Способ сварки плазменной проникающей дугой Советский патент 1987 года по МПК B23K9/16 

Изобретение относится к способам плазменной сварки проникающей дугой Кольцевых стыков труб без раздела кромок и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства.

Цель изобретения - повышение качества сварного соединения за счет исключения дефектного формирования сварного соединения в начале 1нва.

Ыа фиг. 1 показана схема нроцесса сварки; на фиг. 2 - циклограмма процесса.

Способ сварки плазменной проникающей дугой осуществляют следующим образом.

Предварительно свариваемое изделие 1 собирают без разделки кромок на прихватах. Затем в собранных деталях изделия 1 производят сверление цилиндрического сквозного отверстия 2, ось 3 которого проходит 1ОД острым углом к. направлению сварки Vce в плоскости стыка 4 изделия 1, и дополнительного конического глухого отверстия 5, ось 6 которого расположена по нормали к поверхности изделия 1. Коническое глухое отверстие 5 выполняют так, чтобы образующая 7, пересекающая стык 4, совпала с образуюп1ей отверстия 2, а другая

10

Vce.p . Далее сварку стыка 4 осуществляют по принятой технологии. Момент оплавления места пересечения конической и цилиндрической поверхностей можно определять из предварительных опытных данных или автоматически по умепьщению интенсивности излучения перед дугой 12 с помощью фотодатчика 14. При натекании дуги 12 на коническую новерхность 5 перед дугой образуется облако 15 отраженного столба дуги 12, интенсивность излучения которого при оплавлении выступа 9 резко уменьшается. При направлении фотодатчика 14 перед дугой его сигнал также резко уменьшается при оплавлении выступа и по этому 15 сигналу начинают неремен ение дуги 12 в направлении сварки. Смещение дуги на (0,3-0,6) dnji от точки 9 в направлении, нротивоположном направлению сварки, необходимо для более сильного обтекания его дугой и создания аэродинамического эффекта, способствующего лучше.му удержанию образующейся сварочной ванны от выливания внутрь трубы.

При смещении менее 0,3 ёддаэродинами- ческие силы, возникающие при обтекании

20

образующая 8 образовала в плоскости сты- 25 потоком дуги 12 выступа 9, недостаточны

ка 4 в пересечении с образуюнхей отверстия 2 точку 9 пересечения. Глубину конического глухого отверстия 5 реко.мендуется выполнять на (0,4-0,6) толщины свариваемого металла. Затем в месте отверстия 5 располагают плазменную горелку, в которой электрод 10 расноложен по оси плазмооб- разующего сопла 11, имеющего отверстие диаметром djj. Ось горелки расположена в плоскости стыка 4 и смещена относительно точки 9 пересечения конической и цилиндридля удержания расплавляемого металла и возможен выброс металла с обратной стороны щва внутрь трубы, что приводит к ослаблению сечения щва, натекам металла внутри трубы и даже прожогам. 30 При смещении более 0,6 dnnпроисходит значительное оплавление выступа, которое приводит к стеканию расплавленного металла и закрытию сквозного отверстия. Вследствие этого также происходит выброс металла и т. п., что снижает качество сварных

ческой поверхностей в направлении, противо- соединений. Задержка перемещепия плазположном направлению сварки, на (0,3- 0,6) dnfl, Возбуждают дугу 12 между электродом 10, при этом она также смещена от точки 9 на (0,3-0,6) ёдд и натекает в осменнои горелки в направлении сварки после зажигания дуги необходима для образования сварочной ванны определенных размеров, обуславливающей качественное форминовном на коническую поверхность 5, обте- 40 рование щва. При недостаточном или чрез45

кает место пересечения 9 конической и цилиндрической поверхностей и выходит через цилиндрическое отверстие 2 внутрь изделия в виде факела.

При горении дуги 12 в месте глухого отверстия 5 происходит оплавление конической и цилиндрической поверхностей и образование сварочной ванны. Место 9 пересечения поверхностей также оплавляется и через время toiuj принимает ноложение 13, после чего начинает перемещение дуги 12 50 цессе сварки, в направлении сварки Vc с плавным нарастанием скорости сварки. Расход плазмо- образующего газа Qjjj, и ток сварки Ice остаются неизменными в течение всего процесса. Время нарастания скорости свармерном объеме сварочной ванны в начале процесса сварки происходит соответственно либо несплавление по кромкам сквозного канала (иногда даже рез), либо выливание металла внутрь.

Плавное нарастание скорости сварки при прохождении дугой 12 над засверловкой 5 необходимо для выравнивания фронта плавления сварочной ванны до положения, соответствующего рабочему положению в проПри установлении рабочего значения скорости сварки до выхода дуги за отверстие может „произойти захлопывание сквозного канала в ванне и соответственно неки задают таким образом, чтобы при выходе 55 провар. При установлении рабочего значе- дуги 12 за отверстие (фиг. 1, точка) ско- ния скорости сварки носле выхода дуги за рость сварки достигла рабочего значения отверстие возможен прожог.

0

Vce.p . Далее сварку стыка 4 осуществляют по принятой технологии. Момент оплавления места пересечения конической и цилиндрической поверхностей можно определять из предварительных опытных данных или автоматически по умепьщению интенсивности излучения перед дугой 12 с помощью фотодатчика 14. При натекании дуги 12 на коническую новерхность 5 перед дугой образуется облако 15 отраженного столба дуги 12, интенсивность излучения которого при оплавлении выступа 9 резко уменьшается. При направлении фотодатчика 14 перед дугой его сигнал также резко уменьшается при оплавлении выступа и по этому 5 сигналу начинают неремен ение дуги 12 в направлении сварки. Смещение дуги на (0,3-0,6) dnji от точки 9 в направлении, нротивоположном направлению сварки, необходимо для более сильного обтекания его дугой и создания аэродинамического эффекта, способствующего лучше.му удержанию образующейся сварочной ванны от выливания внутрь трубы.

При смещении менее 0,3 ёддаэродинами- ческие силы, возникающие при обтекании

0

для удержания расплавляемого металла и возможен выброс металла с обратной стороны щва внутрь трубы, что приводит к ослаблению сечения щва, натекам металла внутри трубы и даже прожогам. 0 При смещении более 0,6 dnnпроисходит значительное оплавление выступа, которое приводит к стеканию расплавленного металла и закрытию сквозного отверстия. Вследствие этого также происходит выброс металла и т. п., что снижает качество сварных

меннои горелки в направлении сварки после зажигания дуги необходима для образования сварочной ванны определенных размеров, обуславливающей качественное форми45

50 цессе сварки,

мерном объеме сварочной ванны в начале процесса сварки происходит соответственно либо несплавление по кромкам сквозного канала (иногда даже рез), либо выливание металла внутрь.

Плавное нарастание скорости сварки при прохождении дугой 12 над засверловкой 5 необходимо для выравнивания фронта плавления сварочной ванны до положения, соответствующего рабочему положению в процессе сварки,

При установлении рабочего значения скорости сварки до выхода дуги за отверстие может „произойти захлопывание сквозного канала в ванне и соответственно неПример. Сваривают плазменной проникающей дугой стыковые соединения труб из титанового сплава ВТ1-О 0 158x8 мм. Сварку выполняют на сварочной установке СА-322 при вертикальной оси трубы без разделки кромок. В качестве источьгика питания используют ТИР-ЗОО. Зан 1итный и плазмообразующий газ - аргон.

Сварку по предлагаемому способу выполняют па следуюндем режиме : ток сварки

V Vfi

0,22 м/мин; Рад 4 л/мин;

200 А;

диаметр сопла 2,5 мм; расстояние электрод - сопло 0,5 мм; диаметр электрода 3 мм; угол заточки электрода 30°. В месте начала сварки выполняют отверстие диаметром 2,5 мм под углом 25° к поверхности трубы в плоскости направления сварки. В соответствии с фиг. 1 с наружной стороны трубы высверливают коническое отверстие глубиной 3-4 мм с осью, нормальной к поверхности трубы, при этом угол конуса 90°, а образующая конуса совпадает с образующей цилиндрического отверстия. Перед началом сварки электрод устанавливают со смещением 1,5 .мм относительно точки 9 (фиг. I) в сторону, противоположную направлению сварки.

Качество сварки оиеьшвают по внешнему виду щвов и по макрощлифам. Сварка на указанном режиме позволяет получить качественное формирование щвов сварных соединений в соответствии с требования.ми, предъявляемыми к пим. В месте начала сварки отсутствуют натеки металла и выбросы металла внутрь трубы. После перекрытия щва на месте начала сварки формируется обратный валик щириной b 4 мм, с высотой усиления h 1,00 мм. Макроиллифы показывают отсутствие пустот в щвах и

l.Q.

качественное сплавление метал.па 1нва с кромками.

Использоваппе сварки сог.часно предла- гаемому способу позволяет к) качество сварных операпий за счет улучн1ения формирования сварного пша.

0

5

0

5

0

5

Формула изобретения

Способ сварки плазменной проникающей дугой кольцевых стыков труб без разделки кромок, при котором в начале щва в состыкованных кромках выполняют цилиндрическое отверстие и над ними возбуждают дугу, отличающийся тем, что, с целью по- вьниения качества сварного соединения, цилиндрическое отверстие располагают под острым углом к направлению сварки и со стороны дуги по нормали к поверхности изделия выполняют донолннтельное коническое глухое отверстие, ось которого смещена, от оси цилиндрического отверстия в сторону, противоположную направлению сварки, а образующая, пересекающая стык, совпадает с образующей цилиндрического отверстия, дугу располагают со смещеппем (0,3- 0,6)dm от точки пересечепия конпческой и цилиндрической поверхностей отверстий в плоскости стыка в направлении, иротиво- положном направлению сварки, где d,, - диаметр выходного отверстия, в сопле плазмотрона, и после оплавления мета пересечения конической и цилиндрической поверхностей начинают перемещение дуги в направлении сварки с плавным нарастанием скорости сварки и при выходе за отверстие скорость сварки достигает рабочего значения.

Qnn

/

Ic6

YcS

/

QQ

:

Фиг. 2

Редактор С. Пекарь Заказ 3432/15

Составитель Г. Тютченкова

Техред И. ВересКорректор А. Зи.чокосов

Тираж 974Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по де,чам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Изобретение относится к способам плазменной сварки проникающей дугой. Целью изобретения является повышение качества сварного соединения. В предварительно собранных деталях 1 без разделки кромок выполняют сквозное цилиндрическое отверстие 2 под острым углом к направлению сварки в плоскости стыка и коническое глухое отверстие 5. Ось отверстия 5 расположена по нормали к свариваемой поверхности, а его образующая 7 совпадает с образующей отверстия 2. Глубину отверстия 5 выполняют на величину 0,4- 0,6 толщины свариваемого металла. Перед сваркой ось горелки смещают на (0,3- 0,6) точки пересечения конической и цилиндрической поверхностей. При сварке данным способом отсутствуют выбросы и натеки металла в полость трубы. 2 ил. 11 V 00 N3 00 О5 фиг. 1