Способ импульсной сварки под слоем флюса Российский патент 2018 года по МПК B23K9/18 B23K9/09 

Изобретение относится к механизированной дуговой сварке металлов плавящимся электродом под слоем флюса.

Известен способ импульсно дуговой сварки плавящимся электродом, при котором сварку осуществляют модулированной последовательностью импульсов различных параметров в зависимости от изменения скорости подачи проволоки, в частности сварку в среде защитных газов и открытой дугой осуществляют модулированной последовательностью импульсов сварочного тока с заданием модуляции подачи электродной проволоки при постоянной длине дуги. (Авторское свидетельство №521089 по кл. В23К 9/16, опубликовано 15.07.1976 г.)

Недостатком способа является ухудшение качества сварного соединения вследствие непостоянства количества энергии, вводимой в электрод от импульсного источника после отрыва капли за оставшееся время длительности импульса, определяемое импульсом подачи электродной проволоки. Поскольку это время при данном способе не постоянно из-за возможности механических сбоев в системе подачи проволоки, условия ввода энергии в электрод неодинаковы при наличии капли на торце электрода и при отсутствии капли, так как она является буфером, препятствующим тепловому потоку.

Известен также способ импульсной сварки, в котором осуществляют управление механизмом импульсной подачи сварочной проволоки, при этом в качестве источника управляющего сигнала используют датчик напряжения сварочной дуги, а импульс подачи сварочной проволоки производят в момент образования капли расплавленного металла, размер которой регулируют длиной сварочной дуги, и частоту следования импульсов подачи проволоки задают скоростью ее плавления. (Описание к патенту RU 2198079 А1, В23К 9/095, 9/12, опубликовано 10.02.2003).

Описанный способ не гарантирует стабильных размеров капли электродного металла из-за различных возмущений, возникающих в процессе сварки и влияющих на величину напряжения источника питания, что вносит свои коррективы в "точку" отсчета начала подачи импульса, а это сказывается на качестве сварного шва.

Наиболее близким по назначению, технической сущности и достигаемому результату к заявляемому способу импульсной сварки под слоем флюса является способ сварки, при котором осуществляют управление размером капли расплавленного металла выдачей управляющего сигнала в автоматическом режиме, и в качестве управляющего сигнала используют момент уравнивания минимального сварочного тока с заданным, который накладывается на момент импульсной подачи сварочной проволоки. (Описание к патенту RU 2238827 по кл. В23К 9/095, опубл. 27.10.2004).

Недостатком способа является зависимость размеров капель расплавляемого металла, определяющих структуру шва, от импульсной подачи сварочной проволоки, осуществляемой механизмом подачи, обладающим определенной инерционностью.

Задачей усовершенствования процесса сварки является обеспечение возможности влияния на структуру сварного шва.

Техническим результатом усовершенствования процесса импульсной сварки под слоем флюса является возможность влияния на процесс кристаллизации металла шва в сварочной ванне, что повышает качество и свойства металла сварного шва.

Поставленная задача решается тем, что в способе импульсной сварки под слоем флюса, согласно изобретению процесс сварки осуществляют при постоянной скорости подачи плавящегося электрода и периодическом ограничении сварочного тока дуги.

Заявляемый процесс позволяет организовать управление размерами порций расплавленного металла, попадающими в расплавленную ванну в одном импульсе тока. Управление размерами порций расплавленного металла возможно за счет изменения каждого из параметров дуги: величины тока дуги, тока во время ограничения и его времени, и времени паузы между ограничениями.

При ограничении сварочного тока уменьшается скорость плавления сварочной проволоки, а так как сварочная проволока подается с постоянной скоростью, то начинает укорачиваться дуговой промежуток. При снятии ограничения сварочного тока, ток дуги резко увеличится, так как дуговой промежуток в начальный момент короткий и его сопротивление уменьшилось. Часть проволоки при большом сварочном токе быстро расплавится и попадет в сварочную ванну и ток снова ограничивается.

Плавление сварочной проволоки при мгновенном и многократном увеличении тока дуги переходит в струйный процесс.

Заявляемый способ импульсной сварки под слоем флюса поясняется примером его реализации при одном из режимов.

Опробование проводилось на стали 15Х2НМФА.

Стабильный режим сварки под флюсом при постоянной скорости подачи проволоки диаметра 4 мм проводился при следующих параметрах:

Ток сварки - 540 ампер, Напряжение - 30-34вольта,

Вводилось ограничение тока дуги до 80-100 ампер на 0,2 секунды.

После снятия ограничения ток скачком возрастал до 1100-1200 ампер и за 0,1 секунды снижался до 450-500ампер.

Вводилось новое ограничение.

В результате такого сварочного импульсного процесса зерно металла шва получилось меньшего размера по сравнению с обычным стабильным режимом, что привело к повышению ударной вязкости на 7-8%.

Изобретение может быть использовано при механизированной дуговой сварке металлов плавящимся электродом под флюсом. Подачу плавящегося электрода осуществляют с постоянной скоростью. Сварочные импульсы формируют путем периодического мгновенного снижения тока сварочной дуги и снятия упомянутого снижения с обеспечением скачкообразного возрастания тока. Формированием порции расплавленного металла плавящегося электрода управляют путем изменения в импульсе параметров дуги, включающих: величину тока сварочной дуги, величину и время снижения тока сварочной дуги, время паузы между периодами снижения тока сварочной дуги. Способ обеспечивает возможность влияния на процесс кристаллизации металла шва в сварочной ванне.

Способ импульсной сварки под слоем флюса, отличающийся тем, что подачу плавящегося электрода осуществляют с постоянной скоростью, а сварочные импульсы формируют путем периодического мгновенного снижения тока сварочной дуги и снятия упомянутого снижения с обеспечением скачкообразного возрастания тока, при этом управляют формированием порции расплавленного металла плавящегося электрода путем изменения в импульсе параметров дуги, включающих величину тока сварочной дуги, величину и время снижения тока сварочной дуги, время паузы между периодами снижения тока сварочной дуги.