СПОСОБ СВАРКИ ПОГРУЖЕННЫМ ЭЛЕКТРОДОМ Российский патент 1998 года по МПК B23K9/16 

Изобретение относится к дуговой сварке в среде гелия и может быть использовано при изготовлении конструкций средней и повышенной толщины из титановых сплавов.

Известен способ сварки погруженным электродом, при котором в качестве плазмообразующего газа используют гелий, а для защиты и охлаждения лицевой и обратной стороны шва применяют, аргон [1]. Недостатком известного способа является повышенный расход гелия, который продолжает поступать в горелку для охлаждения сварного шва и после отключения сварочного тока.

Известен также способ сварки, при котором осуществляют управление потоками газов, поступающих в горелку, защитный козырек и подкладку; для уменьшения расхода регулируют время начала и окончания подачи защитных газов синхронно или асинхронно с включением или отключением сварочного тока (патент ГДР N 3544280, кл. B 23 K 9/16, 1985). Недостатком известного способа является повышенный расход плазмообразующего газа, который непроизводительно расходуют на охлаждение детали после выключения сварочного тока.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому способу является способ дуговой сварки в среде инертных газов, при котором в процессе сварки используют два разных газа: в зону дуги подают плазмообразующий газ (гелий или его смесь с аргоном), а в защитный козырек и подкладку - менее дорогой газ аргон; после отключения сварочного тока прекращают подачу плазмообразующего газа в горелку и производят подачу более дешевого газа для защиты горячего вольфрамового электрода и зоны сварки [2]. Недостатком известного способа является возникновение пневматического удара в момент одновременного срабатывания электромагнитных газовых клапанов при отключении рабочего плазмообразующего газа и направлении в его газопровод защитного охлаждающего газа. Это явление особенно характерно для процесса сварки погруженным вольфрамовым электродом, при котором во время сварки в зону дуги через сопло горелки подают гелий, либо смесь гелия с аргоном, а в защитный козырек и подкладку направляют аргон.

Наиболее близким к данному изобретению является известный способ сварки погруженным вольфрамовым электродом, при котором в процессе сварки в грелку подают плазмообразующей газ, а через подкладку - защитный газ [3].

Процесс сварки погруженным электродом характеризуется наличием растянутого периода спада рабочего потока до нуля при подъеме электрода на исходный верхний уровень; время подъема электрода и соответственно спад тока может достигать 25-30 с в зависимости от задаваемого заглубления электрода. Если переключение плазмообразующего газа на охлаждающий производить в начальный момент спада тока или в момент его отключения, то вследствие различной плотности плазмообразующего и защитного газов, а также из-за разности давлений в линиях разводки плазмообразующего и защитного охлаждающего газов возникает пневмоудар, который приводит к подсосу воздуха в сопло горелки и нарушению защиты, что недопустимо. Изобретение направлено на повышение качества сварки титановых сплавов вольфрамовым погруженным электродом путем устранения пневматического удара в момент замены плазмообразующего газа на защитный и подсоса воздуха в сопло горелки.

Поставленная задача решается следующим образом. В способе сварки погруженным вольфрамовым электродом, при котором в процессе сварки в зону дуги подают один газ (например, гелий или его смесь с аргоном), а для защиты и охлаждения лицевой и обратной стороны - другой газ (например, аргон), в период спада сварочного тока и подъема электрода на исходный уровень в сопло горелки подают смесь плазмообразующего и защитного газов.

Существенным отличием изобретения является наличие периода защиты вольфрамового электрода и сварного шва смесью, состоящей из плазмообразующего и защитного охлаждающего газов.

Сравнение предлагаемого технического решения с прототипом позволило установить его соответствие критерию "новизна".

Техническим результатом, который достигается при использовании данного изобретения, является устранение в необходимости проведения операции по удалению окисного слоя с поверхности электрода и сварного шва.

При изучении других технических решений в данной области техники признаки, отличающие изобретение от прототипа, не были выявлены, поэтому они обеспечивают предлагаемому техническому решению соответствие критерию "существенные отличия".

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом. Перед сваркой устанавливают уровень заглубления вольфрамового электрода и расход плазмообразующего газа в горелку, а в козырек и подкладку - защитного охлаждающего газа. При нажатии кнопки "пуск" срабатывают два электромагнитных газовых клапана, пропуская газы в соответствующие магистрали; одновременно начинается погружение электрода по мере увеличения сварочного тока до рабочего значения.

После сварки стыка и срабатывания кнопки "стоп" начинается спад сварочного тока и подъем электрода в исходное положение; одновременно срабатывает третий электромагнитный газовый клапан, пропуская в магистраль плазмообразующего газа также и защитный охлаждающий газ. В момент включения сварочного тока срабатывает первый электромагнитный клапан, перекрывая подачу плазмообразующего газа (в горелке остается только защитный газ). При наличии промежуточного периода, когда используют смесь из плазмообразующего и защитного газов, в газовых магистралях не происходит резких перепадов давлений, не наблюдается пневматического удара, приводящего к подсосу воздуха и нарушению сварного шва и электрода.

Предлагаемый способ сварки позволяет улучшить качество сварки погруженным вольфрамовым электродом, в основном, титановых сплавов.

Изобретение: способ дуговой сварки в среде гелия, в частности, погруженным электродом титановых сплавов средней и повышенной толщины - может найти применение в машиностроении. В заключительный период сварки при подъеме электрода в исходное состояние через сопло горелки подают газовую смесь, состоящую из плазмообразующего и защитного газов. При этом улучшается качество сварки, устраняется операция по удалению окисного слоя с поверхности электрода и сварного шва.

Способ сварки погруженным вольфрамовым электродом, при котором в процессе сварки в горелку подают плазмообразующий газ, а через подкладку - защитный газ, отличающийся тем, что по окончании сварки в период подъема электрода и спада сварочного тока в горелку дополнительно подают защитный газ.