Технология механизированной сварки в защитных газах низкоуглеродистых сталей

  • 03 марта 2020 13:35:21
  • Отзывы : 0
  • Просмотров: 152
  • 0

Основными составляющими режима механизированной сварки являются:

  1. Величина сварочного тока – I св., А;
  2. Величина напряжения дуги – U д, В;
  3. Скорость сварки – V св., м/час;
  4. Скорость подачи электродной проволоки – V под, м/час;
  5. Диаметр электродной проволоки -  эл., мм;
  6. Величина вылета электрода – h эл., мм;
  7. Объемный расход газа (v, л/мин) или пропорция компонентов газовой смеси (%) и их давление (Р газа; МПа)

Силу тока выбирают исходя из толщины и марки свариваемого металла, диаметра сварочной проволоки и плотности тока в ней, формы подготовки кромок деталей и качества их исполнения, точности сборки деталей под сварку и пространственного расположения шва.

Оптимальное значение силы сварочного тока характеризуется:

  • устойчивым горением дуги;
  • равномерностью плавления сварочной проволоки с мелкокапельным или струйным переносом металла в сварочную ванну;
  • получением заданной глубины проплавления и благоприятной геометрией сварного шва;
  • получением благоприятной структуры металла шва с высокими эксплуатационными свойствами;
  • отсутствием в сварной конструкции значительных напряжений и деформаций.

Недостаточный или наоборот чрезмерный ток приводит к образованию в сварных швах недопустимых дефектов:

  • непроваров или подрезов и прожогов,
  • получению наплавленного металла с крупнозернистой, окисленной структурой и низкими механическими свойствами.

Порядок выбора силы сварочного тока производится в определенной последовательности.

Устанавливается диаметр сварочной проволоки ( эл.), который соответствует определенной предельной толщине свариваемого металла.

При механизированной сварке наиболее часто используются проволоки диаметром 1,2 и 1,6 мм. Для тонкого металла (s<2 мм) применяются проволоки 0,8 и 1,0 мм.

Силу сварочного тока устанавливают в зависимости от диаметра проволоки и требуемой глубины проплавления. Регулировку силы тока осуществляют путем изменения скорости подачи проволоки (рис. 1). Стабильный процесс сварки с хорошими технологическими свойствами можно получить только при оптимальном соотношении этих трех параметров.


Рис. 1 – Зависимость силы сварочного тока от скорости подачи и диаметра электродной проволоки


Сила тока – основной параметр, определяющий глубину проплавления металла. В общем случае глубина проплавления при сварке в защитных газах больше, чем при ручной, что объясняется большим давлением дуги на сварочную ванну. Это приводит к более интенсивному вытеснению расплавленного металла из-под дуги и улучшению теплопередачи от дуги к нерасплавившимся кромкам.

Второй важнейший параметр режима сварки – напряжение на дуге. С повышением напряжения увеличивается ширина шва и улучшается формирование валика. Однако одновременно возрастают излучение дуги и угар элементов, а также повышается чувствительность дуги к магнитному дутью. При пониженных напряжениях ухудшается формирование шва, а при сварке на повышенных напряжениях увеличивается разбрызгивание металла. Оптимальные напряжения зависят от силы тока, диаметра и состава электрода, а также от рода защитного газа (рис. 2).



Рис. 2 – Диапазоны оптимальных соотношений напряжений и токов сварки проволокой диаметром 0,8; 1,2; 1,4 мм (соответственно а, б, в); Н – в нижнем положении, ВП – вертикальном и потолочном положении


Механизированную сварку в среде СО2 выполняют на постоянном токе обратной полярности («+» на электроде).

Выбор постоянного тока объясняется необходимостью получения вольтамперной характеристики дуги определенной формы (ВАХ), которая обеспечивает ее устойчивое горение.

Применение при сварке обратной полярности способствует более глубокому проплавлению основного металла и большей устойчивости горения, чем при сварке на прямой полярности («-» на электроде). Это происходит из-за меньшего напряжения на дуге и очень малой ее подвижности.

При сварке на прямой полярности, колебания напряжения на дуге более значительные, что приводит к ее блужданию по поверхности сварочной ванны и неустойчивости горения. Кроме того, сварка на прямой полярности из-за крупнокапельного переноса электродного металла в ванну характеризуется его сильным разбрызгиванием и неудовлетворительным формированием шва (узкий и высокий валик), а также к слабой защищенности элементов сварочной ванны, что приводит к их окислению и порообразованию шва.

Наклон электрода до 15° углом вперед и углом назад не отражается на характеристиках процесса сварки. Наклон электрода углом вперед на 15 - 30° несколько уменьшает глубину провара и увеличивает ширину шва. При наклоне электрода на 15 - 30° углом назад несколько ухудшается формирование шва.

Кроме основных параметров режима для получения качественного шва необходимо соблюдать и дополнительные параметры, к которым относятся вылет электродной проволоки и расход защитного газа. Их приблизительные соотношения приведены в табл. 1.


Таблица 1 – Дополнительные режимы сварки в защитных газах

Параметр

Диаметр сварочной проволоки, мм

0,5 – 0,8

1,0 – 1,4

1,6 – 2,0

2,5 – 3,0

Вылет электрода, мм

7 - 10

8 - 15

15 - 25

18 – 30

Расход газа, л/мин

5 - 8

8 - 16

15 - 20

20 - 30


Кроме диаметра проволоки и вылета электрода расход защитного газа зависит от скорости и условий сварки (наличие сквозняка), а также типа сварного соединения. Хорошая защита обеспечивается при сварке стыковых соединений и угловых с внутренней стороны (рис. 3, а, б).


                                                                           а)                                    б)                                  в)                                       г)


Рисунок 3 – Схемы обдува сварного шва газовой струей

а) стыковое соединение;

б) углолвое соединение, сварка «в лодочку»;

в) угловое соединение;

г) угловое соединение.;


Соединения, изображенные на рис. 3, в, г, требуют повышенного расхода защитного газа и применения специальных экранов, удерживающих газ в зоне сварки. Ухудшение защиты может произойти и при повышенных скоростях сварки вследствие смещения потока защитного газа в сторону, противоположную направлению сварки (рис. 4). Поэтому при сварке на повышенных скоростях также требуется повышенный расход газа. Ухудшение защиты может происходить и при сварке на открытых площадках в результате сдувания защитного газа.



Рисунок 4 – Влияние скорости сварку на форму газового купола


Особенности техники сварки.

Для качественного выполнения сварки необходимо, чтобы применяемое сварочное оборудование поддерживалось в хорошем состоянии. Необходимо проверить:

- Состояние контактного наконечника и газового сопла: удалить прилип-шие брызги и заменить испорченный или изношенный контактный наконечник; с помощью зачистного круга придать концу проволокопровода коническую форму, чтобы он лучше сопрягался с контактным наконечником.



Рисунок 5 – Подготовка проволокопровода


- Периодически проверяйте проволокопровод на наличие переломов и степень износа, при необходимости замените его.

- Периодически продувайте проволокопровод сжатым воздухом, предварительно выкрутив контактный наконечник.

- Элементы механизма подачи: для предотвращения переламывания проволоки, убедитесь, что направляющие втулки максимально близко придвинуты к подающим роликам. Наличие металлической стружки под подающими роликами свидетельствует о несоосности канавок роликов и направляющих втулок (рис. 6).


     

Правильно Неправильно

Рисунок 6 – Расположение направляющих втулок механизма подачи


- Устанавливайте правильное усилие зажатия между подающими роликами. Излишнее усилие может деформировать проволоку, что приводит к проблемам со стабильностью скорости ее подачи, а также ускоренному износу проволокопровода и контактного наконечника. Недостаточное усилие зажатия приводит к проскальзыванию подающих роликов, и как результат – нестабильность скорости подачи и пригорание проволоки к контактному наконечнику.

- Очень важно, чтобы правильно выдерживалось расстояние между торцом контактного наконечника и срезом газового сопла. Идеальным считается, если торец наконечника на 2 мм утоплен внутрь сопла. Его более глубокое положение может привести к тому, что сварка будет выполняться на большом вылете электрода, что может снизить сварочно-технологические свойства проволоки. Это также может привести к несплавлению. Выступающий за срез сопла контактный наконечник может привести к недостаточной газовой защите сварочной ванны (рис. 7).



Правильное положение наконечника относительно среза сопла



Неправильно. Наконечник глубоко утоплен в сопло



Неправильно. Наконечник выступает из газового сопла


Рисунок 7 – Положение наконечника относительно среза сопла


Сварку металла малой толщины (до 2 мм) всегда рекомендуется выпол-нять в вертикальном положении сверху вниз с подводом тока к верхней части изделия. При сварке тонкого металла ширина провара обычно одинакова с обеих сторон стыка. При чрезмерно большой ширине шва возможны прожоги. Во избежание этого целесообразно уменьшать напряжение на дуге, диаметр электрода, силы сварочного тока и увеличивать скорость сварки.

Металл толщиной 2 – 3,5 мм легко сваривать на весу. Дугу нужно направлять на ванну жидкого металла, а сварку выполнять вертикальным электродом, выбирать такие режимы, чтобы провар получался за один проход. При значительных зазорах в соединении сварку рекомендуется выполнять с модуляцией тока или периодическим прекращением процесса.

Углеродистые стали толщиной более 4 мм сваривают во всех пространственных положениях. Разделку выполняют в зависимости от толщины металла и расположения шва. Обязательна продувка защитным газом соединения перед сваркой. Форма провара зависит от наклона электрода и изделия. При наклоне электрода углом вперед до 15° и сварке на спуск глубина провара несколько уменьшается, а ширина шва увеличивается. При сварке углом назад более 10 - 15° глубина провара и высота усиления увеличиваются, а ширина шва уменьшается.

Тавровые и угловые соединения можно сваривать наклонным электро-дом при вертикальном расположении стенки соединения и вертикальным электродом при расположении шва «в лодочку». При сварке наклонным электродом угол наклона его к полке должен составлять 40 - 50°. При сварке швов с катетом до 5 мм и одинаковой толщине листов электрод направляют в угол, при неодинаковой толщине – в сторону листа большей толщины. При сварке тавровых соединений на стали толщиной более 5 мм электрод смещают на 0,8 – 1,5 мм в сторону полки. При сварке сталей большей толщины делают скос кромки. В этом случае электрод направляют в угол разделки.


Особенности полуавтоматической сварки.

При выполнении полуавтоматической сварки задача сварщика состоит в поддержании постоянного вылета электрода, равномерном перемещении держателя вдоль кромок и в выполнении колебаний электрода. Изменения скорости сварки, неизбежные при перемещении держателя вручную, сказываются на изменении глубины проплавления. При сварке форма поперечных колебаний зависит от типа соединения и может изменяться от слоя к слою. Корневые швы сваривают при возвратно-поступательном перемещении электрода, средние слои стыковых швов – при перемещении электрода по вытянутой спирали, а верхние слои – с поперечными колебаниями («змейкой»). Сварку стыковых соединений можно вести с наклоном электрода как углом вперед, так и углом назад до 10 - 15°. В первом случае глубина провара несколько меньше, шов шире, дугу удобно направлять в разделку шва. Сваркой на подвод тока к изделию можно существенно уменьшить разбрызгивание и выполнять сварку с большей скоростью. Возвратно-поступательные движения горелки обеспечивают сни-жение пористости при сварке во всех активных газах. Этому способствуют перемешивание и замедленное охлаждение жидкой ванны.

Вертикальные швы металла толщиной до 4 мм сваривают сверху вниз. Процесс ведут на режимах с частыми короткими замыканиями углом назад, направляя дугу на переднюю часть ванны (рис. 35, а). Металл толщиной более 4 мм приходится сваривать снизу вверх. Сварку ведут углом вперед, направляя дугу на переднюю часть ванны, что уменьшает ее стекание. Металл толщиной более 8 мм сваривают с поперечными колебаниями электрода по треугольнику (рис. 35, г).




Горизонтальные швы металла толщиной до 3 мм собирают без скоса кромок с небольшим зазором, что обеспечивает получение швов с полным проваром и небольшим усилением. Сварку ведут с наклоном электрода снизу вверх и направляют на металлическую ванну (рис. 35, д). При толщине металла более 4 мм делают скос на кромке верхнего листа. Сварку металла толщиной более 6 мм выполняют с наклоном электрода поперек шва на угол 40 - 60° к вертикали. Основное сечение шва заваривают с повышенной силой тока.

Потолочные швы сваривать полуавтоматом труднее, поэтому сварщик должен иметь более высокую квалификацию. Сварку ведут углом назад (рис. 35, е) на минимальных напряжениях. Силу сварочного тока можно выбирать несколько больше, чем при сварке вертикальных швов. Дугу и поток газа на-правляют на ванну жидкого металла, что уменьшает его стекание. Для этой же цели рекомендуется увеличить расход газа. Сварку стыковых швов с разделкой кромок ведут с поперечными колебаниями электрода.