187824. lajstromszámú szabadalom • Fedőporos csap-ívhegesztő eljárás
1 187.824 2 A találmány tárgya olyan eljárás, amely lehetővé teszi, hogy az egyéb tekintetben a technika állásához hasonlóan végrehajtott fedőporos csap-ívhegeszlés során az ívhegesztési üzemi körülmények folyamatos fenntartásához ne legyen szükség hegesztés közbeni önműködő előtolási műveletsor alkalmazására; így a hegesztési berendezést nem kell ellátni szabályozó eszközökkel önműködően vezérelt előtoló mozgatószervekkel, a hegesztőfej kialakítható kisterjedelmű - akár helytállóan telepíthető (állványra szerelt), akár hordozható kivitelű - készülékként, a gyesztési berendezés ezen nagymértékű egyszerűsítése következtében jelentősen bővül az alkalmazás köre, megnő a termelékenység és az üzembiztonság, csökkenthető a csap-ívhegesztő berendezés ára. A csaphegesztési eljárások több változata ismeretes, amelyek segítségével sima, fejes, menetes és egyéb alakos csapjellegű szerkezeti elemek, amelyeket a továbbiakban együttesen csapnak nevezünk, viszonylag jó termelékenységgel erősíthetők lemezfelületekhez vagy más nagyobb kiterjedésű fémes alkatrészek lapjellegü felületéhez. Az egyik különösen előnyös eljárás-típus a villamos ívhegesztés sajátos változatát képező ún. fedőporos csap-ívhegesztés. Hazánkban ezt az eljárást főleg az építőipar alkalmazza a betonacél armatúrák szerelésénél. A hegesztett kötés létrehozásához szükséges hőenergiát a létesített villamos ív hőhatása biztosítja. A felhevített, megolvadt fém atmoszférikus hatásoktól való védelmét, valamint a varrat kívánt minőségű kémiai összetételét fedőpor használata teszi lehetővé. A fedőpor megválasztásánál a fedőporos automatikus hegesztés gyakorlata az irányadó. A felhegesztendő csap (betonacél) tengelyirányú mozgatását és a hegesztési ciklus végén az ömledékbe nyomását, majd ezt követően az ömledék dermedéséig a csap helyzetben tartását pneumatika biztosítja. Az ilyen eljárásban szokásosan alkalmazott tápforrás ún. eső jelleggörbével rendelkezik (1. ábra). Látható, hogy az áramforrás sztatikus 11 jelleggörbéjének megfelelően az áram megindulása után az U feszültség a maximális U0 értékről fokozatosan esik, a meredekség növekvő I árammal mindinkább nő, amíg a jelleggörbe az Iz áramértéknél befut az U = 0 pontba. Az 1. ábrába berajzoltuk a hegesztőív sztatikus 12 jelleggörbéjét is. Látható, hogy a hegesztési áramerősség és az ívfeszültség csak az áramforrás karakterisztikájának és a hegesztőív karakterisztikájának a metszéspontja által meghatározott értékű lehet, ez a metszéspont a hegesztési folyamat M munkapontja. A fedőporos csap-ívhegesztő eljárásnál a technika állása szerint úgy biztosítják ezen összefüggés betartását, vagyis a hegesztési áram munkaponti IM értékét és a feszültség munkaponti UM értékét, hogy a csap távolságát a fémtesttől a leolvadás folyamata során folyamatosan módosítják, a csapot a hegesztési folyamat biztosításához szükséges távolsági tartományon belül követőjelleggel folyamatosan előtolják. Ehhez elektronikusan szabályozott mechanikus előtoló szerkezetet alkalmaznak, amely a hegesztő berendezést rendkívül bonyolulttá teszi és megdrágítja. Helyes munkaponti beállás adott minőségű és geometriájú csap esetén akkor áll fenn, ha biztosítjuk a csapfelület és a szemben fekvő fémtest felülete közötti optimális távolságot, az 10 ívhosszt. Ha a távolság megnő (pl. az ívhossz ÍJ, akkor a hegesztési áramerősség csökken, a hőbevitel és így a leolvadás fokozott mértékben csökken. A leolvasztási folyamat végén, amikor a kötésminőség szempontjából különösen jól kellene megközelíteni az ideális M munkapontot, a folyamat ellenkezőleg rendkívül bizonytalanná válik. Ismeretes, hogy az ívhossz mentén a feszültségesés nem egyenletes, amit a 2. ábra jól szemléltet. Az olvasztandó, közegbe a hőbevitelt döntően az Ua • I és Uk ■ I teljesítményrészek okozzák, ahol U, az anódfeszültség és Uk a katódfeszültség. Tanulmányoztuk ezt az ismert jelleggörbét és arra a megállapításra jutottunk, hogy a csap-ívhegesztés üzemi körülményei nem kívánják meg elengedhetetlenül a technika állása szerinti eljárási intézkedéseket. Ezt a megfontolást alátámasztja az a tény, hogy az U, anódfeszültség és az Uk katódfeszültség értéke alapvetően anyágjellemzők függvénye és csak kismértékű az I áram értékének befolyása. A találmány alapja az a felismerés, hogy az ívképződés stabilitása és a megkívánt hőbevitel biztosítása érdekében nem szükséges az ívfeszültség állandóságát a csap hegesztés közbeni folyamatos előtolásával biztosítani, hanem a csap megfelelő távolságban való helytálló megtartása mellett az áramforrás alkalmas megválasztásával és üzemeltetésével is biztosítható az Ua • I és Uk • I szorzatok értékének állandósága. Ha olyan áramforrást alkalmazunk, amelynél a munkaponti áram az ívhossz lehetséges változási tartományában gyakorlatilag nem változik, ez a célkitűzés elérhető. A 3. ábra ilyen áramforrás jelleggörbéjét mutatja. Azt a jelleggörbét, amelynél a munkaponti IM = I, áramérték környezetében a feszültség az alacsonyabb áramértékeknél fennálló, közel állandó U0 értékről közel merőleges karakterisztika mentén esik, meredeken eső jelleggörbének nevezzük; szakember számára nyilvánvaló, hogy ilyen jelleggörbéje áramgenerátor jellegű áramforrásnak van. A találmány szerint tehát ún. meredeken eső jelleggörbéjű, vagyis áramgenerátor jellegű tápforrást alkalmazunk és a csapot a fémtest lapjával való érintkeztetés után csak az ív stabil fenntartásához szükséges minimális távolságra húzzuk vissza és ebben a helyzetben tartjuk mindaddig, amíg a meghatározott mennyiségű olvadék keletkezése után a csapot a fémtest lapjához szorítjuk. Míg a technika állása szerinti eljárásoknál az érintkeztetés után a csapot mintegy 10-12 mm távolságra visszahúzzák és a leolvadásból folyó távolságnövekedés szerint 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
