Способ дуговой сварки и устройство для его осуществления Советский патент 1990 года по МПК B23K9/08 

Изобретение относится к сварке, в частности к дуговой импульсной сварке неплавящимся электродом в инертном газе с присадочной проволокой дугой, управляемой магнитным полем, и может быть использовано при выполнении

сварки в стесненных условиях в различ t

ных пространственных положениях, а также при сварке в узкую разделку в таких отраслях промышленности, как энергетическое строительство (например 5 сварка ь.гловоротных стыков трубопроводов), хкмчческое машиностроение, судостроение и других отраслях.

Цель изобретения - повышение производительности ;i .ачсстна сварного оседиюния путем обеспечения равномерного тепловложения и переноса присадочного металла при сварке в стесненных условиях и сварке в узкую разделку.

swealfc

10

ts

25

31574391

На фиг.1 представлена принципиальная схема устройства для осуществления способа сварки; на фиг.2 - циклограмма процесса сварки с синхронизацией основных параметров режима (а - сварочного тока; б - перемещения электрода; в - действия управляющего магнитного поля; г - подачи присадочной проволоки); на фиг.З - схема перемещения электрода и присадочной проволоки и последовательность перемещения сварочной ванны.

Согласно способу дуговой сварки неплавящимся электродом с присадочной проволокой, при котором осуществляют поперечные колебания дуги, а присадочную проволоку подают импульс- но по оси разделки без колебаний, осуществляют шаговое перемещение элек- п трода вдоль оси разделки без колебаний и в момент остановки электрода осуществляют импульс сварочного тока,

синхронизированный с импульсами подачи присадочной проволоки и импульсами управляющего магнитного поля. Используют управляющее магнитное поле с разнополярными импульсами, у которого каждый последний импульс предыдущего цикла импульсов и первый им- пульс последующего цикла импульсов имеют одинаковую полярность.

Присадочную проволоку подают в переднюю часть сварочной ванны в направлении, противоположном направлению сварки, при этом длительность каждого- из цикла разнополярных импульсов магнитного поля равна длительности импульса сварочного тока. В период паузы осуществляют шаговое перемещение электрода без подачи присадочной проволоки и действия магнитного поля.

По сечению разделки формируют две сварные точки в следующей последовательности: в каждом последующем сечении, расположенном на расстоянии, равном шагу перемещения S, верхнюю

точку проставляют на противоположной кромке по отношению к верхней точке предыдущего сечения, при этом полярность первого импульса магнитного поля в каждой первой точке последующего сечения оставляют неизменной по отношению к полярности импульса в последней точке предыдущего сечения.

Устройство содержит корпус (не показан) , нв котором установлена сварочная горелка 1 с неплавящимся элек30

35

40

45

50

в Н п н к л п т г т р

р

с и т т п к н р д в р н чи п д т п п п л н д л м п пр п с л л в Пр но ра

дл св по

0

s

5

п

5

0

35

0

45

50

тродом 2, механизм подачи присадочной проволоки (не показан) с направляющей 3, представляющий собой трубку с каналом и усеченным конусом на конце в месте выхода присадочной проволоки. На мундштуке 3 расположен соленоид 4. Присадочная проволока 5 подается в направлении, противоположном направлению сварки. В случае сварки проволокой из ферромагнитного материала вылет присадочной проволоки 5 является продолжением магнитопровода. На фиг.1 также изображен источник 6 питания - генератор импульсов соленоида 4, источник 7 питания сварочной дуги, свариваемое изделие 8.

Устройство работает следующим образом.

При возбуждении сварочной дуги в соленоид 4 подаются разнополярные импульсы постоянного тока от генератора 6. Протекающий .по соленоиду 4 ток создает в магнитопроводе направляющей 3 или присадочной проволоке 5 из ферромагнитного материала магнитный поток, который является поперечным по отношению к дуге. Взаимодействие магнитного поля с током дуги вызывает ее отклонение от оси электрода 2, а при питании соленоида 4 разнополярными импульсами тока обеспечиваются поперечные по отношению к направлению сварки колебания сварочной дуги. Направляющая 3, представляющая трубку с усеченным конусом в месте выхода присадочной проволоки 5, позволяет концентрировать магнитный поток в зоне дуги. При использовании проволоки из ферромагнитного материала магнитопровод приближен к сварочной ванне на величину вылета присадочной проволоки 5. Прохождение холодной присадочной проволоки через магнитопровод (направляющую 3) обеспечивает его естественное охлаждение, при этом магнитные свойства магнитопровода сохраняются, не требуется создание принудительных систем охлаждения. Регулирование амплитуды колебания дуги осуществляют изменением величины тока, питающего соленоид 4. При сварке в узкую разделку созданное таким образом магнитное поле не рассеивается в разделке шва.

Предлагаемый способ используют для аргонодуговой шагоимиучьсной сварки неплавящимся эпекгро;ом с подачей в переднюю часть сварочной.

ванны по оси разделки в направлении, противоположном направлению сварки, обесточенной присадочной проволоки. Производят сварку неповоротных стыков труб 0 57 мм с толщиной стенки 4,5 мм из стали 20 перлитного класса присадочной проволокой Св-08Г2С диаметром 1,2 мм. Диаметр неплавящегося вольфрамового электрода 3 мм, угол заточки 30°, притупление 1 мм. Разделку кромок осуществляют согласно ОП-1513-72 (С-23). Сварку корневых швов выполняют автоматом типа ШАГ без присадки и воздействия магнитного поля. Заполнение разделки осуществляют по предлагаемому способу с использованием трубосварочной головки типа ШАГ с подачей присадочной проволоки и при воздействии на сварочную дугу управляющего магнитного поля.

Способ осуществляют следующим образом

Неплавящийся вольфрамовый электрод 2 и направляющую 3 подачи при-, садочной проволо.ки 5 (фиг.З) выставляют в плоскости стыка по оси разделки. Устанавливают величину дугового промежутка (между концом неплавящегося электрода и поверхностью свариваемого изделия) lg 2 мм. Направляющую подачи присадочной проволоки выставляют в плоскости стыка и возбуждают сварочную дугу между неплавящимся электродом (его концом) и поверхностью свариваемого изделия на токе, равном 40 А (ток паузы). По окончании действия тока дежурной дуги (тока паузы) длительностью 0,5 с включают импульс сварочного тока, равный 135 А, длительностью 0,5 По окончании импульсов предварительного подогрева - двух импульсов сварочного тока в статике без перемещения электрода (на циклограмме на фиг.2 импульсы предварительного подогрева не показаны) - следует импульс сварочного тока, синхронизированный с подачей присадочной проволоки и воздействием управляющего магнитного поля.

Одновременно с началом импульса сварочного тока на катушку магнитног привода механизма импульсной подачи присадочной проволоки (ток в катушке 5А) и на соленоид 4, расположенный вокруг направляющей 3 подачи присадочной проволоки (фиг.1), от источс. о.

10

15

20

25

574391й

ника 6 питания подается импульс посг- тоянного тока (ток в кагушке 7 А), Присадочная проволока подается им- пульсно с частотой 20 Гц, за каждый i импульс - подача f мм присадочной проволоки. Подача проволоки осуществляется на протяжении действия всего импульса сварочного тока.

При поступлении импульса тока в соленоид 4, расположенный вокруг направляющей 3, протекание тока в соленоиде создает магнитный поток, который является поперечным по отношению к электроду и сварочной дуге. Магнитное поле (индукция магнитного поля В - 20 мТ) посредством выступающего конца направляющей 3, выполненной в виде усеченного конуса, вводится в зону сварки. Выполнение маг- нитопровода в виде направляющей подачи присадочной проволоки позволяет максимально приблизить его в зону сварки и обеспечить концентрацию магнитного потока в зоне сварки.

Взаимодействие созданного магнитного поля со сварочной дугой вызывает ее отклонение от оси электрода к одной из кромок свариваемого изделия. Дуга отклоняется к кромке I (фиг.З), образуется вытянутая поперек стыка сварочная ванна, захватывающая кромку I и середину стыка, при этом присадочная проволока им- пульсно поступает в переднюю часть сварочной ванны, плавится и расплавленный металл присадки перетекает в зону активного пятна дуги, заполняя половину разделки. По истечении по- 4Q ловины длительности импульса сварочного тока (0,25 с) полярность в обмотке соленоида 4 (фиг.1) изменяется (см. циклограмму) и дуга отклоняете,; к противоположной кромке.

При отклонении дуги к противоположной кромке II образуется вторая сварочная ванна (сварочная точка) и продолжающая поступать импулъсно присадочная проволока заполняет вторую половину разделки. По окончании импульса сварочного тока синхронно отключаются подача проволоки и воздействие магнитного поля. На токе паузы 40 А и длительностью 0,5 с осуществляется шаговое перемещение неплавящегося электрода на шаг S, зке- ранный из условия перекрытия сварныч точек на 70-80%, в данном пример. S 1,27 мм. На циклограмме импульс

3.0

35

45

50

55

тока в катушке электромагнита механизма перемещения электрода 10 А, длительность импульса шагового перемещения 0,03 с. Механизм перемещения не показан.

За время паузы 0,5 с сварочная ванна кристаллизуется, стабилизируется тепловое состояние у кромок. При следующем импульсе сварочного тока (см. циклограмму) дуга отклоняется на ту кромку стыка, где закончился предыдущий импульс сварочного тока, при этом полярность первого импульса магнитного поля в каждом последующем импульсе сварочного тока (при постановке первой сварной точки после шагового перемещения электрода) оставляют неизменной по отношению к полярности импульса магнитного поля в последней представленной точке, соответствующей действию второй половины импульса сварочного тока. На фиг. 3 показаны положения сварочной ванны (сварных точек) соответствующие технологии сварки и режимам, приведенным в описании и на циклограмме.

Таким образом, достигается достаточная глубина проплавления на кромках и равномерное сплавление металла присадки с основным металлом, Такая схема процесса сварки с использованием в качестве магни опровода нправляющей 3 (или вылета самой присадочной проволоки из ферромагнитног материала) и с синхронизированием основных параметров режима сварки позволяет получать при достаточно высокой производительности процесса сварки качественное равномерное, сим метричное с достаточным проваром стенок заполнение разделки при максимально возможном объеме сварочной ванны при сварке в различных пространственных положениях.

При использовании предлагаемого способа сварки и устройства для его осуществления отклонение сварочной дуги обеспечивает расширение столба дуги, изменение давления дуги, регулирование ширины шва и формы сварочной ванны, кроме того, обеспечивается создание компактных устройств для сварки с присадкой магнитоуправляе- мой дугой, не прибегая к созданию сложного и громоздкого оборудования,

0

5

0

5

.Q

0

5

5

0

5

а также улучшаются условия эксплуатации, особенно при сварке в стесненных условиях.

Формула изобретения

1.Способ дуговой сварки неплавящимся электродом с импульсной подачей присадочной проволоки вдоль оси разделки, при котором осуществляют поперечные колебания дуги, о т л и - ч а :о щ и и с я тем, что, с целью повышения производительности процесса и качества сварного соединения путем обеспечения равномерного теп- ловложения и переноса присадочного металла при сварке в стесненных условиях в узкую разделку, на дугу оз- действуют магнитным полем с раз::о г) лярными импульсами, у которого по следний импульс предыдущего цикла импульсов и первый импупы последующего цикла импульсов ИМР- ют одинаковую полярность, осуце- ствляют шаговое перемещение электрода вдоль оси разделки, а во время остановки электрода подают импульс сварочного тока, который синхронизируют с импульсом подачи присадочной проволоки и циклом импульсов магнитного поля, при этом длительность импульса сварочного тока устанавливают равной длительности цикла ю- пул - сов магнитного поля, а присадочную проволоку подают в переднюю часть сварочной ванны в направлении, противоположном направлению сварки, причем по сечению разделки, перпендикулярному ее оси, формируют по две сварные точки.

2.Устройство для дуговой сварки, содержащее сварочную горелку с неплавящимся электродом, механизм подачи присадочной проволоки и ляющую для присадочной проволоки, отличающееся тем, что,

с целью повышения производительности процесса и качества сварного соединения путем обеспечения равномерного тепловложения и переноса присадочного металла при сварке в узкую разделку, оно снабжено расположенным на направляющей соленоидом, а направляющая выполнена в виде трубки, переходящей в усеченный конус у рабочего торца.

8

Фиг.1

Изобретение относится к сварке, в частности к дуговой импульсной сварке неплавящимся электродом в инертном газе с присадочной проволокой дугой, управляемой магнитным полем, и может быть использовано при сварке в стесненных условиях в различных пространственных положениях, а также при сварке в узкую разделку. Цель изобретения - повышение производительности и качества сварного соединения при сварке в различных пространственных положениях в стесненных условиях и при сварке в узкую разделку путем обеспечения равномерного тепловложения и переноса присадочного металла. Способ дуговой сварки неплавящимся электродом с импульсной подачей присадочной проволоки вдоль оси разделки без колебаний заключается в синхронизированном изменении сварочного тока, импульсов подачи присадочной проволоки, перемещения электрода, импульсов управляющего магнитного поля. Магнитное поле генерируют, пропуская разнополярные импульсы тока по катушке соленоида, расположенной на направляющей присадочной проволоке, подаваемой в переднюю часть сварочной ванны, являющейся магнитопроводом и представляющей собой трубку, переходящую в усеченный конус в месте выхода присадочной проволоки. При сварке с присадочной проволокой из ферромагнитного материала вылет проволоки используют как продолжение магнитопровода. 2 с.п. фы-лы, 3 ил.

Эпр

Зла

if

IU1

Фаг. 2

%

плшл шшпга

Фиг.З