Способ сварки неплавящимся электродом погруженной дугой

 

Способ может быть использован в сварочном производстве. Сварку ведут погруженной дугой неплавящимся электродом переменным током. Используют импульсы переменного тока прямоугольной формы. На расплавленный металл сварочной ванны воздействуют продольным магнитным полем в период импульса обратной полярности. Соотношение импульсов тока прямой и обратной полярностей 10:1. Способ позволяет улучшить формирование сварного шва за счет устранения одностороннего подреза.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в сварочном производстве.

Известен способ сварки погруженной дугой, при котором для устранения подреза с целью повышения качества формирования шва осуществляют второй проход поверхностной дугой при уменьшенном токе и увеличенном напряжении на дуге [Сварка в машиностроении/Справочник т.1/ под ред. Н.А.Ольшанского - М.: Машиностроение, 1978, с.221].

Недостатками аналога являются снижение производительности процесса с увеличением трудо- и энергозатрат, недопустимость повторного нагрева ряда материалов при малой погонной энергии (например, возможность подкалки зоны сварки).

Известен способ дуговой сварки в среде защитных газов, при котором с целью повышения качества формирования шва осуществляют принудительное давление на жидкий металл в хвостовой части ванны [МКИ⁴ АС СССР N 1240530 B 23 K 8/13, 1986].

Недостатками аналога являются значительный расход дефицитного защитного газа, натекание жидкого металла на поверхность свариваемых кромок, недопустимо большие для многих материалов скорости охлаждения металла шва.

Известен способ дуговой сварки с использованием продольного реверсируемого магнитного поля для управления гидродинамикой расплава [Журнал "Сварочное производство", 1975, N 11, с. 3 - 5].

Недостатком аналога является то, что используемое в способе реверсируемое магнитное поле не обеспечивает смещения расплава в направлении одностороннего подреза.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ электродуговой сварки модулированным током с низкой частотой [МПК⁶ АС СССР N 508356 B 23 K 9/16, 1976].

Недостатками прототипа являются снижение производительности процесса из-за периодического уменьшения тока; необходимость специального устройства, обеспечивающего периодический вертикальный подъем и опускание электрода, синхронизированный с изменением тока; небольшие изменения в режимах могут привести к "замерзанию" электрода и тем самым нарушению процесса.

При сварке погруженной дугой за один проход материалов толщиной более 5 мм из-за больших токов в расплавленном металле возникают значительные объемные электромагнитные силы, направленные к оси шва. В результате по краям шва возникают подрезы. Уменьшения подрезов можно добиться значительным снижением скорости сварки, однако в этом случае теряется основное преимущество способа. Двусторонний симметричный подрез возникает при размещении токоподвода строго по оси шва. В реальных конструкциях токоподвод, как правило, размещают по одну сторону шва, вследствие чего плотность тока со стороны токоподвода больше. Это приводит к нарушению симметрии поперечного сечения шва и возникает односторонний подрез со стороны, противоположной токоподводу.

Задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является улучшение формирования сварного шва за счет устранения одностороннего подреза.

Поставленная задача достигается тем, что в способе сварки неплавящимся электродом погруженной дугой с воздействием на расплавленный металл сварочной ванны продольного магнитного поля при сварке используют импульсы переменного тока прямоугольной формы при соотношении импульсов тока прямой полярности и обратной полярности 10:1, а на расплавленный металл сварочной ванны посредством соленоида воздействуют продольным магнитным полем в период импульса обратной полярности.

При этом вектор индукции магнитного поля направлен к поверхности свариваемых листов. В этом случае движение металла сварочной ванны со стороны токоподвода тормозится, а с противоположной стороны (то есть со стороны возможного подреза) ускоряется. Тем самым устраняются односторонний подрез и асимметрия шва.

Пример конкретной реализации способа.

Сваривают образцы из стали 12Х18Н10Т толщиной = 12 мм.

Сварку начинают на технологической пластине из того же материала, постепенно увеличивая ток и заглубление электрода.

Установившийся режим сварки: сварочный ток I = 600 А; напряжение на дуге U_д = 12 В; скорость сварки V_св = 10 м/ч.

Величина магнитной индукции соленоида В = 0,025 Т.

Сварка ведется импульсами с частотой 50 Гц. Время обратного импульса, т. е. время включения соленоида, равно 0,018 с.

При сварке без соленоида образцы имели односторонний подрез глубиной до 1,5-2,0 мм. Применение соленоида позволило полностью устранить подрез. Таким образом, предлагаемый способ позволяет устранить односторонний подрез и улучшить форму шва без использования присадочного материала и повторного расплавления шва.

Формула изобретения

Способ сварки неплавящимся электродом погруженной дугой, включающий ведение сварки переменным током, отличающийся тем, что используют импульсы переменного тока прямоугольной формы при соотношении импульсов тока прямой и обратной полярностей 10 : 1, а на расплавленный металл сварочной ванны посредством соленоида воздействуют продольным магнитным полем в период импульса обратной полярности.