Бизнес портал www.InterExpo.com.ua - каталог фирм, прайс-листы, бизнес новости, деловые контакты, добавить фирму Киев Украина, Россия
Статьи

Характеристики процесу зварювання під флюсом

  • Вплив зварювального струму та діаметра електродного дроту на параметри шва 
  • Вплив напруги дуги на параметри шва  
  • Вплив швидкості зварювання на параметри шва  
  • Продуктивність процесу зварювання під флюсом  
  • Швидкість плавлення електродного дроту  
  • Витрата електроенергії  
  • Металургійні процеси під час зварювання під флюсом

Вплив зварювального струму і діаметра електродного дроту на параметри шва

Збільшення зварювального струму є найбільш ефективним засобом підвищення продуктивності процесу зварювання. Необхідне значення зварювального струму залежить від способу зварювання, товщини металу виробу, що зварюється, діаметра електродного дроту, підготовки крайок і виду з'єднання.

Під час автоматичного зварювання під флюсом внаслідок чудового захисту розплавленого металу від повітря і підведення струму на близькій відстані від дуги виявляється можливим значно підвищити щільність струму, не побоюючись значного нагріву й окислення кінця електродного дроту.

 

При автоматичному і напівавтоматичному зварюванні під флюсом можна застосовувати електродний дріт малих діаметрів за досить високої щільності струму. Так, під час автоматичного зварювання, використовуючи електродний дріт діаметром 2 мм, на струмі високої щільності можна зварити за один прохід стикові з'єднання товщиною до 20 мм.

Значення зварювального струму і діаметр електродного дроту справляють винятково великий вплив на глибину проплавлення h основного металу, що наочно ілюструється представленими на мал. 5 кривими зміни глибини проплавлення основного металу залежно від струму для електродного дроту діаметром 1,6-8 мм. За малих діаметрів електродного дроту глибина проплавлення основного металу за однакових струмів значно вища, ніж за великих діаметрів. Наприклад, під час зварювання на струмі 400 А електродним дротом діаметром 2 мм глибина проплавлення становить 5 мм, а дротом діаметром 6 мм - лише 1,9 мм; під час зварювання на струмі 600 А глибина проплавлення відповідно дорівнює 11 і 3,6 мм, тобто зі збільшенням діаметра електродного дроту в 3 рази глибина проплавлення знижується приблизно також у 3 рази. Отже, не змінюючи величини зварювального струму, а зменшуючи лише діаметр електродного дроту, можна значно збільшити глибину проплавлення основного металу.

Криві, що характеризують зміну ширини проплавлення b основного металу залежно від струму і діаметра електродного дроту, наведені на мал. 6. Вони показують, що за інших рівних умов зі збільшенням діаметра електродного дроту ширина проплавлення основного металу зростає. Найпомітніше ширина проплавлення змінюється за підвищених струмів. За великої щільності струму і недостатньої напруги дуги ширина проплавлення може зменшуватися внаслідок значного занурення електрода в основний метал. Для того щоб надати шву необхідної форми, зі збільшенням щільності струму потрібне деяке підвищення напруги дуги, причому меншим діаметрам електродного дроту відповідають вищі оптимальні напруги.

 

Про характер зміни форми проплавлення основного металу можна судити за макрошліфами поперечних перерізів швів, наведених на мал. 7.

Співвідношення між глибиною і шириною проплавлення змінюються у великих межах. Коефіцієнти форми шва (відношення ширини проплавлення b до глибини проплавлення А) для електродного дроту діаметром 2-8 мм залежно від струму представлено на мал. 8. Малим струмам і великим діаметрам електродного дроту відповідають вищі значення коефіцієнта форми шва. Отже, електроди малого діаметра під час зварювання на струмі підвищеної щільності слід застосовувати для отримання вузького шва з глибоким проплавленням, а електроди великого діаметра під час зварювання на струмі зниженої щільності - для отримання широкого шва з невеликим проплавленням основного металу (наприклад, наплавочні роботи). Таким чином, змінюючи значення зварювального струму і діаметр електродного дроту, можна в широких межах регулювати форму шва.

 

Вплив напруги дуги на параметри шва

Значення оптимальної напруги дуги залежить від низки факторів: значення струму, діаметра електродного дроту, роду і полярності струму, складу флюсу.

Зі зміною напруги дуги змінюються параметри шва. За занадто низької напруги дуга горить нестабільно, поверхня шва виходить нерівною, горбистою. З підвищенням напруги дуги формування шва покращується: він стає ширшим і рівнішим з незначним посиленням. За надмірного збільшення напруги дуги стабільність горіння знижується, ширина провару може зменшуватися з погіршенням формування шва.

На мал. 9 зображено розрізи поперечних перерізів наплавок, виконаних із застосуванням електродного дроту діаметром 2 мм на струмах 400 і 600 А за різних напруг дуги.

 

На мал. 10 наведено криві, що характеризують зміну параметрів шва залежно від напруги дуги під час зварювання на струмі 600 А за зворотної полярності. Для забезпечення правильного формування шва зі зменшенням діаметра електродного дроту і збільшенням щільності струму необхідно підвищувати напругу дуги.

Під час зварювання на постійному струмі велике значення має полярність струму. Для звичайних умов зварювання слід проводити на струмі зворотної полярності (плюс на електроді).

 

Середні рекомендовані напруги дуги під час зварювання стикових з'єднань під флюсом ОСЦ-45 і АН-348-А електродним дротом діаметром 2 і 5 мм залежно від зварювального струму наведено в табл. 5.

 

Більш низька напруга дуги потрібна при зворотній полярності струму. Для змінного струму рекомендовані напруги дуги лежать у проміжку між напругами для прямої і зворотної полярності, з більшим наближенням до прямої полярності. Необхідність більш низької напруги дуги при зворотній полярності струму пояснюється малою рухливістю дуги. У цьому випадку дуга горить досить стабільно, у процесі зварювання спостерігаються лише дуже незначні коливання напруги дуги. Під час зварювання струмом прямої полярності коливання напруги дуги відбуваються в ширшому діапазоні, що пояснюється блуканням дуги поверхнею ванни розплавленого металу. Малою рухливістю дуги при зворотній полярності струму пояснюється більш глибоке проплавлення основного металу.

Під час зварювання виробів малої товщини для забезпечення стабільного процесу замість змінного струму слід застосовувати постійний струм зворотної полярності. У цьому випадку при діаметрі електродного дроту 2 мм зварювання можна проводити на струмі 180-200 А.

Вплив швидкості зварювання на параметри шва

Швидкість зварювання має менш значний вплив на параметри шва, ніж значення зварювального струму. Зі збільшенням швидкості зварювання за незмінного струму і напруги дуги час впливу дуги на основний метал і кількість тепла, що виділяється на одиницю довжини шва, зменшуються, внаслідок чого зменшуються глибина і ширина проплавлення.

Характер зміни глибини і ширини проплавлення залежно від швидкості зварювання vCB в межах 6-60 м/год на струмі 1000 А ілюструється кривими, наведеними на мал. 11.

За швидкості зварювання понад 70-80 м/год можливе утворення підрізів, що частково усувається збільшенням напруги дуги.

 

Продуктивність процесу зварювання під флюсом

На продуктивність процесу зварювання великий вплив має правильний вибір режиму зварювання, що залежить від багатьох змінних величин, тісно пов'язаних між собою. Під час вибору оптимальних величин потрібно виходити з міркувань отримання максимальної продуктивності за високих показників якості зварного з'єднання. Продуктивність при зварюванні може визначатися не тільки масою металу, що наплавляється за одиницю часу, а й кількістю погонних метрів зварних швів, виконаних за одиницю часу.

Підвищення продуктивності процесу зварювання здебільшого можливе внаслідок застосування вищих значень зварювального струму, збільшення коефіцієнта плавлення електродного дроту, зменшення втрат на чад та розбризкування, зменшення кута оброблення крайок зварного з'єднання, зниження допоміжного часу, зокрема, за рахунок зменшення кількості проходів (шарів).

Для отримання оптимальних результатів процесу зварювання мають бути правильно обрані: значення зварювального струму; діаметр електродного дроту; напруга дуги; швидкість зварювання; підготовка і оброблення крайок зварного з'єднання.

Маса електродного металу, необхідного для зварювання стикового з'єднання, залежить від перетину шва. Під час зварювання на великих струмах, що забезпечують значну глибину проплавлення основного металу, кут оброблення крайок, а отже, і перетин шва можуть бути зменшені.

Маса електродного металу Qp, що розплавляється за одиницю часу, визначається з рівняння

Qp = ар-Iсв-tосн,

де ар - коефіцієнт плавлення, г/А-год; Iсв - зварювальний струм, A; tосн - основний час горіння дуги.

Коефіцієнт плавлення ар показує, скільки розплавляється електродного металу в грамах за 1 год горіння дуги під дією струму 1 А. Отже, маса електродного металу, що розплавляється за 1 год, визначається значенням зварювального струму і коефіцієнта плавлення.

Під час зварювання під флюсом втрати електродного металу на угар і розбризкування практично відсутні (не перевищують 1% від маси розплавленого електродного дроту). Тому можна вважати, що весь розплавлений електродний метал переходить у шов, тобто маса наплавленого металу дорівнює масі розплавленого електродного металу.

На мал. 12 наведено залежності коефіцієнта плавлення електродного дроту діаметром 1,6-8 мм від зварювального струму. Під час зварювання під флюсом ар залежно від струму і діаметра електродного дроту може змінюватися у великих межах. Зі збільшенням зварювального струму і зменшенням діаметра електродного дроту (збільшенням густини струму) коефіцієнт плавлення зростає, що пов'язано з попереднім підігріванням кінця електродного дроту струмом, що проходить по ньому.

 

Особливо значно коефіцієнт плавлення змінюється під час зварювання електродним дротом малих діаметрів.

Зміна швидкості зварювання в межах 20-100 м/год не чинить помітного впливу на зміну коефіцієнта плавлення.

Збільшення вильоту електрода веде до зміни попереднього нагрівання кінця електрода джоулевим теплом і відповідно до збільшення коефіцієнта плавлення.

Вище було зазначено, що одним із показників, які характеризують продуктивність процесу зварювання, є маса металу, що наплавляється, за одиницю часу. Залежність маси електродного дроту діаметром 1,6-8 мм, що розплавляється, від зварювального струму показана на мал. 13.

Застосування електродного дроту малих діаметрів (1,6-2,5 мм) характеризується вищою продуктивністю плавлення електродного металу. У разі застосування електродного дроту діаметром 2 мм для розплавлення однакової кількості електродного металу зварювальний струм може бути зменшений на 35-40% порівняно зі струмом за діаметру електродного дроту 5 мм і на 40-45% порівняно зі струмом за діаметру дроту 6 мм.

Необхідно враховувати, що під час зварювання електродним дротом малих діаметрів внаслідок глибокого проплавлення переріз стикових швів може бути зменшений завдяки зменшенню кута оброблення, а катети кутових швів можуть бути зменшені порівняно з катетами, які виконує електродний дріт діаметром 4-5 мм. Тому при використанні дроту малих діаметрів вартість зварювання одиниці довжини шва може бути знижена.

Для електродного дроту діаметром 2 мм можна рекомендувати зварювальний струм до 600 А. Застосування більш високих значень струму потребуватиме підвищення напруги дуги, а отже, і збільшення напруги холостого ходу джерела живлення дуги.

Швидкість плавлення електродного дроту

Механізм подачі електродного дроту автоматів і напівавтоматів зазвичай конструюється з розрахунком забезпечення подачі електродного дроту зі швидкістю його плавлення.

Знаючи масу електродного дроту, що розплавляється, можна визначити середню лінійну швидкість плавлення електродного дроту vпл за формулою:

vпл= Qp/q ,

де vпл - середня швидкість плавлення електродного дроту, м/год; Qp - маса електродного дроту, що розплавляється, кг/год; q - маса 1 м електродного дроту, кг. Для вираження швидкості плавлення в метрах за хвилину швидкість плавлення, виражену в метрах за годину, необхідно розділити на 60

 

На мал. 14 представлені криві зміни лінійної швидкості плавлення електродного дроту діаметром 1,6-8,0 мм залежно від зварювального струму.

Автомати, розраховані на застосування електродного дроту діаметром 3-6 мм для зварювання на струмах 400-1200 А, можуть мати механізми подавання електродного дроту, що забезпечують його подавання зі швидкістю 0,5-2,0 м/хв. Автомати або напівавтомати, призначені для застосування електродного дроту діаметром 1,6-2,5 мм для зварювання на струмах 200-600 А, можуть мати механізми подавання електродного дроту, що забезпечують його подавання зі швидкістю 3-12 м/хв.

Зміна швидкості зварювання в межах 6-60 м/год і зміна напруги дуги в допустимих межах щодо формування шва не чинять істотного впливу на швидкість плавлення електродного дроту.

Рід і полярність струму помітно впливають на швидкість плавлення електродного дроту. Під час зварювання на однакових струмах швидкість плавлення за зворотної полярності (плюс на електроді) нижча на 20-30%, ніж за прямої полярності, і на 15-20%, ніж на змінному струмі. Під час зварювання на постійному струмі стикових з'єднань без скосу кромок і кутових з'єднань з малим катетом слід застосовувати струм зворотної полярності.

Під час робіт, пов'язаних із необхідністю наплавлення великої кількості металу, доцільно використовувати струм прямої полярності. Для зварювання на струмах понад 300-400 А з економічних міркувань слід застосовувати змінний струм. Вартість зварювальних трансформаторів значно нижча за вартість перетворювачів і випрямлячів.

Витрата електроенергії

Питома витрата електроенергії (потужність у кіловат-годинах, що витрачається на плавлення 1 кг електродного металу) у разі застосування електродного дроту малих діаметрів знижується, що видно з графіків (мал. 15) витрати електроенергії для розплавлення електродного дроту діаметром 1,6-8,0 мм залежно від зварювального струму. Під час розплавлення електродного металу питома витрата електроенергії під час використання дроту діаметром 2 мм становить 1,7-1,8 кВт.год/кг, а під час діаметру дроту 5-6 мм - приблизно 2,4-2,6 кВт.год/кг. Отже, при зварюванні електродним дротом діаметром 5-6 мм питома витрата електроенергії приблизно на 40% вища, ніж при зварюванні електродним дротом діаметром 2 мм.

 

Металургійні процеси під час зварювання під флюсом

У процесі зварювання між рідким флюсом і металом протікають металургійні реакції, в результаті яких відбувається відновлення оксидів марганцю і кремнію, які перебувають у флюсі, і за рахунок цього метал шва збагачується марганцем і кремнієм. Утворений у процесі реакції закис заліза (FeO) переходить у шлак.

Перехід марганцю і кремнію з флюсу в метал шва залежить від вмісту цих елементів у дроті та флюсі і від режиму зварювання. Зі збільшенням вмісту марганцю і кремнію у флюсі зростає інтенсивність переходу їх у шов. Зі збільшенням зварювального струму перехід у шов марганцю і кремнію зменшується, а при збільшенні напруги на дузі - збільшується. Це пов'язано зі зміною співвідношення між кількістю розплавленого флюсу і металу шва. Збільшення зварювального струму призводить до підвищення частки розплавленого основного металу в металі шва, а підвищення напруги дуги - до збільшення кількості розплавленого флюсу. У процесі зварювання відбувається вигоряння вуглецю і виділення його окису з металу під час затвердіння. При недостатньому вмісті в зварювальній ванні марганцю і кремнію в металі шва утворюються пори. Як зазначалося вище, підбором марки зварювального дроту і флюсу, а також зміною режиму зварювання можна регулювати хімічний склад металу шва.

Другие статьи
Автоматичне зварювання під флюсом (АЗФ/SAW)
Сутність, особливості та переваги авт. зварювання під флюсом Принципова схема процесу автоматичного зварювання під флюсом на флюсо-мідній підкладці 1 наведена на рис. 1.   Електродний дріт 4 автоматично подається в зону зварювання. Дуга горить між ...
Види покриттів електродів: характеристики, призначення
Призначення покриття електродів Діаметр покриття електродів Товщина покриття електродів Електроди з кислим покриттям (символ А) Електроди з целюлозним покриттям (символ Ц) Електроди з рутиловим покриттям (позначення Р) Електроди з основним пок...
Сварочная проволока Hyundai SM-70 E - новое поколение сварочных материалов!
Омедненная сварочная проволока SM-70 предназначена для сварки рядовых и ответственных конструкций из низкоуглеродистых сталей типа Ст.3, Ст.5, Сталь 10, Сталь 25 и т.п. в среде защитного газа (Ar – 80%, CO2 – 20%), во всех пространственных положениях....
О Компании Инструментал-Н
Компания «Instrumental-n» специализируется на продаже электросварочного оборудования и является официальным дилером на территории Украины европейских заводов IMS, Fimer, GYS, Awelco, Deca и других производителей. Если вам необходимо такое оборудова...
IMS новое поколение сварочных инверторов.Cварка методом TIG
IMS: новая марка сварочных инверторов. Cварочные инверторы IMS предназначенны для профессионалов во всем мире. Как на внутреннем, так и на международном рынке успех марки IMS базируется на следующих принципах: • Уникальная и специфическая технолог...
InterExpo.com.ua - Бизнес портал. Статьи. Каталог компаний. Прайс-листы и Спецпредложения. Строительство, ремонт
Copyright 2005-2024