Головна → Статті
Режим зварювання і форма зварного шва
Режим зварювання. Сукупність факторів, що визначають умови протікання процесу зварювання, називається її режимом. До основних факторів режиму зварювання відносяться: сила струму, його рід і полярність, напруга на дузі, діаметр електрода, швидкість зварювання і величина поперечного переміщення електрода. Додаткові фактори включають: положення електрода і шва в просторі, виліт електрода, склад і товщину електродного покриття, початкову температуру основного металу.
Форма і розміри шва в значній мірі визначають якість зварного з'єднання. Вони характеризуються глибиною провару h, шириною шва Ь, коефіцієнтами форми провару ty-h / h і форми посилення Ь \ у, товщиною посилення у і шва Н (рис. 41). При двосторонньої зварювання вводиться також поняття «перекриття провару», що визначає величину провару основним Швом підварювального. У разі ручного зварювання незалежно від товщини зварюваного металу перекриття провару Повинно бути не менше 1,5-2 мм.
Вплив режиму зварювання на форму шва. Глибина провару і форма шва практично залежать від усіх факторів режиму зварювання. З ростом зварювального струму глибина провару збільшується, а зі зниженням струму - зменшується. За рахунок зміни струму в більшості випадків змінюють в бажаному напрямку глибину провару основного металу. На ширину шва зміна струму практичного впливу не робить. При зварюванні на постійному струмі зворотної полярності глибина провару на 40-50% більше, ніж при зварюванні на прямій полярності для електродів рутилового і основного типів; для електродів целюлозного типу глибина провару більше на прямий полярності.
Змінний струм дозволяє зменшити на 15-20% глибину провару в порівнянні з постійним струмом зворотної полярності. Постійний струм прямої полярності дає можливість отримати шов меншої ширини, ніж постійний струм зворотної полярності і змінний струм. Зменшення діаметра електрода призводить до збільшення глибини провару, особливо при зварюванні на невеликих токах. З підвищенням зварювального струму стає менше вплив збільшення діаметра електрода. Ширина шва тим більше, чим більше діаметр електрода.
Підвищення напруги на дузі веде до збільшення ширини шва. На практиці цією залежністю можна користуватися тільки при механізованих способах зварювання, так як при ручному зварюванні напруга на дузі змінюється незначно.
Вплив швидкості зварювання на глибину провару носить складний характер. При малих швидкостях зварювання (1 - 1,5 м / ч) глибина провару мінімальна. Підвищення швидкості зварювання до деякого значення призводить до збільшення глибини провару. Подальше зростання швидкості призводить до зменшення глибини провару. В межах найбільш часто вживаних режимів зварювання глибина провару змінюється незначно зі зміною швидкості зварювання.
Між швидкістю зварювання і шириною шва -зворотний залежність: зі збільшенням швидкості зменшується ширина шва.
Поперечні коливання кінця електрода дозволяють ефективно впливати на ширину шва і глибину провару. Зі збільшенням амплітуди коливання кінця електрода ширина шва зростає, а глибина провару зменшується. Це широко використовується при ручному зварюванні.
Збільшення вильоту електрода призводить до зменшення глибини провару, так як електрод швидше плавиться, що вимагає зниження струму.
Мал. 42. Положення електроду в просторі по відношенню до напрямку зварювання
а - вертикальне; б - нахил уздовж шва кутом вперед; в - нахил уздовж шва кутом назад
Підігрів основного металу від 100 до 400 ° С збільшує глибину провару і ширину шва. В інтервалі від -60 до + 80 ° С зміна температури не робить практичного впливу на глибину провару і ширину шва.
При зварюванні застосовують одне з трьох положень електрода в просторі: вертикальне, нахил уздовж шва кутом вперед і назад (рис. 42). Спосіб зварювання кутом вперед дозволяє зменшити глибину провару і збільшити ширину шва в порівнянні зі зварюванням вертикальним електродом, в зв'язку з пониженням тиску стовпа дуги. Зварювання кутом назад використовують для збільшення глибини провару і зменшення ширини шва. У цьому випадку на відміну від зварювання вертикальним електродом спостерігається більш інтенсивне витіснення розплавленого металу з-під підстави стовпа дуги.
Нахил вироби також впливає на формування шва. При зварюванні зверху вниз або на спуск зменшується глибина провару через збільшення шару розплавленого металу під стовпом дуги і стає більше ширина шва в зв'язку з блуканням дуги по поверхні зварювальної ванни. При зварюванні від низу до верху або на підйом глибина провару дещо зростає (товщина розплавленого металу під стовпом дуги знижується) і за рахунок зменшення блукання дуги скорочується ширина шва. Характерне для зварювання в нижньому положенні формування шва досягається при куті нахилу зварного шва не більше 8-10 ° (0,14- 0Л7 рад).
При дугового зварювання та наплавленні коефіцієнт форми шва може змінюватися в межах 0,8-20. Зміни всіх факторів режиму, що викликають зменшення ширини шва і збільшення глибини провару, знижують коефіцієнт форми і навпаки.
Мал. 41. Розміри стикових і кутових швів
Вибір режиму зварювання і запалювання дуги. Одним з основних факторів, що визначають режим зварювання, є зварювальний струм, який обумовлюється діаметром електрода. Діаметр ж електрода підбирають в залежності від товщини зварюваного металу. При виборі діаметра електрода для зварювання стикових швів можна користуватися рекомендаціями, наведеними нижче.
Для зварювання першого шару багатошарового шва слід застосовувати електроди діаметром не більше 2-3 мм, для вертикальних і стельових швів - не більше 4 мм. Електроди діаметром 5 мм доцільно використовувати тільки для зварювання верхніх шарів швів в нижньому положенні. Незважаючи на велику продуктивність, електроди діаметром 6 мм застосовувати не рекомендується, так як зварене з'єднання виходить гіршої якості, ніж при зварюванні електродами менших діаметрів.
Зварювальний струм вибирається залежно від марки і діаметра електрода.
Для зварювання вертикальних і стельових швів струм беруть менше на 10-25%. Завищений і занижений ток зазвичай призводить до непровари. У першому випадку електрод дуже швидко розплавляється і розплавлений метал падає на ще не прогрітий основний, а в другому випадку зварювальний струм буває недостатнім для провару основного металу на необхідну глибину.
Мал. 43. Схеми основних рухів торця електрода
Дуга запалюється після замикання зварювального кола електродом в момент відведення його від зварюється. Порушити дугу можна одним з двох найбільш поширених способів. При першому способі після дотику торця електрода з виробом електрод повільно відводиться від вироби до моменту утворення дуги. При другому способі дуга збуджується після ковзного доторку торця електрода до виробу - збудження дуги способом «сірники». Дуга збуджується, коли торець електрода віддаляється від вироби на 2-5 мм.
Для підтримки горіння зварювальної дуги і отримання шва зварювальник в процесі роботи повинен поєднувати три руху електрода: безперервне рівномірне вниз у міру розплавлення електрода, в напрямку зварювання і коливальні поперек шва. При нормальній швидкості зварювання (пересування електрода уздовж шва) повинен утворюватися зварений шов шириною близько l, 5d, з хорошим проваром і плавним переходом наплавленого металу до поверхні виробу, що зварюється. Зазвичай поперечні коливання електрода поєднуються з його пересуванням вздовж зварювальних кромок. На рис. 43 представлені схеми основних рухів торця електрода.