Способ дуговой сварки под флюсом Советский патент 1992 года по МПК B23K9/18 

Изобретение относится к области сварки плавлением, касается способов механизированной дуговой сварки под слоем флюса с применением дополнительной нагреваемой присадочной проволоки и может быть использовано при сварке металлоконструкций различной конфигурации.

Известен способ двухдуговой механизированной сварки под флюсом, включающий подачу в сварочную ванну основного электрода и дополнительной присадочной проволоки, подаваемой перед основным электродом по ходу сварки и расплавляемой под действием собственной сварочной дуги.

Известен способ дуговой сварки под флюсом, включающий подключение отрицательного сварочного провода и свариваемой поверхности и расплавления основного электрода и дополнительной нагреваемой присадочной проволоки, которую подают впереди него по ходу сварки под углом

Ё

55 к свариваемой поверхности при посто- янном контакте с ней на расстоянии между точками пересечения осей электрода и присадочной проволоки со свариваемым изделием, определяемом зависимостью

VJ

4

СА) VJ

СЯ

где S - расстояние между точками пересечения осей электрода и дополнительной нагреваемой присадочной проволоки со свариваемой поверхностью, мм;

I - сварочный ток, А;

U - напряжение дуги. В;

D - диаметр основного электрода, мм;

V - скорость сварки, м/ч;

d - диаметр дополнительной нагреваемой присадочной проволоки, мм.

Обладая высокой производительностью, этот способ сварки не обеспечивает качества сварных швов из-за нестабильности геометрических размеров наплавленных валиков, что приводит к несплавлениям, зашлаковкам и подрезам. ,

Целью изобретения является повышение качества сварного соединения при сохранении производительности процесса.

Для достижения поставленной цели в способе дуговой сварки под флюсом, при котором сварку ведут плавящимся электродом с дополнительной нагреваемой присадочной проволокой, которую подают впереди электрода по ходу сварки под углом 45-55° к свариваемой поверхности при постоянном контакте с ней на заданном расстоянии между точками пересечения осей электрода и присадочной проволоки с поверхностью свариваемого изделия, которое определяется зависимостью

d S О, V4d.

1 X

где S - расстояние между точками пересечения осей, мм;

I - сварочный ток, А;

U - напряжение дуги, В;

V - скорость сварки, м/ч;

D - диаметр электрода, мм;

d - диаметр присадочной проволоки, мм,

а отрицательный сварочный провод подключен к свариваемому изделию, согласно предложению, отрицательный сварочный провод подключают к свариваемому изделию позади основного электрода, а дополнительную присадочную проволоку подают со скоростью, равной 0,6-0,7 напряжения нагрева.

Место подключения отрицательного сварочного провода и подача дополнительной присадочной проволоки со скоростью, согласно предложению, обеспечивает устранение ее дестабилизирующего влияния на сварочную дугу и ванну расплавленного металла за счет оптимизации плавления дополнительной присадочной проволоки.

Известно, что под влиянием магнитного поля сварочная дуга может перемещаться и изменять свою форму.

Если отрицательный сварочный провод располагается позади оси пересечения оси электрода со свариваемой поверхностью, то поперечное магнитное поле (см. чертеж) отклоняет дугу в сторону от дополнительной проволоки, что исключает при соблюдении указанных условий возможность непосредственного взаимодействия дуги с допоянительной присадочной проволокой, В этом случае ДЬ 5%. За предельную допустимую величину относительного изменения ширины валика на единице длины принята величина ДЬ 5%, характерная для однодуговой механизированной сварки под флюсом и определяемая по формуле

ДЬ JM3KC

-ь

мин

Эср

х юо %,

где Ьмакс - максимальная ширина валика, мм;

Ьмин-минимальная ширина валика, мм; Ьср - средняя величина валика, мм.

При этом расстояние от точки подключения отрицательного провода по оси электрода может быть произвольным.

.Если отрицательный сварочный провод располагается со стороны дополнительной

присадочной проволоки и ближе (левее) оси пересечения оси электрода со свариваемой поверхностью, то поперечное магнитное поле отклоняет дугу в сторону дополнительной проволоки. В этом случае при соблюдении

указанных условий происходит непосредственное взаимодействие дуги с дополнительной присадочной проволокой, а величина относительного изменения ширины валика ДЬ 5%.

Для получения качественного наплавленного валика необходимо, чтобы нагретая до тестообразного состояния дополнительная проволока плавилась в головной части расплавленной ванны, не соприкасаясь

при этом непосредственно с дугой. При скорости подачи дополнительной нагреваемой проволоки V 0,71)н см/с (где UH - напряжение подогрева присадочной проволоки, В) проволока не успевает нагреться до требуемой температуры и плавится не в головной части сварочной ванны, а в зоне дуги. Возрастают электромагнитное взаимодействие и конвекционные потоки в сварочной ванне и, следовательно, Д Ь 5%. В результате

при высокой производительности возникают дефекты сварного соединения, такие как зашлаковки, несплавления, подрезы. При скорости подачи производительность сварки из-за V 0,6UH, см/с, падает производительность сварки из-за меньшей скорости подачи дополнительной проволоки. Из-за увеличения времени контакта дополнительной проволоки с твердой подложкой она плавится не доходя до сварочной ванны.

Возникает нестабильность процесса и возрастает относительное изменение ширины валика, т.е. ЛЬ 5%.

Предлагаемый способ поясняется чертежом, где 1 - основной электрод, 2 - допол- нительная нагреваемая присадочная проволока, 3 - свариваемая поверхность, 4 - сварочная дуга, 5 - отрицательный сварочный провод, 6 - направление сварки.

Способ осуществляется следующим образом. Сварочная дуга 4 возбуждается между основным электродом 1 и свариваемой поверхностью 3. Дополнительную нагреваемую присадочную проволоку 2 подают под углом р 45-55° к свариваемому изделию. В зависимости от режима сварки устанавливают расстояние между осями основной и присадочной проволок. Отрицательный сварочный провод 5 подключается позади (правее) оси пересечения оси электрода со свариваемой поверхностью. Сварку осуществляют в направлении 6. Скорость подачи дополнительной нагреваемой присадочной проволоки устанавливают в зависимости от напряжения нагрева. Дополнительная проволока благодаря постоянному контакту со свариваемым изделием нагревается проходящим током и подается в головную часть расплавленной ванны.

Предлагаемым способом производили дуговую сварку под флюсом марки ФЦ-16 однопроходными валиками на низколегированную Cr-Ni-Mo-V сталь. В качестве присадочных материалов использовали низколегированную Cr-NI-Мо проволоку диаметром 5 мм (основной электрод) и диаметром 2 мм (дополнительная нагреваемая присадочная проволока). Параметры режима сварки были следующими: сварочный ток I 600 А, напряжением дуги U 32 В, скорость сварки V 28 м/ч, напряжение нагрева UH 16 В, расстояние между осями присадочных проволок S 10,5 мм, угол подачи дополнительной присадочной, проволоки .

Скорость подачи дополнительной проволоки определяли следующим образом. При напряжении нагрева UH 16B, подставляя в формулу получаем: минимально допустимую скорость подачи

УМин 0,6х 16 9,6 см/с

максимально допустимую скорость подачи

УМакс 0,7х 16 11,2 СМ/С

Таким образом, оптимальная скорость подачи дополнительной нагреваемой присадочной проволоки при напряжении нагрева UH 16B должна находиться в пределах 9,,2cM/c.

В таблице представлены данные, характеризующие качество сварных швов и производительность процесса нагреваемой присадочной проволоки и места подсоеди5 нения отрицательного сварочного провода. В качестве критерия для оценки качества сварки была принята величина относительного изменения ширины валиков Д Ь, не превышающая 5%. За критерий производи0 тельности процесса был принят коэффициент наплавки Он кг/ч.

Таким образом, использование предлагаемого способа дуговой сварки под флюсом с дополнительной нагреваемой

5 присадочной проволокой по сравнению с прототипом обеспечивает повышение качества сварного соединения за счет получения наплавленных валиков и стабильно небольшими отклонениями от геометрических раз0 меров и устранение в результате таких дефектов, как несплавления, подрезы, шлаковые включения при сохранении производительности способа.

5 Формула изобретения

Способ дуговой сварки под флюсом, при котором сварку ведут плавящимся электродом с дополнительной нагреваемой присадочной проволокой, которую подают

0 впереди электрода по ходу сварки под углом 45-55° к свариваемой поверхности при постоянном контакте с ней на заданном расстоянии между точками пересечения осей электрода и присадочной проволоки с по5 верхностью свариваемого изделия, которое определяется зависимостью

о,1 /i-u (i6 + P ) VifiTssiso.ix

2V

X

Г-ирб+рТ

v2 V

4d,

где S - расстояние между точками пересечения осей, мм;

I - сварочный ток, А;

U - напряжение сварки, В;

V - скорость сварки, м/ч; d - диаметр присадочной проволоки;

D - диаметр электрода, а отрицательный токоподводящий провод подключают к свариваемому изделию, о т- личающийся тем, что, с целью повыше- ния качества сварного соединения, токоподводящий провод подключают позади основного электрода, а дополнительную присадочную проволоку подают со скоростью, равной от 0,6 до 0,7 величины напряжения тока присадочной проволоки.

Характеристика наплавленных валиков

Использование: машиностроение, сборка и сварка металлоконструкций. Сущность: сварку ведут плавящимся электродом и дополнительной нагреваемой присадочной проволокой. Проволоку подают впереди электрода по ходу сварки под углом 45-55° к свариваемой поверхности. Расстояние между точками пересечения осей электрода и проволоки с поверхностью деталей заодно. Отрицательный токоподводящий провод подключен к свариваемому изделию позади основного электрода. Дополнительную присадочную проволоку подают со скоростью, равной от 0,6 до 0.7 величины напряжения тока присадочной проволоки. 1 ил., 1 табл.