RU2130370C1

RU2130370C1 - Process of arc welding in atmosphere of protective gases

Info

Publication number: RU2130370C1
Application number: RU98107296/02A
Authority: RU
Inventors: О.М. Новиков; В.И. Кулик
Original assignee: Государственное предприятие "НПО. Техномаш"
Priority date: 1998-04-16
Filing date: 1998-04-16
Publication date: 1999-05-20

Abstract

FIELD: arc welding in atmosphere of protective gases with consumable and nonconsumable electrodes. SUBSTANCE: several gases or their mixtures are supplied by pulses. Gas or gas mixture with ionization potential differing from potential of ionization of gas or mixture of previous pulse is used in each subsequent pulse. Arc gap is changed periodically in step with pulses of supply of gases. While welding small thicknesses arc gap is increased in period of supply of protective gas or mixture with enhanced ionization potential. Arc gap is decreased in period of supply of protective gas or mixture with diminished ionization potential. Arc gap is diminished while welding great thicknesses in period of supply of protective gas or mixture with enhanced ionization potential. Arc gap is enlarged in period of supply of protective gas or mixture with decreased ionization potential. Change of composition of gas atmosphere in arc gap makes it feasible to control formation of weld and depth of penetration and to improve quality of welded joints. EFFECT: controlled formation of weld and depth of penetration and improved quality of weld joints. 2 cl, 2 dwg, 2 tbl

Description

Изобретение относится к области сварочного производства и может быть использовано в различных отраслях промышленности при дуговой сварке в среде защитных газов. The invention relates to the field of welding production and can be used in various industries for arc welding in a protective gas environment.

Известен способ дуговой сварки в среде двух или нескольких инертных газов, при котором в процессе сварки изменяют состав защитного газа и величину сварочного тока (патент США N 3484575 кл. 219-74). A known method of arc welding in an environment of two or more inert gases, in which during the welding process the composition of the protective gas and the magnitude of the welding current are changed (US patent N 3484575 class. 219-74).

Однако этот способ не всегда обеспечивает получение положительного эффекта из-за отсутствия рекомендаций по выбору величины сварочного тока в зависимости от состава защитного газа. However, this method does not always provide a positive effect due to the lack of recommendations for choosing the magnitude of the welding current, depending on the composition of the shielding gas.

Известен способ дуговой сварки в среде защитных газов, при котором несколько газов или их смесей подают импульсами, при этом в каждом последующем импульсе используют газы или их смеси, отличающиеся потенциалами ионизации не менее, чем на 20% от потенциала ионизации газа или их смеси предыдущего импульса (патент РФ N 1558604 кл. B 23 K 9/16). Этот способ принят авторами в качестве прототипа. A known method of arc welding in a protective gas environment, in which several gases or mixtures thereof are supplied by pulses, with each subsequent pulse using gases or mixtures thereof, differing by ionization potentials of not less than 20% of the ionization potential of a gas or mixture of the previous pulse (RF patent N 1558604 class. B 23 K 9/16). This method is adopted by the authors as a prototype.

Способ позволяет повысить качество сварных швов путем изменения условий кристаллизации сварочной ванны при сварке толщин 2 - 4 мм. Однако при сварке толщин менее 2 мм и более 4 мм способ неэффективен, т.к. не обеспечивает необходимое газодинамическое давление на сварочную ванну. The method improves the quality of welds by changing the crystallization conditions of the weld pool when welding thicknesses of 2 to 4 mm. However, when welding thicknesses of less than 2 mm and more than 4 mm, the method is inefficient, because It does not provide the necessary gas-dynamic pressure on the weld pool.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение качества сварных соединений и регулирование глубины проплавления. The objective of the proposed technical solution is to improve the quality of welded joints and control the depth of penetration.

Эта задача решается за счет того, что при дуговой сварке в среде защитных газов, при которой несколько газов или их смесей подают импульсами и в каждом последующем импульсе используют газы или смеси, отличающиеся потенциалами ионизации от потенциала ионизации газа или смеси предыдущего импульса, осуществляют периодическое изменение дугового промежутка синхронно с импульсами подачи газов. При этом при сварке малых толщин в период подачи защитного газа или смеси с повышенным потенциалом ионизации дуговой промежуток увеличивают, а в период подачи защитного газа или смеси с пониженным потенциалом ионизации дуговой промежуток уменьшают. При сварке больших толщин в период импульса подачи защитного газа или смеси с повышенным потенциалом ионизации дуговой промежуток уменьшают, а в период подачи защитного газа или смеси с пониженным потенциалом ионизации дуговой промежуток увеличивают. This problem is solved due to the fact that during arc welding in a shielding gas medium, in which several gases or their mixtures are supplied by pulses and in each subsequent pulse, gases or mixtures differing in ionization potentials from the ionization potential of the gas or mixture of the previous pulse are periodically changed arc gap synchronously with the pulses of gas supply. In this case, when welding small thicknesses during the supply of a shielding gas or mixture with a high ionization potential, the arc gap is increased, and during the supply of a shielding gas or mixture with a reduced ionization potential, the arc gap is reduced. When welding large thicknesses during the period of the pulse supply of a protective gas or mixture with a high ionization potential, the arc gap is reduced, and during the supply of a protective gas or mixture with a reduced ionization potential, the arc gap is increased.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показана схема процесса сварки малых толщин (до 2 мм), на фиг. 2 - схема процесса сварки больших толщин (более 4 мм). The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a diagram of the welding process of small thicknesses (up to 2 mm), in FIG. 2 - diagram of the welding process of large thicknesses (more than 4 mm).

Сущность способа состоит в следующем. Сварку выполняют постоянной дугой в среде защитных газов с использованием плавящегося или неплавящегося электрода. При этом применяют несколько защитных газов или их смесей, которые подают в горелку поочередно и которые отличаются друг от друга потенциалом ионизации. Синхронно с изменением состава газовой среды изменяют длину дугового промежутка. The essence of the method is as follows. Welding is performed by a constant arc in a protective gas environment using a consumable or non-consumable electrode. In this case, several protective gases or mixtures thereof are used, which are fed to the burner in turn and which differ from each other by the ionization potential. Synchronously with a change in the composition of the gaseous medium, the length of the arc gap is changed.

Изменяя состав газовой среды в дуговом промежутке изменяют ее потенциал и коэффициент теплопроводности. При этом меняется температура плазмы и напряжение на дуге, пропорционально напряжению на дуге изменяется и величина тока. Поэтому изменение потенциала газовой среды в дуговом промежутке вызывает дополнительные импульсы тока и напряжения, благодаря которым достигается импульсное газодинамическое воздействие на сварочную ванну. By changing the composition of the gaseous medium in the arc gap, its potential and thermal conductivity coefficient are changed. In this case, the plasma temperature and the voltage across the arc change, and the magnitude of the current changes in proportion to the voltage across the arc. Therefore, a change in the potential of the gaseous medium in the arc gap causes additional current and voltage pulses, due to which a pulsed gas-dynamic effect on the weld pool is achieved.

Такое воздействие на сварочную ванну позволяет управлять формированием шва, в том числе при сварке в различных пространственных положениях. This effect on the weld pool allows you to control the formation of the seam, including when welding in various spatial positions.

Однако при сварке соединений толщиной до 2 мм управление формированием шва за счет изменения потенциала ионизации защитного газа затруднено из-за широкого диапазона значений газодинамического давления, оказываемого дугой на сварочную ванну. В то же время этого давления достаточно для увеличения глубины проплавления при сварке соединений толщиной более 4 мм. However, when welding joints up to 2 mm thick, it is difficult to control the formation of the weld due to a change in the ionization potential of the shielding gas due to the wide range of gas-dynamic pressure exerted by the arc on the weld pool. At the same time, this pressure is sufficient to increase the penetration depth when welding joints with a thickness of more than 4 mm.

Поэтому для более эффективного управления формированием соединений в процессе сварки дополнительно изменяют длину дуги, что приводит к изменению ее энергетических и силовых характеристик. Therefore, to more effectively control the formation of joints during the welding process, the arc length is additionally changed, which leads to a change in its energy and power characteristics.

При этом для тонкой регулировки воздействия на сварочную ванну при сварке соединений толщиной до 2 мм синхронно с подачей в зону дуги защитного газа с высоким потенциалом ионизации увеличивают длину дуги, а при подаче газа с низким потенциалом ионизации - уменьшают длину дуги. Moreover, to fine-tune the effect on the weld pool during welding of joints up to 2 mm thick, the arc length is increased simultaneously with the supply of shielding gas with a high ionization potential to the arc zone, and the arc length is reduced when gas with a low ionization potential is supplied.

Изменяя длину дуги в тех или иных пределах достигают возможности плавного регулирования газодинамического давления, оказываемого дугой на сварочную ванну при изменении потенциала ионизации защитного газа, что обеспечивает повышение качества соединений и получение швов с равномерным формированием проплава и усиления. By varying the length of the arc to one extent or another, it is possible to smoothly control the gas-dynamic pressure exerted by the arc on the weld pool when the ionization potential of the shielding gas changes, which improves the quality of the joints and produces welds with uniform formation of melt and reinforcement.

Для усиления импульсного газодинамического давления на сварочную ванну, что необходимо для увеличения глубины проплавления при сварке соединений толщиной более 4 мм, синхронно с подачей в зону дуги защитного газа с высоким потенциалом ионизации длину дуги уменьшают, а при подаче газа с низким потенциалом ионизации длину дуги увеличивают. To increase the pulsed gas-dynamic pressure on the weld pool, which is necessary to increase the penetration depth when welding joints with a thickness of more than 4 mm, simultaneously with the supply of a shielding gas with a high ionization potential to the arc zone, the arc length is reduced, and when gas is supplied with a low ionization potential, the arc length is increased .

Это позволяет повысить глубину проплавления без увеличения погонной энергии сварки, что особенно эффективно позволяет управлять формированием шва при сварке неповоротных стыков труб, сварке на вертикальной плоскости или в потолочном положении, т. к. в этом случае не увеличивается объем сварочной ванны. This allows you to increase the penetration depth without increasing the linear energy of welding, which is especially effective in controlling the formation of the weld when welding fixed pipe joints, welding on a vertical plane or in the ceiling position, because in this case the volume of the weld pool does not increase.

Пример 1. Выполняли сварку образцов из стали ВНС-25 толщиной 1,0 мм и 5,0 мм. Сварка осуществлялась неплавящимся вольфрамовым электродом в среде аргона и гелия, которые подавали поочередно с помощью специального устройства. В ряде случаев в процессе сварки изменяли длину дуги синхронно с изменением защитного газа. В качестве источника питания использовали ВСВУ-315. Ток сварки составлял при сварке образцов толщиной 1,0 мм 50-70 А, образцов толщиной 5,0 мм 150-170 А, скорость - 12 м/час. Другие режимы сварки и полученные результаты представлены в таблице 1. Example 1. Welded samples of steel VNS-25 with a thickness of 1.0 mm and 5.0 mm Welding was carried out by a non-consumable tungsten electrode in an argon and helium medium, which were supplied alternately using a special device. In some cases, during the welding process, the arc length was changed simultaneously with the change in the shielding gas. VSVU-315 was used as a power source. The welding current was when welding samples with a thickness of 1.0 mm 50-70 A, samples with a thickness of 5.0 mm 150-170 A, speed - 12 m / h. Other welding modes and the results obtained are presented in table 1.

Кроме того, при сварке на режимах N 7 зазор между свариваемыми кромками увеличивали до 0,15 - 0,2 мм. Как видно из полученных результатов, способ, кроме улучшения формирования швов, позволяет получить удовлетворительные соединения при некачественной сборке. In addition, when welding in modes No. 7, the gap between the edges to be welded was increased to 0.15 - 0.2 mm. As can be seen from the obtained results, the method, in addition to improving the formation of seams, allows to obtain satisfactory compounds with poor assembly.

Пример 2. Выполняли сварку плавящимся электродом образцов из алюминиевого сплава 1201 толщиной 5,0 мм. В качестве электрода использовалась проволока того же состава диаметром 2,0 мм. Сварка осуществлялась в среде аргона и гелия, которые подавали поочередно. В качестве источника тока использовался ВДУ-504. Ток сварки составил 140-150 А, скорость - 15 м/час. Остальные режимы приведены в таблице 2. Example 2. Welded with a consumable electrode samples of aluminum alloy 1201 with a thickness of 5.0 mm A wire of the same composition with a diameter of 2.0 mm was used as an electrode. Welding was carried out in an environment of argon and helium, which were fed alternately. VDU-504 was used as a current source. Welding current was 140-150 A, speed - 15 m / h. The remaining modes are shown in table 2.

Из полученных результатов видно, что способ позволяет устранить такой дефект сварного шва на непровары при одновременном улучшении внешнего вида швов. From the results obtained, it can be seen that the method allows to eliminate such a defect in the weld for lack of penetration while improving the appearance of the welds.

Claims

1. A method of arc welding in a protective gas environment, in which several gases or mixtures thereof are supplied by pulses, with each subsequent pulse using a gas or mixture that differs in the ionization potential of the ionization potential of the gas or mixture of the previous pulse, characterized in that they periodically change arc gap, synchronous with the pulses of the supply of gases or mixtures.

2. The method according to claim 1, characterized in that when welding small thicknesses during the pulse of the gas or mixture with a high ionization potential, the arc gap is increased, and during the supply of a gas or mixture with a reduced ionization potential, the arc gap is reduced.

3. The method according to claim 1, characterized in that when welding large thicknesses during the pulse of the gas or mixture with a high ionization potential, the arc gap is reduced, and during the supply of a gas or mixture with a reduced ionization potential, the arc gap is increased.