Способ сварки металлических изделий

Изобретение относится к способу сварки металлических изделий. Сварку осуществляют по меньшей мере двумя электродами с подачей импульсов тока ультразвуковой частоты. Импульсы тока от источников, питающих электроды, подают на разные электроды с разной полярностью и с одинаковой частотой и сдвигают положительные импульсы относительно отрицательных на 180 эл. град. В начале сварки общий провод источников тока подключают к свариваемому изделию с обеспечением протекания суммарного от дуг разнополярного тока с частотой источников питания через кристаллизующуюся сварочную ванну. По всей длине сварочной ванны в процессе ее кристаллизации воздействуют магнитным полем в плоскости, перпендикулярной оси шва. Изобретение позволяет повысить механические свойства металла сварного шва за счет улучшения его структуры и снижения остаточных напряжений в околошовной зоне. 2 ил.

 

Способ сварки металлических изделий относится к области сварочных технологий и может быть применен для сварки любых конструкций, в т.ч. крупногабаритных, для улучшения однородности структуры металла сварных швов и снижения остаточных напряжений в околошовной зоне.

Известен способ снятия остаточных напряжений и улучшения структуры металла путем ввода ультразвуковых колебаний (УЗК) в околошовную зону (патент РФ №2270441, кл. G01N 29/04). Ультразвук оказывает комплексное воздействие на сварочную ванну, вызывает образование новых центров кристаллизации в условиях развитой кавитации, что позволяет получить измельченную структуру кристаллизирующейся ванны и вывести газовые поры из застывающего металла шва. Однако введение УЗК в околошовную зону требует наличия надежного акустического контакта с металлом свариваемой детали, что выполнить при высокой температуре этой зоны затруднительно, а при необходимости варить длинные швы - особенно, потому что скользящий акустический контакт недопустим из-за своей ненадежности.

Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения является способ сварки импульсной дугой (патент SU №1782197), при котором дугу питают импульсами тока длительностью 4-20 мкс и частотой 15-20 кГц и формируют ее синхронным зажиганием двух или более дуг от параллельных электродов.

Недостатком этого способа является воздействие на сварочную ванну только однополярными ультразвуковыми колебаниями (это происходит при синхронном зажигании дуг) и только в ее ограниченном объеме - в зоне расположения электродов. Это снижает влияние обработки колебаниями на структуру сварного шва, ведь ее формирование продолжается даже после затвердевания металла.

Техническим результатом предлагаемого способа является повышение механических свойств металла сварного шва за счет улучшения его структуры и снижения остаточных напряжений в околошовной зоне за счет генерации двухполярных высокочастотных колебаний непосредственно в кристаллизующемся металле вплоть до окончания в нем структурных превращений.

Технический результат достигается тем, что при сварке по меньшей мере двумя электродами импульсы тока одной и той же ультразвуковой частоты от источников подают на разные электроды с разной полярностью (суммы токов положительной и отрицательной полярностей делают при этом по возможности примерно равными) и в разные моменты времени - сдвиг положительных импульсов относительно отрицательных должен быть равным 180 эл. град., а общий провод всех источников тока подключают к свариваемому изделию в начале сварки так, чтобы через кристаллизующуюся сварочную ванну протекал суммарный от всех дуг разнополярный ток с частотой источников питания. Кроме того, для повышения эффективности обработки по всей длине сварочной ванны, где еще продолжаются процессы структурных преобразований, воздействуют магнитным полем в плоскости, перпендикулярной оси шва.

Протекание разнополярного тока вызывает реверсивные с той же частотой механические колебания решетки, что повышает эффективность воздействия ультразвуковых колебаний металла. Это воздействие вызывает дробление зарождающихся кристаллов, релаксацию внутренних напряжений в околошовной зоне.

Механизм воздействия колебаний электрического тока в ультразвуковом диапазоне частот на структуру кристаллизующегося металла подобен действию ультразвука, только вместо внешних акустических колебаний на образующуюся кристаллическую решетку, обладающую собственным электромагнитным полем, воздействует электромагнитное поле высокочастотной составляющей протекающего через нее электрического тока. Для усиления механических колебаний, воздействующих на кристаллизующийся металл ванны, вокруг нее создают постоянное или, чтобы избежать остаточного намагничивания, низкочастотное переменное магнитное поле в плоскости, перпендикулярной оси шва. В этом случае векторы тока ультразвуковой частоты и магнитного потока в ванне тоже расположены под прямым углом и обеспечивают максимальные механические усилия на частицы металла в ванне. Направление этих сил определяется правилом «левой руки» и его можно менять, изменяя направление магнитного потока в той же плоскости. Время необходимого воздействия полем должно быть не меньше, чем время, необходимое для окончания структурных превращений в металле шва, которое зависит от многих факторов - энергии сварки и ее скорости, толщины и химического состава свариваемого металла, количества дуг, условий охлаждения и др.

Способ иллюстрируется на фиг. 1.

Способ может быть осуществлен при использовании инверторных источников питания 1 и 2, токи I1 и I2 которых содержат пульсации на частоте преобразования (15÷30) кГц, подсоединением обратного провода 3 в начале свариваемого шва 4 так, чтобы разнополярный суммарный ток от всех дуг проходил через сварочную ванну при сопровождении движущейся зоны кристаллизации магнитной системой 5 соответствующего типа.

На фиг. 2 - осциллограмма тока в общем проводе тока, проходящего через сварочную ванну.

Предлагаемый способ позволяет повысить ударную вязкость металла шва, как минимум, в 1,5 раза.

Способ сварки металлических изделий, включающий сварку по меньшей мере двумя электродами с подачей импульсов тока ультразвуковой частоты, отличающийся тем, что импульсы тока от источников, питающих электроды, подают на разные электроды с разной полярностью и с одинаковой частотой и сдвигают положительные импульсы относительно отрицательных на 180 эл. град., причем в начале сварки общий провод источников тока подключают к свариваемому изделию с обеспечением протекания суммарного разнополярного тока с частотой источников питания через кристаллизующуюся сварочную ванну, при этом по всей длине сварочной ванны в процессе ее кристаллизации воздействуют магнитным полем в плоскости, перпендикулярной оси шва.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области сварочных систем. Устройство содержит сварочный аппарат, сварочную горелку (10) и датчик (31), выполненный с возможностью определения размера сварочного электрода, используемого в сварочной горелке.

Группа изобретений относится к трубчатой сварочной проволоке, способу ее изготовления и сварке деталей с ее использованием. Трубчатая сварочная проволока содержит оболочку и гранулированную сердцевину, расположенную внутри оболочки, содержащую больше чем приблизительно 2,4% по весу активатора стекловидного шлака, в виде одного или более компонентов, выбранных из группы, содержащей диоксид кремния, диоксид титана, борат или оксид натрия, а также газообразующие, легирующие, раскисляющие и денитрифицирующие компоненты.

Изобретение относится к механизированной сварке металлов плавящимся электродом в среде защитных газов, а именно к способам получения качественных сварных соединений и сварки во всех пространственных положениях.

Изобретение относится к способу плазменно-дуговой сварки. Осуществляют непрерывную сварку свариваемых заготовок в защитном газе проникающей плазменной дугой с использованием импульсного сварочного тока.

Изобретение относится к области сварки и может быть использовано для сварного соединения встык краев полос на установке для соединения встык (M1) установки обработки полос.

Изобретение относится к области сварки, осуществляемой штучными покрытыми электродами. При данном способе сварки обеспечивают постоянную скорость плавления электрода во времени, а плотность тока дуги J во времени t регулируют в соответствии с формулой где β - коэффициент пропорциональности, равный β = (Aк - A0)/tэJ0, A0 - начальное значение коэффициента расплавления электрода, Aк - конечное значение коэффициента расплавления электрода, J0 - начальное значение плотности тока на электроде при зажигании дуги, tэ - время полного сгорания электрода при плотности тока на электроде J0.

Изобретение относится к электродуговой сварке металлов и сплавов плавящимся электродом в аргоне или смеси не менее 80% аргона с углекислым газом. Способ включает формирование последовательности импульсов сварочного тока, в паузах между которыми устанавливают базовый ток дуги Iб, соответствующий крупнокапельному переносу металла с электрода в сварочную ванну, а в импульсе ток дуги повышают до пикового тока с амплитудой Iп=(1,5 - 2,0)Iкр, где Iкр - критический ток, и поддерживают ток импульса в течение времени, обеспечивающего струйный перенос металла.

Изобретение относится к способу ручной электродуговой сварки плавящимся электродом модулированным током. На ток паузы налагают дополнительные импульсы сварочного тока, следующие с частотой не менее 50 Гц.

Изобретение относится к модулю управления и сварочной системе для дуговой сварки(варианты). Для сопряжения сварочного источника (12) питания и механизма (16) подачи проволоки предусмотрен внешний модуль (14) управления.

Изобретение относится к области сварочного производства. Представленные устройство и способ могут быть использованы для определения во время процесса сварки индуктивности сварочного кабеля на основе измерения размаха пульсации напряжения на выходных сварочных клеммах при переключении силовых полупроводниковых переключателей.

Изобретение относится к области дуговой механизированной сварки короткой дугой плавящимся электродом в среде инертных и защитных газов и может использоваться для сварки с углубленным проплавлением конструкций в любых пространственных положениях, например, для сварки неповоротных стыков стальных труб. Способ включает формирование электрической дуги между сварочным электродом и свариваемой конструкцией, периодически замыкаемой накоротко посредством расплавленной капли с электрода. Каждый сварочный цикл состоит из периода короткого замыкания дуги, при котором на электрод подают сильноточный импульс, и периода горения дуги, при котором на электрод подают сильноточный импульс и следующий за ним слаботочный импульс. В каждом сварочном цикле определяют вложенную энергию Экз в период короткого замыкания и устанавливают вложенную энергию Эгд в период горения дуги, соответствующую условию Экз≥Эгд. Использование изобретения позволяет повысить качество формирования сварного шва. 2 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к сварочному производству и может быть использовано при сварке любых стыковых соединений без разделки кромок при двухсторонней сварке. Способ включает в себя задание эталонного значения параметра сварки, например тока сварки, скорости сварки или напряжения сварки, при этом требуемое значение регулируемого параметра сварки определяют из условия (Р - Ро) = (Т - Тт)/М, где М - константа, определяемая как отношение предельно допустимого изменения температуры на поверхности изделия в заданной точке измерения к предельно допустимому изменению регулируемого параметра сварки при допустимых отклонениях глубины проплавления, Ро - эталонное значение регулируемого параметра сварки, Р - требуемое значение регулируемого параметра сварки, Тт - измеренное текущее значение температуры заданной точки поверхности изделия, Т - расчетное значение температуры заданной точки поверхности изделия. Заданную точку для замера температуры выбирают на поверхности изделия за пределами сварочной ванны, исходя из определенных условий. Использование изобретения позволяет повысить быстродействие и точность регулирования глубины проплавления. 1 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение может быть использовано при сварке покрытыми штучными электродами. К полюсу источника питания подключают по меньшей мере два электрододержателя с электродами. Ток сварки на источнике питания дуги устанавливают из условия обеспечения скорости расплавления в конце расплавления половины длины покрытой части электрода, равной скорости расплавления в конце расплавления покрытой части целого электрода. После расплавления половины длины покрытой части первого электрода гасят дугу и продолжают сварку следующим электродом до расплавления половины длины его покрытой части. После расплавления половины длины каждого из подключенных электродов поочередно возобновляют сварку первым электродом и остальными покрытыми электродами до полного расплавления их оставшихся частей. Способ обеспечивает повышение допустимого тока дуги, что способствует повышению глубины проплавления и производительности сварки. 3 ил., 2 пр.

Изобретение может быть использовано при автоматическом регулировании отклонения сварочной дуги от стыка свариваемых кромок. В процессе сварки измеряют показатели интенсивности физического состояния поверхности свариваемого изделия в зоне сварного соединения вдоль оси стыка в двух расположенных на постоянном расстоянии друг от друга точках. В качестве показателя используют температуру нагрева поверхности сварочной дугой в упомянутых точках замера. Перед сваркой получают эталонное распределение температуры в сечении расположения точек замера, перпендикулярном направлению сварки. При перемещении изделия относительно сварочной горелки измеряют температуру в точках замера, расположенных симметрично относительно сварочной горелки, а при перемещении сварочной горелки относительно изделия – симметрично относительно стыка свариваемых кромок. Рассчитывают полуразность температур в каждых двух симметричных точках замера и определяют отклонение дуги от стыка с учетом эталонного распределения температур. Способ обладает высокой чувствительностью к отклонениям дуги от стыка и позволяет выбирать точки замера температур на значительном расстоянии от сварочной ванны. 6 ил., 1 табл.

Изобретение относится к способу и системе контроля процесса ручной сварки. Сварщик посредством сварочного устройства (100) выполняет сварочную операцию на объекте (104), подлежащем сварке. Сварочное устройство (100) содержит устройство (110) сбора данных, которое через сеть передачи данных можно подключать к серверу (120) для получения и передачи информации. Устройство (110) сбора данных содержит блок памяти для записи информации и для хранения записанной информации. Устанавливают идентификатор, индивидуализирующий сварщика, и по меньшей мере один элемент информации, соответствующей идентификатору. Идентификатор считывают при помощи устройства (110) сбора данных. Идентификатор и указанный по меньшей мере один элемент информации получают от сервера или от устройства сбора данных. Обеспечивают также идентификатор сварочной инструкции для сварочной операции и по меньшей мере один элемент информации из сварочной инструкции, соответствующей идентификатору. Идентификатор считывают посредством устройства (110) сбора данных, а идентификатор и по меньшей мере один элемент информации, соответствующей идентификатору, получают от сервера или устройства сбора данных. Устройство сбора данных получает от сварочного устройства информацию и/или показатели сварочной операции и сохраняет в блоке памяти эту информацию и/или показатели сварочной операции, которые были получены, вместе со временем их регистрации. Осуществляют операцию обобщения информации, в соответствии с которой идентификаторы, полученные перед началом сварочной операции, и информация и/или показатели сварочной операции, собранные и сохраненные во время проведения сварочной операции, объединяют таким образом, чтобы они образовывали информационный пакет, индивидуализирующий сварочную операцию. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к способу дуговой сварки штучным покрытым электродом. Закрепляют электрод в электрододержателе, установленном с возможностью перемещения в направлении к изделию под действием силы тяжести. Сближают электрод с изделием в процессе горения дуги в соответствии со скоростью расплавления электрода и перемещение сварочной ванны на изделии вдоль линии сварки с регулированием поперечного сечения наплавляемого валика по длине. Перед сваркой для заданного диаметра стержня и тока сварки устанавливают изменение длины расплавленной части электрода в зависимости от времени горения дуги, по которой определяют изменение скорости расплавления электрода. В процессе сварки электрод и изделие сближают с изменением скорости в зависимости от скорости расплавления электрода, при этом электрод или изделие перемещают вдоль линии сварки с изменением скорости, которое устанавливают исходя из полученной скорости расплавления электрода и требуемой площади поперечного сечения наплавляемого валика по его длине. Изобретение позволяет автоматизировать подачу электрода в сварочную ванну, повысить качество выполнения сварочных швов и производительность труда при сварке коротких швов за счет использования оператора для замены электродов.1 з.п. ф-лы, 5 ил., 3 пр.

Изобретение может быть использовано для дуговой механизированной импульсной наплавки слоев с особыми свойствами и сварки трудносвариваемых сталей. Отрицательный полюс источника питания постоянного тока подключают к неплавящемуся электроду, а его положительный полюс подключают к изделию и к двум плавящимся электродам, имеющим разный химический состав. Зажигают дугу между неплавящимся электродом и изделием, а затем периодически отключают изделие от положительного полюса источника питания при подключении к нему плавящихся электродов с зажиганием косвенной дуги между каждым из них и неплавящимся электродом. Длительность протекания тока в каждом из плавящихся электродов и величину тока в период горения косвенной дуги регулируют. Периодическое подключение положительного полюса источника питания осуществляют в последовательности «изделие – первый плавящийся электрод - изделие – второй плавящийся электрод - изделие». Могут быть использованы плавящиеся электроды разного диаметра. Способ обеспечивает получение химического состава шва с заданным содержанием легирующих элементов. 2 з.п. ф-лы, 3 ил., 2 табл.

Изобретение относится к области электродуговой сварки. Способ включает формирование сварного соединения с использованием источника питания с по меньшей мере двумя вольт-амперными характеристиками (ВАХ). При этом формирование сварного соединения осуществляют с разбиванием на этапы, для каждого из которых задают определенную ВАХ источника питания в виде кривой Безье не более третьего порядка, две концевые опорные точки которой соответствуют току короткого замыкания и напряжению холостого хода, а переключение источника питания с одной ВАХ на другую при смене этапа осуществляют с учетом значения сварочных параметров, в качестве которых могут быть использованы ток или напряжение сварочной дуги, производные по времени тока или напряжения сварочной дуги, временные интервалы работы источника питания с заданной ВАХ. Использование изобретения позволяет повысить качество сварки. 3 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к области сварочного производства и может быть использовано при механизированной сварке в среде инертного газа дугами прямого и косвенного действия. Способ включает зажигание дуги прямого действия между неплавящимся электродом и изделием и зажигание дуги косвенного действия между неплавящимся и плавящимся электродами, при этом плавящийся электрод непрерывно подают в дугу прямого действия. При этом питание дуг прямого и косвенного действия осуществляют от разных источников питания с периодической пульсацией величины однонаправленных токов между малым и большим током, причем во время увеличения тока дуги прямого действия ток дуги косвенного действия уменьшают, а во время уменьшения тока дуги прямого действия ток дуги косвенного действия увеличивают. Использование изобретения позволяет повысить стабильность сварочного процесса и тем самым качество сварного соединения. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области сварочного производства. Способ включает зажигание дуги прямого действия между неплавящимся электродом и изделием и зажигание дуги косвенного действия между двумя плавящимися электродами, которые непрерывно подают в зону сварки. При этом дугу косвенного действия располагают позади дуги прямого действия по отношению к направлению ее перемещения в пределах сварочной ванны. Питание упомянутых дуг осуществляют с периодической пульсацией величины токов между малым и большим током таким образом, что во время протекания большого тока дуги прямого действия, в дуге косвенного действия протекает малый ток, а в период протекания малого тока дуги прямого действия в дуге косвенного действия протекает большой ток. Использование изобретения обеспечивает повышение производительности и качества сварки. 5 з.п. ф-лы, 6 ил., 3 табл.

Изобретение относится к способу сварки металлических изделий. Сварку осуществляют по меньшей мере двумя электродами с подачей импульсов тока ультразвуковой частоты. Импульсы тока от источников, питающих электроды, подают на разные электроды с разной полярностью и с одинаковой частотой и сдвигают положительные импульсы относительно отрицательных на 180 эл. град. В начале сварки общий провод источников тока подключают к свариваемому изделию с обеспечением протекания суммарного от дуг разнополярного тока с частотой источников питания через кристаллизующуюся сварочную ванну. По всей длине сварочной ванны в процессе ее кристаллизации воздействуют магнитным полем в плоскости, перпендикулярной оси шва. Изобретение позволяет повысить механические свойства металла сварного шва за счет улучшения его структуры и снижения остаточных напряжений в околошовной зоне. 2 ил.

Наверх