Способ многоэлектродной автоматической наплавки под флюсом

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

t») 5I7424

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 06.07.72 (21) 1807433/27 с присоединением заявки Ме (32) Приоритет

Опубликовано 15.06.76. Бюллетень М 22

Дата опубликования описания 16.07.76 (51) М. Кл. В 23К 9/18

В 23К 9/04

В 23Р 3/10

Государственный комитет

Совета Министров СССР ло делам изобретений и открытий (53) УДК 621.791,92 (088.8) (72) Авторы изобретения

А. П. Сущенко и С. А. Сущенко (71) Заявитель Ташкентский институт инженеров железнодорожного транспорта (54) СПОСОВ

МНОГОЭЛЕКТРОДНОЙ АВТОМАТИЧЕСКОЙ HAllËÀÂÊÈ

ПОД ФЛЮСОМ

Изобретение относится к технологии многоэлектродной автоматической наплавки под флюсом при производстве и ремонте деталей машин и транспортных средств.

Известен способ многоэлектродной автоматической наплавки под флюсом, при котором систему электродов питают от одного источника сварочного тока с внешней статической характеристикой возрастающей формы и напряжением холостого хода, соответствующим напряжению дуги.

По известному способу плавление электродов осуществляют длительными разрядами, горящими одновременно на группах электродов, при этом мощность источника рассредотачивается по фронту одновременно плавящихся электродов, что замедляет скорость их плавления и приводит к снижению наплавляющей производительности.

При групповом плавлении электродов на ванну жидкого металла периодически действует значительное давление одновременно горящих дуг и больших порций поступающего электродного металла, которые возмущают (колеблят) ванну, вследствие чего происходит неудовлетворительное (грубоволнистое) формирование поверхности наплавленного металла. Кроме того, периодически меняющееся число одновременно горящих дуг вызывает неустойчивый ход процесса, наблюдаются случаи замыкания групп электродов с изделием и прекращение наплавки.

Предлагаемый способ отличается от известного тем, что, с целью повышения производительности, качества и устойчивости процесса наплавки, перед началом наплавки повышают напряжение холостого хода источника сварочного тока до предела, достаточного для зажигания дуги, после чего снижают напряже10 ние холостого хода до предела, равного падению напряжения в приэлектродных областях дуги.

При использовании, например, электродов диаметром 2 мм повышают напряжение холо15 стого хода источника сварочного с 15 — 20 В до 30 — 35 В для зажигания дуги, после чего снижают это напряжение до 15 — 20 В.

Предлагаемый способ обеспечивает качественное изменение процесса плавления элект20 родов: электроды плавятся поочередно кратковременными — импульсными дуговыми разрядами, возникающими на одиночных электродах. При этом вся мощность источника сосредотачивается в импульсе на одном из элек25 тродов, что ускоряет его плавление, процесс наплавки приобретает высокую устойчивость, улучшается качество формирования поверхности слоя наплавленного металла, снижается расход флюса.

30 На фиг. 1 показана принципиальная схема

517424

65 сварочного генератора с подключенными к его зажимам электродами и наплавляемым изделием; на фиг. 2 — осциллограммы электрических процессов многоэлектродной наплавки предлагаемым способом.

Генератор (фиг. 1) имеет обмотку 1 независимого возбуждения и обмотку 2 последовательного возбуждения, регулирование тока независимого возбуждения осуществляется р еостатом 3. Н ап р а вление м агнитных потоков обмоток указаны стрелками А и Б. Во внешнюю цепь генератора включены система электродов 4 и наплавляемое изделие 5.

На осциллограмме (фиг. 2) кривая а показывает изменения напряжения на электродах в процессе наплавки; соответственно кривая б — суммарный ток в системе электродов; кривые в, г, д, е, ж — частоту импульсов и амплитуду тока в электродах; и — нулевая линия для измерения амплитуд тока и напряжения; к — отметки времени с интервалом

20 м/сек.

Совместная работа схемы генератора и электродов (фиг. 1) осуществляется в следующем порядке.

Для надежного начала процесса, когда электроды 4 и изделие 5 холодные, перед началом наплавки с помощью реостата 3 устанавливают напряжение холостого хода генератора в пределах 30 — 35 В. После начала наплавки в силу согласованного действия магнитных потоков, показанных стрелками А и

Б, напряжение на электродах возрастает до

40 — 45 В, поэтому через 2 — 3 сек после начала наплавки реостатом 3 или с помощью реле времени (в схеме не указано) снижают напряжение на электродах до 29 — 30 В, для тонких электродов, например диаметром

2 мм, — до 25 — 26 В. С этого момента устанавливается импульсное плавление электродов, и процесс наплавки никаких дополнительных регулировок не требует.

В начальный период наплавки торцы электродов 6 оплавляются неравномерно. Во время пауз между импульсами разрядные промежутки заполняются шлаком, через который протекает незначительный ток (10 — 15 А) шлаковый процесс. Выделяющееся джоулево тепло поддерживается в шлаке и на торцах электродов 4 высокую температуру, которая способствует возникновению разрядов без касания электродов поверхности наплавляемого изделия 5.

В силу неравенства длины разрядных промежутков и непрерывного их укорочения, вызываемого подачей электродов к изделию, дуговой импульс возникает в среде ионизированного шлака на том электроде, у которого разрядный проме>куток оказывается наиболее коротким и наиболее ионизированным. В момент возникновения дугового разряда происходит мгновенный скачок тока — импульс, который индуктирует в обмотках генератора противо-э. д. с. самоиндукции, вызывающей мгновенное падение напряжения на щетках

50 генератора до пределов холостого хода и соответственно на электродах (фиг. 2, кривая а).

Падение напря>кения происходит только в момент возникновения импульса, затем при установившейся амплитуде тока оно быстро повышается, что способствует горению дугового разряда, в течение которого на электроде образуется капля жидкого металла.

При возникновении импульса тока возникают значительные электродинамические силы электромагнитного поля, которые формируют и отбрасывают каплю жидкого металла с электрода в наплавочную ванну. Поскольку импульсы на электродах следуют во времени с большой частотой (30 — 40 Гц) и продолжительность их мала, на электроде не накапливается большая капля. Металл переносится в виде мелких капель, что способствует быстрой передаче тепловой энергии в твердую фазу электродного металла и ускоренному его плавлению. При импульсных процессах значительно полней используется энергия, поэтому производительность процесса наплавки возрастает на 60 — 70% (против группового плавления длительными дуговыми разрядами). ..

Мелкокапельный перенос металла с одиночных электродов не вызывает сильных возмущений поверхности наплавочной ванны, что способствует качественному формированию поверхности слоя наплавленного металла.

После отделения капли жидкого металла от электрода длина его разрядного промежутка увеличивается, а проводимость уменьшается.

В это время в системе имеется электрод, у которого разрядный промежуток более короткий и проводимость более высокая, и в нем возникает следующий дуговой импульс. В момент возникновения импульса происходит падение напряжения, и ранее горящий импульс с удлиненным промежутком гаснет, далее процесс повторяется на другом электроде.

Так импульсы возникают и угасают, следуя непрерывно один за другим, избирательно распределяясь в системе электродов. При этом средний эффективный ток в системе приближается к средней величине импульсного тока в одиночном электроде, превышая его значение на величину тока шлакового процесса в системе.

Специальных источников тока достаточной мощности для питания многоэлектродной наплавки, которые имеют низкое напря>кение холостого хода и возрастающую внешнюю характеристику, промышленность не выпускает.

Однако для этой цели легко переоборудуется серийный генератор типа СГ-1000 (в преобразователе ПСМ-100), для чего достаточно этот генератор переключить с самовозбуждения на независимое (постороннее) возбуждение (фиг. 1). При независимом возбуждении жесткая характеристика генератора

СГ-1000 изменяечся на возрастающую, и мощность этого генератора позволяет выпол517424

Формула изобретения сРиг. f у Ю -4 /" М"ф

И пnл л пл пhhn hhh n n n n n пппhппппР, Я

Фиа. 2

5 нять наплавки за один проход шириной 100—

120 мм, при соединении двух генераторов

СГ-1000 на параллельную работу соответственно до 200 — 240 мм.

При наплавке низко- и среднеуглеродистых сталей рекомендуется применять известные сварочные флюсы АН-60 и АН-348 мелкой грануляции. Для наплавки легированных высокоуглеродистых сплавов — флюс типа АН-28.

Подача электродов осуществляется с постоянной (независимой) скоростью при помощи известного двухвалкового механизма. Электроды расставляются фронтом поперек направления наплавки с интервалами между осями, равными 3,5 диаметра электрода. К электродам подключается положительный полюс генератора.

Способ многоэлектродной автоматической наплавки под флюсом, при котором систему электродов питают от одного источника сварочного тока с внешней статической характеристикой возрастающей формы и напряжением холостого хода, соответствующим напряжению дуги, отлич а ющийс я тем, что, с

1О целью повышения производительности, качества и устойчивости процесса наплавки, перед началом наплавки повышают напряжение холостого хода источника сварочного тока до предела, достаточного для зажигания дуги, 15 после чего снижают напряжение холостого хода до предела, равного падению напряжения в приэлектродных областях дуги.