Способ сварки металлических изделий



Способ сварки металлических изделий
Способ сварки металлических изделий

 


Владельцы патента RU 2607296:

Открытое акционерное общество "Челябинский трубопрокатный завод" (ОАО "ЧТПЗ") (RU)

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.
Наверх