Диссертация (1024714), страница 28
Текст из файла (страница 28)
4.8-9, 4.8-10.Режим последнего прохода определяется требованием получения гладкойповерхности шва, рис. 4.8-4.11.Сварка облицовочных проходов выполняется при относительно низкомнапряжениидуги,минимальноезначениекоторогоограниченонежелательностью коротких замыканий дугового промежутка, табл. 20. Токдугикаждогопоследующегоизоблицовочныхпроходовменьше197предшествующего, что соответствует уменьшению площади количестванаплавляемого металла по мере заполнения разделки.Результатыпозволяютмоделированияпостроитьформированиямакрошлифотдельныхмногопроходногошвапроходовналожениемпредельных значений температуры при сварке всех проходов, рис.4.8б.Полученные данные о размерах поперечного сечения отдельных валиков, табл.20, показали, что при сварке наблюдается значительный переплав предыдущихслоев.Особенно велико проплавление предыдущих валиков при выполнениизаполняющих проходов, особенно с 5 по 8-й.
Это обусловлено большимзначениемтокадуги(более400А),котораясоздаётбольшоеэлектродинамическое давление и выдавливает расплав из-под дуги. Дуга приэтом заглубляется в сварочную ванну, что уменьшает подогрев боковых стенокизлучением столба дуги (это особенно заметно при сравнении рис. 4.8-5 и 4.8-6с рис. 4.8-3 и 4.8-4 и значений проплавления Z с толщиной наплавки H дляпроходов 3…6). Уменьшить ток дуги нельзя, так как при этом уменьшитсяколичество наплавляемого металла и, главное, ширина наплавляемого валика,который не будет заполнять всю разделку. Можно проходы 5…8 выполнять вдве нитки, но будет потеряна производительность и возрастет расход энергии.Повысить мощность подогрева боковых стенок разделки увеличениемнапряжения и длины дуги невозможно, так как теряется устойчивостьсаморегулирования дуги вследствие перехода катодного пятна на боковыестенки разделки [210].Таким образом, одной из главных причин некачественного формированияшвов при сварке по узкому зазору является неэффективный прогрев кромокразделки.Однако для получения практического результата необходимо провестиболее детальную оценку влияния параметров двухдуговой многопроходнойсварки в зауженную разделку на обеспечение стабильно высокого качествасварных соединений.1984.4.
Влияние параметров многопроходной дуговой сварке по узкомузазору на показатели качества формирования сварных соединений4.4.1. Влияние скорости подачи электродной проволоки и ее диаметрана формообразование шва при многопроходной сваркеОсновной проблемой при заполнении зауженных разделок являетсявозможность возникновения несплавлений по кромкам разделки и межслойныхнесплавлений. Основными критериями возникновения подобных дефектовявляется толщина слоя наплавляемого металла и форма наружной поверхностишва.Для оценки условий появления подобных дефектов формообразованияшвов сравнивали варианты сварки второго прохода в стыке шириной 8…10 мммежду листами из стали Ст 3 толщиной 30 мм. При моделировании процессасварки плавящимся электродом корпусных конструкций для получениязаданных значений высоты заполнения разделки изменяли скорость подачиэлектродной проволоки и сварочный ток.На рис.
4.9 приведены результаты моделирования формирования шва приразных заданных значениях высоты заполнения разделки при постоянныхзначениях скорости сварки (10 мм/с), напряжения на дуге (30 В). Примоделировании сварки, для получения заданной высоты H слоя шва призаполнении разделки, скорость подачи электродной проволоки vf диаметром 2,0мм изменяли с соответствующем изменением и скорости сварки vw.Соответственно изменяли и ток дуги Iarc.Влияние скорости подачи электродной проволоки и тока дуги на высотунаплавки и на профиль поперечного сечения шва при сварке стыка из стали Ст3 толщиной 30 мм при ширине разделки 9 мм, проволокой диаметром 2,0 ммпредставлено на рис.
4.9.199Рис. 4.9. Распределение предельных значений температуры и формапоперечного сечения шва при сварке второго прохода при разныхзначениях скорости подачи проволоки и тока дугиПриведенные данные наглядно показывают, что при малой скоростиподачи проволоки (30 мм/с) ток дуги недостаточен для прогревания всейширины дна разделки. Формируется наплавленный валик выпуклой формы,однако его ширина меньше ширины разделки. В этом случае высокавероятность, что при последующих проходах у кромок разделки могутвозникнуть несплавления у кромок разделки, либо шлаковые карманы.При увеличении скорости подачи проволоки (60 мм/с) и соответственносварочного тока наплавленный слой имеет вогнутую поверхность. Такая форманаружной поверхности слоя шва наиболее благоприятна для дальнейшегозаполнения разделки.
Однако при дальнейшем увеличении скорости подачиэлектродной проволоки (180 мм/с) и дальнейшего увеличения тока сваркиповерхность шва вновь становится выпуклой.Такое изменение формы наружной поверхности шва объясняется какхарактером распределения общей тепловой мощности дуги P=Uo . Iarc натепловую мощность Pa от выделения энергии в активном пятне дуги наповерхности сварочной ванны, мощности дуги Pr на излучение, так иизменением мощности теплового потока капель электродного металла Pf.Зависимость параметров процесса сварки по узкому зазору от скоростиподачи электродной проволоки приведена на рис. 4.10.200Рис.
4.10. Зависимость параметров процесса сварки по узкому зазору отскорости подачи электродной проволоки Ø 2,0 ммПри увеличении скорости подачи электродной проволоки vf ток дуги Iarcнелинейно увеличивается из-за непропорциональности зависимости междускоростью vf и током Iarc, обусловленной нагреванием вылета электрода.
Приэтом напряжение дуги уменьшается с ростом тока Iarc вследствие увеличенияпадения напряжения в вылете электрода, что влечёт уменьшение длины дугиLarc. Поэтому, несмотря на рост тока Iarc, мощность излучения Pr столба дугипри увеличении скорости подачи vf сначала растёт, но затем стабилизируется идаже начинает уменьшаться. При длинной дуге её излучение хорошопрогревает боковые поверхности разделки и обеспечивает плавление металлана них на значительной высоте над сварочной ванной, соответственноформируется вогнутая поверхность сварочной ванны, которая фиксируется вшве.
При короткой дуге подогрев стенок разделки излучением существенноуменьшается, что затрудняет плавление металла на них, соответственно201сварочная ванна и шов формируются с выпуклой поверхностью, что считаетсянедопустимым, так как не исключает появление несплавлений на кромках припоследующих проходов. Тогда как Pf и Pa с увеличением общей мощности дугиP практически синхронно возрастают.Выбранная высота наплавленного слоя при заполнении разделки иэнергетические параметры дуги определяют параметры шва, рис. 4.11.Рис.
4.11. Зависимость размеров поперечного сечения шва от скоростиподачи электродной проволоки Ø 2,0 ммЕсли с увеличением скорости подачи глубина проплавления hp и высотазаполнения h монотонно увеличиваются, то глубина возможного подреза иминимальное значение глубины проплавления кромок gL вначале быстро растут,но затем их рост постепенно снижается. Это указывает, что имеетсяоптимальное значение параметров сварки, при которых обеспечиваютсядостаточноепроплавлениекромок(gL>0)иформированиевогнутой202поверхности шва (hp>0), что минимизирует вероятность возникновениямежслойных несплавлений на последующих проходах.Установлено, что для рассмотренного варианта разделки, оптимальнаяскорость подачи электродной проволоки диаметром 2,0 мм лежит в диапазоне60…120 мм/с, что соответствует толщине наплавляемого слоя 2,5…5,0 мм притоке дуги в диапазоне 350…500 А. Следует отметить, что при этом дуга имеетзначительную длину 3,7…4,7 мм, а доля ее мощности на излучение составляет35...40 % общей тепловой мощности дуги.При рассмотрении влияния диаметра электродной проволоки наформирование шва моделировали процесс сварки проволоками диаметром 1,2,1,6 и 2,0 мм при скорости сварки 10 мм/с и напряжении на дуге 30 В.
Скоростьподачи электродной проволоки выбирали (5) для получения высоты наплавки 4мм при полном заполнении разделки шириной 9 мм.Результаты моделирования приведены в табл. 18.Таблица 18.Влияние диаметра электродной проволокой на параметры процессасваркиПараметр процессаДиаметр электродной проволоки, мм1,21,62,0Скорость подачи электрода vw, мм/с25014090Ток дуги Iarc, А3554004253,74,04,2Температура нагрева вылета Tf, С875525335Мощность теплопереноса каплями Pf, Вт372037203720Мощность тепловыделения в активном пятне Pa, Вт295034253680Мощность теплопереноса излучением Pr, Вт340041004450Выпуклость («-» вогнутость) hz шва, мм1,2-1,4-1,6Глубина сплавления на кромках gL, мм0,60,91,7Толщина наплавленного слоя, H, мм4,84,94,7Максимальная глубина проплава, gz, мм3,94,34,4Длина дуги Larc, ммо203Анализ полученных данных показывает, что диаметр проволокисущественно влияет на ток дуги.
При использовании проволоки диаметром 1,2мм температура подогрева вылета недопустимо высока, а шов формируетсявыпуклымсглубокимподрезомиз-занедостаточноймощноститепловыделения в активном пятне дуги на поверхности ванны и ее излученияна боковые поверхности кромок. Полученные результаты показывают, что присварке в зауженную разделку необходимо создавать условия лучшегопроплавления кромок и формирования шва с вогнутой поверхностью.4.4.2. Влияние скорости сварки на формообразование швапри многопроходной сваркеВыполнен анализ влияния скорости сварки на форму наружнойповерхности шва, из условия получения высоты наплавки 4 мм в зазорешириной 9 мм.Процесс сварки проволокой диаметром 2,0 мм моделировали принапряжении дуги 30 В со скоростью 5…20 мм/с.
Результаты моделированияобобщенные в табл. 19 и приведенные на рис. 4.12 показывают, что скоростьсварки влияет в основном на глубину проплавления.Рис. 4.12. Распределение предельных значений температуры и формапоперечного сечения шва при разных значениях скорости сварки и токадуги, обеспечивающих одинаковое количество наплавляемого металла204При этом с увеличением скорости сварки глубина проплавленияуменьшается, особенно боковых стенок gL, а вогнутость наружной поверхностишва возрастает.Подобный результат моделирования может быть объяснен уменьшениемотношения мощностей отвода тепла в основной металл к мощности нагревакромок дугой.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
