Способ дуговой сварки электрозаклепками

 

Использование: при дуговой сварке электрозаклепками неплавящимся электродом в среде защитных газов в различных отраслях машиностроения, суд ои автомобилестроении преимущественно для сварки цветных металлов и сплавов малой толщины . Сущность изобретения: фиксируют напряжение на дуге и время от начала процесса сварки до момента достижения напряжения на дуге, равного напряжению начала процесса сварки. Поддерживают горение дуги на этом напряжении в течение времени, определяемому по О формуле tn ) где t3 - время с начала D3 процесса сварки до момента восстановления первоначального напряжения на дуге; От - требуемый диаметр электрозаклепки, мм: D3- диаметр электрозаклепки при достижении напряжения на дуге первоначального значения, мм. В результате получают электрозаклепку с площадью сварного соединения , в 2-3 раза превышающей площадь сварного соединения, выполненного по известному способу. 1 табл., 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si>s 8 23 К 9/20

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Мч

° д чГ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4835604/08 (22) 07,06.90 (46) 07.07.92, Бюл. ЬВ 25 (71) Тольяттинский политехнический институт (72) В.П.Сидоров, И.fl.Kóðêèí и С.M.Aáðîñèмов (53) 621.791.75 (088.8) (56) 1. Коновалов В,А. и др. Гелиедуговая точечная сварка листовых алюминиевых конструкций//Сварочное производство, 1986, hL 4; с. 14-15.

2. Авторское свидетельство СССР

М 1440641, кл. В 23 К 9/16, 1986. (54) СПОСОБ ДУГОВОЙ СВАРКИ ЭЛЕКТРОЗАКЛ ЕП КАЧИ (57) Использование: при дуговой сварке электрозаклепками неплавящимся электродом в среде защитных газов в различных отраслях машиностроения, судо- и автомобилестроении преимущественно для сварки

Изобретение относится к дуговой сварке злектрозаклепками неплавящимся электродом в среде защитных газов и может быть использовано в различных отраслях машиностроения, суда- и автомобилестроении преимущественно для сварки цветных металлов и сплавов малой толщины, Известен способ дуговой точечной сварки (1), при котором заблаговременно устанавливается по времени цикл сварки, состоящий из операций сжатия свариваемых элементов и подачи защитного газа, возбуждения и горения дуги, прекращения горения дуги и выдержки в сжатом состоянии. Весь цикл длится 1-3 с. Ж 1745460 А1 цветных металлов и сплавов малой толщины, Сущность изобретения: фиксируют напряжение на дуге и время от начала процесса сварки до момента достижения напряжения на дуге, равного напряжению начала процесса câàðêè. Поддержи. вают горение дуги на этом напряжении в течение времени, определяемому по

Фермуде гд= ь(— f) где ь — време е начала

Cg р2 процесса сварки до момента восстановления первоначального напряжения на дуге; ров требуемый диаметр электрозаклепки, мм;

Оэ — диаметр электрозаклепки при достижении напряжения на дуге первоначального значения, мм. В результате получают элект-, 3 розаклепку с площадью сварного соединения, в 2-3 раза превышающей площадь сварного соединения, выполненного по известному способу. 1 табл., 1 ил.

Недостатком данного способа является ц

Ф то, что в нем невозможно оценить тепловую ситуацию, возникающую в свариваемых элементах. При всей точности экспериментально (Ь отработанных режимах сварки получение . С стабильного качественного соединения крайне затруднено, так как ограничение цикла сварки по заранее установленному времени не учитывает влияние дополнительных факторов (нагрев оснастки и вследствие этого дополнительный подогрев свариваемых элементов или интенсивный теплоотвод), которые являются определяющими при получении стабильного соединения в конструкциях с большим количеством свариваемых точек.

1745460

Недостатком такого способа является недостаточная прочность сварных электрозаклепочных соединений, так как среднее 15 сечение сварной точки между листами минимально и, следовательно, минимальна ее прочность.

Для повышения работоспособности конструкций требуется увеличивать количе- 20 ство сварных точек, что ведет к снижению производительности труда. Увеличение времени сварки на заранее заданную величину для увеличения диаметра электрозаклепки после восстановления напряжения 25 дуги до первоначального значения приводит к нестабильности диаметра электрозаклепки. Последнее обусловлено различием тепловой ситуации в зоне сварки очередной электрозаклепки в момент восстановления 30 напряжения на дуге до первоначального.

Цель изобретения — повышение прочности сварных электрозаклепочных соедине-. ний путем увеличения диаметра точки и его стабильности. 35

Поставленная цель достигается тем, что в способе дуговой сварки электрозаклепками, при котором свариваемые элементы сжимают за пределами формируемой элоктрозаклепки, возбуждают сварочную дугу и 40 формируют электрозаклепку, в процессе сварки фиксируют напряжение на дуге и время от начала процесса сварки до момента достижения напряжения на дуге равного напряжению начала процесса сварки, и 45 поддерживают горение дуги на этом напряжении в течение времени

tp,- =tv(— — 1), б, О2 (1) 50 где тд — время продолжения горения дуги после достижения напряжения на дуге, равною напряжению начала процесса сварки;

t> — время с начала процесса сварки до момента восстановления первоначального напряжения на дуге;

От — требуемый диаметр электрозаклепки, мм;

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ дуговой сварки электрозаклепками (2), при котором свариваемые элементы сжимают за пределами формируемой точки, возбуж- 5 дают сварочную дугу, формируют электрозаклепку, Это обеспечивает высокую стабильность среднего диаметра электрозаклепки, определяющего ее прочность за счет . учета тепловой ситуации в зоне сварки авто- 10 матическим изменением времени сварки.

D — диаметр электрозаклепки при достижения напряжения на дуге первоначального значения, мм.

Предлагаемый способ иллюстрируется чертежом: а) график зависимости напряжения на дуге Од от времени сварки t< по известному техническому решению; б) график зависимости напряжения на дуге U от времени сварки t<> по предлагаемому техническому решению.

Сущность предлагаемого способа сварки заключается в следующем, Экспериментально и теоретически установлено, что средний диаметр электрозаклепки, определяющий прочность соединения, может определяться по формуле линейного неподвижного непрерывно действующего источника тепла в пластине, описываемого формулой (2) где ц — тепловая эффективность мощность источника нагрева, Вт; д- толщина свариваемых элементов, см;

Dcð — средний диаметр электроэаклепки между свариваемыми элементами, см;

Š— интегральная показательная функЦИЯ, а — коэффициент тейпературопроводности свариваемого материала, см /с;

Л вЂ” теплопроводность свариваемого материала, BT см/град;

kg — разница между температурой плавления металла и его температурой в зоне сварки перед сваркой, град:

t — рассматриваемый момент времени, с (Столбов В,И. и др. Оптимизация режимов трехфаэной сжатой дуги при сварке алюминия электрозаклепками//Сварочное производство, 1989, Ь 10, с, 7-9).

Из формулы (2) следует, что (3)

Для заданной разницы температуры металла bTt,тепловой эффективной мощности

q< и теплофизических характеристик металла а и Л правая часть формулы (3) должна быть постоянной величиной, т.е, О2 — - — const - k ..

16at (4) причем условие (4) выпорняется в каждый

1745460

Ог т

16Мз (5) 20

25 Ог

tT= —

16ak (6) 30

1т От г (7) О)г

Отсюда

Ог

tT=t 3 — .

° Ог (8) 40

45. ют по формуле(5), т.е тд=1т-to= тз (— — 1}, Э, г (9) 50

55 момент времени для данной тепловой ситуации.

С помощью формулы (4) по известному

ВРЕМЕНИ 1з С НаЧаЛа ПрацЕССа СаарКИ дО момента восстановления первоначального напряжения на дуге (времени "захлопывания" отверстия) и среднему диаметру электрозаклепки в этот момент Оз, можно определить значение коэффициента k npu сварке данной точки с учетом тепловой ситуации в зоне сварки, При этом известно, что при изменении тепловой ситуации изменяется только время 1з, а диаметр D3 не зависит от тепловой ситуации, TBK как определяется специфичным механизмом формирования.электрозаклепки

Далее можно определить время горения дуги tT, за которое будет достигнут требуемый диаметр точки От

Сравнивая (5) и (6), можно составить пропорцию

Время, s течение которого должна гореть дуга после восстановления напряжения на дуге до первоначального значения (после "захлопывания" отверстия)., определяется из формулы

В формуле (9) средний диаметр От необходимо получить при сварке, средний диаметр D (при котором происходит восстановление напряжения на дуге до первоначального) известен до сварки, стабилен и не зависит от тепловой ситуации в зоне сварки, Он может быть определен экспериментально при сварке по.известному способу. Время Ь с момента начала сварки до момента восстановления напряжения на ду5

15 ге фиксируется с помощью специального устройства, следящего за напряжением дуги.

Это же устройство производит отключение дуги при достижении времени 1д после восстановления напряжения на дуге до первоначального значения, Предлагаемый способ сварки позволяет получить электрозаклепки с помощью свар-. ного соединения, в 2-3 раза превышающую площадь соединения, выполненного по известному способу.

Введение тепла в детали производится и после образования соединения, что увеличивает ввод тепла в нижний лист и выравни-. вает сечение электрозаклепки по толщине листов. При этом обеспечивается высокая стабильность диаметра. электрозаклепки при изменении тепловой ситуации в зоне. сварки. Изменение тепловой ситуации может быть вызвано подогревом металла от предыдущих точек, изменением эффективной мощности дуги, изменением условий теплоотвода в оснастку и другими причинами.

Увеличение площади электрозаклепок приводит к пропорциональному увеличению их прочности и позволяет снизить количество свариваемых на конструкции точек..

Это приводит к росту производительности труда в 1,5 раза за счет сокращения вспомогательного времени.

П р и и е р. Проводили сварку партии деталей из сплава АМц толщиной д =1 мм каждая при температуре пластин 290 К.

Стремились получить электрозаклепку со средним диаметром -DT=8 мм. Предварительно опытным путем определили средний диаметр электрозаклепки при сварке по известному способу и время сварки сз. При токе сварки 1 з=100 А, расходе плазмообразующего аргона 6=4 л/мин, длине и диаметре канала сопла плазмотрона д =К=4 мм, начальной длине открытого участка дуги

Ь=З мм получили Оз=б мм ь=3 с.

Значение коэффициента k рассчитываОз 06 . — 3 г г

16атз 16 0,5 3

При этом температуропроводность сплава АМц принимали равной а=0,5см /с.

Далее рассчитывали время tT, за которое при данной температуре детали будет достигнут необходимый диаметр электрозаклепки От=0.8 см.

Ь1з - — = 3 — = 5,3 6.

С9 0 8г

О Q 62

1745460

t --е -е-5,3-3=2,3 с.

Время, в течение которого должна гореть дуга после восстановления напряжения на дуге до первоначального значения, будет равно

Затем с помощью электронного регулятора цикла сварки, предварительно настроенного на значения диаметров 0> и Оз сваривали на том же режиме по предлагаемому способу пластины с начальной температурой Тн-290 К, Тн=390 К и Тн-490 К.

Результаты сварки образцов приведены в таблице.

Из таблицы видно, как велико может быть на определенном режиме влияние подогрева свариваемых деталей. предлагаемый способ позволяет использовать подогрев деталей от предварительно сваренных деталей и оснастки, максимально увеличить темп свариваемых электрозаклепок при высокой стабильности сечения заклепок, их прочности и сокращения вспомогательного времени. Так, в приведенном примере сечение злектрозаклепки по п0едлагаемому способу увеличивалось в (8/6) =1,77 раза, Соответственно возросла прочность соединения, что позволяет сократить количество свариваемых точек.

Формула изобретения

Способ дуговой сварки электрозаклеп5 ками, при котором свариваемые элементы сжимают за пределами формируемой электрозаклепки, возбуждают сварочную дугу и формируют электрозаклепку, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения

10 прочности сварных электрозаклепочных соединений, в процессе сварки фиксируют на-. пряжение на дуге и время от начала процесса сварки до момента достижения напряжения на дуге. равного напряжению

15 начала процесса сварки, и поддерживают горение дуги на этом напряжении в течение времени ед-ез (— 2 — 1), ф ,0 С4 где ts- время с начала процесса сварки до момента восстановления первоначального напряжения на дуге;

0т — требуемый диаметр электрозаклеп25 ки, мм;

D3 — диаметра электрозаклепки при достижении напряжения на дуге первоначального значения, мм.

1745460

U3 3

Составитель Л.Назарова

Ф

Редактор T.Çóáêoâà Техред М.Моргентал Корректор A.Îñàóëåíêo

Производственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 235О Тираж Подлисное

ВНИИПИ Государственного комитета ло изобретениям и открытиям ори ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Рауаская наб., 4/5