Диссертация (1024714), страница 42
Текст из файла (страница 42)
Технологические требования к процессам и режимам сваркиКритерием качества формирования шва при сварке по узкому зазоруявляется полный провар боковой стенки разделки в зоне сопряжения ее спредшествующим слоем (размер b, рис. 5.9). Дополнительным критериемявляется обеспечение формирования вогнутой поверхности шва (размер G нарис.5.9).Крометого,необходимообеспечитьмаксимальнуюпроизводительность сварки, то есть максимальную высоту наплавляемогослоя (размер H на рис. 5.9). При выборе режима необходимо исключить309перегрев электродной проволоки в вылете, т.е. не допускать нагреваниявылета выше температуры разупрочнения стали Tf<500 oC.Учитывали, что при сварке листов с толщиной стенки более 16 ммдлина вылета электрода обычных горелок не менее 20 мм.
Расчеты,выполненные по методике, изложенной в параграфе 5.1, показали, что приуказаннойдлиневылетафакторегоперегреваограничиваетпроизводительность процесса (ток дуги не более 300 А). Для полученияболее высокой производительности процесса путем увеличения сварочноготока с одновременным увеличением и скорости сварки, а также обеспеченияустойчивогоположениядугивглубокойразделкецелесообразноиспользовать электродную проволоку диаметром 1,6; 2,0 мм.Моделирование (глава 2) и выполненные расчеты (параграф 5.1)показали, что условия провара боковых стенок и формирования вогнутойповерхности слоя в узкой разделке выполняются, когда высота наплавкиравна (0,5…1,0) ее ширины.С учетом указанных ограничений были построены зависимости тока инапряжения дуги при дуговой сварке в зависимости от скорости сварки приразной ширине узкой разделки, рис.
5.22. Зависимости были построены длявысоты наплавки, равной 0,75 ширины разделки.Полученные результаты показывают, что при выполнении первыхпроходов (при ширине зазора до 5 мм) качественное формирование слоевможно обеспечить при достаточно больших значениях скорости сварки (12мм/с при токе до 340 А). По мере расширения ширины разделки по мерезаполнения мощность дуги следует увеличивать, повышая как ток, так инапряжение дуги. Повышение напряжения дуги ограничено условиемустойчивости саморегулирования дуги, подробно описанного в главе 3.При выполнении завершающих проходов (облицовочных швов), когдаширина разделки превышает 7 мм, необходимо ограничивать скоростьсварки даже при значительном токе из-за недостаточного прогреваниябоковых стенок.310Рис.
5.22. Оптимальные значения тока и напряжения дуги при дуговойсварке в зависимости от скорости сварки при разной ширине узкогозазораПредельная ширина разделки, при которой обеспечивается полныйпровар боковых стенок разделки и формируется вогнутая поверхностьнаплавленного слоя составляет 8…9 мм, при приемлемом токе дуги до 370 А.Если разделка кромок шире, необходимо использовать сварку с поперечнымиколебаниями, а при превышении ширины слоя 10…12 мм, сварку слоявыполнять за два прохода.3115.6.2.
Оптимальное расстояние между дугами при двухдуговой сваркевысокопрочных сталейИзвестно [69, 159, 221], что обеспечение требуемых служебныхсвойствсварныхсоединенийпридвухдуговойсваркедостигаетсяуправлением термическим циклом сварки, при котором выполнение процессасварки осуществляется на оптимальных режимах и при оптимальномрасстоянии между дугами.
Поэтому управлению размерами сварочной ванныпри сварке придают большое значение. Связано это с тем обстоятельством,что размеры сварочной ванны и время ее пребывания в жидком состоянииопределяет скорость ее последующего охлаждения. Тепловложение всварочную ванну (ток сварки и напряжение дуги, скорость сварки) во многомопределяет размеры сварочной ванны.
В свою очередь размеры сварочнойванны определяют скорость ее охлаждения и кристаллизации.Как показано в параграфе 5.3 показано, что при сварке высокопрочныхсталей важно обеспечить достаточно малую скорость охлаждения металлашва для обеспечения требуемых служебных свойств сварных соединений, втом числе по высокой ударной вязкости металла шва и ЗТВ основногометалла. Для обеспечения таких условий охлаждения при двухдуговойсварки, как показано в главе 3, необходимо что бы максимальнаядлительностьохлаждениявдиапазонетемпературполиморфногопревращения (850…500°С) обеспечивалась расположением второй дуги нарасстоянии, равном длине изотермы температуры точки Кюри (750 0С).Такое оптимальное расстояние для двухдуговой сварки было рассчитано впараграфе 5.1 для разных скоростей сварки при разной ширине узкого зазора.Режим сварки при выполнении расчётов выбирали по рекомендациям п.5.5.1,рис.
5.20.Оптимальные значения расстояния между дугами и длина сварочнойванны при двухдуговой сварке в зависимости от скорости сварки при разнойширине узкого зазора представлены на рис. 5.23.312Рис. 5.23. Оптимальные значения расстояния между дугами и длинасварочной ванны при двухдуговой сварке в зависимости от скоростисварки при разной ширине узкого зазораПолученные результаты показывают, остаточный нагрев основногометаллапроходов.требуеткорректировкиПоэтомудлярежимовоставлениявыполнениянеизменнымпоследующихрасстояниямеждусварочными горелками при переходе к сварке следующего проходанеобходимо существенно изменять скорость сварки, либо тепловложение всварочную ванну.3135.6.3.
Технологические требования к сварочному оборудованиюВыполненная в параграфе 5.2 оценка вероятности возникновениядефектов формирования швов показала, что эта вероятность определяетсякомбинацией случайных отклонений всех параметров сварочного процесса(табл. 29). Тем не менее, влияние нестабильности отдельных параметров напровар кромок очень разное, о чем свидетельствуют данные рис. 5.10.Наибольший вклад в вероятность возникновения непроваров вноситнестабильность расположения электрода в разделке кромок, рис.
5.11.Допуск на отклонение электрода от плоскости симметрии стыка (±0,25 мм)явно требует применения автоматической корректировки его положения.Допустимое отклонение напряжения дуги (±1.8 В) включает не тольковозможную нестабильность напряжения источника питания, но и падениенапряжения в кабелях и в металле свариваемого узла. Изменение падениянапряжения в кабелях и прочих токоведущих элементах обусловлено восновном нагреванием в процессе работы. Обычный кабель, подсоединяемыйк горелке и стыковочному узлу сварочного источника, имеет электрическоесопротивление до 0,04…0,08 Ом при температуре 20 оС, но в процессе сваркидопускается увеличение температуры его нагрева до 60 оС.
Такой увеличениетемпературы токоведущих кабелей вызывает увеличение их сопротивленияна 15…16%. При токе дуги 300 А это изменит падение напряжения в кабелена +1,9…+3,8 В, т.е превысит допустимое значение. Очевидно, что устранитьвлияниенестабильностисопротивлениякабеляпрощевсегопутемуменьшения его сопротивления.Немаловажное влияние на стабильность процесса сварки оказываетблуждание дуги относительно кромок. Уменьшить влияние этого фактораможно при проектировании сборочно-сварочного приспособления, обеспечивминимальноеэлектрическоесопротивлениеотточкиподключениятоковедущего кабеля на пути тока к сварочной ванне при выполнении сварки.Но даже при полном устранении нестабильности сопротивления сварочной314цепи источник питания дуги должен обеспечивать стабильность напряженияв пределах допускаемого отклонения ±1,8 В, т.е.
порядка ±1,5%.Скорости подачи электродной проволоки и сварки, вероятноеотклонение которых оценено в пределах ±2%, а также диаметра электроднойпроволоки (-0,05 мм) в указанных пределах не вызывают возникновениядефектов формирования швов у кромок разделки. Это позволяет непредъявлять особых требований к этим объектам. С учетом изложенного,стабилизация основных параметров процесса сварки, обеспечиваемаяоборудованием для сварки по узкому зазору должно быть в следующихпределах: тока сварки - до ±1,0 %, скорости сварки - до ±2,0 %, скоростиподачи электродной проволоки - до ±2,0 %, размаха колебаний горелки - до±1,0 %.Автоматы для двухдуговой сварки протяженных швов должны бытьпостроены по блочно-модульному принципу с раздельной компоновкойтрехкоординатной каретки с направляющей, двух систем управления и двухмеханизмовподачипроволоки,каждыйизкоторыхдолженбытьукомплектован своим сварочным источником. Оборудование должнообеспечивать сварку с гарантированным зазором между проволокой исвариваемойкромкой,сточностью±0,5мм.Полуавтоматыдлямеханизированной сварки также должны быть построены по блочномодульному принципу с раздельной компоновкой механизма подачипроволоки с аппаратурой управления и сварочного источника.Такимобразом,перечисленныетехнологическиетребованиякпроцессам и оборудованию для сварки по узкому зазору должныучитываться при разработке технологий и оборудования для двухдуговойавтоматическойи однодуговой механизированной сварки корпусныхконструкций специальной техники.315Выводы по главе 51.
Для расчета режима двухдуговой сварки по узкому зазоруразработана методика последовательного расчета параметров сварки каждогоиз проходов многопроходного шва, основой которой является процедурарешения обратной задачи моделирования с использованием системыуравнений, связывающих технологические параметры процесса сварки сгеометрическими характеристиками сварного шва.2. При сварке по узкому зазору необходимо учитывать возможныепогрешности параметров сварки, которые влияют на размеры шва и могутприводить к возникновению недопустимых дефектов шва.
Вероятностьвозникновения дефектов сварки, в том числе межслойных несплавлений,можно оценить по отношению разности номинального и предельнодопустимогозначенийпроплавлениякегоотклонениювследствиенестабильности параметров сварки, используя функцию Лапласа.3. Избежатьвозникновениямежслойныхнепроваровпримногопроходной дуговой сварке в узкую разделку кромок можно, еслипараметрыпроцессаобеспечиваютглубинупроплавления,вдвоепревышающую среднеквадратичное отклонение проплавления, вызываемоенестабильностью параметров сварки.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
