Способ контактной стыковой сварки оплавлением Советский патент 1989 года по МПК B23K11/04 

Изобретение относится к способам контактной стыковой сварки оплавлением и может быть использовано для соединения самых различных деталей.

Цель изобретения - повышение производительности сварки и качества сварных соединений за счет уменьшения потерь энергии на искрообразование при взрывах контактных перемычек и улучшения макрорельефа оплавляемых поверхностей.

В начале процесса, когда между свариваемыми деталями имеется некоторый зазор и сопротивление искрового промежутка достаточно велико, производят включение источника питания с повышенным напряжением холостого хода, при этом возбуждается

сварочная дуга и деталям сообщают движение на сближение. Горение дуги поддерживают, сближая свариваемые детали.

По мере сближения часть неровностей оплавляется под действием дуги, но зазор между деталями постепенно уменьшается. При этом происходит снижение сопротивления искрового промежутка и затем начинают йбразовываться контактные перемычки. Этому моменту соответствует определенное значение сопротивления искрового промежутка (60-150 мкОм), при котором происходит включение источника питания низкого напряжения.

При образовании первых контактных перемычек (сравнительно малых) они взрываются, образуя незначительные кратеры, и в момент взрыва снова возбуждается сварочная дуга, так как детали продолжают сближаться, площадь образующихся контактных перемычек увеличивается и они уже не могут взорваться. Этому моменту соответствует определенное значение сопротивления искрового промежутка (50 - 120 мкОм), при котором происходит отключение источника повышенного напряжения, и подается команда на разведение деталей, но так как любая управляющая система имеет определенное время срабатывания и, кроме того, подвижная колонна сварочной машины, являясь достаточно массивной конструкцией, обладает некоторой инерционностью, то детали на протяжении еще какого-то промежутка времени продолжают сближаться. При этом их нагрев осуществляется источником низкого напряжения. После срабатывания привода подвижной колонны машины детали начинают разводиться, контактные перемычки уменьшаются в сечении и взрываются с гораздо меньщим выбросом искр, чем при их разрушении при использовании способа сварки известным способом. По мере разрушения перемычек и разведения деталей сопротивление искро- Бого промежутка возрастает и достигает значений 50-120 мкОм, при которых сначала происходит включение источника повышенного напряжения, затем (по мере роста сопротивления искрового зазора) взрываются небольшие контактные перемычки, возбуждается дуга и отключается источник низкого напряжения. Сопротивление искрового про.межутка при этом составляет 60- 150 мкОм. Затем подается команда на сближение свариваемых деталей. Но детали еще некоторое время будут разводиться. При этом нагрев их торцов осуществляется источником повышенного напряжения. После срабатывания привода подвижной колонны .машины детали начинают сближаться и описанный цикл повторяется.

Приведенные интервалы сопротивления искрового промежутка охватывают все типоразмеры свариваемых деталей, поэтому

Q

0 5 0 5

0

5

5

0

они достаточно широки. Значения сопротивления искрового промежутка определяются по закону Ома путем вычисления частного от деления величины напряжения на губках на величину сварочного тока.

Улучшение макрорельефа оплавляемых поверхностей позволяет повысить качество сварных соединений путем исключения образования дефектов типа «линз, а уменьшение доли выбрасываемого в виде искр металла приводит к повышению эффективности нагрева деталей, а следовательно, к увеличению производительности сварки.

Проверку целесообразности использования способа осуществляют на лабораторной установке, созданной на базе стыкосвароч- ной машины типа К-617, оборудованной быстродействующим гидроприводом оплавления. Сварку ведут на постоянном токе. В качестве источника повышенного напряжения применен сварочный источник питания типа ВДУ-504, включенный на крутопадающую характеристику.

Поскольку отключение источника питания более высокого напряжения производят с «запаздыванием по отношению к моменту включения источника питания низкого напряжения, то в качестве динамической характеристики, которая является критерием для выбора величины запаздывания, используют время срабатывания привода оплавления стыкосварочной машины, т. е. время от момента подачи команды до момента ее ofpa6oTKH приводо.м оплавления. Для машины К-617 с быстродействующим приводом оплавления время срабатывания составляло 0,012 с. Так как при разведении свариваемых деталей отключение источника питания более высокого напряжения производят с «упреждением по отношению к моменту отключения источника питания низкого напряжения, то величину «упреждения выбирают из соображений облегчения создания системы управления (т. е. момент отключения источника питания повышенного напряжения при разведении деталей и момент его включения при сближении деталей соответствует одному и тому же значению сопротивления искрового промежутка. Сваривают две партии образцов круглого сечения диаметром 60 мм из стали 35. Напряжение холостого хода источника низкого напряжения составляет 5,7-6,5 В, а источника повышенного напряжения 75 В.

В процессе сварки производят контроль напряжения на губках сварочной машины и при помощи двух управляющих блоков в зависимости от величины изменяющегося напряжения на губках, которое характеризует величину сопротивления искрового про.межутка между свариваемыми деталями, производят включение и выключение источников питания низкого и повышенного напряжения и их выключение.

В результате проведенных экспериментов установлено, что при сближении деталей всех типоразмеров в момент образования контактных перемычек происходит резкое снижение сопротивления искрового промежутка до величины, находящейся в пределах 60-150 мкОм. Причем для каждого вида деталей эта величина определяется однозначно (например, для круглых деталей диаметром 60 мм из стали 35 она равна 95 мкОм) С увеличением сечения деталей эта величина увеличивается.

При разведении деталей взрыв контактных перемычек также определяется однозначно для каждого вида деталей, причем сопротивление искрового промежутка в момент, предшествующий взрыву, равно сопротивлению искрового промежутка в момент образования перемычек при сближении деталей и также находится в пределах 60- 150 мкОм.

При сближении деталей после образования контактных перолычек и дальнейщего уменьшения сопротивления искрового промежутка отключают источник питания повышенного напряжения. Для всех типоразмеров деталей момент отключения этого источника соответствует моменту снижения величины сопротивления искрового промежутка до значения, на.кодящегося в пределах 50-120 мкОм, но для каждого вида деталей и конкретной сварочной машины его нужно определять опытным путем таким образом, чтобы не происходило коротких замыканий свариваемь х деталей.

На этапе сближения деталей, когда между ними существует зазор и сопротивление искрового промежутка относительно велико, включается источник питания повышенного напряжения, возбуждается сварочная дуга. Минимальное падение напряжения, при котором наблюдается горение дуги, составляет 24 В. По мере сближения деталей сопротивление искрового промежутка уменьшается, соответственно уменьшается величина падения напряжения на губках сварочной машины. В момент, когда происходит образование контактных перемычек, величина падения напряжения на губках уменьшается до 2 В, что соответствует величине сопротивления искрового промежутка 95 мкОм, включают источник питания низкого напряжения. Детали при этом продолжают сближаться и соответственно снижается величина сопротивления искрового промежутка. При уменьшении падения напряжения на губках до величины 1,5 В, что соответствует величине сопротивления искрового промежутка 85 мкОм, отключается источник питания повышенного напряжения и нагрев деталей производится источником низкого напряжения. Кроме того, в момент отключения источника питания повышенного на0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

пряжения подается команда на рр.зведение свариваемых деталей.

На этапе разведения деталей, когда сопротивление искрового промежутка относи- те.тьно мало, включен источник питания низкого напряжения. По мере разведения деталей сопротивление искрового про.межутка увеличивается, соответственно увеличиваег- ся падение ij;uir-4 -i /- - Я ил губках сварочной машины. В : b:ai p/;; eHiii; н.ч

губках возраст, i i КЗ П, по соотнетсгвуот величине сопроти;-. к-пин ncKpoBOix) промежутка 85 мкОм, ,к; к-д|;)ртся источник питания повышенного напряжен .я, а при достижении напряжением величины 2 В. что соответствует величине со 1рот1;в,-1ения искрового промежутка 95 мкОм, отключается источник питании низкого напряжения.

ри кочтйк;нон ; Т ::ковой сварке оплав- jieHiie.M деталей круглого сечения диаметром 60 M.V1 13 стали 35. когда между деталями существуют контактные перемычки, уменьшение величины и. нрового промежутка на 0,1 мм приводит к снижению сопротив. тения искрового промежутка на 30 .мкОм. Короткое замыкание деталей наступает при снижении сопротивления искрового промежутка до 35 мкОм.

При сварке скорость сближения деталей составляет около 5 мм/с. Следовательно, учитывая динамическую характеристику вода оплавления, за время от .момента подачи команды на разведение деталей до момента начала отработки приводом этой команды, детали сблизятся на величину 5 мм/с-0,02 ,1 мм.

Это приводит к снижению сопротивления искрового промежутка на 30 мкОм и оно составляет

85 мкОм - 30 мкОм 55 мкОм.

Выбранная величина «запаздывания, которая равна 10 мкОм, позволяет осуществлять оплавление без коротких замыканий деталей (для данного привода оплавления).

Применение изобретения позволяет улучшить .макрорельеф оплавляемы поверхностей и повысить качество получаемых свар ных соединений, при этом производительность сварки увеличивается на 10%.

Формует изобретения

Способ контактной стыковой сварки оплавлением, при котором в процессе оплавления нагрев торцов свариваемых деталей производят при помощи двух источников питания, один из которых имеет низкое напряжение холостого хода, а другой - более высокое, способное поддерживать между оплавляемыми торцами сварочную дугу, причем другой источник питания включают в начале оплавления, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности сварки и качества сварных соединений, при оплавлении деталям сообщают колебания

1512735

78

с переменными частотой и амплитудой, со-вого промежутка до значения 50-120 мкОм, стоящие из движений на сближение и раз-при разведении свариваемых деталей и возведение, при этом источник питания низкогорастании сопротивления искрового проме- напряжения включают при сближении сва-жутка до значения 50-120 мкОм включают риваемых деталей в момент снижения со-5 источник питания более высокого напряже- противления искрового промежутка до зна-ния, а отключение источника питания низ- чения 60-150 мкОм, а источник питаниякого напряжения производят при увеличении более высокого напряжения отключают присопротивления искрового промежутка до дальнейшем снижении сопротивления искро-значения 60-150 мкОм.

Изобретение относится к способам контактной стыковой сварки оплавлением и может быть использовано для соединения различных деталей. Цель изобретения - повышение производительности сварки и качества сварных соединений за счет уменьшения потерь энергии на искрообразование при взрывах контактных перемычек. В процессе оплавления нагрев торцов свариваемых деталей производят при помощи двух источников питания (ИП). Один ИП имеет низкое напряжение холостого хода, а другой более высокое, способное поддерживать между свариваемыми торцами сварочную дугу. При оплавлении деталям сообщают колебания с переменными частотой и амплитудой. Колебания состоят из движений деталей на сближение и разведение. ИП включают в сварочную цепь и отключают в зависимости от величины сопротивления искрового промежутка. ИП низкого напряжения включают при сближении деталей в момент снижения сопротивления искрового промежутка до 60 - 150 мк^.Ом. ИП более высокого напряжения, включенный в начале оплавления, отключают при дальнейшем снижении сопротивления искрового промежутка до 50-120 мк^.Ом. При разведении свариваемых деталей и возрастании сопротивления искрового промежутка до 50-120 мк^.Ом включает ИП более высокого напряжения. Отключение ИП низкого напряжения производят при дальнейшем увеличении сопротивления искрового промежутка до 60-150 мк^.Ом. Для каждого типоразмера свариваемых деталей и их материала моменты включения и отключения ИП определяют экспериментальным путем. Способ позволяет улучшить макрорельеф оплавляемых поверхностей и, как результат этого, повысить качество получаемых сварных соединений. Повышение производительности сварки обеспечивается за счет увеличения эффективности нагрева деталей.