Односторонняя сварка под флюсом

Обновлено: 20.09.2024

Цель работы. Ознакомление с возможностями и конструктивными особенностями современных автоматов с саморегулированием по току и напряжению, освоение подбора режима сварки, экспериментальная проверка режимов сварки.

Задание

1. Изучить принцип работы и устройство сварочных автоматов типа АДС-1000-2, АДФ-500, АДФ-1000, по плакатам и наглядным пособиям ознакомиться с автоматами типа "Бриг","Мир".

2. Провести подбор (расчет) режимов сварки для эксперимен-
тальных образцов, определить параметры наплавки (сварки) и мгновенную скорость охлаждения.

3. Получить опытные данные и провести их обработку.

4. Составить отчет о работе.

Основные сведения

При этом способе сварки электрическая дуга горит под зер-нистым сыпучим материалом, называемым сварочным флюсом. Под действием тепла сварочной дуги расплавляется электродная проволока и основной металл, а также часть флюса. В зоне сварки образуется полость, заполненная парами металла, флюса и газами. Расплавленный флюс, окружая газовую полость, защищает дугу и расплавленный металл в зоне сварки от вредного воздействия окружающей среды, осуществляет металлургическую обработку металла в сварочной ванне.

В настоящее время получили широкое распространение несколько разновидностей автоматической сварки под слоем флюса:

- автоматическая двухсторонняя сварка стыковых соединений;

- автоматическая односторонняя сварка стыковых соединений;

- автоматическая сварка угловых соединений.

Эти виды сварки могут быть разделены также на насколько разновидностей. Примерную классификацию способов сварки можно найти в литературе [ 5,7 ].

Большой технический интерес представляют осваиваемые в судостроении новые виды сварки под флюсом, в частности, автоматическая односторонняя сварка стыковых соединений с обратным формированием шва. Принципиально процесс односторонней автоматической сварки с двухсторонним формированием шва характеризуется тем, что выполнение сварки под флюсом производится с одной стороны со сквозным проплавлением свариваемых кромок. При этом происходит окончательное формирование шва с обратной стороны свариваемых деталей.

Преимуществами этого способа сварки являются:

- повышение производительности в 1,5 - 2,5 раза по сравнению с двухсторонней автоматической сваркой под флюсом за счет возможности сварки больших толщин без разделки кромок, увеличения средней скорости сварки при пересчете на двухстороннюю сварку;

- экономия сварочных материалов за счет уменьшения разделки на основном объеме свариваемых листов;

- снижение общего времени изготовления крупногабаритных полотнищ за счет исключения операция кантовки для подварки обратной стороны шва;

- исключение крановых операций на кантовке полотнищ и площади для кантовки;

- снижение и даже исключение внутренних дефектов сварных швов, таких как поры, шлаковые включения, не провары.

В настоящее время в отечественной и зарубежной промышленности, в основном, применяются два способа односторонней автоматической сварки, отличающиеся, главным образом, по принципу формирования обратной стороны шва: сварка на флюсо-медной подкладке (автоматы типа "Мир") и сварка на медном скользящем ползуне. (Автоматы типа "Бриг", ТС-44 и др.). Принципиальные схемы указанных способов односторонней сварки показаны на рис. 15.

Выбор основных параметров режима сварки под слоем флюса может быть выполнен как по таблицам справочных данных[ 2,3,5], так и расчётным методом. Существует несколько методик расчета, мы остановимся на методике В.П. Демянцевича. Основные параметры сварки можно рассчитать в следующей последовательности.

Сила сварочного тока определяется по формуле

I _св = ( 80 ÷ 100 )• h _{1 , (7.1)}

где - расчетная глубина проплавления, мм (рис. 16).

При однопроходной односторонней сварке принимают (сборка без зазора, без разделки кромок), где

Где Н – высота усиления шва плюс глубина проплавления «а» (Рис.16), мм;

F_н - площадь поперечного сечения наплавленного валика, мм 2 ( формула 3.5).

б - ширина шва, мм.

Выражение (7.2) приведено для справки.

Рис.15. Принципиальные схемы односторонней автоматической сварки.

а - на флюсо-медной подкладке (автоматы типа "Мир"); б - на скользящем медном охлаждаемом ползуне (автоматы типа "Бриг",ТС-44); в - на флюсовой подушке.

На Рис.16 показаны геометрические размеры швов.

Рис. 16. Геометрические размеры(параметры) швов стыковых соединений.

а - без разделки кромок, без зазора; б - без разделки с гарантированным зазором; в - с V - образной разделкой кромок.

Диаметр электродной проволоки можно определить по выражению:

где

Допустимая плотность тока для различных диаметров электродной проволоки определяется по табл. 15.

d_э, мм	2	3	4	5	6
i, А/мм 2	65-200	45-90	35-60	30-50	25-45

где коэффициент А выбирают как и для полуавтоматической сварки в С0₂ в зависимости от диаметра электрода по табл. 16.

Напряжение на дуге

Для проверки правильности выбранных основных параметров сварки можно рассчитать следующие величины

Коэффициент формы провара

(7.7)

А/мм2 (при сварке на обратной полярности).

Определяют глубину проплавления б₂(Рис.18) при рассчитанных выше основных параметрах режима:

Полученные значения сравнивают с данными

, представленными в ГОСТ [ ].

Погрешность не должна превышать 5%.

Можно рассчитать и мгновенную скорость охлаждения

, о С/с (7.10)

Т₀ - начальная температура изделия, °С (температура окружающей среды);

Т - температура наименьшей устойчивости аустенита, °С ( принимается равной 550-600).

Полученное значение ϖ ₀ сравнивают с оптимальным интервалом скоростей охлаждения (табл. 17).

Если полученные значения мгновенной скорости охлаждения металла в околошовной зоне не выходят за пределы значений, указанных в табл.17, то выбранный режим сварки обеспечит получение заданных свойств металла в околошовной зоне (ударная вязкость, твёрдость и др.). В противном случае следует изменить режимы сварки или технологию сварки – сварка за несколько проходов либо применить предварительный или сопутствующий сварке нагрев околошовной зоны и др.

Контрольные вопросы

1. Каковы основные преимущества автоматической сварки под флюсом перед другими способами сварки?

2.Каковы преимущества односторонней однопроходной сварки стыковых соединений по сравнению с двухсторонней сваркой под слоем флюса?

3.Расскажите принцип работы автоматов типа "Бриг".

4.Какие параметры подлежат расчету по методике В.П. Демянцевича?

5.Зачем проводят расчет мгновенной скорости охлаждения металла в околошовной зоне?

Односторонняя сварка под флюсом

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА СВАРКИ (ТКС)

ОДНОСТОРОННЯЯ АВТОМАТИЧЕСКАЯ СВАРКА ЗАПОЛНЯЮЩИХ СЛОЕВ ШВА ПРОВОЛОКОЙ СПЛОШНОГО СЕЧЕНИЯ ПОД СЛОЕМ ФЛЮСА ПРИ СВАРКЕ СТАЛЬНЫХ ИЗОЛИРОВАННЫХ ТРУБ 1420 мм В ДВУХТРУБНЫЕ СЕКЦИИ НА ПОЛЕВОЙ ТРУБОСВАРОЧНОЙ БАЗЕ ТИПА ССТ-ПАУ

I. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

1.1. Технологическая карта сварки (далее ТКС) - комплексный нормативный документ, устанавливающий по определённо заданной технологии организацию рабочих процессов по строительству сооружения с применением наиболее современных средств механизации, прогрессивных конструкций и способов выполнения работ. Она рассчитана на некоторые средние условия производства работ. ТКС предназначена для использования при разработке Проектов производства работ (далее - ППР) и другой организационно-технологической документации строительными подразделениями. ТКС является составной частью ППР и используется в составе ППР согласно МДС 12-81.2007.

1.2. В настоящей карте приведены указания по организации и технологии производства работ по односторонней автоматической сварке заполняющих слоев шва проволокой сплошного сечения под слоем флюсом стальных изолированных труб 1420 мм в двухтрубные секции на полумеханизированной трубосварочной базе типа ССТ-ПАУ.

Определен также состав производственных операций, требования к контролю качества и приемке работ, плановая трудоемкость работ, трудовые, производственные и материальные ресурсы, мероприятия по промышленной безопасности и охране труда.

1.3. Нормативной базой для разработки технологических карт являются:

- строительные нормы и правила (СНиП, СН, СП);

- заводские инструкции и технические условия (ТУ);

- нормы и расценки на строительно-монтажных работы (ГЭСН-2001 ЕНиР); производственные нормы расхода материалов (НПРМ);

- местные прогрессивные нормы и расценки, нормы затрат труда, нормы расхода материально-технических ресурсов.

1.4. Цель создания ТК - описание решений по организации и технологии производства работ по односторонней автоматической сварке заполняющих слоев шва под слоем флюсом стальных изолированных труб 1420 мм в двухтрубные секции на полумеханизированной трубосварочной базе типа ССТ-ПАУ, с целью обеспечения их высокого качества, а также:

- снижение себестоимости работ;

- сокращение продолжительности строительства;

- обеспечение безопасности выполняемых работ;

- организации ритмичной работы;

- рациональное использование трудовых ресурсов и машин;

- унификации технологических решений.

1.5. На базТКСТК разрабатываются ППР или как его обязательные составляющие Рабочие технологические карты (далее РТК) на выполнение отдельных видов работ по односторонней автоматической сварке заполняющих слоев шва под слоем флюсом стальных изолированных труб 1420 мм в двухтрубные секции на полумеханизированной трубосварочной базе типа ССТ-ПАУ.

Конструктивные особенности сварки стыков стальных труб решаются в каждом конкретном случае Рабочим проектом.

Состав и степень детализации материалов, разрабатываемых в РТК, устанавливаются соответствующей подрядной строительной организацией, исходя из местных природных условий, имеющегося парка машин, наличия трудовых ресурсов и строительных материалов.

Рабочие технологические карты рассматриваются и утверждаются в составе ППР руководителем Генеральной подрядной строительной организации и согласовываются представителем технического надзора Заказчика.

1.6.ТКСК можно привязать к конкретному объекту и условиям строительства. Этот процесс состоит в уточнении объемов работ, средств механизации, потребности в трудовых и материально-технических ресурсах.

Порядок привязки ТКС к местным условиям:

- рассмотрение материалов карты и выбор искомого варианта;

- проверка соответствия исходных данных (объемов работ, норм времени, марок и типов механизмов, применяемых строительных материалов, состава звена рабочих) принятому варианту;

- корректировка объемов работ в соответствии с избранным вариантом производства работ и конкретным проектным решением;

- пересчёт калькуляции, технико-экономических показателей, потребности в машинах, механизмах, инструментах и материально-технических ресурсах применительно к избранному варианту;

- оформление графической части с конкретной привязкой механизмов, оборудования и приспособлений в соответствии с их фактическими габаритами.

1.7. Технологическая карта сварки разработана для инженерно-технических работников (производителей работ, мастеров, бригадиров) и рабочих, выполняющих работы в III-й температурной зоне, с целью ознакомления (обучения) их с технологией и правилами производства по односторонней автоматической сварке заполняющих слоев шва под слоем флюсом стальных изолированных труб 1420 мм в двухтрубные секции на полумеханизированной трубосварочной базе типа ССТ-ПАУ с применением наиболее современных средств механизации, прогрессивных конструкций и способов выполнения работ.

Технологическая карта разработана на следующие объёмы работ:

Сварка под флюсом

Сварка под флюсом является технологией соединения металлических деталей/заготовок. Существуют различные способы сваривания: ручной, полуавтоматический, автоматический. Соответственно, используется различное оборудование, подбираются определенные режимы.

Благодаря своим неоспоримым преимуществам: точность, скорость, защита шва от коррозии, сварка под флюсом используется практически во всех сферах металлообработки: от машиностроения до изготовления труб большого диаметра и использования на мелких промышленных предприятиях. Как все происходит по технологии и какие проблемы часто возникают в ходе работы, подробно расписано в статье ниже.

Преимущества и недостатки сварки под флюсом

Сварщики знают о негативном воздействии кислорода при сварке и его воздействии на долговечность изделия и качество сварного соединения. Окислительные процессы являются причиной появления трещин на металлических сварных соединениях. Соблюдение технологичности процесса помогает избежать таких негативных моментов. Одной из них является сварка под флюсом. Это один из самых эффективных способов сварки металлов, обеспечивающий прочное и ровное сварное соединение. Но чтобы выполнить такой шов, необходимо наличие специального оборудования и соответствующий уровень квалификации сварщика.

Соединить детали из нержавейки, алюминия и меди зачастую просто невозможно без использования автоматической дуговой сварки под слоем флюса, который выполняет функцию защиты от воздействия кислорода. То же самое касается и классического метода с использованием ручной или полуавтоматической сварки. Плавление металла и соединение заготовок может происходить только при достижении высокой температуры электрической дуги.

Дуговая сварка зачастую сопровождается искрами и брызгами, а также повышенной задымленностью и интенсивным ультрафиолетовым излучением. При использовании технологии сварки под слоем флюса такие факторы исключаются, так как вся расплавленная ванна полностью находится под его толстым слоем, что делает этот процесс безопасным.

Помимо этого, нейтрализация дыма и излучения делает сварку под флюсом более безопасной относительно других способов сварных соединений. Операторам, осуществляющим контроль сварки, не нужно надевать защитную одежду, для этого подойдет и стандартная рабочая униформа.

Так как при дуговой сварке под флюсом используется электричество, то ее не нужно наносить под давлением. Помимо этого, повышенный уровень тепла, выделяемый в процессе сварки, позволяет соединять толстостенные заготовки.

Особенностью сварки под флюсом является ее высокая скорость осаждения металла. Именно это свойство может обеспечить глубокую сварную ванну. Сварка с применением порошковой проволоки под флюсом может ускорить осаждение по сравнению с использованием сплошной проволоки.

Помимо этого, большая концентрация тепла способствует ускорению сварки, скорость может достигать 5 м/мин. В результате структура выполненного шва становится более вязкой, долговечной, однородной и приобретает повышенную коррозионную стойкость. Кроме этого, сварное соединение выглядит более сглаженным и аккуратным.

VT-metall предлагает услуги:

Лазерная резка металла Гибка металла Порошковая покраска металла Сварочные работы

Самой сложной задачей при сварочных работах является избежание деформаций сварного шва. Причиной служит расширение и сжатие металла, а также неоднородных цветных металлов. Так как при сварке под слоем флюса применяется ускоренное сваривание с повышенной тепловой концентрацией, то это позволяет избежать таких нарушений.

Такая технология сварки выполняется не только в помещении, но и на открытом пространстве. Даже при небольшом ветре дуговую сварку под флюсом можно выполнить без нарушений требований, предъявляемых к таким видам работ.

Имеется и ряд недостатков:

Повышенная сложность настройки оборудования.
Невозможность проведения сварочных работ в потолочном и вертикальном положениях.
Неровные края поверхностей свариваемых деталей, которые не позволяют выполнять качественное сварное соединение.

Кроме того, проконтролировать качество сварки сложно, так как сварное соединение находится под слоем флюса.

Сферы применения сварки под флюсом

Однако такая технология в промышленных масштабах оправдывает себя, так как обеспечивает повышение производительности труда, улучшает качество сварного соединения и надежность металлоконструкции в целом.

Сварка под слоем флюса нашла широкое применение в следующих промышленных отраслях:

Судостроение. Корпус судна состоит из предварительно сваренных секций, изготовленных с помощью автоматической или полуавтоматической сварки. С помощью технологии секционной сборки значительно сокращаются сроки изготовления. В промышленном масштабе проведение сварочных работ при соблюдении технологии обеспечивает высокое качество сварного соединения.
Нефтедобывающая отрасль. Методика позволяет производить сборку резервуаров из заготовок на месте при помощи сваривания стальных листов в полотнища рулонного типа.
Изготовление труб большого диаметра для водных коммуникаций, нефтяной и газовой отрасли.
В машиностроительной индустрии при массовом производстве металлоконструкций: вагонеток, вагонов, автомобильных колес и подобных изделий.

Существуют технологии сваривания цветных металлов, алюминия, титана и его сплавов, что дает возможность использовать сварку под флюсом при производстве высоконадежных конструкций, летательных аппаратов, бытовой и промышленной аппаратуры.

Необходимое оборудование для сварки под флюсом

Для выполнения автоматической дуговой сварки под слоем флюса необходимо обеспечить рабочее место:

Сварочной плитой. Ее следует устанавливать на бетонную платформу, потому что она изготавливается из материалов, которые устойчивы не только к высоким температурам, но к резким температурным перепадам.
Наплавной проволокой. Ее толщина обычно составляет от 0,3 до 12 мм, состоит из такого же материала, что и свариваемое изделие.
Неплавящимся электродом, который включает металлический сердечник и керамическую оболочку.
Системой, выполняющей подачу флюсовых частиц, состоящую из шланга необходимого диаметра и резервуара.
Системой контроля. У автоматических установок она более модернизирована, чем у полуавтоматических.

При крупносерийных масштабах производства обычно используют специальный сборочный автоматический стенд, который позволяет не только сваривать любые конструкции, но и обеспечивает надежную фиксацию заготовок в том положении, в котором они должны остаться в готовом изделии. Такое оборудование обеспечивает повышенную надежность закрепления заготовок и позволяет исключить любые отклонения формы и соединения всей конструкции, несмотря на то, что сварщик при работе не видит шов.

Такая технология является идеальной при нанесении угловых и стыковых сварных соединений, процесс происходит быстро, с обеспечением требуемых параметров качества и надежности соединения. Управление конструкцией происходит в автоматическом режиме, поэтому стоит довольно дорого. В некоторых случаях, в качестве альтернативного варианта, стенд может быть оснащен мобильными головками.

Цена на полуавтомат намного ниже, однако такое оборудование требует намного большего участия сварщика в процессе. Оператор должен постоянно следить за вылетом электрода и направлением проволоки, несмотря на то, что последняя подается в автоматическом режиме. Мастер самостоятельно подбирает угол наклона электрода, варьирует скорость при нанесении шва и мощность напряжения согласно специфике обрабатываемого изделия.

Ручным оборудованием чаще всего пользуются любители-сварщики в частных мастерских, хотя бывают и особые случаи применения, если оно наиболее удобно из всех вариантов для сварки изделий. Ручную сварку можно применять из любых положений и даже в неудобных труднодоступных местах.

Виды флюсов для сварки

По методу изготовления флюсы могут быть:

плавлеными;
неплавлеными (керамическими).

Первый тип флюсов (плавленые) изготавливается из смеси кварцевого песка и шлакообразующих марганцевых руд. Сначала их размалывают, перемешивают, а затем расплавляют и гранулируют. Такой вид флюсов является относительно экономичным и в основном применяется для сваривания заготовок из низколегированных сталей.

В состав неплавленого вида флюса входят соли амфотерных металлов и окислителей, которые сначала измельчаются, перемешиваются с жидким стеклом до образования однородной массы, а затем гранулируются и прокаливаются.

Керамический вид обладает мелкодисперсной порошкообразной структурой, используется для сварки под флюсом высоколегированных сталей и сплавов на их основе, причем для конкретной марки свариваемой стали подбирается определенный состав флюса.

По химическому составу флюсы подразделяют на:

оксидные;
солевые;
смешанные.

В состав оксидных флюсов, используемых для сваривания низкоуглеродистых сталей, входят кремний и оксиды активных металлов. Солевой тип флюсов содержит соли хлоридов и фторидов, используется для электросварки стали, легированной хромом и никелем, а также титана. В смешанных флюсах, предназначенных для сварки деталей из разных металлов или многокомпонентных сплавов, используются различные пропорции сочетания солей и оксидов металлов.

Технология сварки под флюсом

При автоматической сварке под слоем флюса скорость перемещения и траектория электрода, как и подача проволоки, регулируется управляющим процессором, функция оператора заключается в отслеживании состояния контроллеров процесса на случай необходимости экстренного отключения сварочного оборудования.

При полуавтоматической сварке под слоем флюса происходит автоматическое регулирование силы тока сварки, угла наклона электрода относительно линии сварки и скорости подачи проволоки, а ведение дуги выполняет сам сварщик вручную при помощи дистанционного управления или рукоятки. При использовании сварочного полуавтомата появляется возможность изменять некоторые параметры тока вручную непосредственно во время выполнения сварного соединения.

Метод ручной сварки под слоем флюса используют при наличии небольших сварочных установок, в которых система подачи флюса встроена в неплавящийся электрод. На сварщика возлагается обязанность регулировать в ручном режиме при помощи специальных кнопок скорость движения электрода и угол его наклона, подачу флюса и силу сварочного тока, а также следить за правильной траекторией движения.

Существует общая последовательность операций при сварке под флюсом:

Удаление с поверхности заготовок оксидной пленки.
Закрепление детали на сварочной плите.
Выбор режимов настройки сварочного оборудования.
Заполнение резервуара флюсом.
Установка бухты с наплавной проволокой, присоединение свободного конца к электроду.
Непосредственно сваривание деталей.
Сбор неизрасходованного флюса после остывания заготовок и зачистка сварочного шва от шлака.

Во избежание холостой работы электрода и повреждения деталей следует особенно обращать внимание на расход флюса и проволоки.

Выбор подходящего режима сварки под флюсом

Выбор режимов сварки под слоем флюса зависит от таких показателей, как выбор способа удерживания сварочной ванны, планируемое количество проходов при нанесении будущего шва, толщина кромочных поверхностей и метод их разделки. Помимо этого, выбор технологии сварки зависит от вылета электрода и положения самого изделия, скорости сварки, диаметра сечения проволоки, напряжения и силы тока. При расчете перед обработкой для каждой детали используются индивидуальные параметры.

К примеру, если толщина заготовки не больше 30 мм, то для сварки под слоем флюса стыкового шва, что бывает чаще всего, будет достаточно одного одностороннего прохода. При большей толщине шов следует проварить с обеих сторон и желательно ввести дополнительные проходы.

Смысл одностороннего сваривания может быть лишь в том случае, если используется материал, который не боится перегревания и на швах не образуются сварочные трещины.

Для каждого конкретного задания можно выделить несколько параметров, которые следует всегда учитывать при подборе режимов сварки под слоем флюса:

Толщина металла, мм	Диаметр проволоки, мм	Сварочный ток, А	Напряжение, В	Скорость сварки, м/ч
3	2	250–500	28–30	48–50
5	2	400–450	28–30	38–40
10	5	700–750	34–38	28–30
20	5	750–800	38–42	22–24
30	5	950–1000	40–44	16–18

Рекомендуемые табличные значения можно использовать для сварки под флюсом сталей с высоким, средним и низким содержанием углерода.

При сваривании тонколистового металла (до 6 мм) разделка кромочных поверхностей при подготовке изделия к обработке не производится. Для этого перед работой необходимо разместить свариваемые поверхности с минимальным зазором. При толщине стенки свариваемых деталей от 10 до 12 мм следует, наоборот, оставить зазор, благодаря этому сварное соединение будет более качественным, а также приведет к уменьшению лишнего объема расплавленного металла. В обоих случаях используются особые способы закрепления заготовок – или при помощи подкладки, или с добавлением подварочного шва либо методом предварительной сборки «в замок».

Для сваривания металлических листов толщиной до 10 мм лучше использовать подкладку. Обычно она представляет собой стальную пластину толщиной от 3 до 6 мм и шириной от 3 до 5 см.

Метод сварки «в замок» применяется для соединения ответственных конструкций, при которых прожог материала считается недопустимым. Также он является лучшим способом соединения тяжелых и объемных конструкций. Необходимо сказать, что подварочный шов редко используется при сварке, его применяют, только когда перекантовку изделия осуществить невозможно.

Проблемы, возникающие в процессе сварки под флюсом

Новичок-сварщик, неукоснительно соблюдающий инструкции, все равно может столкнуться с такими проблемами, которые ему непонятны. Самый образный пример – поры на сварном шве, которые говорят о том, что под слоем флюсом оказался газ. Чаще всего пористость появляется из-за наличия углекислого газа или водорода, в редких случаях из-за азота, поры которого появляются только при обработке микролегированных сталей, если такие материалы обладают нитридным упрочнением.

С такой же проблемой можно столкнуться, если металл разрезался плазменным резаком. Если сварочная ванна имеет малое процентное содержание раскислителей, то углекислый газ может проникать под слой флюса. Чтобы исключить образование пор, жидкую ванну обогащают как минимум 0,2 % кремния. Кроме того, раскисление может произойти при понижении температуры и, наоборот, концентрация углекислого газа будет расти с ее повышением.

Самой частой причиной появления пор при сварке под слоем флюса является наличие водорода, который появляется из-за недостаточной зачистки кромочных поверхностей от ржавчины и других загрязнений, а также из-за влажного флюса.

Почему следует обращаться именно к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

цветные металлы;
чугун;
нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.

Режимы автоматической сварки

Режимы автоматической сварки под флюсом выбираются на основании сила сварочного тока, его рода и полярности, напряжения электрической дуги, скорости сварки, диаметра электродной проволоки, а также скорости, с которой проволока подается в зону сварки.

Не столь важными, но тоже имеющими значимость при выборе режима сварки являются данные о величине вылета электрода, угле наклона электрода и свариваемых кромок, составе флюса для автоматической сварки, виде сварного соединения, а также информация о подготовке металла под сварку. Важно уметь правильно подобрать режим, чтобы сварочный шов получился крепким, а сам процесс был правильно выстроен.

Режимы автоматической сварки и основные параметры

Технические условия (ТУ) для сварки различных изделий содержат всю информацию, необходимую для работы мастера. При отсутствии таких данных специалист подбирает нужный режим сварки, проводя эксперименты на заготовках, выполненных из аналогичного сплава.

Используется несколько различных методов создания соединений. Однако при применении автоматизированного процесса отдают предпочтение электродуговой сварке с защитой флюсом. Специалисты называют ее самой эффективной. В данной статье мы затронем режимы автоматической сварки и расчет основных параметров их проведения.

Примечание. Сварка под флюсом в автоматическом режиме целесообразна, если толщина обрабатываемого изделия (мм) в пределах 5–50.

Основные особенности процесса:

Необходимо аккуратно и скрупулезно проводить обработку краев шва. Причина заключается в пористой структуре разъема, из-за чего часто образуются трещины, причем это относится ко всему шву.
Проводить сварку следует сразу после обработки краев.
Требования к материалам заготовки и электродов достаточно высоки.

Важными параметрами сварки являются:

Глубина провара во многом зависит от величины тока, проходящего через дугу. На нее оказывает влияние состав сплава, толщина заготовки, а также рисунок предстоящей сварки.

Для перераспределения тепла между заготовкой и электродом (плавящимся) чрезвычайно важна полярность электрического тока: прямая используется специалистами для того, чтобы повысить количество наплавляемого материала в шве. Однако она приводит к разбрызгиванию металла из сварочной ванны и снижает стойкость горения дуги.

Но чаще используют обратную полярность. Ее предпочитают для работы под защитой флюсом с большинством металлов, исключение составляет только алюминий.

Правильность формы сечения соединения во многом зависит от того, насколько оптимальным был выбор скорости сварки. Она оказывает прямое влияние на время прохождения сварочных процессов (металлургических и тепловых), а также на срок жидкого состояния ванны. Обратное влияние скорость оказывает на погонную энергию и расход тепла.

С изменением показателя скорости соединения меняются коэффициент формы сечения, ширина и глубина шва.

Напряжение влияет на размер контактного пятна дуги при ее соприкосновении с металлом. Увеличение приводит к его возрастанию. Низкое напряжение приводит к созданию вогнутого валика шва, не имеющего усиления. Кроме того происходит появление подрезов по линии шва. Высокое напряжение способствует узкой зоне проплавки и создает усиление шва.

Плотность тока обратно пропорциональна диаметру электродной проволоки при определенном токе.

Плотность тока увеличивается с уменьшением диаметра электрода. Возрастая, плотность тока уменьшает коэффициент формы соединения.

Пошаговый алгоритм расчета режимов автоматической сварки

Определяются вводные – какой необходимо создать тип шва, толщина используемого металла, параметры используемого оборудования: его мощность и производительность.
Конструктор создает чертеж шва с расчетом требуемых параметров. Он должен быть выполнен в масштабе и разрезе.
Затем высчитываются размер силы тока, диаметр используемого электрода и скорость, с которой планируется его подавать.
Проводится расчет скорости проведения сварки в автоматическом режиме.
Последним необходимо определить площадь создаваемого провара. В дальнейшем, при выполнении шва, значение данного показателя должно совпадать с образцом на чертеже. Отклонение не может превышать 10 % в обе стороны. Если оно становится больше, то меняются параметры дуги, в первую очередь, напряжение, и скорость работ.

Конструкторская документация должна включать следующие параметры: толщину заготовок, тип разделки швов в соответствии с требованиями ГОСТа к определенным видам и маркам металла, а также их форма. Технологии, которыми планируется пользоваться для проведения работ, оказывают влияние на подготовку краев деталей к соединению и режимы автоматической дуговой сварки.

Используются следующие формулы для расчета параметров сварки:

Q – удельная тепловая энергия (кДж/мм);

I – сварочный ток (А);

U – напряжение на дуге (В);

V – скорость сварки (мм/мин.);

к – коэффициент полезного тепловложения (для сварки под флюсом К = 0,9).

Коэффициент формы сечения шва рекомендуется в диапазоне 1…1,5. F=S / h, где:

h – глубина проплавления.

Надо отметить, что статья содержит только общую информацию, включающую особенности и режимы автоматической сварки под слоем флюса. На работу оказывает влияние сорт (марки) стали, флюс, применяемый для сварки и прочие факторы. Важно также уметь находить и пользоваться таблицами, с помощью которых можно сделать расчет оптимального режима сварки.

Критерии выбора режима автоматической сварки под флюсом

К основным параметрам выбора различных режимов сварки автоматом с защитой флюсом относятся: толщина кромок соединяемых изделий, требования, предъявляемые к геометрии (размерам и формам) швов (они зависят от глубины, на которую проплавляется металл), и ширина соединения.

Рекомендуем статьи по металлообработке

В ходе выбора режима работы, опираясь на толщину деталей, определяют диаметр проволоки. После чего рассчитывают сварочный ток, исходя уже из диаметра электрода. Затем высчитывается, с какими скоростями следует подавать проволоку в сварную ванну и производить сварку.

Электродная проволока, используемая для сварки автоматом, должна иметь сплошное сечение, а диаметр может колебаться от 1 до 6 мм. И это при силе тока от 150 до 2000 А. Напряжение дуги – от 22 до 55 В. Данные таблицы, которая приводится ниже, позволяют приблизительно определять режимы автоматической сварки под флюсом:

Свариваемый материал

Толщина металла, мм

Вид шва

Форма кромок

Зазор, мм

Диаметр электрода, мм

Сила тока, А

Напряжение, В при токе:

Скорость сварки, м/ч

переменном

постоянном (обратной полярности)

Односторонний

Без разделки

0–1,5

250–500

28–30

26–28

48–50

0–2

400–450

38–40

2–4

700–750

34–38

30–34

Двусторонний

1–3

650–700

32–34

5–7

950–1000

40–44

32–36

18–20

750–800

38–42

22–24

6–8

16–18

V-образная, 60°

250–280

30–32

25–28

350–380

17–20

500–550

30–36

Сварка титана и его сплавов

340–360

45–55

590–600

40–50

520–540

40–42

800–820

42–44

Влияние выбранного режима автоматической сварки на глубину проплавления и ширину шва

С возрастанием силы тока увеличиваются и давление дуги, и тепловая мощность. Соответственно, глубже становится проплавка металла. Однако ширина сварного соединения практически не меняется.

При увеличении напряжения дуги ее подвижность также возрастает. Одновременно растет и доля тепла, расходуемого на расплавку флюса. Вместе с тем, шире становится сварное соединение, при этом глубина проплавки меняется мало.

При выборе большего диаметра электрода и неизменной величины тока снижается глубина проплава металла. Ширина соединения при этом возрастает из-за того, что подвижность дуги увеличивается.

При росте скорости сварки уменьшается глубина проплава и ширина соединения. Это происходит потому, что количество расплавляемого металла снижается по сравнению с работой на меньшей скорости.

Одновременно с изменением полярности и рода тока меняются форма и размер соединения. Причина кроется в больших переменах количества тепловой энергии, которая возникает на дуге (ее аноде и катоде). Глубина проплавки снизится от 40 до 50 % при прямой полярности постоянного тока и на 15–20 % – при переменном токе. И это в сравнении с постоянным током обратной полярности.

Следовательно, сварное соединение малой ширины, в котором глубина проплава должна быть достаточно большой (примером может служить стыковой шов или угловое соединение без разделки), следует выполнять с помощью постоянного тока обратной полярности.

Вылет проволоки возрастает вместе с увеличением скоростей подогрева и плавления. Следовательно, увеличивается объем сварной ванны из-за металла электродной проволоки, что создает препятствие плавлению основного металла. Соответственно, глубина проплава снижается. Зная данную особенность, можно в ходе автоматической наплавки увеличить ее производительность.

Иногда (большей частью в процессе той же автоматической наплавки) электрод перемещают с различными амплитудой и частотой поперек кромок. Это сильно меняет как размер, так и форму сварного соединения. Таким образом происходит уменьшение глубины проплава и увеличение ширины шва изделия.

Данный способ сварки снижает возможность прожога в ходе создания стыковых соединений, в которых зазор между кромками достаточно большой. Этого же можно добиться при работе сдвоенным электродом, расположив их поперек движения сварки. При их размещении вдоль сварного движения глубина проплава увеличится.

При наклоне электрода вперед возможно подтекание расплавленного металла в сварную ванну. По этой причине может снизиться глубина проплава и увеличиться ширина соединения. Если же наклонить электрод назад, сварная дуга будет отсекать расплавленный металл от рабочей зоны. Вследствие этого уменьшится глубина проплава и возрастет ширина соединения.

По аналогии с вышесказанным, при сварном соединении, выполняемом на спуск, уменьшается глубина проплава и увеличивается ширина шва. А при соединении на подъем происходит обратный процесс – увеличивается глубина проплава и уменьшается ширина шва.

Определение параметров режима при механизированной сварке под флюсом односторонних и двухсторонних стыковых швов

Основными размерами швов, выполненных автоматической сваркой под слоем флюса, влияющими на качество и работоспособность сварного соединения, являются: глубина провара h, ширина шва , высота валика с(см. рисунок 17).

Рис. 17. Основные размеры стыковых швов, выполненных

автоматической сваркой под флюсом

Отношение ширины шва к глубине провара h называют коэффициентом формы провара ψ_пр:

Отношение ширины шва к высоте валика с называют коэффициентом формы валика ψ_в:

При сварке стыковых швов с разделкой кромок величину проплавления нескошенной части называют глубиной проплавления притупления и обозначают h₀.

Чтобы рассчитать режим сварки, обеспечивающий заданные размеры и форму шва, необходимо установить связь между отдельными параметрами режима и размерами шва.

Основными параметрами режима автоматической сварки под флюсом, оказывающими влияние на размеры и форму шва, являются: сварочный ток, напряжение на дуге, скорость сварки, диаметр электрода или плотность тока в электроде.

Основное влияние на размеры и форму шва оказывает количество теплоты, выделяемое дугой, и условия ввода этого тепла в изделие.

Увеличение силы сварочного тока приводит к возрастанию мощности дуги, вследствие чего увеличивается количество расплавленного металла, как электродного, так и основного. Поэтому увеличение сварочного тока приводит к возрастанию глубины провара, высоты валика и ширины шва. При этом, вследствие увеличения давления дуги, жидкий металл более интенсивно вытесняется в хвост сварочной ванны и дуга оказывает прямое воздействие на «дно» сварочной ванны, как бы заглубляясь в металл; поэтому главным образом сварочный ток оказывает влияние на глубину провара и высоту валика, а ширина шва увеличивается незначительно. Коэффициенты формы провара и формы валика вследствие этого интенсивно уменьшаются.

Увеличение напряжения на дуге также приводит к росту тепловой мощности дуги. Так как при возрастании напряжения длина дуги увеличивается, то тепло вводится в изделие по большей площади, что приводит к интенсивному росту ширины шва и снижению высоты валика.

Характер влияния напряжения на дуге на глубину провара зависит от величины сварочного тока.

При больших токах, когда дуга «заглублена» в основной металл, увеличение напряжения на дуге первоначально приводит к увеличению глубины провара; дальнейший рост напряжения связан со значительным удлинением дуги, и увеличение тепловой мощности не компенсирует возрастающих потерь поверхностью столба дуги. При этом существенно уменьшается давление дуги на металл сварочной ванны, который накапливается в основании столба дуги достаточно толстым слоем, препятствуя непосредственному воздействию дуги на основной металл. Вследствие этого глубина провара начинает падать.

При сварке на средних токах увеличение напряжения на дуге приводит к росту глубины провара лишь в диапазоне очень низких напряжений. Дальнейшее увеличение напряжения вызывает снижение глубины провара.

При сварке на малых токах напряжение на дуге оказывает незначительное влияние на глубину провара.

Увеличение скорости сварки во всем диапазоне вызывает уменьшение ширины провара и некоторое уменьшение высоты валика.

Характер влияния скорости сварки на глубину провара при разных диапазонах скоростей различен. Увеличение скорости сварки до 15—20м/час (при использовании электродной проволоки диаметром 4—5мм), несмотря на уменьшение погонной энергии, вызывает некоторое возрастание глубины провара, вследствие того, что при этом уменьшается количество жидкого металла в основании столба дуги. Поэтому непосредственное воздействие дуги на нерасплавленный металл усиливается.

В диапазоне 20—40м/час скорость сварки мало влияет на глубину провара. Дальнейшее увеличение скорости сварки вызывает снижение глубины провара.

Диаметр электрода при неизменной мощности дуги и скорости сварки также оказывает существенное влияние на размеры и форму шва.

С увеличением диаметра электрода при неизменном значении тока усиливается блуждание активного пятна по поверхности ванны, тепло дуги распределяется по большей площади, вследствие чего ширина шва увеличивается, а глубина провара и высота валика уменьшаются. Наоборот, при сварке электродной проволокой малого диаметра, когда плотность тока в электроде возрастает, блуждание активного пятна по поверхности ванны ослабевает, тепло вводится более концентрированно. В результате этого увеличивается глубина провара и высота валика, а ширина шва уменьшается. Росту высоты валика способствует также значительное увеличение коэффициента расплавления, а следовательно, и количества расплавленного электродного металла.

Коэффициенты формы провара и валика с уменьшением диаметра электродной проволоки резко уменьшаются.

Режим сварки обычно устанавливают исходя из условий обеспечения заданных размеров шва и сплошности сварного соединения.

Для обеспечения сплошного провара при двусторонней однопроходной автоматической сварке необходимо, чтобы размеры шва удовлетворяли следующим требованиям (рис. 28 и формулы (5.3):

d -толщина свариваемых листов,

h₁ –глубина провара при сварке с первой стороны,

h₂ - глубина провара при сварке с второй стороны,

k - величина перекроя,

S –толщина нерасплавленного слоя металла под сварочной ванной.

При проектировании технологических процессов сварки необходимо определить режимы сварки, обеспечивающие получение швов заданных размеров, формы и качества.

Метод расчета режимов, предложенный Ленинградским политехническим институтом приближенный, но для инженерных расчетов достаточно точен.

Расчет режима сварки начинают с того, что задают требуемую глубину провара при сварке с первой стороны, которая устанавливается равной:

Затем определяют сварочный ток, имея в виду, что в среднем каждые 80-100А дают глубину провара 1мм, т.е.

Скорость сварки устанавливается в зависимости от принятой величины сварочного тока.

Уже отмечалось, что для сохранения геометрического подобия сварочной ванны при изменении тепловой мощности дуги необходимо qv_св поддерживать постоянным. Так как изменение тепловой мощности дуги пропорционально изменению тока, то для сохранения необходимой формы сварочной ванны произведение сварочного тока на скорость сварки должно находиться в определенных пределах. Как известно из практики, формируется шов удовлетворительно тогда, когда произведение силы тока (А) на скорость сварки (м/час) при автоматической сварке электродной проволокой диаметром 4-6мм находится в пределах 20000-30000.

Исходя из этого скорость сварки при автоматической сварке электродной проволокой диаметром 4-6мм можно определить по формуле:

V_св = (20 ÷ 30) 10 3 / I_св ( м/час) (5.6 )

При этом следует иметь в виду, что при автоматической сварке скорость сварки не должна выходить за пределы 15-60м/час. Диаметр электродной проволоки может быть определен по формуле (5.7) по установленной величине сварочного тока и допускаемой плотности тока j в электроде, которая при автоматической сварке изменяется в довольно широких пределах, как можно видеть из табл. 4.

Читайте также: