Способ сварки электрозаклепками плавящимся электродом в среде защитных газов Советский патент 1984 года по МПК B23K9/16 

Изобретение относится к сварочному производству и предназначено для сварки электроэаклепками плавящимся электродом в среде згодитных газов.

Известен способ дуговой точечно сварки плавящимся электродом в среде аргона ij .

Однако электрозаклепочные соединения, выполненные с помощью, этого способа, обладают недостаточной глубиной проплавления и, кроме того, граница головки электрозаклепки зачастую имеет неправильную отличную от окружности форму.

Известен способ дуговой точечной сварки плавящимся электродом в среде углекислого газа, позволяющий получить очертания наружной границы головки электрозаклепки, близкие к окружности с достаточной глубиной проплавления 21 .

Однако в этом способе наблюдает.ся усадочный дефект в виде углубления на поверхности головки электрозаклепки, снижающий качество внешнего вида.

Известна также дуговая сварка в смеси аргона и углекислого газа 3.

Однако даже при небольшом содержаний углекислого газа (3-5%) в газовой смеси содержащей аргон, на поверхности головки электрозаклепки наблюдается усадочный дефект, характерный для электрозаклепочных соединений, выполненных в среде углекислого газа.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ дуговой точечной сварки, при котором дугу возбуждают между сваривае1У1ым изделием и покрытым электродом, защищаемым потоком газа Сопло, в котором горит дуга, вначале заполняют активным газом или газовОй смесью с контролируемой активностью. По прошествии определенного времени после зажигания дуги в сопло подают инертный газ 4

Одйако в указанном способе нет связи между моментом изменения состава газовой смеси и процессом формирования электрозаклепки. Поэтому применение указанного способа при сварке стальных изделий тонкой электродной проволокой не позволяет надежно устранить дефекты формирования, характерные для сварки « углекислом газе и аргоне, а именно наличие усадочного дефекта на поверхности головки электрозаклепки и отклонение наружной границы головки от окружности. Кроме того, шлаковая корка, образующаяся при сварке покрытым электродом на его

торце, снижает надежность повторного возбуждения дуги.

Цель изобретения - повышение качества электрозаклепочного соединения за счет улучшения внешнего вида электрозаклепки и надежности повторного возбуждения дуги.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу сварки электрозаклепками плавящимся электродом в среде защитных газов, при котором процесс начинают- в смеси инер тного и активного газа, подаваемой в сопло, а заканчивают в инертном газе, отключение активного газа выполняют в момент начала кристаллизации наружной границы головки электрозаклепки.

Установлено, что при дуго.вой точечной сварке стальных изделий тонкой электродной проволокой в газовой смеси, содержащей углекислый газ и аргон и подаваемой |В сопло, преждевременное отключени углекислого газа до момента начала кристаллизации наружной границы |головки электрозаклепки вызывает нровность наружной границы и овальность головки электрозаклепки, котрые характерны для электрозаклепочных соединений, полученных в среде одного аргона.

Отключение.углекислого газа после момента начала кристаллизации наружной границы головки электрозаклепки не устраняет усадочный дефект на поверхности головки электрозаклепки, характерный для электрозаклепок, полученных в среде одного углекислого газа.

Отключение углекислого газа в газовой смеси, подаваемой в сопло, по моменту начала кристаллизации наружной границы головки обеспечивает получение электрозаклепки с правильной округлой формой, характерной для углекислого газа и исключает дефекты на поверхности головки электрозаклепки.

Кристаллизация и последующее охлаждение поверхности электро. заклепки и остаточной капли на конце электрода в среде инертного газ (аргона) приводит к отсутствию окиных и шлаковых пленок.Это дополнительно улучшает внешний вид электрза1клепки,повы1яает надежность возбуждения дуги в последующем цикле сварки и в целом повышает качество процесса.

На чертеже приведена схема реализации способа.

Способ осуществляется следующим образом.

В корпус горелки 1 через верхний ввод 2 подают инертный газ, пр ходящий через газовый клапан 3, которым управляют с помощью,схем 4 управления. Контроль за расходом газа выполняют с помощью ротаметра 5 и редуктора б. Через нижний ввод 7,являющийся выходом-газового клапана В, расположенный в зоне со пряжения мундштука 9 с корпусом горелки, подают активный газ, расход которого контролируют с помо,щью ротаметра 10 и редуктора 11. .Управление клапаном 8 выполняют также с помощью схемы 4. Смещение активного н инертного га за в газовую смесь производят в корпусе горелки 1, внутренiняя поверхность которого вместе с наружной поверхностью направляющего канала электродной проволоки образует камеру смешения газов.. Дуг возбуждают избыточно контактным способом, путём закорачивания электродной проволоки 13 на изделие 14, при этом проволоку подс«от помощью механизма 15, приводящего в движение подающие ролики 16. Про цесс выполняют от выпрямителя 17 обычно на обратной полярности. Отключение активного газа осуществляют в момент времени, когда начинается кристаллизация металла в области наружной границы головки электрозаклепки. Этот момент выявляют по-разному. В общем случае с помощью предварительно проведенной киносъемки. Может быть применен для этой/дели оптический датчик с узкой зоной наблюдения, направленной на предварительно определенное место нахождения границы головки электрозаклепки. В случае применения газовой сме си, содержащей в качестве инертноI го газа аргон, а в качестве актив1ного - углекислый газ,-момент нача ла кристаллизации наружной границы головки электрозаклепки выявляют путем предварительной постановки серии электрозаклепок с. последова. тельным увеличением длительности подачи активного газа при прочих неизменных па:раметрах режима, при этом измеряют размеры электрозакле пок и фиксируют наличие шлаковых частиц на границе головки, а иском момент определяют как момент, соот .|Ветствующий минимальной длитель{ности, при которой;наружная гранигца головки по форме отличается ют Окружности не более, чем на. 15% и имеет равномерные следы шлака. Выявленную длительность подачи газа фиксируют и в дальнейшем сварку электрозаклепок на данном режик1е выполняют при ЭТОЙ длительности. Завершают процесс сварки в сред инертного газа, отключение которог осуществляют после охлаждения поверхности головки электрозаклейки и остаточной электродной капли ниже температур окисления. При этом поверхности головки электроэаклепки и капли не должны иметь цветов побежалости. Пример . Способ сварки элект розаклепками реализован при сварке ответственных соединений из стали 55. Сварку выполняли на обратной полярности тонкой электродной проволокой марки Св - 08Г2С диаметром 1,2 мм. Источник питания выпрямитель ВС-300. В качестве активного использовали углекислый газ, а в качестве инертного - аргон, с содержанием последнего в газовой смеси в пре- делах 25-50%. Смешение газов производили в корпусе, горелки в соответствии со схемой. В качестве отсекателей газа применяли газовые клапаны марки П-ЭПК-12У4, при этом углекислотный клапан располагали на расстоянии 30 NW от корпуса горелки. Расход защитных газов устанавливали по ротаметрам марки РС-3. Напряжение холостого хода источника устанавливали в пределах 30-31В. Вылет электрода - 12 мм. Зазор между торцом сопла и изделием составлял 2 мм. Выполнялась сварка двух типораз-. меров электрозаклепочных соединений. В первом случае продолжительность горения Дуги при диаметре головки электрозаклепки равном 10 мм составляла 0,66 с. При этом момент отключения активного газа определяли путем предварительной постановки серии электрозаклепок с последовательным увеличением длительности подачи углекислого газа, измеряли размерил электрозаклепок и фиксировали наличие шлаковых частиц по границе головки, а искомый момент определяли как момент, соответствующий минимальной длительности, .при которой наружная граница головг ки по форме отличалась от окружности не более, чем на ±5%, и имела равномерные следы шлака. Эта длительность, отсчитываемая от начала горения, составляла 0,54 с. Во втором случае продолжительность горения дуги при диаметре головки электрозаклепки равном 6 мм, составляла 0,413 с. При этом длительность подачи активного газа, отсчитываемая от начала горения дуги, составляла 0,32 с. Последующее отключение ине)тного газа в обоих случаях выполняли по истечении 3 ,с после окончания горения дуги., Процесс был реализован на специальной установке для дуговой точечной сварки с програ1ъОи1ированием

параметров и высокой надежностью возбуждения дуги.

В результате были получены электрозаклепки без усадочного дефекта на поверхности головки. Отклонение формы головок электрозаклепок от окружHocTHf которое определяли по относительной разнице минимгшьного и мак-симального диаметров было не более, чем ±5%. Макрошлифы показали, что проплавление имеет форму, характернуго для процесса дуговой точечной сварки, выполняемой в среде углекислого газа. Электрозаклепка и остаточная капля на торце электрода имели чистую поверхность без окислов и шлаковой корки, что улучшало внешний вид соединения и позволило добиться высокой надежности возбуждения дуги в повторном цикле без специальной дополнительной подготовки торца электрода (напри.мер без откусывания капли, застывшей на торце).

Проводились испытания по базовому варианту,в качестве которого был взят распространенный способ дуговой точечной сварки в среде углекислого газа. Параметры режимов сварки были взяты такие же что приведены в примере. Выполняли

сварку десяти образцов с диаметром головки электрозаклепки 10 мм и десяти образцов с диаметром головки электрозаклепки 6 мм. Во всех случаях был отмечен усадочный дефект на поверхности головки электрозаклепки; диаметр дефекта 2-5 мм глубина 1-2 мм. Наличие усадочного дефекта снижает качество соединения. При этом во всех случаях торе электродной проволоки был покрыт окисной и шлаковой пленкой, что снижало Нсщежность возбуждения дуги и качество сварки.

Таким образом, предлагае1 |1й способ позволяет получать электрозаклепочные соединения с правильно близкой к окружности, формой наружной границы головки электрозаклепки и 1ладкой, без дефектов, поверхностью головки, а тем самым устраняет недостатки прототипа и базового варианта.

Хороший внешний вид электроза- J лeпoк в сочетании с достаточными прочностными характеристиками позволяет заменить клепаные соединения на электрозаклепочные в ряде сварных узлов ответственных соединений и тем самым снизить трудоемкость изготовления узла. .

СПОСОБ СВАРКИ ЭЛЕКТРОЗА.КЛЕПКАМИ ПЛАВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ В СРЕДЕ ЗАЩИТНЫХ ГАЗОВ, при котором процесс начинают в смеси активного и инертного газа, а заканчивают в инертном газе, отличающийс я тем, что, с целью повышения качества электрозаклепочного соединения, отключение активного газа осуществляют в момент начала кристаллизации наружной гр1аницы головки электрозаклепки. (Л