Способ сварки плавлением несколькими последовательно расположенными электродами Советский патент 1974 года по МПК B23K9/16 

1

Известен способ сварки плавлением несколькими последовательно расположенными электродами с подачей кратковременных импульсов тока различной формы.

Однако этот способ не обеспечивает надежных условий встряхивания жидкого металла сварочной ванны и дробления структуры шва за счет чего можно повысить качество сварного соединения.

Предлагаемый способ отличается от известного тем, что на один из электродов накладывают импульсы тока, амплитудное значение которых определяют в соответствии с формулой

4 (400-700) б-(30-70)5,

где /а - амплитудное значение тока. А;

б - глубина проплавления металла, мм; 5 - расстояние между электродами, мм.

Частоту следования импульсов выбирают от 10 до 50 Гц.

При наложении импульсов тока с параметрами, соответствующими указанному соотношению, обеспечивается наиболее эффективное измельчение составляюш;их структуры металла шва. Эффект измельчения структуры шва может быть получен при встряхивании металла сварочной ванны за счет динамического воздействия имнульсов тока на жидкий металл, если параметры этих импульсов будут обеспечивать необходимое по величине механическое воздействие с частотой, близкой к частоте собственных колебаний элементов кристаллизующейся ванны.

Известно, что динамическое (механическое) воздействие импульсов тока на металл сварочной ванны (давление дуги в имнульсе) пропорционально квадрату амплитудного значения тока /а.

Степень измельчения структуры зависит от расположения места приложения импульсов относительно фронта кристаллизации жидкого металла.

Чем дальше расположено место ввода импульсов давления от фронта кристаллизации, тем больше должен быть импульс давления, т. е. те.м больше должно быть амплитудное значение тока импульса. Параметры импульсов тока зависят также от глубины ванны жидкого металла и теплофизических свойств его.

Пепременным условием измельчения (дробления) структуры является совпадение частоты импульсов тока с частотой собственных колебаний дендритов или жидкого металла в непосредственной близости от фронта кристаллизации. Экспериментально установлено, что для большинства практически применяемых

металлов и сплавов, например сплавов на огнове алюминия, меди, титана, никеля, ниобия, железа и др., диапазон онтимальных частот импульсов тока равен 10--50 Гц.

Таким образом, приведенное соотношение учитывает необходимые условия для получения эффекта измельчения структуры металла шва за счет динамического воздействия импульсами тока на кристаллизующийся металл.

Выбор электрода, на который должны накладываться импульсы тока в соответствии с указанным соотношением, зависит от решаемой задачи. Если нужно повысить плотность металла шва за счет дробления различных включений, например окисной пленки при сварке алюминиевых сплавов, то импульсы тока должны накладываться на электрод, под которым располагается максимальная глубина ванны.

Для измельчения структуры металла шва импульсы тока должны подаваться на последний электрод, так как структура шва формируется в хвостовой части ванны. При этом предыдуш:ие электроды могут быть как неплавящимися, так и плавящимися, а источники тепла могут быть как с постоянной во времени, так и с пульсирующей по заданному закону мощностью.

Для повышения степени измельчения структуры и свойств сварного шва рационально встряхивать металл при минимальном вводе тепла в жидкий металл. Отсутствие тепловложения при измельчении структуры предотвращает рост и оплавление зерен, интенсивное выпадание различных фаз в процессе кристаллизации и рекристаллизации.

С целью уменьшения теплового воздействия на сварочную ванну импульсы тока накладывают на последний электрод, промежуток между которым и изделием ионизируют высокочастотным разрядом, т. е. между последним электродом и изделием не возбуждается какой-либо дополнительный источник тепла, например дуга или плазма.

5 Для прохождения же импульсов тока через этот промежуток последний ионизируется с помощью высокочастотного разряда осцилятора. Такой процесс наиболее эффективен, когда необходимо сохранить ориента-цию периферийных кристаллитов шва, получаемую при кристаллизации ванны после нредыдущего источника тепла. Например, при двухэлектродной сварке, когда с первого электрода горит пульсирующая дуга на режимах, обеспечивающих

5 круглую форму зеркала ванны, целесообразно

сохранить радиально направленную структуру

на периферии шва и измельчить ее в осевой

части шва.

Сварные швы с измельченной структурой за

0 счет динамического воздействия импульсов тока обладают более высокими свойствами.

Предмет изобретения

Способ сварки плавлением несколькими последовательно расположенными электродами с подачей кратковременных импульсов тока различного назначения, отличающийся тем, что, с целью повышения качества сварного щва за счет встряхивания жидкого металла, на один из электродов накладывают импульсы тока, амплитудное значение которых определяют в соответствии с формулой

/а (400-700) б- (30-70)5, где /а - амплитудное значение тока импульса, а;

б - глубина проплавления металла, мм; 5 - расстояние между электродами, мм.