Методика расчетов режимов механизированной сварки читать онлайн. Выбор параметров режима полуавтоматической сварки
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ Р Ф
ГОУ ВПО «Волжский государственный инженерно-педагогический университет»
Ф.П. Сироткин
РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ РЕЖИМОВ СВАРКИ
Методические указания по проведению практических занятий по дисциплине «Технология электрической сварки плавлением»
Н. Новгород
Сироткин Ф.П. Расчет параметров режимов сварки: Методические указания по проведению практических занятий по дисциплине «Технология электрической сварки плавлением» - Н.Новгород: ВГИПУ, 2007. - 55 с.
Рецензенты:
Е.Н. Батков – преподаватель спец. дисциплин, Нижегородского строительного техникума.
А.Г. Китов – заведующий кафедрой «Автомобильный транспорт», ГОУ ВПО «Волжского государственного инженерно-педагогического университета»
Аннотация
В методических указаниях приведены расчеты режимов сварки:
В среде углекислого газа;
Механизированной и автоматической под слоем флюса;
Электрошлаковой пластинчатыми и проволочными электродами.
Методические указания содержат подробную последовательность определения параметров режимов сварки, сопровождающихся указанием необходимых формул, таблиц, графиков и номограмм, что позволит студентам самостоятельно рассчитать режимы сварки для различных толщин свариваемых металлов.
Ф.П. Сироткин,2010
© ВГИПУ, 2010
| Введение |
|
| 1. Общие положения |
|
| 2.1. Расчет режима сварки швов стыковых соединений |
|
| 2.2. Расчет режима сварки угловых швов |
|
| 3. Расчет режимов сварки в среде углекислого газа |
|
| 3.1. Расчет режима сварки в среде углекислого газа швов стыковых соединений |
|
| 3.2. Расчет режима сварки в среде углекислого газа угловых швов сварных соединений |
|
| 4. Расчет режимов механизированной (полуавтоматической) и автоматической сварки под слоем флюса |
|
| 4.1. Расчет режима сварки швов стыковых соединений |
|
| 4.2. Расчет режима сварки угловых швов сварных соединений |
|
| 5. Расчет режимов электрошлаковой сварки |
|
| 5.1. Расчет режима электрошлаковой сварки проволочными электродами |
|
| 5.2. Расчет режима электрошлаковой сварки пластинчатыми электродами |
|
| Заключение |
|
| Приложение А. Ориентировочные режимы ручной дуговой сварки |
|
| Приложение Б. Ориентировочные режимы полуавтоматической (механизированной) и автоматической сварки в среде углекислого газа |
|
| Приложение В. Ориентировочные режимы сварки под флюсом |
|
| Приложение Г. Ориентировочные режимы электрошлаковой сварки |
|
| 6. Список используемой литературы |
Введение
Методические указания по проведению практических занятий адресовано студентам очной и заочной формы обучения специальности 050501.65 Профессиональное обучение (машиностроение и технологическое оборудование), специализация Технологии и технологический менеджмент в сварочном производстве и предназначено для выполнения практических занятий и раздела «Расчет режимов сварки» курсовой работы (проекта).
В данном пособии приводятся расчеты режимов:
Ручной дуговой покрытыми электродами;
Механизированной и автоматической в среде углекислого газа;
Автоматической и полуавтоматической под флюсом;
Электрошлаковой сварки стыковых и угловых швов сварных соединений.
1. Общие положения
1. При описании раздела «Расчет режимов сварки» следует:
а) дать определение режима, принятого для изготовления сварной конструкции вида сварки;
б) перечислить основные и дополнительные параметры режима выбранного вида сварки;
в) для примера привести расчет режима сварки стыкового или углового шва сварной конструкции, для чего сделать эскиз этого соединения в соответствии с типом соединения по ГОСТу на выбранный вид сварки.
2. Основные типы соединений, выполняемых под флюсом, регламентированы ГОСТ 8713-79 – «Сварка под флюсом, соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры».
3. Основные типы соединений, выполняемых в среде защитных газов также регламентированы ГОСТ 14771-76 – «Швы сварных соединений. Электродуговая сварка в защитных газах. Основные типы и конструктивные элементы».
4. Основные типы соединений, выполняемых электрошлаковой сваркой регламентированы ГОСТ 15164-78 – «Электрошлаковая сварка. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры».
5. Основные типы соединений, выполняемых ручной дуговой сваркой регламентированы ГОСТ 5264-80 – «Ручная дуговая сварка. Соединения сварные. Основные типы и конструктивные элементы».
6. Результаты расчетов режимов сварки следует занести в таблицу.
2. Расчет режимов ручной дуговой сварки
Режимом сварки называют совокупность основных характеристик сварочного процесса, обеспечивающую получение сварных швов заданных размеров, формы и качества.
При ручной дуговой сварке основными параметрами режима являются
1. Диаметр электрода, d эл, мм.
5. Род тока.
6. Полярность тока (при постоянном токе).
2.1. Расчет режима сварки швов стыковых соединений
Швы стыковых соединений могут выполнятся с разделкой и без разделки кромок по ГОСТ 5264-80.
Диаметр электрода при сварке швов стыковых соединений выбирают в зависимости от толщины свариваемых деталей.
При выборе диаметра электрода при сварке стыковых швов в нижнем положении следует руководствоваться данными таблицы 1.
При сварке многослойных швов на металле толщиной 10 – 12 мм и более первый слой должен свариваться электродами на 1 мм меньше, чем указано в таблице 1, но не более 5 мм (чаще всего 4 мм), так как применение электродов больших диаметров не позволяет проникнуть в глубину разделки для провара корня шва.
При определении числа проходов следует учитывать, что сечение первого прохода не должно превышать 30-35 мм 2 и может быть определено по формуле:
F 1 = (6 – 8) · d эл, мм 2 , (1)
а последующих проходов – по формуле:
F с = (8 – 12) · d эл, мм 2 , (2)
где F 1 – площадь поперечного сечения первого прохода, мм 2 ;
F с – площадь поперечного сечения последующих проходов, мм 2 ;
Для определения числа проходов и массы наплавленного металла требуется знать площадь сечения швов.
Площадь сечения швов представляет собой сумму площадей элементарных геометрических фигур, их составляющих. Тогда площадь сечения одностороннего стыкового шва выполненного без зазора можно определить по формуле:
F 1 = 0,75 е · g , мм 2 , (3)
а при наличии зазора в соединении – по формуле:
(F 1 + F 2) = 0,75 е · g + S · в, мм 2 , (4)
где е – ширина шва, мм; g – высота усиления шва, мм; S – толщина свариваемого металла, мм; в – величина зазора в стыке, мм.
Площадь сечения стыкового шва с V–образной разделкой и с подваркой корня шва (см. рис. 1) определяется как сумма геометрических фигур:
F = F 1 + F 2 + F 3 + 2F 4 , (5)
Рисунок.1. Геометрические элементы площади сечения стыкового шва:
где S – толщина металла, мм; h – глубина проплавления, мм; c – величина притупления, мм; e – ширина шва, мм; e 1 – ширина подварки корня шва, мм; в – величина зазора, мм; g – высота усиления шва, мм; g 1 – высота усиления подварки корня шва, мм; α – угол разделки кромок.
Глубина проплавления определяется по формуле:
h = (S - c), мм. (6)
Площадь сечения геометрических фигур (F 1 + F 2) определяют по формуле 4, F 3 – по формуле 3, а площадь прямоугольных треугольников F 4 определяют по формуле:
F 4 = h · x/2, мм 2 , (7)
где x = h · tg α/2;
F 4 = (h 2 ·tg α/2) /2, мм 2 , (8)
Но рассматриваемая нами площадь V–образного шва состоит из двух прямоугольных треугольников, поэтому:
2F 4 = h 2 · tg α/2, мм 2 . (9)
Подставляя значения элементарных площадей в формулу (5), получим:
F н = 0,75 · е · g +в · S + 0,75 e 1 · g 1 + h 2 · tg α/2, мм 2 . (10)
При X–образной разделке площадь наплавленного металла подсчитывают отдельно для каждой стороны разделки.
Зная общую площадь поперечного сечения наплавленного металла (F н), а также площадь поперечного сечения первого (F 1) и каждого из последующих проходов шва (F с), находят общее число проходов «n» по формуле:
n = (F n -F 1 /F с) + 1. (11)
Полученное число округляют до ближайшего целого.
Расчет сварочного тока при ручной дуговой сварке производится по диаметру электрода и допускаемой плотности тока по формуле:
I св = F эл · j = (π · d эл 2 / 4) · j , А, (12)
где π – 3,14;
j – допустимая плотность тока, А/мм 2 ;
F эл – площадь поперечного сечения электрода, мм 2 ;
d эл – диаметр электрода, мм.
Сварочный ток определяется для сварки первого прохода и последующих проходов только при сварке многопроходных швов.
Допустимая плотность тока зависит от диаметра электрода и вида покрытия: чем больше диаметр электрода, тем меньше допустимая плотность тока, так как ухудшаются условия охлаждения (см. табл. 2).
Таблица 2 - Допустимая плотность тока в электроде при ручной дуговой сварке
Напряжение на дуге при ручной дуговой сварке изменяется в пределах 20-36 В и при проектировании технологических процессов ручной дуговой сварки не регламентируется.
Поэтому напряжение на дуге следует принять какое – то конкретное.
Скорость перемещения дуги (скорость сварки) следует определять по формуле:
V св = L н · I св / γ · F н · 100, м/ч, (13)
где L н – коэффициент наплавки, г/А час; (см. табл. 3)
γ – плотность наплавленного металла за данный проход, г/см 3 (7,8 г/см 3 – для стали);
F н – площадь поперечного сечения наплавленного металла, мм 2 .
Скорость перемещения дуги (скорость сварки) определяют для первого прохода и последующих проходов только при сварке многопроходных швов. Результаты расчета режима сварки стыкового шва следует занести в табл. 3.
Таблица 3 - Режимы сварки стыкового шва и его размеры
Расчет режима сварки угловых швов
При сварке угловых швов диаметр электрода выбирается в зависимости от катета шва.
Примерное соотношение между диаметром электрода и катетом шва при сварке угловых швов приведено в табл. 4.
При ручной дуговой сварке за один проход могут свариваться швы катетом не более 8 мм.
При больших катетах швов сварка производится за два и более проходов Максимальное сечение металла, наплавленного за один проход, не должно превышать 30 – 40 мм 2 (Fmax = 30÷40 мм 2).
Площадь поперечного сечения углового шва, которую необходимо знать при определении числа проходов, рассчитывают по формуле:
F н = K у ·К 2 / 2 мм 2 , (14)
где F н – площадь поперечного сечения наплавленного металла, мм 2 ;
К – катет шва, мм;
К у – коэффициент увеличения, который учитывает выпуклость шва и зазоры.
Для наиболее часто встречающихся угловых швов с катетом 2 – 20 мм, коэффициент К у выбирают по табл. 5.
Определив примерную площадь сечения углового шва и зная максимально возможную площадь сечения, получаемую за один проход, находят число проходов «n» по формуле:
n = F n / (30-40). (15)
Полученное дробное число округляют до ближайшего целого.
Силу сварочного тока определяют по формуле:
I св = (π · d 2 эл /4) · j, (16)
где π – 3,14;
d эл – диаметр электрода, мм;
j – допустимая плотность тока, А/мм 2 .
Напряжение на дуге при ручной дуговой сварке изменяется в пределах 20 – 38 В. Следует принять какое - то конкретное.
Скорость сварки определяют по формуле:
V св = L н · I св / γ · F н ·100, м/ч, (17)
где L н – коэффициент наплавки, г/А час;
γ – плотность наплавленного металла, г/см 3 (7,8 г/см 3 – для стали);
F н – площадь поперечного сечения наплавленного металла углового шва, см 2 ;
Значения коэффициентов наплавки для различных марок электродов приведены в табл. 6.
Таблица 6 - Коэффициенты наплавки для различных марок электродов
Результаты расчетов режима сварки угловых швов следует занести в табл. 7.
Таблица 7 - Режимы сварки угловых швов
Ориентировочные режимы ручной дуговой сварки приведены в приложении А.
3. Расчет режимов сварки в среде углекислого газа
Сварка в среде углекислого газа широко применяется при изготовлении конструкций из углеродистых, низколегированных, теплоустойчивых сталей, среднелегированных, хромоникелевых и аустенитных сталей.
Основные типы соединений, выполняемые в среде углекислого газа, регламентированы ГОСТ 14771-76.
Основными параметрами режима сварки в среде углекислого газа являются:
1. Диаметр электродной проволоки, d эл, мм.
2. Сила сварочного тока, I св, А.
4. Скорость сварки, V св, м/ч.
5. Расход защитного газа, q r .
Дополнительными параметрами режима являются:
6. Род тока.
7. Полярность при постоянном токе.
3.1. Расчет режима сварки в среде углекислого газа швов стыковых соединений
Швы стыковых соединений могут выполняться как с разделкой, так и без разделки кромок.
Диаметр электродной проволоки (d эл) выбирается в зависимости от толщины свариваемых деталей. При выборе диаметра электродной проволоки при сварке швов в нижнем положении следует руководствоваться данными таблицы 8
Таблица 8 - Выбор диаметра электродной проволоки для сварки швов стыковых соединений
| Толщина металла, мм |
Форма подготовки кромок |
Зазор в стыке, мм |
Диаметр электродной проволоки, мм |
Число проходов |
| Встык, без разделки кромок |
||||
| V – образная односторонняя |
||||
| V – образная двусторонняя |
Сила сварочного тока, (I св) выбирается в зависимости от глубины провара (h) и определяется по табл. 9.
Таблица 9 - Определение сварочного тока в зависимости от глубины провара
Глубина провара ( h ) при сварке с первой стороны определяется по формуле:
h = S / 2 ± 1 мм, (18)
где S – толщина свариваемых деталей, мм.
Напряжение на дуге ( U д ) выбирается по табл. 10.
Таблица 10 - Напряжение на дуге в зависимости от силы сварочного тока
Скорость сварки (V св) определяют по табл. 11.
Таблица 11 - Определение скорости сварки в зависимости от диаметра электродной проволоки
Расход углекислого газа (q r) выбирают по данным табл.12 в зависимости от марки свариваемого металла и толщины металла.
Таблица 12 - Расход углекислого газа в зависимости от толщины свариваемого металла стыкового соединения
Результаты расчета режима сварки стыкового шва следует занести в табл. 13.
Таблица 13 - Режимы сварки стыкового шва в среде углекислого газа
3.2. Расчет режима сварки в среде углекислого газа угловых швов сварных соединений
При сварке угловых швов диаметр электродной проволоки выбирается в зависимости от толщины металла по табл. 14.
Таблица 14 - Выбор диаметра электродной проволоки для сварки угловых швов
Напряжение на дуге (U д), силу тока (I св), скорость сварки (V св) определяют по номограмме (рис. 2).
Рисунок. 2. Номограмма для определения режимов полуавтоматической сварки в среде углекислого газа угловых швов диаметром электродной проволоки 1,6 мм
Чтобы определить режим сварки, обеспечивающий необходимый катет шва, выбирают точку, лежащую на линии заданного катета (Кр), в области, ограниченной штриховыми линиями, в зависимости от того, какой шов требуется получить: вогнутый, плоский или выпуклый.
Из этой точки провести линии на ось ординат, где получим значение сварочного тока, и ось абсцисс, где получим значение скорости сварки.
Напряжении на дуге берется в ближайшем прямоугольнике.
Расход углекислого газа выбирается по табл. 15.
Таблица 15 - Расход углекислого газа в зависимости от толщины свариваемого углового соединения
Результаты определения режимов сварки угловых швов следует занести в табл. 16.
Таблица 16 - Режимы сварки углового шва в среде углекислого газа
Ориентировочные режимы механизированной (полуавтоматической) и автоматической сварки приведены в приложении Б
4. Расчет режимов механизированной (полуавтоматической) и автоматической сварки под слоем флюса
Конструктивные элементы подготовки кромок и виды сварных соединений (стыковые, угловые, тавровые, нахлесточные) для автоматической и механизированной сварки под слоем флюса регламентированы ГОСТ 8713-79.
Основными параметрами режима автоматической и механизированной сварки под слоем флюса, оказывающим влияние на размеры и форму шва, являются:
1. Диаметр электродной (сварочной) проволоки, d эл, мм.
2. Сила сварочного тока, I св, А.
4. Скорость подачи электродной проволоки,V п.п. , м/ч.
5. Скорость сварки, V св, м/ч.
Дополнительными параметрами режима являются:
6. Род тока.
7. Полярность (при постоянном токе).
8. Марка флюса.
Расчет режима сварки швов стыковых соединений
Расчет режима сварки начинают с того, что задают требуемую глубину провара при сварке с первой стороны, которая устанавливается равной:
h = S/2 ± (1-3), мм, (19)
где S – толщина металла, мм.
Силу сварочного тока , необходимую для получения заданной глубины проплавления основного металла, рассчитывают по формуле:
I св = (80-100)·h, А. (20)
Диаметр сварочной проволоки рассчитывают по формуле:
d эл = 2I св / j·π , мм, (21)
π – 3,14;
j – плотность тока, приближенные значения которой приведены в табл. 17.
Таблица 17 - Допускаемая плотность тока в электродной проволоке при автоматической сварке стыковых швов
Напряжение на дуге принимают для стыковых соединений в пределах 32-40 В. Большему току и диаметру электрода соответствует большее напряжение на дуге. Выбрать конкретное напряжение.
Определяют коэффициент наплавки (L Н), который при сварке постоянным током обратной полярности L Н = 11,6±0,4 г/А ч, а при сварке на постоянном токе прямой полярности и переменном токе по формуле:
L = A + B · I св /d эл, г/А·ч, (22)
где I св – сила сварочного тока, А;
d эл - диаметр электродной проволоки, мм;
А, В – коэффициенты, значения которых приведены в табл. 18.
Таблица 18 - Значения коэффициентов А и В
Скорость сварки электродной проволокой диаметром 4-6 мм определяют по формуле:
V = (20-30) · 10 3 / I св, м/ч; (23)
а электродной проволокой диаметром 2 мм по формуле
V = (8-12) · 10 3 / I св, м/ч. (24)
Скорость подачи сварочной проволоки (V n . n .) определяют по формуле:
V п.п. = 4· L Н · I св / π · d эл 2 , м/ч, (25)
где L Н – коэффициент наплавки, г/А·ч; π – 3,14;
γ – удельный вес наплавленного металла, г/см 3 (7,8 г/см 3 – для стали);
I св – сила сварочного тока, А.
Результаты, расчетов режима сварки стыковых соединений следует занести в табл. 19.
Таблица 19 - Режимы сварки стыкового шва
4.2. Расчет режима сварки угловых швов сварных соединений
Расчет режима сварки ведется в следующей последовательности:
Зная катет шва (К), определяют площадь поперечного сечения наплавленного металла, которая для шва без выпуклости высоты усиления определяется по формуле:
Мм 2 , (26)
где К – катет шва, мм;
а для шва с выпуклостью (с высотой усиления) – по формуле:
, мм 2
, (27)
где g – выпуклость углового шва величины усиления, мм.
Выбирают диаметр электродной проволоки . Следует иметь в виду, что угловые швы с малым катетом (К=3-4мм) можно получить при использовании проволоки диаметром 2 мм; швы с катетом (К=5-6мм), получают при сварке проволокой диаметром 4-5 мм. Сварка диаметром более 5 мм не обеспечивает необходимого провара вершины углового шва и поэтому практического применения не находит, максимальный катет углового шва, который можно получить за один проход, независимо от диаметра электродной проволоки, равен 10 мм.
Для принятого диаметра электрода подбирают плотность тока по таблице 21, а затем определяют силу сварочного тока по формуле:
I св = π · d эл 2 / 4 · j, А, (28)
где j – допускаемая плотность тока в электродной проволоке при сварке угловых швов (табл. 20); π – 3,14;
d эл – диаметр электродной проволоки, мм.
Таблица 20 - Допускаемая плотность тока в электродной проволоке при сварке угловых швов
Затем по рис. 3, зная величину сварочного тока и диаметр электродной проволоки, устанавливают оптимальное напряжение на дуге (U Д).
При этом следует выбирать значения напряжения на дуге ближе к нижнему пределу диапазона оптимальных напряжений.
Рисунок. 3. Зависимость Ψ пр ст величины сварочного тока и напряжения на дуге. Ток переменный. Флюс марки ОСЦ-45:а – d эл = 2мм; б – d эл =4 мм; в – d эл = 5 мм; г – d эл = 6 мм.
Зная площадь сечения наплавленного металла за один проход определяют скорость сварки по формуле:
V = L H · I св / F H · γ, м/ч, (29)
где L H - коэффициент наплавки электродной проволоки, г/А·час;
I св – сила сварочного тока, А;
F Н – площадь наплавленного металла, см 2 ;
Y – удельный вес наплавленного металла, г/см 3 (7,8 г/см 3 – для стали).
Скорость подачи электродной проволоки (V n . n .) определяется по формуле:
V п.п. = 4 · L H · I св / F H · γ , м/ч, (30)
где L H -коэффициент наплавки, г/А час;
I св - сила сварочного тока, А;
d эл – диаметр электродной проволоки, мм;
γ – удельный вес наплавленного металла, г/см 3
(7,8 г/см 3 – для стали).
Результаты расчета режима сварки и размеров угловых швов следует свести в табл. 21.
Таблица 21 - Режимы сварки углового шва
Расчет режимов электрошлаковой сварки
При электрошлаковой сварке электродом может служить не только проволока, но и электроды в виде пластин, стержней.
Пластинчатые электроды применяются главным образом при большой толщине свариваемых деталей и небольшой высоте швов жидкого металла и перегретого шлака. Электрошлаковая сварка может быть осуществлена одним проволочным электродом диаметром 2 или 3 мм без поперечных колебаний и с постоянной скоростью подачи проволоки в шлаковую ванну при сварке металла толщиной до 50 мм. При сварке больших толщин применяют двух-, трех- и многоэлектродную сварку проволочными электродами без поперечных или с поперечными колебаниями.
Электрошлаковой сваркой можно выполнить любой тип соединений, регламентированных ГОСТ 15164-79.
Основными параметрами режима электрошлаковой сварки являются:
1. Диаметр электродной проволоки, d эл.
2. Сила сварочного тока, I св, А.
4. Скорость сварки, V св, м/ч.
5. Скорость подачи электрода, V п.э. , м/ч.
6. Скорость поперечных перемещений электрода, V п.п. , м/ч.
Дополнительными параметрами режима являются:
7. Сухой вылет электрода, l с, сек.
8. Время выдержки у ползуна при сварке с поперечными колебаниями,
9. Число сварочных проволок-электродов, n эл.
10. Величина зазора в стыке, B, мм.
11. Глубина шлаковой ванны, h шл, мм.
12. Недоход электрода до ползуна.
13. Марка флюса.
14. Расстояние между электродами, l э, мм.
Электрошлаковую сварку можно выполнить проволочными и пластинчатыми электродами в зависимости от толщины свариваемых деталей.
5.1. Расчет режима электрошлаковой сварки проволочными электродами
По толщине металла устанавливаются зазор в стыке , пользуясь рекомендациями таблицы 1, а затем выбирают диаметр проволочного электрода . Наиболее рациональное применение проволоки диаметрами 2 и 3 мм, так как увеличение диаметра проволоки приводит к росту ширины провара и уменьшению глубины шлаковой ванны.
Число проволочных электродов (n эл) выбирают по таблице 22.
Расстояние между электродами l э при сварке без поперечных колебаний принимают равным 30-50 мм, при сварке с поперечными колебаниями – 50-180 мм. Выбрать конкретную величину. При числе электродов более трех, количество электродов n эл определяют по формуле:
n эл = S / l э, (31)
l э – расстояние между электродами, мм.
Сухой вылет электрода – расстояние от нижней точки мундштука до поверхности шлаковой ванны (l с), находится в пределах 60-70 мм. Выбрать конкретную величину.
Силу сварочного тока (I св) на одну сварочную проволоку выбирают в зависимости от отношения толщины свариваемого металла к числу электродных проволок по формуле:
I св = A+B · S/n эл, (32)
где S – толщина металла, мм;
n эл – число проволочных электродов;
A – коэффициент, равный 220-280;
B – коэффициент, равный 3,2-4,0.
Сварочный ток с учетом количества проволок определяется по формуле:
I св п = I св · n эл . (33)
Напряжение шлаковой ванны (U ш. в.) определяется по формуле:
U ш.в. = 12 + 125+S/(0,075·n эл.) (34)
где S – толщина свариваемого металла, мм;
Скорость подачи проволочных электродов (V п.э.) определяют по формуле:
V н.э. = I св / (1,6-2,2), (м/ч) (35)
где I св – сила сварочного тока, А.
Скорость сварки (V св) определяют по формуле:
V св = n эл ·L H ·I св n / γ·B·S·K у, (36)
где n эл – количество проволочных электродов;
L н – коэффициент наплавки, г/А ч (L н = 30 ÷ 35 г/А ч);
I св – сила сварочного тока, А;
γ – плотность наплавленного металла, г/см (7,8 см 3 – для стали);
в – величина зазора в стыке, мм;
S – толщина свариваемого металла, мм;
К у – коэффициент увеличения, учитывающий выпуклость шва;
(К у = 1,05 – 1,10)
Глубина шлаковой ванны ( h шл ), от которой зависит устойчивость процесса и ширина провара, определяется по формуле:
h шл = I n св ·(0,0000375·I св – 0,0025)+ 30 (мм), (37)
где I св – сила сварочного тока, А;
I n св – сила сварочного тока с учетом количества проволок, А.
Скорость поперечных перемещений электрода, U п.п. определяют по формуле:
U n . n . = 66-0,22 ·S/n эл, (м/ч) (38)
где S – толщина свариваемого металла, мм;
n эл – количество проволочных электродов.
Время выдержки у ползуна ( t в ) определяют по формуле:
t в = 0,0375 · S/n эл. +0,75 (сек) (39)
Недоход электрода до ползунов принимают равным 5-7 мм.
Результаты расчетов режима электрошлаковой сварки проволочным электродом следует занести в табл. 23.
Таблица 23 - Режимы электрошлаковой сварки проволочным электродом
5.2. Расчет режимов электрошлаковой сварки пластинчатыми электродами.
Электрошлаковая сварка пластинчатыми электродами применяется для соединения массивных изделий с длиной швов до 1 – 1,5 м. При сварке пластинчатыми электродами сечение деталей в месте стыка должно иметь прямоугольную форму.
Число пластинчатых электродов ( n эл ) определяют по формуле:
n эл = S/(70-100), (40)
где S – толщина свариваемого металла, мм.
При толщине деталей до 150 мм допускается сварка одним пластинчатым электродом.
Ширину каждого из электродов ( В ) определяют по формуле:
(41)
где S – толщина свариваемого металла, мм.
n эл – число пластинчатых электродов.
Число фаз ( n ф ) выбирают исходя из расчета более равномерной загрузки фаз. При трех и более электродах число фаз, n ф = 3.
Допустимый удельный ток ( i доп ) определяют по формуле:
i доп = (I ф ·n эл)/(S·n ф), (А/мм) (42)
где I ф – допустимый сварочный ток на каждую фазу, А;
n эл - количество пластинчатых электродов;
S – толщина свариваемого сечения, мм;
n ф – число фаз.
Допустимый сварочный ток на каждую фазу I ф принимается равным номинальному току сварочного трансформатора. При сварке аппаратом А-480 с трансформатором ТШС – 3000-3, I ф = 3000А.
Минимальную толщину ( S min ) пластинчатого электрода находят исходя из условий заполнения разделки. Минимальную толщину электрода в зависимости от отношения H/L определяют по графику, приведенному на рис. 4.
Рисунок. 4. Зависимость между H / L и минимальной толщиной электрода:
где H – рабочий ход суппорта сварочного аппарата, мм (для аппарата А-480 H = 2300мм);
L – высота свариваемого сечения (длина шва), включая высоту кармана и выводных планок, которые находятся в пределах 150-200мм.
Найдя по графику минимальную толщину электрода, округляют до ближайшего целого и принимают толщину электрода, δ.
Зазор между кромками свариваемых деталей ( в) определяют по формуле:
(мм), (43)
где δ – толщина пластинчатого электрода, мм.
Величину сварочного тока I св на каждой фазе определяют по формуле:
I св = n ф ·В·i доп (А), (44)
где n ф – число фаз;
B – ширина электрода, мм;
i доп – удельный допустимый ток, (А/мм).
Глубину шлаковой ванны ( h шл ) в соответствии с удельным допустимым сварочным током, (i доп) находят по рис. 5.
Рисунок. 5. График для выбора S . ( V эл , h шв , U шв )
В процессе сварки допустимы отклонения от найденного значения не более ±3мм.
Напряжение на шлаковой ванне ( U ш.в . ) определяют по графику рисунка 5 по толщине пластинчатого электрода и скорости подачи электрода.
Для аппарата А-480 скорость подачи электрода, V п.э. = 1,03м/ч. В процессе сварки допустимы отклонения от найденного значения не более ± 1В.
Напряжение холостого хода ( U х.х. ) сварочного трансформатора зависит от степени жесткости характеристики источника питания.
При применении трансформатора ТШС – 3000- 3 следует принимать:
U х.х. = (U шв +2) · (В) при I св ≤ 1500А (45)
U х.х. = (U шв +4) · (В) при I св > 1500А
Полную длину электрода ( Z ) определяют по формуле:
Z= 1,2 · L (1+B+2-δ/δ)+T (мм) (46)
где L – высота свариваемого сечения (длина шва), включая высоту кармана и выводных планок, мм;
В – зазор между свариваемыми кромками, мм;
δ – толщина пластинчатого электрода, мм;
Т – технологический припуск для крепления электродов и токоподвода (Т = 300 мм).
Результаты расчетов режима электрошлаковой сварки пластинчатым электродом следует внести в табл. 24.
Таблица 24 - Режимы электрошлаковой сварки пластинчатым электродом
Ориентировочные режимы электрошлаковой сварки низкоуглеродистых, углеродистых, низколегированных, теплоупрочненных сталей и поковок из титана приведены в приложении Г.
Заключение
Методические указания содержат подробную последовательность определения режимов различных видов сварки стыковых и угловых швов, с приведением необходимых формул, рисунков, графиков, номограмм.
В приложениях к указаниям приведены ориентировочные режимы сварки.
Полагаем, что данные указания будут успешно использованы при самостоятельной подготовке студентов к практическим работам или при выполнении раздела расчета режимов сварки, курсового (дипломного) проекта или работы.
Приложение А
Режимы ручной дуговой сварки стыковых швов без скоса кромок при односторонней и двусторонней сварке
Режимы ручной дуговой сварки V -образных стыковых швов
Ориентировочные режимы ручной дуговой сварки стыковых швов стали марки 30ХГС
Режимы ручной дуговой сварки стыковых и угловых соединений электродами ОММ-5
Приложение Б
Режимы полуавтоматической (механизированной) и автоматической сварки в углекислом газе низкоуглеродистых и низколегированных сталей
Оптимальные режимы сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей порошковыми проволоками
(нижнее положение)
Механические свойства швов при сварке низкоуглеродистых сталей порошковыми проволоками
Примерные режимы аргонодуговой сварки вольфрамовым электродом высоколегированных сталей
Примечание: Диаметр присадочной проволоки 1,6…2мм; ток постоянный прямой полярности.
Ориентировочные режимы аргонодуговой сварки встык плавящимся электродом высоколегированных сталей в нижнем положении
Ориентировочные режимы дуговой сварки высоколегированных сталей без разделки кромок плавящимся электродом в углекислом газе
Ориентировочные режимы аргонодуговой сварки алюминия трехфазной дугой
| Толщина металла, мм |
Способ сварки |
Диаметр, мм |
(V св ·10 3 , м/с) |
Примечание |
||
| Вольфрамового электрода |
Присадочной проволоки |
|||||
| Сварка на весу |
||||||
| Механизированная |
Сварка без разделки кромок на подкладке |
|||||
| Механизированная |
||||||
| Механизированная |
||||||
Примечание. Расход аргона 15…20 л/мин
Ориентировочные режимы аргонодуговой сварки вольфрамовым электродом магниевых сплавов
| Объединение |
Толщина листов, мм |
Сварочный ток I св, А |
Скорость сварки, м/ч |
Присадочная проволока |
Расход аргона, л/мин |
|
| Механизированная сварка |
||||||
| В стык, без разделки, один проход |
||||||
| Ручная сварка |
||||||
| Встык без разделки, один проход |
||||||
| Встык, с разделкой, три прохода |
||||||
Режимы аргонодуговой сварки вольфрамовым электродом, рекомендуемые для листов титана
Режимы сварки титана и его сплавов плавящимся электродом в защитных газах
Приложение В
Режимы сварки под флюсом низкоуглеродистых и низколегированных сталей
| Толщина металла или шва, мм |
Подготовка кромок |
Тип шва и способ сварки |
Диаметр электропроводной проволоки, мм |
Сила тока, А |
Напряжение дуги, В |
Скорость сварки, м/ч |
| А. Автоматическая сварка стыковых швов |
||||||
| Без разделки, зазор V- образные |
Односторонний Двусторонний Односторонний |
1й проход 750…800 2й проход |
||||
| Б. Автоматическая сварка угловых швов |
||||||
| Без разделки |
Наклонным электродом В лодочку |
|||||
Примечание. Ток постоянный обратной полярности
Режимы сварки титана плавящимся электродом под флюсом
АНТ-1(скорость сварки 50м/ч)
Режимы однопроходной сварки по слою флюса одиночным электродом на формирующей подкладке алюминия и его сплава
Приложение Г
Режимы ЭШС углеродистых, низколегированных, теплоупрочненных сталей для прямолинейных стыков
| V п.п. , м/ч |
Сварочная проволока |
Подогрев, 0 С |
||
| 20, М16С, Ст3, 22К, 25Л, 09Г2, 25С, 25ГСЛ, 10ХСНД, 10ХГСНД |
Св-08ХГ2СМ |
АН-8М, АН-8 |
||
| 35, 35Л, Ст5, 20Х2МА |
Св-08ХГ2СМ Св-08Х3Г2СМ |
АН-8М, АН-8, АН-22 |
||
| Св-10ХГН2МЮ |
АН-8, АН-8М, АН-22 |
Ориентировочные режимы электрошлаковой сварки низкоуглеродистых сталей
| Толщина металла, мм |
Сила тока на один электрод, А |
Напряжение сварки, В |
Число электродов |
Диаметр (сечение) электро-дов, мм |
Расстояние между электродами |
Скорость, м/ч |
||
| подачи электродов |
||||||||
| Проволочный электрод |
||||||||
Технология сварки углеродистых сталей
Режимы электрошлаковой сварки поковок из титана пластинчатым электродом
5. Список используемой литературы:
Основная:
1. Думов С.И. Технология электрической сварки плавлением. - М.: Машиностроение, 1987. - 347 с.
2. Думов С.И., «Технология электрошлаковой сварки плавлением». – М.: Машиностроение, - 1987г.
3. Маслов В.И. Сварочные работы. Изд-во М., 1999. - 246 с.
4. Окерблом Н.О., Демянцевич В.П., Байкова И.П., Проектирование технологии изготовления сварных конструкций. – Ленинград: 1983г.
5. Потапьевский А.Г., «Сварка в защитных газах плавящимся электродом». – М.: Машиностроение. – 1974.- 237 с.
6. Сварка и свариваемые материалы: В 3-х т. Т. 1. Свариваемость материалов / Под. ред. Э.Л. Макарова. – М.: Металлургия, 1991. – 528с.
Т.2 Технология и оборудование / Под. ред. В.М. Ямпольского. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1996. – 574с.
Дополнительная:
1. ГОСТ 5264-80 – Ручная дуговая сварка соединения сварные. Основные типы и конструктивные элементы.
2. ГОСТ 8713-79 – Сварка под флюсом, соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры.
3. ГОСТ 14771 – 76 – Швы сварных соединений. Электродуговая сварка в защитных газах. Основные типы и конструктивные элементы.
4. ГОСТ 15164-78 – Электрошлаковая сварка соединения сварные. Основные типы, размеры конструктивных элементы и размеры.
Выбранный метод контроля должен обеспечивать возможность выявления скрытых дефектов (трещин, непроваров и др.) весьма опасных с точки зрения концентрации напряжений. Кроме того, он должен отличаться точностью оценки качества, простотой, экономичностью и безопасностью.
3.2. Полуавтоматическая сварка и наплавка в углекислом газе
проволокой сплошного сечения
При сварке в углекислом газе применяют следующие виды подготовки кромок свариваемых элементов:
1) при толщине листов 1÷2 мм – I-образную, без скоса кромок зазор в стыке 0÷1 мм, сварка односторонняя (см. рис. 1, а);
2) при толщине листов 3÷12 мм – I-образную, зазор в стыке 0÷1,5 мм, сварка двухсторонняя (см. рис. 1, в);
3) при толщине листов 14÷24 мм – V-образную, угол разделки 40±50, притупление кромок 2÷3 мм, зазор в стыке 0÷1,5 мм; сварка многопроходная с подваркой корня шва (см. рис. 1, г).
В основу выбора диаметра электродной проволоки положены те же принципы, что при выборе диаметра электрода при ручной дуговой сварке:
Толщина листов, мм | 6–24 и более |
||
диаметр электродной проволоки dэ, мм |
Сварку в углекислом газе выполняют легированной проволокой сплошного сечения, как правило, Св-08ГС, Св-08Г2С и др.
Расчет величины сварочного тока, А, при сварке проволокой сплошного сечения производится по формуле
где а – плотность тока в электродной проволоке, А/мм2 (при сварке в СО2
а = 110 – 180 А/мм2); DIV_ADBLOCK88">
Механизированные способы сварки позволяют использовать значительно большие плотности тока по сравнению с ручной сваркой. Это объясняется меньшей длиной вылета электрода.
Процесс сварки в углекислом газе на постоянном токе прямой полярности отличается меньшей глубиной проплавления основного металла, при этом заметно снижается устойчивость дуги и возрастает склонность металла шва к образованию пор. Поэтому сварку в углекислом газе предпочтительно вести на обратной полярности.
Напряжение дуги и расход углекислого газа выбираются в зависимости от силы сварочного тока:
Сила сварочного | |||||||
Напряжение | |||||||
Расход СО2 |
При сварке на токах 200–250 А длина дуги должна находиться в пределах 1,5https://pandia.ru/text/78/253/images/image017_37.gif" width="17" height="15 src=">15 мм (уменьшается с повышением сварочного тока).
Vпр, м/ч, рассчитывается по формуле
https://pandia.ru/text/78/253/images/image019_34.gif" width="27" height="32"> – коэффициент расплавления проволоки, г/А·ч; Icв – сварочный ток, А;
dэ – диаметр электродной проволоки, мм; r – плотность металла проволоки (для стали r = 7,8 г/см3).
Для сварки в углекислом газе значение , г/А·ч, может быть рассчитано по формуле
. (3.14)
Скорость полуавтоматической сварки или скорость перемещения электрода при укладке отдельного слоя (валика) многослойного шва, м/ч, определяется по формуле (3.6)..gif" width="23" height="24"> – коэффициент потерь на угар и разбрызгивание. При сварке в СО2 = 0,10 ÷ 0,15.
При наплавке скорость перемещения дуги при укладке отдельного валика можно рассчитать по формуле (3.6), если принять площадь поперечного сечения валика Fн(с) = 0,3÷0,7 см2.
рассчитываются по формулам (3.7)–(3.12).
Расход электродной проволоки https://pandia.ru/text/78/253/images/image024_21.gif" width="163 height=33" height="33">. (3.15)
3.3. Автоматическая сварка (наплавка)
под флюсом проволокой сплошного сечения
При автоматической сварке и наплавке под флюсом чаше всего применяют следующие виды подготовки кромок:
1) I-образная (без скоса кромок) – применяют при однопроходной и двухпроходной сварке. При однопроходной сварке чаще всего ее выполняют на остающейся стальной подкладке (рис. 1, б) или по ручной подварке при соединении листов толщиной 10¸12 мм. Зазор b3 между кромками 2¸3 мм. При двухпроходной сварке листов толщиной 14¸60 мм сварку ведут по зазору b3 между кромками 3¸11 мм, который увеличивается с толщиной свариваемых листов;
2) V-образная со скосом кромок под углом 60±5° (рис. 1, г), применяется для листов толщиной 14¸30 мм. Сварка выполняется по ручной подварке. Притупление кромок и зазор между ними 0¸3 мм;
3) Х-образная со скосом кромок под углом 60±5° (рис. 1, е), применяется для листов толщиной 20¸60 мм и более.
Для сварки стали применяют сварочную проволоку по ГОСТ 2246-70 (Св08, Св08ГА, Св10Г2, Св08ГС, Св18ХГС, Св08ХМ, Св08ХГ2С, Св08ХНМ и др.).
Расчет силы сварочного тока производят по формуле (3.12).
Плотность тока при автоматической сварке под флюсом изменяется в достаточно широком диапазоне (табл. 4). Рекомендуется при сварке для более глубокого проплавления использовать высокие значения плотности тока в электродной проволоке (а https://pandia.ru/text/78/253/images/image017_37.gif" width="17" height="15 src=">50 А/мм2). Диаметр электродной проволоки желательно выбирать таким, чтобы он обеспечил максимальную производительность сварки (наплавки) при требуемой глубине проплавления. В табл. 4 приведено влияние силы сварочного тока и его плотности на глубину проплавления.
Таблица 4
Зависимость глубины проплавления от параметров
режима автоматической сварки под флюсом
Диаметр электродной проволоки, мм | Глубина проплавления, мм |
|||||
Примечание: в числителе – сила сварочного тока, А; в знаменателе – плотность тока в проволоке, А/мм2.
Зависимость напряжения дуги от силы сварочного тока (флюс АН-348А) следующая:
Сила сварочного | ||||||
Напряжение дуги, В |
Выбор силы сварочного тока определяется по формуле (3.4).
Вылет электродной проволоки может быть в интервале 30÷60 мм. Высокие его значения соответствуют большему диаметру электродной проволоки и силе тока.
Скорость подачи электродной проволоки определяется по формуле (3.13).
Коэффициент расплавления проволоки сплошного сечения , г/А·ч, при сварке под флюсом определяется по формулам:
– для переменного тока
https://pandia.ru/text/78/253/images/image027_18.gif" width="111" height="57 src=">, г/А·ч (3.17)
– для постоянного тока обратной полярности
https://pandia.ru/text/78/253/images/image029_18.gif" width="28" height="28"> = aр · (1 – j), где j – коэффициент потерь металла на угар и разбрызгивание, принимается равным 0,02¸0,03.
Марка флюса выбирается в зависимости от химического состава основного металла и требований, предъявляемых к свойствам наплавленного металла. Наиболее часто употребляются флюсы АН-348А или ОСЦ-45 в сочетании с проволокой Св08А.
Толщина слоя флюса зависит от силы сварочного тока:
Сварочный ток, А | |||
Толщина слоя флюса, мм |
Масса наплавленного металла, время горения дуги, время сварки, расход электроэнергии рассчитываются по формулам (3.7)–(3.11).
Расход проволоки сплошного сечения определяется по формуле (3.15).
Выбор оборудования – см. прил. 2 и 3.
3.4. Полуавтоматическая сварка (наплавка)
порошковой самозащитной проволокой
Для механизированной сварки открытой дугой без дополнительной защиты зоны сварки применяют специальные порошковые проволоки. Наиболее широкое применение в нашей стране нашли проволоки марок ПП-АН1 и ПП-АН3. Проволоки обеих марок обладают хорошими сварочно-технологическими свойствами, минимальной токсичностью, обеспечивают малое разбрызгивание металла, хорошее формирование шва и отделение шлаковой корки. Коэффициент наплавки проволоки ПП-АН1 aн=12÷13 г/(А·ч), ПП - АН3-aн=13÷17 г/(А·ч).
Металл швов, выполненных проволокой ПП-АН1, по качеству соответствует металлу, наплавленному электродами типа Э46, а проволокой ПП-АН3 – электродами типа Э50. Сварку рекомендуется производить на постоянном токе обратной полярности. Режимы сварки самозащитными порошковыми проволоками приведены в табл. 5. Подготовка кромок под сварку выполняется так же, как и при сварке в СО2.
Таблица 5
Параметры режима полуавтоматической сварки
самозащитными порошковыми проволоками
|
свариваемых листов, мм | Параметры режима |
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.
Как работает сварка в углекислой среде
Теория и химические закономерности
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.
Особенности полуавтоматической сварки в среде углекислого газа
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.
Подготовка металла к сварке в среде углекислого газа
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.
О сварочной проволоке
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.
Режимы полуавтоматической сварки в среде защитных газов
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.
Техника полуавтоматической сварки в углекислой среде
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.
Приемы для увеличения производительности
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.
Особенности импульсно-дуговой сварки в среде углекислого газа
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.
Реклама партнеров
Видео: Подготовка к работе сварочного полуавтомата
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.
Полуавтоматическая сварка в защитном газе
Принципы процесса, характеристики дуги
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
Сварочное оборудование
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. «
Сварочные материалы
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.
Типы переноса электродного металла и их применение
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.
Типы переноса металла при сварке MIG/MAG
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.
Перенос металла при импульсно-дуговой сварке
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. «
Особенности сварки в среде углекислого газа.
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.
Выбор режимов сварки в среде углекислого газа.
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.
Основные требования безопасности труда при полуавтоматической сварке.
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
Как варят полуавтоматом? Режимы сварки полуавтоматом. Полуавтомат для сварки алюминия
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.
, (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
2.8 Проектирование сборочно-сварочных приспособлений, выбор и обоснование выбора оборудования
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. .
К числу параметров влияющих на процесс сварки и формирование сварочного шва при полуавтоматической сварки относят:
- род и полярность сварочного тока;
- диаметр сварочной проволоки;
- сила сварочного тока;
- расход защитного газа;
- скорость подачи сварочной проволоки;
- скорость сварки;
Род и полярность тока
Полуавтоматическая сварка ведется на постоянном токе обратной полярности. Прямую полярность не смотря на большую скорость расплавления металла не используют. Это связано с менее стабильным горением дуги и более интенсивным разбрызгиванием. В редких случаях используют переменные источники питания.
Рис. 1. Интенсивное разбрызгивание металла на прямой полярности
Диаметр сварочной проволоки
Для механизированной сварки производят проволоки диаметром от 0,5 до 3 мм. Необходимую толщину сварочной проволоки выбирают в зависимости от толщины сварных деталей и пространственного положения шва в пространстве. Сварка проволокой малого диаметра отличается более устойчивым горением дуги и большой глубиной проплавления металла. Разбрызгивания металла менее интенсивные. Повышается коэффициент наплавленного металла. С увеличением диаметра сварочной проволоки необходимо повышать силу сварочного тока и соответственно наоборот.
Сила сварочного тока
От силы сварочного тока при полуавтоматической сварке во многом зависит производительность процесса. Устанавливается ток в зависимости от используемого диаметра электродной проволоки и толщины конструкции. Чем больше значение силы тока, тем больше глубина проплавления шва.
Сила тока при механизированных методах сварки связана со скоростью подачи проволоки и регулируется изменением скорости подачи.
Напряжение на дуге
При выборе напряжения на дуге руководствуются установленной силой тока. Регулировать напряжение дуги можно изменяя напряжение холостого хода источника питания.
При сварке на высоком напряжении дуги возможно ухудшение газовой защиты и как следствие образование пор. Увеличение напряжения приводит к увеличению разбрызгивания и росту ширины шва. Глубина шва уменьшается, поэтому для механизированной сварки необходимо выбирать не высокие показатели напряжения на дуге.
Расход защитного газа
Расход газа во многом зависит от диаметра сварочной проволоки и тока. При сварке на открытых монтажных площадках или сквозняках необходимо увеличить расход защитного газа. Для улучшения газовой защиты также снижают скорость сварки или приближают сопло горелки к поверхности металла.
Для удержания защитного газа вблизи зоны сварки можно использовать защитные экраны.
Рис. 3. Защитные экраны
Скорость подачи сварочной проволоки
Скорость подачи проволоки регулируется вместе с током. Если при сварке наблюдаются короткие замыкания необходимо понизить скорость подачи, а при возникающих обрывах дуги скорость подачи повышают. Правильно выбранная скорость подачи проволоки отличается стабильным процессом горения дуги.
Скорость сварки
При полуавтоматической сварке скорость перемещения горелки устанавливает сварщик. Необходимо выбирать такую скорость при которой получается качественное формирование сварного шва. Толстостенные конструкции принято сваривать на высокой скорости формируя узкие швы. На высокой скорости сварки необходимо следить чтобы конец проволоки и металла шва не окислялся через выход из зоны защиты газа. На низкой скорости сварки ширина шва повышается из-за разрастания сварной ванны. Повышается способность образования пор.
Вылет и выпуск электродной проволоки
Вылет - расстояние между концом проволоки и токоподводящим наконечником.
Выпуск - расстояние между концом проволоки и соплом горелки.
Рис. 4. Вылет и выпуск электрода
Слишком высокий вылет ухудшает формирование шва и устойчивость горения сварочной дуги, интенсивнее разбрызгивается металл. При малом вылете возможно подгорание сопла и токоподводящего наконечника горелки.
При большом выпуске конца проволоки возможен выход из газовой защиты. Маленький выпуск затрудняет визуальное наблюдение за процессом сварки. Более сложно выполнять угловые швы.
Правильно выбранные режимы сварки отличаются стабильным процессом сварки и легким зажиганием дуги.
