11 група       17.03.2020р.     Урок №113-114

ТЕМА №16.   Технологія механізованого зварювання

Урок №113-114.  Режими механізованого зварювання під флюсом.

                             Вплив форми розробки кромок на шов.

План

1.     Показники режиму механізованого зварювання під флюсом.

          2.     Вплив форми розробки кромок на шов.

Домашнє завдання : І.В.Гуменюк, О.Ф. Іваськів 
                                   Технологія електродугового зварювання
                                    ст.200-207. 

Для вивчення теми уроків можна використати підручник або наступний матеріал

①

Показники режиму механізованого зварювання під флюсом.

До режимів автоматичного й напівавтоматичного зварювання під флюсом відносяться: сила зварювального струму, діаметр електродного дроту, напруга дуги, рід струму та полярність, швидкість зварювання, швидкість подачі електродного дроту, виліт електрода, нахил електрода вздовж і поперек шва, нахил виробу, марка флюсу та його грануляція, розробка кромок, величина зазору, а також при необхідності, попередній підігрів перед зварюванням і термічна обробка після зварювання.

  Сила зварювального струму

При збільшенні зварювального струму зростає тиск дуги, внаслідок чого рідкий метал зварювальної ванни більш інтенсивно витісняється з-під електрода і дуга занурюється вглиб основного металу. При цьому глибина  проплавлення основного металу збільшується, незначно зростає ширина шва, а коефіцієнт форми шва зменшується. Основні розміри шва в поперечному перерізі зображено на рис. 10.6

Для забезпечення стійкого процесу зварювання й підтримання визначеної довжини дуги одночасно із збільшенням зварювального струму необхідно підвищити швидкість подачі електродного дроту, а це спричиняє збільшення висоти посилення шва.

При підвищенні зварювального струму при інших незмінних умовах зменшується кількість розплавленого флюсу.

Залежність глибини проплавлення від зварювального струму виражається формулою:

h = K-I_3в,

де К — коефіцієнт пропорційності, який залежитьвід роду струму і його полярності, діаметра електрода і складу флюсу.

Встановлено що при зварюванні під флюсом постійнимструмом зворотної полярності глибина проплавлення менша ніж при прямій полярності.

Таблиця 1

Значення коефіцієнта пропорційності К залежно від марки флюсу, діаметра електрода, роду струму й полярності

Флюс	Рід струму й полярність	Діаметр          електродного        дроту, мм	Значення К, мм/100А
			зварювання         втавр і встик з розробкою кромок	наплавлення         і зварювання          встик без        розробки        кромок
АН-348А	Змінний	5	1,5	1,1
АН-348А	Змінний	2	2,0	1,0
АН-348	Постійний зворотньої  полярності	5	1,75	1,1
АН-348	Постійний прямої полярності	5	1,25	1,0
ОСЦ-45	Змінний	5	1,55	1,15

Таблиця 2

Вплив щільності струму (діаметр електрода) на форму шва

Показники	Значення показників при зварювальному  струмі, А
	700-750			1000-1100			1300-1400
Діаметр електрода, мм	6		5	4	6	5	4	6	5
Середня щільність струму, А/мм2	26		36	58	38	52	84	48	68
Глибина проплавлення, мм	7,0		8,5	11,0	10,5	12,0	16,5	17,5	19,0
Ширина шва, мм	22		21	19	26	24	22	27	24
Коефіцієнт форми шва	3,1		2,5	1,7	2,5	2,0	1,3	1  ,5	1,3

Зменшення діаметра дроту при незмінному струмі (збільшення щільності струму) призводить до зворотного явища — зосередження активної плями на осі електрода і зменшення блукання дуги поверхнею зварювальної ванни. Внаслідок цього глибина проплавлення зростає, а ширина шва зменшується.

 Напруга дуги

Із усіх параметрів механізованих способів зварювання на ширину шва найбільше впливає напруга дуги.

Із підвищенням напруги дуги збільшується ЇЇ довжина й рухливість. При цьом зростає частка тепла, що йде на плавленняповерхні основного металу та флюсу. Це призводить до значногозбільшення ширини шва, при чому глибина провару зменшується, що особливо важливо при зварюванні тонкого металу.

Із підвищенням напруги дуги збільшення ширини шва залежитьтакож і від роду струму. При однакових значеннях напруги дуги ширина шва на постійному струмі, а особливо при зворотнійполярності, значно більше ширини шва, звареного на змінномуструмі (табл. 3, 4).

Таблиця 3

Вплив напруги дуги на ширину проплавлення при зварюванні змінним струмом

Напруга дуги, В	Ширина  проплавлення, мм
25	15
40	16
43	22

Примітка: Ізв = 600-640А; dел = 5 мм; Vзв = 24 м/год; флюс АН-3

Таблиця 4

Вплив напруги дуги на ширину проплавлення при зварюванні постійним струмом

Напруга дуги, В	Ширина проплавлення (мм) при зварюванні струмом
	прямої полярності	зворотної полярності
30-32	21	22
40-42	25	28
55-55	25	33

Примітка: Ізв = 550А; Vзв = 24 м/год; dел = 5 мм; флюс АН-348.

Зварювальний струм і напруга дуги протилежно впливають на форму шва. Тому для одержання шва оптимальної форми збільшення зварювального струму при збільшеній товщині зварюваного металу повинне обов'язково супроводжуватися відповідним підвищенням напруги дуги. На практиці напруга дуги встановлюється залежно від величини зварювального струму і діаметра електрода (табл. 5).

Таблиця 5

Залежність напруги дуги від зварювального струму при зварюванні під флюсом

Струм, А	Напруга дуги (В) при діаметрі дроту, мм
	2 (флюсАН-348А)	5 (флюс АН-348А і ОСЦ-45)
180-300	32-34	—
300-400	32-35	—
500-600	36-40	—
600-700	—	38-40
700-850	—	40-43
850-1000	—	40-43
1000-1200	—	40-44

Рід і полярність струму

Полярність постійного струму неоднаково впливає на глибину проплавлення, що пояснюється різною кількістю тепла, що виділяється на катоді (мінус) і аноді (плюс). На аноді тепло виділяється в результаті бомбардування його потоком електронів, а на катоді — в результаті бомбардування позитивно зарядженими іонами. При зварюванні на повітрі ручним дуговим зварюванням більше тепла виділяється на аноді, оскільки він бомбардується електронами. При зварюванні майже під усіма флюсами в результаті зростання кінетичної енергії позитивно заряджених іонів, які бомбардують катод, більше тепла буде виділятися на катоді.

Виходячи з цього, при автоматичному і напівавтоматичному зварюванні під флюсом простійним струмом, як правило, застосовується зворотня полярність, при якій в основному розплавляється основний метал.

Швидкість зварювання

Зміна швидкості зварювання при незмінному струмі й напрузі впливає на глибину та ширину проплавлення, а також на площу поперечного перерізу шва внаслідок зміни положення стовпа дуги, товщини шару рідкого металу під дугою і погонної енергії зварювання.

Із збільшенням швидкості зварювання стовп дуги відхиляється вбік, протилежний напрямку зварювання. При цьому з-під дуги витісняється більше рідкого металу і товщина його шару зменшується. Разом з тим зменшується погонна енергія зварювання, що призводить до скорочення площі перерізу шва.

Рідкий метал зварної ванни під дугою є ніби подушкою між дугою і основою ванни (зварювальним металом). Він чинить опірзаглибленню дуги й збільшенню проплавлення основного металу. Чим товстіший шар рідкого металу під дугою, тим менша глибинпроплавлення. Тому при збільшенні швидкості зварювання до 40-50 м/год спостерігається деяке збільшення глибини проплавлення, хочпогона енергія зварювання і площ перерізу шва зменшуються. При подальшому збільшенні швидкості зварювання вплив зменшенняпогонної енергії стає переважаючим і в результат іцього глибина провару і площа перерізу шва зменшуються.

Збільшення швидкості зварювання супроводжуєтьсязменшенням ширини провару внаслідок зниження погонної енергіїзварювання й відхилення стовпа дуги. При цьому зменшуєтьсяпрогрів зварних кромок і рідкого металу зварної  ванни. При зварюванні із швидкістю понад 70-80 м/год ширина проплавлення основного металу буде більшою ширини затверділого валика шва, а по обидві його боки утворюються не заповнені металом канавки.

Швидкість зварювання шва, визначають за формулою :

Vзв=2500/ Iзв

де Vзв — швидкість зварювання м/год; Iзв — зварювальний струм, А.

При необхідності вести зварювання на великих швидкостяхзастосовують спеціальні методи (дводугове зварювання, зварювання трифазною дугою та ін.).

  Швидкість подачі електродного  дроту

Цей параметр режиму зварювання тісно пов'язаний із силою зварювального струму і напругою дуги. Для стійкого процесу зварювання швидкість подачі електродного дроту повинна бути рівною швидкості його плавлення. При недостатній швидкості подачі електродного дроту можливі періодичні обриви дуги, при дуже великій швидкості подачі проходять часті короткі замикання електрода на зварну ванну. Це спричинює непровари та погане формування шва.

  Виліт електрода

Із збільшенням вильоту електрода зростає інтенсивність його попереднього підігріву зварювальним струмом, який проходить через нього. Електрод плавиться швидше, а основний метал залишається порівняно холодним. Крім того збільшується довжина дуги, що призводить до зменшення глибини провару й до деякогозбільшення ширини шва.

 Нахил електрода вздовж шва

Звичайно зварювання виконується вертикальним електродом.

В окремих випадках зварювання може проводитися кутом вперед і кутом назад.

При зварюванні кутом уперед рідкий метал підтікає під дугу. При цьому товщина прошарку рідкого металу збільшується, а глибина провару зменшується. Також зменшується висотапосилення шва, але помітно зростає його ширина. Це дозволяєвикористовувати зварювання кутом уперед. При зварюванні кутом уперед краще проплавляються кромки, що дає можливістьпроводити зварювання на підвищених швидкостях. При зварюванні кутом назад рідкий метал тиском газів витіснюється з-під дуги. Товщина прошарку рідкого металу під нею зменшується і глибина провару збільшується. Збільшується також висота посилення шва, але значно зменшується його ширина. Внаслідо глибокого провару і недостатнього прогріву зварних кромок можливе несплавлення основного металу з наплавленим і утворення пористості шва. Тому зварювання кутом назад застосовують обмежено. В основному йогозастосовують при зварюванні великих товщин на невеликих швидкостях (наприклад, при дводуговому зварюванні абозварюванні кільцевих швів невеликого діаметру).

 Нахил виробу

Автоматичне та напівавтоматичне зварювання під флюсом проводиться при горизонтальному положені виробу. Можливезварювання знизу вверх (на підйом) або зверху вниз (на спуск).

При зварюванні на підйом рідкий метал під дією власної масивитікає з-під дуги, прошарок рідкого металу зменшується, щопризводить до збільшення глибини провару і зменшення ширини шва. При куті нахилу понад 6-8° з двох боків шва можутьутворитися підрізи. При цьому зовнішній вигляд шва погіршується.

При зварюванні на спуск розплавлений метал підтікає під дугу, що призводить до збільшення товщини прошарку рідкого металу При цьому глибина провару зменшується. Зварювання на спуск дозволяє збільшити швидкість зварювання при якісномуформуванні шва. Невелика глибина провару дозволяє застосовуватицей спосіб при зварюванні тонкого металу. При куті нахилу понад 15-20° відбувається сильнее розтікання електродного металу, якийнатікає на поверхню зварного виробу, але не сплавляється з ним.

 Марка флюсу та його грануляція

Різні флюси мають неоднакові стабілізуючі властивості. Із підвищенням стабілізуючих властивостей флюсу збільшується довжина дуги й напруга на ній. При цьому зростає ширина шва і зменшується глибина провару. Чим крупніший флюс, тим менша його об'ємна (насипна) маса. Флюси з малою об'ємною масою (крупнозернисті, скло- та пемзовидні) здійснюють менший тиск на газову порожнину зони зварювання, що сприяє одержанню більш широкого шва з меншою глибиною провару.

Застосування дрібнозернистих флюсів з великою об'ємною масою призводить до збільшення глибини провару і зменшення ширини шва.

②

 Вплив форми розробки, величини зазору,
товщини і температури основного металу на форму шва

Зазор і форма розробки кромок майже не впливають на формyокреслення та форму шва, але впливають на співвідношення частин електродного та основного металу в шві. Чим більший зазор або розробка кромок тим менша частка основного металу в шві.

  Електродний метал при наплавленні утворює посилення. При зварюванні з'єднання із зазором або розробкою електродний метал частково або повністю розташовується в них. Залежно від співвідношення перерізу зазору і наплавленого металу, шов може бути з посиленням, без посилення або послаблений. Глибина проплавлення збільшується настільки, наскільки зростає послаблення шва. Якщо ширина зрізу кромок не перевищує ширини проплавлення при наплавленні валика на рівну поверхню, то збільшення довжини розробки може тільки викликати непровар у корені шва.

Рис.1.Вплив зазору і розробки кромок на форму шва:

а- вплив зазору і розробки; б-вплив ширини розробки; l- ширина шва;  q- висота підсилення;  h- глибина проплавлення;  t- товщина шва (t=h+q)

Вплив зазору і розробки кромок на форму шва. Якщо ширина розробки значно перевищує ширину наплавленого валика, то глибина проплавлення шва збільшується настільки, наскільки зростає послаблення шва. Оскільки товщина автоматичного шва не залежить від величини зазору і величини розробки кромок, кутовий шов таврового з'єднання можна прирівняти до стикового шва, що виконується в розробку кромок із кутом розкриття 90°.

Товщина й температура зварного металу не впливають на глибину проплавлення, якщо вона не перевищує приблизно 3/4 товщини зварного металу. В той же час товщина й температура металу впливають на зовнішню форму валика. При зварюванні нагрітого металу одержують широкий і низький шов, при зварюванні на морозі — значно вужчий і вищий. Якщо глибина провару становить приблизно 3/4 товщини зварного металу, то навіть невелике місцеве зменшення його товщини може призвести до різкого збільшення глибини провару та пропаду Аналогічно може впливати й підвищення температури металу, що зварюється, якщо провар дорівнює 3/4 його товщини.

Питання для самоконтролю знань.

1.     У чому суть зварювання під флюсом і його переваги?

2.     Назвіть показники режиму механізованого зварювання під флюсом.

3.     Як впливає сила зварювального струму на коефіцієнт форми шва?

4.     Як впливає напруга дуги на ширину шва?

5.     Чи впливає швидкість зварювання і кут нахилу електрода на геометричні розміри шва?

6.     Визначте показники режиму зварювання для низьковуглецевої сталі товщиною 6мм.