RU2104844C1

RU2104844C1 - Shielded arc welding method

Info

Publication number: RU2104844C1
Application number: RU96119852/02A
Authority: RU
Inventors: ник Иван Петрович Слобод; Иван Петрович Слободяник
Original assignee: Иван Петрович Слободяник
Priority date: 1996-10-03
Filing date: 1996-10-03
Publication date: 1998-02-20

Abstract

FIELD: different industries; connection of metals. SUBSTANCE: shielded arc welding with consumable and non-consumable electrode comes to forming several closed flows of shielding gases by means of nozzle with ring slots. Gas flows, thus formed, enclose arc and welding pool. Outer ring flow of shielding gas is formed into truncated cone with larger base from below. Thickness of flow layer is reduced downwards. Rotation is imparted to outer flow getting out of ring slot. Superheated steam is used as shielding gas in outer ring flow. EFFECT: enlarged operating capabilities. 1 dwg

Description

Изобретение относится к электродуговой сварке плавящимся или неплавящимся электродом с использованием защитных газов и может найти применение в различных отраслях промышленности для металлических материалов, где применяется сварка в среде защитных газов. The invention relates to electric arc welding with a consumable or non-consumable electrode using protective gases and may find application in various industries for metallic materials where welding in a protective gas environment is used.

Известен способ электродуговой сварки [1], при котором используют смывающийся поток защитного газа. При этом струя защитного газа истекает из сопла горелки в виде концентричного относительно электрода однослойного или двухслойного потока, охватывающего дугу, сварочную ванну, и оттесняет воздух из зоны сварки. A known method of electric arc welding [1], in which a washable stream of protective gas is used. In this case, the jet of protective gas flows from the nozzle of the torch in the form of a single-layer or two-layer stream concentric with respect to the electrode, covering the arc, the weld pool, and forces air out of the welding zone.

Недостатком известного способа сварки является то, что при таком способе сварки часто наблюдается подсос воздуха в зону сварки, взаимодействие жидкого металла с примесями защитного газа, повышение расхода защитного газа. A disadvantage of the known welding method is that with this welding method, air leakage into the welding zone, the interaction of liquid metal with impurities of the protective gas, and an increase in the consumption of protective gas are often observed.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ электродуговой сварки в защитных газах [2], при котором для улучшения характеристик местной защиты применяют сварку в замкнутом кольцевом потоке защитного газа, состоящего из нескольких кольцевых потоков, которые располагают друг от друга на расстоянии не менее половины ширины щели сопла каждого предыдущего внутреннего слоя и не более половины величины расстояния сопла по поверхности свариваемого изделия. При таком способе сварки в защитных газах дополнительно используются образующиеся при сварке поры металла, удерживаемые за счет действия повышенной газодинамической жесткости нескольких кольцевых потоков защитного газа и устойчивости местной защиты к воздействию возмущений внешней среды при перемещении горелки со скоростью сварки. Естественно, что при использовании нескольких кольцевых потоков увеличивается расход защитного газа. The closest to the claimed invention in technical essence and the achieved effect is a method of electric arc welding in shielding gases [2], in which, to improve the characteristics of local protection, welding is used in a closed annular flow of protective gas, consisting of several annular streams that are located from each other on a distance of not less than half the width of the nozzle slit of each previous inner layer and not more than half the magnitude of the distance of the nozzle over the surface of the welded article. With this method of welding in shielding gases, the metal pores formed during welding are additionally used, which are retained due to the increased gas-dynamic stiffness of several circular flows of protective gas and the stability of local protection against the effects of environmental disturbances when the torch moves with a welding speed. Naturally, when using several circular flows, the shielding gas consumption increases.

Недостаток известного способа - сварка с многокольцевым потоком защитного газа и удорожание за счет этого стоимости сварки. The disadvantage of this method is welding with a multi-ring flow of protective gas and the cost of welding due to this.

Цель изобретения - повышение качества сварки, значительное уменьшение расхода защитного газа с одновременным повышением устойчивости местной защиты к воздействию возмущений внешней среды. The purpose of the invention is to improve the quality of welding, a significant reduction in the consumption of protective gas with a simultaneous increase in the stability of local protection against the effects of environmental disturbances.

Поставленная цель достигается тем, что при использовании способа электродуговой сварки в защитных газах с плавящимся или неплавящимся электродом, при котором используют несколько замкнутых кольцевых потоков защитных газов, охватывающих дугу и сварочную ванну, наружный кольцевой поток защитного газа формируют коническим в виде усеченного конуса, ориентированного большим основанием вниз, толщину слоя наружного кольцевого потока формируют уменьшающейся сверху вниз, наружному кольцевому потоку защитного газа перед выходом из кольцевой щели придают вращательное движение, пропуская его через винтовые каналы, в качестве защитного газа в наружном кольцевом потоке используют перегретый водяной пар. This goal is achieved by the fact that when using the method of electric arc welding in shielding gases with a melting or non-consumable electrode, in which several closed annular flows of protective gases, covering the arc and the weld pool, are used, the outer annular flow of protective gas is formed as conical in the form of a truncated cone oriented with a large base down, the thickness of the layer of the outer annular flow form decreasing from top to bottom, the outer annular flow of protective gas before exiting the annular slots impart rotary motion by passing it through the helical channels, as a protective gas in the outer annular stream of the superheated steam is used.

Предлагаемый способ электродуговой сварки в защитных газах с плавящимся или неплавящимся электродом за счет своих отличительных признаков обеспечивает решение поставленной технической задачи - повышение качества сварки и значительное уменьшение расхода защитного газа с одновременным повышением устойчивости местной защиты к воздействию возмущений внешней среды. The proposed method of electric arc welding in shielding gases with a consumable or non-consumable electrode due to its distinctive features provides a solution to the technical problem - improving the quality of welding and a significant reduction in the consumption of protective gas with a simultaneous increase in the resistance of local protection to the effects of environmental disturbances.

На чертеже схематически изображено сопло с кольцевыми щелями для формирования газовых потоков (увеличенный масштаб). The drawing schematically shows a nozzle with annular slots for the formation of gas flows (increased scale).

Сопло включает корпус 1, электрод 2, кольцевой канал 3 для формирования кольцевого потока защитного инертного газа, патрубок 4 для подвода защитного инертного газа, камеру 5 для формирования вращающегося потока перегретого водяного пара, винтовые каналы 6 для придания перегретому водяному пару вращательного движения, направляющий аппарат 7 камеры 5 для придания вращающемуся потоку перегретого водяного пара конической формы с уменьшающейся сверху вниз, патрубок 9 для подачи перегретого водяного пара в камеру 5, свариваемое изделие 10. The nozzle includes a housing 1, an electrode 2, an annular channel 3 for forming an annular flow of protective inert gas, a nozzle 4 for supplying a protective inert gas, a chamber 5 for forming a rotating flow of superheated water vapor, screw channels 6 for imparting a rotational movement to superheated water vapor, a guiding apparatus 7 chamber 5 to give the rotating stream of superheated water vapor conical shape decreasing from top to bottom, a pipe 9 for supplying superheated water vapor to the chamber 5, the welded article 10.

Защитный инертный газ подают по патрубку 4 через кольцевой канал 3 непосредственно к дуге со сварочной ванной. Перегретый водяной пар подают по патрубку 9 через камеру 5 с винтовыми каналами 6 и направляющий аппарат 7, где формируется вращающая коническая кольцевая струя 8 перегретого водяного пара с уменьшающейся толщиной струи сверху вниз. В результате уменьшения толщины вращающейся струи ее окружная скорость вращения будет увеличиваться согласно закону сохранения количества движения, что обеспечивает повышение газодинамической жесткости защитного потока. В результате того, что вращающая кольцевая струя перегретого водяного пара имеет коническую форму в виде расходящегося веерного потока в стороны от электрода, происходит эжекция инертного газа из центра и постоянное отсасывание защитного инертного газа вращающимся потоком перегретого водяного пара, что является положительным моментом обновления состава защитного газа, так как в защитном инертном газе происходит накопление водяного пара вследствие взаимодействия и проникновения его при интенсивном вращении кольцевого потока водяного пара. Protective inert gas is supplied through pipe 4 through the annular channel 3 directly to the arc with a weld pool. Superheated water vapor is supplied through a pipe 9 through a chamber 5 with screw channels 6 and a guiding apparatus 7, where a rotating conical ring jet 8 of superheated water vapor is formed with decreasing jet thickness from top to bottom. As a result of reducing the thickness of the rotating jet, its peripheral speed of rotation will increase according to the law of conservation of momentum, which ensures an increase in the gas-dynamic stiffness of the protective stream. As a result of the fact that the rotating ring jet of superheated water vapor has a conical shape in the form of a diverging fan stream to the sides of the electrode, inert gas is ejected from the center and the protective inert gas is constantly sucked off by the rotating stream of superheated water vapor, which is a positive moment for updating the composition of the protective gas , since in the protective inert gas there is an accumulation of water vapor due to its interaction and penetration during intensive rotation of the annular flow of water of steam.

Таким образом, вследствие непрерывного отсасывания защитного инертного газа вращающимся паровым потоком вероятность попадания водяного пара в область дуги и ванны значительно уменьшается. Перегретый водяной пар применяется для предупреждения его конденсации на поверхности свариваемых изделий и улучшения видимости электрической дуги и ванны через слой перегретого водяного пара. Кроме того, за счет использования перегретого водяного пара происходит нагрев свариваемых изделий, что также является положительным моментом. Перегретый водяной пар является безвредным, безопасным и недорогим материалом по сравнению с защитными инертными газами, применяемыми в сварочной практике в защитных газах. Ориентировочно можно предположить, что при использовании предлагаемого способа электродуговой сварки в защитных газах с замкнутым кольцевым потоком перегретого водяного пара расход дорогостоящих защитных инертных газов значительно уменьшается, а именно, на величину расхода перегретого водяного пара. Очевидно, что расход защитных инертных газов уменьшается по сравнению с прототипом в десятки и сотни раз. За счет увеличения газодинамической жесткости вращающейся паровой завесы, что особенно важно при сварке на режимах с дугой большой мощности и при необходимости защиты сварочной ванны от ветровых воздействий. Thus, due to the continuous suction of the protective inert gas by the rotating steam stream, the probability of water vapor entering the arc and bath region is significantly reduced. Superheated water vapor is used to prevent its condensation on the surface of the welded products and to improve the visibility of the electric arc and the bath through a layer of superheated water vapor. In addition, due to the use of superheated water vapor, the products being welded are heated, which is also a positive point. Superheated water vapor is a harmless, safe and inexpensive material in comparison with protective inert gases used in welding practice in protective gases. It can be assumed tentatively that when using the proposed method of electric arc welding in shielding gases with a closed annular flow of superheated water vapor, the consumption of expensive protective inert gases is significantly reduced, namely, by the value of the consumption of superheated water vapor. It is obvious that the consumption of protective inert gases is reduced in comparison with the prototype tens and hundreds of times. By increasing the gas-dynamic stiffness of the rotating steam curtain, which is especially important when welding in modes with a high-power arc and, if necessary, protecting the weld pool from wind effects.

Предлагаемый способ позволяет значительно снизить расход защитного газа и повысить качество швов. The proposed method can significantly reduce the consumption of shielding gas and improve the quality of the seams.

Claims

A method of electric arc welding in shielding gases with a consumable or non-consumable electrode, including forming a nozzle with annular slots of several closed annular streams of protective gases, spanning an arc and a weld pool, characterized in that the outer annular stream of protective gas is conical in the form of a truncated cone oriented with a large base down , the thickness of the layer of the outer annular flow form decreasing from top to bottom, the outer annular flow of protective gas before exiting the annular gap pr given a rotational movement by passing it through the helical channels, as a protective gas in the outer annular stream of the superheated steam is used.