Способ дуговой сварки плавящимся электродом тавровых соединений

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН эх В >3 К 9/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,":-

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ. КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРИТИЙ (21) 3410237/25-27 . (22) 19.03.82 (46) 15.11,83, Бюл. и 42 (72) К,Ф.Борис, И.С.Кернер и В.А.фигурин . (53) 621.791 ° 75(088.8) (56) 1. Лушков Н.Л. и др. Сварка в судостроительной промышленности Японии. Л., "Судостроение", 1970; с. 31-35.

2. Патеыт Японии 11 54-24387, кл. В 23.K 9/16, 1979..

3. Авторское свидетельство СССР

Ю 415114, кл. В 23 К 9/16, 1971 . (прототип) . (5Ц(57) СПОСОБ ДУГОВОЙ СВАРКИ ПЛА ВЯЩИИСЯ ЭЛЕКТРОДОМ ТАВРОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ, включающий, установку стенки на полку с зазором и расположение Ълект„„SU„„1053992 А рода под углом к стенке и к направлению сварки, последующее возбуждение дуги и перемещение электрода в процессе сварки, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью снижения трудоемкости, зазор между стенкой и полкой устанавливают равным

+4 + где 8 - величина зазора между полкой и стенкой, мм;. д - диаметр электрода, мм: ,йЬ- уменьшение зазора от свар-. ки, мм; а - поправочный коэффициент, зависящий от толщины стенки, мм, а пятно нагрева располагает на линии а пересечения вертикальной плоскости симметрии стенки с полкой, при этом пятно. нагрева перемещают вдоль этой линии, удерживая его на полке.

53992 2

45, 55

50

1 10

Изобретение относится к сварке, в частности к способам дуговой сварки плавящимся электродом угловых швов, и может быть использовано для сварки в труднодоступных местах.

Известна сварка угловых швов ме" тодом глубокого проплавления fl)

Для получения шва этим способом требуются специальные электроды с целлюлозным и ильменитовым покрытиями или электроды с высоким содержанием окиси железа в покрытии, и электроды с покрытием железным порошком, которые позволяют получать глубокое проплавление, Полное сечение шва получают в этом случае за два прохода, что увеличивает трудоемкость выполнения таких швов. Кроме того, разработка указанных специальных электродов сложна и стоит дорого. При этом шов имеет выпуклую форму, что вызывает концентраторы напряжения при распределении силового потока от стенки к полке в конструкции при эксплуатации. Это ухудшает прочностные ха- . рактеристики сварного углового шва.

Известен также способ сварки угловых швов с применением подкладки. В этом случае шов формируют за один проход. располагая гибкую подкладку с противоположной электроду ., стороны. Плавящийся электрод в процессе сварки подвергают колебаниям в направлении толщины стенки, кромки которой предварительно разделывают, Ток дуги максимален в задней части разделки кромок стенки и полки и минимален вблизи указанных кромок (2 );

Недостатками этого способа являются большая трудоемкость процесса из-за наличия подкладки, разделки кромок, качающегося движения электро да и необходимости применения 2 режи мов сварки и невозможность получения шва в труднодоступных местах. Кроме того, при толщине привариваемой стенки более 4 мм полное сечение шва выполняется за несколько проходов., Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предложенному является способ сварки угловых соединений, при котором уста навливают стенку на полку с зазором, устанавливают и закрепляют подкладку зажигают дугу на подкладке, оплавляют кромку и плоскость элементов углового соединения. Производя колебания электрода в процессе сварки, образуют шов (3 3 .

Наличие подкладки, дополнительная трудоемкость на ее установку и колебательное перемещение электрода в процессе сварки приводят в конечном итоге к усложнению процесса сварки и увеличению трудоемкости, что является недостатком этого способа. Кроме того, при толщине при вари ваемой стенки 4 мм и более полное сечение шва формируют за несколько прбходов (т.е. многопроходная сварка), что также увеличивает трудоемкость. Кроме того, этим способом невозможна сварка в труднодоступных местах.

Целью изобретения является упрощение процесса выполнения углового шва и снижение его трудоемкости при сохранении прочностных характеристик шва.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу дуговой сварки плавящимся электродом тавровых соединений, включающему установку стенки на полку с зазором и расположение электрода между полкой и стенкой под углом к стенке и .к направлению сварки, последующее возбуждение дуги и перемещение электрода в процессе сварки, зазор между стенкой и полкой

I устанавливают равным

5= э+ 6+ где .6 - величина зазора между полкой и стенкой, мм; дэ- диаметр электрода, мм;

05- уменьшение зазора от сварки, мм; с4 " поправочный коэффициент, зависящий от толщины-стенки,мм, а пятно нагрева располагают на линии пересечения вертикальной плоскости симметрии стенки. с полкой, при этом пятно нагрева перемещают вдоль этой линии, -удерживая его на полке.

Выбранный зазор между полкой и стенкой в совокупности с предложенным расположением электрода в течение процесса позволяют выполнять качественный угловой шов с полным проваром всего сечения за один проход с обратным формированием шва без применения подкладок, что и приводит к упрощению процесса и снижению трудоемкости.

Зазор между стенкой и полкой позволяет обеспечить возбуждение и ус тойчивость дугового разряда при расположении и горении дуги на полке

/ з . 1053992 4 под стенкой в точке пересечения оси, ное соединение за один проход по всестенки с осью шва и перемещение . му сечению. электрода вдоль оси шва без замыка- Этот эффект достигается при веде- ния на стенку, постоянно удерживая нии сварки. "углом назад". При сварего на полке, что гарантирует фор- ке "углом вперед" пропадает эффект мирование двустороннего шва за один давления дуги, и шов формируется, но проход на все сечение соединения некачественно. при выбранном режиме сварки. Таким образом, предложенная совоЗависимость поправочного коэффи- купность операций - определенный зациента 0I от толщины стенки 5, диа- 0 зор, расположение электрода в точке метра электрода d и поперечного . пересечения оси стенки с осью шва, укорочения зазора л &, зависящего удержание его на полке без колебаний от объема наплавленного металла, . в процессе горения дуги и плавления вводимого в зазор, установлена.эмпи- металла, в сочетании с физическими рически. При этом режим сваркй, т.е. процессами, проходящими в столбе сила тока, напряжение на дуге, ско- дуги и при переносе расплавленного рость сварки и расход защитного га- металла в ванночку жидкого металла,, за (CO>, Ar + СО2) для электродуго- а также динамическими свойствами исвой сварки;юкрытыми электродами, точника тока, позволяют получить ка,автоматической и полуавтоматической, чественный двусторонний угловой шов сварки под флюсом и в защитных газах за один проход. Это. упрощает процесс, индивидуален. повышает производительность .труда и, Образование углового двусторонне- обеспечивает качественный шов при го шва происходит за счет горения . сварке в труднодоступных местах. дуги в зазоре, плавления электродно- На фиг.1 показано взаимное распоro металла и металла стенки и полки. ложение стенки, полки и электрода в

Если плавление металла полки очввид- процессе сварки; на фиг.2 - то же, но, так как на ней постоянно горит, вид сверху; на фиг.3 - стыковое со- дуга, то плавление торца стенки объяс- единение элементов разной толщины, няется следующим. где более толстая деталь играет роль

При капельном переносе расплав- полки.

30 ленного электродного материала капли, Способ осуществляется следующим отрываясь от электрода, частично образом. переходят s ванночку расплавленного Устанавливают стенку 1 на полку 2 металла, а частью главными силами . с помощью фиксаторов или электросварочной дуги - плазменными потока- З5 прихваток образуют требуемый зазор ми, реактивными силами, электроста- (фиг.1)

Ф тическими силами, электродинамически- В= 1з+ ае+а, ми силами в жидком проводнике а так- r e с3 диаметр задвижек; мм:, же магнитным полем сварочного кон -., а - поправочный коэффициент на тура, которые способствуют отталки- 40 толщину стенки мм ванию капли жидкого металла вверх, 58 - поперечное укорочение зазора смещая ее в сторону, смачивают торец в процессе сварки, которое стенки и за счет своей температуры . зависит от объема наплавленного меоплавляют его, а магнитное поле .сва- талла при определенных толщине стенрочйого контура удерживает расПлав- 45 ки и образованном зазоре. ленный металл в зазоре. Давлением Располагают электрод 3 под углом дуги жидкая ванночка расплавленного к стенке и полке, помещая его на металла распределяется в зазоре рав- стенке в точке пересечения оси стенными порциями по обе стороны от цент- ки с осью шва. Возбуждают в этой точра шва, образуя монолитное угловое 50 ке дугу и перемещают электрод вдоль сварное соединение за один проход оси шва, удерживая дугу постоянно на по всему сечению. Полке. При этом образуется двусторонПри струйчом переносе расплавлен- . ний шов за один проход без применения ного металла в ванночку давлением подкладок. дуги при наклоне электрода под углом,у В случае сварки стыковых соедине32-83 жидкий металл выдавливается ний деталей одной толщины требуется

ty наверх и смачивает торец стенки, . применение выводных планок. Выводные . оплавляет его, образует угловое свар- планки предупреждают стекание расплавФ 1053992

Ъ ленного металла в процессе сварки, как бы расширяя полку.

Таблица 1

Толщина металла,. мм

2 3 . 4 5

Величины, входящие в формулу

Усадка от сварки, лВ, мм 1,4

1,65

1,2

Диаметр электрода Йз, мм

3,0

4,0

5,0

Коэффициент, учитывающий толщину металла cf

0,15

0 3.

0,4

0,2. Зазор между полкой и стенкой 8 мм

7,0

6,0

5,0

3,0

Табли ц а 2

Толщина металла, мм

Величины, входящие в формулу

3 4 5 б 7 8 9 10

Усадка от сварки дЕ

1,6

1,7

1,8

l,5

Диаметр электрода.

d> мм

4. Коэффициент, учитывающий толщину металла а

0,45

0,65

0,55

0,7

Зазор между стенкой и полкой б, мм

8,0

6,0

5,0

7,0

Для осуществления способа используется известное оборудование.

Примеры осуществления способа и выбор диаметра электрода Qp попереиного укорочения зазора д9 и.поправоч ного коэффициента а при ручной электродуговой сварке покрытыми электродами представлены в табл,1; при автоматической сварке под слоем флюса и в защитном газе - в табл .2; при

5 полуавтоматической сварке под флюсом - в табл.3; при полуавтоматичес" кой сварке в среде защитных газона табл.4. В табл.5 представлены режимы сварки, 1053992

Таблица 3

Величины, входящие в формулу щина металла, мм

5 . 6 7 8 9 10

3 4

Усадка от сварки .Ьв, мм

1,6

1,8

1 5

Диаметр электрода дy мм

2 2,0

2,0

2,0

2,0

Коэффициент учитывающий толщину металла с

0,45

1 7

О 7

1,2

Зазор между стенкой и полкой, Ь мм

4,0

4,0

6,0

5,0

Таблица 4 .

I 1 1 I 11EI.I

Величины, входящие в формулу

12345678910

Усадка от сварки Ь8, мм

0 3

1 7

0,8 0,8

1,0 1,0

1 2

Т,,Коэффициент, учитывающий толщину металла а

07 08 О

1,8

2,2.

20 30 40

Зазор между стенкой и полкой 6, мм

6,0

5,0

Таблица

Сила тока при положении шва в пространстве нижнем вертикаль- потолочном ном

Ручная электродуговая сварка покрытыми электродами

55-65 50-60 50-60

2,0

110-115 95" 115 95-120

165-175 125-.135 145-155

3,0

4,0

Диаметр электрода d» мм.

Диаметр электрода, мм

1. l

Напряжение на дуге, В

Скорость сварки, V м/ч

1053992

Продолжение табл. 5

Диаметр электрода, мм

Сила тока при положении шва в пространстве

Скорость сварки V м/ч

Напряжение на дуге, В нижнем вертикаль-. потолочнои. ном

I 80-195 170-185 175-190

5,0

Автоматическая сварка под слоем флюса и в защитном газе

3,0 . 320-350 30-32 с

4,0 520-570 32-34

16-17 ,22 "23

38-39

5,0 700-750

33-35

6,0

Полуавтоматическая сварка под флюсом

30-32

2,0 320-340

10-12

Полуавтоматическая сварка в среде защитных газов, 16-18

20-22

24-26

24"26

50-55

55-бО

0,8 50-60 до-100

1,0 110-120 до-100

110

1, 2 120-130 100

1,4. 140-160 130

130

160 24

1,6 140-160 130 использовать способ в труднодоступных местах без дополнительной оснастки и приспособлений ° Качество шва, как установлено экспериментом, остается высоким. Таким образом, данный способ позволяет изготавливать детали сложной конфигурации сварными, а не литыми, что удешевляет производство таких деталей.

Из изложенного видно, что предлагаемый способ менее трудоеиок и более прост по сравнению с известным.. Технико-экономическая эффективность данного способа по сравнению с базовым объектом, принятым за прототип, заключается в том, что способ 40 не требует для фориирования двустороннего шва применения подкладок, дополнительных переходов сварщика для выполнения обратного шва, так . как двусторонний шов выполняется за 45 .один проход.. Это существенно увели" чивает производительность труда, что приводит к -уменьшению численности работающих.

Возможность осуществления двусто- 5п роннего шва за один проход позволяет

14-15

16-18

16-18

16-18

18-19

1053992

Составитель А.Гаврилов

Редактор И.Колб Техред С,Мигунова Корректор " "атаи

Заказ 8983/12 Тираж 110б Подписное

ВНИИПИ Государственного конитета СССР

Ilo делам-.изобретений и открытий

113035, Москва, Ж"35, Раушская наб., д. 4/5

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