Спосіб дугового наплавлення постійним струмом плавким електродом під флюсом

Спосіб дугового наплавлення постійним струмом плавким електродом під флюсом, що включає дію на зварювальну дугу постійного подовжнього магнітного поля, який відрізняється тим, що впливають полем, подовжня компонента індукції якого за межами активної плями дуги на поверхні виробу складає 15-20 мТл. (19) (21) a200511558 (22) 05.12.2005 (24) 27.08.2007 (46) 27.08.2007, Бюл. № 13, 2007 р. (72) Размишляєв Олександр Денисович, Міронова Марина Володимирівна, Делі Олександр Анатолійович (73) ПРИАЗОВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ (56) SU 541610, 05.01.1977 JP 61033777, 17.02.1986 JP 2000218366, 08.08.2000 Размышляев А.Д. Управление геометрическими размерами шва при дуговой сварке и наплавке 3 80201 на зварювальну дугу постійного магнітного поля, згідно із винаходом, впливають полем, подовжня компонента індукції якого за межами активної плями дуги у поверхні виробу складає 15-20мТл. Відомо, що при дії на зварювальну дугу і ванну зовнішнім магнітним полем відбуваються зміни в стовпі дуги і в характері руху рідкого металевого розплаву зварювальної ванни. Введення зовнішнього магнітного поля приводить до обертання дуги навколо подовжньої осі з переходом її в конусну форму. При цьому переході відбувається підвищення напруги на дузі. Перебудова дуги в магнітному полі супроводжується розосередженням плями нагріву на виробі, зменшенням тиску дуги, що призводить до зниження глибини проплавлення і збільшення ширини валику. У зварювальній ванні виникає об'ємна (електромагнітна) сила F, яка визначається виразом: F=jхВ, де j - вектор щільності електричного струму; В - вектор індукції зовнішнього магнітного поля. Під дією цієї сили рідкий метал рухається у напрямі дії електромагнітної сили [див. Размышляев А.Д. Магнитное управление формированием швов при сварке. Монография. - Мариуполь: Издво ПГТУ, 2000. - 245с.]. У цьому ж напрямі зміщується пляма дуги на виробі, оскільки розташовується на розплавленому металі. Потік рідкого металу омиває бічну стінку ванни в хвосто вій частині і оплавляє її. Унаслідок цього подовжня вісь зварювальної ванни з моменту дії постійного ПДМП повертається щодо напряму наплавлення, а надалі її положення стабілізується і утворюється зсув осі валику (Фіг.1). На Фіг.1 показано зсув осі валику при наплавленні в постійному ПДМП, де 1 - виріб, 2 - наплавлений валик, D - зсув осі валику. Постійне ПДМП iндукує поперечну складову швидкості руху металу на довжині, що становить (1/3-1/2) довжини ванни. Щоб зменшити зсув осі валику і поліпшити його формування (отримання валиків без підрізів) постійне ПДМП повинне мати такий розподіл, коли подовжня компонента індукції в центрі активної плями має максимальне значення і різко зменшується за межами активної плями дуги, щоб не порушувала в ній поперечний рух, тобто зсув осі валу. Для ефективного управління геометричними розмірами валику значення індукції в центрі активної плями повинні бути 45-50мТл. При індукції менше 15мТл за межами активної плями дуги у поверхні виробу на осі електроду, значення індукції буде недостатнім для ефективного управління геометричними розмірами валику. Індукція більше 20мТл за межами активної плями дуги у поверхні виробу створює індукований поперечний потік в рідкому металі зварювальної ванни. При реалізації способу використовували наступне устатк ування і матеріали: зварювальний автомат АДФ - 1004; джерело живлення зварювальної дуги типу ВДУ - 1202; джерело живлення соленоїда випрямляч типу ВСЖ - 303; 4 зварювальний електродний дріт Св - 08А діаметром 3-5мм; флюс АН - 348А. Здійснюють спосіб таким чином. Пластину встановлюють і закріплюють на робочому столі. Перед наплавленням, на автоматі встановлюють швидкість наплавлення, швидкість подачі електроду, зварювальний струм і напругу на дузі. Виконують наплавлення під флюсом плавким електродом Св - 08А діаметром 5мм на пластини завтовшки 20мм із сталі Ст. 3 постійним струмом зворотної полярності з дією зовнішнього постійного ПДМП . Режим наплавлення: Ісв=650-700А, Uд=30-32В, Vсв=29-30м/ч. Половину довжини валику наплавляли без дії постійного ПДМП і половину довжини валику - з дією постійного ПДМП, подовжня компонента індукції якого за межами активної плями дуги складає 15-20мТл . Ширина валику складала 18-20мм. При наплавленні виробу суміжними валиками відбувається їх перекриття (Фіг.2). На Фіг.2 показано перекриття валиків при наплавленні, де L перекриття валиків; В - ширина наплавленого валику; b - глибина западини між валиками. Для максимальної продуктивності і економічності процесу перекриття валиків складає L=0,4-0,5B. Збільшення перекриття валиків приводить до несприятливої форми посилення валику. Зниження перекриття валиків приводить до збільшення частки основного металу в наплавленому шарі і збільшення глибини западин b. Параметр b повинен бути мінімальним, щоб зменшити площу (вагу), яка видаляється шляхом механічної обробки наплавленої поверхні. У зв'язку з цим необхідно максимальне зменшення величини зсуву первинної осі валу. При ширині валику 18-20мм допустимий зсув осі валу 1,51,8мм. Для порівняння розподілу індукції використовували циліндрові пристрої введення ПРМП (соленоїд). Розподіл індукції постійного ПДМП вимірювали міллітесламетром типу ЕМ-4305 з датчиком Холу, що має вимірювальну базу 1x1мм. Вимірювання проводилися у поверхні пластини з феромагнітної сталі товщиною 20мм (сталь Ст 3). На Фіг.3 показана залежність розподілу подовжньої компоненти індукції Bz уздовж радіусу R від осі електроду у поверхні пластини, де крива 1 крива розподілу подовжньої індукції Bz за прототипом, крива 2 - крива розподілу подовжньої індукції Bz за пропонованим способом. Порівняння результатів вимірювання індукції показує, що при однаковому значенні індукції під електродом 50мТл (при однаковому впливі на геометричні розміри валику), за пропонованим способом (крива 2) відбувається різке зменшення Bz у поверхні виробу і на відстані 7,5мм (за межами активної плями дуги) значення Bz складає менш 20мТл, за прототипом (крива 1) значення Bz на відстані 7,5мм складає 25мТл. У таблиці приведено усереднені дані про зсув осі валику після наплавлення 5 валиків при кожному значенні індукції. 5 80201 6 Таблиця Результати вимірювання зсувів Технологія наплавлення Величина зсуву осі валику при індукції Bz за межами активної плями дуги, мм Вz=12мТл Вz=15мТл Вz=18мТл Вz=20мТл Вz=23мТл 3,8 4,0 4,3 4,6 4,8 За прототипом За пропонованим спосоНе ефективно бом 1,0 Результати показують, що за допомогою пропонованого способу вдалося істотно зменшити зсув осі наплавленого валику. Значення зсуву осі валику при індукції більше 20мТл за межами активної плями дуги не відповідає допустимому зсуву осі валику при наплавленні. Рівень індукції менше 15мТл недостатній для ефективного управління геометричними розмірами валику. Комп’ютерна в ерстка О. Гапоненко 1,3 1,5 Не ефективно Таким чином, поліпшити формування і властивості наплавленого валику, а також зменшити зсув його осі можна за допомогою постійного ПДМП, подовжня компонента індукції якого за межами активної плями дуги перебуває в окреслених межах. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601