Способ дуговой сварки алюминия неплавящимся электродом Советский патент 1993 года по МПК B23K9/167 

Изобретение относится к сварочному производству, а более конкретно - к дуговой сварке алюминия и его сплавов неплавя- щммся электродом.

Целью изобретения является повышение пространственной устойчивости и проплавляющей способности дуги при сварке неплавящимся электродом алюминия и его сплавов.

Указанная цель достигается тем, что при дуговой сварке алюминия неплавящимся электродом на постоянном токе обратной полярности в инертном газе на дуговой промежуток периодически подают .два разнополярных импульса напряжения, первый из которых прямой полярности, продолжительностью (1-10) с и напряжением, по амплитуде превышающем 50 В, а

второй, следующий сразу по окончании первого-обратной полярности, продолжительностью (6-8) с и напряжением, по амплитуде превышающим 150 В, причем частота f подаваемых импульсов связана с силой сварочного тока I неравенством

f

1

Ип

10

-1

Предложенный способ повышения про плавляющей способности и стабильности дуги между неплавящимся электродом и алюминием основан на том, что пространственная устойчивость ее на прямой полярности значительно выше, чем на обратной.

Новизной предложенного способа является стабилизация дуги обратной полярности посредством подачи на дуговой промежуток импульсов напряжения прямой полярности и обнаружение экспериментальной зависимости частоты подаваемых импульсов от величины тока дуги.

Сущность данного технического решения заключается в следующем. Подача на дуговой промежуток импульсов напряжения прямой полярности обеспечивает возбуждение и кратковременное горение дуги прямой полярности. Обладая достаточно высокой пространственной устойчивостью, дуговой разряд прямой полярности, периодически повторяясь, стабилизирует дугу обратной полярности. При этом уменьшается блуждание катодного пятна по поверхности свариваемого изделия, что приводит к увеличению концентрации вводимой энергии и, как следствие повышению проплавляющей способности дуги. Экспериментально установлено, что напряжение подаваемого импульса в амплитуде должно превышать 50В, а длительность его находиться в пределах (1-10) с. При меньшей амплитуде или длительности импульса дуговой разряд не успевает сформироваться, что ведет к снижению пространственной устойчивости дуги, а более высокая длительность импульсов увеличивает долга горения дуги прямой полярности в общем времени горения дуги, снижая тем самым ее проплавляющую способность. Роль импульсов обратной полярности сводится к обеспечению надежного повторного возбуждения дуги обратной полярности, поэтому подача их осуществляется сразу по окончании действия предыдущего импульса. Ввиду существенного напряжения импульсов обратной полярности (более 150 В) длительность их ограничена с точки зрения безопасности диапазоном (6-8) с. Эмпирическая зависимость

f -р:-р 104 (), связывающая частоту

подаваемых импульсов с величиной тока дуги, показывает, что с увеличением последней, частота подаваемых импульсов снижается и наоборот. С целью сохранения высокой проплавляющей способностью дуги . на малых точках, когда частота подаваемых импульсовувеличивается, длительность их на прямой полярности в пределах4 указанного диапазона выбирается минимальной,

Способ осуществляется следующим образом.

На практике предложенный способ может быть реализован путем подачи на дуговой промежуток разнополярных импульсов от постороннего источника их генерирующего,, или путем кратковременной смены полярности на дуговом промежутке при помощи инвертора. В первом случае на выходе сварочного выпрямителя устанавливается дроссель большой индуктивности, препятствующий прохождению стабилизирующего импульса прямой полярности через выпрямительный блок источника питания. Величина тока дуги и скорость сварки устанавливаются в соответствии с размерами свариваемых элементов и типом соединения. Исходя из выбранного значения сварочного тока рассчитываются параметры стабилизирующих импульсов. Так, например, при выполнении стыкового соединения из алюминия толщиной 0,5 мм

устанавливаются следующие параметры ре-, жима сварки: величина тока 16 А, скорость сварки 10 м/ч, длительность и амплитуда напряжения импульса прямой полярности соответственно 2 с и 70 В, а обратное

значение частоты подаваемых импульсов при этом составит 226 Гц. При увеличении толщины свариваемого металла, а следовательно и величины сварочного тока, частота подаваемых импульсов уменьшится.

Эксперименты показали, что наиболее эффективно применение разработанного способа при сварки тонколистового алюминия когда величина тока дуги не превышает 30-50 А, а устойчивость ее особенно низка,

Сочетая в себе достоинства сварки на переменном токе и постоянном обратной полярности, способ обеспечивает высокую устойчивость и проплавляющую способность дуги.

Результаты экспериментов приведены в таблице.

Формула изобретения. . Способ дуговой сварки алюминия неплавящимся электродом, при котором процесс осуществляют на постоянном токе обратной полярности в инертном газе, отличающийся тем, что, с целью повышения пространственной устойчивости и проплавляющей способности дуга, на дуговой промежуток периодически подают два разнополярных импульса напряжения, первый из которых прямой полярности продолжительностью (1-1.0) 10 с и напряжением по амплитуде, превышающим 50 В, а-второй, следующий сразу по окончании первого - обратной полярности, продолжительностью (6-в) с и напряжением, по амплитуде превышающим 150 В, причем частоту подаваемых импульсов выбирают из соотношения

;

f 1 . 1Г|4 -,-

.. т- llnl W .с . где f - частота импульсов; I - величина тока дуги.

Использование: для дуговой сварки алюминия и его сплавов неплавящимся электродом. Сущность изобретения; на дуговой промежуток периодически подают два разнополярных импульса напряжения, первый из которых прямой полярности, продолжительностью (1-10) и с напряжением, по амплитуде превышающим 50В, а второй, следующий сразу по окончании первого-обратной полярности, продолжительностью (6-8) с и напряжением, по амплитуде превышающем 150В, причем частота fподаваемых импульсов связана с величиной с варочного тока I неравенством f(1/l- nl) 10 (), Кратковременные импульсы напряжения прямой полярности - стабилизируют дугу в пространстве и уменьшают блуждание активного пятна на поверхности изделия, увеличивая при этом проплавляющую способность дуги. 1 ,