Способ регулирования процесса контактной стыковой сварки оплавлением Советский патент 1991 года по МПК B23K11/04 

Изобретение относится к способам контактной стыковой сварки оплавлением и может быть использовано преимущественно для соединения деталей с большими поперечными свариваемыми сечениями.

Целью изобретения является повышение энергетических показателей процесса оплавления и производительности сварки.

Суть способа заключается в следующем.

В начале оплавления, когда между деталями существует зазор, подвижной плите сообщают поступательное движение с постоянной скоростью, заведомо большей максимально возможной скорости оплавления. При сближении деталей происходит образование контактных перемычек, по деталям начинает протекать сварочный ток, который по мере их сближения увеличивается. При возрастании тока оплавления до величины, составляющей 0,7 - 0,9 значения тока короткого замыкания свариваемых деталей, осуществляют останов подвижной плиты. В момент прекращения поступательного движения подвижной колонны площадь образовавшихся междуторцами свариваемых деталей перемычек достаточно велика. Поэтому для перегрева металла и взрыва таких перемычек требуется сравнительно большее время, чем при использовании способа по прототипу. Кроме того, при токах, составляющих 0,7 - 0,9 значения тока короткого замыкания свариваемых деталей, непосредственно в стыке (на линии контактирования деталей) выделяется меньшее количество тепла, чем в точке экстремума. При этЪм значительная часть развиваемой сварочной машиной электрической мощности идет на нагрев более глубоких слоев металON Ю VI 00 00

ла, примыкающих к контактирующим поверхностям.

Во время останова под действием выделяющегося в стыке тепла начинается сравнительно плавное расплавление контактных перемычек. В результате происходит уменьшение их площади,увеличение сопротивления искрового промежутка, а еле- довательно.снижение величины сварочного тока. При этом на пути фронта плавления перемычек происходит передача тепла от расплавленного металла вглубь деталей, т, е. режим работы системы постепенно смещается в сторону экстремума кривой мощности, выделяющейся в стыке. В момент выхода системы в точку экстремума на линии контактирования выделяется максимальное количество тепла и происходит взрыв уменьшающихся и уже достаточно нагретых контактных перемычек. Одновременно возобновляется поступательное движение подвижной плиты сварочной машины, вновь образуются контактные перемычки, и описанный цикл многократно повторяется.

Оплавление деталей при использовании предлагаемого способа представляет собой своего рода пульсации, длительность которых определяется динамикой нагрева и разрушения контактных перемычек. Осцил- лографирование параметров оплавления во время сварки показало, что продолжительность циклов нагрева контактных перемычек (продолжительность остановов) может достигать 0,2 - 0,6 с, а максимальная длительность перерывов в протекании тока во время оплавления не превышает 0,01 - 0,02 с.

Таким образом, применение предлагаемого способа контактной стыковой сварки оплавлением позволяет сократить потери тепла с выбрасываемым из зоны сварки металлом взрывающихся контактных перемычек, увеличить интенсивность разогрева торцов вглубь деталей, практически исключить перерывы в протекании сварочного тока. Это приводит к повышению энергетических показателей процесса оплавления, что также выражается в повышении производительности сварки.

Пример. Целесообразность использования способа была проведена на специально созданной лабораторной установке на базе серийно выпускаемой стыкосвароч- ной машины К-190П. Гидропривод оплавления и осадки машины содержит электрогидравлический усилитель типа УЭГ.С-200, который предназначен для управления потоком рабочей жидкости пропорционально входному электрическому

сигналу. Наличие отрицательной обратной связи по величине сварочного тока позволяет управлять движением подвижной плиты в зависимости от изменения провадимости искрового промежутка. Сваривались образцы круглого сечения из стали 35. Осадка производилась после достижения требуемого для получения качествен- него сварного соединения разогрева

оплавляемых деталей.

Вторичное напряжение холостого хода сварочных трансформаторов составляло 6,8 В. Величина сварочного тока, соответствующего экстремуму электрической мощности,

выделяющейся в стыке, определялась из семейства кривых мощности, построенных для данной сварочной машины. Для сварочного напряжения 6,8 В величина тока экстремума составляет 28000 А.

Первая партия образцов была сварена с использованием способа-прототипа к предлагаемому изобретению, т. е, в процессе оплавления производили остановы подвижной плиты при достижении сварочным

током значения, соответствующего экстремуму электрической мощности. В данном случае останов производили при достижении током значения 28000 А.

Образцы последующих партий сваривали с использованием предлагаемого способа. Перед началом сварки первого стыка партии детали были установлены в сварочную машину, приведены в соприкосновение и сжаты при рабочем давлении в гидросистеме 8 МПа. При этом включали сварочное напряжение и измеряли значение тока при коротком замыкании. Величина тока при коротком замыкании была 52000 А.

В процессе оплавления производились

остановы подвижной плиты при достижении сварочным током величины 52000 А 0,8 41600 А. После снижения сварочного тока до величины 28000 А подачу подвижной плиты возобновляли. Среднее время сварки

для образцов первой партии составляло 180 с, а для второй партии 130 с. При сварке образцов третьей партии остановы подвижной плиты производили в моменты достижения сварочным током величины 52000 А -0,7

36400 А. После снижения сварочного тока до величины 28000 А подачу подвижной плиты возобновляли.

Среднее время сварки для образцов третьей партии составило 130 с.

При сварке образцов четвертой партии остановы подвижной плиты производили в моменты достижения сварочным током величины 52000 А -0,65 33800 А. После снижения сварочного тока до величины 28000 А

подачу подвижной плиты возобновляли. Среднее время сварки для образцов четвертой партии составило 160 с.

При сварке образцов пятой партии остановы подвижной плиты производили в моменты достижения сварочным током величины 52000 А -0,9 46800 А. После снижения сварочного тока до величины 28000 А подачу подвижной плиты возобновляли. Среднее время сварки для образцов пятой партии составило 130 с.

При сварке образцов шестой партии остановы подвижной плиты производили в моменты достижения сварочным током величины 52000 А 0,95 49400 А. После снижения сварочного тока до величины 28000 А подачу подвижной плиты возобновляли. Среднее время сварки для образцов шестой партии составило 170 с.

Применение предлагаемого изобретения позволяет повысить энергетические показатели процесса оплавления, результатом чего является повышение производительности сварки на 28%.

Формула изобретения Способ регулирования процесса контактной стыковой сварки оплавлением, при котором в процессе оплавления осуществляют останов подвижной плиты при заданном значении тока оплавления, а при снижении тока оплавления во время останова подачу подвижной плиты возобновляют, отличающийся тем, что, с целью повышения энергетических показателей процесса оплавления и производительности сварки, останов подвижной плиты осуществляют при возрастании тока оплавления до величины, составляющей 0,7- 0,9 значения тока при коротком замыкании свариваемых деталей, а при снижении тока оплавления во время останова до

величины, соответствующей экстремуму электрической мощности, выделяющейся в стыке, подачу подвижной плиты возобновляют

Изобретение относится к способам контактной стыковой сварки оплавлением и может быть использовано преимущественно для соединения деталей с большими поперечными свариваемыми сечениями. Цель изобретения - повышение энергетических показателей процесса оплавления и производительности сварки. В процессе оплавления останавливают подвижную плиту при заданном значении тока оплавления, равном 0,7...0,9 тока при коротком замыкании деталей. При снижении тока оплавления во время останова до величины, соответствующей экстремуму мощности, подачу подвижной плиты возобновляют. Способ позволяет сократить потери тепла с выбрасываемым из зоны сварки металлом контактных перемычек, увеличить интенсивность разогрева торцов деталей, производительность процесса и его энергетические показатели.