Диссертация (1026249), страница 10
Текст из файла (страница 10)
Перед сваркой образцы и медная подкладка тщательнозачищались, после чего определялось их среднее значение величинымикронеровностейповерхностиприборомTR100.Затемобразцыустанавливали в приспособление пневмошлангового типа с расположениемстыка по оси канавки в подкладке и включали компрессор, нагнетающийвоздух в пневмосистему, осуществляющую поджатие прижимов. После этогорегулятором перемещения сварочной головки выставлялся межэлектродныйпромежутокlмпирасходзащитногогаза.Далеесварныеобразцыобезжиривались и производилась сварка.Для каждой толщины материала по справочным материалам быловыбрано 4 значения силы тока (см.
Таблицу 7). Для каждой величины силытока подбирались несколько скоростей, в диапазоне между которыми68находилась допустимая величина ширины обратного валика (см. Таблицу 8).На каждом режиме было выполнено по 3 идентичные сварочные операции.Таблица 7.Экспериментальные исследованные диапазоны режимов сваркиТолщинаСила токаДиапазон скоростейРасход аргона,металла, ммIсв, Асварки Vсв, м/чл/мин9012-2110515-2411518-2712521-309010-1211510-1814016-2516018-2617010-1619012-1821014-2022518-251,52,03,05-75-77-9В качестве недопустимых дефектов принимались прожоги и подрезы,глубина которых превышала 10% от толщины свариваемого образца.69Таблица 8.Параметры геометрии сварного шва, выполненного АрДС без присадочнойпроволоки по ГОСТ 14771-76 [141]Размеры сварных швов измерялись по фотографиям в программеКОМПАС 3D по 9 точкам с интервалом 4 мм. Количество измеренийопределенооценкойпараметровсварногошваориентируясьнаихэкспериментальную точность в пределах 3-5%.
Лицевая сторона сварного швапредставлена на Рисунке 2.6 (а, в и д), а обратная поверхность шва – наРисунке 2.6 (б, г и е).70а) Режим сварки: Iсв=105А,б) Режим сварки: Iсв=105А,Vсв=15м/ч, lмп=3 ммVсв=15м/ч, lмп=3 ммв) Режим сварки: Iсв=115А,г) Режим сварки: Iсв=115А,Vсв=15м/ч, lмп=3 ммVсв=15м/ч, lмп=3 ммд) Режим сварки: Iсв=210А,е) Режим сварки: Iсв=210А,Vсв=18м/ч, lмп=3 ммVсв=18м/ч, lмп=3 ммРисунок 2.6. Определение размеров ширины шва и ширины обратного валикадля образцов толщинами: 1,5 мм (а, б) ; 2,0 мм (в, г) и 3,0 мм (д, е)Измеренные значения параметров сварного шва обрабатывались впрограмме STATISTICA [80]. В качестве среднего положения выборкииспользовалась медиана с квантилями 25% (Q25) и 75% (Q75).
Доверительный71интервал экспериментальных данных – 0,95. Зависимости параметров сварныхшвов от скорости сварки представлены на Рисунках 2.7- 2.12. Сплошнымилиниями показаны режимы сварки при длине межэлектродного промежуткаlмп=3 мм, пунктирными – 2 мм.72а)б)в)г)д)е)Рисунок 2.7. Зависимость параметров сварного шва от скорости сварки длятолщины металла 1,5 мм и силы тока 90А (а, в, д) и 105А (б, г, е)73а)б)в)г)д)е)Рисунок 2.8. Зависимость параметров сварного шва от скорости сварки длятолщины металла 1,5 мм и силы тока 115А (а, в, д) и 125А (б, г, е)74а)б)в)г)д)е)Рисунок 2.9.
Зависимость параметров сварного шва от скорости сварки длятолщины металла 2,0 мм и силы тока 90А (а, в, д) и 115А (б, г, е)75а)б)в)г)д)е)Рисунок 2.10. Зависимость параметров сварного шва от скорости сварки длятолщины металла 2,0 мм и силы тока 140А (а, в, д) и 160А (б, г, е)76а)б)в)г)д)е)Рисунок 2.11. Зависимость параметров сварного шва от скорости сварки длятолщины металла 3,0 мм и силы тока 170А (а, в, д) и 190А (б, г, е)77а)б)в)г)д)е)Рисунок 2.12.
Зависимость параметров сварного шва от скорости сварки длятолщины металла 3,0 мм и силы тока 210А (а, в, д) и 225А (б, г, е)782.5. Обработка экспериментальных данныхВ результатепроведенных экспериментов было обнаружено, чтозависимость ширины обратного валика шва от погонной энергии сварки имеетприблизительно линейный характер. Используя линейную аппроксимацию всреде пакета MathCad [49] по методу наименьших квадратов, получилиграфики, иллюстрирующие эту зависимость (см. Рисунок 2.13).79а) lмп=2 ммб) lмп=3 ммв) lмп=2 ммг) lмп=3 ммд) lмп=2 мме) lмп=3 ммРисунок 2.13. Зависимость ширины обратного валика от погонной энергиипри сварке для толщины металла 1,5 мм (а, б); 2,0 мм (в, г) и 3,0 мм (д, е)80Результирующие формулы для вычисления ширины обратного валика швав зависимости от введенной погонной энергии представлены в Таблице 9.Таблица 9.Определение ширины обратного валика шва с помощью кусочнолинейной аппроксимации результатов экспериментовТолщинаметалла,ммШирина обратного валикаДиапазонСила тока скоростейсваркиIсв, АVсв, м/ч(qп,Дж/м), e11 , ммlмп=2 ммlмп=3 мм-59012-21e11=0,397+2,656·10 ·qпe11=-0,398+2,752·10-5 ·qп10515-24e11=-4,674+7,013·10-5 ·qпe11=-2,272+4,594·10-5 ·qп11518-27e11=-4,765+7,5·10-5 ·qпe11=-3,22+5,633·10-5 ·qп12521-30e11=-10,781+1,228·10-4 ·qпe11=-6,826+8,248·10-5 ·qп9010-12e11=-4,354+4,162·10-5 ·qпe11=-7,559+5,735·10-5 ·qп11510-18e11==0,57+1,96·10-5 ·qпe11=-0,241+2,248·10-5 ·qп14016-25e11=-1,646+3,069·10-5 ·qпe11=-4,651+4,381·10-5 ·qп16018-26e11=-3,015+4,061·10-5 ·qпe11=-5,237+4,930·10-5 ·qп17010-16e11=-0,396+1,54·10-5 ·qпe11=-1,915+1,76·10-5 ·qп19012-18e11=-5,894+3,684·10-5 ·qпe11=-7,822+4,451·10-5 ·qп21014-20e11=-3,177+2,538·10-5 ·qпe11=-3,829+2,491·10-5 ·qп22518-25e11=-9,343+6,044·10-5 ·qпe11=-2,274+2,618·10-5 ·qп1,52,03,0Величина e11 зависит от условий контакта стального образца и шириныканавки в медной подкладке.
Для учета степени влияния каждого из этихпараметровнаширинукоэффициент (см. п. 3.8).обратноговаликабылвведенпоправочный812.6. Определение эффективного КПД нагреваОпределение эффективного КПД сварочной дуги осуществлялось спомощью метода калориметрирования в емкости с водой. В емкостьналивалась жидкость объемом 100 мл, который определялся с помощьюизмерительной мензурки с ценой деления 1 мл.
После чего производилосьизмерение температуры отстоявшейся жидкости.Сварку проводили на теплоизолированной подставке без прижимов навсех режимах сварки, обеспечивающих получение сварного шва по ГОСТ14771-76 [141] (см. п. 2.4, Таблица 7). После сварки образец помещался вемкость с водой и производилось повторное измерение температуры, докоторой нагрелась вода. На каждом режиме сварки проведено 3 - 6 повторов.Эффективный КПД сварочной дуги определяли по формуле [18]:и гдесm Т,UIt св(2.1)c- удельная теплоемкость воды, Дж/(кг·К);m- масса воды, кг;ΔТ- разность между измеренными значениями температуры водыдо и после сварки, ºС.Графики зависимости эффективного КПД сварочной дуги от скоростисварки представлены на Рисунках 2.14 и 2.15. Измеренные значенияэффективного КПД обрабатывались в программе STATISTICA. В качествесреднего положения выборки использовалась медиана с квантилями 25% (Q25)и 75% (Q75).
Доверительный интервал экспериментальных данных – 0,95.Сплошными линиями показаны режимы сварки при длине межэлектродногопромежутка lмп=3 мм, пунктирными – 2 мм.82а) Iсв=90Аб) Iсв=105Ав) Iсв=115Аг) Iсв=125Ад) Iсв=140Ае) Iсв=160АРисунок 2.14. Зависимость эффективного КПД сварочной дуги от скоростисварки для токов Iсв=90А; 105А; 115А; 125А; 140А и 160А83ж) Iсв=170Аз) Iсв=190Аи) Iсв=210Ак) Iсв=225АРисунок 2.15. Зависимость эффективного КПД сварочной дуги от скоростисварки для токов Iсв=170А; 190А; 210А и 225АРезультаты статистической обработки измеренных параметров сварныхшвовпослужилиисходнымиданнымидлявыборавеличиныэкспериментальных коэффициентов численной модели теплопередачи приАрДС на медной подкладке.842.7.
Оценка влияния расположения прижимов от оси сварного шва наширину шва стыковых соединенийВ ходе исследований по определению влияния расположения прижимовотносительно оси шва проводили сварку на фиксированных режимах иизменяли расстояние от оси шва до места приложения давления прижимами.Образцы для АрДС и устанавливали в приспособление пневмошланговоготипа с расположением стыка по оси канавки в подкладке и включаликомпрессор,нагнетающийвоздухвпневмосистему,осуществляющуюподжатие прижимов.После закрепления образцов на стенд устанавливалась горелка сэлектродом, ходовым винтом регулировался межэлектродный промежуток 3мм и образцы обезжиривались. Далее выставлялась скорость перемещениягорелки и производилась сварка при фиксированном токе 115А на толщинематериала 2,0 мм. Расстояние от оси шва до места приложения прижимасоставляло a=6 и 8 мм.
Сварка проводилась на нескольких значенияхскоростей, обеспечивающих получение сварного шва с размерами по ГОСТ14771-76 [141] для заданной величины силы тока. На каждом режиме быловыполнено по 3 идентичные сварочные операции.Измеренныезначенияпараметровсварногошваобрабатывалисьстатистически в программе STATISTICA. В качестве среднего положениявыборки использовалась медиана с квантилями 25% (Q25) и 75% (Q75).Доверительный интервал экспериментальных данных – 0,95.
Размеры сварныхшвов измерялись в программе КОМПАС 3D по той же схеме, что и в п. 2.4.Зависимости параметра сварного шва от скорости сварки представлены наРисунке 2.16.85Рисунок 2.16. Зависимость ширины шва от скорости сварки дляприжимов, расположенных от оси шва на расстоянии а=6 мм(пунктирная линия) и 8 мм (основная)Из анализа Рисунка 2.16 видно, что расположение прижимов сварочнойоснастки (на расстоянии от 6 мм и более от оси сварного шва до местаконтакта прижима и пластины) практически не влияет на ширину сварногошва при сварке тонколистовых коррозионно-стойких сталей аустенитногокласса в исследуемых диапазонах варьируемых параметров сварки.2.8. Оценка влияния ширины канавки в меднойподкладке на ширину обратного валикаДля определения влияния ширины канавки в медной подкладке проводилисварку на образцах толщиной 2,0 мм при фиксированном значении тока 115 А.Анодом служила медная подкладка с канавкой глубиной 0,5 мм и шириной 6 и8 мм.
Расстояние от оси шва до места приложения прижима составляло 8 мм.После закрепления образцов на стенд устанавливалась горелка сэлектродом, ходовым винтом регулировался межэлектродный промежуток 3мм и образцы обезжиривались. Сварка проводилась на нескольких значенияхскоростей, обеспечивающих получение сварного шва с размерами по ГОСТ8614771-76 [141] для заданной величины силы тока. На каждом режиме быловыполнено по 3 идентичные сварочные операции.Измеренныезначенияпараметровсварногошваобрабатывалисьстатистически в программе STATISTICA.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
