RU2038935C1 - Consumable electrode arc welding - Google Patents
Consumable electrode arc welding Download PDFInfo
- 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
Links
- 238000003466 welding Methods 0.000 title abstract description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 26
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 12
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- 230000009471 action Effects 0.000 description 5
- 101100537937 Caenorhabditis elegans arc-1 gene Proteins 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 2
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000013178 mathematical model Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Arc Welding In General (AREA)
- Arc Welding Control (AREA)
Abstract
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
E to I d ˙ U d ˙ t d
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
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 0,36 (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 0.36 (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=
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·
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 =
If E is to within 165 <E h <<390 J, and
τ de = (2.2 · 10 -9 - 0.003 · 10 -9 E to
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)
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)
| 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 |
-
1991
- 1991-06-28 RU SU914951972A patent/RU2038935C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (3)
| 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)
| 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 |