Сварка в машиностроении.Том 1 (1041435), страница 59
Текст из файла (страница 59)
Замена постоянной дуги импульсной дает возможность получать скорости охлаждения в температурном интервале хрупкости (ТИХ) в зависимости от режима сварки в 1,5 раза меньше или в 4 раза больше, чем при обычной аргонодуговой сварке, Проплавляющая способность импульсной дуги зависит от основных параметров процесса сварки. На рис. 105 показана зависимость погонной энергии д/О, затрачиваемой на проплавление стали типа 18-8 толщиной 1,5 мм, от 6 при разных значениях Тц и о. Силу тока устанавливали из условия одинаковой ширины проплавления с обратной стороны шва, равной 2,6 — 3,0 мм. С увеличением 6 О 1 г з 4 О 1 2 .1 де а) б) О 1 г 3 4 О 1 г 3 4 Г,с д) г) Рис.
104. Термические циклы точек, расположенных на разном расстоянии у от оси шва: в) 1 =1 =01 с; б) 1 =! =025с; в) гн 1 =Обе; г) 1и гп=1С, и п ' ' и п Сталь !8-8, б = 1,5 мм; — =2 0 кал/см; в = 0,36 см/с; 1, = 0,45 с в 248 Сварки плавлением Сварка в защитных газах БОО Ф ф 500 ~ ООО ЗОО 200 О 0,5 1,0 1>5 2,0 2р5 Жссс>сесть режима Рнс.
105. Зависимость погонной энергии от жесткости режима. Сплошные линии а = 1,0 мм, штриховые а = 1,8 мм г 5 О рис 107 Изотермы плавления и кристаллизации в период пау за — импульс Рис. 106. Схема кристаллиза- ции металла шва при импульс- но-дуговой сварке с шаговым перемещением электрода затрата погонной энергии на одинаковое проплавление вначале уменьшается, а затем снова увеличивается. Например, прн а = 1 мм и Тц = 0,64 с 6 „.= 1, 2, а при Тц = 2 с 6 „, = 2. Эффективность праплавления зависит от теплопроводности металла. При одном и том же среднем токе 6 „, при сварке меди примерно в 2 раза выше, чем при сварке нержавеющей стали.
С уменьшением толщины свариваемого металла 6,„, повышается. Например, по экспериментальным данным, на пластинах из стали типа 18-8 толщиной 0,4 мм наиболее эффективное проплавление получается при 6,„, = 2 —: 4, а на пластинах толщиной 2 мм — прн 6о„, = 1 —: 1,3. Длительность цикла и шаг точек также влияют на проплавление основнога металла. Существуют следующие диапазоны Тц и а, которым соответствует максимальная проплавляющая способность дуги (табл.
38). Пульсация температуры в зоне сварки обусловливает специфические особенности кристаллизации металла шва при импульсно-дуговой сварке. При этом процессе, в отличие от сварки постоянной квс/си дугои, кристаллизация может происходить одновременно по всему контуру ванны. Если применять импульсно-дуговую сварку с шаговым перемещением электрода во время паузы ЗЗ. Рекомендуемые значения Т„и я, которым соответствует максимальная проплавляя»цая способность дуги прн неподвижной дуге во время импульса, то форма сварочной ванны приближается к кругу. Схему кристаллизации металла шва можно представить так, как показано на рис.
106. Кристаллиты в соответствии с принципом ортогональности растут в направлении к центру. Если длительность паузы достаточна, то ванна полностью кристаллизуется. При возбуждении дуги следующего импульса происходит расплавление ванны тога же размера, что и предыдущая. При этом происходит вторичное расплавление части предыдущей точки. Кристаллизация вновь образованной ванны в начале следующей паузы начинается с пристройки кристаллитов к оплавленным зернам предыдущей точки и основнога металла. Степень переплава каждой точки, а также величина максимального угла переориентации, как это видно из схемы на рнс.
106, зависит от шага точек. Часто применяют режимы, при которых импульс дуги начинается тогда, когда еще продолжается кристаллизация ванны от предыдущего импульса. В этом случае кристаллизация предыдущей ванны продолжается во время импульса, когда развивается новая сварочная ванна (рнс. 107). Происходит встречное движение изотермы кристаллизации предыдущей точки и изотермы плавления следующей точки. За счет изменениЯ паРаметРав Режима импУльсно-дУговой сваРки 1а', 1п и дР.) можно в широких пределах изменять кристаллизацию металла и таким образом влиять на свойства сварных соединений, Эффективно применение импульсно-дуговой сварки на материалах, склонных к горячим трещинам.
Например, опыты с кольцевой пробой на стали ХН38ВТ толщиной 1,5 мм показали, что при замене сварки постояннои дугой на импульсно- 5 = 1 8 мм Т = 0,8 с и 6 = 1 —: 2 показатель стойкости против горячих трещин увеличился в 2 — 2,5 раза. Прн применении нмпул у значительно повышаются технологические характеристики аргонодуговой сварки вол ьфр амовым электродом. Технологические преимущества импульсной дуги в наибольшей степени про- яются при сварке тонколистовых материалов. Когда шов формируется путем являю я р раси ав н >лавленйя отдельных точек, сварочная ванна имеет форму, бли у ру у, . П и таком сила поверхн верхностного натяжения достигает максимальнои величины. Пр асплавлении п оцессе каждая застывшая точка является жесткой связью при ра про с е и остывании последующей точки.
Поэтому 3 прн импульсно-дуговой сварке дефекты 1 формирования шва — провисание и подрезы — практически отсутствуют. Па этой же причине, т. е. благо- даря более эффективному использованию поверхностного натяжения м ения металла при импульсно-дуговой сварке улучшаются славия формирования в шва в различных пространственных положениях. Это ф обусловило широкое прим применение импульсной дуги при сварке вертикальных, горизонтальных и пото потолочных швов на металлах широкого диапазона толщин, а также при автоматической сварке неповоротных стыков труб, При применении импу ь П импульсной дуги для ручной сварки значительно снижаются й гой легко т ебовання к квали к алификации сварщика.
Ручной сваркой импульсной дуга легко исправлять дефекты сварных шво . рб фе >ых швов. Путем периодического расплавления присадочной проволоки можно заплавля з плавлять большие зазоры или прожоги значительных азмеров. По сравнению со сва со сваркой постоянной дугой импульсно-дуговая сварка сопровождается меньшими врем еменными и остаточными деформациями изделия в связи с меньп>ей погонной эне й энергией. Это также способствует повышению стаесса особенно при сварке тонколистовых материалов. бнльности процесса, осо ен Основные технологические рекомендации по импульсно-дуга " р колнстовых материалов такие же, как и при сварке постоянной дугой. При выборе ежима сварки алыча зн большое значение имеет шаг точек.
Этот параметр следует выбирать чае с учетом равномерности формирования шва, достав каждом конкретном случае с точного перекрытия точ рытия точек чтобы проплавнть усадочные кратеры с сопутствую- 251 250 Сварка в защитных газах Сварка плавлением щнми им дефектами, а также с учетом рациональной схемы кристаллизации, обеспечивающей необходимую технологическую и конструктивную прочность.
В качестве примера в табл. 39 приведены ориентировочные режимы автоматической импульсно-дуговой сварки нержавеющей стали. 39. Режимы ввтомвтической импульсно-дуговой сварки стали типа !8-8 0,4 0,8 2,0 3,0 0,04 — 0,12 0,12 — 0,26 О,20 — О,38 0,28 — 0,46 0,18-0,34 0,36 — 0,60 0,40-0,68 0,44 — 0,76 1-3 ! — 2 0,8 — 1,5 0,8-1,2 40 — 60 80 — 140 !60 †2 250 — 330 1 — 4 4 — 8 6 — !О 8 — !5 1,0 — 1,8 1,2 — 1,8 1,2 — 2,0 1,5 — 2,5 О) ) Рнс.
108. Схема процесса импульсно-дуговой сварки (а) и изменение тока прн этом процессе (б). ИП вЂ” источник питания; ГИ— генератор импульсов; !и — длительность паузы; 1„— длительность импульса Сварка плавящимся электродом. Прн сварке на основной сварочный ток непрерывно горящей дуги накладываются кратковременные импульсы тока, под воздействием которых происходит ускорение плавления конца электрода, формирование и отрыв капель металла. Схематически сварка импульсной дугой с плавящимся электродом показана на рис. 108.
Поскольку формирование капель и их перенос в основном обусловливаются электродинамической силой, то кратковременные импульсы тока вызывают соответствующее силовое воздействие на жидкий металл электрода с силой, пропорциональной квадрату тока. Однако отрыв капли под воздействием импульса происходит только в том случае, если будет достаточное количество расплавленного металла. В реальных условиях импульсы така имеют не прямоугольную, а синусаидальную или экспоненциальную форму.
Силу тока во время паузы !„устанавливают такой, при которой скорость плавления проволоки оказывается меньше скорости ее подачи. В результате за время паузы дуга несколько укорачивается. При наложении импульсов происходит ускоренное плавление электрода с образованием капли и сбрасывание ее в сварочную ванну.
Длина дуги при этом увеличивается! Сварка в среде защитных газов импульсной дугой с неплавящимся электродом применяется в ручном и механизированном варианте для выполнения соединений из тонколистовой (до 2 — 3 мм) нержавеющей„средне- и низколегированной стали, жаропрочной стали и сплавов, алюминиевых, титановых и других сплавов. Весьма эффективно использование импульсной дуги для сварки швов в потолочном, вертикальном и горизонтальном положениях. Большие возможности импульсно-дуговой сварки открываются в деле улучшения структуры металла шва и соответственно его свойств за счет применения модулированных н высокочастотных импульсов.
Отрыву капли импульсом тока предшествует расплавление электрода и рост пли. На этой стадии поверхностное натяжение металла намного превышает капли. злектродннамическую силу. Однако по мере горения дуги растет об повышается ее температура и в связи с этим уменьшается поверхностное натяжение. Рост капли прерывается импульсом тока, при котором электродинамическая сила оказывается больше силы поверхностного натяжения. Частота импульсов тока пропорциональна энергии Ф'в, выделяемой на элек. Наличие связи между частотой импульсов и параметрами режима сварки троде. ли имп льснопозво е з ляет осуществить автоматическое управление и стабилизацию у йпопа адугово сварк й с арки плавящимся электродом с применением обратных связей ра метрам дугй „, д, 1 о М7.
Ввиду сложности процесса формирования и перенос е я выбо а кап ель металла и многообразия сил, участвующих в этом процессе, для вы р режима сварки приходится пользоваться экспериментальными данны, уми пол 00 40 ткв 1040 0 100 ЯОО Ч„,М/Ч 0 100 000 Чч,М/Ч О ЧОО ЯООЧем/Ч а) б) б) Рис. 109. Характерные диапазоны импульсно-дуговой сварки в аргоне. Проволока Св-АМгб, полярность обратная: а)б 1,6 мм; б) б =2,0 мм; О)б =2,5 мм Рис. 110.
Зависимость требуемого ко- эффициента формы кривой силы тока кфи от эффективного тока ченными главным образом с помощью скоростной киносъемки, совмещенной с оспе на пе еНаиболее важными параметрами, оказывающими решающее влияни ртся амплитуда и длительность импульса тока, частота импульнос металла, являются амплитуд еж имп льсами). Из всего сов, величина базового така (ток в промежутках между импу ), многообразия вариантов мож можно выделить следующие пять диапазонов (рис. 1 ), в которых влияние импульсов на процесс сварки одинаково: 1 — импульсы очень ма ой р алой энергии, плавление проволоки и перенос металла происходят, как при постоянн " стоянной дуге однако повышается стабильность дуги на малых токах; ля !1 — энергии импульсов ульсов достаточно чтобы влиять на перенос металла, кап > сбрасывается после нескольких импульсов; 1!1 — каждый импульс сбрасывает одну каплю, отрыв происходит в конце импульса; 1У вЂ” отрыв капли происхо и сходит до окончания импульса, а в оставшееся время импульса электрод интенсивно оп о оплавляется с образованием дополнительно однои нли нескольких капель; пульсов настолько велика, что скорость плавления р д ния элект о а У вЂ” энергия импульсов на становится намного алыче скор б оростн его подачи, процесс сварки нестабилен.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
