Способ оценки устойчивости электрической сварочной дуги

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Реслу6лик

К АВТОРСКОМУ .СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 091081 (21) 3345958/25-27

И1) М. Кл.

В 23 K 9/10 с присоединением заявки ¹

Государственный комитет

СССР о делам изобретений н открытий (23) Приоритет

Опубликовано 2302.83. Бюллетень ¹ 7

t$3) УДК 621.791, . 75(088.8) Дата опубликования описания 230283 (72) Авторы изобретения

Й.Н. Ворновицкий, Л.Б. Сабун, A.Å. Хайрет и A.Ë. Черкасский (71) Заявитель

Проектно-технологический институт "Энерго

4,(54) СПОСОБ ОЦЕНКИ УСТОЙЧИВОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ

СВАРОЧНОЙ ДУГИ

1Изобретение относится к электродугоВой сварке плавящимся и неплавящимся электродом, в частности к способам оценки устойчивости сварочной дуги.

Известен способ качественной оценки устойчивости дуги, основанный на определении коэффициентов разбрызгивания, равномерности чередования циклов коротких замыканий с периодами горения дуги, определении числа обрывов дуги в зависимости от йекоторых (заданных) параметров сварочного процесса g 1).

Этот способ не учитывает полностью или частично такие важные характеристики, как степень ионизации дугового промежутка при изменении длины дуги при сварке, эмиссионные свойства сварных материалов и обеднение дугового промежутка электронами проводимости в зависимости от режимов сварки и источников питания.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является способ оценки устойчивости горения дуги путем изменения расстояния между торцом электрода и наплавной, образовавшейся при плавлении электрода после обрыва дуги.

Согласно данному способу дуга зажигается между неподвижным электродом и пластиной. По мере плавления электрода дуга растягивается до предельной длины, при которой происходит ее. . обрыв (2 ). ., Однако извесТный способ оценки устойчивости дуги имеет ряд недостат-. ков: значительный разброс значений разрывной длины из-за нестабильного положения капли на торце электрода в момент обрыва дуги, малая информативность показателя разрывной дуги и невозможность оценить устойчивость дуги при сварке неплавящимся электродом.

Действительно, как показала двусторонняя киносъемка, в моменты, предшествующие обрыву дуги, активное пятно на изделии заметно смещено от центра пятна нагрева. СледователЬно, истинная длина дуги при обрыве зна= чительно больше, чем полученная в результате измерения по методике

К.К.Хренова.

Большой разброс результатов затрудняет сравнительную оценку близких по характеристикам сварочных ма-. териалов (например электроды с рутиловым и рутилкарбонатным типом по998041 крытий) ° Это связано с тем, что после обрыва дуги капля быстро охлаждается и подтягивается силами поверхностного натяжения к электроду на расстояние, зависящее от размеров капли, состава атмосферы и других 5 трудноучитываемых факторов (до 1, 53 мм).

Таким образом, длина дугового промежутка в заметной степени зависит от провисания капли.

Целью изобретения является повышение точности определения путем создания более надежного и совершенного способа оценки устойчивости электрической сварочной дуги.

Эта цель достигается тем, что 15 согла с но спо со 6 у оценки устойчивости сварочной дуги при сварке плавящимся и неплавящимся электродом, при котором возбуждают дугу между неподвижнь|м электродом и пластиной и обеспе- 20 чивают горение дуги до ее обрыва, пластину вращают с переменной скоростью, а в качестве критерия устойчивости дуги принимают предельную окРужную скоРость вращения пластины 25 в точке горения дуги, при которой происходит ее первый обрыв.

На фиг. 1 приведена схема устройства для осуществления способа; на фиг. 2 - разрез A-А на фиг. 1; на фиг. 3 и 4 — кривые зависимости сварочного тока и длины обрыва дуги от скорости вращения диска для ряда промышленных марок, Обозначения на фиг. 1: х,о и Ь— электроды ВСЦ-4Л, УОНИ-13/55 и ИР-3 соответственно.

Устройство для осуществления способа включает электродвигатель постоянного тока 1, на валу которого расположен вращающийся диск 2, вы- 40 полненный в виде цилиндра из углеродистой стали или алюминия. Скорость вращения электродвигателя регулируется путем изменения напряжения на обмотке. Конец диска 2 и вал элект- .45 родвигателя 1 поддерживаются в подшипниковой опоре 3. Все устройство закреплено на раме 4 из текстолитовой плиты. Токоподвод к вращающемуся диску 2 осуществляется с помощью 50 устройства 5, которое состоит из двух графитовых контактов 6, поджимаемых пружинами 7. Электрод 8 закреплен в электрододержателе 9и йри сварке подается вниз. При этом / скорость сварки,., — длина обрыва дуги.

Согласно предлагаемому способу дугу зажигают на вращающемся металличеоком диске 2 и устанавливают заданную, длину дуги.

Постоянно увеличивая скорость вращения диска 2, доводят ее до некото- рой величины, при которой полностью или частично прекращается горение. сварочной дуги. Одновременно производят осцйллографирование процесса горения дуги. Киносъемка процесса показала, что при линейной скорости вращения диска.до 0,3-0 5 м/с активное пятно на диске находится под электродом, и столб дуги имеет правильную цилиндрическую или коническую форму. С увеличением скорости вращения диска активное пятно отстает от оси электрода тем больше, чем выше скорость сварки. Столб дуги при этом искривляется. При сварке на больших скоростях (свыше 1-2 м/с) в результате смещения активных пятен относительно друг друга происходит обеднение столба дуги электронами, являющимися основными носителями электрического тока в термических дугах типа сварочной.

Поток электронов, как показывает киносъемка, всегда направлен по нормам к поверхности катода, что является причиной укаэанного эффекта.

Исследования показали, что критическая скорость сварки (т.е. относительного перемещения электрода и диска) зависит от диаметра электрода и размеров образующихся капель;

Предлагаемый способ может быть также использован для оценки устойчивости дуги неплавящегося электрода, например при выборе минимальных значений тока, необходимых при сварке тонколистового материала или с минимальным тепловложением.

Устойчивость сварочной дуги при сварке промышленными марками элект-, родов диаметро. 3 мм представлена в таблице.

Как видно из таблицы, разброс значений длины дуги обрыва весьма неэначителем и составляет около 3% °

При определении разрывной длины по известной методике разброс значений составляет 30-50%.

Использование предлагаемого способа позволит повысить точность определения устойчивости дуги, более объективно оценить качество сварочных материалов и процесса и производить выбор оптимальных режимов сварки как плавящимся, так и неплавящимся электродом.

998041 юе юле аеюевююю ееее е Е

Длина дуги обрыва при сварке электродами, Скорость вращения цилиндра, м/с

Сварочный ток, A

ВСЦ-4А

0,75-0,8

6 6--6 7

6 0-6 2

100.7,3

6,7

6,1

2 9-1 О

О 9-1 0

0,9

496-4,8

2 0-2 2

100

3,0

2 1

1 4-1 6

0911

7,0

Сплошные обрывы

100

1,0

1 5

П р и м е ч а н и е . в числителе приведены минимальные и максималь— ные значения, в знаменателе - средние из 6-9 определений.

Формула изобретения

Способ оценки устойчивости электрической сварочной дуги при сварке ЗО плавящимся и неплавящнмся электродом, при котором возбуждают дугу между неподвижным электродом и пластиной и обеспечивают горение дуги до ее обрыва, отличающийся 35 тем, .что, с целью повышения точности, пластину вращают с переменной скоростью, а в качестве критерия устойчивости дуги принимают предельную окружную скорость вращения пластины в точке горения дуги, при которой происходит ее первый обрыв.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 . Лесков Г.И. Электрическая сварочная дуга. N., "Машиностроение", 1973, с. 2%7-239.

2. Хренов К,К. Электрическая сварочная дуга. Москва - Киев, "Машиностроение", 1949, с. 123-124 (прото-. тип).

998041

0бра пная полярность

1 1 У 9 5 6 фи8„7

8 с5, н(с.

Ъ,м/с

Составитель A. Гаврилов

Редактор В. Данко Техред А.Бабинец КорректорГ ° Orap

Заказ 1021/21 Тираж 1104 Подп и с ное

ВНИИПИ Государственного комитета. СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рауыская наб., д. 4/5

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