Способ дуговой сварки неплавящимся электродом

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК @р В 23 К 9/16

ГОСУДАРСТВЕННЬЙ HOMHTET СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н втоескомм саиддтельству (21) 3433978/25- 27 (22) 04.02.82 (46) 30.07.83. Бюл. И 28 (72) Ю.С.Ищенко, B.А.Букаров и С.A.Агеев (53) 621.791.754(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

И 707715, кл. 8 23 K 9/16, 1977

2. Авторское свидетельство СССР

N 174299, кл. В 23 K 9/16, 1964.3. -Достижения в области автоматизированной сварки труб. Проспект фирмы 01metrics, ".с.4-7 (прототип). (54) (57) СПОСОБ ДУГОВОЙ СВАРКИ НЕПЛАВЯЩИИСЯ ЭЛЕКТРОДОМ, при котором .сварку осуществляют на оптимальном режиме с подачей присадочной проволоки в анодное пятно под углом к оси. электрода, отличающийся тем, что, с, целью повыаения качества сварного соединения путем снижения остаточных деформаций и производительности, скорость подачи присадочной проволоки периодически меняют.от

SU.„10 1677 A

;оптимальной до максимальной, превы" жающей оптимальную в и (1,0-1,5) 10 ф раз, где 3 - сварочный ток, и в момент подачи проволоки с максимальной скоростьо 11 „ дугу отклоняют в хвос- товую часть ванны на величину, опре-,деляемую, из выражения ф ь6т- з д где dg - диаметр анодного пятна, при этом время подачи присадочной проволоки с максимальной скоростью вы-. бирают из условия

dcC sinai

2 Умс,кс а время 1 подачи с оптимальной ско- р ростью-из условия

t 1

3.. cosck, где d диаметр присадочной проволоки;

С2 о - угол между направлением «» присадочной проволоки и осью электрода;

Ч - скорость сварки.

1 10

Изобретение относится к.способам дуговой сварки с присадочной проволокой стыковых соединений из различных металлов и может найти широкое применение в судостроении, энергетической и других отраслях промышленности.

Известен способ дуговой сварки неплавящимся электродом, при котором сварку ведут путем смещения положения сварочной ванны в направлении сварки с подачей двух присадочных проволок, подаваемых параллельно одна другой и

i под углом к неплавящемуся .электроду; при этом присадочные проволоки подают в боковые участки передней части ванны со скоростью, большей, чем скорость сварки, располагая их одну от другой на расстоянии, равном ширине шва 1.) .

Для осуществления такого способа. сварки необходимо синхронно подавать прИсадочные проволоки в зону сварки, что практически трудноосуществимо, к тому же громоздкость оборудования ограничивает применение способа в народном хозяйстве.

Главным недостатком способа сварки является то, что при сварке больших толщин в разделку возникает вероят.ность появления несплавпений в углах

° разделки между основным металлом и металлом присадочных проволок. В связи с этим в углах разделки происходит наиболее интенсивный отвод тепла из зоны сварки, а сравнительно холодный присадочный металл подают как раз в эту область, чем и обуславливается появление несплавлений.. Известей способ автоматической сварки неповоротных стыков труб, при котором сварку осуществляют с колебательными движениями поперек разделки сварочной головки по заданной программе, причем присадочную проволоку подают в зону сварки в соответствии с .этой программой в те моменты, когда ее пересекает электрод Ц .

Недостатком известного способа является наличие громоздкого оборудования, которое усложняет процесс сварки в щелевую раеделку, что не позволяет производить сварочные работы в стесненных условиях. Все это приводит к уменьшению производительности свароч ных работ.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является способ дуговой

31677 3 сварки, при котором сварку ведут на оптимальном режиме с подачей присадочной проволоки в анодное пятно дуги под углом к оси электрода 33) .

Недостаток способа - сравнительно невысокая производительность процесса сварки.

Кроме того, для осуществления дан-. ного способа сварки необходимо иметь

10 громоздкое и дорогостоящее сварочное оборудование, в частности высокочастотные сварочные источники питания, что приводит к удорожанию сварочных работ.

15 . Цель изобретения - повышение производительности сварочных работ и качества. сварного шва.

Для достижения поставленной цели в способе дуговой сварки неплавящимся

20,электродом, при котором сварку осу" ществляют на оптимальном режиме с . подачей присадочной проволоки в анодное пятно дуги под угломк оси

;электрода, скорость. подачи присадочной проволоки в процессе сварки периодически изменяют от оптимальной до максимальной, превышающей. опти- мальную в п=(1,0-1,5) 10 раз, и в момент подачи проволоки с максимальной скоростью дугу отклоняют s хвостовую часть ванны на величину

° ° .4 da

,с

2 где - сварочный ток;

Ь - величина отклонения дуги

d - диаметр анодного пятна, при этом время подачи присадочной проволоки с максимальной скоростью выбирают из условия

4О

d.

2 . Чиаи а время подачи проволоки с оптимальной скоростью-не менее .Й

Я. Ч сомС где d - диаметр присадочной провопр локи;

Ч - максимальная скорость подачи

WIG присадочной проволоки; корость сварк

< - угол между направлением подачи присадочной проволоки и осью электрода.

Изменение скорости подачи присадочной проволоки в процессе сварки и

55 определенное время подачи при оптимальной и максимальной скоростях позволяет использовать.не только энергию дуги для расплавления присадочной

3 10316 проволоки, но и температуру сварочной ванны. Это, в свою очередь, обеспечи-, вает увеличение расхода проволоки, что дает воэможность сваривать трубы большой толщины с меньшим количеством 5 проходов, что ведет к увеличению производительности процесса. С другой стороны подача проволоки с максимальной скоростью приводит к "замораживанию" сварочной ванны, что улучшает 10 качество сварного соединения .и позволяет выполнять сварку в различных .пространственных положениях.

На фиг,l показана схема процесса сварки при .оптимальной скорости подачи присадочной проволоки; на фиг.2то же, при максимальной скорости подачи присадочной проволоки; на фиг.3" схема расположения присадочной проволоки в сварочной ванне в процессе сварки при максимальной скорости по" дачи присадочной проволоки;. на фиг.4циклограмма процесса сварки.

Способ дуговой сварки неплавящимся электродом осуществляют следующим образом.

Зажигают между электродом 1 и изделием 2 дугу.3 и через время, необходимое для того, чтобы образовавшаяся сварочная ванна 4 достигла своих критических размеров, подают присадочную проволоку 5 в центр анодного пятна 6 дуги 3 с оптимальной скоростью

Ч и одновременно перемещают электрод

1 и присадочную проволоку 5 в направ-. лении сварки со скоростью V (ôèã.l).

Присадочную проволоку 5 подают в анод" ное пятно 6 дуги 3 в связи с тем, что в анодном пятне 6 выделяется наибольшее количество тепла от сварочной дуги, 3, а также присадочная проволо4О ка 5 получает в этом месте максималь" ное количество тепла от сварочной ванны 4. Оптимальная скорость Ч „ по-дачи присадочной проволоки 5 выбрана таким образом, что, если скорость по- .5 дачи присадочной проволоки 5 меньше оптимальной скорости Чо подачи, то присадочная проволока 5 поступает в сварочную ванну 4 за счет малоэффективного капельного ее переноса, так как присадочная проволока 5 в этом случае плавится в дуге 3. Это резко. снижает производительность процесса сварки.

Если скорость подачи присадочной 55 проволоки 5 больше, то присадочная проволока 5 не успевает плав. ться в анодном пятне 6 дуги 3, проскаки77 4 вает сварочную ванну 4, утыкается в дно 7 сварочной ванны 4 и изгибается; что приводит к избытку присадочной проволоки 5 s сварочной ванне 4, который приводит к появлению несплав» лений и металлических включений, а в конечном счете - к нарушению процесса сварки. По этим же причинам выбра" на и оитимальная скорость сварки Чс>По истечении времени и присадочную проволоку 5 подают с максимальной скоростью Ч и одновременно перемещают электрод 1 в хвостовую часть

8 сварочной ванны 4 на величину не превышающую половины диаметра дО/2 анодного пятна- 6 дуги 3 (фиг.2 и 3). Максимальная .скорость Ч „о подачи присадочной проволоки 5 в

n=(,0-1, 5) - 10 з раз должна быть

- --4.2 больше ее оптимальной скорости Чо, так как в этом случае.присадочная проволока 5 проходит более длинный путь в сварочной дуге 3, чем при отсутствии смещения электрода 1 на величину Ь,и тем самым идет дополнительный подогрев прйсадочной проволоки 5 теплом, выдеЛяемым сварочной дугой 3. Поэтому, чтобы избежать капельного переноса присадбчной проволоки 5 в сварочную ванну 4, а также уве- личить производительность процесса сварки путем принудительного плавления присадочной проволоки 5 в сварочной ванне 4 возле ее дна 7 или, так называемого "замораживания" сварочной ванны 4, присадочную проволоку

5 подают в анодное пятно 6 дуги 3 с максимальной скоростью Ч„; „, величина которой определяется из соотношения и = (1.0-1,5)-10 .Д

Если we И.с 10 "3, то не происходит полного использования тепла сварочной ванны 4 и существенного,повышения производительности процесса сварки.

-4 .х

Если же и 1,5-10 g, .то из-sa большой максимальной скорости подачи

Ч „п, присадочной проволоки 5 в сварочную ванну 4 в ней происходит уты" канне присадочной проволоки 5 в дно 7 сварочной. ванны 4, изгиб проволоки 5 и нарушение процесса сварки. Время подачи т. присадочной проволоки 5 с оптимальной скоростью Ч должно соответствовать зависи:-о:ти

- АР. д

Чс cosa, 1031677

lip - ccS4>< ф <<

Если

При

40 бс Мп«.

) ! < wg

Ток сварки, ., А

С корост ь. подачи присадочной проволоки

-Время

° е»е

Скорость сварки.

ЧСЬ /

Номер про хода о е, с

Ч„, м/4 Ч „, м/4

,7

1,7

1 7

60 60

125

0,1 5,0

0,1 . 5,0

0,1 5,0

0 1 0

1 0 ч — - — д

V, cosaL то за единицу времени в процессе свар" ки непроизводительно используется 5 . тепло сварочной ванны 4, что ведет к снижению производительности процесса сварки. дп

При 4 <<

Ч„соМ, I электрод 1 не успевает пройти то ми" нимальное расстояние S, равное по крайней иере

dþ

15 которое необходимо для избежания утыкания. новой порции присадочной проволоки 5 в ту.часть ее, которая находится в сварочной ванне 4, Величина смещения электрода 1 не должна 2Î превышать половины диаметра Q/2 анодного пятна 6 дуги 3, так как в противном случае происходит срыв дуги 3 с поверхности сварочной ванны 4 и нарушение процесса сварки. При 25

5с с до/2 непроизводительно используется тепло сварочной дуги 3, что ведет к снижению производительности процесса сварки. Через промежуток времени tq присадочную проволоку 5 30 вновь подают со скоростью Ч и электрод 1 возвращают в начальное положе- ние. Время подачи,2 присадочной проволоки 5 с максимальной скоростью

Ч „о должно соответствовать зависимости

d s1nC иах

A. происходит утыкание присадочной про- . волоки 5 в дно 7 сварочной ванны 4, 45 ее изгиб и нарушение процесса сварки.

2. „ох присадочная проволока 5 не успевает достигнуть сварочной ванны 4 и расплавляется в лучшем случае в анодном пятне 6 дуги 3, а в худшем - в сварочной дуге 3. В этом случае происходит капельный перенос присадочной проволоки 5 в зону сварки, приводящий к уменьшению производительности процесса сварки и снижению качества . процесса сварки.

Качество сварного шва и производительность.процесса во многом зависят от. максимальной. V„„ „ и оптималь- ной V скоростей йодачи присадочной проволоки 5 в анодное пятно 6 дуги 3, скорости сварки Чс, времени с подачи присадочной проволоки 5 с оптимальной скоростью Чо и времени t подачи присадочной йрбволоки 5с максимальной скоростью V> „, поэтому приведенные зависимости установлены на основании многочисленных экспериментов и представляют наиболее оптимальные соотношения.

Пример осуществления способа.

Способ дуговой сварки неплавящимся электродом я среде газов с подачей присадочной-проволоки. осуществляют при сварке горизонтально расположенных поворотных стыков труб из стали 12Х18Н10Т диаметром ф 325М14 мм.

Предварительно на стыках труб выполняют стандартную V-образную разделку, Сварку производят на сварочном автомате СИ-200 с применением источника питания ТИР-2ООВ. Предварительно перед сваркой с использованием указанных зависимостей получают значения t< и +, Сварку производят при подаче присадочной проволоки 4 1,2 мм под углом сС=60 относительно оси о электрода в хвостовую часть ванны.

Параметры .режима сварки приведены в таблице.

l 1031677 8

После сварки образцы подвергают : зоэлектрической сварке неповоротных внешнему осмотру, рентгенопросвечива- стыков труб Ф 325х14 мм из стали "

we и металлографическим исследовани- 12)(18H10T колеблющимся поперек шва ям. Качестso формирования и защиты электродом и прерывистой подаче . при" шва хорошие. Несплавления пор, неме- g садочной проволоки в моменты про-. таллических и металлических включе- хождения ее дугой требуется для ний не обнаружено. заполнения Ч-образной разделки. около

Применение способа по сравнению с 10 сварочных проходов, на которые прототипом позволяет при высоком ка- требуется 5 ч, в то время, как при честве швов увеличить производитель- 10 предлагаемом способе сварка осуществность процссса сварки, снизить оста- ляется за 2 ч и выключает 4 сварочточные деформации, Например, при га- ных прохода.

1031677 ф

1031<77

Составитель Г.Тютченкова

Техред А.бабинец Корректор И.Демчик

Редактор Е.Луаникова

ЮЮЮЮЮЮЮ

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Ю4 4ОО ЮЮ Ю В ЮЮ

Заказ 5282/14 Тираж 11áá Подписное

8НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 3-35, Раувская наб., д. Н/5