АВТОМАТИЧЕСКАЯ СВАРКА ПОД СЛОЕМ ФЛЮСА

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  , при двусторонней сварке  (сборка без зазора, без разделки кромок), где  - толщина свариваемых деталей. При сварке соединений, собранных с гарантированным зазором 4 ÷ 12 мм, с разделкой кромок (автоматы типа «Мир» и др.)

                                                     (7.2)

 

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

   F_н  - площадь поперечного сечения наплавленного валика, мм² ( 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:

                                                         (7.3)       

 где  - допустимая плотность тока, А/мм². 

 

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

 

Таблица 15

dэ, мм	2	3	4	5	6
i, А/мм2	65-200	45-90	35-60	30-50	25-45

Скорость сварки

, м/ч,                                                  (7.4)

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

                                                                Таблица 16

dэ, мм	2	3	4	5	6
А· 10-3, А· м/ч	8-12	12-16	16-20	20-25	25-30

 

 

Напряжение на дуге

, В.            (7.5)            

Для проверки правильности выбранных основных параметров сварки можно рассчитать следующие величины

, дж/см,                          (7.6)

где  - погонная энергия сварки;

 - эффективный КПД нагрева изделия сварочной дугой( 0,80-0,85).

Коэффициент формы провара  

                  (7.7) 

при  А/мм2 (при сварке на обратной полярности).

(при сварке на прямой полярности).

при сварке переменным током.

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

, см                              (7.8)

, см.                                        (7.9)

Полученные значения  и    сравнивают с данными

 и , представленными в ГОСТ [ ].  

Погрешность не должна превышать 5%.

 Можно рассчитать и  мгновенную скорость охлаждения  металла в околошовной зоне при температуре наименьшей устойчивости аустенита для случая однопроходной сварки стыковых соединении без разделки кро­мок, по формуле

, ^оС/с           (7.10)

где     - теплопроводность, Вт/см- ⁰ С (принять равной 0,42);

- объемная теплоемкость, Дж/см3. °С ( принять равной 5,25);

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).

Таблица 17

Марка стали	Вст 3сп	Сталь 35	09Г2	10ХСНД
ϖ0,    0С/с	1,2-12,0	0,12-7,0	1,0-15,0	0,8-15,0

 

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?

6.От каких факторов зависит глубина проплавления?