Сварка в машиностроении.Том 1 (1041435), страница 63
Текст из файла (страница 63)
Расходная часть теплового баланса слагается из расхода теплоты на плавление электродного и основного металлов и флюса, на теплоотвод в массу основного металла и в формирующие устройства, а также излучение от зеркала шлаковой ванны. В качестве примера на рис. 1!7 по данным Г. 3. Волошкевича приведена схема теплового баланса для случая электрошлаковой сварки металла толщиной 100 мм.
Повышенный по сравнению с дуговой сваркой отвод тепла в основной металл обусловливаетгя меньшей концентрацией нагрева, свойственной электрошлаковому процессу. Это явление представляется для большинства случаев сварки нежелательным, так как вызывает увеличение длительности пребывания металла 262 Сварка плавлением Электрошлаковая сварка шва и околошовной зоны выше температуры интенсивного роста первичного зерна (для стали — выше Асз) и тем самым приводит к перегреву металла и ухудшению механических свойств. При толщине свариваемого металла (300 мм увеличивается доля тепла, теряемого на теплоотвод в формирующие устройства.
В связи с этим при электро- шлаковой сварке металла относительно малой толщины (<50 мм) существенно уменьшается перегрев основного металла и, следовательно, повышаются механические свойства сварного соединения. Использование энергии для плавления электрода при электрошлаковой сварке более эффективно, чем при электродуговой сварке. Об этом свидетельствует меньшее количество энергии, расходуемой на расплавление равного количества электродной проволоки при электрошлаковой сварке по сравнению с электродуговой сваркой под флюсом и в струе углекислого газа (рис.
118). Указанную закономерность можно объяснить слеРэ дующим. При электрошлаковой сварке нет необходимости расплавлять вместе с электродом все новые и новые порции сварочного флюса, так как заданное количество флюса расплавляют только в начале процесса. В дальнейшем объем шлаковой ванны сохраняют постоянным. Параметры режима электрошлаковой сварки и их влияние на размеры и форму металлической ванны приведены на рис. 115.
Влияние парис. 118. Э ергия Р„выделяемая Раметров Режима при веРтикальной при электрошлаковой сварке (1) электрошлаковой сваРке на РазмеРы сварке в углекнслом газе (2) и ду' и фоРмУ металлической ванны изу- о в о и с в а к е о ф л ( юг ( д ) в з а ч е н о до с а о ч н о п од р о б н о ( а б л . 4 ) . У с а висимости от скорости ос подачи новлено, что при Увеличении силы сваэлектро ной проволо и 'при п .
Рочного тока (и соответственно — скоРоп оволоки сти подачи электродов) ширина металлистоянном ее диаметре ческой ванны Ь„ вначале увеличивается, а затем уменьшается. Максимальная ширина металлической ванны зависит от соотношения толщины свариваемого металла, зазора между сварнваемыми кромками и параметров режима сварки. Уменьшение ширины металлической ванны связано с двумя процессами. Во-первых, устанавливается динамическое равновесие между количеством тепла, поступающего к свариваемым кромкам от перегретой металлической ванны, и количеством тепла, усваиваемого основным металлом. Во-вторых, увеличение скорости подачи электродной проволоки, а следовательно, и скорости сварки, опережает увеличение мощности процесса (см, рис.
!18), вследствие чего погонная энергия сварки Ремис уменьшается. Глубина металлической ванны с увеличением силы тока увеличивается монотонно. При определенном значении силы тока глубина металлической ванны становится критической, и в сварном шве могут появиться кристаллизационные трещины, Г)ричина таких трещин состоит в том, что при глубокой металлической ванне коэффициент формы ванны ф становится меньше допустимого, кристаллиты шва с обеих оплавленных кромок растут встречно к центру шва и соединяются там, образуя плоскость слабины.
Это место шва обладает наименьшей пластичностью в температурном интервале хрупкости, и вследствие деформаций растяжения при охлаждении шва и околошовной зоны здесь происходит образование несплошности — кристаллизационной трещины (рис. 110). Допустимая величина коэффициента формы ванны эР, а следовательно, и допустимая величина силы свароч- ЛЛ. Влияние параметров режима при вертикальной электрошлвковой сварке ив размеры и форму швв Параметры режимв сварки (ивмеиеиие в сторону увеличеиия) Скорость подачи электрода о, м(ч, и ток П А Параметры размеров швз Толщина ме- талла ив Нвпряжеииэ сварки Незиачительио уменьшается Увеличввается Ширина металлической ванны Ь„ Увеличивается Незначительно уменьшается Коэффициеит формы ванны эр= —" ь„ Увеличвввется Уменьшается Доля основного металла в металле шва т, % Незначительно уменьшается Незначительно увеличивается Параметры режима сварки (измеиеиие в сторону увеличения) Параметры размеров шва Скорость поперечного перемещения электрода "п Глубина шлаковой ванны ь Вылет электрода Зазор между кромками ь Незизчительио уменьшается Не изменяется Не изменяется Уменьшается Глубиив металлической ванны Ь„ Ширина металлической ванны Ь„ Не измеияется Коэффициент формы Ьи ванны ф =— а„ Незиачительио увеличивается Уменьшается Умеиьш вется Увеличивается Не изменяется Доля основного метал- ла в металле шва у, % На практике величина тр = 1,25 —: 10 (среднее значение 1,5 — 4).
Верхний предел соответствует наиболее неблагоприятным условиям сварки: большой толщине свариваемого металла (более 500 мм), жесткому закреплению, повышенному содержанию углерода в основном металле (более 0,21%) и т. д. Зависимость коэффициента тр от силы тока определяют опытным путем. Допустимая сила тока ограничивает и допустимую скорость сварки, поскольку по. ного тока 1, зависят от нескольких факторов: толщины свариваемого металла, его химического состава и состава сварочных материалов, жесткости закрепления деталей. 265 264 Сварка плавлением Элекгрошлаковая сварка следняя прямо зависит от силы тока. Практически установлено, что из условия технологической прочности (предотвращения кристаллизационных трещин) скорость электрошлаковой сварки металла относительно малых толщин (менее 50 мм) не должна превышать 4 м/ч, относительно больших толщин (более !ОО мм)— 0,5 м/ч, Увеличение сварочного напряжения вызывает увеличение ширины металлической ванны.
Наоборот, при уменьшении напряжения ниже определенного значения ширина металлической ванны может стать меньше ширины зазора между кромками, и образуется непровар. Глубина металлической ванны с изменением напряжения (/ изменяется незначительно. С увеличением ширины зазора между свариваемыми кромками ширина металлической ванны увеличивается, а глубина не изменяется. С увеличением глубины шлаковой ванны ширина металлической Рис. 1!9.
Образование кристаллизационных трещин в металле шва в зависимости от коэффициента формы металлической ванны а) М) > 1 25' б) 9 ( 1,25 шресЧина ф ванны уменьшается. В практике сварки глубина шлаковой ванны находится в пре- делах 30 — 70 мм. В зависимости от соотношения есп/6 при вылете 70 мм, зазоре 24 мм и скорости возвратно-поступательного перемещения электродов вдоль за- зора 40 м/ч глубина шлаковой ванны рекомендуется следующая: Отиошеиие о п/д, и/ч мм Глубина шлаковой ванны, мм 1 1,5 2 3 4 5 35 40 45 50 55 60 Глубина металлической ванны с увеличением глубины шлаковой ванны незначительно уменьшается.
С увеличением числа электродов ширина шва заметно увеличивается, что объясняется увеличением мощности и рассредоточением источника нагрева по толщине свариваемых кромок. Увеличивается и глубина металлической ванны. С увеличением скорости возвратно-поступательного перемещения электродов вдоль зазора между кромками ширина уменьшается, однако чем больше скорость подачи электродов, тем большей, при прочих равных условиях, может быть скорость колебаний, не вызывающая появления непроваров. С увеличением скорости перемещения электродов и длительности их остановок в крайних положениях кромки оплавляются равномернее, с меньшими характерными уширениями ванны посредине ее длины и сужениями вблизи формирующих устройств.
Дополнительные параметры режима сварки воздействуют на размеры и форму металлической ванны следующим образом. С увеличением диаметра электрода при прочих постоянных параметрах незначительно уменьшается глубина металлической ванны и увеличивается ее ширина. Влияние вылета электрода определяется его подогревом при прохождении тока. С увеличением вылета электрода уменьшается при постоянной скорости подачи сила сварочного тока. Вследствие этого ширина н глубина металлической ванны заметно уменьшаются. Подобным образом действует дополнительный подогрев электрода током от постороннего источника.
Увеличение скорости подачи электрода действует аналогично увеличению силы тока. Увеличение расстояния между электродами действует обратно увеличению их числа. Уменьшение минимального расстояния Л„на которое электрод приближается к формирующему устройству при возвратно. поступательном перемещении вдоль зазора между свариваемыми кромками, способствует выравниванию ширины и глубины металлической ванны вблизи формирующих устройств и уменьшает тенденцию роста кристаллов к центру шва благодаря рассредоточению источников тепла и смещению его частей к формирующим устройствам. Технологический прием, заключающийся в размещении электродных проволок вблизи формирую.
щих устройств, позволил существенно повысить скорость сварки. Помимо коэффициента формы ванны, характеристикой формы шва служит высота усиления шва. Она зависит от величины углубления в формирующих канавках ползунов или накладок и принимается равной 1,5 — 2,0 мм при сварке изделий без последующей механической обработки и 8 — 10 мм при необходимости последней. Условия устойчивости электрошлакового проц е с с а. Электрошлаковый процесс протекает одинаково устойчиво как на постоянном, так и на переменном токе.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
