СПОСОБ ДУГОВОЙ СВАРКИ Российский патент 1997 года по МПК B23K9/173 

Изобретение относится к способам дуговой сварки в среде углекислого газа металлических конструкций из черных металлов с использованием дополнительной присадочной проволоки, лежащей в разделке, и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства при сварке изделий толщиной до 70 мм.

Известны способы дуговой сварки в среде углекислого газа плавящимся электродом с образованием шва путем заполнения разделки стыкуемых деталей расплавленным металлом дополнительной присадочной проволоки /1/.

Недостатками способа являются:
необходимость механизма подачи дополнительной присадочной проволоки со скоростью, зависящей от напряжения на дуге;
присадочная проволока подается в разделку под углом 60-90^o к электродной проволоке;
создание принудительного формирования сварного шва с помощью флюсовой подушки;
способ сложен и имеет ограничения в применении, являясь стационарным.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к описываемому изобретению является способ автоматической сварки с колебаниями электрода, при котором в корень разделки подают дополнительную присадочную проволоку (ДПП).

Недостатками данного способа являются:
сложность выполнения способа, т. к. необходимо специальное оборудование. Сварочная горелка должна иметь теплостойкий башмак или ролик, упруго упирающийся относительно присадочной проволоки, чтобы удерживать ее на месте выполнения шва. Вдоль всего пути горелки до завершения шва ролик должен плотно прижимать ДПП в точке плавления на расстоянии 1-20 мм от электрода. Этот прием необходим даже в том случае, если проволока предварительно была подварена прихваточными швами;
ДПП должна быть в отожженном состоянии;
необходима довольно сложная подготовка кромок под сварку круглая и полукруглая;
сечение шва большое;
общая площадь поперечного сечения ДПП составляет 0,0008 дм² - 0,030 дм².

В основу изобретения положена задача повышение производительности сварки за счет применения ДПП большего объема, упрощение выполнения способа и возможность его применения в любых условиях.

Это достигается тем, что заполнение шва начинается с выполнения корневого и подварочного швов. Затем свободно укладывают разделку ДПП (фиг. 1) и выполняют сварной шов полуавтоматической сваркой в среде углекислого газа с колебаниями конца токоведущей проволоки поперек разделки через ДПП (фиг. 2).

При осуществлении предлагаемого способа при сварке деталей 1, 2 сварного соединения сначала выполняют корневой шов 6 и подварочный 7 (фиг. 1). На поверхность корневого шва свободно укладывается ДПП 3 (фиг. 2) по всей длине разделки с площадью поперечного сечения в 8 раз больше площади поперечного сечения токоведущей проволоки 4 и расплавляют сварочной дугой 5. Таких проволок по мере расширения разделки укладывают до трех штук и переплавляют. Корень шва выполняют с величинами сварного тока и напряжения на 20-30% ниже значений режима сварки при выполнении последующих слоев сварного шва. Зазор между стыкуемыми кромками составляет 2-3 мм, угол разделки кромок 25-30^o для всех видов разделки (V, X, V-образных). Подготовка кромок под сварку в зависимости от толщины свариваемых деталей показана на фиг. 3.

Диаметр ДПП рассчитывается следующим образом:
Д_ДПП 2,8 Дт, мм;
где Д_ДПП диаметр дополнительной присадочной проволоки (ДПП), мм;
Дт диаметр токоведущей проволоки, мм.

Сопоставительный анализ показал, что предлагаемое решение обладает существенными отличиями: процесс сварки значительно упростился сварка выполняется на стандартном оборудовании без применения каких-либо приспособлений и механизмов, исключается применение термической обработки и сложной подготовки кромок;
угол разделки уменьшился;
увеличилась максимальная масса ДПП;
не требуется подварка прихваточными швами ДПП.

Способ имеет новую операцию выполнение корневого шва на величинах тока и напряжения на 20-30% ниже режима сварки последующих слоев. Таким образом, предлагаемое решение соответствует критерию "новизна".

Примером конкретного выполнения является опробование способа в лабораторных условиях. В качестве источника сварочного тока использовали стандартный источник ВДУ-504, сварку стыковых образцов выполняли полуавтоматом А-547У с применением сварочной проволоки Св-10ГСМТ диаметром 1,4 мм на следующих режимах:
корневой шов 1св 250-260 А,
Uд 26-28 В
последующие слои 1св 350-360 А,
Uд 35-36 В
полярность обратная.

В качестве ДПП применяли сварочную проволоку Св-08А диаметром 4 мм. Основной металл сталь ВСт3 толщиной 35 мм.

Предварительно стыкуемые детали изготовляли со скосом кромок под углом 13^o.

После выполнения корневого шва в разделку свободно укладывали проволоку (ДПП) и вели сварку слоя шва с поперечными колебаниями конца токоведущей проволоки до заполнения разделки, при этом количество ДПП доводили до трех штук по мере расширения разделки. Общая масса ДПП составила 98 г.

В таблице представлены изменения параметров предлагаемого способа сварки при выходе их за рамки предельных значений, заявленных в формуле.

Предлагаемый способ сварки позволяет повысить производительность сварки в 1,5-2 раза.

Использование: при дуговой сварке углекислого газа с применением дополнительной присадочной проволоки при сварке конструкций толщиной до 70 мм в узкую разделку. Сущность изобретения: при дуговой сварке плавящимся электродом в узкую разделку корень шва выполнят с уменьшением сварочного тока и напряжения на 20-30% от соответствующих значений режима сварки последующих слоев. В разделку укладывают от одной до трех штук дополнительных присадочных проволок в зависимости от ширины разделки с площадью поперечного сечения одной из проволок в 8 раз больше площади поперечного сечения токоведущей проволоки. Присадочную проволоку укладывают перед выполнением каждого последующего слоя шва до полного заполнения разделки. Сварку ведут с поперечными колебаниями конца токоведущей проволоки. При этом угол раскрытия кромок составляет 25-30^o. 2 ил., 1 табл.

Способ дуговой сварки плавящимся электродом в среде углекислого газа стыковых соединений из черных металлов толщиной до 70 мм в узкую разделку с применением присадочной проволоки, включающий заполнение разделки с поперечными колебаниями токоведущей проволоки, отличающийся тем, что присадочные проволоки укладывают в разделку перед сваркой каждого последующего слоя до полного заполнения разделки от одной до трех штук в зависимости от ширины разделки с площадью поперечного сечения каждой проволоки, в восемь раз превышающей площадь поперечного сечения плавящейся проволоки, а угол раскрытия кромок берут от 25 до 30^o.