Тема: Выбор параметров режима сварки низкоуглеродистых сталей

Время выполнения задания – 5 часов Цель: - изучение особенности определения параметров режимов сварки низкоуглеродистых сталей; - изучение физической сущности сварки под слоем флюса, сварочного оборудования и техники выполнения сварки. Порядок выполнения работы. 1. Изучить сущность, область применения,достоинства и недостатки автоматической сварки под слоем флюса. 2. Изучить оборудование и особенности способов автоматической сварки под слоем флюса. 3. Изучить особенности определения параметров режимов сварки низкоуглеродистых сталей. 4. Оформить отчет. 5. Ответить на контрольные вопросы.         Придумал способ сварки под флюсом Н. Г. Славянов. В качестве флюса онон применял дробленое стекло. Промышленный способ автоматической свсварки под флюсом был разработан в Институте сварки академиком ллПатоном Е.О. Коллективом его института была создана технология свсварки под флюсом, разработаны составы флюсов, созданы сварочные ававтоматы. Автоматическую дуговую сварку под флюсом применяют для свар­ки в нижнем положении металла толщиной 2-100 мм. Сваривают стали различного состава, медь, титан, алюминий и сплавы на их основе. Эта сварка целесообразна для сваривания длинных, теорети­чески прямо- яллинейных швов, например балки, полотнища обшивок судов и нефтехранилищ, а также кольцевых швов цилиндрических емкостей, цистерн. Её выгодно использовать при массовом и крупносерийном оипроизводстве. Преимущества автоматической сварки по сравнению с ручной: · облегчение труда сварщика; · повышение производительности в 5 – 20 раз; · высокая плотность шва; · малый угар и разбрызгивание металла; · возможность сварки металла значительной толщины без разделки кромок; · меньший расход электродного металла, электроэнергии. Недостатком является применение только для длинных швов при сварке в нинижнем положении. Автоматическая сварка применяется для соединения деталей с толщиной от 2 до 100мм проволокой диаметром от 1,6 до 6 мм при сварочном токе от 150 до 2000А и напряжении дуги от 25 до 45 В.Применяемый флюс разделяют на три группы: для сварки углеродистых и легированных сталей, для сварки высоколегированных сталей, для сварки цветных металлов. В зависимости от химического состава различают высококремнистые (более 35% кремнезема), низкокремнистые, марганцевые (более 1% марганца) флюсы. Электродная проволока изготавливается из большого числа мамарок. Для сварки углеродистых и низколегированных сталей применяют прпроволоку СВ-10Х5М, СВ-15ХМА. Для сварки нержавеющих сталей СВ-04Х19Н9, СВ-06Х19Н10Т. Оборудование для автоматической дуговой сварки под флюсом. Автоматы для дуговой сварки под флюсом состоят из следующих частей: · Сварочной головки, подающей электродную проволоку в зону горения дуги, а также электрический потенциал к сварочной проволоке. · Механизма подводящей головки по линии сварки. · Устройства для подачи флюса (бункер) и удаления его остатков (флюсоотсос). · Шкафа (аппаратуры управления). В комплект автомата входит источник сварочного тока.        Основным элементом автомата являются сварочные головки. Схема автоматической сварочной головки с постоянной скоростью подачи проволоки. Сварочная головка состоит из электродвигателя(9), редуктора (8), роликов (5, 7), токоподводящего мундштука (3) и кассеты для проволоки (6). Электродвигатель через редуктор сообщает вращательное движение ролику. При этом электродная проволока прижимается роликом (под действием пружины) к другому ролику, и перемещается через мундштук. Электродная проволока поступает с мотка, размещенного в кассете. Головки с постоянной скоростью подачи проволоки имеют простую конструкцию, надежны в эксплуатации, и,поэтому, получили наибольшее применение в строительстве. В головках с переменной скоростью подачи проволоки скорость подачи проволоки регулируется в зависимости от напряжения дуги. Конструкция более сложная. Сварочные головки разделяют на самоходные, имеющие механизм для перемещения по линии сварки, и несамоходные (подвесные). Для подачи флюса в зону сварки служит бункер, закрепленный на аппарате. Для удаления остатков нерасплавленного при сварке флюса применяются флюсоотсосы. В самоходных сварочных автоматах (тракторах) сварочная головка имеет ходовой механизм, который обеспечивает перемещение автомата вдоль свариваемых кромок по изделию или по специальному легкому рельсовому пути.

Физическая сущность автоматической сварки под слоем флюса
  При сварке этим способом (рис 1) электрическая дуга 8 горит между металлической проволокой (электродом) 2 и изделием 9. Зона горения дуги засыпается флюсом - гранулированным сыпучим вещест­вом с размером отдельных гранул 0,5-2,0 мм. Толщина слоя флюса сос­тавляет 30-50 мм.

 

 

Рис. 1. Схема автоматической сварки под флюсом.
  При горении дуги развивается высокая температура - около 6000 °С. Под действием этой температуры расплавляются электрод, основной металл изделия в зоне горения дуги и часть флюса, окружа­ющего дугу. Расплавленный флюс образует вокруг дуги жидкую оболоч­ку 2.
При автоматической сварке флюс выполняет следующие функции:

· защищает расплавлений металл шва от насыщения кислородом и азотом воздуха;

· раскисляет и легирует металл шва;

· стабилизирует горение дуги;

· исключает потери электродного металла на угар и разбрызги­вание;

· уменьшает потери тепла в окружающую среду;

· снижает скорость охлаждения, что способствует более полному выделению из него газов и шлака.

В процессе горения дуги электродная проволока расплавляется в жидкий металл в виде капель 7, переходит через дугу в свароч­ную ванну 6, где смешивается с основным металлом, образуя металл шва 4.После остывания и кристаллизации на его поверхности остается шлаковая корка 3 и слой нерасплавленного флюса 5. Неиспользован­ный флюс собирается флюсоотсосом и подается в бункер сварочного автомата, шлаковая корка сбивается с поверхности шва и идет в отход.
 Технология автоматической сварки под слоем флюса.
Все основные типы сварных соединений можно сваривать автома­том ТС-17М: стыковые, тавровые, нахлесточные и угловые. Стыковые соединения в большинстве случаев сваривают с применением устройств, предупреждающих протекание жидкого флюса и металла в имеющиеся зазоры между свариваемыми деталями. К таким устройствам относятся флюсовые подушки (рис.2), медные и флюсомедные подкладки. Значи­тельно реже применяют сварку на стальных остающихся подкладках и сварку по ручной подварке.
Угловые швы тавровых, нахлесточных и угловых соединений сва­ривают наклонным и вертикальным электродами (рис.3).

Рис.2. Устройства, предупреждающие протекание жидкого металла в зазоры.

 

Рис. 3. Сварка угловых швов наклонным (а) и вертикальным (б) электродами

Режим сварки.
Параметрами режима автоматической сварки под слоем флюса являются сварочный ток I_св, напряжение дуги U_д, скорость сварки v_св , скорость подачи сварочной про­волоки v_n .
Определение режима сварки начинают с выбора диаметра элект­рода в зависимости от толщины свариваемых заготовок. По диаметру электрода устанавливают допустимую плотность тока j и коэффици­ент B , необходимый для расчета скорости сварки v_св (табл.2).
                                                                                                                                                   Таблица2
                        Плотность тока и коэффициент в зависимости от диаметра электрода .

Диаметр электрода dэ , мм	2	3	4	5	6
Плотность тока j , А/мм2	65-200	45-90	35-60	30-50	25-45
Коэффициент В, А*м/ч	8-12	12-16	16-20	20-25	25-30

 

Силу сварочного тока рассчитывают по формуле
I_св = j· S_эл ,
где S_эл - площадь сечения электрода, мм² .
В зависимости от силы сварочного тока I_св, коэффициент В и диаметра электрода d_э определяют напряжение дуги U_д и скорость сварки v_св:

(2)
(3)
В табл.3 приведены режимы сварки заготовок из стали марки СтЗсп толщиной до 10 мм сварочной проволокой Св-08 диаметром 4,0 мм на остающейся стальной подкладке, рассчитанные по приведен­ным формулам.

Таблица3
Режим автоматической сварки под флюсом стыковых швов за один проход

Параметры режима сварки	Величина параметров
Сила сварочного тока Iсв , А Напряжение дуги Uд, В Скорость сварки vсв , м/ч	625 36 32

Содержание отчета.
1.Указать название работы.
2. Указать цель работы.
3. Изобразить схему автоматической сварки под флюсом. Пояснить сущность сварки под флюсом.
4. Вычертить схему автоматической сварочной головки с постоянной скоростью подачи проволоки и пояснить ее принцип действия.

5.Определить режимы сварки
6. Ответить на контрольные вопросы (устно).
Контрольные вопросы
1. Где применяется автоматическая сварка под флюсом?
2. Что дает использование флюса при сварке?
3. Какие существуют группы флюсов?
4. Укажите параметры режима автоматической сварки под слоем флюса и последовательность их выбора.
5. Укажите области применения автоматической электродуговой сварки под слоем флюса.
6.Укажите меры, предупреждающие протекание жидкого флюса и металла.

 

 

Практическая работа №5

Тема: Подготовка и выбор параметров режима сварки легированных сталей

Время выполнения работы – 4 часа

Цель: - изучение особенности определения параметров режимов сварки легированных сталей;

- изучение физической сущности плазменной сварки, сварочного оборудования и техники выполнения сварки.

 

 

Теоретические положения
Плазменная сварка – это сварка с помощью направленного потока плазменной дуги. Имеет много общего с технологией аргонной сварки.
Технология плазменной сварки
Плазмой называется частично или полностью ионизированный газ, состоящий из нейтральных атомов и молекул, а также электрически заряженных ионов и электронов. В таком определении обычная дуга может быть названа плазмой. Однако по отношению к обычной дуге термин «плазма» практически не применяют, так как обычная дуга имеет относительно невысокую температуру и обладает невысоким запасом энергии по сравнению с традиционным понятием плазмы.

Рисунок. Схема процесса плазменной сварки

Для повышения температуры и мощности обычной дуги и превращения ее в плазменную используются два процесса: сжатие дуги и принудительное вдувание в нее плазмообразующего газа. Схема получения плазменной дуги приведена на рисунке выше. Сжатие дуги осуществляется за счет размещения ее в специальном устройстве – плазмотроне, стенки которого интенсивно охлаждаются водой. В результате сжатия уменьшается поперечное сечение дуги и возрастает ее мощность – количество энергии, приходящееся на единицу площади. Температура в столбе обычной дуги, горящей в среде аргона, и паров железа составляет 5000–7000°С. Температура в плазменной дуге достигает 30 000°С.
Одновременно со сжатием в зону плазменной дуги вдувается плазмообразующий газ, который нагревается дугой, ионизируется и в результате теплового расширения увеличивается в объеме в 50–100 раз. Это заставляет газ истекать из канала сопла плазмотрона с высокой скоростью. Кинетическая энергия движущихся ионизированных частиц плазмообразующего газа дополняет тепловую энергию, выделяющуюся в дуге в результате происходящих электрических процессов. Поэтому плазменная дуга является более мощным источником энергии, чем обычная.
Основными чертами, отличающими плазменную дугу от обычной, являются:

 

· более высокая температура;

· меньший диаметр дуги;

· цилиндрическая форма дуги (в отличие от обычной конической);

· давление дуги на металл в 6–10 раз выше, чем у обычной;

· возможность поддерживать дугу на малых токах (0,2–30 А).

Перечисленные отличительные черты делают плазменную дугу по сравнению с обычной более универсальным источником нагрева металла. Она обеспечивает более глубокое проплавление металла при одновременном уменьшении объема его расплавления. На рисунке приведена форма проплавления для обычной дуги и плазменной. Из рисунка видно, что плазменная дуга – более концентрированный источник нагрева и позволяет без разделки кромок сваривать большие толщины металла. Из-за своей цилиндрической формы и возможности существенно увеличить длину такая дуга позволяет вести сварку в труднодоступных местах, а также при колебаниях расстояния от сопла горелки до изделия.

Рисунок. Форма проплавления для обычной и плазменной дуги
Возможны две схемы процесса:

 

· сварка плазменной дугой, когда дуга горит между неплавящимся электродом и изделием,

· и плазменной струей, когда дуга горит между неплавящимся электродом и соплом плазмотрона и выдувается потоком газа.

Первая схема наиболее распространена.
В качестве плазмообразующего газа при сварке используется обычно аргон, иногда с добавками гелия или водорода. В качестве защитного газа используется чаще всего также аргон. Материал электрода – вольфрам, активированный иттрием, лантаном или торием, а также гафний и медь.
Разновидности
В зависимости от силы тока различают три разновидности плазменной сварки:

 

· микроплазменная (I_св = 0,1–25А);

· на средних токах (I_св = 50–150А);

· на больших токах (I_св > 150А).

Микроплазменная сварка
Наиболее распространенной является микроплазменная сварка. В связи с достаточно высокой степенью ионизации газа в плазмотроне и при использовании вольфрамовых электродов диаметром 1–2 мм плазменная дуга может гореть при очень малых токах, начиная с 0,1 А.

Рисунок. Схема процесса микроплазменной сварки
Специальный малоамперный источник питания (см. рисунок выше) постоянного тока предназначен для получения дежурной дуги, непрерывно горящей между электродом и медным водоохлаждаемым соплом. При подведении плазмотрона к изделию зажигается основная дуга, которая питается от источника. Плазмообразующий газ подается через сопло плазмотрона, имеющее диаметр 0,5–1,5 мм.
Защитный газ подается через керамическое сопло. Плазменная горелка охлаждается водой. Для зажигания дуги в сварочной установке имеются осцилляторы дежурной и основной дуги.
Микроплазменная сварка является весьма эффективным способом сплавления изделий малой толщины, до 1,5 мм. Диаметр плазменной дуги составляет около 2 мм, что позволяет сконцентрировать тепло на ограниченном участке изделия и нагревать зону сварки, не повреждая соседние участки. Такая дуга имеет цилиндрическую форму, поэтому глубина проплавления и другие параметры шва мало зависят от длины дуги, что позволяет при манипуляциях сварщиком горелкой избежать прожогов, характерных для обычной аргонодуговой сварки тонкого металла.

Основным газом, использующимся в качестве плазмообразующего и защитного, является аргон. Однако в зависимости от свариваемого металла к нему могут осуществляться добавки, увеличивающие эффективность процесса сварки. При сварке сталей к защитному аргону целесообразна добавка (8–10%) водорода, что позволяет повысить тепловую эффективность плазменной дуги. Это связано с диссоциацией водорода на периферии столба дуги и последующей его рекомбинацией с выделением тепла на поверхности свариваемого металла. При сварке низкоуглеродистых сталей к аргону возможна добавка углекислого газа, при сварке титана – добавка гелия.
Установки для микроплазменной сварки позволяют осуществлять сварку в различных режимах: непрерывный прямой полярности, импульсный прямой полярности (позволяет регулировать тепловложение), разнополярными импульсами (для алюминия, обеспечивает разрушение оксидной пленки), непрерывный обратной полярности. Наиболее распространенной установкой является МПУ-4у.
К основным параметрам процесса микроплазменной сварки относятся сила тока, напряжение, расход плазмообразующего и защитного газа, диаметр канала сопла, глубина погружения в сопло электрода, диаметр электрода.
Микроплазменная сварка успешно применяется при производстве тонкостенных труб и емкостей, приварке мембран и сильфонов к массивным деталям, соединении фольги, термопар, при изготовлении ювелирных изделий.

Режимы сварки плазменной сварки.

b,мм	lcв, А	Uд, В	vсв, м/ч	Расход газа Qг, л/мин
				плазмообразующего	защитного	на поддув
2	120... 140	22...23	30.. .40	2...2,2	1,5 ...2,0	3,5.. .4,0
6	245	23	14	5.7	9.4	-
10	380	28	15	3,4	10,5	42
12...15	450	28.. .30	10... 16	6... 10	6... 12	-

 

Содержание отчета.
1.Указать название работы.
2. Указать цель работы.
3. Изобразить схему   установки для плазменной сварки. Пояснить сущность плазменной сварки.
4. Вычертить схему процесса микроплазменной сварки
и пояснить ее принцип действия.

5.Определить режимы сварки легированной стали
Контрольные вопросы:

1. Каковы особенности плазменной сварки?
2. Каковы достоинства и недостатки плазменной сварки

 

Практическая работа №6

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: