Способ автоматической дуговой сварки под флюсом с принудительным формированием обратной стороны шва и устройство для его осуществления Советский патент 1990 года по МПК B23K37/06 

Изобретение относится к сварке и может быть использовано при изготовлении сварных листовых и корпусных металлоконструкций в различных отраслях народного хозяйства.

-Целью изобретения является повышение качества формирования шва независимо от изменения зазора в стыке.

На фиг. 1 изображен ползун, разрез; на фиг. 2 - то же, вид сверху; на,фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 4 - сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 5 - схема процесса формирования шва при односторонней сварке под флюсом на движущемся ползуне.

Ползун 1 имеет формирующую конусную канавку 2, расширяющуюся от начала к концу ползуна с дном цилиндрической формы и проточками 3. В передней части формирующей канавки расположен накопитель 4 флюса и шлака с наклонной поверхностью 5 в сторону хвостовой части ползуна, а в хвостовой части ее - эжекционные отверстие в виде перфорационных каналов & , сообщающиеся с эжектором 7, закрепленным в нижней части ползуна, свариваемые листы 8, подслой шлака 9, образующийся в процессе сварки,

В реальных условиях првизвоцства приходится выполнять одностороннюю сварку на движущемся ползуне листовых конструкций с переменным зазором , в стыке. Одной из причин нарушения

с;

а

О 42

О

формирования обратного валика в этом случае является недозированное поступление флюса на ползун через переменный -зазор и неконтролируемыйшро- цесс шлакообразования в формирующей канавке ползуна.

Количество шпака 9 на ползуне при малом зазоре недостаточное, а при большом - чрезмерное. При малом коли- честве шлака нет необходимой защиты обратного валика от атмосферы, не обеспечивается растекание и правильное формирование обратного валика в формирующей канавке вследствие быст- рой кристаллизации расплавленного металла на холодном ползуне, нет жидкой смазки между ползуном и обратным валиком шва, что приводит к механическому повреждению обратного валика с образованием задиров, подрезов и т.п. При излишнем количестве шлака формирующая канавка не полностью заполняется металлом сварочной ванны, нарушается стабильное форми- рование геометрии обратной стороны шва, вытесняемый дугой на периферию формирующей канавки и быстро твердеющий шлак приводит к образованию подрезов Для устранения этого недостатка предусмотрено создание накопителя 4 флюса, накопленньй флюс при расплавлении создает заведомый избыток шлака.

Для принудительного удаления излишков шлака на определенном расстоянии от накопителя, примерно равном длине сварочной ванны, производится эжектирование излишков жидкого шла- ка вакуумированием через перфорационные отверстия в формирующей канавке и подформирование кристаллизующегося шва с помощью вакуума. При этом хвостовая часть ванны осаживается в фор- мирующую канавку, копируя ее форму. Минимально необходимое количество шлака в виде тонкой пленки уцержива- е гея на поверхности формирующегося и остывающего обратного валика силами

адгезии и поверхностного натяжения.

Под излишками шлака в зоне эжекции (кристаллизации шва) подразумевает- ся шлак, не участвующий в защите кристаллизующегося металла от атмосферы (здесь достаточно его тонкой равномерной пленки), препятствующий проседанию металлической ванны и копированию ею формирующей канавки ползуна.

Q

Q 5

0

5

ТГ зависимости от вязкости свароч- .ного шлака -{марки флюса), режим работы (разрежение в вакуумном патрубке) эжектора может быть разным, причем конструкция эжектора позволяет отсасывать как густые кислые шлаки, так и жидкие основные шлаки, что проверено экспериментально. Во время сварки одного полотнища режим работы эжектора не меняется и в зависимости от количества шлака под кристаллизующимся обратным валиком шва на ползуне, в каждый момент времени отсасывается большее или меньшее его количество. Поскольку адгезия жидкого шлака к холодной окисленной медной поверхности очень мала, то во время сварки никогда не происходит налипания шлака на ползун, так как шлак весь остается на поверхности шва и околошовной зоны. По этой же причине не возникает засорения эжекционных отверстий и самого медного эжектора, к тому же интенсивно продуваемых воздухом. В качестве дополнительной защиты от налипания шлака возможно применение силиконовой смазки,

Устройство работает следующим образом.

Во время сварки просыпающийся в зазор между свариваемыми листами 8 флюс по наклонной поверхности 5 накопителя 4 флюса и шлака, попадает в правильное пространство сварочной дуги, подпитывая шлаком защитную шлаковую прослойку между дугой и ползуном и формирующую канавку ползуна, по мере накопления и вытеснения шлака дугой из накопителя. Сварка в этом случае ведется по увеличенному подслою шлака 9, что на участке канавки между накопителем 4 и сеткой 6 препятствует чрезмерно быстрому охлаждению металла сварочной ванны на ползуне, способствует лучшему растеканию жидкого металла, хорошей защите его от атмосферы.

Канавка с цилиндрической поверхностью и линейно увеличивающимися от начала к концу ползуна размерами способствует перемещению расплава в формирующую хвостовую ча.сть и сосредоточению его по оси формирующей канавки, свободному прохождению ползуна вдоль формируемого им обратного j валика без образования задиров, отжимания ползуна от свариваемых листов и получению оптимальной геометрии

51.

обратной стороны шва. Выполненные по краям формирующей канавки прямоугольные проточки 3 снижают вероятность образования подрезов от вытесняемого дугой на периферию канавки и быстро затвердевающего по краям шва шпака.

Эжекционные отверстия 6, расположенные от дуги и накопителя шлака на определенном расстоянии, зависящем от длины сварочной ванны, служат для температурной сепарации кристалли- 1зующегося металла (Т пл 1500 С) и жидкого шлака (Т % ш wu ( 1150- 1250°С), принудительного удаления избыточного шлака, создания под кристаллизующимся швом подформирующего вакуума и соединяются с вакуумным патрубком, закрепленным в нижней части ползуна эжектора 7. Сечение и количество эжекционных отверстий зависит от вязкости сварочного шлака и подбирается опытным путем, а разрежение в вакуумном патрубке регулируется и контролируется подачей воздуха в эжектор через газовый редуктор.

На всем протяжении формирующего участка увеличенная шлаковая прослойка в канавке находится в жидкотеку- чем (Ти 1400-1500°С) состоянии благодаря подогреву сверху перегретым (Т -х1700°С) расплавленным металлом сварочной ванны.

I

При перемещении ползуна эжектиро- вание избыточного шлака происходит в начале зоны кристаллизации обратного валика шва через перфорированные каналы 6, где жидкая прослойка шлака 9 под действием разрежения и подсасываемого в вакуумный патрубок со стороны формирующей канавки воздуха, разрывается и ее капли движущимися в эжекторе воздушными потоками через вакуумный и напорный патрубки удаляются из эжектора и выбрасываются наружу.

Кристаллизующаяся снизу хвостовая часть ванны при удалении из-под нее излишков шлака под действием гидростатического давления своей верхней жидкой части и разрежения в эжекционных отверстиях, проседает на холодную медную сетку, копируя цилиндрическую поверхность формирующей канавки, охлаждается и выходит в широкую, хвостовую часть канавки и за пределы ползуна.

0

5486

Необходимое для смачивания попзуна и защиты остывающего обратного валика от кислорода воздуха количество шлака при его эжектировании удер- живается на кристаллизующейся поверхности обратного валика силами адгезии и поверхностного натяжения.

Качество сварного соединения повышается за счет улучшения формирЪва- ния путем увеличения шлакообразования в головной части ползуна при малых зазорах в стыке, активного контроля количества шлака в формирующей части канавки под кристаллизующимися снизу металлом сварочной ванны и подформи- рованием (осаждением в канавку) шва с помощью вакуума.

При больших зазорах в стыке количество поступающего на ползун флюса может превышать его оптимальное количество и в этом случае мы несколько ухудшаем процесс на начальном участ- ке ползуна, но за счет введения боко- 5 вых проточек (шлаковых каналов) по

краям канавки и удаления излишков шлака в формирующей части ползуна, внесенные в процесс ухудшения устрани-, ются.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет получить качественное улучшение технологического процесса односторонней сварки под флюсом путем управления процессом формирования обратной стороны шва.

5

0

0

5

0

5

0

5

Формула изобретения

1.Способ автоматической дуговой сварки под флюсом с принудительным формированием обратной стороны шва на движущемся совместно со сварочной головкой ползуне, при котором заполнение формирующей канавки флюсом осуществляют в процессе сварки через зазор в свариваемых кромках, о т л и - чающийся тем, что, с целью повышения качества формирования шва независимо от изменения зазора в стыке, на участке непосредственно под .дугой заведомо создают избыток флюса,

а на расстоянии от дуги, примерно соответствующем началу кристаллизации сварочной ванны, со стороны дна канавки создают разрежение, обеспечивающее частичное удаление шлака и подформирование шва.

2.Устройство для автоматической дуговой сварки под флюсом с принудительным форч ированием обратной стороны шва, содержащее сварочную головку с электродом, связанную с водоох- лаждаемым ползуном, на котором выполнена формирующая канавка, отличающееся тем, что, с целью повышения качества формирования обратного валика, в дне канавки выполнено углубление с продольным сечением треугольной формы с вершиной треугольника, расположенной под электродом, и большой стороной, наклоненной в сторону головной части ползуна, при этом ползун дополнительно снабжен эжектором, установленным с обратной стороны ползуна и связанным с полостью формирующей канавки посредством перфорационных каналов.

Изобретение относится к сварке, точнее к дуговой сварке с принудительным формированием обратной стороны шва на движущемся ползуне с формирующей канавкой. Цель изобретения - повышение качества формирования шва независимо от изменения зазора в стыке. Способ формирования сводится к тому, что на участке под дугой создают избыток флюса,а на расстоянии, соответствующем началу кристаллизации ванны со стороны дна канавки, осуществляют отсос излишков шлака путем создания разрежения, которое помимо отсоса шлака обеспечивает подформовывание шва. Устройство для осуществления способа содержит ползун с углублением-накопителем в полости канавки и эжектором, установленным с обратной стороны ползуна и связанным с полостью формирующей канавки через перфорационные каналы. 2 с.п. ф-лы, 5 ил., 1 табл.

в п

а

Фиг.1

Фие.2

8

V///////A

Фиг.Ъ

ФигЛ

УШ////Ш/А

Фи.5