Диссертация (1025447), страница 8
Текст из файла (страница 8)
Диапазон параметроврежима представлен в Таблице 3.3.На первом этапе проведения эксперимента на второй дуге применялипеременный ток с эпюрой прямоугольной формы и балансом 50 %.Эксперименты выполняли при наплавке на пластины толщиной 10 мм изнизкоуглеродистой стали Ст3сп (ГОСТ 380). Между наплавками образецохлаждался на воздухе до температуры ниже 100 °С для устранения влияниянагрева от предыдущего валика на полученные данные.
Переплав двух соседнихваликов не допускался. В ходе экспериментов варьировали значение тока напервой и второй дугах (Таблица 3.4).В результате были получены образцы, которые подвергали разделительнойрезке поперек наплавленных валиков и изготавливали макрошлифы (Рис. 3.6) покоторым проводили измерения геометрических параметров наплавленного ипроплавленного металла: ширина шва (e, мм), высота усиления (g, мм), глубинапроплавления (h, мм) и площадь поперечного сечения наплавленного металла(Fн, мм2) (Рис. 3.7).
Полученные результаты сведены в Таблицу 3.5.67Таблица 3.3.Диапазон исследованных параметров режима двухдуговой автоматическойсварки под флюсом№Диапазон значенийНаименование параметровп/ппервая дугавторая дугаDC+ACот 400 до 700от 0 до 7001Род тока2Сварочный ток на каждую дугу, А3Напряжение на дуге, В4Скорость сварки, м/ч455Вылет электрода*, мм30-406Расстояние между электродами, мм7Угол наклона электродаот 27 до 37279060(углом вперед)8Баланс, %100от 25 до 50*- выбрано в соответствии с [2] и конструктивных особенностей сварочного оборудованияТаблица 3.4.Матрица планирования экспериментаI1, А400500I2, А600700№ режима012344005678600910111270013141516Неизменяемые параметры режима:U1=27 В, U2=32В, Vсв = 45 м/ч; Род тока: на первой дуге – DC+, на второй дуге– AC, баланс 50 %; Расстояние между электродами: 27 мм68Рис.
3.6.Пример макрошлифа (режим № 14)Рис. 3.7.Схема замера геометрических параметров наплавкиТаблица 3.5.Результаты измерения геометрических параметров наплавленных валиков№g, ммe, ммh, ммFн, мм21.4,414,73,5342.3,015,65,434,43.3,015,87,234,5режима69Таблица 3.5 (Продолжение)№g, ммe, ммh, ммFн, мм24.3,515,58,839,15.1,917,92,935,26.2,022,13,037,17.2,720,33,638,78.3,122,24,545,29.2,522,93,941,710.2,225,64,343,711.2,523,94,545,512.2,626,46,052,213.2,624,44,747,614.2,925,55,755,215.2,927,18,156,916.3,126,210,059,4режимаПрименение второй дуги закономерно приводит к увеличению количестванаплавленного металла, при этом рост значения тока второй дуги приводит кувеличению количества наплавленного металла (Рис.
3.8). Значение площадипоперечного сечения наплавленного металла зависит от значения тока на первойи второй дугах. Увеличение тока первой дуги на 75% (с 400 А до 700 А) приводитк росту площади поперечного сечения наплавленного металла на 15% - 17%. Приэтом увеличение площади поперечного сечения наплавленного металла за счетналичия второй дуги зависит от значения тока первой дуги не значительно. Ростзначения тока второй дуги на 75% (с 400 А до 700 А) приводит к росту площадипоперечного сечения наплавленного металла на 30% - 32%.Применение второй дуги также оказывает влияние на ширину шва.
Ширинашва зависит от значения тока на первой дуге не значительно, так увеличение70этого значение на 75% (с 400 А до 700 А) приводит к росту ширины шва всегона 7% (что соизмеримо с погрешностью измерений). Значение тока на второйдуге оказывает большее влияние на величину ширины шва. Увеличение значениятока второй дуги на 75% (с 400 А до 700 А) при значении тока на первой дуге400 А приводит к росту ширины шва на 40% - 42%.
Следует отметить, что наширину шва оказывает влияние не только значение тока на второй дуге, но исоотношение значений тока на первой и второй дугах (Рис. 3.9).Применение второй дуги закономерно (в соответствии с изменением Fн и e)приводит к снижению высоты усиления шва (Рис. 3.10). При увеличении токавторой дуги растет значение Fн и e, что сказывается на изменении g. Высотаусиления начинает расти при значении таких режимов, где количествонаплавленного металла увеличивается быстрее, чем ширина шва.Глубина проплавления при однодуговой сварке (ток второй дуги равен 0)закономерно увеличивается с ростом тока (Рис.
3.11) и изменяется приприменении второй дуги. Рост тока первой дуги при одно дуговой сварке на 75%(с 400 А до 700 А) приводит к увеличению глубины проплавления в 2,5 раза (с3,5 мм до 8,8 мм). Наличие второй дуги снижает глубину проплавления, так призначении тока на первой дуге 500А, появление второй дуги со значением тока400 А приводит к снижению глубины проплавления на 17% (с 3,5 мм до 2,9 мм),а при токе первой дуги 500 А (600 А или 700 А) – в 2 раза.
Дальнейшееувеличения значения тока второй дуги приводит к росту проплавления, причемстепень этого эффекта зависит от значения тока первой дуги. Например, призначении тока первой дуги 400 А увеличение значения тока второй дуги на 75%(с 400 А до 700 А) приводит к росту глубины проплавления на 60%, а призначении тока первой дуги 600 А увеличение значения тока второй дуги на 75%(с 400 А до 700 А) приводит к росту глубины проплавления в 2,2 раза. Такоевлияние значения тока второй дуги на величину глубины проплавления связанос воздействием второй дуги на расплав сварочной ванны, что приводит кперераспределению потоков жидкой ванны и, как следствие, к увеличениютолщины жидкой прослойки под дугой.71а)б)Рис.
3.8.Влияние значения тока на первой и второй дугах на площадь поперечногосечения наплавленного металла при двухдуговой сварке под флюсом72а)б)Рис. 3.9.Влияние значения тока на первой и второй дугах на ширину шва придвухдуговой сварке под флюсом73а)б)Рис. 3.10.Влияние значения тока на первой и второй дугах на высоту усиления шва придвухдуговой сварке под флюсом74а)б)Рис. 3.11.Влияние значения тока на первой и второй дугах на глубину проплавления швапри двухдуговой сварке под флюсом753.3.Влияние лигатуры на формирование шва при двухдуговой сваркепод флюсомПри введении наноразмерных частиц через лигатуру предполагаетсязасыпка лигатуры в разделку перед сваркой. Наличие лигатуры может оказатьвлияние на формирование сварного шва и прежде всего на проплавлениеосновного металла.
Композиционные гранулы, из которых состоит лигатура,могут снизить проплавляющую способность процесса сварки, поэтомунеобходимо исследовать влияние наличия и количества лигатуры наформирование сварного шва. Для этого были подготовлены образцы толщиной10 мм из стали Ст3сп (ГОСТ 380), в которых были выполнены пазы различнойглубины (Рис. 3.12). Ширина пазов соответствует требованиям по значениюширины зазора.
Таким образом, имитировали различную глубину засыпкилигатуры в разделке. Для начала и конца процесса сварки предусмотрелизаходную и выходную пластину из того же материала и той же толщины, что иобразец. Наплавка каждого последующего валика производилась на образец,охлажденный до температуры менее 100 °С. Переплав двух соседних валиков недопускался.Перед наплавкой в пазы засыпали лигатуру до полного заполнения, послечего выполняли наплавку на режимах, указанных в Таблице 3.4. Послевыполнения наплавки образцы подвергались разделительной резке в центреобразца.Анализ геометрических размеров полученных валиков показал, что нагеометрические параметры наплавленных валиков наличие лигатуры неоказывает существенного влияния: изменения геометрии наплавленных валиковне превышает 5% (что находится в пределах точности измерения). Следуетотметитьтенденциюкувеличениюширинышва,чтосвязаносперераспределением потока тепла при наличии лигатуры (Таблица 3.6,Рис.
3.13).76Рис. 3.12.Внешний вид образца для определения влияния лигатуры на формирование шваТаблица 3.6.Результаты измерения геометрических параметров наплавленных валиков сприменением лигатуры№g, ммe, ммh, ммFн, мм252,018,12,834,262,123,23,235,673,021,43,739,283,222,84,348,592,923,13,841,1103,525,24,543,5112,724,14,746,4122,925,36,251,3режима77Таблица 3.6 (Продолжение)№g, ммe, ммh, ммFн, мм2133,126,74,548,2143,326,15,853,4153,528,28,356,4163,427,510,058,6режимаРис.
3.13.Внешний вид образца после излома3.4.Отработка режимов двухдуговой сварки под флюсом с применениемлигатурыИсследования влияния лигатуры на структуру и свойства металла шва будутпроводиться при сварке образцов в соответствии с Рис. 3.2. Поэтому необходимоподобрать параметры режима, которые обеспечивают формирование сварногосоединения в соответствии с ГОСТ 8713 (соединение С19). Наличие разделкикромок не позволяет напрямую применить результаты, полученные приисследовании влияния лигатуры на формирование шва при двухдуговой сваркепод флюсом и требуют дополнительных исследований.
Однако наличиеразделки кромок неприводит к существенному изменению профиляпроплавления при неизменных параметрах режима: при этом изменяетсясоотношение доли основного и наплавленного металла. Таким образом, принеизменном режиме сварки общая высота шва (H), равная сумме высоты78усиления сварного шва (g) и глубины проплавления (h), остается постоянной(Рис. 3.14). Поэтому, с достаточной степенью точности для практическихрасчетов, можно принять, что для постоянного режима сварки выполняетсяследующее соотношение:=ℎ+=ℎ +=(3.2)гдеh’ – глубина проплавления при наличии разделки кромок (Рис. 3.14, б), мм;g’ – высота усиления сварного шва при наличии разделки кромок (Рис. 3.14,б), мм.Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
