СПОСОБ ДУГОВОЙ ТОЧЕЧНОЙ СВАРКИ ПЛАВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ Российский патент 1998 года по МПК B23K9/07 B23K9/173 

Изобретение относится к области дуговой точечной сварки плавящимся электродом и может быть использовано для сварки электрозаклепками, в частности, при наплавке, а также в других технологиях.

Известен способ дуговой точечной сварки плавящимся электродом [1] при котором в конце цикла сварки прекращают подачу плавящегося электрода, а заварку кратера ведут за счет оплавления неподвижного плавящегося электрода в условиях естественной растяжки дуги.

Недостатки такого способа: неудовлетворительное формирование электрозаклепок в связи с длительным тепловым воздействием на металл точек в момент окончания процесса сварки и кристаллизации метала; оплавление электрода до полного затухания дуги за счет естественной растяжки ее связано с частым привариванием конца электрода к токоведущему наконечнику.

Наиболее близким к заявляемому является способ дуговой точечной сварки [2 прототип] при котором в конце цикла сварки сварочный ток принудительно выключает ранее момента естественного обрыва дуги с прекращением подачи плавящегося электрода.

Прототип частично устраняет недостатки предыдущего аналога, а именно, уменьшает перегрев сварочной точки и приваривание электрода к наконечнику. Однако он имеет существенный недостаток, так как уменьшается перегрев только поверхности сварочной точки, а внутренние слои соединения содержат перегретый во время сварки металл. Перегрев изменяет свойства металла сварного соединения и околошовной зоны и ведет к его быстрому старению и потере прочности.

Целью изобретения является улучшение качества сварного соединения, повышения его прочности и долговечности.

Для достижения поставленной цели принудительное выключение питания сварочной дуги осуществляют один или несколько раз на протяжении цикла сварки (а не в конце, как в прототипе), не прекращая подачи плавящегося электрода, причем при значительных толщинах свариваемого металла во время принудительного выключения сварочного тока подают напряжение, достаточное для нагрева электрода до пластического состояния.

Такое решение обеспечивает достижение цели. В результате сохранения подачи электрода и выключения во время цикла сварочного тока в горячую ванну подается холодный металл, который сплавляется с металлом ванны, уменьшая его температуру, что предотвращает перегрев металла сварного соединения, улучшает структуру металла, уменьшая процентное содержание перегретого металла в шве.

Сведения о принудительном выключении сварочного тока на протяжении цикла дуговой точечной сварки плавящимся электродом без прекращения его подачи в информации, имеющейся у заявителя, отсутствуют. Следовательно, решение соответствует критерию изобретения "существенные отличия".

При подаче плавящегося электрода в зону сварочной дуги происходит расплавление свариваемых элементов и формирование сварочной точки. Регулированием времени сварки получают проплавление требуемой величины. На протяжении цикла точечной дуговой сварки, состоящего из нагрева верхней детали, его проплавления, приварки к нижнему листу и заварки шва. В зависимости от условий сварки (длительность процесса, толщины свариваемого металла и т. д.) один или несколько раз выключают электропитание дуги с продолжением подачи сварочной проволоки в ванну. В большинстве случаев это этап заварки шва, так как на этом этапе металл наиболее разогретый. Но, если цикл очень длинный, это можно сделать и на других стадиях, например, на стадии приварки верхнего и нижнего листа. Возможно в зависимости от момента отключения питания увеличение скорости подачи сварочной проволоки. Холодная сварочная проволока, попадая в разогретую ванну, сплавляется с металлом ванны, уменьшая ее температуру, что исключает перегрев и улучшает качество шва. Проволока во время выключения питания может подаваться из дополнительного канала.

Примеры.

При сварке двух листов толщиной 2 мм первый импульс подачи сварочной проволоки на скорости, обеспечивающей при напряжении на источнике питания 32 В ток в дуге 150 А, длился 0,2 сек. После этого скорость подачи увеличилась, что обусловило ток в дуге 400 А. Продолжительность этого цикла составила 0,4 сек. В это время был прожжен верхний лист и оплавлен нижний. С одновременным резким увеличением скорости электрода было отключено напряжение на источнике на 0,1 сек. Подача проволоки продолжалась, и это обусловило вплавление холодного электрода в сварочную ванну. После этого включено напряжение и подача сварочной проволоки на скорости, обеспечивающей силу тока в дуге равную 200 А. В мгновение расплавления вваренного электрода ток достиг 600 А.

При сварке листов толщиной 8 мм ток первого импульса, длившегося 0,4 сек, равнялся 300 А при напряжении на источнике питания 55 В. После этого на протяжении 0,9 сек через дугу прошел ток равный 950 А и сразу на 0,3 сек при сохранении высокой скорости подачи проволоки, было отключено напряжение на дуге с последующим через 0,1 сек включением напряжения в 10-15 В для разогрева электрода до мягкого состояния. По истечении 0,3 сек включается исходное напряжение и подача, обеспечивающая прохождение через дугу тока силой в 250 А. Через 0,4 сек повторение цикла отключения и после включения затем тока в 250 А происходит заварка кратера в течение 0,5 сек. Для осуществления сварки применялся аппарат ПШ-120, разработанный институтом ЭС им. Патона с доработками предприятия-заявителя.

Преимущества заявленного способа перед прототипом заключаются в улучшении качества сварного соединения. Данный процесс позволяет улучшить структуру и механические свойства металла шва не только в поверхностном слое, но и внутри, что сделает возможным его применение для ответственных конструкций, например, пристенных строительных лифтов.

Использование: для точечной сварки в различных областях. Сущность изобретения: на протяжении цикла сварки один или несколько (в зависимости от толщины свариваемого металла, величины тока и времени сварки) раз принудительно выключают питание сварочной дуги, не прекращая подачу плавящегося электрода. При значительных толщинах свариваемого металла во время принудительного выключения подают напряжение, достаточное для нагрева электрода до пластического состояния. В результате во время принудительного сварочного тока в горячую ванну на протяжении цикла подается холодный металл, который сплавляется с металлом ванны, уменьшая его температуру, что предотвращает перегрев металла сварного соединения. 3 з. п. ф-лы.

1. Способ дуговой точечной сварки плавящимся электродом, включающий периодическую подачу плавящегося электрода, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества сварного шва, на протяжении цикла сварки осуществляют не менее одного раза принудительное гашение сварочной дуги. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что во время принудительного гашения сварочной дуги проволоку продолжают подавать. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что во время принудительного гашения сварочной дуги в сварочную ванну подают проволоку из дополнительного канала. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при сварке больших толщин во время принудительного гашения сварочной дуги на проволоку подают напряжение для нагрева ее до пластического состояния.