RU2049621C1

RU2049621C1 - Method of electric arc welding by consumable electrode with short circuiting of arc gap

Info

Publication number: RU2049621C1
Application number: RU92000971A
Authority: RU
Inventors: В.А. Букаров; С.С. Ермаков
Original assignee: Научно-исследовательский и конструкторский институт монтажной технологии
Priority date: 1992-10-16
Filing date: 1992-10-16
Publication date: 1995-12-10

Abstract

FIELD: welding technique. SUBSTANCE: method comprises steps of fixing the arc charge 6 at a time moment of creating the bridge 5; upon presence of the arc charge increasing a rate of feeding an electrode 1 and a welding current up to a time moment of stable state of the bridge; selecting a mode, corresponding to that state, as optimal mode. EFFECT: enlarged using range of the method. 3 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к технологии получения соединений с использованием сварки плавящимся электродом и может найти применение во всех отраслях народного хозяйства. The invention relates to a technology for producing compounds using fusion electrode welding and can find application in all sectors of the national economy.

При сварке плавящимся электродом с короткими замыканиями дугового промежутка основным недостатком процесса сварки является разбрызгивание металла сварочной ванны и электрода, что приводит к нестабильному формированию шва. Предлагаемое изобретение направлено на решение задачи повышения стабильности процесса, уменьшения разбрызгивания электродного металла. When welding with a consumable electrode with short circuits of the arc gap, the main disadvantage of the welding process is the spraying of the metal of the weld pool and electrode, which leads to unstable formation of the weld. The present invention is aimed at solving the problem of increasing process stability, reducing spatter of electrode metal.

Известен способ сварки плавящимся электродом, при котором в процессе сварки изменяют наклон внешней характеристики источника питания, переключая его с жесткой характеристики на крутопадающую [1] К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного способа, относятся сложность его применения при сварке плавящимся электродом с короткими замыканиями. A known method of welding with a consumable electrode, in which during the welding process the slope of the external characteristics of the power source is changed, switching it from a rigid characteristic to steeply falling [1] The reasons that impede the achievement of the desired technical result when using the known method include the difficulty of its application in welding with a consumable electrode short circuits.

Известен способ сварки плавящимся электродом с короткими замыканиями дугового промежутка, при котором сварку ведут на оптимальном режиме, определяемом по длине вылета электрода [2] К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного способа, относится сложность точного определения реальной длины вылета электрода при косвенной регистрации ее из-за отсутствия учета электропроводности дуги. A known method of welding with a consumable electrode with short circuits of the arc gap, in which the welding is carried out at the optimum mode, determined by the length of the electrode extension [2] For reasons that impede the achievement of the desired technical result when using the known method, the difficulty of accurately determining the actual electrode extension length when indirect registering it due to the lack of accounting for the electrical conductivity of the arc.

Известен способ сварки плавящимся электродом с короткими замыканиями дугового промежутка, при котором сварку ведут на оптимальном режиме, определяемом по частоте коротких замыканий [3] К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного способа, принятого за прототип, относится недостаточная точность определения оптимального режима из-за реального разброса частоты короткого замыкания и ухода из выбранной области режимов, что приводит к разбрызгиванию электродного металла. A known method of welding with a consumable electrode with short circuits of the arc gap, in which welding is performed at the optimum mode, determined by the frequency of short circuits [3] The reasons that impede the achievement of the required technical result when using the known method adopted as a prototype include insufficient accuracy in determining the optimal mode due to the real spread of the frequency of the short circuit and the departure from the selected range of modes, which leads to spatter of the electrode metal.

Сущность изобретения заключается в повышении стабильности процесса, уменьшающего разбрызгивание электродного материала благодаря созданию условий для перехода жидкого металла в ванну через перемычку. Поскольку течение металла проходит при высоких скоростях, создаются условия для повышения производительности процесса сварки. The essence of the invention is to increase the stability of the process, reducing the spatter of the electrode material due to the creation of conditions for the transition of liquid metal into the bath through the jumper. Since the metal flows at high speeds, conditions are created to increase the productivity of the welding process.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в способе сварки плавящимся электродом с короткими замыканиями дугового промежутка, при котором сварку ведут на оптимальном режиме, в момент образования перемычки дополнительно фиксируют дуговой разряд по периферии перемычки, при его наличии увеличивают скорость подачи электрода и сварочный ток до момента устойчивого состояния перемычки и соответствующий этому состоянию режим выбирают в качестве оптимального. Дуговой разряд по периферии перемычки фиксируют или по второму сигналу увеличения напряжения на перемычке или по увеличению интенсивности излучения в зоне перемычки. The specified technical result during the implementation of the invention is achieved by the fact that in the method of welding with a consumable electrode with short circuits of the arc gap, in which welding is performed in the optimal mode, at the moment of formation of the jumper, an arc discharge is additionally fixed along the periphery of the jumper, if it is present, the electrode feed speed and the welding speed are increased the current until the jumper is in a stable state and the mode corresponding to this state is selected as optimal. An arc discharge along the periphery of the jumper is fixed either by the second signal of increasing voltage on the jumper or by increasing the radiation intensity in the jumper zone.

Увеличение скорости подачи электрода и сварочного тока до устойчивого состояния перемычки обеспечивает переход жидкого металла в ванну через перемычку, что снижает разбрызгивание электродного металла, а, следовательно, повышается стабильность процесса сварки. An increase in the feed rate of the electrode and welding current to a stable state of the jumper ensures the transfer of liquid metal into the bath through the jumper, which reduces the spatter of the electrode metal, and, therefore, the stability of the welding process is increased.

Увеличение параметров режима повышает производительность процесса, поскольку течение металла происходит при высоких скоростях. Increasing the parameters of the mode increases the productivity of the process, since the metal flow occurs at high speeds.

Фиксация дугового разряда по периферии перемычки по указанным параметрам определяет момент начала увеличения скорости подачи электрода и тока сварки, что также повышает стабильность процесса. Fixation of the arc discharge along the periphery of the jumper according to the specified parameters determines the moment of the beginning of the increase in the electrode feed rate and the welding current, which also increases the stability of the process.

На фиг. 1 показаны фазы короткого замыкания а,б,в,г; на фиг.2 характер изменения напряжения на перемычке U_пер.; на фиг.3 структурная схема устройства для осуществления способа дуговой сварки; на фиг.4 функциональная взаимосвязь тока I и скорости подачи электродной проволоки V_пр f(I).In FIG. 1 shows the phases of the short circuit a, b, c, d; figure 2 the nature of the voltage change on the jumper U _per. ; figure 3 is a structural diagram of a device for implementing the method of arc welding; figure 4 functional relationship of the current I and the feed speed of the electrode wire V _CR f (I).

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного технического результата, заключается в следующем. Information confirming the possibility of carrying out the invention to obtain the above technical result is as follows.

Способ дуговой сварки плавящимся электродом осуществляют следующим образом. Между электродной проволокой 1 через каплю 2 возникает короткое замыкание с ванной 3. В момент времени t₁ происходит касание каплей 2 ванны 3 (фаза а). Напряжение дуги U_д падает до напряжения касания U_кас. Затем по мере перетекания капли 2 в ванну 3 происходит первое плавное нарастание напряжения на перемычке U_пер. (фиг.2, кривая д-е). После чего U_пер принимает установившееся значение U_{пер.уст}. В периоды времени t₁-t₂-t₃ (капля) 2 между проволокой 1 и ванной 3 формоизменяется и на период t₃ возникает небольшое сужение 4, свидетельствующее о начале образования перемычки 5. При этом расстояние между электродом 1 и ванной 3 l_эв за счет скорости V_пр. уменьшается от l_э до l_эвз. В период t₄ перемычка 5 принимает свою установившуюся форму. Вследствие небольшого расстояния l_эвз и высокой температуры перемычки 5 между электродом 1 и ванной 3 возникает самостоятельный дуговой разряд 6. В момент образования перемычки 5 дополнительно с помощью датчика 7 и блока 8 определяют возникающий по периферии перемычки дуговой разряд 6. В этот период t₄ начинается второе нарастание V_пер, которое регистрирует блок 8. В момент t₄ блок 8 дает команду блоку 9 на увеличение скорости подачи электрода V_пр через привод 10 и тока I через источник питания 11. Увеличение V_пр и I продолжают до момента устойчивого состояния перемычки 5 и дугового разряда 6. При увеличении тока дуговой разряд 6 начинает интенсивно расплавлять проволоку. Расплавляемый металл за счет электродинамических сил, возникающих на перемычке, и конвективных потоков в ванне интенсивно переносится с электрода 1 в ванну 3. При этом скорость V_пр должна соответствовать скорости переноса расплавляемого металла. При скорости V_пр <V_конв перемычка 5 разорвется и процесс нарушится. При скорости V_пр > V_конв перемычка 5 перейдет в форму капли, дуговой разряд 6 прервется, произойдет снижение оплавления проволоки 1 и она войдет в ванну. Процесс также нарушится. При значениях V_пр.р < V_прo и I < I₀ наблюдается частый разрыв перемычки и соответственно нарушение процесса. При значениях V_пр2 > V_прo и I₂ > I₀ происходит частый вход электрода 1 в ванну 3, чо также нарушает процесс.The method of arc welding with a consumable electrode is as follows. Between the electrode wire 1 through the drop 2, a short circuit occurs with the bath 3. At time t ₁ , the drop 2 touches the bath 3 (phase a). The arc voltage U _d drops to the touch voltage U _kas . Then, as the drop 2 flows into the bath 3, the first smooth increase in voltage at the jumper U _per. (figure 2, curve d). After which U _per takes a steady-state value U _per . During periods of time t ₁ -t ₂ -t ₃ (drop) 2 between wire 1 and bath 3 changes shape and a slight narrowing 4 occurs for period t ₃ , indicating the beginning of the formation of jumper 5. In this case, the distance between electrode 1 and bath 3 l l _ev due to the speed V _ave decreases from l _e to l _evz . In period t _4, jumper 5 takes its steady state. Due to the small distance l _evz and the high temperature of the jumper 5 between the electrode 1 and the bath 3, an independent arc discharge 6 arises. At the moment of the formation of the jumper 5, an additional additional arc discharge 6 occurs along the periphery of the jumper 6. In this period t ₄ begins the second increase V _per , which is recorded by block 8. At time t _4, block 8 gives the command to block 9 to increase the feed rate of the electrode V _pr through the drive 10 and current I through the power source 11. The increase in V _pr and I continues until the moment is stable state of jumper 5 and arc discharge 6. With increasing current, arc discharge 6 begins to intensively melt the wire. The molten metal due to the electrodynamic forces arising on the jumper, and convective flows in the bath is intensively transferred from the electrode 1 to the bath 3. In this case, the speed V _CR should correspond to the transfer speed of the molten metal. At a speed of V _pr <V _conv jumper 5 will break and the process will be violated. At a speed of V _pr > V _{conv, the} jumper 5 will go into the shape of a drop, the arc discharge 6 will be interrupted, the fusion of wire 1 will decrease, and it will enter the bath. The process will also be disrupted. With values of V _sp.p <V _pro and I <I ₀ there is a frequent rupture of the jumper and, accordingly, disruption of the process. When the values of V _pr2 > V _pro and I ₂ > I ₀ there is a frequent entrance of the electrode 1 into the bath 3, which also disrupts the process.

С помощью блока 8 дополнительно определяют дуговой разряд 6 по началу второго увеличения U_пер или увеличению интенсивности излучения в зоне перемычки 5.Using block 8, an arc discharge 6 is additionally determined at the beginning of a second increase in U _per or an increase in radiation intensity in the zone of the jumper 5.

Таким образом осуществляют процесс дуговой сварки в защитных газах, который в 3-4 раза выше по производительности сварки под флюсом. Thus, the process of arc welding in shielding gases is carried out, which is 3-4 times higher in submerged arc welding productivity.

Способ был опробован при наплавке проволокой Св-08Г2С в смеси аргона и углекислого газа на пластинах из стали ст. 3 при питании от источника ВДУ-506. The method was tested when welding with wire Sv-08G2S in a mixture of argon and carbon dioxide on plates of steel st. 3 when powered by a VDU-506 source.

Момент начала второго нарастания напряжения на перемычке определяли с помощью специально разработанного датчика. Для осуществления процесса был разработан и изготовлен макет устройства, который позволял быстро (в течение (2-3)x x10^-3 с) увеличивать V_пр и ток.The moment of the beginning of the second increase in voltage at the jumper was determined using a specially designed sensor. To carry out the process, a device mockup was developed and manufactured, which made it possible to quickly (within (2-3) x x10 ^-3 s) increase V _pr and current.

Сварку начинали на исходном режиме: I 200 A; U_x.x 24 B; d_э 1,2 мм; V_св. 18 м/ч; V_пр 150 м/ч. Затем включали макет устройства, который регистрировал начало второго нарастания U_исх при напряжении 8 В и увеличивал ток до 600 А и V_пр 2400 м/ч. При указанных параметрах процесс сварки протекал устойчиво, без брызг и с хорошим формированием шва.Welding was started in the initial mode: I 200 A; U _xx 24 B; d _e 1.2 mm; V _St. 18 m / h; V _ol 150 m / h. Then they turned on the device’s model, which recorded the beginning of the second rise of U _Ref at a voltage of 8 V and increased the current to 600 A and V _{pr of} 2400 m / h. At the indicated parameters, the welding process proceeded stably, without splashes and with good formation of a seam.

Claims

1. METHOD OF ARC WELDING BY FLOATING ELECTRODE WITH SHORT CIRCUITS OF THE ARC GAP, in which during the welding process the parameters of the mode are selected, characterized in that at the moment of formation of the jumper, the presence of an arc discharge along the periphery of the jumper is fixed and, if there is one, the mode parameters are adjusted and the feed speed is increased, and the feed speed is increased welding current until the jumper is steady.

2. The method according to claim 1, characterized in that the arc discharge at the periphery of the jumper is fixed by increasing the radiation intensity in the zone of the jumper.

3. The method according to claim 1, characterized in that the arc discharge along the periphery of the jumper is fixed by a signal of increasing voltage on the jumper.