ДИПЛОМ ПЗ-Гальцева И.А. (1211038), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Эта схема позволяет вести сварку под флюсом на высоких скоростях, в то время как применение повышенного тока при однодуговой сварке приводит к несплавлениям – подрезам по кромкам шва. При двухдуговой сварке вторая дуга, горящая в отдельную ванну, электродом, наклоненным углом вперед, частично переплавляет шов, образованный первой дугой, и образует уширенный валик без подрезов. Для питания дуг с целью уменьшения магнитного дутья лучше использовать разнородный ток (для одной дуги – переменный, для другой – постоянный). При сварке на переменном токе возникает трехфазная дуга: одна дуга горит между электродами (независимая дуга) и две другие – между каждым электродом и изделием. Все дуги горят в одном плавильном пространстве. Регулируя ток в каждой дуге, можно изменять количество расплавляемого электродного металла или проплавление основного металла. В первом случае способ удобен при наплавочных работах и для сварки швов, требующих большого количества наплавленного металла.

Недостаток способа – необходимость точного согласования скоростей подачи электродов. Сварку под флюсом сдвоенным электродом, двумя и большим числом электродов выполняют на автоматах. Влияние параметров режима сварки на форму и размеры шва.

2.2.1 Влияние режимов сварки под флюсом

Форма и размеры шва зависят от многих параметров режима сварки: величины сварочного тока, напряжения дуги, диаметра электродной проволоки, скорости сварки и др. Такие параметры, как наклон электрода или изделия, величина вылета электрода, грануляция флюса, род тока и полярность и т. п. оказывают меньшее влияние на форму и размеры шва. Необходимое условие сварки – поддержание дуги. Для этого скорость подачи электрода должна соответствовать скорости его плавления теплотой дуги. С увеличением силы сварочного тока скорость подачи электрода должна увеличиваться. Электродные проволоки меньшего диаметра при равной силе сварочного тока следует подавать с большей скоростью, условно это можно представить, как расплавление одинакового количества электродного металла при равном количестве теплоты, выделяемой и дуге (в действительности количество расплавляемого электродного металла несколько увеличивается с ростом плотности сварочного тока). При некотором уменьшении скорости подачи длина дуги и ее напряжение увеличиваются. В результате уменьшаются доля теплоты, идущая на расплавление электрода, и количество расплавляемого электродного металла. Влияние параметров режима на форму и размеры шва обычно рассматривают при изменении одного из них и сохранении остальных постоянными. Приводимые ниже закономерности относятся к случаю наплавки на пластину, когда глубина проплавления не превышает 0,7 ее толщины (при большей глубине проплавления ухудшение теплоотвода от нижней части сварочной ванны резко увеличивает глубину проплавления и изменяет форму и размеры шва).

С увеличением силы сварочного тока глубина проплавления возрастает почти линейно до некоторой величины. Это объясняется ростом давления дуги на поверхность сварочной ванны, которым оттесняется расплавленный металл из-под дуги (улучшаются условия теплопередачи от дуги к основному металлу), и увеличением погонной энергии. Ввиду того, что повышается количество расплавляемого электродного металла, увеличивается и высота усиления шва. Ширина шва возрастает незначительно, так как дуга заглубляется в основной металл (находится ниже плоскости основного металла). Увеличение плотности сварочного тока (уменьшение диаметра электрода при постоянном токе) позволяет резко увеличить глубину проплавления. Это объясняется уменьшением подвижности дуги. Ширина шва при этом уменьшается.

Путем уменьшения диаметра электродной проволоки можно получить шов с требуемой глубиной проплавления в случае, если величина максимального сварочного тока, обеспечиваемая источником питания дуги, ограничена. Однако при этом уменьшается коэффициент формы провара шва и интенсифицируется зональная ликвация в металле шва, располагающаяся в его рабочем сечении. Род и полярность тока оказывают значительное влияние на форму и размеры шва, что объясняется различным количеством теплоты, выделяющимся на катоде и аноде дуги. При сварке на постоянном токе прямой полярности глубина проплавления на 40–50 %, а на переменном – на 15–20 % меньше, чем при сварке на постоянном токе обратной полярности. Поэтому швы, в которых требуется небольшое количество электродного металла и большая глубина проплавления (стыковые и угловые без разделки кромок), целесообразно выполнять на постоянном токе обратной полярности. При увеличении напряжения дуги (длины дуги) увеличивается ее подвижность и возрастает доля теплоты дуги, расходуемая на расплавление флюса (количество расплавленного флюса). При этом растет ширина шва, а глубина его проплавления остается практически постоянной. Этот параметр режима широко используют в практике для регулирования ширины шва. Увеличение скорости сварки уменьшает погонную энергию. Зональная ликвация в металлэнергию и изменяет толщину прослойки расплавленного металла под дугой. В результате этого основные размеры шва уменьшаются. Однако в некоторых случаях (сварка тонкими проволоками на повышенной плотности сварочного тока) увеличение скорости сварки до некоторой величины, уменьшая прослойку расплавленного металла под дугой и теплопередачу от нее к основному металлу, может привести к росту глубины проплавления. При чрезмерно больших скоростях сварки и силе сварочного тока в швах могут образовываться подрезы. С увеличением вылета электрода возрастает интенсивность его подогрева, а значит, и скорость его плавления. В результате толщина прослойки расплавленного металла под дугой увеличивается и, как следствие этого, уменьшается глубина проплавления. Этот эффект иногда используют при сварке электродными проволоками диаметром 1–3 мм для увеличения количества расплавляемого электродного металла при сварке швов, образуемых в основном за счет добавочного металла (способ сварки с увеличенным вылетом электрода).

В некоторых случаях, особенно при автоматической наплавке, электроду сообщают колебания поперек направления шва с различной амплитудой и частотой, что позволяет в широких пределах изменять форму и размеры шва. При сварке под флюсом с поперечными колебаниями электрода глубина проплавления и высота усиления уменьшаются, а ширина шва увеличивается и обычно несколько больше амплитуды колебаний. Этот способ удобен для предупреждения прожогов при сварке стыковых соединений с повышенным зазором в стыке или уменьшенным притуплением кромок.

Подобный же эффект наблюдается при сварке сдвоенным электродом, когда электроды расположены поперек направления сварки. При их последовательном расположении глубина проплавления, наоборот, возрастает. Состав и строение частиц флюса оказывают заметное влияние на форму и размеры шва. При уменьшении насыпной массы флюса (пемзовидные флюсы) повышается газопроницаемость слоя флюса над сварочной ванной и, как результат этого, уменьшается давление в газовом пузыре дуги. Это приводит к увеличению толщины прослойки расплавленного металла под дугой, а значит, и к уменьшению глубины проплавления. Флюсы с низкими стабилизирующими свойствами, как правило, способствуют более глубокому проплавлению.

Пространственное положение электрода и изделия при сварке под флюсом оказывает такое же влияние на форму и размеры шва, как и при ручной сварке. Для предупреждения стекания расплавленного флюса, ввиду его высокой жидкотекучести, сварка этим способом возможна только в нижнем положении при наклоне изделия на угол не более 10–15°. Изменение формы и размеров шва наклоном изделия находит практическое применение только при сварке кольцевых стыков труб ввиду сложности установки листовых конструкций в наклонное положение. Сварка под флюсом с наклоном электрода находит применение для повышения скорости многодуговой сварки. Подогрев основного металла до температуры 100 °С и выше приводит к увеличению глубины провара и ширины шва.

При автоматической сварке под слоем флюса (рисунок 2.1) плавление присадочного металла происходит за счет тепла, выделяемого дуговым разрядом, возникающим между свариваемым изделием 5 и электродом 1.

Рисунок 2.1 – Схема автоматической сварки под флюсом: 1 – сварочная проволока; 2 – механизм подачи проволоки; 3 – скользящий контакт; 4 – флюс; 5 – основной металл; 6 – электрическая дуга; 7 – металлическая ванна; 8 – расплавленный флюс; 9 – наплавленный метал.

Недостатки сварки под флюсом:

- велики трудозатраты, связанные со стоимостью флюса.

- трудности корректировки положения дуги относительно кромок свариваемого изделия;

- экологическое воздействие газов на оператора;

- невидимость места сварки, расположенного под толстым слоем флюса;

- нет возможности выполнять сварку во всех пространственных положениях без специального оборудования;

- повышенная жидкотекучесть расплавленного металла и флюса;

- требуется тщательная сборка кромок под сварку. При увеличенном зазоре между кромками возможно вытекание в него расплавленного металла и флюса и образование в шве дефектов.

Достоинства сварки под флюсом:

- повышенная производительность;

- минимальные потери электродного металла;

- отсутствие брызг;

- максимально надёжная защита зоны сварки;

- не требуется защитных приспособлений от светового излучения, так как дуга горит под слоем флюса;

- низкая скорость охлаждения металла обеспечивает высокие показатели механических свойств металла шва.

2.3 Классификация флюсов

Сварочным флюсом называется неметаллический материал, расплав которого необходим для сварки и улучшения качества шва. Флюс защищает дугу и сварочную ванну от вредного воздействия окружающего воздуха и осуществляет металлургическую обработку сварочной ванны. Флюс должен обеспечивать хорошее формирование и надлежащий химический состав шва, высокие механические свойства сварного соединения, устойчивость процесса сварки.

Сварочные флюсы классифицируются по технологии производства, химическому составу, назначению и др. характеристикам.

По способу производства сварочные флюсы делятся на плавленые и керамические (неплавленые). Рудоминеральные компоненты плавленых флюсов расплавляются в печи, а затем гранулируются, подвергаются прокалке и фракционированию. Керамические флюсы представляют собой сухие смеси компонентов, получаемые в результате смешивания минералов и ферросплавов с жидким стеклом с дальнейшей сушкой, прокалкой и фракционированием. Наиболее распространенными являются плавленые флюсы.

В зависимости от химического состава флюсы бывают оксидные, солеоксидные и солевые.

Оксидные флюсы состоят из оксидов металлов и могут содержать до 10 % фторидных соединений. Они предназначены для сварки низколегированных и фтористых сталей. Оскидные флюсы по содержанию SiO₂ подразделяются на бескремнистые (содержание SiO₂ меньше 5 %), низкокремнистые (6–35 % SiO₂), высококремнистые (содержание SiO₂больше 35 %), а по содержанию марганца – на безмарганцевые (содержание марганца меньше 1 %), низкомарганцевые (меньше 10 % марганца), среднемарганцевые (10–30 % марганца) и высокомарганцевые (более 30 % марганца).

Солеоксидные (смешанные) флюсы по сравнению с оксидными содержат меньше оксидов и большее количество солей. Количество SiO₂ в них снижено до 15–30 %, MnO до 1–9 %, а содержание CaF₂ увеличено до 12–30 %. Солеоксидные флюсы используются для сварки легированных сталей.

Солевые флюсы не содержат оксидов и состоят из фторидов и хлоридов CaF₂, NaF, BaCl₂ и др. Они применяются для сварки активных металлов, а также для электрошлакового переплава.

Флюсы могут предназначаться для сварки высоколегированных сталей, углеродистых и легированных сталей, цветных металлов и сплавов и т. п.

По строению зерен (частиц) сварочный флюс может быть стекловидным, пемзовидным или цементированным.

Химическая активность флюса – одна из его важных характеристик, определяемая по суммарной окислительной способности. Показателем активности флюса служит относительная величина А_ф со значением от 0 до 1. Химический состав флюсов представлен в таблице 2.1.

Таблица 2.1 – Химический состав флюсов

Флюс	Химический состав, %
	SiO2	Al2O3	MnO	CaO	MgO	CaF2	Fe2O3 **	S	P
АН-348-А*	40–44	≤ 6	31–38	≤ 12	≤ 7	3–6	0,5–2,0	≤ 0,12	≤ 0,12
ОСЦ-45 *	37–44	≤ 6	37–44	≤ 10	≤ 3	5–9	0,5–2,0	≤ 0,12	≤ 0,14
АН-18 *	17–21	14–18	2,5–5,0	14–18	7–10	19–23	13,5–16,5	≤ 0,05	≤ 0,05
АН-42 *	30–34	13–18	14–19	12–18	6–10	14–20	≤ 1,0	≤ 0,06	≤ 0,10
АН-43 *	18–22	30–36	5–9	14–18	≤ 2	17–21	2,0–5,0	≤ 0,05	≤ 0,05
АН-47 *	28–33	9–13	11–18	13–17	6–10	8–13	0,5–3,0	≤ 0,05	≤ 0,08
АН-60 *	42–46	≤ 6	36–41	≤ 10	≤ 3	5–9	≤ 0,9	≤ 0,05	≤ 0,05
АН-65 *	38–42	≤ 5	22–28	≤ 8	7–11	8–12	≤ 1,5	≤ 0,05	≤ 0,05
ФЦ-7	46–48	≤ 3	24–26	≤ 3	16–18	5–6	≤ 2	≤ 0,10	≤ 0,10
ФЦ-9 *	38–41	10–13	38–41	≤ 8	≤ 3	2–3	≤ 1,5	≤ 0,10	≤ 0,10
ФЦ-17	24–28	18–22	–	≤ 6,0	23–27	11–18	≤ 1,0	≤ 0,03	≤ 0,025
ФЦ-19	20–25	18–23	–	≤ 6,0	20–25	16–21	1,0–3,0	≤ 0,03	≤ 0,03
ФЦ-22	33–37	16–21	6–9	5–9	18–22	8–12	≤ 1,0	≤ 0,04	≤ 0,03
ФВТ-1	31–35	17–22	8–11	2–6	19–24	8–12	≤ 1,0	≤ 0,05	≤ 0,05
48-ОФ-6	3,5–6,0	20–24	≤ 0,3	16–20	≤ 2,0	50–60	≤ 1,0	≤ 0,025	≤ 0,025
* – согласно ГОСТ 9087-81 «Флюсы сварочные плавленые. Технические условия»
** – для значений по ГОСТ 9087-81 содержание оксидов железа приведено в пересчете на Fe2O3
*** – для флюса АН-47 содержание TiO2 и ZrO2 по массе составляет соответственно 4,0–7,0% и 1,1–2,5%
**** – для флюса АН-65 содержание TiO2 и ZrO2 по массе составляет соответственно 4,0–7,0% и 4,0–7,0%
***** – для флюсов ФЦ-17 и ФЦ-19 содержание K2O и Na2O составляет 5–10%, содержание Cr2O3 – 0,5–2,0%
****** – для флюса ФВТ-1 содержание K2O и Na2O составляет не более 2,5%

Для сварки низкоуглеродистых сталей используют оксидные флюсы. При этом возможны две комбинации систем «флюс–сварочная проволока»:

1. Высококремнистый высокомарганцевый флюс в сочетании с низкоуглеродистой нелегированной проволокой (Св-08, Св-08А и др.);

2. Высококремнистый низкомарганцевый или безмарганцевый флюс в сочетании с низкоуглеродистой проволокой, легированной марганцем, например, Св-10Г2.

Легирование сварного шва марганцем в первой системе выполняется за счет флюса, во второй – за счет проволоки. Легирование кремнием в обеих системах осуществляется за счет флюса. Первая комбинация применяется в основном в России, вторая – за рубежом.

Характеристики

Список файлов ВКР