Независимо от способа сварки необходимо соблюдать следующие условия, которые позволяют получить сварное соединение с необходимой трудоспособностью:
1) специальная подготовка кромок;
2) высокое качество подготовки и сборки под сварку;
3) обязательная зачистка поверхностей, которые свариваются.
Режимом сварки называют совокупность основных характеристик сварочного процесса, которые обеспечивают получение сварных швов заданных размеров, формы и качества.
Первым условием расчета режимов сварки является получение швов с оптимальными размерами и формой, которые обеспечивают высокую технологическую прочность и высокие эксплуатационные характеристики.
К основным параметрам дуговой сварки относятся: сварочный ток I св. напряжение дуги U д и скорость сварки V св. Каждый из этих параметров как отдельно, так и в совокупности с другими, влияют на величину тепло вложения а, значит, и на геометрические размеры шва, коэффициент формы провара, коэффициент формы шва и участие основного и электродного металла в формировании шва.
Оптимальные параметры режима сварки обеспечивают необходимые геометрические размеры сварных швов и необходимые соотношения между основным и электродным металлом, при котором достигаются заданные механические свойства металла шва.
Тип шва: Т1-∆5 тавровый, односторонний, без скоса кромок;
Марка стали: ст3сп5,
Рисунок 4.1. — Разделка кромок для шва Т1 по ГОСТ 14771-76
Определяем площадь наплавленного металла по формуле:
Сила сварочного тока при сварке в среде защитных газов определяется в зависимости от диаметра электрода, которым мы изначально задаемся, и допустимой плотностью тока:
Для принятого диаметра электрода и силы сварочного тока определяем оптимальное напряжение дуги:
Скорость сварки может быть определена по формуле:
,
где
g=7,8
F Н1пр
Вылет электрода находится по формуле:
Выбираем L=18 мм .
Скорость подачи проволоки определяется по формуле:
Способ сварки: полуавтоматическая сварка в среде защитных газов;
Тип шва: Т7, тавровый, односторонний, со скосом одной кромки, с подварочным швом;
Марка стали: ст3сп5;
Рисунок 4.2 -Разделка кромок для шва Т7 по ГОСТ 14771-76
1. Определим катет шва по формуле:
k=0,15*s — 0,5s=0,15*20 — 0,5*20=3 — 10мм,
2. Определим площадь наплавленного металла:
Площадь наплавленного металла при полуавтоматической сварке составляет 40-50 мм 2. Выбираем F н =40 мм 2 .
3. Площадь наплавленного металла подварочного и корневого шва:
Конструктивно принимаем
=10 мм 2 .
4. Зная общую площадь поперечного сечения металла, наплавленного при первом и последующих проходах, определим количество проходов:
Задаём диаметр электродной проволоки dэ.пр.=1,6мм, плотность тока j=175 А/мм 2
5. Определяем силу сварочного тока:
6. Определяем оптимальное напряжение дуги:
7. Определяем скорость сварки:
где
— коэффициент наплавки, определяется в зависимости от тока сварки и диаметра проволоки;
g=7,8 — плотность наплавленного металла;
F Н1пр — площадь поперечного сечения наплавленного металла за данный проход, см 2 .
8. Вылет электрода находится по формуле:
Выбираем L=18 мм .
9. Определяем скорость подачи сварочной проволоки:
Определяем режимы сварки для выполнения подварочного и корневого шва:
1. Определяем силу тока:
Сила тока должна быть меньше, чем при сварке основного шва, чтоб избежать прожогов.
2. Определяем напряжение на дуге:
3. Определяем скорость сварки:
4. Определяем скорость подачи сварочной проволоки:
Способ сварки: полуавтоматическая сварка в защитных газах.
Тип шва: Т6, тавровый, односторонний, со скосом одной кромки.
Марки стали: ст3сп5.
Рисунок 4.3 — Разделка кромок для шва Т6 по ГОСТ 14771-76
1. Определяем площадь наплавленного металла по формуле:
При этом следует иметь в виду, что максимальное поперечное сечение металла, наплавленного за один проход при полуавтоматической сварке не должно превышать 40 — 50 мм 2. Принимаем:
2. Зная общую площадь поперечного сечения наплавленного металла и площади поперечного сечения наплавленного при первом и каждом последующем проходах, найдём число проходов:
Режимы сварки для шва Т6 такие же, как и для сварки шва Т7.
Технология сварки в углекислом газе была создана в СССР еще в середине двадцатого века. Впоследствии она получила широкое распространение в промышленности, в строительстве, а также в быту, благодаря низкой себестоимости углекислого газа, универсальности, и высокой производительности.
Полуавтомат для работы с углекислотой
Принцип действия этого метода таков: в сварочную зону поступает углекислый газ, распадаясь под воздействием высоких температур на составляющие — кислород (О2) и угарный газ (СО).
Формула процесса выглядит так: 2СО2=2СО+О2.
Таким образом, в сварочной зоне присутствуют сразу три газа: углекислый, угарный и кислород. Данная комбинация защищает металл от нежелательного воздействия со стороны находящегося в атмосфере воздуха, но и вступает в активное взаимодействие с углеродом и железом, содержащимися в стали.
С целью нейтрализации углекислого газа применяется особая сварочная проволока, содержащая марганец и кремний. Они активнее железа, и вступают в реакцию окисления первыми, не допуская окисления углерода и железа.
Марганец и кремний вносятся в соотношении 1.5 к 2, образуя в процессе сварки легкоплавкое соединение и выводясь в виде шлака на поверхность.
Работа сварочного аппарат с углекислотой
В углекислой среде сваривание металлических деталей производится постоянным током, имеющим обратную полярность. Почему так? Потому что если выполнять сварку постоянным током с прямой полярностью, то ухудшается стабильность электрической дуги, и вследствие этого деформируется шов, а металл электродов тратится на разбрызгивание и угар.
А вот если выполняется наплавка, тогда использование тока с прямой полярностью имеет приоритетное значение, потому что он обладает значительно большим коэффициентом наплавки (в 1.6-1.8 раз), чем ток с обратной полярностью.
Допускается также сварка с использованием переменного тока. При этом желательно использовать осциллятор. Постоянный ток генерируется с помощью преобразователей тока с жесткой характеристикой.
Зачистка металла перед сваркой
Листы из углеродистой или низколегированной стали хорошо свариваются в углекисло-газовой среде. При толщине листов от 0.6 до 1.0 мм рекомендуется проводить отбортовку кромок. Если отбортовка не выполняется, тогда зазор между подлежащими сварке кромками не должен быть более 0.3-0.5 мм.
При толщине листов от 1 до 8 мм кромки можно не разделывать. Максимальный зазор, который можно при этом допускать — не более 1.0 мм. Для листов толщиной от 8 до 12 мм принято делать V-образную разделку, а при толщине более 12 мм — Х-образную разделку.
До начала сварочного процесса необходимо зачистить на кромке краску, окалину, масло, грязь, или другие загрязнения. Это можно сделать вручную, либо с использованием пескоструйной обработки.
Для полуавтоматической сварки используется проволока, обладающая повышенным содержанием таких добавок как марганец и кремний. Проволока должна быть чистой, иначе падает устойчивость режимов и стабильность электрической дуги. Марка используемой проволоки зависит от металла, который требуется сварить.
На выбор режима напрямую влияет толщина свариваемого металла. Чем она больше, тем ниже получается скорость сварочного процесса, и тем больше нужна сила тока. Сварочная дуга должна быть как можно более короткой (от 1.5 до 4 мм), иначе она становится неустойчивой, повышается разбрызгивание металла, повышается вероятность насыщения азотом и окисления жидкой ванны.
Сварка в среде защитных газов
Скорость подачи проволоки зависит от напряжения и силы сварочного тока. На величину ее вылета влияет и диаметр — при значении 0.5-1.2 мм вылет равняется 8-15 мм, а при 1.2-3 мм вылет увеличивается до 15-35 мм.
Что касается расстояния от мундштука горелки до металла, то оно равняется 7-15 мм при силе тока до 150А, а при значениях до 500А — 15-25 мм.
Чтобы предотвратить во время сварки риск возникновения горячих трещин, корневой шов лучше всего сваривать при небольшой величине тока.
Сварка в углекислой среде
Можно выполнять сварку полуавтоматом справа налево («углом вперед»), либо слева направо («углом назад»). В первом случае получается широкий сварной шов и уменьшенная глубина проплавления. Такая техника хорошо подходит для тонкостенных изделий, а также для сварки сталей, при которых могут образовываться закалочные структуры.
При сварочной технике «углом назад» возрастает глубина проплавления, а ширина шва — уменьшается. Угол, под которым нужно держать горелку к свариваемой детали — 15°.
Рекомендуется завершать сварной шов заполнением кратера металлом, после чего остановить подачу проволоки и завершить подачу тока. А вот спешить завершать подачу углекислого газа не стоит до того момента, пока расплавленный металл не затвердеет окончательно.
Для повышения производительности полуавтоматической сварки увеличивать величину сварочного тока допускается лишь при создании швов в нижнем положении. Использовать этот прием для потолочных и вертикальных швов можно лишь при увеличении скорости кристаллизации сварочной ванны (например, периодически отключая подачу проволоки или колебательными движениями вдоль и поперек шва).
Профессиональный полуавтомат для сварки углекислотой
Еще один способ увеличения производительности полуавтоматической сварки, производимой в среде углекислого газа, — повышение вылета сварочной проволоки.
Лучше всего эта техника работает при использовании тонкой проволоки. В таком случае она подается в сварочную зону уже разогретой до высоких температур, а значит увеличивается ее скорость плавления и объем расплавленного металла.
Избавиться от самопроизвольных движений конца проволоки при большом вылете можно с помощью специальных фарфоровых или керамических наконечников.
Повышение длины вылета проволоки на 40-50 мм может поднять производительность до 30-40%, однако при этом снижается глубина проплавления металла.
При создании различных металлоконструкций объем работ с угловыми швами может достигать 80%. Не менее половины из них свариваются при наклонном или вертикальном положении. Подобные швы делаются «на подъем», чтобы обеспечивался тщательный провар корня шва. Благодаря этому достигается усиление шва (до 25% от общего сечения шва).
Баллоны для сварочной углекислоты
Однако такое усиление не повышает прочность шва и не увеличивает работоспособность конструкции, поэтому рекомендуется делать его минимальным.
Импульсно-дуговая сварка в углекислой среде позволяет снизить усиление шва или избавиться от него вовсе.
Благодаря особенностям горения дуги и переносу электродного металла можно выполнять автоматическую и полуавтоматическую сварку наклонных и вертикальных угловых швов, а также тавровых соединений с толщиной металла до 12 мм «сверху-вниз» на спуск. Это позволяет обеспечивать равномерный провар по всей длине соединения. Такой прием дает возможность обеспечить слегка вогнутую или нормальную форму шва, и уменьшить его сечение на 25-30%. При этом значительно снижается расход электроэнергии и до трех раз увеличивается скорость сварки.
Разнообразие сварочных работ в Санкт-Петербурге
Работы по сварке металла в Самаре
При сварочном токе 200 ÷ 250 А длина дуги должна быть в пределах 1,5 ÷ 4,0 мм. Вылет электродной проволоки составляет 8 ÷ 15 мм (уменьшается с повышением сварочного тока).
Скорость подачи электродной проволоки, м/ч . расчитывается по формуле
где &45; Р – коэффициент расплавления проволоки, г/А· ч; &61; – плотность металла электродной проволоки, г/см 3 (для стали &61; =7,8 г/см 3).
Значение &45; Р рассчитывается по формуле
Скорость сварки (наплавки), м/ч, рассчитывается по формуле
где &45; Н — коэффициент наплавки, г/А ч; &45; Н = &45; Р · (1- &36; ), где &36; — коэффициент потерь металла на угар и разбрызгивание. При сварке в СО 2 &36; = 0,1 — 0.15 ; F B — площадь поперечного сечения одного валика, см 2. При наплавке в СО 2 принимается равным 0,3 — 0,7 см 2 .
Масса наплавленного металла, г, сварке рассчитывается по следующим формулам:
при сварке
; при наплавочных работах
(6.13)
где l – длина шва, см; &61; – плотность наплавленного металла (для стали &61; =7,8 г/см 3); V Н — объем наплавленного металла, см 3 .
Время горения дуги, ч . определяется по формуле
Полное время сварки (наплавки), ч . определяется по формуле
где k П – коэффициент использования сварочного поста, (k П = 0,6 ÷ 0,57).
Расход электродной проволоки, г . рассчитывается по формуле
где G H – масса наплавленного металла, г; &36; – коэффициент потерь, (&36; = 0,1 — 0,15).
Расход электроэнергии, кВт· ч . определяется по формуле
где U Д – напряжение дуги, В; &51; – КПД источника питания: при постоянном токе 0,6 ÷ 0,7. при переменном 0 ,8 ÷ 0,9; W O – мощность источника питания, работающего на холостом ходе, кВт. На постоянном токе Wо = 2,0 ÷ 3,0 кВт, на переменном – Wо = 0,2 ÷ 0,4 кВт.
Справочные сведения по оборудованию для сварки в СО 2 приведены в табл. 4,5,7
приложения.
Технологические свойства дуги существенно зависят от физических и химических свойств защитных газов, электродного и свариваемого металлов, параметров и других усло вий сварки. Это обусловливает многообразие способов сварки в защитных газах. Рассмотрим классификацию процесса сварки в защитных газах плавящимся электродам по наиболее существенным признакам.
Полуавтоматическая сварка плавящимся электродом производится в инертных газах Аг и Не (MIG) и их смесях Аг + Не, в активном газе СO 2 (MAG), а также в смесях инертных и активных Аг + О 2 . Аг + СО 2 . Аг + СО + О 2 и активных газов СО 2 + О 2 . В качестве электродных проволок применяют сплошные из нелегированных и легированных сталей и цветных металлов (Ni, Си, Mg, Al, Ti, Mo), а также несплошные порошковые и активированные. Сварка плавящимся электродом выполняется в основном на постоянном токе, приме няется также и сварка импульсным током. Находят применение и другие способы сварки: на нормальном и увеличенном вылете, со свободным и принудительным формированием шва, без колебаний и с колебаниями электродной проволоки, в атмосфере и под водой, в стандартную и нестандартную узкую щелевую разделку кромок и др. Принцип дуговой сварки плавящимся металлическим электродом в защитном газе показан на (рис. 5).
Oсновные типы, конструктивные элементы и размеры сварных соединений из сталей, а также сплавов на железоникелевой и никелевой основах, выполняе мых дуговой сваркой в защитном газе указаны в ГОСТ 14771
В зависимости от уровня механизации и автоматизации процесса различают сварку: — механизированную, при которой перемещения горелки выполняются вручную, а подача проволоки механизирована;
— автоматизированную, при которой все перемещения горелки и подача проволоки механи зированы, а управление процессом сварки выполняется оператором-сварщиком;
— автоматическую (роботизированную), при которой управление процессом сварки выполняется без непосредственного участия оператора-сварщика.
Рис.5 Схема полуавтоматической сварки
В состав сварочного оборудования входят источник сварочного тока и сварочный аппарат. Составные части сварочного оборудования и их функции определяются уровнем механизации и автоматизации процесса, параметрами режима сварки, необходимостью их установки и регулировки в режиме наладки и сварки.
Основными параметрами автоматизированной дуговой сварки плавящимся электродом в СО 2 . Аг, Не и смесях газов (MAG, MIG) являются.
1. Сварочный ток lc (
16. 4O В);
3. Скорость сварки Vc (
4. 2О мм/с), (-14.4. 72 м/ч);
4. Диаметр электродной проволоки dn (
0.8. 2.5 мм);
5. Длина вылета электродной проволоки Lв (
8. 25 мм);
6. Скорость подачи электродной проволоки Vп (
35. 25О мм/с), (-126. 960 м/ч);
7. Расход защитного газа qг (
Принцип дуговой сварки в защитных газах определяет основные функции оборудования: — подвод к дуге электрической энергии и её регулирование (lc, Uc);
— перемещение горелки со скоростью сварки (Vc) и её регулирование;
— подача электродной проволоки (Vn) в зону сварки и регулирование её скорости;
— подача защитного газа (qг) в зону сварки и регулирование его расхода;
— установка вылета электродной проволоки (Ц) и корректирующие перемещения горелки;
— возбуждение дуги и заварка кратера;
— автоматическое слежение по линии сварки и др.
При пуске сварочного аппарата схема управления должна обеспечивать такую после довательность включения частей и механизмов оборудования:
1) подачу защитного газа (q г), предварительную продувку системы подачи газа;
2) включение источника питания дуги (U);
3) подачу электродной проволоки (Vэ п);
4) возбуждение дуги (l c, U c);
5) перемещение аппарата со скоростью сварки (Vc), тoесть:
При окончании сварки последовательность выключения механизмов должна обеспечи вать заварку кратера и защиту остывающего шва:
Сварка в защитных газах плавящимся электродом выполняется как в производственном помещении на специально оборудованных рабочих местах (сварочный пост, установка, станок, РТК) так и вне его (строительная площадка, трасса трубопровода и др.). Сварочные посты имеют местную вентиляцию и ограждены щитами или экранами для защиты окружающих от излучения дуги и брызг электродного металла.
По назначению сварочное оборудование разделяют на универсальное, специальное и специализированное. Рассмотрим кратко принципы компоновки универсального сварочного оборудования общего назначения, которое выпускается серийно.
Установка для механизированной дуговой сварки плавящимся электродом в защитных газах обычно включает:
— источник постоянного тока (выпрямитель);
— механизм подачи электродной проволоки с кассетой для проволоки;
— комплект специальных гибких шлангов с горелкой;
— встроенный в источник блок управления или отдельный шкаф управления;
— систему подачи защитного газа (баллон, подогреватель газа (для СО 2), газовый редуктор, смеситель газов, газовые шланги, электроклапан);
— кабели цепей управления;
— сварочные кабели с зажимами;
— приспособление для сборки и кантовки сварного узла (механическое оборудование).
Компоновка установки без механического оборудования, которую традиционно называют сварочным полуавтоматом, показанана (рис. 6).
Рис.6
Установка для дуговой механизированной сварки в СО 2 . 1 — изделие; 2 — кнопка «Пуск»-«Стоп»; 3 — горелка; 4 — гибкий шланг; 5 — механизм подачи электродной проволоки; 6 — пульт управления; 7 — катушка; 8 — кабель цепей управления; 9 — блок управления по луавтоматом; 10 — шланг для подачи защитного газа; 11 — газовый редуктор; 12 — подогреватель СО 2 ; 13 — баллон с СО 2 ; 14 — сварочный выпрямитель.
Сварочные полуавтоматы находят самое широкое применение, имеют различное на значение и конструктивное исполнение. Основным исполнением полуавтоматов является по способу защиты зоны дуги:
Для сварки в активных газах (Г);
-для сварки в инертных газах (И);
-для сварки в активных и инертных газах (У);
-для сварки открытой дугой (О);
-для сварки под флюсом (Ф).
Различают три основные системы подачи электродной проволоки: толкающего, тянуще-толкающего и тянущего типов. Наиболее распространенной является система подачи толкающего типа, которая ограничивает длину шланга (до 3 м), но отличается простотой и небольшой массой горелки. Другие системы позволяют увеличить длину шлангов до 10-20 м и использовать тонкую проволоку диаметром меньше 1 мм, но механизм подачи в горелке увеличивает её массу. Регулировка скорости подачи проволоки чаще применяется плавная, но возможна плавно-ступенчатая и ступенчатая. В случае порошковой проволоки применяют две пары подающих роликов, чтобы предупредить её сплющивание.
По радиусу рабочей зоны различают полуавтоматы стационарные (механизм подачи закрепляется на источнике сварочного тока, радиус определяется длиной шланга), пере движные (механизм подачи можно перемещать относительно источника до 10 м) и перенос ные (ранцевые с длиной кабелей до 40-50 м).
Токоподвод (наконечник) является сменной быстро изнашиваемой деталью. От надеж ности контакта в нем зависит стабильность процесса сварки.
К сменным деталям также относится сопло, которое нагревается от излучения дуги и забрызгивается.
Установки для автоматизированной дуговой сварки плавящимся электродом в за щитных газах СО 2 . Аг, Не и смесях (MAG, MIG) общего назначения обычно включают:
— источник постоянного или импульсного тока;
— сварочный аппарат (трактор, подвесную или самоходную головку) с механизмами подачи электродной проволоки, перемещения сварочного аппарата со скоростью сварки и подъё ма-опускания горелки;
— катушку или кассету со сварочной проволокой;
— горелку с механизмом наклона и корректирующих перемещения её по высоте и поперек шва;
— пульт управления на сварочном аппарате;
— блок управления, встроенный в сварочный аппарат или размещенный отдельно шкаф управления;
— систему подачи защитного газа;
— система охлаждения водой.
«Инструкция по эксплуатации сварочных полуавтоматов для электросварщиков. «
При MIG/MAG-сварке используют защитные газы и электродные проволоки. В табл. 2 приведены типы газов по классификации МИС.
Как видно из таблицы, применяются чистые газы инертные и активные, смеси газов в различных сочетаниях: инертные + инертные, инертные + активные и активные + активные. Водород при сварке плавящимся электродом не применяется из-за высокого разбрызгива ния. Активный газ двуокись углерода регламентируется по ГОСТ 8050-85, кислород газообразный по стандарту ГОСТ 5583-78.
Применяется метод расчета расхода защитного газа Нг в литрах или кубических метрах на 1 м шва определяется в основном для малого производства по следующей формуле:
Нг = (Нуг х Т + Ндг)
где Нг - удельный расход защитного газа, приведенный в табл. 3, м3/с (л/мин); Т - основное время сварки n-го прохода, с (мин); Ндг - дополнительный расход защитного газа на выполнение подготовительно-заключительных операций при сварке n-го прохода.
По ГОСТ 2246-70 предусматривается изготовление 75 марок сварочных проволок, в том числе и для сварки в защитных газах. Средне- и сильноокислительные газы группы М2 и МЗ (Аг + СО 2 . Аг + О 2 . Аг + СО 2 + О) и С (СО, СО 2 + О 2) применяются в сочетании с проволо ками, содержащими раскислители Mn, Si, Al, Ti и др. (например СВ-08Г2С, СВ-08ГСМТ, СВ-08ХГ2С). Более точные рекомендации по выбору электродных проволок целесообразно да вать при изучении сварки конкретных групп конструкционных материалов.
Порошковые проволоки применяются для сварки без защиты и с дополнительной за щитой зоны сварки углекислым газом (самозащитные и газозащитные проволоки). По типу сердечника порошковые проволоки можно разделить на:
1) самозащитные: рутил-органические, карбонатно-флюоритные, флюоритные;
2) газозащитные: рутиловые, рутил-флюоритные.
Применение порошковых проволок вместо сплошных позволяет легировать шов в ши роких пределах и повышать стойкость его против пор и горячих трещин, обеспечивать за данные механические свойства. Кроме того, наличие шлака снижает разбрызгивание, набрызгивание и улучшает форму шва.
При сварке плавящимся электродом открытой дугой перенос электродного металла представляет сложный процесс. Много факторов оказывает влияние на перенос: состав и свойства защитного газа, состав и свойства электродного металла, род тока и полярность, параметры режима сварки, вольт-амперная характеристика источника тока и его динамиче ские свойства и др.
Можно выделить следующие виды переноса электродного металла:
— без коротких замыканий дуги и с короткими замыканиями;
— крупно-, средне-, мелкокапельный и струйный;
— без разбрызгивания и с разбрызгиванием.
Наиболее благоприятные условия для переноса электродного металла наблюдаются при сварке в инертных одноатомных газах аргоне и гелии. В аргоне имеет место два вида переноса: крупнокапельный без коротких замыканий с небольшим разбрызгиванием на докритическом токе и струйный на токе больше критического. Вид переноса влияет на форму проплавления (рис. 7) а) – меньше критического и б) – больше.
Сварка со струйным переносом рекомендуется на металле средней толщины. В гелии наблюдается капельный перенос с короткими замыканиями (к.з.) дуги (малые ток и напряжение) и без к.з. на повышенном токе и напряжении при незначи тельном мелкокапельном разбрызгивании.
ка в гелии имеет меньшую выпуклость, чем в аргоне, так как аргон повышает поверхностное натяжение в сталях. Применение смеси Аг+Не позволяет использовать преимущества обоих газов.
При сварке в СО 2 имеют место перенос мелкокапельный с к.з. и небольшим разбрыз гиванием, крупнокапельный с к.з. и без к.з. с большим разбрызгиванием. На больших токах, когда дуга погружается в основной металл, перенос становится мелкокапельным, разбрыз гивание уменьшается, однако валик имеет чрезмерную выпуклость.
При сварке MIG/MAG перенос металла осуществляется, в основном, двумя формами. При первой форме капля касается поверхности сварочной ванны ещё до отделения от торца электрода, образуя короткое замыкание, отчего этот тип перено са получил название переноса с короткими замыканиями. При второй форме капля отделяется от торца электрода без касания поверхности сварочной ванны и, поэто му, этот тип переноса называется переносом без коротких замыканий. Последняя форма переноса металла подразделяется на 6 отдельных типов согласно особенно стям формирования и отделения капель электродного металла от торца электрода. Таким образом, согласно классификации предложенной Международным Институ том Сварки, существует 7 основных типов переноса металла, проиллюстрированных на Рис. 8 (условия этих сварок приведены в Табл. 3).
Табл. 3 Условия сварки экспериментов для иллюстрации различных типов переноса металла, представленных на Рис. 8 (электронный источник питания).
При этом типе переноса металла торец электрода с находящейся на нём каплей расплавленного электродного металла периодически касается поверхности сварочной ванны, вызывая короткие замыкания и погасания дуги. Обычно, перенос металла с короткими замыканиями имеет месте при низких режимах сварки, т.е. малом токе сварки и низком напряжении дуги (короткая дуга гарантирует, что капля коснётся поверх ности ванны раньше своего отделения от торца электрода). Этот тип переноса ме талла имеет место как при сварке MIG. так и при сварке MAG. В начале короткого замыкания на пряжение дуги резко падает (до уровня напряжения короткого замыкания) и ос таётся низким до его окончания, в то время как ток короткого замыкания быст ро повышается. Разогрев перемычки жидкого металла между торцом электро да и сварочной ванной (вызываемый проходящим высоким током короткого замыкания) способствует её разрыву.
Главной особенностью процесса импульсно-дуговой сварки (ИДС) является возможность получения мелкокапельного переноса электродного металла при сред нем значении тока сварки (Iм) ниже критического, который в обычных условиях опре деляет границу между крупнокапельным и мелкокапельным переносом металла. В этом методе управления переносом металла ток принудительно из меняется между двумя уровнями, называемыми током базы (Ig) и током импульса (Iи) (Рис. 9). Уровень тока базы выбирается из условия достаточности для обеспе чения поддержания горения дуги при незначительном влиянии на плавление элек трода. Функцией тока импульса, который превышает критический ток, является оп Иллюстрация переноса металла при ИДС (типа «одна капля за один импульс»).
Стальная малоуглеродистая электродная проволока; 0-1,2 мм; Аг+5%0 2 ; Iи = 270 A; tu = 5,5 мс; Iб = 70 A; te = 10 мс; Vnnp = 3,5 м/мин; Vce = 28 см/мин; вылет электрода — 18 мм.
лавление торца электрода, формирование капли определённого размера и срыв этой капли с торца электрода действием электромагнитной силы (Пинч-эффект). В течение одного импульса тока может быть сформировано и перенесено в сварочную ванну от одной до нескольких капель. Частота следования импульсов тока, их ам плитуда и длительность (tu) определяют выделяемую энергию дуги, а следователь но, скорость расплавления электрода. Сумма длительностей импульса tu и базы (fe) определяет период пульсации тока, а её обратная величина даёт частоту пульсации.
Перенос электродного металла при ИДС характеризуется следующими пара метрами:
— числом капель сформированных и перешедших в сварочную ванну под действием одного импульса тока;
— размером капли;
— временем от начала импульса тока до срыва первой капли;
— моментом, когда происходит отделение капли от электрода (на фазе импульса или на фазе базы).
Анализ параметров пульсации тока (Iu, fa, tu, fe) и параметров переноса элек тродного металла будет приведен ниже (см. следующую страницу).
В связи с тем, что формирование и отрыв капли управляется амплитудой и длительностью тока импульса (Iи и tu), средний ток сварки (IМ) может быть уменьшен существенно ниже уровня критического тока, что достигается либо простым увели чением времени базы (fe), т.е. снижением частоты импульсов, либо снижением тока базы (Iб). Например, применительно к малоуглеродистой электродной проволоке диаметром 1 мм при сварке в защитной среде на базе аргона можно поддерживать управляемый мелкокапельный перенос металла на токе сварки менее 50 А, хотя критический ток для этих условий равен примерно 180. 190 А. Благодаря низкой мощности дуги и скорости расплавления электрода, сварочная ванна имеет малые размеры и легко управляема. Таким образом, становится возможным реализация желаемого мелкокапельного переноса электродного металла, как при сварке тонко листового металла, так и при сварке металла больших толщин во всех пространст венных положениях.
Другим преимуществом процесса ИДС является возможность использования проволок больших диаметров для скоростей наплавки характерных для проволок малых диаметров, что снижает стоимость единицы веса наплавленного металла. При этом также возрастает эффективность наплавки благодаря снижению потерь на разбрызгивание электродного металла.
К недостаткам этого процесса можно отнести возможное отсутствие проплавления, вследствие низкого тепловложения в сварочную ванну. Кроме того, повышен ные требования к квалификации сварщиков, а также использование значительно бо лее сложного оборудования в совокупности с более низкой гибкостью (универсальностью) процесса.
«ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ИНСТРУКЦИЯ ПО ПОЛУАВТОМАТИЧЕСКОЙ СВАРКЕ СТАЛЕЙ. «
Углекислый газ является активным газом. При высоких температурах происходит диссоциация (разложение) его с образованием свободного кислорода:
2СО 2 -> 2СО + О 2
Молекулярный кислород под действием высокой температуря сварочной дуги диссоциирует на атомарный по формуле:
О 2 -> 2О
Атомарный кислород, являясь очень активным, вступает в реакцию с железом и примесями, находящимися в стали, по следующим уравнениям:
Fe + O =FeO,
C + O =CO,
Mn + O =MnO,
Si + 2O = SiО 2 .
Чтобы подавит реакцию окисления углерода и железа при сварке в углекислом газе, в сварочную ванну вводят раскислители (марганец и кремний), которые тормозят реакции окисления и восстанавливают окислы по уровням:
FeO + Mn = MnO + Fe,
2FeO + Si = SiО 2 + 2Fe и т.д.
Образующиеся окислы кремния и марганца переходят в шлак. Исходя из этого при сварке в углекислом газе малоуглеродистых и низкоуглеродистых сталей необходимо применять кремний-марганцовистые проволоки, а для сварки легированных сталей – специальные проволоки (табл.4).
Подготовка металла под сварку состоит в следующем. Чтобы в наплавленном металле не было пор, кромки сварных соединений необходимо зачищать от ржавчины, грязи, масла и влаги на ширину до 30мм по обе стороны от зазора. В зависимости от степени загрязнения зачищать кромки можно протиркой ветошью, зачисткой стальной щёткой, опескоструиванием, а также обезжириванием с последующим травлением. Следует заметить, что окалина почти не влияет на качество сварного шва, поэтому детали после газовой резки могут свариваться сразу после зачистки шлака.
Разделывают кромки под сварку так же, как и при полуавтоматической сварке под слоем флюса.
К параметрам режима сварки в углекислом газе относятся: род тока и полярность, диаметр электродной проволоки, сила сварочного тока, напряжение дуги, скорость подачи проволоки, вылет электрода, расход углекислого газа, наклон электрода относительно шва и скорость сварки.
При сварке в углекислом газе обычно применяют постоянный ток обратной полярности, так как сварка током прямой полярности приводит к неустойчивому горению дуги. Переменный ток можно применять только с осциллятором, однако в большинстве случаев рекомендуется применять постоянный ток.
Диаметр электродной проволоки следует выбирать в зависимости от толщины свариваемого металла.
Сварочный ток устанавливается в зависимости от выбранного диаметра электродной проволоки.
Основные режимы сварки полуавтоматом приведены в таблице 5.
С увеличением силы сварочного тока увеличивается глубина провара и повышается производительность процесса сварки.
Напряжение дуги зависит от длины дуги. Чем длиннее дуга, тем больше напряжения на ней. С увеличением напряжения дуги увеличивается ширина шва и уменьшается глубина его провара. Устанавливается напряжение дуги в зависимости от выбранной силы сварочного тока.
Скорость подачи электродной проволоки подбирают с таким расчётом, чтобы обеспечивалось устойчивое горение дуги при выбранном напряжении на ней.
Вылетом электрода называется длина отрезка электрода между его концом и выходом его из мундштука. Величина вылета оказывает большое влияние на устойчивость процесса сварки и качества сварного шва. С увеличением вылета ухудшается устойчивость горения дуги и формирования шва, а также увеличивается разбрызгивание. При сварке с очень малым вылетом затрудняется наблюдение за процессом сварки и часто подгорает контактный наконечник. Величину вылета рекомендуется выбирать в зависимости от диаметра электродной проволоки.
Кроме вылета электрода, необходимо выдерживать определённое расстояние от сопла горелки до изделия (табл.6), так как с увеличением этого расстояния возможно попадание кислорода и азота воздуха в наплавленный металл и образования пор в шве. Величину расстояния от сопла горелки до изделия следует выдерживать в приведенных значениях.
Расход углекислого газа определяют в зависимости от силы тока, скорости сварки, типа соединения и вылета электрода. В среднем газа расходуется от 5 до 20 л/мин.
Наклон электрода относительно шва оказывает большое влияние на глубину провара и качество шва. В зависимости от угла наклона сварку можно производить углом назад и углом вперёд.
При сварке углом назад в пределах 5 – 10 град. улучшается видимость зоны сварки, повышается глубина провара и наплавленный металл получается боле плотным.
При сварке углом вперёд труднее наблюдать за формированием шва, но лучше наблюдать за свариваемыми кромками и направлять электрод точно по зазорам. Ширина валика при этом возрастает, а глубина провара уменьшается. Этот способ рекомендуется применять при сварке тонкого металла, где существует опасность сквозного прожога.
Скорость сварки устанавливается самим сварщиком в зависимости от толщины металла и необходимой площади поперечного сечения шва. При слишком большой скорости сварки конец электрода может выйти из-под зоны защиты газом и окислиться на воздухе.
1. Перед пуском сварочного полуавтомата необходимо проверить исправность пускового устройства (рубильника, кнопочного выключателя).
2. Корпуса источника питания дуги и аппаратного ящика должны быть заземлены.
3. При включении полуавтомата первоначально следует включить рубильник (магнитный пускатель), а затем – аппаратный ящик. При выключении – наоборот.
4. Шланги для защитного газа и водяного охлаждения у полуавтомата в местах соединения со штуцерами не должны пропускать газ и воду.
5. Опираться или садиться на источник питания дуги и аппаратный ящик запрещается.
6. При работе открытой дугой на расстоянии менее 10м необходимо ограждать места сварки или пользоваться защитными очками.
7. Намотку сварочной проволоки с бухты на кассету нужно производить только после специального инструктажа.
8. По окончании работы выключить ток, газ, воду.
9. О замеченных неисправностях в работе оборудования необходимо доложить мастеру цеха и без его указания к работе не приступать.
10.Устранять неисправности полуавтоматах самому сварщику запрещается.
Обсудить статью на форуме
Топ-10 разорившихся звезд Оказывается, иногда даже самая громкая слава заканчивается провалом, как в случае с этими знаменитостями.
Никогда не делайте этого в церкви! Если вы не уверены относительно того, правильно ведете себя в церкви или нет, то, вероятно, поступаете все же не так, как положено. Вот список ужасных.
9 знаменитых женщин, которые влюблялись в женщин Проявление интереса не к противоположному полу не является чем-то необычным. Вы вряд ли сможете удивить или потрясти кого-то, если признаетесь в том.
11 странных признаков, указывающих, что вы хороши в постели Вам тоже хочется верить в то, что вы доставляете своему романтическому партнеру удовольствие в постели? По крайней мере, вы не хотите краснеть и извин.
Как выглядеть моложе: лучшие стрижки для тех, кому за 30, 40, 50, 60 Девушки в 20 лет не волнуются о форме и длине прически. Кажется, молодость создана для экспериментов над внешностью и дерзких локонов. Однако уже посл.
Наперекор всем стереотипам: девушка с редким генетическим расстройством покоряет мир моды Эту девушку зовут Мелани Гайдос, и она ворвалась в мир моды стремительно, эпатируя, воодушевляя и разрушая глупые стереотипы.
Один из самых востребованных типов сварки. С помощью полуавтомата можно варить даже разнородные металлы, не говоря уже о работе со сложными сплавами, вроде алюминия или меди. По этой причине на производствах любого масштаба всегда нужны сварщики, которые будут владеть навыками сварки полуавтоматом.
Однако, помимо технологии мастер также должен знать, как рассчитать оптимальный , в частности ее скорость. В этой статье мы кратко расскажем, как рассчитать не только скорость сварки, но и силу тока или напряжение дуги в зависимости от толщины металла и прочих показателей. Вы узнаете несколько полезных формул, а для новичков мы составили небольшую таблицу-подсказку.
Режим сварки - это совокупность параметров, настроив которые мы можем выполнить сварку. Проще говоря, это набор настроек, которые мы применяем в той или иной ситуации. Мы посвятили теме выбора режима сварки при работе с полуавтоматом. Обязательно прочтите ее. А мы расскажем об основах, и в частности о скорости сварки.
Основные параметры режима сварки, которые нужно уметь рассчитывать - это сварочный ток, напряжение дуги и скорость сварки. При этом скорость сварки невозможно рассчитать, не зная силу тока и напряжение сварочной дуги. Так что в рамках этой статьи мы научим вас определять все три параметра.
Почем эти параметры так важны? Все просто: от них напрямую зависит качество готового шва, его размеры и прочие характеристики. Если вы правильно подберете эти параметры, сможете существенно упростить свою работу. А швы получатся не только качественным, но и долговечными.
Ниже представлена таблица с рекомендуемыми показателями скорости сварки и не только. Такая таблица будет полезна для новичков, но опытные мастера должны сами рассчитывать все показатели или просто знать их наизусть. Так что пользуйтесь данной таблицей на начальном этапе, со временем начинайте сами рассчитывать все показатели.
Прежде чем рассчитать скорость сварки при работе с полуавтоматом нам нужно посчитать силу сварочного тока и напряжение дуги. В качестве примера возьмем сталь, которую будем варить тавровым, односторонним швом без кромок или скосов.
Чтобы определить силу тока нам понадобится формула. Обращаем ваше внимание, что сила тока должна определяться в зависимости от того, какой диаметр у электрода, также нужно знать плотность тока. Чтобы произвести расчет сварочного тока воспользуйтесь формулой ниже:
Здесь dэ2 - это диаметр электрода, в нашем случае 1.6 миллиметра. А j - это плотность тока, в нашем случае она равна 175 А/мм2.
Теперь, зная силу тока и диаметр электрода мы можем посчитать напряжение сварочной . Воспользуйтесь формулой ниже:
И наконец подходим к расчету оптимальной скорости сварки. Ниже формулы:
, (44)
где Vсв – скорость сварки, м/ч;
α н – коэффициент наплавки, г/Ач;
Iсв – сварочный ток, А;
Fн – площадь поперечного сечения, мм²;
γ – плотность наплавленного металла, г/см³;
0,9 – коэффициент, учитывающий потери на угар и разбрызгивание.
Коэффициент наплавки, г/Ач определяется по формуле, г/Ач
α н = α р (1 – ψ / 100), (45)
где ψ – потеря электродного металла вследствие окисления, испарения и разбрызгивания, % (ψ = 7-15%, принимают обычно ψ = 10%). Потери электродного металла возрастают с увеличением напряжения на дуге.
Напряжение на дуге принимают в интервале 16-34В. Большие значения соответствуют большей величине тока. Напряжение можно определить по графику (см. рисунок 11).
Рисунок 11
Напряжение на дуге предварительно подбирается и может быть установлено при настройке, например, по напряжению холостого хода источника тока. К параметрам режима сварки в среде углекислого газа относится удельный расход газа – q г, который зависит от положения шва в пространстве, скорости сварки, типа соединения и толщины свариваемого металла . Параметры режима сварки свести в таблицу 15
Таблица 15
Выбор и проектирование сборочно-сварочных приспособлений производится в соответствии с предварительно избранными способами сборки и сварки узлов и в целом заданной конструкции. Этот этап проектирования технологического процесса является одним из основных. Поэтому при разработке техпроцесса сборочно-сварочных работ на заданную конструкцию необходимо установить рациональный качественный и количественный состав требуемой оснастки и технологического оборудования.
Выбрать и обосновать выбор сборочно-сварочного механического оборудования с учетом его грузоподъемности, габаритных размеров изготавливаемых сварных конструкций, надежности и удобства в работе, безопасности и других технических параметров.
Описать кратко устройство и назначение узлов оборудования, принцип его работы, привести технические характеристики оборудования в виде таблиц или в виде пояснительной записке, или на втором чертеже курсового проекта.
Студент может предложить модернизацию выбранного оборудования. Не следует применять морально-устаревшее оборудование. При проектировании выполнить на втором чертеже курсового проекта приспособление для сборки и сварки заданного изделия, а в пояснительной записке выполнить компоновочный эскиз оборудования в двух проекциях одного из рабочих мест проектируемого техпроцесса и наоборот. .
При сварке применяются как переменный, так и постоянный ток. Постоянный ток имеет то преимущество, что дуга горит устойчивее. Но переменный ток дешевле, поэтому его применение при сварке предпочтительнее. Но есть способы сварки, при которых применяют только постоянный ток. Сварка в защитных газах и под флюсом выполняется на постоянном токе обратной полярности. Электроды с основным покрытием тоже требуют постоянного тока обратной полярности, как и сварочные флюсы для сварки высоколегированных сталей, основу которых составляет плавиковый шпат. В этих случаях происходит насыщение дуги кислородом или фтором, имеющим большое сродство к электрону. Поэтому необходимо раскрыть сущность процессов, происходящих в дуге при насыщении ее кислородом или фтором и обосновать применение рода тока и полярности. Полярность тока влияет на глубину проплавления, химический состав шва и качество сварного соединения .
Режимом сварки называют совокупность характеристик сварочного процесса, обеспечивающих получение сварных соединений заданных размеров, формы и качества. При всех дуговых способов сварки такими характеристиками являются следующие параметры: диаметр электрода, сила сварочного тока, напряжение на дуге, скорость перемещения электрода вдоль шва, род тока и полярность. При механизированных способах сварки добавляют еще один параметр-скорость подачи сварочной проволоки, а при сварке в защитных газах - удельный расход газа.
Параметры режима сварки влияют на форму шва, а значит и его размеры: на ширину шва - е; усиление шва - q ; глубину шва – h.
На форму и размеры влияют не только основные параметры сварки, но и такие технологические факторы, как род и полярность тока, наклон электрода и изделия, вылет электрода, конструктивная форма соединения и величина зазора.
2.6.1 Методика расчета режима ручной дуговой сварки . Определяется площадь наплавки, как сумма площадей элементарных геометрических фигур, составляющих сечение шва.
Рисунок 3
Площадь наплавки одностороннего сварного шва, выполненного с зазором, определяется по формуле, мм
F н = 2F 1 + F 2 , (13)
F н = S b + 0,75 eq, (14)
где S-толщина деталей, мм;
b - зазор, мм;
e - ширина, мм;
q - высота усиления, мм.
Рисунок 4
 |
Площадь наплавки стыкового шва с разделкой двух кромок и подваркой корня шва определяется по формуле, мм
F = S b + (S - с) 2 tg a / 2 + 0,75eq+0,75е 1 q 1 , (15)
где c - величина притупления, мм;
е 1 – ширина подварки, мм;
q 1 – высота подварки, мм;
a - угол разделки, мм.
При сварке многопроходных швов необходимо определить число проходов по формуле, шт
где F н – площадь всей наплавки, мм 2 ;
F н1 – площадь первого прохода, мм 2 ;
F нс – площадь каждого последующего прохода, мм 2 .
При ручной сварке многопроходных швов первый проход выполняется электродами диаметром 3 – 4мм, так как применение электродов большого диаметра затрудняют провар корня шва. При определении числа проходов следует учитывать, что сечение первого прохода не должно превышать 30-35мм 2 и может быть определено по формуле, мм 2
F н1 = (6 - 8) d э, (17)
где dэ – диаметр электрода для сварки корневого шва, мм.
Площадь наплавки последующих проходов определяется по формуле, мм 2
F нс = (8 - 12) d эс, (18)
где F нс – площадь последующего прохода, мм;
d эс – диаметр электрода для сварки следующих швов, мм
При сварке многопроходных швов стремятся сварку проходов выполнять на одних и тех же режимах за исключением первого прохода.
Диаметр электрода выбирается в зависимости от толщины свариваемого изделия. Примерное соотношение между диаметром электрода и толщиной листов свариваемого изделия приведено ниже.
Таблица 8
Расчет силы сварочного тока Iсв производится по диаметру электрода и допускаемой плотности тока, А
где i – допускаемая плотность тока, А/мм.
Допускаемая плотность тока зависит от диаметра и вида покрытия электрода.
Таблица 9 Величина допускаемой плотности тока в электроде при ручной дуговой сварке
Напряжение на дуге не регламентируется и принимается в пределах 20…36В, то есть Uд = 20 – 36, B
Скорость сварки определяется из соотношения, м/час
где a н – коэффициент наплавки, г/А ч;
g - плотность наплавленного металла, г/см;
Fн – площадь сечения наплавленного металла, мм 2
Длина дуги при ручной дуговой сварке должна составлять, мм
Lд = (0,5 – 1,2) d э, (21)
2.6.2 Методика расчета режима автоматической и полуавтоматической сварки под флюсом стыковых соединений односторонних без скоса кромок . Основными параметрами режима автоматической и полуавтоматической сварки под флюсом является: сварочный ток, диаметр и скорость подачи сварочной проволоки, напряжение и скорость сварки.
Расчет режимов сварки производится всегда для конкретного случая, когда известен тип соединения и толщина свариваемого металла, марка проволоки, флюса и способа защиты сварочной ванны от воздуха и другие данные по шву. Поэтому до начала расчетов следует установить по ГОСТ8713-79 или по чертежу конструктивные элементы заданного сварного соединения и по известной методике определить площадь многопроходного шва.
При этом необходимо учитывать, что максимальное сечение однопроходного шва, выполнено автоматом, не должно превышать 100мм 2 . Сечение первого прохода многопроходного шва не должно превышать 40-50мм 2 .
При двухсторонней сварке под флюсом стыкового бесскосного соединения (рисунок 4) сила сварочного тока определяется по глубине проплавления – h основного металла; h - за один проход составляет 8 – 10мм, на форсированных режимах - 12мм, А
Iсв = h 1,2 / k , (22)
где h 1,2 – глубина проплавления основного металла при двухсторонней сварке, без скоса кромок свариваемых деталей, мм;
k – коэффициент пропорциональности, мм/100А, зависящий от рода тока и полярности, диаметра электрода, марки флюса, колеблется от 1-2.
Рисунок 5 Рисунок 6
Таблица 10 Значение К в зависимости от условий проведения сварки
| К, мм/100 А | Марка флюса или защитный газ | Диаметр электродной проволоки, мм | К, мм/100 А | ||||||
| Переменный ток | Постоянный ток | Переменный ток | Постоянный ток | ||||||
| Прямая полярность | Обратная полярность | Прямая полярность | Обратная полярность | ||||||
| ОЦС-45 | 1,30 | 1,15 | 1,45 | АН-348 | 0,95 | 0,85 | 1,05 | ||
| 1,15 | 0,95 | 1,30 | 0,90 | ||||||
| 1,05 | 0,85 | 1,15 | |||||||
| 0,95 | 0,75 | 1,10 | |||||||
| 0,90 | |||||||||
| АН-348А | 1,25 | 1,15 | 1,40 | Углекислый газ | 1,2 | 2,10 | |||
| 1,10 | 0,95 | 1,25 | 1,6 | 1,75 | |||||
| 1,00 | 0,90 | 1,10 | 2,0 | 1,55 | |||||
| 3,0 | 1,45 | ||||||||
| 4,0 | 1,35 | ||||||||
| 5,0 | 1,20 |
Металл толщиной свыше 20мм сваривают за несколько проходов. Чтобы избежать непровара при сварке под флюсом и добиться нормального формирования шва прибегают к скосу кромок. Для однопроходного стыкового шва толщиной не более 10-12мм глубина проплавления равна толщине свариваемых деталей (рисунок 5), при двухсторонней сварке толщиной не более 20мм (рисунок 6) глубина проплавления составляет, мм
h 1,2 = S/2 + (2 - 3), (23)
Диаметр сварочной проволоки dэ принимается в зависимости от толщины свариваемого металла в пределах 2-6мм, а затем уточняется расчетом по формуле, мм
d э = 2 , (24)
где i - плотность тока, А/мм².
Полученное значение d э принимается из ближайшего стандартного.
Плотность тока в зависимости от диаметра проволоки указана в таблице 11
Таблица 11
Напряжение на дуге принимается в пределах 32-40В.
Скорость сварки определяется по формуле, м/ч
Vсв = А / Iсв, (25)
где А следует принимать в пределах, приведенных ниже
Таблица 12
| dэ, мм | А, м/ч |
| 1,2 | (2 – 5) 10 3 |
| 1,6 | (5 – 8) 10 3 |
| 2,0 | (8 – 12) 10 3 |
| 3,0 | (12 – 16) 10 3 |
| 4,0 | (16 – 20) 10 3 |
| 5,0 | (20 – 25) 10 3 |
| 6,0 | (25 –30) 10 3 |
где α нд - коэффициент наплавки при сварке под флюсом, г/Ач.
Коэффициент наплавки при сварке под флюсом определяется по формуле, г/Ач
α нд = α н + Δα н, (27)
где α н - коэффициент наплавки, не учитывающий увеличение скорости плавления электродной проволоки за счет предварительного подогрева вылета электрода сварочным током, г/Ач;
Δα н - увеличение коэффициента наплавки за счет предварительного подогрева вылета электрода, г/Ач, определяется по рисунку 7.
Рисунок 7
При сварке на постоянном токе обратной полярности коэффициент наплавки определяется по формуле, г/Ач
α н = 11,6 ± 0,4 (28)
При сварке на постоянном токе прямой полярности или переменном токе определяется по формуле, г/А*ч
α н = А + В (Iсв / dэ), (29)
где А и В – коэффициенты, значения которых для флюса приведены ниже.
Таблица 12
Скорость подачи проволоки Vп.п определяется по формуле, м/ч
где Fэ – площадь поперечного сечения электродной проволоки, мм².
Или скорость подачи проволоки может определяться по формуле, м/ч
Режим сварки последующих проходов выбирают из условий заполнения разделки и получения поверхности шва, имеющей плавное сопряжение с основным металлом.
2.6.3 При двухсторонней сварке стыковых швов под флюсом со скосом кромок определяют режим сварки первого прохода с одной и другой стороны шва и последующих проходов отдельно.
Рисунок 8
Рисунок 9
h 1 = h 2 = , (32)
где h 1 , 2 – глубина проплавления первого прохода с одной и другой стороны шва, мм;
с - величина притупления, мм.
Сила сварочного тока определяется по глубине проплавления, А
Iсв = h 1,2 / k, (33)
где k – коэффициент пропорциональности (мм/100А), зависящий от рода тока, полярности, диаметра электрода, марки флюса, колеблется 1-2А (см. таблицу 10).
Расчёт остальных параметров режима сварки производится в том же порядке, что и при сварке под флюсом двухстороннего стыкового бесскосного соединения по формулам (16), (24) - (31).
Примечание: Расчёт параметров режима сварки под флюсом угловых и тавровых соединений с разделкой кромок производить по методике расчёта режимов сварки стыковых соединений с разделкой кромок (см. п.2.7.3).
2.6.4 Методика расчёта режима автоматической и полуавтоматической сварки под флюсом угловых швов без разделки кромок:
Зная катет шва, определяем площадь наплавки, мм²
Fн = k² / 2 + 1,05 kq , (34)
где k – катет шва, мм.
Рисунок 10
Устанавливаем количество проходов на основании того, что за первый проход при сварке в “лодочку” максимальный катет шва можно заварить 14мм, а при сварке в нижнем положении наклонным электродом – 8мм по формуле (16), где Fнс - принимаем в пределах 60-80мм².
Выбираем диаметр электрода, имея в виду, что угловые швы катетом 3-4мм можно получить лишь при использовании электродной проволоки диаметром 2мм, при сварке электродной проволокой диаметром 4-5мм минимальный катет составляет 5-6мм. Сварочную проволоку диаметром больше 5мм применять не следует, так как она не обеспечит провар корня шва.
Для принятого диаметра проволоки подбираем плотность тока по данным, приведенным ниже и определяем силу сварочного тока Iсв, А
Определяем коэффициент наплавки из ранее приведенных формул (27), (28), (29), в зависимости от рода тока и полярности.
Зная площадь наплавки за один проход, сварочный ток и коэффициент наплавки, определяем скорость сварки, м/час
Скорость подачи электродной проволоки определяется по формуле, м/ч
где F э – площадь поперечного сечения электродной проволоки, мм².
Скорость подачи электродной проволоки можно определить по формуле, м/ч
Определяем напряжение на дуге – Uд, оно изменяется от 28 до 36В.
Определяем погонную энергию сварки – q п по формуле, Дж/см
q п1,н = 650 F н1, с, (39)
где F н1,с – площадь поперечного сечения первого или последующего прохода, мм².
Определяем коэффициент формы провара.
Коэффициент формы провара должен быть не больше 2мм, иначе появляются подрезы, но в тоже время он не должен быть чрезмерно мал, так как швы получаются слишком глубокие и узкие, склонные к образованию кристаллизационных трещин, то есть горячих трещин .
Определяем глубину провара – h по формуле, мм
. (40)
2.6.5 Расчет режимов сварки в углекислом газе, в аргоне . Известно, что основные параметры режимов механизированных процессов дуговой сварки следующие: диаметр электродной проволоки – d э, вылет ее - l э, скорость подачи электродной проволоки - Vп.п, сила тока – Iсв, напряжение дуги – Uд и скорость сварки – Vсв, а также удельный расход СО 2 .
Полуавтоматическую сварку в углекислом газе выполняют короткой дугой на постоянном токе обратной полярности.
Расстояние от сопла горелки до изделия не должно превышать 22мм. Стыковые швы в нижнем положении сваривают с наклоном электрода от поверхностной оси на 5-20º. Угловые соединения сваривают с таким же наклоном в направлении сварки и наклоном поперек шва под углом 40-50º к горизонтали, смещая электрод на 1 - 1,15мм от угла на горизонтальную полку.
Тонкий металл сваривают без колебательных движений, за исключением мест с повышенным зазором. Швы катетом 4-8мм накладывают за один проход, перемещая электрод по вытянутой спирали. Корень стыкового шва заваривают возвратно – поступательно, следующей вытянутой спиралью, а последующие - серповидными движениями.
Проволокой толщиной 0,8-1,2мм сваривают металл во всех положениях, причем при вертикальных, горизонтальных и потолочных напряжение уменьшают до 17-18,5В, а силу тока на 10-20%.
Стыковые швы металла толщиной до 2мм, а угловые катетом – 5мм и корень стыковых швов большого сечения лучше сваривать сверху вниз. При сварке необходимо обеспечить защиту от сдувания газа и подсоса воздуха через зазор. Для уменьшения разбрызгивания в сварочную цепь можно последовательно включить дроссель.
Расчет параметров режимов производят в следующем порядке:
Определяют толщину свариваемого металла по чертежам;
В зависимости от толщины свариваемого металла выбирают диаметр электродной проволоки.
Таблица 13 Зависимость диаметра электродной проволоки от толщины свариваемого металла
Диаметр электродной проволоки для автоматической сварки может быть в интервале 0,7-3,0мм и выше, а для полуавтоматической – в интервале от 0,8-2,0мм.
Вылет электрода определяется по формуле, мм
l э = 10d э, (41)
Рассчитывают силу сварочного тока по формуле, А
Iсв = I F э, (42)
где i – плотность тока, А/мм² (диапазон плотностей сварочного тока от 100 до 200А/мм²), оптимальное значение 100-140А/мм²;
F э – площадь поперечного сечения электродной проволоки, мм².
Большое значение плотности тока соответствует меньшим диаметрам электродной проволоки.
Устойчивое горение дуги при сварке плавящимся электродам в углекислом газе достигается при плотности тока свыше 100А/мм². Так как определение основного параметра режима сварки основываются на интерполировании широкого диапазона рекомендованных плотностей тока, то Iсв необходимо уточнять по таблице 14 .
Таблица 14 Диапазоны сварочных токов основных процессов сварки в СО 2 проволокой Св-08Г2С
| Процесс сварки | Диаметр электродной проволоки, мм | ||||||||||
| 0,5 | 0,8 | 1,0 | 1,2 | ||||||||
| ИДС к.з. | 30-120 | 50-120 | 71-240 | 85-260 | |||||||
| КР без к.з. | 100-250 | 150-300 | 160-450 | 190-550 | |||||||
| КР с к.з. | 30-150 | 50-180 | 75-260 | 65-290 | |||||||
| Процесс сварки | Диаметр электродной проволоки, мм | ||||||||||
| 1,4 | 1,6 | 2,0 | |||||||||
| ИДС к.з. | 90-280 | 110-290 | 120-300 | ||||||||
| Продолжение таблицы 14 | |||||||||||
| Процесс сварки | Диаметр электродной проволоки, мм | ||||||||||
| 1,4 | 1,6 | 2,0 | |||||||||
| КР без к.з. | 90-320 | 110-380 | 150-400 | 220-500 | 250-600 | ||||||
| КР с к.з. | 200-650 | 210-800 | 220-1200 | 250-2000 | 270-2500 | ||||||
Примечание: ИДС к.з. – импульсный с частыми принудительными короткими замыканиями; КР без к.з. – крупнокапельный без коротких замыканий; КР с к.з. - крупнокапельный с короткими замыканиями.
При сварке в СО 2 проволокой Св-08Г2С в основном используют процесс с частыми принудительным коротким замыканиями и процесс с крупнокапельным переносом (таблица 12). При сварке порошковыми проволоками используют процесс с непрерывным горением дуги, а при сварке актированной проволокой – струйный процесс. Процесс с частыми короткими принудительными замыканиями получают при сварке в СО 2 проволоками диаметрами 0,5-1,4мм путем программирования сварочного тока, обеспечивающего изменение скорости плавления электрода и давления дуги.
Процесс с крупнокапельными переносом наблюдается при сварке проволоками диаметрами 0,5-1,5мм на повышенных напряжениях, а диаметрами более 1,6 – во всем диапазоне режимов сварки кремне-марганцевыми проволоками (см. таблицу 13). При низких напряжениях процесс протекает с короткими замыканиями, а при высоких без них.
При проверке расчетных режимов и внедрении их в производство необходимо помнить, что стабильный процесс сварки с хорошими техническими характеристиками можно получить только в определенном диапазоне сил тока, который зависит от диаметра и состава электрода и рода защитного газа (см. таблицу 13).
Регулирует силу тока изменением скорости подачи электродной проволоки. Сила тока определяет глубину провара и производительность процесса. Поэтому весь расчет режимов является ориентировочным и на практике требует уточнения.
Определяют скорость подачи электродной проволоки по формуле, м/ч
где Vп.п – скорость подачи проволоки, м/ч;
α р – коэффициент расплавления электродной проволоки, г/Ач;
Iсв – сварочный ток, А;
dэ – диаметр электродной проволоки, мм;
γ – плотность металла электродной проволоки г/см³ (γ=0,0078г/мм³).
Коэффициент расплавления определяется по формуле, г/Ач
α р = 3,6·10 -1 , (44)
Определяется скорость сварки по формуле, м/ч
, (46)
где Vсв – скорость сварки, м/ч;
α н – коэффициент наплавки, г/Ач;
Iсв – сварочный ток, А;
Fн – площадь поперечного сечения, мм²;
γ – плотность наплавленного металла, г/см³;
0,9 – коэффициент, учитывающий потери на угар и разбрызгивание.
Коэффициент наплавки, г/Ач определяется по формуле, г/Ач
α н = α р (1 – ψ / 100), (47)
где ψ – потеря электродного металла вследствие окисления, испарения и разбрызгивания, % (ψ = 7-15%, принимают обычно ψ = 10%). Потери электродного металла возрастают с увеличением напряжения на дуге.
Напряжение на дуге принимают в интервале 16-34В. Большие значения соответствуют большей величине тока. Напряжение можно определить по графику (см. рисунок 11).
Рисунок 11
Напряжение на дуге предварительно подбирается и может быть установлено при настройке, например, по напряжению холостого хода источника тока. К параметрам режима сварки в среде углекислого газа относится удельный расход газа – q г, который зависит от положения шва в пространстве, скорости сварки, типа соединения и толщины свариваемого металла . Параметры режима сварки свести в таблицу 15
Таблица 15
Похожая информация.
Режим сварки как совокупность характеристик (параметров) сварочного процесса, определяющих свойства получаемых сварных соединений, является компонентом технологии сварки. Для каждого способа и разновидности сварки применяют определенный набор параметров режима и их значений.
В специализированной литературе приводится множество рекомендаций по режимам сварки преимущественно в виде таблиц, данные которых составлены на основе результатов производственного опыта. Большинство приводимых данных относится к сварке углеродистых и низколегированных сталей, показывает числовые значения основных (обязательных) параметров для соединений разных типов и толщине металла в нижнем положении. Сведения об остальных параметрах режима и других условиях сварки приводятся эпизодически, не всегда, иногда в виде кратких записей в тексте. Но фактически их влияние тоже учитывается при отработке режимов сварки.
Специалисты Пермского нацио-нального исследовательского политехнического университета провели работу по изучению методики определения одного из «неосновных» параметров режима - числа проходов при многопроходной дуговой сварке.
В литературе имеется мало сведений об этом параметре режима. Известно, что металл повышенных толщин можно сварить с разным числом проходов. По экономическим соображениям предпочтительным представляется сварка с минимальным числом проходов, так как при этом будут меньше трудозатраты на зачистку швов от шлака после каждого прохода. Но должны учитываться и другие факторы.
Впервые вопрос о расчете числа проходов был изучен В. П. Демянцевичем, применительно к ручной дуговой сварке покрытыми электродами. Была показана связь оптимального числа проходов с необходимостью получения слоя наплавленного за один проход металла, имеющего определенную площадь поперечного сечения. Это положение связывается со скоростью перемещения электрода вдоль стыка. Как при слишком малой, так и при слишком большой скорости сварки возможно образование дефектов - непроваров и неудовлетворительное формирование шва.
Также впервые указано на необходимость сварки на разных режимах первого (корневого) и последующих проходов. Площадь наплавки за один проход связывается с диаметром электрода. Для ручной дуговой сварки рекомендованы следующие зависимости:
Fп = (8/12)dэ.
В этих формулах dэ - диаметр электрода в мм; F1 и Fп - площади поперечного сечения соответственно первого и каждого последующего прохода в мм2.
Общее число проходов n может быть определено по формуле:
n = (Fн. м. - F1)/Fп + 1,
где Fнм - общая площадь поперечного сечения наплавленного металла всего шва в мм2.
В настоящее время значения площадей поперечного сечения наплавленного металла для стандартных сварных соединений можно найти в изданных еще в советское время Общемашиностроительных укрупненных нормативах времени (ОУНВ) на разные способы сварки. Разработчики этих документов проводили расчеты в помощь нормировщикам сварочных работ, но они могут использоваться для решения других технических задач.
В ОУНВ на ручную дуговую сварку в Приложении 10 приведены формулы для расчета площади поперечного сечения наплавленного металла всех сварных соединений из ГОСТ 5264-80, а в Приложениях 2-7 - рассчитанные по этим формулам значения площадей для разных толщин металла или катетов угловых швов.
Аналогичные, но еще более обширные сведения имеются в ОУНВ на дуговую сварку в среде инертных газов. Там так же в приложении приведены расчетные формулы, а сами рассчитанные по ним значения площадей в карты неполного штучного времени для каждого типа соединения по ГОСТ 14771-76 (для сталей) и ГОСТ 14806-80 (для алюминия и алюминиевых сплавов). Особенно важно, что в тех же картах неполного штучного времени имеются данные о количестве проходов.
К достоинствам ОУНВ следует отнести большую дифференциацию интересующих нас данных по способам сварки (ручная, полуавтоматическая, автоматическая), типам электродов (плавящийся, неплавящийся), группам свариваемых материалов (углеродистые и низколегированные стали, высоколегированные и легированные, алюминий и алюминиевые сплавы, медь и медно-никелевые сплавы).
К сожалению, в специализированной литературе нет аналогичных данных для сварки под флюсом. В принципе их можно получить расчетами, учитывая, что основные виды разделки кромок по ГОСТ 8713-79 аналогичны таковым для сварки в защитных газах и значит можно использовать те же формулы для расчета площадей поперечного сечения наплавленного металла, а конкретные значения конструктивных элементов подготовки кромок и размеров швов имеются в ГОСТе. На данный момент такие расчеты не проводились.
Современные методы и средства статистической обработки данных позволяют значительно упростить работу пользователей. В частности табличное представление данных во многих случаях можно заменить аналитическими моделями. Такую свертку таблиц провели в отношении данных о площадях наплавленного металла для разных типов соединений из ГОСТ 5264-80 и 14771-86. Расчеты показали, что значения площадей Fнм достаточно точно описываются формулами вида полинома второй степени.
Fнм = b1 + b1S + b2S2,
где S - толщина свариваемых деталей (или катет шва для соединений с угловыми швами); b0, b1, b2 - коэффициенты уравнения.
Для каждого типа сварного соединения коэффициенты индивидуальны. Чтобы рассчитать требуемую площадь, достаточно найти соответствующую формулу и подставить в нее значения толщины металла S (или катет шва). Этим полиноминальные модели выгодно отличаются от приводимых в литературе общих формул для расчета площадей.
В качестве примера приведены две формулы для расчета площади Fнм в соединении С17 - одну из ОУНВ, другую - полученную статистической обработкой данных:
Fнм = Sb + (S - c)2 tgα + 0,75eg,
Fнм = -9,36 + 3,26S + 0,33S2.
Видно, что для расчетов по первой формуле необходимо для каждой толщины металла брать из ГОСТа еще пять значений конструктивных элементов подготовки кромок и размеров швов, тогда как во втором выражении присутствует только одна переменная - толщина металла S.
Таким образом, в рассмотренных источниках информации есть данные об общих площадях поперечных сечений наплавленного металла для стандартных сварных соединений. К сожалению, ОУНВ были изданы более 20 лет тому назад, с тех пор не пересматривались и не переиздавались, поэтому в настоящее время они малодоступны для широкого круга специалистов.
Еще большую проблему создает неопределенность рекомендаций о расчетных значениях площадей F1 и Fп для первых и последующих проходов (см. таблицы 1 и 2).
