Способ дуговой сварки плавящимся электродом

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ЙCАНИЕ „„7()УУ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ (61) Дополнительное к acr. свид-ву (22) За я влево 03.05.77 (21) 2480923/25-27 с присоединением заявки K (23) Приоритет

С51)м. кл.

В 23 K 9/16

Веударстееннь1й комитет

СССР

Опубликовано 05 01.80 Бюллетень № 1

Дата опубликования описания 05.01.80 ио делам изобретений н открытий (5З ) УЛ К б21 791 .73 (0888) (72) Авторы изобретения

M. 3. й1ейнкин, Б. К. Панибратдев и И. А. Зубов (7I) Заявитель

Всесоюзный научно-исследовательский институт по строительству магистральных трубопроводов (54) СПОСОБ ДУГОВОЙ СВАРКИ ПХЕАВЯЩИМСЯ

ЭЛЕКТРОДОМ

Изобретение относится к электродуговой сварке плавящимся электродом в среде защитных газов, Оно может быть использовано при сварке деталей с узкой разделкой кромок, а конкретнее при автоматической сварке неповоротных стыков трубопроводов в среде

5 углекислого газа.

Известен способ дуговой сварки плавящимся электродом в среде защитных газов в узкую разделку, при котором производят его колеба1О ния поперек стыка Ll).

Однако существующий:способ не позволяет получить качественного сварного. соединения При сварке на спуск короткой дугой узких разделок с вертикальными стенками, при которои могут

15 происходить визуально не контролируемые смещения сваропгой головки с оси шва,. в результате чего электрод заходит на ближнюю кромку и не доходит до противоположной. Прп подходе электрода к кромке и.дальнейшем движении в соответствии с амплитудой колебания происходят так называемые явления "наползания" электрода ири его движении к кромке и "спол. зания" - лри движении электрода от кромки.

Во время "наползания" происходит наложение мгновенной скорости укорочения электрода на скорость его подачи, т.е. скорость подачи электрода в зоне сварки резко возрастает. Динамические характеристики источников питания не обеспечивают устойчивого оплавления электрода в таких условиях, поэтому при "наползании" электродана кроссу процесс сварки нарушается и происходит утыкание электрода, а затем так называемый "отстрел" вылета. При "сползании * электрода с кромки подача проволоки как бы затормаживается. Резко увеличивается дуговой промежуток, и дуга из-за недостаточной эластичности обрывается. В результате возникают дефекты в виде несплавлений. На противоположной кромке также образуются нссплавления из-за натекания жидкого металла сварочной ванны на нерасплавленную кромку.

Увеличение амплитуды колебаний электрода с целью получения гарантированного провара кромок приводит к сше большим нарушениям стабильности процесса сварки.

Пель изобретения - иовьилснис качества спарки при выполнении сварных сосдннсний

7077 !6

tea спуск путем повышения стабильности процесса и ликвидации несплавлений.

Поставленная цель достигается тем, что в процессе колебания электрода при подходе его к кромке осуществляют мгновенное перемещение его по высоте кромки путем скачкообразного уменьшения скорости его подачи, а при отходе его от кромки скорость подачи скачкообразно увеличивают, при этом при перемещении электрода по высоте кромки в сварочную цепь подают импульс напряжения, При таком способе сварки происходит устойчивое оплавление кромок, а заведомо созданные возмущения процесса (резкое укорочение электрода у кромок из-за увеличения амплитуды колебаний электрода) компенсируются внешними воздействиями на подачу проволоки, а импульс напряжения увеличивает мощность и разрывную длину дуги.

Подача импульса напряжения повышает стабильность процесса сварки особенно при визуально не контролируемых сварщиком смещениях сварочной головки с оси шва, которые обычно составляют 0,5-1,0 мм. При этом величина укорачивания электрода возрастает у ближней кромки и снижается у противоположной. Импульс напряжения в первом случае способствует более интенсивному расплавлению электрода и предупреждает утыкание и "от-, стрел" вылета электрода. Во втором случае у дальней кромки импульс напряжения увеличивает эластичность дути, цредотврашая ее обрыв. Некоторая инерционность дуги после окончания импульса напряжения способствует поддержанию стабильности процесса в начале

"сползания" электрода с кромки.

На фиг. 1 изображена схема "наползания" электрода. на кромку при сварке но оси шва и при смещении сварочной головки с оси шва; йа фиг, 2 - временные диаграммы процес са сварки по предлагаемому способу.

Способ осуществляется следующим образом.

В процессе колебания электрода 1 у кромок

2, 3 с амплитудой А. величину которой выбирают на 5-10% больше ширины разделки, осуществляют мгновенное перемещение электрода 1 по высоте кромок 2, 3, при этом скорость подачи электрода 1 - V п.э. изменяют синхронно с частотой поперечных колебаний.

Так, когда электрод 1 подходит к точке В1 на кромке 2, осуществляют его перемещение по кромке 2 вверх в направлении к — î÷êå 32.

В это время при "наползании" электрода на кромку (отрезок времени t> на фиг.2) скорость подачи электрода 1 - V п.э. резко уменьшают до величины Чт, а в сварочную це с напряжением на дуге 0д подают импульс

%1 м напряжения U„. Затем при сползании электрода 1 с кромки 2 осуществляют его перемещение вниз по кромке 2 от точки В к точке В за время т, . При этом скорость

1 поцачи электрода 1 - Чт резко увеличивают до ее первоначального значения Чп.э. У противоположной кромки 3 производят те же действия.

При смещении сварочной головки с оси шва на величину "а во время "иаползания" конец электрода у кромки 2 перемещается вверх от точки В, до точки Вз. При этом резко уменьшают скорость подачи электрода Ч из., подают импульс напряжения и т.д. У противоположной кромки 3 конец электрода 1 перемещают из точки С, в точку С расположенную около кромки 3. При этом происходит некоторая растяжка дугового промежутка от точки Сз до точки С>. Остальные операции производят аналогично вышеописанным.

Предлагаемым способом проводилась свар-. ка заполняющих слоев нспово QTHbfx стыков труб ф 1420 мм толщиной 20 мм с узкой разделкой кромок шириной 8 мм. Параметры режима сварки: сварочный ток 200 В; напряжение цутп 20-22 В; вылет электрода 12 мм; диа. метр электродной проволоки мм; амплитуда колебания 9 мм; частота колебания 120 в 1 мин; скорость сварки на спуск 20 м/час; скорость подачи электрода V п.з. 540 м/час; величина мгновенного изменения скорости подачи электрода Ч п.э. — Чт составляла 0,6-0,7 V п.э.;

Зо импульс напряжения Би = 30 8.

В процессе сварки параметры режима - сварощый ток, напряжение на дуге, смещение сварочной головки и скорос1ь пода.и электрода - контролировались и фиксировались при помощи снетолучевого осциллографа. Стабильность .процесса оценивалась по непрерыв-, ности записи осциллограммы сварочного тока и напряжения на дуге. Из анализа полученных осциллограмм можно сделать «ыиоц, что об. 40 рывы записи сварогного тока и напряжение не наступают еще при смещении сварочной головки с оси шва, равном 0,5-0;б .им. Вь резанные из разных положений макрошлифы показали, что несплавлеиия между слоями и

45 по кромкам полностью отсутствуют. < варочный шов, полученный в результате сварки по предлагаемому способу в отличие от получаемых по известным способам, имеет вогнутую поверхность, плавно переходящую от кромки к кромке без пазух и подрезов. В потолочном положении поверхность несколько выравнивается.

Описываемый способ дуговой сварки плавящимся электродом позволяет повысить стабильность процесса при сварке в разных

65 пространственных положениях, а также получить пь, качественное, гарантированное от несплавлеиий сварное соединение при сварке на спуск короткой дугой узких разделок с вертикальными стенками, Фиг. 2

Подписное

ДНИИПИ Заказ 8401/10 Тираж 1160

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 7077

Формула изобретени я

Способ дуговой сварки плавящимся электро дом в среде защитных газов в узкую разделку с поперечными колебаниями электрода, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения качества сварки при выполнении свар,ных соединений на спуск путем повышения стабильности процесса и ликвидации несплавления в процессе колебания электрода при нодходе его к кромке, осуществляют мгновенное пса

16 6 ремещение его по высоте кромки путем скачкообразного уменьшения скорости его подачи, а при отходе его от кромки скорость подачи скачкообразно увеличивают, при этом при перемещении электрода по высоте кромки в сварочную цепь подают импульс напряжения.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Японии У 51-3304, кл. 12 В 112.4 0 02.76 (прототип).