий стабильный перенос электродного металла без использования импульсов тока.

Поставленная задача достигается тем, что в процессе сварки с постоянной подачей сварочной проволоки на проволоку накладываются продольные колебания. Процесс наложения продольных колебаний реализуется за счет магнитострикционных свойств сварочной проволоки, что позволяет использовать сварочную проволоку в качестве генератора механических продольных импульсов. Упругие продольные импульсы возникают при наложении на сварочную проволоку продольного магнитного поля ультразвуковой частоты (109-1012 Гц).

Продольные колебания создают в сварочной проволоке упругие волны. Упругие волны передают продольные колебания на расплавленную каплю электродного металла, которая в процессе сварки находится на торце сварочной. При совпадении частоты продольных колебаний проволоки с собственной частотой колебаний капли расплавленного металла возникает резонанс, вызывающий резкое возрастание амплитуды колебаний. С ростом амплитуды растут напряжения в расплавленном металле и, когда они достигнут предела прочности, капля расплавленного металла отрывается. Достигается эффект механического отрыва капли электродного металла. Перенос электродного металла в сварочную ванну осуществляется за счет явления резонанса.

Состав изобретения и способ реализация процесса заключается в следующем. Процесс поясняется блок-схемой, показанной Фиг.1.

Генератор ультразвуковых колебаний 1 с регулируемой частотой от 109 до 1012 Гц подает импульсы тока на безинерционный соленоид 2, внутри которого с постоянной скоростью проходит сварочная проволока 3. Безинерционный соленоид 2 под воздействием импульсов тока создает переменное продольное магнитное поле. В сварочной проволоке 3 за счет магнитострикционного эффекта под действием продольного магнитного поля возникают упругие продольные колебания с амплитудой (4-8)·10-9 м и частотой, равной частоте генератора ультразвуковых колебаний 1. Продольные колебания по закону распространения упругой волны перемещаются по сварочной проволоке 3 и возникающие на торце проволоки волны Рэлея передаются капле электродного металла 4. При совпадении частоты волн Релея и продольных колебаний проволоки с собственной частотой колебания капли расплавленного металла возникает резонанс и резкое возрастание амплитуды вынужденных колебаний. Происходит механический отрыв капли электродного металла 4 от сварочной проволоки 3. Для стабилизации процесса блок управления включает в себя датчик резонанса 6, регистрирующий резкое возрастание амплитуды колебаний. С датчика резонанса 6 сигнал поступает на блок сравнения и коррекции 5, где происходит сравнение сигнала с датчика резонанса 6 и блока заданной резонансной частоты 7. В случае несовпадения сигналов блок сравнения и коррекции 5 корректирует частоту механических колебаний капли путем изменения частоты генератора ультразвуковых колебаний 1.

Заявляемый способ характеризуется наличием следующих существенных отличительных способов:

а) перенос капли электродного металла осуществляется за счет явления резонанса, вызывающего механический отрыв капли электродного металла от сварочной проволоки;

б) управление переносом электродного металла происходит без периодического изменения сварочного тока дуги;

в) предлагаемый способ сварки для получения управляемого переноса не требует импульсных источников питания и специальных устройств импульсной подачи сварочной проволоки.

Проведенные исследования по патентной и научно-технической литературе позволили выявить ряд технических решений аналогичного назначения, однако признаки «а», «б» и «в» заявленного способа в них отсутствуют. Следовательно, заявляемый способ соответствует критериям изобретения «новизна» и «изобретательский уровень». Лабораторные испытания способа показали его осуществимость, т.е. промышленную применимость, высокие и стабильные механические и эксплутационные свойства сварных соединений.

Использование всей совокупности существенных признаков заявляемого способа позволяет получать управляемый перенос электродного металла, используя стандартные источники питания и стандартные системы подачи сварочной проволоки, улучшить форму капли, ее симметрию относительно оси сварочной проволоки и получить кинетическую энергию, необходимую для переноса капли в сварочную ванну.

При использовании предложенного способа:

1) уменьшается время перехода капли электродного металла в сварочную ванну, что позволяет увеличить скорость переноса;

2) снижается размер капли электродного металла;

3) снижается выгорание легирующих элементов, что приводит к улучшению механических свойств металла сварного шва;

4) улучшается перемешивание сварочной ванны;

5) снижается разбрызгивание электродного металла.

Способ механизированной сварки плавящимся электродом с наложением механических наноимпульсов на подачу сварочной проволоки, отличающийся тем, что осуществляют управляемый перенос капли электродного металла в сварочную ванну под воздействием на расплавленную каплю продольных импульсов тока с ультразвуковой частотой и амплитудой до 10-9 м.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способам сборки под сварку изделий коробчатой формы на специализированных устройствах. .

Изобретение относится к устройству для электродуговой сварки плавящимся электродом сплошного сечения, порошковыми проволоками и самозащитными проволоками в среде активных и инертных газов и их смесях на обратной и прямой полярности в различных пространственных положениях.
Изобретение относится к способу автоматической электродуговой сварки рельсов. .

Изобретение относится к аппарату автоматической сварки типа MIG/MAG и может найти применение при прокладке трубопроводов для транспортировки газа, нефти или воды. .

Изобретение относится к способу ручной электродуговой сварки плавящимся электродом модулированным током. .

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 сварочной проволоке из нержавеющей стали с флюсовым сердечником для сварки стального оцинкованного листа

Изобретение относится к механизированной дуговой сварке плавящимся электродом в среде защитных газов. Защитный газ вводят через ниппель и осевой канал инжектора в смесительную камеру. Создают разрежение в канале между смесительной камерой и накопителем для подсасывания наноструктурированных порошков из накопителя. Посредством защитного газа через дуговой промежуток порошок подают в сварочную ванну. Введение наноструктурированных порошков в сварочную ванну создает дополнительные центры кристаллизации образования зерна микроструктуры металла сварного шва. Это позволяет повысить долговечность и эксплуатационную надежность сварных соединений. 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к сварочному аппарату и способу дуговой сварки расходуемыми проволоками. Аппарат содержит первый трубчатый токоподвод (2) для направления первого расходуемого электрода (4) к сварочной ванне (6) и передачи сварочного тока к первому расходуемому электроду (4) и второй трубчатый токоподвод (10) для направления второго расходуемого электрода (12) к упомянутой сварочной ванне (6) и передачи сварочного тока ко второму расходуемому электроду (12). Один источник питания (16) подключен к упомянутому первому и второму трубчатым токоподводам (2, 10) для создания одинакового напряжения на упомянутых двух расходуемых электродах (4, 12). В результате обеспечивается увеличение производительности сварки при высоком качестве сварки. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к автоматической сварке и наплавке неповоротных кольцевых стыков труб. Модуль содержит направляющий пояс, подвижную орбитальную каретку, установленную на направляющем поясе с возможностью перемещения вдоль направляющего пояса. Каретка включает привод продольного перемещения и устройство перемещения, которое состоит из системы несущих роликов и зубчатого колеса. На каретке установлены датчик слежения за стыком, сматывающее устройство сварочной проволоки и манипулятор. Манипулятор состоит из двух взаимно перпендикулярных линейных направляющих с двигателями, выполненных с возможностью перемещения относительно друг друга. На поперечную линейную направляющую установлены головка сварочная лазерная, узел подачи проволоки, дуговая сварочная горелка, камера видеонаблюдения и контроллер. Изобретение позволяет повысить производительность и эффективность сварочного процесса неповоротных кольцевых стыков труб и повысить качества сварного соединения. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к горелке для дуговой сварки плавящимся электродом в среде защитных газов. Горелка содержит корпус, в осевом продольном отверстии которого установлен направляющий токоподводящий тракт для плавящегося электрода в виде проволоки, сопло, камеру для охлаждения корпуса, камеру для защитного газа с каналами для его истечения в сопло и токоподводящий наконечник. Направляющий токоподводящий тракт состоит из сопряженных друг с другом трубки из нержавеющей стали, цанги из латуни с конусным основанием, в котором выполнена продольная прорезь, контактной вставки из стали 45 с твердостью HRC 40÷49 и сапожка из кадмиевой меди, соосно ввернутого в токоподводящий наконечник, выполненный из меди. Контактная вставка выполнена с осевым отверстием переменного сечения. Корпус горелки содержит корончатую гайку с отверстиями по окружности, выполненную в виде камеры для детурбулизации защитного газа. В процессе скольжения проволоки относительно элементов направляющего токоподводящего тракта создаются разные коэффициенты трения скольжения с положительным потенциалом удельного сопротивления, уменьшающие пружинение проволоки с теплосодержанием без упрочнения, создавая надежный токоподвод, а также прямолинейность свободного вылета конца проволоки без смещения относительно оси шва. 4 ил.

Изобретение может быть использовано при изготовлении тонкостенных осесимметричных сварных оболочек с утолщенными кромками и приваренными к ним кольцами, работающих под высоким давлением. Проводят калибровку, рекристаллизационный отжиг и предварительную механическую обработку мерных заготовок обечайки и колец. Первое деформационное упрочнение заготовки обечайки проводят посредством ротационной вытяжки за несколько переходов с промежуточным рекристаллизационным отжигом, второе - путем закалки и отпуска, ротационной вытяжки и отжига, уменьшающего напряжения. Выполняют ротационную вытяжку до получения утолщенных кромок обечайки. Заготовки колец подвергают закалке, отпуску и окончательной механической обработке с получением кромок под сварку колец соответствующей толщины и длины. После сварки швы подвергают низкотемпературному отпуску токами высокой частоты. Способ позволяет обеспечить высокие механические свойства сварных оболочек при низком уровне остаточных внутренних напряжений, высокую точность геометрических размеров и прочность сварных соединений. 4 ил., 1 пр.
Изобретение относится к сварочному производству, в частности к сварке конструкций из легированных сталей и цветных металлов. Способ включает подачу в зону сварки защитного газа в виде монооксида углерода, подачу электродной проволоки, возбуждение дуги и сварку. При этом монооксид углерода предварительно нагревают до температуры 400-800°C. Использование изобретения позволяет получить более качественный, плотный шов со стабильной глубиной провара и предотвращает выгорание легирующих металлов.

Изобретение относится к способу многопроходной автоматической аргонодуговой сварки изделий из низколегированной стали перлитного класса толщиной более 30 мм и может быть использовано в энергетическом машиностроении, при изготовлении, монтаже и ремонте ответственных металлических конструкций и трубопроводов. По мере послойного заполнения разделки кромок свариваемого изделия выполняют сварку «блокирующих» проходов с применением сварочных материалов с повышенным содержанием раскисляющих легирующих элементов, таких как Si, Mn, Al и т.д. Это позволяет повысить качество сварного соединения, улучшить пластические и прочностные свойства металла сварного шва за счет предотвращения порообразования вплоть до развития реакции «кипения» металла сварочной ванны, исключения газовых включений и формирования равномерной мелкозернистой структуры сварного соединения, используя при этом традиционное сварочное оборудование и стандартные сварочные материалы. 5 ил., 2 табл.

Изобретение относится к сварным соединениям металлических элементов с угловым швом и способам их образования. Образуют по меньшей мере один наплавленный валик (32), обеспечивающий жесткость соединения, дуговой сваркой на поверхности по меньшей мере одного из металлических элементов в дополнение к угловому шву (3). Валик (32), обеспечивающий жесткость соединения, расположен под углом 45°-135° в отношении к угловому шву (3) с возможностью перекрытия углового шва (3) и удовлетворяет условию: общая сумма l длин наплавленных валиков (32) не менее половины длины L углового шва (3). 4 н. и 20 з.п. ф-лы, 13 ил., 10 табл., 2 пр.
Наверх