RU2191665C2

RU2191665C2 - Method of welding

Info

Publication number: RU2191665C2
Application number: RU2000129813A
Authority: RU
Inventors: А.Ф. Князьков; В.Т. Федько; А.Г. Крампит; С.А. Князьков; Н.Ю. Крампит; А.В. Петриков; В.Л. Князьков
Original assignee: Открытое акционерное общество "Юргинский машиностроительный завод"
Priority date: 2000-11-28
Filing date: 2000-11-28
Publication date: 2002-10-27

Abstract

FIELD: mechanical engineering; automatic and semiautomatic impulse arc welding. SUBSTANCE: invention can be used for welding with consumable electrode, solid-section flux cored wire with and without coating shielded by carbon dioxide and argon and different length of arc in spatial positions. Short-time impulses of welding current are applied to normally burning arc to tear off drop of molten metal of electrode and transfer it into welding pool. Current of normally burning arc is limited within 20 and 30 A for 1-3 ms at interval between impulses directly before each impulse. EFFECT: provision of reliable transfer of electric metal and reduced splashing of metal. 1 dwg

Description

Изобретение относится к импульсной дуговой сварке в автоматическом и полуавтоматических режимах и может быть использовано для сварки плавящимся электродом, порошковой самозащитной проволокой и голой самозащитной проволокой в среде углекислого газа, аргона длинной дугой в различных пространственных положениях. The invention relates to pulsed arc welding in automatic and semi-automatic modes and can be used for welding with a consumable electrode, self-shielded flux-cored wire and self-shielded bare wire in carbon dioxide, argon with a long arc in various spatial positions.

Известен способ импульсной дуговой сварки плавящимся электродом, при котором на основной ток процесса сварки накладываются импульсы тока (Импульсно-дуговая сварка плавящимся электродом с программным регулированием процесса. Б.Е. Патон, А.Г. Потапьевский, Н.В. Подола. Автоматическая сварка, 1, 1964г., стр. 1-6). A known method of pulsed arc welding with a consumable electrode, in which current pulses are superimposed on the main current of the welding process (Pulse-arc welding with a consumable electrode with programmed process control. B.E. Paton, A.G. Potapyevsky, N.V. Podol. Automatic welding , 1, 1964, p. 1-6).

В связи с тем, что больше не было обнаружено технических решений аналогичного назначения, описанный способ принят за прототип при составлении настоящей заявки. Due to the fact that no more technical solutions of a similar purpose were found, the described method was adopted as a prototype in the preparation of this application.

Недостатком при известном способе сварки является то, что капля электродного металла, образующаяся во время между импульсами, занимает с электродом несоосное положение, и при наложение следующего импульса тока расширяющийся столб дуги выталкивает каплю на периферию столба дуги и после отрыва капли происходит несоосный переход, что приводит к выбросам капли за пределы сварочной ванны, а это приводит к повышенному разбрызгиванию электродного металла и, как следствие, к повышенному набрызгиванию и повышенному расходу электродного металла. A disadvantage of the known welding method is that the drop of electrode metal generated between pulses occupies an uncoaxial position with the electrode, and when the next current pulse is applied, the expanding column of the arc pushes the drop to the periphery of the arc column and after separation of the droplet, a non-coaxial transition occurs, which leads to to drop droplets outside the weld pool, and this leads to increased spatter of the electrode metal and, as a result, to increased spatter and increased consumption of electrode metal a.

Задача изобретения - получение устойчивого переноса электродного металла при импульсной дуговой сварке длинной дугой в среде защитных газов, снижение разбрызгивания электродного металла. The objective of the invention is to obtain a stable transfer of electrode metal during pulsed arc welding with a long arc in a shielding gas environment, reducing the spatter of the electrode metal.

Поставленная задача достигается тем, что в способе импульсной дуговой сварки плавящимся электродом, при котором на нормально горящую дугу накладывают кратковременные импульсы сварочного тока, для отрыва капли расплавленного металла электрода и переноса ее в сварочную ванну, в интервале между импульсами, непосредственно перед каждым импульсом, ток нормально горящей дуги ограничивают в пределах 20-30А в период времени 1-3 мс. The problem is achieved in that in the method of pulsed arc welding with a consumable electrode, in which short-term pulses of the welding current are applied to a normally burning arc to detach a drop of molten metal from the electrode and transfer it to the weld pool, in the interval between pulses, immediately before each pulse, the current normally burning arcs are limited within 20-30A in a period of 1-3 ms.

Заявляемый способ характеризуется наличием существенного отличительного признака: "в интервале между импульсами, непосредственно перед каждым импульсом, ток нормально горящей дуги ограничивают в пределах 20-30А в период времени 1-3 мс". The inventive method is characterized by the presence of a significant distinguishing feature: "in the interval between pulses, immediately before each pulse, the current of a normally burning arc is limited to 20-30A in a period of 1-3 ms."

Наличие указанного признака позволяет занять капле соосное с электродом положение, так как любое принудительное уменьшение тока дуги после формирования капли на конце электрода будет способствовать уменьшению статического давления и скорости плазменного потока, а следовательно, приближению капли к сварочной ванне (Изменение характеристик сварочной дуги в процессе формирования капли при сварке плавящимся электродом в СO₂. В.С. Мечев, канд. техн. наук, Л. И. Сычев, инж. (Ин-т электросварки им Е.О. Патона АН УССР), В.С. Слободенюк, А. Ж. Жайнаков, кандидаты физ.-мат. наук (Респ. межвуз. вычисл. центр Минвуза КиргССР), В.С. Энгельшт), и при последующем наложении импульса капля расплавленного металла электрода втягивается в расширяющийся столб дуги и под действием электродинамических сил переходит соосно столбу дуги в сварочную ванну, а это предотвращает выброс капли за пределы сварочной ванны.The presence of this feature allows the droplet to be in a position coaxial with the electrode, since any forced decrease in the arc current after the formation of the droplet at the end of the electrode will contribute to a decrease in the static pressure and plasma flow velocity and, consequently, to the droplet approaching the weld pool (Changing the characteristics of the welding arc during formation drops when welding with a consumable electrode in CO ₂ V.S. Mechev, Candidate of Technical Sciences, L. I. Sychev, engineer (Electric Welding Institute named after E.O. Paton, Academy of Sciences of the Ukrainian SSR), V.S. Slobodenyuk, A. Zh. Zhainakov, Candidates of physical and mathematical sciences (Resp. Interuniversity Computing Center of the Ministry of Higher Education of the Kyrgyz SSR), V.S. Engelsht), and with the subsequent application of a pulse, a drop of molten metal of the electrode is drawn into the expanding column of the arc and under the action of electrodynamic forces passes coaxially to the arc column into weld pool, and this prevents droplets from dropping outside the weld pool.

На чертеже представлены графики тока и напряжения при импульсном питании согласно предлагаемому способу. The drawing shows graphs of current and voltage during pulse power supply according to the proposed method.

Условные обозначения, используемые в графиках,:
I - ток;
U - напряжение;
t - время;
I_и - ток импульса;
I_г - ток нормально горящей дуги;
I_п - ток паузы;
U_п - напряжение паузы;
U_и - напряжение импульса;
U_г - напряжение нормально горящей дуги;
t_и- время импульса;
t_г - время горения нормально горящей дуги;
t_п - время паузы.Symbols used in graphs:
I is the current;
U is the voltage;
t is the time;
I _and - pulse current;
I _g is the current of a normally burning arc;
I _p - pause current;
U _p - pause voltage;
U _and - pulse voltage;
U _g is the voltage of a normally burning arc;
t _and - pulse time;
t _g is the burning time of a normally burning arc;
t _p - pause time.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. The proposed method is as follows.

На интервале времени t_г горит дуга при нормальном токе. На интервале времени t_п ток дуги I_п ограничен в пределах 20-30А. В это время за счет подачи электрода происходит движение капли к соосному положению с электродом и движение сварочной ванны навстречу электроду вследствие уменьшения газодинамического давления из-за резкого снижения тока. В период t_и на сварочную дугу накладываются кратковременные импульсы тока I_и=(300-1200А), в результате чего столб дуги расширяется и капля расплавленного металла электрода втягивается в столб дуги, происходит отрыв капли электродного металла и направленный перенос капли после отрыва, соосно столбу дуги, в сварочную ванну. В период t_г электрод интенсивно плавится и на торце образуется капля расплавленного металла, которая за счет силового воздействия сварочной дуги оттесняется от торца электрода в сторону. После окончания t_г тока сварочный ток ограничивается в пределах 20-30А на 1-3 мс, вследствие чего уменьшается воздействие сварочной дуги на каплю расплавленного электродного металла и капля начинает принимать соосное положение на торце электрода, далее процесс повторяется.On the time interval t _{g the} arc burns at normal current. On the time interval t _p the arc current I _{p is} limited to 20-30A. At this time, due to the supply of the electrode, the droplet moves to the coaxial position with the electrode and the weld pool moves towards the electrode due to a decrease in gas dynamic pressure due to a sharp decrease in current. In period t _and on the welding arc, short-term current pulses I _and = (300-1200А) are superimposed, as a result of which the arc column expands and a drop of molten metal of the electrode is drawn into the arc column, the drop of electrode metal is detached and the droplet is transferred after separation, coaxially to the column arc into the weld pool. In the period t _{g, the} electrode melts intensively and a drop of molten metal forms at the end, which, due to the force of the welding arc, is pushed from the end of the electrode to the side. After the end of t _g current, the welding current is limited within 20-30A for 1-3 ms, as a result of which the effect of the welding arc on a drop of molten electrode metal is reduced and the drop begins to take a coaxial position at the end of the electrode, then the process is repeated.

Благодаря осуществлению этого способа обеспечивается большая квазистабильность процесса на стадии формировании капли, стабилизируются начальные условия переноса электродного металла в ванну и улучшается качество сварного шва во всех пространственных положениях. Thanks to the implementation of this method, a large quasistability of the process at the stage of droplet formation is ensured, the initial conditions for the transfer of electrode metal into the bath are stabilized, and the quality of the weld in all spatial positions is improved.

Проведенные лабораторные, а затем и промышленные испытания показали высокую эффективность заявленного способа, легкость к автоматизированию, простоту применяемого оборудования, а также возможность промышленного применения. Conducted laboratory, and then industrial tests showed the high efficiency of the claimed method, ease of automation, simplicity of equipment used, as well as the possibility of industrial application.

Claims

A method of pulsed arc welding with a consumable electrode, in which short-term pulses of the welding current are applied to a normally burning arc to detach a drop of molten metal from the electrode and transfer it to the weld pool, characterized in that in the interval between pulses, immediately before each pulse, the current of the normally burning arc is limited to within 20-30 A in a period of 1-3 ms.