Способ дуговой точечной сварки

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Соцнапнстнческнх рес убпнк

«»958053 (61) Дополнительное к авт. свнр-ву (22) Заявлено 12. 12. 80 (21) 3244933/25-27 с прнсоеднненнем заявкн М (23) Приоритет (5l jM. Кл.

В 23 K 9/16

3Ьаударстанвй камитет

СССР аа делам нзобретеннИ н открытая

Опубликовано 15 09 82. Бюллетень № 34

Дата опублнковання опнсання 17. 09 .82 (5Ç) УДК 621. 791. .753(088.8) А.Н. Тимошенко, B.Ï. Лозовский, В.Э. Пчелинцева и А.ф. Ефимов (72) Авторы кзобретення

Ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени институт электросварки им. Е.О. Патона (7 l ) 3 а я вн тел ь

Изобретение относится к дуговой точечной сварке неплавящимся электродом в среде защитных газов и может быть использовано для .-.эготовления тонколистовых конструкций, преимущественно из алюминиевых сплавов.

Получение сварного точечного соединения правильной геометрической фор" мы беэ кратера, трещин и несплавленный между листами представляет боль- щ шие технические трудности. Основным препятствием для получения качест" венного соединения при сварке алюминиевых сплавов является наличие окисных плен на поверхности сваривае- 1а мых листов.

Удаление окисных плен между листами при сварке постоянным током прямой полярности достигается движением вольфрамового электрода по нормали к изделию (1 j.

Окисные пленки под воздействием давления дуги в жидком металле изгибаются, ломаются, перемешиваются с расплавленным металлом сварочной ванны.

Согласно способу окисные пленки подвергаются механическому дроблению и полностью не удаляются. Окисные пленки, находящиеся на поверхности сварочной ванны, препятствуют эатеканию жидкого металла в кратер, несмотря на подьем электрода в исходное положение в конце цикла сварки.

Соединение имеет неправильную геометрическую форму с кратером и трещинами

Для улучшения геометрической формы сварной точки и увеличения глубины проплавления рекомендуется плавное нарастание и плавный спад сварочного тока прямой полярности,1 ").

Однако этот способ все же не устраняет недостатки вышеуказанного способа и не использует его положительные элементы. Не указаны также пре", .делы нарастания сварочного тока, при котором возможен наибольший техноло3 9580" гический эффект для случая сварки алюминия и его сплавов.

Известен также способ удаления окисных плен при сварке знакопеременными прямоугольными ассиметричными импульсами (3 ). Однако принятые соотношения длительностей импульса тока обратной полярности к прямой около 1/3 не обеспечивают достаточной глубины провара, чтобы .проплавить 10 верхний лист и образовать соединение с нижним листом. Кроме того, описанная технология не предусматривает формирование сварочного тока по амплитуде. 15

Наиболее близким к изобретению ,по технической сущности и дости гаемоиу эффекту является способ дуговой точечной сварки алюминиевых сплавов, заключающийся в том, что производят уо в процессе сварки последовательное чередование импульсов постоянного и переменного тока, при этом импульсы переменного тока пропускают в начале и конце процесса, а в середине не р5 включают постоянный ток прямой полярности (4j.

Удаление окисной пленки катодным распылением при действии положитель- З6 ной полуволны переменного тока воз можно только с поверхности сварочной ванны. В то же время окисные пленки в зоне соединения частично закрыты жидким металлом. Для полной очистки

35 соединения от окисных плен необходимо обеспечить их всплытие на поверхность сварочной ванны и вести процесс полностью на переменном токе. Такие условия не предусмотрены и соединение образуется с участками несплавлений. Кроме того, не используются положительные элементы вьаеприведенных способов. Поэтому сварная точка имеет неправильную геометрическую форму, кратер и трещины. Кроме того, применение тока промьаленной частоты существенно снижает стойкость неплавящегося электрода.

Цель изобретения " повышение ка56 чества сварочного соединения.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу дуговой точечной сварки неплавящимся электродом в среде защитных газов, преимущественно алюминиевых сплавов с примене55 нием знакопеременных ассиметричных импульсов сварочного тока прямоуголь. ной йормы с частотой 4-60 Гц и про3

4 должительностью импульсов обратной полярности 6-10 мс при плавном или ступенчатом нарастании в начале и его снижении в конце сварочного процесса, нарастание тока выполняют со скоростью 220-250 Я/с при соотношении импульсов обратной к прямой полярности в пределах 1/15-1/40, а во время снижения тока частоту следования импульсов и первоначальную длину дуги увеличивают в 2-4 раза.

Цикл сварки состоит из нагрева образования ядра сварной точки и заварки кратера. Нагрев ведут с плавным или ступенчатым нарастанием сварочного тока со скоростью 220-350 А/с до величины, достаточной для проплавления верхнего листа и образования ядра точки с нижним листом. Благодаря этому отсутствуют выбросы жидкого металла из сВарочной ванны, прорыв окисной пленки с нижней стороны сварной точки, а значит улучшается обратное формирование. По иере увеличения объема жидкого металла сварочной ванны нарастание сварочного тока увеличивает давление дуги, которое выжимает жидкий:металл в стороны и обеспечивает минимальную жидкую прослойку между дугой и твердым металлом. Этим достигается максимальная скорость плавления металла.

На протяжении всего цикла сварки импульсы тока обратной полярности удаляют окисную пленку с поверхности сварочной ванны..Длительности импульсов 6- 10 мс при частоте 4-60 Гц в условиях точечного нагрева достаточны для удаления окисных плен.

Усредненный ток обратной полярности весьма мал, благодаря чему повышается стойкость неплавящегося электрода. При указанных соотношениях знакопеременного тока усредненное значение тока прямой полярности близко к амплитудному, поэтому проплавляющая способность знакопеременной дуги близ-. ка к проплавляющей способности дуги постоянного тока прямой полярности.

Знакопеременные импульсы низкой частоты в пределах 4"60 Гц приводит жидкий металл в колебания, направленные вдоль оси нейлавящегося электрода. Эти колебания жидкого металла облегчают обрыв окисных плен между листами, их дробление и перемешивание, а также всплытие на поверхность сварочной ванны, где они удаляются катодS 9580 ным распылением при импульсах тока обратной полярности. Плавный спад сварочного тока обеспечивает заварку кратера. При этом, чтобы уменьшить давление дуги на сварочную ванну и 5 улучшить формирование поверхности точ ки, длину дуги и частоту следования импульсов увеличивают в 2-4 раза.

Увеличение частоты знакопеременного тока необходимо также для улучшения очистки поверхности сварной точки от окисных плен, так как с уменьшением амплитудного значения тока ослабевает термический механизм удаления окисных плен при импульсе тока прямой15 полярности и катодное распыление окисных плен при импульсе тока обратной полярности. Растягивание дуги в период заварки кратера позволяет в случае сварки на весу подать присадоч- 26 ную проволоку в сварочную ванну без ее замыканий на неплавящийся электрод. При сварке неответственных изделий возможна сварка без подъема элект рода в период заварки кратера. В этом25 случае сварная точка имеет незначительное плавное углубление. Оборудование, не предусматривающее подъем электрода, существенно упрощается, На чертеже приведена циклограм- 5Е ма сварки.

Перед сваркой поверхности соединяемых листов подготавливают по промышленной технологии. Иалоамперную дежурную дугу постоянного тока,прямой полярности 3g с длительностью су ществоваиия Ф,„ зажигают контактным способом. Начальная длина дуги составляет 1,4 мм. Сварку ведут прямо" угольными зиакопеременными, ассиметричными по длительности импульсами вольфрамовым электродом ф 3 мм марки

ВЛ" 10 в среде аргона с расходом б-8 л/мин. В период нагрева (2, t ) и образования ядра точки (t ) длитель ность импульса обратной полярности составляет 8 мс, а прямой 120 мс. При этом частота равна 8 Гц, а соотноше" ние длительностей импульсов обратной полярности к прямой 1/15. Усред50 ненное значение тока прямой полярности близко амплитудному (кривая а) .

При этом усредненное значение тока обратной полярности (кривая б) значительно меньше. Нагрев ведут нарас" тающим ступенчатым током. При усред55 иении кривой нарастания сварочного тока скорость нарастания составляет

250 А/с. В период заварки кратера

53 6 (t5 t6 t7) ду у растя ивают на дли», ну 3,5 мм, а частоту увеличивают до

25 Гц за счет уменьшения импульса тока прямой полярности до 32 мс.

Пример. Сварные соединения из сплава. AMt-2, толщиной 1,8+1,8 мм, выполненные по данному способу без присадочной проволоки выполняют при амплитудном значении тока 200 А, при длительности заварки кратера 2,5 с, длительность всего цикла сварки 4,0 с.

Сварные соединения из сплава Айгб толщиной 2+2 мм на весу с присадочной проволокой выполняют при амплитудном значении сварочного тока 240 А, дли" тельностью заварки кратера 3,5 с, длительностью всего цикла сварки

5,0 с.

Предлагаемый способ дуговой точечной сварки позволяет полностью устранить кольцевые зоны несплавлений между свариваемыми деталями, устранить трещины в ядре сварной точки, ликвидировать кратер на поверхности точки, улучшить формирование сварного соединения в целом, увеличив при этом глубину проплавления на 15-20 и повысив стойкость неплавящегося электрода.

Предложенный способ дуговой точеч" ной сварки позволяет заменить клетку алюминиевых конструкций с толщиной элементов до 3 мм.

При этом сокращается трудоемкость изготовления каркасных конструкций в 2-2,5 раза.

Данный метод отличается экономичностью,;высоким качеством выполняемых работ, высокой культурой труда.

Годовой экономический эффект от мак имального объема использования изобретения на предприятиях радиотехнической промышленности составит

134,53 тыс.руб.

Формула изобретения

Способ дуговой точечной сварки неплавящимся электродом в среде защитных газов, преимущественно алюмини" евых сплавов с применением знакопеременных асимметричных импульсов свароч« ного тока прямоугольной формы с частотой 4-60 Гц и продолжительностью импульсов обратной полярности 6- 10 мс при плавном или ступенчатом нарастании в начале и его снижении в конце сварочного процесса, о т л и ч а ю958053

1. Патент СНА М 3213261, кл. 219-137, 1965. 4

«Ъ

Составитель В. Неоовный

Редактор С. Тимохина Техред М.Тепер Корректор И. ШарошиЗаказ 6683/141 Тираж 1153 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва И-3 Ра аская наб.z g, 4/6 а ь Ь

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, шийся тем, что, с целью повышения качества сварного соединения, нарастание тока выполняют со скоростью 220-250 А/с при соотношении импульсов обратной к .прямой полярности в пределах 1/15- 1/40, а во время снижения тока частоту следования импульсов и первоначальную длину дуги увеличивают в 2-4 раза.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2, Патент США М 3449543, кл, 219-131, 1969.

3. Ищенко А.Я. Аргонодуговая сварка алюминиевого сплава 01420 прямоугольными импульсами тока. - "Авто-, матическая сварка", 1978, Р 10, с.3"5.

4, Патент ГДР и 70677, кл. 21 h 30/12, 1967.(прототип).