СПОСОБ ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ СВАРКИ С КОРОТКИМИ ЗАМЫКАНИЯМИ ДУГОВОГО ПРОМЕЖУТКА Российский патент 1995 года по МПК B23K9/173 

Изобретение относится к способам дуговой сварки плавящимся электродом с короткими замыканиями дугового промежутка и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства.

Известен способ электродуговой сварки с короткими замыканиями дугового промежутка, при котором к моменту разрыва перемычки кратковременно снижают ток, а затем его увеличивают при достижении заданной величины опорного напряжения дуги [1]
Недостатком способа является трудность определения момента разрыва перемычки, что обеспечивает нестабильность управления переносом электродного металла и формования шва.

Известен способ сварки в углекислом газе пульсирующей дугой с автоматическим изменением наклона внешней характеристики источника питания, при котором ток импульса обеспечивают при работе на жесткой характеристике, а ток паузы на крутопадающей [2]
Недостатком способа является нестабильность процесса при сварке с короткими замыканиями из-за большого разбрызгивания в случае короткого замыкания на пологопадающей характеристике источника и необходимость изменения скорости подачи электродной проволоки при коротком замыкании на кривоподающей характеристике.

Известен способ электродуговой сварки с короткими замыканиями дугового промежутка, при котором задают время горения дуги, по истечении этого времени уменьшают мощность дуги перед замыканием дугового промежутка, затем мощность увеличивают и повторно снижают мощность к моменту разрыва перемычки, поддерживая ее в течение определенного времени, после чего процесс повторяют [3]
Недостатком этого способа являются неопределенность момента разрыва перемычки и времени горения дуги, что приведет к нестабильности процесса и возрастанию вероятности интенсивного испарения при зажигании дуги и разбрызгиванию металла.

Целью изобретения является повышение стабильности процесса сварки путем управления мощностью и временем горения дуги.

Это достигается тем, что в способе электродуговой сварки с короткими замыканиями дугового промежутка, при котором задают время горения дуги, по истечении этого времени уменьшают мощность дуги перед замыканием дугового промежутка, затем мощность дуги увеличивают и повторно снижают мощность к моменту разрыва перемычки, поддерживая ее в течение определенного времени, после чего процесс повторяют, время горения дуги определяют из условия ( τ= (2-4) τ_кз где τ_кз время короткого замыкания, уменьшение мощности дуги на величину (0,4-0,6) мощности дуги при касании каплей сварочной ванны производят до момента касания каплей сварочной ванны, последующее увеличение мощности дуги поддерживают в течение времени τ₁, равном (0,7-0,9) τ_кз, а повторно мощность дуги снижают на (0,2-0,3) мощность дуги при разрыве перемычки и поддерживают ее до момента повторного зажигания дуги.

На фиг.1 показана схема процесса сварки с короткими замыканиями дугового промежутка; на фиг.2 изменение мощности дуги во времени при сварке по известному способу; на фиг.3 изменение мощности дуги во времени в цикле горение дуги короткое замыкание по предлагаемому способу сварки; на фиг.4 блок-схема устройства для осуществления способа.

Способ электродуговой сварки с короткими замыканиями дугового промежутка осуществляют следующим образом.

Процесс сварки плавящимся электродом 1 с короткими замыканиями характеризуется образованием капли 2 на электроде (фиг.1). По мере плавления электрода при горении дуги 3 между электродом и изделием 4, питаемой сварочным источником 5, размер капли 2 увеличивается и в некоторый момент происходит касание капли сварочной ванны 6, т.е. короткое замыкание дугового промежутка 7 до разрыва перемычки 8, после чего возбуждается дуга 3 и процесс повторяется. О возбуждении дуги 3 и коротком замыкании промежутка 7 свидетельствуют сигналы U_д и U_к соответственно. Короткое замыкание фиксируется датчиком 9. В момент возбуждения дуги 3 выделяется наибольшая мощность Р₃ (фиг. 2). По мере горения дуги 3 мощность ее уменьшается до значения Р_к в момент касания капли 2 сварочной ванны 6, т.е. короткого замыкания, время которого τ_кз. В процессе короткого замыкания мощность дуги 3 возрастает до Р_рп, соответствующей моменту разрыва перемычки 8, после чего процесс повторяется и при возбуждении дуги 3 мощность ее максимальна Р₃.

В соответствии с предложенным способом в процессе сварки плавящимся электродом 1 с короткими замыканиями дугового промежутка 7 фиксируют время τ_д горения дуги, время τ_кз которого замыкания и мощность дуги 3 в момент возбуждения дуги Р₃, в момент короткого замыкания Р_к и в момент разрыва перемычки 8 Р_рп. В процессе сварки дозатором энергии 10 задают время τ_д горения дуги, равное (2-4)τ_кз из (фиг.3). Это соотношение выбрано экспериментально. Было установлено, что при уменьшении времени τ_д горения дуги 3 ниже указанного предела возможно "утыкание" электрода в изделие 4 и увеличение разбрызгивания металла, а при увеличении времени τ выше заданного предела ухудшается формирование шва из-за большого объема ванны 6. По истечении времени τ дозатором 10 уменьшают мощность дуги 3 на величину ΔР₁, равную (0,4-0,6) Р_к и поддерживают мощность Р₂ дуги 3, равную (Р_к Δ Р₁), до момента U_к касания каплей 2 сварочной ванны 6.

Уменьшение величины Δ Р₁ повышает вероятность разбрызгивания электродного металла, а при увеличении величины ΔР₁ возрастает вероятность обрыва дуги 3. По сигналу U_к мощность дуги 3 возвращается в исходное состояние, свойственное состоянию короткого замыкания. Эту мощность через логическое устройство 11 поддерживают дозатором 10, подающим сигнал через арифметическое устройство 12 в сварочный источник 5, в течение времени τ₁, равном (0,7-0,9) τ_кз. При времени τ₁ меньше 0,7 τ_кз ванна 6 недостаточно закристаллизовалась и возможно разбрызгивание металла.

При времени τ₁ больше 0,9 τ_кз возможно чрезмерное испарение и разбрызгивание электродного металла. По истечении времени τ₁ мощность дуги 3 повторно снижают на величину Δ Р₂, равную (0,2-0,3) Р_рп и поддерживают ее до конца короткого замыкания, когда повторно зажигается дуга 3 и процесс повторяется. При величине Δ Р₂ меньше 0,2 Р_рп возможно "замораживание" ванны 6, а при Δ Р₂ > 0,3 Р_рп возможен врыв перемычки 8, увеличивающий разбрызгивание.

П р и м е р. Способ осуществляли при наплавке проволокой марки Св08-Г2С в среде СО₂ на пластинах из малоуглеродистой стали. В качестве источника питания использовали ВDЦ-506. Управление процессом проводили от специально разработанного устройства. Время короткого замыкания составляло τ_кз 0,0041 сек, мощность в момент касания каплей ванны Р_к 2060 Вт, мощность при разрыве перемычки Р_рп 2760 Вт. Задаваемое время горения дуги было 3 τ_кз=0,0123 сек. По истечении времени 0,0118 с мощность уменьшили до 1030 (0,5 Р_к). При регистрации датчиком касания каплей ванны увеличивали мощность до 2060 Вт и поддерживали в течение 0,0033 (0,8 τ_кз) с, после чего мощность снижали до 700 Вт (0,25 Р_рп). При регистрации датчиком зажигания дуги увеличивали мощность.

Подобная операция снижения мощности дуги перед касанием каплей ванны и разрыва перемычки, а также дозирование энергии временем горения дуги позволяет повысить стабильность процесса на 50% и снизить в 1,5-2 раза разбрызгивание металла.

Использование: для дуговой сварки плавящимся электродом. Сущность изобретения: в процессе сварки задают время τ горения дуги 3 в зависимости от времени t_кз короткого замыкания дугового промежутка 7. Перед замыканием дугового промежутка уменьшают мощность дуги на величину ΔP₁= (0,4-0,6)P_к, где P_к - мощность дуги 3 при касании каплей 2 сварочной ванны 6. Мощность дуги в процессе короткого замыкания поддерживают в течение времени τ₁ , составляющим от 0,7 до 0,9 времени короткого замыкания. К моменту разрыва перемычки 8 снижают мощность дуги на величину (0,2-0,3) мощности дуги при разрыве перемычки. 4 ил.

СПОСОБ ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ СВАРКИ С КОРОТКИМИ ЗАМЫКАНИЯМИ ДУГОВОГО ПРОМЕЖУТКА, при котором задают время горения дуги, по истечении этого времени уменьшают мощность дуги перед замыканием дугового промежутка, затем мощность дуги увеличивают и повторно снижают мощность к моменту разрыва перемычки, поддерживая ее в течение определенного времени, после чего процесс повторяют, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности процесса сварки, время горения дуги определяют из условия
τ = (2-4)τ_кз,
τ_кз время короткого замыкания,
уменьшение мощности дуги на величину 0,4 0,6 мощности дуги при касании каплей сварочной ванны производят до момента касания каплей сварочной ванны, последующее увеличение мощности дуги поддерживают в течение времени
τ₁= (0,7-0,9)τ_кз,
а повторно мощность дуги снижают от 0,2 до 0,3 мощности дуги при разрыве перемычки и поддерживают ее до момента повторного зажигания дуги.