Способ дуговой сварки Советский патент 1981 года по МПК B23K9/00 

Изобретение относится к дуговой сварке, применяемой, в частности для соединения алюминиевых шин при ремонтных работах в действующих цехах электролиза алюминия, и может быть использовано при выполнений сварочных работ в других установках при воздействии на дугу всешнего постоян ного магнитного поля. Известны способы, при которых соединение тяжелых алюминиевых шин в цехах электролиза алюминия осуществляется дуговой сваркой при питании дуги постоянным током flj и 2 . Однако выполнение такой сварки в действующих цехах электролиза при ремонте электролизеров чрезвычайно затруднено из-за наличия мощного по стоянного магнитного поля, наводимо работающими электролизерами. Это пр водит к искривлению столба дуги, к перемещению ее активного пятна по изделию, к частым обрывам дуги, выплескам расплавленного металла сварочной ванны и другим явлениям, нар шающим процесс сварки и как следств ухудшающим ее качество. Нормальные условия при использов НИИ для сварки постоянного тока, соз ются при полном отключении тока в серии. Однако это приводит к большим материальным потерям из-за прекращения производства алюминия и практически нигде к этой мере не прибегают. При ремонте электролизеров с использованием сварки применяют снижение тока в серии, что также экономически невыгодно и, кроме того, не обеспечивается полное устранение вредного/ влияния внешнего магнитного поля на сварочную дугу и кач ество сварки. Наибольшее распро странение получили попытки уменьшить влияние внешнего постоянного магнитного поля на процесс дуговой .сварки путем применения стальных магнитных экранов. Однако и этот метод защиты дуги от влияния внетчнего магнитного поля имеет серьезный недостаток, заключающийся в том, что для уменьшения магнитного поля внутри экрана до величины, при которой обеспечивается качественный процесс сварки, он должен иметь значительные габариты и массу. В случае применения стальных магнитных экранов для уменьшения влияния внешнего магнитного поля на сварочную дугу при ремонте электролизёров требования к их габаритам и массе особенно жесткие из-за специфической конструкции электролизеров. Кроме того, конструкция экрана не обладает универсальностью т.е. расчитанной для сварки только одного какого-либо узла, она не может быть применена для сварки узлов другой конструкции. Таким образом, известные способы дуговой сварки в постоянном магнитном поле, особенно алюминиевых шин электролизеров в действующих цехах электролиза г алюминия не обеспечичают Необходимого качества сварки из-за недостаточной защиты дуги от влияния внешнего постоянного магнит ного поля. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ сварки, при котором сварку в дут на переменном токе в условиях работающего алюминиевого электролизера с применением экранов f3 . Однако этот способ также не обе печивает устранения влияния магнитного поля и требует экранов специальной конструкции. Цель изобретения - повышение качества сварных швов путём снижения влияния магнитного поля. Поставленная цель достигается те что в способе дуговой сварки, при котором сварку ведут на переменном токе в условиях работающего электро лизера, используют переменный ток с частотой 600-10000 Гц. В результате использования тока такой частоты пондеромоторная сила воздействующая на дугу, будет знак переменной, и дуга будет совершать колебательные движения около положе ния равновесия, при этом амплитуда колебаний дуги при прочих равных ус ловиях будет зависеть не только от индукции внешнего магнитного поля и величины сварочного тока, но и от его частоты. Амплитуды отклонения дуги (Ау) при сварке переменным током определ ются по следующей формуле АЛ - 27где V)( - скорость движения дуги; f - частота переменного тока. Зависимость для скорости движени дуги в магнитном поле определяется формуле УХ (рз), где О - сварочный ток А; В - магнитная индукция; р - плотность газа при нормальных условиях, в котором дви жется столб дуги; D - постоянная. Откуда формула для определения отклонения дуги в постоянном магнит ном поле принимает следующий вид D Va (Я В ) Учитывая, что величина отклонени дуги до 5 мм является приемлемой для практических целей, а величины D, I, р и В известны, можно определить необходимую частоту переменного тока для выполнения качественной сварки по формуле f (Р ВР 2Ах Приведенная выше зависимость не учитывает всех факторов, влияющих на дугу, например, длины дуги, ее инерции и др. Поэтому ее использование для определения необходимой частоты сварочного тока является ориентировочной. Окончательный выбор диапазона частоты производится экспериментально. Установлено, что он должен быть н пределах от 600 до 10000 Гц Основанием выбора частот от 600 до 10000 Гц. является то обстоятельство, что при частоте, меньшей 600 Гц, колебания дуги приобретают недопустимые величины, что препятствует образованию сварного шва, а при частоте свыше 1QOOO Гц начинает значительно смазываться поверхностный эффект (вытеснение тока повышенной частоты в поверхностные слои проводника), который снижает глубину проплавления, уменьшая тем самым производительность процесса. Проводится сварка планок- из алюминия марки АЕ толщиной 12 мм вольфрамовым электродом в среде аргона. Сваркаведется внутри соленоида, обеспечивающего напряженность магнитного поля 5000 А/м в пределах магнитного поля,создаваемого работающей серии электролизеров. Режим сварки: сварочный ток 250 А; диаметр вольфрамового электрода 5 мм; диаметр присадочного прутка 5 мм; расход аргона 12 л/мин. Сварка проводится переменным током частотой 50 Гц и 600 Гц. Увеличение частоты переменного тока обеспечивает выполнение качественного сварного соединения. Таким образом, при .питании дуги переменным током повьлиенной частоты создаются нормальные условия для сварки во внешнем постоянном магнитном поле, т.е. осуществляется защита дуги от влияния внешнего магнитного поля. Это позволяет значительно улучшить качество сварных соединений, что обеспечивает снижение потерь электроэнергии в сварных контактах ошиновки электролизеров алюминия. Способ позволяет повысить производительность труда и сократить время ремонта электролизеров, а также избежать потерь от сокращения выпуска продукции, благодаря возможности выполнения сварки без отклонения серии электролиза и снижения технологического тока в ней. Формула изобретения Способ дуговой сварки, при котором сварку ведут на переменном токе

5 8146196

а условиях работающего электролизера,ных магнитных полях. Автоматическая отличающийся тем, что, ссварка, 1972, в.12, с.58-61. целью повышения качества сварных2. Гаген Ю. Г. и.др. Сварка узлов швов путем снижения влияния магнит-шинопр.оводов в магнитном поле. Ионного поля, используют переменныйтажные и специальные работы в стройток с частотой 600-10000 Гц. тельстве, 1965, 11, с.11-12.

Источники информации,3. Гаген Ю. Г. и др. Ремонтная

принятые во -внимание при экспертизесварка поясов электролизеров в маг1. Перун И. В, и Гаген Ю. Г. Свар-нитном поле. Автоматическая сварка алюминиевых шин в производствен-ка, 1973, 4, с.72-73.