СПОСОБ СВАРКИ НЕПЛАВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ ПОГРУЖЕННОЙ ДУГОЙ Российский патент 2000 года по МПК B23K9/167 B23K9/08 B23K9/09 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в сварочном производстве.

Известен способ сварки погруженной дугой, при котором для устранения подреза с целью повышения качества формирования шва осуществляют второй проход поверхностной дугой при уменьшенном токе и увеличенном напряжении на дуге [Сварка в машиностроении/Справочник т.1/ под ред. Н.А.Ольшанского - М.: Машиностроение, 1978, с.221].

Недостатками аналога являются снижение производительности процесса с увеличением трудо- и энергозатрат, недопустимость повторного нагрева ряда материалов при малой погонной энергии (например, возможность подкалки зоны сварки).

Известен способ дуговой сварки в среде защитных газов, при котором с целью повышения качества формирования шва осуществляют принудительное давление на жидкий металл в хвостовой части ванны [МКИ⁴ АС СССР N 1240530 B 23 K 8/13, 1986].

Недостатками аналога являются значительный расход дефицитного защитного газа, натекание жидкого металла на поверхность свариваемых кромок, недопустимо большие для многих материалов скорости охлаждения металла шва.

Известен способ дуговой сварки с использованием продольного реверсируемого магнитного поля для управления гидродинамикой расплава [Журнал "Сварочное производство", 1975, N 11, с. 3 - 5].

Недостатком аналога является то, что используемое в способе реверсируемое магнитное поле не обеспечивает смещения расплава в направлении одностороннего подреза.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ электродуговой сварки модулированным током с низкой частотой [МПК⁶ АС СССР N 508356 B 23 K 9/16, 1976].

Недостатками прототипа являются снижение производительности процесса из-за периодического уменьшения тока; необходимость специального устройства, обеспечивающего периодический вертикальный подъем и опускание электрода, синхронизированный с изменением тока; небольшие изменения в режимах могут привести к "замерзанию" электрода и тем самым нарушению процесса.

При сварке погруженной дугой за один проход материалов толщиной более 5 мм из-за больших токов в расплавленном металле возникают значительные объемные электромагнитные силы, направленные к оси шва. В результате по краям шва возникают подрезы. Уменьшения подрезов можно добиться значительным снижением скорости сварки, однако в этом случае теряется основное преимущество способа. Двусторонний симметричный подрез возникает при размещении токоподвода строго по оси шва. В реальных конструкциях токоподвод, как правило, размещают по одну сторону шва, вследствие чего плотность тока со стороны токоподвода больше. Это приводит к нарушению симметрии поперечного сечения шва и возникает односторонний подрез со стороны, противоположной токоподводу.

Задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является улучшение формирования сварного шва за счет устранения одностороннего подреза.

Поставленная задача достигается тем, что в способе сварки неплавящимся электродом погруженной дугой с воздействием на расплавленный металл сварочной ванны продольного магнитного поля при сварке используют импульсы переменного тока прямоугольной формы при соотношении импульсов тока прямой полярности и обратной полярности 10:1, а на расплавленный металл сварочной ванны посредством соленоида воздействуют продольным магнитным полем в период импульса обратной полярности.

При этом вектор индукции магнитного поля направлен к поверхности свариваемых листов. В этом случае движение металла сварочной ванны со стороны токоподвода тормозится, а с противоположной стороны (то есть со стороны возможного подреза) ускоряется. Тем самым устраняются односторонний подрез и асимметрия шва.

Пример конкретной реализации способа.

Сваривают образцы из стали 12Х18Н10Т толщиной δ = 12 мм.

Сварку начинают на технологической пластине из того же материала, постепенно увеличивая ток и заглубление электрода.

Установившийся режим сварки: сварочный ток I = 600 А; напряжение на дуге U_д = 12 В; скорость сварки V_св = 10 м/ч.

Величина магнитной индукции соленоида В = 0,025 Т.

Сварка ведется импульсами с частотой 50 Гц. Время обратного импульса, т. е. время включения соленоида, равно 0,018 с.

При сварке без соленоида образцы имели односторонний подрез глубиной до 1,5-2,0 мм. Применение соленоида позволило полностью устранить подрез. Таким образом, предлагаемый способ позволяет устранить односторонний подрез и улучшить форму шва без использования присадочного материала и повторного расплавления шва.

Способ может быть использован в сварочном производстве. Сварку ведут погруженной дугой неплавящимся электродом переменным током. Используют импульсы переменного тока прямоугольной формы. На расплавленный металл сварочной ванны воздействуют продольным магнитным полем в период импульса обратной полярности. Соотношение импульсов тока прямой и обратной полярностей 10:1. Способ позволяет улучшить формирование сварного шва за счет устранения одностороннего подреза.

Способ сварки неплавящимся электродом погруженной дугой, включающий ведение сварки переменным током, отличающийся тем, что используют импульсы переменного тока прямоугольной формы при соотношении импульсов тока прямой и обратной полярностей 10 : 1, а на расплавленный металл сварочной ванны посредством соленоида воздействуют продольным магнитным полем в период импульса обратной полярности.