Способ электродуговой обработки и устройство для его осуществления Советский патент 1992 года по МПК B23K9/08 B23K9/04 B23K9/18 

Изобретение относится к дуговой сварке с магнитным управлением .и может использоваться при восстановлении изношенных деталей машин автоматической наплавкой под слоем флюса.

Цель изобретения - обеспечение стабильности процесса наплавки под слоем флюса в широком диапазоне режимов и повышение качества наплавленного металла.

На фиг.1 изображена временная диаграмма электромагнитного поля; на фиг.2 устройство для осуществления способа; на фиг.З - схема силовых линий плоскопараллельного магнитного поля.

Сущность способа заключается в том, что на постоянную составляющую магнитного потока 1 накладывается составляющая импульсного магнитного потока 1(фиг.1).формируемого однонаправленным плоскопараллельным, силовые линии которого располагают в вертикальных плоскостях, параллельных плоскости, проходящей через вертикальную и горизонтальную оси поперечного сечения наплавляемого изделия.

Устройство для осуществления способа электродуговой обработки (фиг.2) в плоскопараллельном импульсно-однонаправленном электромагнитном поле включает головку 1 с мундштуком 2 для направления плавящегося электрода, бункер для подачи флюса 3, соединенный с изогнутым каналом для подачи флюса, установленные с .зазором относительно мундштука, и электромагнит 4 с сердечником. Канал для подачи/ флюса 5 выполнен Г-образным в сердечнике электромагнита 4. Сердечник выполнен Гобразным с рабочим торцом, параллельным

продольной части Г-.образного канала 5 для подачи флюса.

Способ осуществляется следующим образом.

Магнитный поток Фг импульсной составляющей плоскопараллельного электромагнитного поля, конфигурация силовых линий в вертикальной плоскости которого показана на фиг.З, на протяжении каждого импульса, длительность которых равна 0,01 с, возрастая, перестраивает форму столба сварочной дуги в колоколообразную, а снижаясь, возвращает ее в естественную, соответствующую дуге в отсутствии внешнего электромагнитного поля При наибольшем значении импульса магнитного потока активное пятно сварочной дуги на поверхности наплавляемого изделия, рассредоточенное во время перестройки ее. столба, приобретает форму эллипса, длинная ось которого в этот-момент имеет наибольшее значение по величине. Ширина наплавляемых валиков при этом увеличивается, глубина проплавления основного металла уменьшается. В следующий момент времени с понижением величины импульсной составляющей магнитного потока возрастают силы пинч-эффекта и вследствие изменения электропроводности ферромагнитного изделия по мере его проплавления столб сварочной дуги сжимается, глубина проплавления основного металла увеличивается. Однако поЬтоянная составляющая мaгниtнoгo потока Ф1 (фиг.1) удерживает столб сварочной дуги в колоколообразной форме с рассредоточенным пятном нагрева на детали.

Импульсный магнитный поток Фг (фиг.1), создаваемый двухполупериодно выпрямленным током промышленной частоты, вызывает появление в расплаве сварочной ванны импульсных пондеромоторных сил, которые способствуют измельчению структуры наплавленного металла, подавляя дендритную кристаллизацию. Скорости же вращенмя сварочной дуги и жидкого металла сварочной ванны не достигают пределов, при которых нарушаются защита зрны горения дуги и стабильность процесса при величине магнитной индукции более 0,025 Тл и частоте следования импульсов плоскопараллельного электромагнитного поля до 50 Гц1 когда длительность импульсного магнитного потока становится равной длительности самого импульса,

Способ электродуговой обработки в плоскопараллельном электромагнитном поле с применением устройства осуществляется следующим образом.

При пропускании по обмотке электромагнита 4 (фиг;2) двухполупериодно вы. прямленного тока промышленной частоты в зоне сварочной дуги и расплава сварочной

ванны создается плоскопараллельное электромагнитное поле, имеющее форму силовых линий 6 (фиг.З). Флюс из бункера 3 (фиг.2) через канал 5 сердечника электромагнита поступает в зону наплавки и, расплавляясь, образует шлаковый пузырь, который обеспечивает защиту расплава сварочной ванны от воздействия атмосферного воздуха.

Длительность импульсной составляющей магнитного потока 2 равна длительности паузы и соответствует устанрвленному значению частоты электромагнитного поля. Амплитуда магнитного потока регулируется изменением величины магнитной индукции

0 поля. Величина постоянной составляющей магнитного потока Ф1 меньше импульсной и устанавливается в зависимости от значения последней.

Пример. Предлагаемым способом с

5 помощью устройства наплавляли образцы из стали 45 диаметром 70 мм с использованием электродной проволоки марки Нп-ЗОХГСА диаметром 2 мм. Образцы наплавляли автоматической головкой А-580М,

0 источником-тока для наплавки служил сварочный преобразователь АД-500. Катушка электромагнита имеет обмотку с числом витков.500 медной проволоки марки ПЭФ-1 и питается двухполупериодно выпрямленным

5 током промышленной частоты. Сечение сердечника электромагнита имеет размеры 26x26 мм, диаметр канала в нем 16 мм.

Образцы наплавляли на форсированном режиме со скоростью 20 м/ч на токе

0 обратной полярности 1 300 А при рабочем напряжении U 32 В. Скорость подачи электродной проволоки Vn.n. 144 м/ч, вылет электрода Ь 60 мм. Параметры плоскопараллельногр электромагнитного поля

5 следующие: величина магнитной индукции В 0,028 Тл, частота импульсной составляющей магнитного потока f 10 Гц. Соотношение постоянной и импульсной составляющих магнитного потока - 3/4.

Ширина валиков, наплавленных в электромагнитном поле, получается на 30-35% больше, а глубина проплавления основного металла на меньше по сравнению с

5 наплавкой без поля. Структура металла, наплавленного в плоскопараллельном электромагнитном поле, получается однородной, мелкозернистой, ч: подавлением д ндритной кристаллизации.

Наплавка образцов на указанном режиме без магнитного поля приводит к нарушению стабильности процесса и неудовлетворительному формированию валиков и структуры наплавленного металла.

Таким образом/изобретение позволяет при восстановлении изношенных деталей машин автоматической наплавкой под слоем флюса обеспечить стабильность процесса в широком диапазоне его режимов и повысить качество наплавленногометалла. Формула изобретения

1. Способ электродуговой обработки, при котором на сварочную дугу и сварочную ванну воздействуют электромагнитным полем с постоянной и импульсной составляющими магнитного потока, отличающийс я тем, что, с целью обеспечения стабильности наплавки под флюсом в широком диапазоне режимов и повышения качества наплавленного металла, импульсный магнитный поток формируют однонаправленным плоскопараллельным, силовые линии которого располагают в вертикальных плоскостях, параллельных плоскости, проходящей через вертикальную и горизонтальную

оси поперечного сечения наплавляемого изделия.

2. Устройство для электродуговой обработки, содержащее головку с мундштуком для направления плавящегося электрода,

бункер для подачи флюса, соединенный с изогнутым каналом для подачи флюса, установленные с зазором относительно мундштука электромагнит с сердечником, отличающееся тем, что, с целью обеспечения

стабильности наплавки под флюсом в широком диапазоне режимов и повышения качества наплавленного металла, канал для подачи флюса выполнен Г-образным в сердечнике электромагнита, сердечник выполнен Г-образным с рабочим торцом, параллельным продольной части Г-образного канала для подачи флюса.

Изобретение относится к дуговой сварке с магнитным управлением и может быть использовано при восстановлении изношенных деталей машин автоматической на-плавк'ой под слоем флюса. Цель изобретения - обеспечение стабильности процесса наплавки под слоем флюса в широком диапазоне режимов и повышение качества наплавленного металла. При дуговой наплавке с управляющим магнитным полем на постоянную составляющую магнитного потока накладывается составляющая импульсного магнитного потока, формируемого однонаправленным плоскопараллельным. Устройство включает головку с мундштуком для направления плавящегося электрода, бун^ кер для флюса, соединенный с изогнутым каналом для подачи флюса. Канал выполнен Г-образным в сердечнике электромагнита. Сердечник выполнен Г-образным с рабочим торцом, параллельным продольной части Г- образного канала для подачи флюса, 2 с.п. ф-лы, 3 ил.

Ф1

d

Фиг. t

at

or

№

0 ,