Способ импульсной дуговой сварки неплавящимся электродом Советский патент 1982 года по МПК B23K9/16 

(54) СПОСОБ ИМПУЛЬСНОЙ ДУГОВОЙ СВАРКИ НЕПЛАВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ

1

Изобретение относится к способам импульсной дуговой сварки неплавящимся электродом в среде защитных газов стыковых соединений с разделкой кромок с колебаниями электрода и присадочной проволокой и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства.

Известен способ аргоно-дуговой сварки неплавящимся электродом с подачей присадочной проволоки, при котором электрод колеблют между кромками разделки, а проволоку подают в середине между кромками 1.

Недостатками способа являются низкая производительность процесса сварки ( наплавКи за один проход не превыщает 1,5-2,0 мм), у кромок наблюдаются несплавления из-за интенсивного теплоотвода.

Известен способ газоэлектрической дуговой сварки с поперечными колебаниями электрода от кромки к кромке, при котором в момент изменения направления поперечного перемещения электрода у кромок разделки подают импульсы тока 2. / Недостатком его является низкая производительность процесса сварки, так как

при движении электрода в середине разделки невозможно удержать большой объем ванны.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является способ импульсной дуговой сварки неплавящимся электродом с подачей присадочной проволоки, при котором выполняют разделку кромок стыка и заполняют ее непрерывной наплавкой, образуя сварные точки на кром10ках при наложении импульса тока, осуществляют колебания электрода с перемещением его вдоль кромки и задержкой на ней в течение определенного времени при одновременной синхронизации импульсов тока и 15 подаче проволоки 3.

Недостатком указанного способа является необходимость высокочастотного источника питания для качественного формирования 2Q шва, в противном случае возрастает объем ванны и в середине разделки появляется грибовидность. Поэтому при сварке со стандартными отечественными источниками указанным способом вынуждены уменьшать объем ванны, что снижает производительность и приводит к появлению межваликовых несплавлений. Целью способа является повышение производительности и качества сварки. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу импульсной дуговой сварки неплавящимся электродом с подачей присадочной проволоки, заключающемуся в образовании сварного шва путем перекрывающих друг друга точек при наложении импульсов тока, с поперечными колебаниями электрода и с перемещением его вдоль кромки и задержкой на ней в течение определенного времени при одновременной синхронизации импульсов тока и подачи проволоки в момент задержки осуществляют серию циклов импульс-пауза, перекрывая на величину 0,6-0,8 площади предыдущих сварных точек в поперечном н правлений, а присадочную проволоку подают в зону активного пятна дуги со смещением от оси электрода к центру шва, а при колебании электрода проволоку плавно смещают к оси последнего, при этом колебание и перемещение электрода осуществляют во время действия импульса, причем время колебания берут 0,5-0,7 времени перемещения а время первой задержки электрода на кромке берут в 2-3 раза больще времени последующих задержек. На фиг. 1 показана схема поперечного перемещения электрода в разделке при наплавке; на фиг. 2 - поперечное сечение шва с порядком наложения сварных точек; на фиг. 3 - схема перемещений электрода; на фиг. 4 - циклограмма процесса сварки. Предлагаемый способ осуществляют следующим образом. Предварительно электрод 1 устанавливают у кромки 2 стыка 3. Одновременно выставляют присадочную проволоку 4 со смещением на оси электрода I (фиг. 1). Смещение присадочной проволоки 4 на величину Z(. от оси электрода 1 к центру разделки обусловлено тем, что при наложении импульсов тока у кромок ванны из-за интенсивного теплоотвода вглубь стыков приобретает ассиметричную форму, вытянутую в середине разделки, т.е. формы 5 и 6 (фиг. 3). Затем между электродом 1 и стыком 3 зажигают дугу 7 и выдерживают ее у кромки 2 в течение времени t|. Вреti обеспечивают в 2-3 раза больше, чем время последующих задержек t. Это вызвано тем, что в начале сварки-из-за интенсивного теплоотвода ванна очень мала и требуется больщий прогрев, чтобы форма ванны приобрела квазистацйонарные размеры. Причем после S-3 импульсов-пауз включают подачу присадочной проволоки 4, которая подается в зону активного пятна дуги 7 непосредственно в ванну со смещением Е от оси электрода 1. По истечении первого импульса-паузы ванна приобретает форму 5 (фиг. 3). Количество импульсовпауз обеспечивают такое, чтобы ванна в конце их имела форму 6, т.е. вытянутую от кромок 2 до кромки 8. Такая форма позволяет хорошо удерживать больщой объем ванны на кромках; более равномерное заполнение разделки кромок; обеспечивается взаимное перекрытие площадей сварных точек в поперечном направлении на величину 0,6-0,8 от их общей площади. Указанная величина выбрана из условия оптимальной производительности и качественного сплавления между . При значениях больщих 0,8 снижается производительность, а меньших 0,6 ухудшается сплавление. При достижении размеров ванны формы 6 задержку у кромки 2 прекращают, и осуществляют поперечное перемещение электрода 1 от кромки 2 к кромке 8. При этом проволоку 4 плавно смещают к оси электрода 1 (положение 9 на фиг. 1). Это связано с тем, что при перемещении форма ванны видоизменяется, уменьшается размер впереди дуги 7 и проволоку 4 удобнее подавать по оси электрода 1. В противном случае наблюдается ее примерзание. Поперечное перемещение осуществляют одновременно с продольным и выполняют его в период наложения импульса тока (фиг. 4). В этом случае наблюдается более плавный переход от одной кромки к другой. Время поперечного перемещения (колебания) ts составляет 0,5-0,7 времени продольного перемещения t4. При значениях ,5t4 уменьшается шаг 5 , и снижается производительность сварки. При значениях ,7t4 снижается площадь взаимного перекрытия сварных точек. Таким образом, электрод 1 достигает кромки 8 раньше, чем прекращают его продольное перемещение. Это позволяет прогреть кромку 8 и осуществить качественное сплавление. Затем следует пауза, позволяющая уменьц1ить объем ванны, стабилизировать тепловое состояние у кромок и последующие размеры ванны. При этом проволоку 4 вновь плавно смещают на величину от оси электрода 1 к центру шва (положение 10 на фиг. 1). Траектория перемещения электрода 1 показана на фиг. 3, где видно, что электрод, находясь у кромки, соверщает еще продольное перемещение и полный шаг б равен 5., +д51. Значение i5 должно быть небольшим, чтобы обеспечить перекрытие сварных точек на 0,6-0,8 их площади. При прекращении продольного перемещения электрода 1 у кромки 8 вновь накладывают серию импульсов-пауз, и процесс повторяется. Таким образом, проис.ходит последовательное наложение точек 11, 12, 13, 14, 15 и 16 на корневой шов 17 и заполнениеразделки кромок (фиг. 2) с образованием сварного шва 18. Пример. Способ импульсной дуговой сварки неплавящимся электродом в среде защитных газов осуществляют при сварке неповоротных стыков труб из стали

12Х18Н10Т размером 0 180x20 мм. Предварительно выполняют стандартную ступенчатую разделку кромок. Стыки труб собирают на прихватках в четырех симметрично расположенных местах.

Сварку проводят сварочной головкой ТАМ-3 с использованием аппаратуры СА-120, которую перерабатывают с учетом операций, изложенных в формуле изобретения.

Образцы заверяют следующим образом. Первоначально проваривают корень шва на следующем режиме: 1, 110А; 1 60А; t, 2 с; tn 0,8 с; серия импульс-пауза составляет 2. Сварку ведут без присадочной проволоки.

Затем электрод 1 выставляют на расстояние 1,5 мм на одной из кромок свариваемых стыков труб. Проволоку смещают на величину 1,0 мм от оси электрода к центру щва. Зажигают дуги и выдерживают в течение 12 с, т.е. t 2,2t2, где ii - время последующих -задержек у кромок, равное 5,4 с. Спустя 7,6 с включают подачу присадочной проволоки и накладывают 2 импульса-паузы.

Режим сварки следующий.

„ 200 А; l 60 А; 1„ 1 с; i 0,8 с; Vnpn 72 м/ч; Vnpt) 47 м/ч; расход аргона - 900 л/ч; диаметр присадочной проволоки - 1,2; диаметр вольфрамового электрода - 4,0; угол заточки 25° с притуплением 0,3- 0,4 мм. После наложения 2-х импульсовпауз размеры ванны следующие: В 9 мм, И 1 мм и площадь составляет 80 мм. Причем ванна вытягивается между кромками, практически оплавляя их одновременно.

При наложении последующего импульса тока одновременно включают поперечное и продольное перемещение электрода. Время поперечного перемещения электрода составляет 1 0,6 с, т.е. 1з 0,6 t4. Время продольного перемещения t4 ,0 с. Скорость сварки (продольное перемещение) составляет 8,5 м/ч. Следовательно, Si 1,45 мм a.S2.2,5 мм, т.е. 1,0 мм электрод перемещается по кромке. При перемещении электрода проволоку с помощью специального устройства плавно смещают к оси электрода., а в момент нахождения электрода у кромок смещают к центру щва на 1,0 мм от его оси. Затем перемещение электрода прекращают, следует пауза и серия импульспауз. Площадь взаимного перекрытия ванн составляет 53 мм, т.е. 0,66 площади ванны. Таким образом, осуществляют сварку.

При таком заполнении разделки ванна хорошо удерживается на кромках, а щов во всех пространственных положениях вогнут с хорошим сплавлением у кромок.

Использование способа позволяет за 5 проходов (каждый проход 10 мин) сварить неповоротный стык трубы 0 180x20 мм. Время составляет 50-60 мин, в то время, как по известной технологии оно составляет 120-180 мин.

Производительность увеличивается в 2-3 раза, а качество швов значительно улучшается. Практически отсутствуют несплавления у кромок и между валиками. Уменьшение времени сварки снижает расход аргона и другие затраты сварочных материалов, что позволяет получить экономию 1,0-1,5 руб. на один стык.

Формула изобретения

Способ импульсной дуговой сварки неплавящимся электродом с подачей присадочной проволоки, заключающийся в образовании сварного шва путем перекрывающих друг друга точек при наложении импульсов тока, с поперечными колебаниями электрода и с перемещением его вдоль кромки с задержкой на ней в течение определенного времени при одновременной синхронизации импульсов тока и подачи проволоки, отличающийся тем, что, с целью повышения 0 производительности сварки и качества соединения, в момент задержки осуществляют серию циклов импульс-паза, перекрывая на величину 0,6-0,8 площадь предыдущих сварных точек в поперечном направлении, а присадочную проволоку подают в ванну в зону активного пятна дуги, со смешением от оси электрода к центру шва, а при колебании электрода проволоку плавно смещают к оси последнего, при этом колебание и перемещение электрода осуществляют во время действия импульса, причем время колебания берут равным 0,5-0,7 времени перемещения, а время первой задержки электрода на кромке берут в 2-3 раза больше времени последующих задержек.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

3.Рекламный листок фирмы Dimetries США, 1976 (прототип).