Способ дуговой сварки плавящимся электродом Советский патент 1989 года по МПК B23K9/16 B23K9/18 

1

Изобретение относится к области дуговой сварки и может быть испо)1ь- зовано при сварке металлических изделий и конструкций под флюсом, в среде защитных газов и их смесях сплошными и порощковыми проволоками, а также с использованием специальных проволок без флюсов и защитнвпс газов.

При известных способах дуговой сварки плавящимся электродом с использованием в качестве защитной среды различных флюсов или газов регулирование сварочного тока, производительности процесса и размеров шва осуществляют путем изменения скорости подачи плавящегося электрода и напряжения дуги l.

Такое управление величиной сварочного тока, производительностью : процесса и размерами шва наряду с6 своей положительной стороной, заключающейся в легкости регулирования глубины проплавления основного металла (каждой скорости подачи электрода соответствует свой сварочный ток и глубина проплавления), изменяющейся в этом случае прямо пропорционально сварочному току (или плотности тока в электроде), имеет и серьезный недостаток - производительность плавления электрода изменяется более интенсивно, чем глубина проплавления основного металла, пропорционально квадрату силы сварочного тока (по закону Q jzRt где Q - количество тепла, вьщеляющего- ся в вылете плавящегося электрода I - сварочный ток; R - сопротивление вьиета электрода; t - время прохождения тока по вылету электрода), что приводит к нерациональному расходу сварочных материалов и электроэнергии и препятствует получению при сварке плавящимся электродом одного диаметра швов с удовлетворительными размерами и формой валика в широком диапазоне толщин соединений без скоса кромок и зазора в стыке.

(Л

4i СП

со

О

Кроме того, такое регулирование делает данные способы неприемлемыми при сварке соединений с переменными размерами разделки кромок, так как, например, с увеличением зазора в стыке соединения потребность в большем количестве электродного металла может быть удовлетворена лишь путем увеличения скорости подачи электрода и, соответственно, величины сварочного тока{ при этом неизбежно увеличивается пропорционально току и плотность тока в дуге, что, в свою очередь, приводит к прожогу изделий.

Наиболее близким к изобретению по технической супщости и достигаемому результату является способ дуговой сварки плавящимся электродом, при котором регулирование сварочного тока, производительности процесса и размеров шва осуществляют путем изменения диаметра плавящегося электрода и напряжения дуги (2).

Возможность управления сварочным током, производительностью процесса и разм арами швов без изменения скорости, подачи злЁктродй обеспечивает более рациональный расход сварочных материалов и электроэнергии и обеспечивает получение швов с удовлет- ворительньми размерами и формой валика в широком диапазоне толщин соединений без скоса кромок и зазора в стыке. Это обусловлено значительно меньшим влиянием диаметра электрода на производительность его плавления, чем скорости подачи при . переходе с одного значения тока на другое. При этом также не сложно определение глубины проплавления основного металла, зависящей от диаметра электрода (каждому диаметру электрода при Неизменной скорости его подачи соответствуют определенные значения сварочного тока и глубины проплавления основного металла).

ч-

К недостаткам способа следует отнести весьма сложный переход от одного значения сварочного тока к другому, например, при переходе на сваку металла другой толщины, и в процесс сварки невозможно оперативное управление сварочным током, производительностью процесса и размерами шва так как это связано с необходимость перезарядки сварочного оборудования проволокой другого диаметрй.

5

0

5

0

5

45

50

55

Способ непригоден для сварки соединений с переменными размерами разделки кромок из-за резкого изменения площади поперечного сечения электрода при переходе на другой ближайпмй диаметр и из-за технической сложности самого перехода.

Снижается производительность процесса и резко ухудшается качество сварки при скорости свыше 60 м/ч с использованием в качестве плавящегося электрода проволоки диаметром до 5 мм.

Недостатками способа являются также высокая материалоемкость и энергоемкость, а также громоздкость оборудования при использовании плавящихся электродов диаметром более 6 мм, что ограничивает область применения известного способа.

Целью изобретения является повышение производительности и качества сварки, а также упрощение оборудования.

Поставленная цель достигается за счет ведения сварки с подачей дополнительных электродньк проволок, находящихся под одним потенщ алом с основным плавящимся электродом, площадь поперечного сечения каждой из которых не превышает площади поперечного сечения основного плавящегося электрода, при этом регулирование сварочного тока, размеров и формы Щва осуществляют изменением суммарной площади поперечного сечения дополнительных электродных проволок при неизменном напряжении дуги.

На фиг. 1 изображена схема осуществления способа при сварке основным плавящимся электродом с подго- товленньми к сварке, но не участвующими в ней, дополнительными проволоками (подача их не включена); на фиг. 2 - схема осуществления способа при сварке основным плавящимся электродом и дополнительными проволоками одновременно.

Способ осуществляется следук1щим образом.

Перед включением процесса сварки на холостом ходу оборудования подают через токоподводящее устройство до выхода из мундштука несколько электродных проволок, одна из которых является основным плавящимся электродом 1, а остальные - дополнител:ьными электродами 2.

Суммарное количество проволок и площадь их поперечного сечения определяются в зависимости от максимального значения сварочного тока, намечаемого для использования при сварке, и максимальной производительности процесса.

Далее включают оборудование и выполняют сварку.

При переходе, например, на меньшую толщину свариваемого металла, отключают подачу соответствующего количества дополнительных проволок (одну или несколько) и тем самым снижа ют до необходимого значения величину сварочного тока, так как площадь поперечного сечения электрода при этом уменьшается.

Так как при сборке деталей под сварку зачастую имеет место отклонение размеров разделки кромок, значительно превьпнающее допустимые предел то перед началом сварки оценивают эт отклонения, а при возбуладении дуги - подают либо один основной плавящийся электрод (если в начале стыка соединение собрано нормально, в пределах допустимых отклонений размеров разделки) , либо основной плавящийся электрод и одну или несколько дополнительных проволок (если в начале стыка соединение собрано с недопустимыми отклонениями размеров разделки кромок, требующими увеличения количества расплавляемого электродного металла).

Количество подаваемых дополнительных проволок и суммарную площадь их поперечного сечения до сварки устанавливают исходя из необходимого количества электродного металла для заполнения шва в районе стыка с наибольшими отклонениями разделки кромок. При этом для обеспечения плавности введения дополнительного присадочного металла в шов, исключения резких бросков сварочного тока и нарушения устойчивости процесса площадь поперечного сечения каждой дополнительной проволоки должна быть минимально возможной и не превьш1аю- щей площади поперечного сечения основного плавящегося электрода.

Для лучшего зажигания дуги сварку начинают с касания поверхности изделия торцом одной из проволок, предпочтительно наименьшего поперечного сечения.

10

20

25

15

, 4598496

Заканчивают сварку выключением подачи всех проволок одновременно либо, если требуется в конце шва заделка кратера, последовательным выключением подачи отдельных проволок или группы проволок.

При сварке по предлагаемому способу возможно управление производительностью процесса, размерами щва и качеством сварных соединений за счет управления суммарной площадью поперечного сечения электрода, его формой и химическим составом дополнительных проволок.

Преобладающим расположением дополнительных электродных проволок по отношению к основному плавящемуся электроду является симметричное относи-- тельно -ОСИ сварки. Подача проволоки может выполняться механизмами с общим и раздельными приводами. Форма поперечного сечения проволок как основной, так и дополнительных может быть круглой или прямоугольной, при этом участвовать одновременно в процессе сварки могут проволоки различных форм поперечных сечений }i конструкции. Способ испытан при дуговой автоматической сварке сталей под флюсом и в среде газов

Пример 1. Сваривают под флюсом АН-348 двухсторонние стыковые соединения из низколегированной стали толщиной 16,12,8 и 4 мм с раздел- кой без скоса кромок и без зазора в стыке.

Режимы сварки соединений приведены в таблице.

После сварки указанных соединений с одной стороны изделия кантуют и на : тех же режимах выполняют сварку соединений с обратной стороны.

В результате стыковые соединения всего диапазона толщин, от 16 до 4мм, сварены швами высокого качества без внешних и внутренних дефектов. Коэффициент формы валика (отношение щири- ны шва к высоте его усиления) на всех швах более 7, что свидетельствует о благоприятной форме, а малая площадь поперечного сечения наплавленных валиков - о рациональном расходе электродного металла и электроэнергии.

П р и м е р 2. Сваривают стыковое соединение из малоуглеродистой стали толщиной 14 мм, с У-образной разделкой кромок с обратньм формированием

30

35

40

45

50

55

шва на флюсомедной подкладке. Длина стыка 1000 мм,

Соединение собрано под сварку так что площадь поперечного сечения делки увеличивается от начала к концу на 30%

Для сварки данного соединения начинают зажигание дуги касанием изделия одной из дополнительных проволок (для облегчения зажигания дуги) , затем включают подачу основного плавящегося электрода и перемещение дуги по стыку. каждые 250 мм длины соединения включается подача дополнительных проволок (по одной) так, что на последнем участке сое- динени-я в сварке участвуют все четыре проволоки (основной плавящийся электрод и три дополнительные проволоки) .

Режим сварки: сварочный ток основного плавящегося электрода 900 А; сварочный ток основного электродам одна дополнительная проволока 1000 А; сварочный ток основного электрода + две дополнительные проволоки 1100 А; сварочный ток основного электрода + три дополнительные проволоки 1200 А; напряжение дуги 40 В; скорость сварки 25 м/ч.

В результате шов получается равномерно заполненным по всей длине с требуемым по форме и размерам усил-ением без наружных и внутренних дефектов.

В качестве источников сварочного тока в приведенных примерах исполь- зо-валнсь два серийных сварочных вы- пр|В1«1теля типа ВДУ-1601, соединенных параллельно.

Нрнменение способа позволит повысить производительность и качество сварки, а также значительно упростить сварочное оборудование, рассчитанное на сварку с применением повышенных сва1Ю1 них токов электродами повьш1енноге п«пареч«ого сечения.

Способ также предусматривает возможность управления размерами шва в«ез изменения площади поперечного электрода и электрических паpeMei eB Я| оц«сса сварки (за счет расшшоже1в1я дополнительных проволок относительно основного электрода и оси сварки).

Способ позволяет упростить регуЛ1«рова1ме сварочного тока, производительности процесса и размеров шва в процессе сварки, что удобно при сварке соединений с переменными размерами разделки кромок и с переменной

толщиной стенки.

Кроме того, способ сварки позволяет легко заделывать кратер в конце сварки путем последовательного выключения подачи проволок, составляtoasax электрод. I

иг.1