RU2367546C2

RU2367546C2 - Three-phase arc weld deposition method

Info

Publication number: RU2367546C2
Application number: RU2007126200/02A
Authority: RU
Inventors: Валерий Валентинович Ельцов (RU); Валерий Валентинович Ельцов; Александр Сергеевич Зеленков (RU); Александр Сергеевич Зеленков; Владимир Павлович Потехин (RU); Владимир Павлович Потехин
Original assignee: Тольяттинский государственный университет
Priority date: 2007-07-09
Filing date: 2007-07-09
Publication date: 2009-09-20
Also published as: RU2007126200A

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: using a three-phase arc, burning between two non-consumable electrodes and an object, metal is melted while putting into the formed molten bath filler wire, connected to the middle phase of the three-phase arc power supply. During weld deposition, the distance from the end of the filler wire to the axis of the burner is kept at 8-10 mm, which provides for the required concentration level of heat energy coming into the molten bath from the arc so as to obtain minimum depth of fusion.

EFFECT: improved quality of weld deposition, due to reduced thermal effect on the base metal, reduction of its depth of fusion with simultaneous increase in thickness of the weld pad.

3 dwg

Description

Изобретение относится к области сварки и родственных технологий, в частности к наплавке изделий из легких сплавов.The invention relates to the field of welding and related technologies, in particular to surfacing of products from light alloys.

Наиболее близким способом того же назначения к заявляемому изобретению по совокупности признаков является способ сварки трехфазной дугой, в котором путем плавления металла дугой, горящей между двумя неплавящимися электродами и изделием, с подачей в образовавшуюся сварочную ванну присадочной проволоки, подключенной к одной из фаз источника питания трехфазной дуги, повышается качество сварного шва путем уменьшения перегрева основного металла, за счет того, что до начала сварки присадочную проволоку замыкают на изделие на расстоянии не менее 30 мм от оси сварочной горелки (см. Авторское свидетельство №1798077), принят за прототип.The closest method of the same purpose to the claimed invention in terms of features is a three-phase arc welding method, in which by melting a metal by an arc burning between two non-consumable electrodes and a product, a filler wire connected to one of the phases of the three-phase power source is fed into the resulting weld pool arc, improves the quality of the weld by reducing the overheating of the base metal, due to the fact that prior to welding the filler wire is closed to the product at a distance less than 30 mm from the axis of the welding torch (see Copyright certificate No. 1798077), adopted as a prototype.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, принятого за прототип, относится то, что в известном способе не исследовался такой параметр, как расстояние от торца проволоки, подаваемой в сварочную ванну, до оси горелки, а этот параметр влияет на величину тока, протекающего через сварочную ванну, а значит, оказывает влияние и на количество теплоты, выделяемое в ней. Кроме того, присадочная проволока, подключенная к средней фазе трехфазного источника питания и подаваемая в сварочную ванну, уменьшает механическое давление дуги на поверхность сварочной ванны.For reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known method adopted as a prototype, the known method did not study such a parameter as the distance from the end of the wire supplied to the weld pool to the torch axis, and this parameter affects the amount of current flowing through the weld pool, which means it also affects the amount of heat released in it. In addition, the filler wire connected to the middle phase of the three-phase power source and supplied to the weld pool reduces the mechanical pressure of the arc on the surface of the weld pool.

Сущность изобретения заключается в следующем:The invention consists in the following:

- Уменьшение термического и силового воздействия на сварочную ванну.- Reduction of thermal and power effects on the weld pool.

- Повышение качества наплавки за счет уменьшения глубины проплавления с одновременным увеличением толщины наплавленного слоя.- Improving the quality of surfacing by reducing the depth of penetration while increasing the thickness of the deposited layer.

Для достижения указанного технического результата в известном способе:To achieve the specified technical result in a known manner:

- Способ наплавки трехфазной дугой включает плавление металла дугой, горящей между двумя неплавящимися электродами и изделием, с подачей в образовавшуюся сварочную ванну присадочной проволоки, подключенной к одной из фаз источника питания трехфазной дуги.- The method of surfacing with a three-phase arc involves melting the metal with an arc burning between two non-consumable electrodes and the product, with filler wire being supplied to the formed weld pool connected to one of the phases of the three-phase arc power source.

- С целью уменьшения термического воздействия на основной металл и уменьшения глубины его проплавления с одновременным увеличением толщины наплавленного слоя степень концентрации тепловой энергии, поступающей в сварочную ванну от дуги, регулируется расстоянием от торца присадочной проволоки, подаваемой в сварочную ванну, до оси горелки, причем оптимальное расстояние, обеспечивающее минимальную глубину проплавления основного металла, составляет от 8 до 10 мм.- In order to reduce the thermal effect on the base metal and reduce the depth of its penetration while increasing the thickness of the deposited layer, the degree of concentration of thermal energy entering the weld pool from the arc is controlled by the distance from the end of the filler wire supplied to the weld pool to the axis of the torch, the distance providing the minimum penetration depth of the base metal is from 8 to 10 mm.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показан момент замыкания присадочной проволоки (3) на изделие (1) на расстоянии не менее 30 мм и образование сварочной ванны (5), на фиг.2 - процесс наплавки с оптимальным расстоянием между торцом присадочной проволоки и осью горелки (b), на фиг.3 - регулируемая глубина проплавления основного металла (h) за счет изменения расстояния b (b₀=30 мм, b₁=4 мм).The invention is illustrated by drawings, where Fig. 1 shows the moment of closure of the filler wire (3) on the product (1) at a distance of not less than 30 mm and the formation of a weld pool (5), in Fig. 2 - deposition process with an optimal distance between the end of the filler wire and the axis of the burner (b), figure 3 - adjustable penetration depth of the base metal (h) by changing the distance b (b ₀ = 30 mm, b ₁ = 4 mm).

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения.Information confirming the possibility of carrying out the invention.

Изделие (1) устанавливают на сварочный стол, устанавливают сварочную горелку (2) и возбуждают межэлектродную дугу над свариваемым изделием. Для начала наплавки присадочную проволоку (3) замыкают на изделие на расстоянии не менее 30 мм от оси сварочной горелки, тем самым возбуждая дугу между неплавящимися электродами и изделием (1). Далее за счет эффекта «катодного распыления» сварочной дуги производят очистку поверхности изделия (1) и в дальнейшем ее расплавление до образования сварочной ванны, соответствующей по величине диаметру присадочной проволоки. Малый объем сварочной ванны исключает перегрев основного металла и околошовной зоны изделия и, в то же время, обеспечивает соединение основного металла с расплавленным металлом присадочной проволоки.The product (1) is installed on the welding table, the welding torch (2) is installed and the interelectrode arc is excited over the welded product. To start surfacing, the filler wire (3) is closed on the product at a distance of at least 30 mm from the axis of the welding torch, thereby exciting the arc between the non-consumable electrodes and the product (1). Then, due to the “cathode sputtering” effect of the welding arc, the surface of the product (1) is cleaned and then melted to form a weld pool corresponding to the diameter of the filler wire. The small volume of the weld pool eliminates overheating of the base metal and the weld zone of the product and, at the same time, ensures the connection of the base metal with the molten metal of the filler wire.

Затем в образовавшуюся сварочную ванну подают присадочную проволоку, причем расстояние от торца присадочной проволоки до оси горелки (b) должно составлять 8-10 мм. Термическое воздействие сварочной дуги на проволоку и протекание через нее соответствующего сварочного тока расплавляет ее, с образованием наплавленного валика. Скорость движения сварочной горелки и скорость подачи присадочной проволоки подбирают таким образом, чтобы расстояние (b) в процессе наплавки постоянно поддерживалось в пределах 8-10 мм.Then a filler wire is fed into the formed weld pool, and the distance from the end of the filler wire to the axis of the torch (b) should be 8-10 mm. The thermal effect of the welding arc on the wire and the flow of the corresponding welding current through it melts it, with the formation of a weld bead. The speed of movement of the welding torch and the feed rate of the filler wire are selected so that the distance (b) during the surfacing process is constantly maintained within 8-10 mm.

Оборудование, необходимое для проведения процесса наплавки: источник питания трехфазной дуги УДГТ-315У2, балластный реостат РБ-6, сварочная горелка, установленная на механизм продольного перемещения, основанного на винтовой паре, сварочный стол, ножной пульт управления, механизм подачи присадочной проволоки, контрольно-измерительные приборы, баллон с аргоном, снабженный газовым редуктором и расходомером. Параметры режима наплавки: ток в электродах - 110 А, ток через изделие (балластное сопротивление) - 140 А, расход аргона - 8 л/мин, скорость наплавки - 15 м/ч, скорость подачи проволоки - 45 м/ч. Скорость подачи присадочной проволоки должна регулироваться в зависимости от диаметра проволоки и силы тока, таким образом, чтобы расстояние между торцом присадочной проволоки и осью горелки (b) было равно 8-10 мм.Equipment necessary for the welding process: three-phase arc power source UDGT-315U2, ballast rheostat RB-6, welding torch mounted on a longitudinal movement mechanism based on a helical pair, welding table, foot control panel, filler wire feeder, control- measuring instruments, cylinder with argon, equipped with a gas reducer and flow meter. Surfacing mode parameters: current in electrodes - 110 A, current through the product (ballast resistance) - 140 A, argon consumption - 8 l / min, surfacing speed - 15 m / h, wire feed speed - 45 m / h. The filler wire feed speed should be adjusted depending on the diameter of the wire and the current, so that the distance between the end of the filler wire and the axis of the torch (b) is 8-10 mm.

Заявленный способ предполагается применять при восстановлении и упрочнении методом наплавки изношенных изделий из легких сплавов.The claimed method is expected to be used in the restoration and hardening by deposition of worn products from light alloys.

Использование изобретения ведет к увеличению качества ремонтной сварки и наплавки изделий из легких сплавов за счет уменьшения глубины проплавления с одновременным увеличением толщины наплавленного слоя.The use of the invention leads to an increase in the quality of repair welding and surfacing of products from light alloys by reducing the depth of penetration while increasing the thickness of the deposited layer.

Claims

A method of surfacing with a three-phase arc, including melting the metal by an arc burning between two non-consumable burner electrodes and a product, with filler wire being supplied to the resulting weld pool connected to the middle phase of a three-phase arc power source, characterized in that during the welding process they maintain a distance from the end of the filler wire up to a torch axis of 8-10 mm, providing the necessary degree of concentration of thermal energy entering the weld pool from the arc to obtain a minimum penetration depth.