Лабораторна робота № 4
Тема : Вибір режиму зварювання
Мета роботи : знати і вміти проводити вибір режиму зварювання .
4.1 Інформація для самостійної підготовки
Під режимом зварювання розуміють сукупність показників , які
визначають стабільну течію процесу зварювання . Ці показники називають
параметрами режиму , вони впливають на кількість тепла , яке вводиться в вибір при зварюванні . До основних режимів зварювання відносяться : струм , рід і полярність струму , діаметр електроду , напруга дуги та швидкість зварювання. При ручному зварюванні до них додається величина поперечного переміщення кінця електроду . Останні показники – виліт ( довжина ) електроду , тип і марка покриття електроду , початкова температура металу , кут нахилу електроду до основного металу – є додатковими елементами режиму зварювання .
Вплив елементів режиму зварювання на розміри і форми шва. Розміри шва і форма провару не залежать від типу шва( валиків шов, кутовий, стиковий, зварювання без розчищення і проміжку, зварювання зрозчищенням і проміжком ) , а визначаються в основному режимі зварювання. Основним показником форми шва є коефіцієнт форми провару , який подається як відношення ширини шва до глибини провару . При дуговому зварюванні він може змінюватися в широких межах від 0,8 до 20. Зменшення ширини шва та збільшення глибини провару зменшують коефіцієнт форми провару , а протилежні зміни цих параметрів збільшують його .
Збільшення струму – збільшує , а зменшення – зменшує глибину провару. При глибині провару більш 0,7 …0,8 товщини металу різко змінюються умови відведення тепла від нижньої частини зварної ванни , це може призвести до різкого проплавлення металу. Чим легший метал , тобто чим менше його густина, тим більший його провар при струмі даної величини .
За однієї і тієї ж величини струму найбільша глибина провару виходить
при зварюванні на постійному струмі зворотної полярності. При зварюванні на прямій полярності глибина провару менша на 40 … 50% , а при змінному струмі - менша на 15 … 20% , ніж при зварюванні на постійному струмі зворотної полярності .
Ширина шва при постійному стумі прямої полярності менше , ніж при
зварюванні постійним струмом зворотної полярності і змінним струмом . Ці
зміни стають помітними тільки при напрузі дуги більш 30 В .
Зменшення діаметру електрода при цьому ж струмі підвищує густоту
струму у електроді та скорочує ширину шва. Відповідно при зменшенні
діаметру електрода глибина провару зростає. Ширина шва зі збільшенням
діаметру збільшується за рахунок підвищення руху дуги .
Напруга дуги майже не впливає на глибину провару , але впливає на
ширину шва. При збільшенні напруги ширина шва збільшується , при зниженні - зменшується. При ручному зварюванні напруга незначно змінюється ( від 10 до 22 В ), що практично не впливає на ширину шва .
При малих швидкостях ручного зварювання , які складають 1 … 1,5 м/год, глибина провару виходить мінімальною, тому що в цьому випадку інтенсивність витиску рідкого металу зварної ванни з-під основи стовпа дуги невелика. Шар рідкого металу , який створюється у основи дуги , заважає проплавленню основного металу . Підвищення швидкості зварювання до деякого значення, відповідно максимальній погонній енергії дуги, збільшує глибину провару. Ширина шва залежить від швидкості зварювання : збільшення швидкості зменшує ширину шва , а зменшення – збільшує ширину шва . Це відношення зберігається при усіх швидкостях зварювання і широко використовується на практиці для регулювання ширини шва.
Поперечне переміщення електроду сильно впливає на глибину провару і ширини шва , тому його широко застосовують при ручному зварюванні для регулювання форми шва. Збільшення ширини поперечних переміщень кінця електроду збільшує ширину шва і зменшує глибину провару і навпаки. Це пов’язано із зміною концентрації тепла дуги на металі.
При збільшенні довжини електроду ( чи його вильоту ) він більше
нагрівається і швидкість його плавлення зростає , що призводить до зменшення струму та глибини провару . Якщо діаметр дроту більше 3 мм , зміна вильоту ±6 … 8 мм не впливає на формування шва .
При застосуванні легкого флюсу і електроду з легкоплавким покриттям рух дуги збільшується, зростає ширина шва та скорочується глибина провару. При підвищенні товщини шару чи тугоплавкого покриття на кінці електроду утворюється чохольчик, який обмежує рух дуги, що призводить до зменшення ширини шва і збільшенню глибини провару .
Початкова температура металу у межах від – 60 до +80ºС не впливає на форму шва . Підігрів основного металу до 100 … 400ºС призводить до
збільшення ширини шва і глибини провару і при цьому швидше росте ширина шва, ніж провар .
Зварювання ведеться вертикальним електродом з похиленням уперед і
кутом назад ( відносно напрямку зварювання ) . При зварюванні кутом назад дуга сильніше витискає метал з ванни і глибина провару зростає, а ширина шва зменшується. При зварюванні кутом уперед тиск стовпа на
поверхню металу знижується, що зменшує глибину провару і збільшує
ширину шва .
Для нормального формування шва при ручному зварюванні кут нахилу виробу повинен бути 8 … 10º. При більшому куті і зварюванні на спуск відбувається підтік рідкого металу з-під основи дуги , а при зварюванні на підйом – з’являються не провари і підрізи по кромках шва.
Практично вибір режиму ручного дугового зварювання зводиться до
визначення діаметру електроду і сили зварювального струму. Швидкість
зварювання і напруга на дузі встановлюється самим зварником з залежності
від виду зварного з’єднання, марки сталі, марки електроду, положення шва у просторі. Діаметр електроду вибирається в залежності від товщини
зварюваного металу, виду зварного з’єднання, типу шва та ін. При зварюванні стик листів товщиною 4 мм у нижньому положенні діаметр електроду береться рівним товщині зварюваної сталі. При зварюванні сталі більшої товщини застосовують електроди діаметром 4 … 6 мм при умові забезпечення повної можливості провару металу і правильного формування шва .
У багатошарових стикових і кутових швах перший шар виконується
електродом 2 … 4 мм; наступні шари і проходи виконуються електродом
більшого діаметру .
Зварювання у вертикальному положенні звичайно виконується
електродами діаметром не більш 4 мм, рідко 5 мм, електроди діаметром 6 мм можуть застосовуватися тільки зварником високої класифікації .
Верхні шви, як правило, виконують електродами не більше 4 мм . Сила зварювального струму вибирається в залежності від діаметру електроду і марки електродного покриття. Якщо струм малий, то у зварну ванну буде надходити недостатньо тепла і можливе не сплавлення основного і наплавленого металу ( не провар ), що знижує стійкість зварного з’єднання. При великому струмі весь електрод ( через деякий час після початку зварювання, при згорянні електроду 15 … 20 см ) сильно розігрівається, його метал починає швидше плавитися і витікає у шов. Це створює надлишок наплавленого металу у шві і пов’язано з небезпекою утворення непровару у випадку попадання рідкого електродного металу на нерозплавлений основний метал .
При виборі величини струму для зварювання в стик у нижньому
положенні можна використати формулу академіка К.К. Хренова :
Iзв= ( 20+6 ∙ d ) ∙ dе , ( 4.1 )
де Iзв - зварювальний струм , А ;
dе - діаметр металічного стрижня електроду , мм .
При товщині металу менш 1,5d струм зменшується у порівнянні з
одержаним по формулі .
При зварюванні вертикальних та горизонтальних швів струм зменшується проти прийнятого для зварювання у нижньому положенні на 10 … 15% , а для верхніх – на 15 … 20% , з тим, щоб рідкий метал не витікав із зварної ванни .