Способ электромагнитного перемешивания расплавленного металла сварочной ванны Советский патент 1982 года по МПК B23K9/08 

Изобретение относится к сварке электрической дугой в среде защитных газов и может применяться при изготовлении сварных сосудов, трубопроводов и других изделий. Известен способ электродуговой сварки потолочных швов, согласно которому на сварочную ванную и ,дугу воздействуют переменным продольным неоднородным магнитным полем повышенной частоты. На сварочную ванну и дугу дополнительно воздействуют посто янным продольным неоднородным магнитным полем, индукция которого Меньше индукции переменного 1. Известен также способ электродуговой сварки с электромагнитным перемешиванием расплавленного металла сва рочной ванны под действием аксиальных ревёрсирующи; полей, при котором создают дополнительный магнитный поток в виде постоянных импульсов, при этом постоянные импульсы дополнительного магнитного потока изменяют интерполярно с импульсами дискретного магнитного потока 2. Известен способ дуговой сварки в среде защитных газов, при котором осуществляют колебания дуги двумя поперечными магнитными полями. Согласно этому способу сварочной дуге сообщают колебания вдоль сварного шва с помощью поперечных переменного и импульсного магнитных полей разных частот 3. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ электромагнитного перемешивания расплавленного металла сварочной ванны, согласно которому расплавленный металл сварочной ванны перемешивают знакопеременным магнитным полем, получаемым при пропускании тока через соленоид (электромагнит) дискретных импульсов, выделенных из синусоидального напряжения промышленной частоты однополупериодным выпрямлением,, при этом используют импульсы повышенной скважности, величина которой кратна частоте питающего напряжения ft. Недостатком известного способа является малая эффективность перемешивания ванны при сложной и изменяющейся конфигурации ванны. Если воздействие на ванну характеризуется дискретным частотным спектром, то частотная характеристика ванны - изменчивостью во времени. Несогласованность спектра воздействия с частотной характеристикой ванны снижает эффект перемешивания металла ванны. Так, при сварке разнородных металлов крупномасштабная область ванны откликается на сравнительно низкочастотные воздействия, а мелкомасштабные области и микрообъемы - на сравнительно высокочастотные. Крупные кристаллические обра- зо зования и мелкие зародыши имеют различные резонансные частоты. В любой момент времени сварки частотная характеристика ванны не.известна. Кроме того, ее в процессе сварки не измеряют. Эффективность воздействия на сварочную ванну наиболее высока на резонансных частотах. Ее можно вьфазить в виде SP(w) - S ванны Cw)dw минимальная и максимальная частоты, на которые откликается ванна; Sp(w) спектр воздействия; S ванны(w) чувствительность ван ны; текущая частота в по лосе от w, до Согласно известному способу вполне возможно несовпадение спектров во действия и чувствительности ванны из за изменяемости последней во времени В этом случае, эффективность воздействия на ванную равна, нулю. Целью изобретения является повышение качества сварных швов путем повышения эффективности перемешивани расплавленного металла сварочной ван ны. . Цель достигается тем, .что согласн способу электромагнитного перемешивания расплавленного металла сварочной ванны, при котором расплавленный металл сварочной ванны перемешивают знакопеременным магнитным полем, по510 15 лучаемым при пропускании тока через обмотку электромагнита, в качестве тока, пропускаемого по обмотке электромагнита, используют ток с непрерывным частотным спектром, выделенный из сигнала генератора шума, при .этом ширину частотного спектра тока, выделенного из сигнала, берут не меньше ширины спектра частот электромагнитных волн, генерируемых сварочной ванной. Таким образом, ,на дугу и ванну воздействуют магнитным полем, частотный спектр которого Непрерывен, а ширина спектра равна или больше полосы чувствительности сварочной ванны. Такое магнитное поле получают при питании электромагнита током, выделенным из шумоподобного сигнала электрического генератора шума полосовым ильтром. Широкополосный по частоте ток генератора шума изменяется во времени по случайному нормальному закону, характеризуется эффективным среднеквадратичным) значением и спектральной характеристикой. Частотный спектр тока непрерывный. Так, у генератора шума на непроволочных сопротивлениях спектр сигнала непрерывен и равномерен от нескольких герц о нескольких мегагерц. Из этого широкополосного сигнала выделяют с помощью электрического фильtpa необходимую и достаточную полосу частот, которая в свою очередь определяется границами эффективной полосы чувствительности ванны с учетом изменения ее во времени. Например, полоса чувствительности ванны в течение короткого времени 1 мин не выходит з-э пределы 20-300 Гц, а в течение всего времени сварки Гц. Поэтому из широкополосного напряжения в.ыделяют полосу частот IS-JOO Гц. Выделенным напряжением питают электромагнит, создающий магнитное поле в зоне дуги и .ваннны. Магнитное поле воздействует на все составляющие ванны, на крупно- и .мелкомасштабные области ванны, на крупные и мелкие кристаллические образования ванны независимо от непрерывных изменений во.времени резонансных частот каждой ее составляющей. Это происходит потому, что частотный спектр магнитного поля сплошной и воздействие не оёлабевает при изменениях резонансных частот составляющих ванны. 5 Пример. В качестве генератора шума используют генератор Г2-37. В диапазоне 15 Гц - 20 кГц он имеет непрерывный и равномерный спектр сиг нала. Производят аргоно-дуговую свар ку неплавящимся электродом нержавеющей аустенитной стали 12Х18Н01Т/5 с алюминиевым сплавом АМЦ. Толщина деталей 2 мм, сварочный ток- 140150 А, скорость сварки 10-12 м/ч длина дуги 1,5 мм. Полосовой фильтр для выделения полосы частот с 13300 Гц построен,на индуктивностях и емкостях. Эффективное значение слу чайного магнитного поля в зоне дуги и ванны 180 Гс. В результате сварки получены сварные соединения, равнопрочные сплаву АМЦ. Так как в любой момент времени обеспечивается воздействие на все составляющие сварочной ванны, соглас но данному способу достигается повышение эффекУивности и надежности перемешивания расплава ванны, улучшение за счет этого качества сварных соединений. Формула изобретения Способ электромагнитного перемеши вания расплавленного металла с.вароч86:ной ванны, при котором расплавленный металл сварочной ванны перемешивают знакопеременным магнитным полем, получаемым при пропускании тока через обмотку электромагнита, отличающ и и с я тем, что, с целью повышения качества сварных швов путем повышения эффективности перемешивания расплавленного металла сварочной ванны, в качестве, тока, пропускаемого по обмотке электромагнита, используют ток с непрерывным частотным спектром, выделенный из сигнала генератора шума , при этом ширину частотного спектра тока, выделенного из сигнала, берут не меньше ширины спектра частот электромагнитных волн, генерируемых сварочной ванной. -Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 79579. кл. В 23 К9/08, 26.06.72. 2.Авторское свидетельство СССР № 78697, кл. В 23 К 9/08, 22.05-73. 3.Авторское свидетельство СССР № 616075, кл. В 23 К 9/08, 06.03-75. 4.Авторское свидетельство СССР N 305969, кл. В 23 К 9/08, 30.10.69.