Способ определения устойчивости сварочной дуги Советский патент 1986 года по МПК B23K9/10 

Изобретение относится к способам определения сварочно-технрдогически : свойств сварочных материалов, в част ности устойчивости сварочной дуги, и может быть использовано при выборе И разработке материалов, а также технологии сварки и наплавки плавяпщмся и неплаБЯпр1мся электродом в различ-- ных отраслях промьтшенности и строительства .

Цель изобретения - повмпение точности оценки и расширение области использования способа путем определения устойчивости горения сварочной дуги при ее отклонении в процессе сварки, а также при наличии неравномерности плавления электрода.

Для определения устойчивости сварочной дуги в пластине выполняют паз переменной ширины и вращают ее в горизонтальной плоскости с окружной скоростью, равной скорости сварки, электрод устанавливают вертикально над пластиной, после чего возбуждают

дугу н поддерживают ее горение до об- 25 ного дутья столб дуги смещается от

рыва, измеряют предельную ширину паза при которой происходит обрыв дуги, и устанавливают критерий оценки устойчивости дуги, затем дополнительно пластину вращают в вертикальной плоскости, электрод устанавливают в горизонтальное положение, между пластиной и электродом образуют угол в пределах 5-10°, производят повторное возбуждение дуги, а критерий устойчивости дуги при ее отклонении устанавливают из соотношения

,

ь.

где

Ьв

предельная ширина паза на пларткяе, вращающейся в вертикальной плоскости, мм; предельная ширина паза на пластине, вращающейся в горизонтальной плоскости, мм. Условия ИОНИЗАЦИИ дуговЪго промежутка зависят от положения столба дуги относительно оси электрода, что вызвано различиями температуры электрода по сечению, концентрации и сое тава ионизированных газов и плазменных потокрв, интенсивности и направления электромагнитных составляющих дуги и электрода. Кроме того, при плавлении сварочных материалов, име- ющих неоднородность состава и физических свойств в поперечном сечении, покрыть1х электродов, порошковых проволок и лент, активированных электродов, наблюдается неравномерность их плавления в торцовой части. В этом случа,е прост.ранственное

положение столба дуги относительно оси электрода изменяет долю участия составляющих электрода в ионизации дугового промежутка. Так, например, при сварке порошковой проволокой в

нижнем положении, т. е, при вертикально установленной проволоке и горизонтальной пластине, столб дуги располагается параллельно оси электрода вдоль выступающей из оболочки

нерасплавившейся части сердечника. В

результате контакта дуги с шихтой

сердечника столб дуги в максималь ной степени насыпается продуктами

диссоциации компонентов шихты, что

определяет их основную роль в установлении устойчивости дугового разряда. При сварке и наплавке, например, н угол, узкую разделку, по кромкам деталей, в условиях действия магнит

оси электрода. В этом случае доля участия шихты сердечника в ионизации дугового промежутка снижается. В зависимости от ионизирующих свойств 1ШХТЫ устойчивость дуги повышается или понижается. В последнем случае наблюдается обрыв дуги ,что нарушает стабильность процесса и ухудшает качество сварки.

№1Нимальное участие шихты в ионизации дуги достигается при горизонтально расположенной проволоке и вертикальной пластине при условии минимального угла между ними за счет того, что столб дуги становится перпендикулярным оси проволоки и не контактирует с шихтой сердечника. Вертикальное положение пластины обус- ло вливает уменьшение просыпания щих- ты в дуговой промежуток, что повышает точность определения устойчивости.

Образование угла 5-10° между электродом и пластиной необходимо для предупреждения замыкания боковой поверхности электрода с поверхностью пластины и расширений пределов измерений в сторону меньших значений. При угле меньшем 5° нарушается ста- бильность процесса сварки, а при большем 10° снижается точность определения устойчивости дуги из-за уменьшения угла между столбом дуги и осью электрода.

31

Таким образом, при возбуждении и горении дуги между вертикально установленным электродом и вращающейся в горизонтальной плоскости пластиной а также между горизонтально установ- ленным электродом и вращакицейся в вертикальной плоскости пластиной создаются два критических условия устойчивости дуги. Различие устойчивости для. этих двух условий является критерием,. характеризующим устойчи- , вость дуги при ее отклонении в процессе сварки. Численно критерий определяется по относительному изменению предельной ширины паза, определенной на горизонтально и вертикально вращающихся пластинах.

Способ осуществляют следующим образом.

Берут пластину из основного металла и в ней выполняют паз переменной щирнны. Вертикально над пластиной устанавливают используемый электрод и возбуждают дуговой разряд. Режимы горения дуги поддерживают в пределах рекомендуемых для данного сварочного материала. Пластину вращают в горизонтальной плоскости, при этом окружную скорость в месте горения дуги уста- навливают равной скорости сварки. Перемещая электрод или пластину от узкой части паза к широкой определяют предельную ширину паза, при которой происходит обрыв дуги. Затем производят вращение пластины в вертикальной плоскости, а электрод ус-- танавливают горизонтально в пространстве, при этом угол между пластиной и электродом выбирают равным 5-10.

Повторно возбуждают дугу и определяют предельную ширину паза, при ко- торой происходит обрыв дуги. Используя значение предельной ширины паза для пластин, установленных горизонтально и вертикально, вычисляют критерий устойчивости при сварке в условиях отклонения дуги. Сварочным материалом с положит ел значениями криг терию прогнозируют хорошую устойчивость дуги при ее отклонении, при этом большим значениям соответствует и лучшая устойчивость. При отрицательных значениях критерия использование сварочных материалов для сварки-и.наплавки в угол, узкий паз, по кромкам не рекомендуется ввиду нарушения стабильности сварки. Кроме того, при использовании порошковых лроволок это значит, что компоненты

5 tO 15

20 5

0 5

0

1004

сердечника деионизируют дуговой промежуток, а при использовании покрытых электродов - компоненты обмазки способствуют ионизации дугового промежутка.

Пример. Определяли устойчивость горения, дуги порошковых, проволок ПП-Р4М6Ф2-0 и ПП-РТ8Ф2-0 диаметром 3,0 мм с целью выбора прЬволоки, обеспечивающ ей лучшую стабильность, наплавки инструментальной стали на заготовку торцовой фрезы из стали 40Х.

В качестве вращающейся пластины брали стальной диск толщиной 12 мм и диаметром 250 мм. В диске выполняли радиальнь1Й паз, ширина которого изменялась от нулевого значения до 20 мм. Сварочную дугу питали от вьт- рямителя ВДУ-504 на поглощающей хат рактеристике и обратной полярнс сти тока. Подачу пройолоки в зону горения осуществляли с помощью подающего механизма полуавтомата А 1197П. Режимы горения дуги устанавливали в пределах рекомендуемых для дайных проволок: ток 220-250 А; напряжение 24-26 В. Скорость передвижения дуги в месте ее горения устанавливали равной скорости наплавки - 16 м/ч.

Вначале проволоку подавали верти- кально вниз, а пластину вращали в горизонтальной плоскости. После возбуждения дуги измеряли предельную вшрину паза, при которой происходит обрыв дуги Ь. Затем проволоку подавали горизонтально, а пластину вращали в вертикальной плоскости.- Угол of, образованный между осью проволоки и плоскостью пластины, изменяли от 3,5 до 12. Измеряли предельную ширину паза на пластине, вращакя1ейся в вертикальной плоскости, и вычисляли значения критерия устойчивости.

Предложенный способ позволяет получить достоверные результаты в связи с тем, что положительным значениям критерия соответствует лучшая реальная устойчивость процесса.

. Предел-изменений угла наклона электрода к пластине подтверждается опытами. При малом значении угла нарушается стабильность процесса, что затрудняет проведение измерений, а при большем происходит снижение точности оценки.

Использование предложенного способа имеет следующие преимущества: расширяется область использования ре . 1234100

зультатов за счет определения устой-алов, повьлпаются эксплуатационные

чивости горения дуги при ее отклоне-характеристики сварочных и наплавленнии в процессе сварки; повышается Гных изделий; уменьшается количество

достоверность определения устойчивое5 от нарушений устойчивости. Кроти при сварке и на плавке в угол.ме того, способ позволяет установить

узкий паз, по кромкам, при действиивзаимосвязь неравномерности плавления

магнитного дутья; улучшается качествоэлектродов с устойчивостью сварочной

разработки составов сварочных матери-дуги.