[go: up one dir, main page]

RU2038935C1 - Consumable electrode arc welding - Google Patents

Consumable electrode arc welding Download PDF

Info

Publication number
RU2038935C1
RU2038935C1 SU914951972A SU4951972A RU2038935C1 RU 2038935 C1 RU2038935 C1 RU 2038935C1 SU 914951972 A SU914951972 A SU 914951972A SU 4951972 A SU4951972 A SU 4951972A RU 2038935 C1 RU2038935 C1 RU 2038935C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
energy
short circuit
time
drop
current
Prior art date
Application number
SU914951972A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Ю.С. Ищенко
В.В. Рощин
В.А. Хаванов
И.К. Кузнецов
М.В. Ткачев
Н.А. Шершнев
Original Assignee
Научно-исследовательский и конструкторский институт монтажной технологии
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Научно-исследовательский и конструкторский институт монтажной технологии filed Critical Научно-исследовательский и конструкторский институт монтажной технологии
Priority to SU914951972A priority Critical patent/RU2038935C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2038935C1 publication Critical patent/RU2038935C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Arc Welding In General (AREA)
  • Arc Welding Control (AREA)

Abstract

FIELD: welding technique. SUBSTANCE: at the moment of beginning of shorting, current is decreased to 0 within time τ depending on energy consumed for forming drip which is acted on by additional electromagnetic energy. EFFECT: enhanced efficiency. 4 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к способам дуговой сварки плавящимся электродом с управлением энергией в течение времени короткого замыкания и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства. The invention relates to methods for arc welding with a consumable electrode with energy control during a short circuit time and can be used in all sectors of the economy.

Известен способ дуговой сварки плавящимся электродом с к.з. дугового промежутка, при котором в момент образования шейки перемычки ток уменьшают до минимальной величины, а после ее разрыва увеличивают [1]
Недостатком данного способа является сложность фиксации момента образования шейки перемычки и, следовательно, своевременность снижения тока к моменту разрыва перемычки.
A known method of arc welding with a consumable electrode with a short circuit arc gap, at which at the moment of formation of the neck of the jumper the current is reduced to a minimum value, and after its rupture is increased [1]
The disadvantage of this method is the difficulty of fixing the moment of formation of the neck of the jumper and, therefore, the timeliness of the decrease in current at the time of rupture of the jumper.

В работе И. С. Пинчук и др. Уменьшение разбрызгивания при сварке с короткими замыканиями путем ограничения энергии взрыва перемычки (Сварочное производство, 1976, N 11, с. 52-54) показана вероятность нормальных коммутаций и связанный с этим коэффициент разбрызгивания. The work of I. S. Pinchuk et al. Reducing spatter during short-circuit welding by limiting the explosion energy of a jumper (Welding, 1976, No. 11, pp. 52-54) shows the probability of normal commutation and the associated spatter coefficient.

Известен способ и устройство для управляемого переноса электродного металла путем кратковременных импульсов газа [2]
Недостатком данного способа является необходимость создания дополнительных устройств и ограниченность применения, поскольку способ обладает минимальным коэффициентом передачи энергии 0,7˙10-4 с.
A known method and device for the controlled transfer of electrode metal by short-term pulses of gas [2]
The disadvantage of this method is the need to create additional devices and limited application, since the method has a minimum coefficient of energy transfer of 0.7˙10 -4 s.

Известен способ электродуговой сварки плавящимся электродом с короткими замыканиями дугового промежутка, при котором в момент начала короткого замыкания снижают ток до 2-30 А на промежуток времени в интервале 0,1-1 мс (0,1-1,0 ˙10-3 с) [3]
Этот способ взят за прототип по данной заявке. При данных значениях тока и времени его протекания способ обладает ограниченным применением, поскольку время перехода капли (время к.з.) определяется массой капли и диаметром электрода и не для всех диаметров электрода и режима сварки приемлемы эти значения.
A known method of electric arc welding with a consumable electrode with short circuits of the arc gap, in which at the time of the beginning of the short circuit, the current is reduced to 2-30 A for a period of time in the range of 0.1-1 ms (0.1-1.0 ˙ 10 -3 s ) [3]
This method is taken as a prototype for this application. For given values of current and time of its flow, the method has limited application, since the drop transition time (short-circuit time) is determined by the mass of the drop and the diameter of the electrode, and these values are not acceptable for all electrode diameters and welding mode.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков за счет управления величиной энергии и времени ее действия в период короткого замыкания в зависимости от массы капли. The aim of the invention is to remedy these disadvantages by controlling the magnitude of the energy and its duration during a short circuit, depending on the mass of the droplet.

Для достижения поставленной цели в способе дуговой сварки плавящимся электродом с короткими замыканиями дугового промежутка, при котором в момент начала короткого замыкания снижают ток, перед коротким замыканием дугового промежутка определяют энергию, затрагиваемую на образование капли, ток снижают до нуля на время τ определяемое из условия τ КЕк, где К коэффициент, учитывающий параметры режима, Ек энергия, затрачиваемая на образование капли, а на каплю воздействуют дополнительной энергией для ее отрыва. При этом дополнительно определяют зависимость дополнительной энергии от энергии, затрачиваемой на образование капли при различных параметрах режима, и величину дополнительной энергии выбирают в соответствии с полученной зависимостью. В качестве дополнительной энергии используют электрическую, механическую, электромагнитную энергию. При использовании в качестве дополнительной электрической энергии воздействуют ею на каплю по истечении времени снижения тока, а при использовании механической или электромагнитной энергии на каплю воздействуют в период короткого замыкания дугового промежутка.To achieve the goal in the method of arc welding with a consumable electrode with short circuits of the arc gap, at which the current is reduced at the moment of the short circuit, the energy affected by the formation of the droplet is determined before the short circuit of the arc gap, the current is reduced to zero by the time τ determined from the condition τ KE k , where K is a coefficient that takes into account the parameters of the regime, E k is the energy spent on the formation of the droplet, and additional energy is applied to the droplet to detach it. In this case, the dependence of the additional energy on the energy spent on the formation of the droplet at various parameters of the regime is additionally determined, and the value of the additional energy is selected in accordance with the obtained dependence. As additional energy use electrical, mechanical, electromagnetic energy. When used as additional electric energy, they act on the drop after the current reduction time has passed, and when using mechanical or electromagnetic energy, the drop is exposed to the drop during the short circuit of the arc gap.

Предлагаемый способ сварки благодаря совокупности существенных признаков позволяет выполнить сварку с короткими замыканиями с переносом каждой капли с существенным уменьшением разбрызгивания при оптимальном управлении энергетическими параметрами в течение времени перехода капли в ванну. The proposed welding method, due to a combination of essential features, allows welding with short circuits with the transfer of each drop with a significant reduction in spatter with optimal control of energy parameters during the transition time of the drop into the bath.

На фиг. 1 показана схема формоизменения капли при слиянии со сварочной ванной; на фиг.2 блок-схема управления дополнительной энергией и сварочным током в течение времени короткого замыкания; на фиг.3 и 4 циклограммы изменения сварочного тока и дополнительной энергии от внешнего источника в течение времени короткого замыкания. In FIG. 1 shows a diagram of the shape change of a drop when merged with a weld pool; figure 2 is a block diagram of the control of additional energy and welding current during the short circuit time; figure 3 and 4 of the cyclogram changes the welding current and additional energy from an external source during the short circuit time.

Способ дуговой сварки плавящимся электродом осуществляют следующим образом. The method of arc welding with a consumable electrode is as follows.

Перед сваркой определяют коэффициент К, зависящий от диаметра dэ плавящегося электрода и рассчитываемый по эмпирически выведенной формуле
К (6 ˙10-4-2,15 ˙10-4 dэ)x (0,018 + 0,0053 dэ).
Before welding, determine the coefficient K, depending on the diameter d e of the melting electrode and calculated by the empirically derived formula
K (6 ˙ 10 -4 -2.15 ˙ 10 -4 d e ) x (0.018 + 0.0053 d e ).

Затем расчетным путем оценивают и экспериментально корректируют для различных параметров режима (Iд ток дуги; Uд напряжение на дуге; tд время горения дуги; dэ диаметр плавящегося электрода (марка свариваемого и электродного материала, состав защитного газа) зависимость дополнительной энергии ДЭ времени τдэ ее действия от энергии Ек, затрачиваемой на образование капли. После предварительного определения указанных величин осуществляют процесс сварки.Then, it is estimated and experimentally corrected for various parameters of the mode (I d arc current; U d arc voltage; t d arc burning time; d e diameter of the consumable electrode (grade of welded and electrode material, composition of the protective gas) dependence of the additional energy of DE time τ de its action on the energy E k spent on droplet formation After preliminary determination of the indicated values, the welding process is carried out.

В момент возбуждения дуги 1 между оставшейся на электроде 2 частью капли 3 и ванной 4 (см. фиг.1) блок 5 фиксирует энергию Ек, затрачиваемую на образование капли 6. Сигналы Iд, Uд, tд от дуги 1 поступают в блок 5, который и определяет энергию Ек
Ек Iд˙ Uд˙ tд
В блок 5 введены значения k для различных диаметров dэ плавящегося электрода 2. В момент касания капли 6 поверхности ванны 4 блок 5 выдает сигналы: один о начале короткого замыкания, другой о величине времени τ При поступлении в блок управления 7 сигнала о начале короткого замыкания блок 7 выдает команду источнику 8 питания дуги 1 о снижении тока Iд до нуля на время τ и команду на включение исполнительного устройства 9 подачи дополнительной энергии ДЭ на каплю 6, в котором заложены предварительно определенные величины дополнительной энергии ДЭ, времени τ дэ ее действия в зависимости от энергии Ек, идущей на образование капли 6 и в который поступает действующее значение Ек. Исполнительное устройство 9 в зависимости от действующего значения Ек задает величину дополнительной энергии ДЭ, воздействующей на каплю 6 для ускорения времени ее переноса. По истечении времени τ блок 7 выдает команду источнику 8 питания дуги на увеличение тока (энергии) до уровня, исключающего разбрызгивание электродного материала при разрыве перемычки 10 и возбуждения дуги 1. Процесс повторяется.
At the moment of excitation of the arc 1 between the part of the droplet 3 remaining on the electrode 2 and the bath 4 (see FIG. 1), block 5 fixes the energy E k spent on the formation of droplet 6. The signals I d , U d , t d from the arc 1 are sent to block 5, which determines the energy E to
E to I d ˙ U d ˙ t d
Block 5 contains values of k for various diameters d e of the melting electrode 2. At the moment the drop 6 touches the surface of the bath 4, block 5 gives signals: one about the beginning of a short circuit, the other about the value of time τ When a signal about the beginning of a short circuit arrives at control unit 7 unit 7 issues a command to arc power supply 8 to reduce current I d to zero by time τ and a command to turn on an actuator 9 for supplying additional energy of DE to drop 6, in which predefined values of additional energy of DE are stored, in the belt τ de its action, depending on the energy E k , which goes to the formation of droplets 6 and into which the effective value E k enters. The actuator 9, depending on the actual value of E to sets the amount of additional energy DE acting on the drop 6 to accelerate the time of its transfer. After the expiration of time τ, block 7 issues a command to the arc power source 8 to increase the current (energy) to a level that excludes spatter of the electrode material when the jumper 10 breaks and arc 1 is excited. The process is repeated.

В качестве дополнительной энергии ДЭ могут быть использованы внешние источники механические, электромагнитные (дополнительная энергия ДЭв) и "внутренние" источники электрическая энергия (дополнительная энергия ДЭI).As additional energy of DE, external mechanical, electromagnetic sources (additional energy of DE in ) and "internal" sources of electrical energy (additional energy of DE I ) can be used.

В случае использования внешней дополнительной энергии ДЭв последняя воздействует на каплю 6 в период короткого замыкания ( τ к.з) (см. фиг.3), при электрической дополнительной энергии ДЭI последняя воздействует на каплю 6 по окончании времени τ отсутствия сварочного тока (см. фиг.4). Введение ДЭв оказывает положительное действие на процесс переноса капли с точки зрения уменьшения времени короткого замыкания и исключения причины разбрызгивания, из-за чего является желательной. В этом случае энергия сварочного тока после τ необходима главным образом для последующего возбуждения дуги. Сумма энергий при этом должна быть достаточной для переноса капель объемом ниже критического.In the case of external addition of energy in DE latter affects the drop 6 during a short circuit (τ KZ) (see. Figure 3) with electrical auxiliary energy I DE latter acts on the drop at the end of 6 time τ absence of the welding current ( see figure 4). The introduction of DE in has a positive effect on the process of droplet transfer from the point of view of reducing the short circuit time and eliminating the cause of spraying, which is why it is desirable. In this case, the energy of the welding current after τ is needed mainly for the subsequent arc excitation. The sum of energies should be sufficient for the transfer of drops below the critical volume.

Способ дуговой сварки плавящимся электродом позволяет полностью автоматизировать процесс сварки, создав математическую модель процесса и используя компьютерную технику. The method of arc welding with a consumable electrode allows you to fully automate the welding process, creating a mathematical model of the process and using computer technology.

В качестве примера оценки изменения энергетических параметров воздействия на каплю в течение времени короткого замыкания каждой капли ниже приведены количественные зависимости τ ДЭ, τдэ для случая сварки стали 1Х18Н10Т проволокой Св-04Х19Н11МЗТ диаметром 2,0 мм в среде аргона. В этом случае τ 48˙10-7 Ек (с), где Ек энергия образования капли, Дж. Критический объем капли, меньше которого капля переносится только при действии дополнительной энергии, определяется величиной энергии Ек кр. В данном примере Ек кр 460 Дж. При энергии Ек меньше Ек кр необходимо ввести дополнительную энергию ДЭ (Дж) не меньше величины, определенной по формуле
(Дэ + 5,1·10-6)2+ 86·10-12

Figure 00000001
0,36
Figure 00000002
(5,8·10-6)2 в течение всего времени короткого замыкания.As an example of assessing the change in the energy parameters of the impact on a drop during the short circuit time of each drop, the quantitative dependences τ DE, τ de for the case of welding steel 1X18H10T with Sv-04X19N11MZT wire with a diameter of 2.0 mm in argon medium are given below. In this case, τ 48˙10 -7 Е к (s), where Е к is the droplet formation energy, J. The critical volume of a droplet, less than which the droplet is transferred only under the action of additional energy, is determined by the value of the energy Е к кр . In this example, E to J 460 kr. When the energy E to E of less Cr is necessary to introduce additional energy ED (J) is not smaller than the value defined by the formula
(De + 5.1 · 10 -6 ) 2 + 86 · 10 -12
Figure 00000001
0.36
Figure 00000002
(5.8 · 10 -6 ) 2 during the entire short circuit time.

Для уменьшения времени короткого замыкания величина дополнительной энергии (ДЭв), вводимой внешним источником, может составлять и большую величину. В случае же введения дополнительной энергии посредством сварочного тока (ДЭI) минимальное время действия ее необходимо выбирать по формулам в зависимости от объема капли (энергии, идущей на образование капли) и величины дополнительной энергии. При Ек ≅ 165 Дж
τдэ=

Figure 00000003

Если Ек находится в пределах 165 < Ек < <390 Дж, а дополнительная энергия 1,15˙10-6-0,00265˙10-6 Ек < ДЭI ≅ 5,2˙ 10-6--0,012Eк˙10-6, то ДЭ рассчитывается по следующей формуле
τдэ= (2,2·10-9- 0,003·10-9Eк·
Figure 00000004

Если же ДЭI > 5,2˙ 10-6-0,012 Ек˙ 10-6, то τдэ 1,9˙ 10-6 Ек 0,1Ек ДЭI.To reduce the short circuit time, the amount of additional energy (DE in ), introduced by an external source, can also be a large value. In the case of introducing additional energy by means of a welding current (DE I ), the minimum duration of its action must be selected by the formulas depending on the volume of the droplet (the energy used to form the droplet) and the amount of additional energy. When E to ≅ 165 J
τ de =
Figure 00000003

If E is to within 165 <E h <<390 J, and additional energy 1,15˙10 -6 -6 -0,00265˙10 E k <I ≅ 5,2˙ DE 10 -6 --0,012E to ˙10 -6 , then DE is calculated according to the following formula
τ de = (2.2 · 10 -9 - 0.003 · 10 -9 E to
Figure 00000004

If DE I > 5.2˙ 10 -6 -0.012 Е to ˙ 10 -6 , then τ de 1.9˙ 10 -6 Е to 0.1 Е to DE I.

Определены аналогичные зависимости и для случая Ек > 390 Дж.Similar dependencies were also determined for the case E k > 390 J.

Расчет величины τ ДЭ, τдэ можно сделать для любого диаметра электрода, защитного газа, состава проволоки и основного материала. В таблице приведены значения τ, ДЭ, ДЭI, время ее действия τДЭ для трех различных значений энергии, идущей на образование капли Ек (объема капли).The calculation of the values of τ DE, τ de can be done for any diameter of the electrode, shielding gas, the composition of the wire and the main material. The table shows the values of τ, DE, DE I , the time of its action, τ DE for three different values of the energy spent on the formation of droplet E k (droplet volume).

Таким образом, предлагаемый способ дуговой сварки плавящимся электродом с короткими замыканиями дугового промежутка позволяет управлять процессом переноса капли с учетом действующих на нее возмущений, исключая (существенно уменьшая) разбрызгивание, а также обеспечивает повышение производительности процесса за счет уменьшения времени короткого замыкания при сохранении качества соединения. Thus, the proposed method of arc welding with a consumable electrode with short circuits of the arc gap allows controlling the droplet transfer process taking into account the perturbations acting on it, eliminating (significantly reducing) spatter, and also provides an increase in the productivity of the process by reducing the short circuit time while maintaining the quality of the connection.

Claims (4)

1. СПОСОБ ДУГОВОЙ СВАРКИ ПЛАВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ с короткими замыканиями дугового промежутка, при котором в момент начала короткого замыкания снижают ток, отличающийся тем, что перед коротким замыканием дугового промежутка определяют энергию, затрачиваемую на образование капли, ток снижают до нуля на время τ , определяемое из условия τ = kEк, где k коэффициент, учитывающий параметры режима; Eк энергия, затрачиваемая на образование капли, а на каплю воздействуют дополнительной энергией для ее отрыва.1. METHOD OF ARC WELDING BY A FLOATING ELECTRODE with short circuits of the arc gap, at which the current is reduced at the time of the beginning of the short circuit, characterized in that before the short circuit of the arc gap, the energy spent on droplet formation is determined, the current is reduced to zero by the time τ, determined from conditions τ = kE k , where k is a coefficient taking into account the parameters of the regime; E to the energy spent on the formation of a drop, and the drop is affected by additional energy for its separation. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что отрыв капли осуществляют дополнительной электрической энергией, которую подают после снижения тока до 0. 2. The method according to p. 1, characterized in that the separation of the droplet is carried out by additional electric energy, which is supplied after reducing the current to 0. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что отрыв капли осуществляют дополнительной механической энергией, которую подают во время короткого замыкания. 3. The method according to p. 1, characterized in that the drop is separated by additional mechanical energy, which is supplied during a short circuit. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что отрыв капли осуществляют дополнительной электромагнитной энергией, которую подают во время короткого замыкания. 4. The method according to p. 1, characterized in that the separation of the droplets is carried out by additional electromagnetic energy, which is supplied during a short circuit.
SU914951972A 1991-06-28 1991-06-28 Consumable electrode arc welding RU2038935C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU914951972A RU2038935C1 (en) 1991-06-28 1991-06-28 Consumable electrode arc welding

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU914951972A RU2038935C1 (en) 1991-06-28 1991-06-28 Consumable electrode arc welding

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2038935C1 true RU2038935C1 (en) 1995-07-09

Family

ID=21582705

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU914951972A RU2038935C1 (en) 1991-06-28 1991-06-28 Consumable electrode arc welding

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2038935C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2345873C2 (en) * 2005-10-31 2009-02-10 Линкольн Глобал, Инк. Synergetic system of welding
RU2570145C1 (en) * 2014-03-06 2015-12-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Донской государственный технический университет" Method of pulse arc welding

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Авторское свидетельство СССР N 1362584, кл. B 23K 9/16, 1987. *
2. Авторское свидетельство СССР N 725838, кл. B 23K 9/16, 1980. *
3. Потапьевский А.Г. и др. Импульсно-дуговая сварка в СО2 стали толщиной 0,5 - 0,8 мм. Сварочное производство, 1980, N 4, с.15-17. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2345873C2 (en) * 2005-10-31 2009-02-10 Линкольн Глобал, Инк. Synergetic system of welding
RU2570145C1 (en) * 2014-03-06 2015-12-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Донской государственный технический университет" Method of pulse arc welding

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20080264923A1 (en) Welding system and method with improved waveform
EP1745880B1 (en) Consumable electrode arc-welding machine
RU2010147910A (en) SYSTEM AND METHOD FOR INCREASING HEAT SUPPLY TO THE WELDING PLACE DURING THE VIBRO-ARC WELDING PROCESS
Teixeira et al. Effect of the CMT advanced process combined with an active cooling technique on macro and microstructural aspects of aluminum WAAM
RU2038935C1 (en) Consumable electrode arc welding
US20100176093A1 (en) Method of short-time stud joining
WO2008137371A2 (en) Welding system and method with improved waveform
SE511463C2 (en) Method of arc welding with melting electrode
CN114682885B (en) Welding method, device, welding equipment and medium for consumable electrode gas shielded welding
Makhlin Peculiarities of contactless ignitions of alternating current arc
CN102218589B (en) Sacrificial electrode type arc welding method
CN112643177A (en) Consumable electrode pulse arc welding method and welding apparatus
RU2804561C1 (en) Method of arc welding with short circuits in protective and inert gases environment
EP1131181B1 (en) Improved welding apparatus and method
RU2133660C1 (en) Arc-pulse welding method
Mita Spatter reduction-power source considerations
EP4155019A1 (en) Direct current arc welding control method
US20190262927A1 (en) Pulsed arc welding method
SU1362584A1 (en) Method of arc welding with consumable electrode with short closing of arc gap
Meena et al. 3 Heat Physics Generation of the Arc and Welding Process
JPS6352995B2 (en)
SU1459851A1 (en) Method of arc welding with consumable electrode with short-circuits of arc gap
Poloskov et al. Control of droplet transfer in consumable electrode welding with short circuiting of the arcing gap
Paton et al. Control of melting and electrode metal transfer in CO2 welding
JPS58224070A (en) Arc welding

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20040629