Главная Классификация процессов сварки 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 [ 40 ] 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 При применении проволоки, активированной щелочными и щелочноземельными элементами, сварка в СОд осуществляется при струйном переносе металла с небольшим разбрызгиванием. Скорость сварки плавящимся электродом обычно составляет 15-80 м/ч и ее выбирают, с учетом как производительности, так и качества формирования шва. Автоматическая сварка плавящимся электродом позволяет получать качественные соединения на стали толщиной 0,5 мм и выше, полуавтоматическая - на О 100 200 300 Ш 50DJCS.A 80 а)
зоош
200 Ш 600 800 1000 fcB, А 200 300 IA Рис. 97. Зависимость силы сварочного тока от скорости подачи проволоки: а - при сварке в аргоне и гелии; б - при сварке в COj проволокой СВ-08Г2С стали толщиной 1,0 мм и выше. Для очень тонкой стали целесообразно применять в качестве защитного газа смесь Аг - COg. Металл толщиной до 4 мм сваривают без разделки кромок. Для улучшения формирования шва материалы толщиной >2-3 мм сваривают на медной подкладке с канавкой или на остающейся подкладке из основного металла. Для сварки тонколистовых металлов применяют проволоку диаметром 0,5-1,2 мм. Формирование шва на тонколистовом металле происходит лучше при сварке в вертикальном положении сверху вниз. В соответствии с этим кольцевые швы на тонколистовых изделиях при поворотном стыке рекомендуется сваривать в вертикальном положении сверху вниз или в потолочном положении. Металлы толщиной 4-12 мм сваривают за два прохода с двух сторон. Металлы толщиной 15-20 мм сваривают за два-три прохода при V-образной разделке кромок с углом 60° и с притуплением 2-4 мм. При толщине 20-30 мм применяют двустороннюю разделку кромок с углом 60° и с притуплением 2-4 мм. Металлы большей толщины целесообразно сваривать при узкой щелевой разделке кромок за несколько проходов, 800 600 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 },0м Рис. 98. Зависимость силы тока от диаметра электродной проволоки при сварке в СОа ЮО 200 Ш т 500 I, А Рис. 99. Зависимость напряжения на дуге от силы тока при сварке в СОз проволокой ф 0,5-3,0 мм 5-15
Рис. 100. Схемы перемещения горелки при полуавтоматической сварке стыковых швов в среде защитных газов: / - возвратно-поступательное; - по вытянутой спирали; / - змейкой Автоматическую сварку стыковых швов в нижнем положении выполняют при вертикальном положении горелки, а сварку угловых швов - при наклоне горелки под углом 25-35° относительно вертикальной стенки с небольшим смещением (до i мм) оси электрода на горизонтальную полку. Полуавтоматическую сварку обычно выполняют при меньшей силе тока по сравнению с автоматической. Металлы толщиной 1-2 мм сваривают без поперечных колебаний электрода. Техника выполнения швов на металлах большей толщины такая же, как и при ручной сварке штучными электродами (рис. 100). Корневые швы при сварке вразделку выполняют при возвратно-поступательном перемещении электрода, средние слои -при перемещении электрода по вытянутой спирали, а верхние слои - при поперечных колебаниях электрода - змейкой . Полуавтоматическую сварку угловых швов производят с наклоном горелки от вертикальной стенки на 30-45° и наклоном горелки к оси шва углом назад на 5-15°. Сварку в защитных газах плавящимся электродом можно выполнять в различных пространственных положениях, соблюдая при этом приемы, схематически показанные на рис. 101. Металл толщиной до б мм сваривают сверху вниз углом Рис. 101. Схемы расположения и поперечных колебаний электрода при сварке в СОа вертикальных швов на стали б < 6 мм {а) н б > 6 мм (б, в и г) при сварке горизонтальных {д) и потолочных (е) швов назад . На металле толщиной до 3 мм поперечные колебания не производят, при большей Joлщинe сварку ведут с поперечными колебаниями электрода. Сталь толщиной > 6 мм сваривают снизу вверх с поперечными колебаниями, как и при сварке штучными электродами. Горизонтальные швы на стали сваривают в углекислом газе проволоками 4 = 0,8 -4- 1,4 мм. Металлы толщиной до 3 мм сваривают без скоса кромок с небольшим зазором. Электрод наклоняют вниз, сварку ведут углом назад без поперечных колебаний. Металлы большей толщины сваривают при скошенной кромке верхнего листа, электрод наклоняют вверх. Потолочные швы сваривают проволокой c/g = 0,5 -г- 1,4 мм углом назад при минимальных значениях силы тока и напряжения и при направлении дуги на ванночку жидкого металла. Сварка на вертикальной стенке и в потолочном положении в среде инертных газов выполняется при струйном переносе металла. Импульсно-дуговая сварка. Технологические возможности дуговой сварки в защитных газах можно значительно расширить, если применять в качестве источника тепла импульсную (пульсирующую) Дугу. Смысл применения импульсной дуги заключается в концентрации во времени теплового и силового воздействия на основной и электродный металл с целью регулирования технологических характеристик процесса сварки. При сварке неплавящимся электродом импульсная дуга предназначена для регулирования процесса проплавления основного металла и формирования шва, при сварке плавящимся электродом - для регулирования процесса расплавления и переноса электродного металла. Сварка вольфрамовым электродом. При этом процессе дуга пульсирует с постоянным заданным соотношением импульса и паузы (рис. 102). Сплошной шов получают путем расплавления отдельных точек с определенным перекрытием (см. рис. 102, б). Регулярность повторных возбуждений в начале каждого импульса, а также пространственная устойчивость дуги обеспечиваются благодаря горению в промежутках между импульсами и паузами маломощной дежурной дуги (сила тока порядка 10-15% от силы тока в импульсе). При наличии дежурной дуги активное пятно стабилизируется на конце электрода, а дуговой промежуток постоянно поддерживается в ионизированном состоянии. Дежурная дуга во время паузы не оказывает существенного влияния на глу-бину проплавления. За счет правильного подбора соотношения токов импульсной и дежурной дуги можно полностью устранить кратеры в точках и, таким образом, уменьшить перекрытие точек и повысить скорость сварки. Основными параметрами импульсно-дугового процесса сварки являются длительности импульса {t и паузы (п). длительность цикла сварки Тц - + и шаг точек S = (4i + п). где Усв - скорость сварки. За время каждого импульса в изделие вводится количество теплоты, равное где - эффективная мощность источника тепла во время импульса. При обычно применяемых режимах им-пульсно-дуговой сварки при расчете температурного поля за пределами изотерм 800-900° С импульсный источник тепла можно заменить постоянно-действующим сред- ней мощности Яр- ~ няя расчетная сила тока L Сред- /и - среднее значение силы тока во время импульса. Безразмерная величина 0=-- Рис. 102. Схемы процесса сварки импульсной дугой: а - изменение тока во времени; б - формирование шва является одним из технологических парамет- ров, характеризующих проплавляющую способность периодически горящей дуги при заданной энергии импульса и длительности цикла. Эта величина называется жесткостью режима. В некоторых случаях для характеристики периодической последовательности импульсов пользуются терминологией импульсной техники и применяют термин скважность импульсов С =- , представляющую собой отношение периода сле- Используют также коэффициент заполне- дования Гц к длительности импульса ния k = Y--величину, обратную скважности. Крайними значениями жесткости режима можно характеризовать способ дуговой сварки. Так, обычная сварка непрерывно горящей дугой характеризуется жесткостью G О ( = оо или = 0), а дуговая точечная сварка G = оо (/ = оо) Варьируя параметрами импульсного процесса, можно эффективно воздействовать на форму и размеры сварочной ванны, на кристаллизацию металла, на формирование шва, на временные и остаточные деформации и другие показатели процесса сварки. Основой механизма воздействия на эти показатели являются тепловые процессы в зоне сварного шва. Эффективность расплавления металла при сварке импульсной дугой зависит от скорости распространения тепла. При стесненном теплоотводе при сварке импульсной дугой (тонкой пластины и тем более стержней) полнее используется тепло на расплавление свариваемого металла, чем при сварке постоянной дугой. При сварке толстого металла с применением большой силы тока дуга при непрерывном горении углубляется в жидкий металл, что приводит к увеличению проплавления основного металла. Поэтому на толстолистовом металле проплавляющая способность импульсной дуги при периодической кристаллизации металла сварочной ванны может оказаться не выше, а в ряде случаев ниже, чем постоянно горящей дуги. В отношении проплавляющей способности импульсная дуга наиболее эффективна при сварке тонколистовых материалов толщиной 2-3 мм и меньше. Для анализа тепловых процессов часто используют расчетные данные, так как экспериментальное определение термического цикла при импульсно-дуговой сварке тонколистовых материалов представляет существенные технические трудности. Рис. 103. Термический цикл в точке Л, расположенной на расстоянии 0,1 см от оси шва: / - экспериментальный; 2 - расчетный по схеме линейного постоянно действующего источника; 3 - расчетный по схеме импульсного нормально-кругового источника (ta = 0,45 с). Сталь 18-8 б = 1,5 мм; / = = 100 А; /д.д = 5 А; = 0,21 с; = = 0,63 с В основу тепловых расчетов при импульсно-дуговой сварке положен метод источников, разработанный И. И. Рыкалиным. Для упрощения расчетов целесообразно источник тепла рассматривать неподвижным во время импульса с шаговым его перемещением во время паузы. Пользуясь принципом наложения, температуру в любой точке сварного соединения представляют как сумму температур от отдельных тепловых импульсов. При относительно небольших значениях t и применительно к тонколистовым материалам такое допущение оправдано. Расчетные данные достаточно близки к экспериментальным, если расчеты проводить по схеме импульсного нормально-кругового источника с постоянной времени 0 (рис. 103). Нестационарность температурного поля обусловливается величинами Тц, 5 и G. Пульсация температуры увеличивается с удлинением Гц и с приближением к оси шва (рис. 104). При одинаковом цикле пульсация температуры растет с увеличением G до определенного значения, после которого наблюдается снижение нестационарности. При сварке стали толщиной 0,8-1,5 мм наибольшая пульсация имеет место при G = 1-н2. С удлинением Тц и S, т. е. с ростом нестационарности, увеличиваются скорости охлаждения в области высоких температур. Что касается G, то существуют ее оптимальные значения. Так, при сварке стали типа 18-8 толщиной 1,5 мм максимальные скорости охлаждения имеют место при G - 1,2 -f- 2. Замена постоянной дуги импульсной дает возможность получать скорости охлаждения в температурном интервале хрупкости (ТИХ) в зависимости от режима сварки в 1,5 раза меньше или в 4 раза больше, чем при обычной аргонодуговой сварке. Проплавляющая способность импульсной дуги зависит от основных параметров процесса сварки. На рис. 105 показана зависимость погонной энергии qlv, затрачиваемой на проплавление стали типа 18-8 толщиной 1,5 мм, от G при разных значениях Тц и S. Силу тока устанавливали из условия одинаковой ширины проплавления с обратной стороны шва, равной 2,6-3,0 мм. С увеличением G
О 1 1 y=0,icM 0.2 Рис. 104. Термические циклы точек, расположенных на разном расстоянии у от оси шва: а) l = i = 0,1 с; б) = = 0,25 с; в) = = 0.5 с; г) = = 1 с Сталь 18-8, б = 1.5 мм; - = 2 О кал/см; v= 0,36 см/с; = 0.45 С |
© 2011 - 2024 www.taginvest.ru
Копирование материалов запрещено |