Selectarea și calculul modurilor de sudare cu un dispozitiv semiautomat. Selectarea și calculul modurilor de sudare. Sudare semiautomată cu gaze ecranate

Să calculăm modul de sudare semi-automată într-un mediu cu gaz protejat pentru o îmbinare cap la cap. Tipul de tăiere C12 în conformitate cu GOST 14771-76.

Figura - C12 teșire

Sudura rădăcină (cusătură A):

unde s este grosimea metalului, mm; Setăm curentul = 120 A

1) Curentul de sudare este determinat de formula (2.15):

unde a este densitatea de curent în firul electrodului, A / mm 2 (La sudarea în CO 2 a = 110 ... 130 A / mm 2;)

d e - diametrul firului electrodului, mm.

Acceptăm I sv = 130 ... 140 A.

Acceptăm U d = 26 V.

Pe baza acestui lucru, determinăm viteza de sudare cu formula:

adică este inclus în limita de viteză de 15 ... 37 m/h pentru sudarea mecanizată. Luăm V sv = 22 m / h, (0,6 cm / s).

4) Să calculăm aportul de căldură presupunând valorile eficientei efective. încălzirea produsului prin arc la sudarea într-un amestec de CO 2 ŋ şi = 0,80.

Unde k = 0,79 (coeficient în funcție de tipul și polaritatea curentului)

8) La sudarea într-un amestec de CO 2, stickout-ul electrodului l este selectat în intervalul 10-20 mm

9) Să se determine coeficientul de depunere α n

α n τ =

10) Viteza de avans a firului de electrod este determinată din condiția:

(2.39)

Determinați înălțimea rolei. La sudarea în dioxid de carbon în gama de moduri care asigură o formare satisfăcătoare a sudurii, coeficientul de completitudine a cordonului variază în limite înguste și este practic egal cu µ B = 0,73.

12) Înălțimea rolei este (mm):

C = H + =3 + 1,28 = 4,28mm (2.28)

Ψ v = (2.29)

Ψ v ar trebui să fie între 7 ÷ 10

Umplerea canelurii B (9 treceri):

unde s este grosimea metalului, mm; Setam curentul = 190A

1) curentul de sudare este determinat de formula (2):

Acceptăm U d = 28 V.

3) După cum se știe din practică, cusătura se formează în mod satisfăcător atunci când produsul dintre puterea curentului (A) și viteza de sudare (m / h) în timpul sudării automate cu un fir de electrod cu un diametru de 1,2 mm este în 2000 .. .5000.

Pe baza acesteia, determinăm viteza de sudare prin formula (7):

Luăm V sv = 19 m / h, (0,52 cm / s).

4) Să calculăm aportul de căldură, luând valorile randamentului efectiv. încălzirea produsului cu un arc ŋ și = 0,80

5) Determinați factorul de formă de penetrare prin formula:

Unde k = 0,79 (coeficient în funcție de tipul și polaritatea curentului)

6) Determinați adâncimea de penetrare H (cm) la sudarea în gaz protejat:

7) Determinați lățimea cusăturii e (mm):

8) La sudarea într-un amestec de CO 2, stickout-ul electrodului l este selectat în intervalul 10-20 mm.

9) Determinați coeficientul de suprafață α n:

α n τ =

α R τ =

10) viteza de avans a firului de electrod este determinată din condiția:

(2.39)

unde α n - coeficientul de suprafață;

γ – gravitație specifică metal pentru oțel γ = 7,8 g / cm 3.

11) F n - aria metalului depus într-o trecere dată (cm 2);

Determinați înălțimea rolei. La sudarea într-un amestec de gaze în gama de moduri care asigură formarea satisfăcătoare a sudurii, coeficientul de completitate a cordonului variază în limite înguste și este practic egal cu µ B = 0,73. Atunci:

12) înălțimea rolei este (mm):

13) Determinați înălțimea totală a cusăturii C (mm):

C = H + = 5,3 + 1,31 = 6,61 mm (2,43)

14) Determinați factorul de formă a câștigului:

Ψ v = (2.44)

Pentru cusături bine formate Ψ v ar trebui să fie în intervalul 7 ... 10 . Valori mici ale Ψ in apar cu cusături înguste înalte, astfel de cusături nu au o împerechere lină cu metalul de bază și au performanțe nesatisfăcătoare la sarcini variabile. Valorile mari ale Ψ în corespund armăturilor largi și scăzute, astfel de cusături sunt nedorite din aceleași motive ca și cusăturile cu o valoare excesiv de mare a Ψ în, precum și din cauza unei posibile scăderi a secțiunii transversale a sudurii în comparație cu secțiunea transversală a metalului de bază din cauza fluctuațiilor nivelului băii de lichid ...

Să definim media compoziție chimică sudați metalul la sudarea oțelului 09G2S cu fir Filars PZ6114S.

Figura 11 - Schema de calcul a suprafețelor de metal pătruns și depus

unde | x | w, | x | ohm, | x | e este concentrația elementului în cauză în metalul de sudură, metalul de bază și electrodul;

γ despre - cota de participare a metalului de bază la formarea sudurii, este determinată de formula.

4.1 Calculul modurilor de sudare pentru sudarea manuală cu arc cu electrozi acoperițiși.

Definirea modurilor de sudare începe de obicei cu diametrul electrodului, care este atribuit în funcție de grosimea foilor la sudarea cusăturilor îmbinărilor cap la cap.

Deci, cu o grosime a foii de 4-8 mm, diametrul electrodului este egal cu: d e = 4 mm.

În sudarea manuală cu arc, în conformitate cu GOST 5264-80, sunt stabilite următoarele dimensiuni geometrice ale pregătirii marginilor pentru sudare și dimensiunile sudurii, care sunt date în tabelul 6.

Tabelul 4.1 - GOST 5264-80, dimensiunile geometrice ale pregătirii marginilor pentru sudare și o sudură

Calculul se face dupa formulele:

Să definim zona secțiune transversală metal depus după formula:

Înlocuim datele (vezi tabelul 6) în formula (3) și obținem:

Determinați puterea curentului de sudare.

În sudarea manuală cu arc, puterea curentului este selectată în funcție de diametrul electrodului și de densitatea de curent admisă:

, (2)

unde d e - diametrul electrodului;

j - densitatea de curent, conform electrozilor cu un strat de fluorură de calciu și un diametru de 4 mm, densitatea de curent este: j = 10 - 14,5 A / mm 2.

Apoi, puterea curentă este:

Valorile calculate ale curentului diferă de cele reale, apoi pentru electrozii mărcii TsL-11 cu un diametru de 4 mm pentru sudarea în poziția inferioară conform GOST 9466-60, luăm:

Determinați tensiunea arcului cu formula:

, (3)

Tensiunea arcului în timpul sudării manuale cu arc variază în limite relativ înguste și la proiectarea proceselor tehnologice de sudare este selectată pe baza recomandărilor certificatului pentru această marcă de electrozi.

Pentru a calcula mărimea deformațiilor de sudură și a altor calcule, poate fi necesar să se țină seama de efectul termic asupra metalului sudat, determinat de aportul de căldură:

(4)

unde U d - tensiunea arcului, V;

η și - eficiența efectivă. arcuri; pentru metodele de sudare cu arc este egal: η și = 0,6 ÷ 0,9;

V sv - viteza de sudare, care este determinată de formula:

(5)

unde α n - coeficientul de suprafață, g / A · h; α n = 11,5 g/Ah;

γ - densitatea metalului depus γ = 8,1 g/cm3;

F n - aria metalului depus; Fn = 0,22 cm2.

Prin urmare:
.

V sv = 10,3 m/h.

Prin urmare, aportul de căldură este:

Determinați numărul de treceri necesare pentru a forma o conexiune.

Conform, numărul de treceri este determinat de formula:

(6)

unde F 1 este aria secțiunii transversale a metalului depus într-o singură trecere;

F n - aria secțiunii transversale a metalului depus pentru următoarea trecere.

Aria secțiunii transversale a metalului depus într-o singură trecere este determinată de formula:

(7)

unde d e - diametrul electrodului; d e = 4 mm.

Prin urmare:

Aria secțiunii transversale a metalului depus pentru următoarea trecere este determinată de formula:

(8)

Prin urmare, numărul de treceri este:

Acceptăm n = 1.

Temperatura maximă la distanța r se calculează cu formula:

de aici obtinem izoterme de topire:

, (9)

unde qp este aportul de căldură.

unde qe este puterea termică efectivă a sursei, W

unde сρ = 4,7 J / cm3 deg este capacitatea termică volumetrică.

Înlocuind valorile, obținem:

Pentru o trecere:

Adâncimea de penetrare

Să luăm adâncimea de penetrare egală cu 4,6 mm.

Pentru a face acest lucru, determinăm aria de penetrare prin formulă

;

unde e = 8 mm este lățimea cusăturii, H = 3,9 mm este adâncimea de penetrare, (pe baza tabelului 17).

Zona metalica depusa
.

Să calculăm ponderea metalului de bază în metalul sudat folosind formula:

unde Fпр - zona de penetrare;

Fn - zona de suprafață.

Atunci: γ 0 =
.

Să determinăm distanța de la centrul bazinului de sudură la izoterma de topire, care pentru oțelurile cu conținut scăzut de carbon este calculată prin formula:

, (10)

unde e = 2,718;

qp = 10150 J/cm;

Tpl = 1425 °C;

- capacitate termica volumetrica J/cm3 grade (pentru oteluri austenitice
= 4,7 J/cm3 grad);

Prin urmare:

Determinați adâncimea de penetrare folosind formula:

(11).

Prin urmare:

În cursul acestor calcule, am ales moduri de sudare manuală cu arc cu electrozi acoperiți, care asigură formarea geometriei sudurii în conformitate cu GOST 5264-80.

4.2 Pentru sudarea cu arc scufundat.

Tabel 4.2 - Imbinare sudata in T C2 pentru sudarea cu arc scufundat.

(GOST 8713-79).

Condiţional

desemnare

îmbinare sudata

Elemente structurale

e, nu mai mult

marginile pregătite

piesele care trebuie sudate

sudură

prev. oprit

Pentru sudarea cu arc scufundat a plăcilor cu grosimea de 5 mm, luăm diametrul firului d e = 2 mm.

1) Suprafața metalului depus:

F n = K 2/2, (12)

unde K este piciorul cusăturii, mm;

F n = 7 2/2 = 24,5 mm 2 = 0,245 cm 2

2) Rezistența curentului de sudare I sv:

I sv = π × d e / 4 × j, (13)

unde d e - diametrul electrodului, mm;

j - densitatea de curent admisă, A / mm 2.

Iw = ((3,14 2 2)/4)150 = 471 A

U d = 20 + 50 × 10 -3 /
e × I sv, (14)

U d = 20 + ((50 10 -3)/
)471) = 36,8 V.

4) Viteza de sudare:

V sv = (α n I sv) / (3600 γ F H), (15)

unde α n - coeficientul de suprafață, g / A h;

γ = 8,1 - densitatea metalului depus, g/cm 3.

Deoarece pierderile de metal în timpul sudării cu arc scufundat sunt de 2-3%, atunci α n  α p.

α p = 6,3 + ((70,2 10 -3) / (d e 1.035)) I sv, (16)

α p = 6,3 + ((70,2 10 -3)/(2 1,035))471 = 22,44 g/Ah

V sv = (13,46 471)/(36008,10,25) = 0,86 cm/s = 30,96 m/h

5) Aport de căldură:

g p = I sv × I g × η și / V sv, (17)

unde I sv - curent de sudare;

Și g este tensiunea;

V sv - viteza de sudare;

η și = 0,85 0,95 este eficiența efectivă pentru metodele cu arc scufundat.

g p = (471 36,80,85) / 0,86 = 17,13 kJ / cm = 4111,2 kCall / cm

6) Adâncime de penetrare:

H = A , (18)

unde A = 0,0156 pentru sudarea cu arc scufundat.

Ψ pr = K (19-0,01eu sv)
, (19)

unde K este coeficientul de penetrare.

K = 0,367 × i 0,1925, (20)

K = 0,367 × 45 0,1925 = 0,763

Ψ pr = 0,763 (19-0,01471)
=10,7

H = 0,0156
= 0,48 cm

7) Lățimea rolei:

e = F n / 0,73 q, (21)

e = 0,245 / 0,73 0,2 = 1,7 cm

8) Înălțimea totală a cusăturii:

C = 0,48 + 0,2 = 0,68 cm

9) Viteza de răcire instantanee a metalului în zona afectată de căldură:

, (23)

unde ω = f () este un criteriu adimensional;

λ - conductivitate termică, W / cm * 0 С;

сρ - capacitatea termică volumetrică, J / cm 3 * 0 С;

T 0 - temperatura inițială a produsului, 0 С;

T este temperatura cu cea mai scăzută stabilitate a austenitei, 0 С.

Pentru majoritatea otelurilor austenitice:

λ = 0,16; cρ = 4,9;

T = 550-600 0 C; T 0 = 20 0 С

(24)

0 C/C

Conform recomandărilor pentru sudarea unui anumit grad de oțel, pentru a evita deformarea, este necesar să se utilizeze metode și moduri de sudare care să asigure concentrația maximă a energiei termice. De aproape 5 ori mai mare decât la oțelurile carbon, rezistivitatea metalului este motivul încălzirii mari a sârmei de sudură și a metalului electrodului, ceea ce duce la un coeficient de topire crescut. Având în vedere acest lucru, la sudare, stick-ul din electrod este redus și viteza de avans a sârmei este mărită. Vom accepta
.

pentru că la sudarea cu curent continuu de polaritate inversă, cantitatea specifică de căldură eliberată în regiunea apropiată de electrod variază în limite mici, iar componenta

Valoarea celei de-a doua componente a coeficientului de topire poate fi calculată conform ecuației propuse de B. K. Panibratsev.

(25)

Unde - stickout electrod, cm; dЭ - diametrul electrodului, cm.

Dimensiunea stickout-ului electrodului în timpul sudării cu arc scufundat este selectată în intervalul 20-80 mm.

Diametrele mai mici ale electrodului corespund unor proeminențe mai mici și invers.

Determinați viteza de sudare:

;

Aport de căldură:

; (26)

unde η și = 0,85 0,95 - randament efectiv pentru metodele cu arc scufundat;

Să luăm η și = 0,9;

Viteza de răcire instantanee a metalului în zona afectată de căldură:

λ = 0,16 W / cm K - conductivitate termică,;

сρ = 4,9 J / cm 3 K - capacitatea termică volumetrică a oțelurilor austenitice înalt aliate;

T 0 = 20 0 С - temperatura inițială a produsului;

T = 550-600 0 С - temperatura de cea mai scăzută stabilitate a austenitei;

w este un criteriu adimensional pentru procesul de răcire, care depinde de proprietățile metalului care se sudează și de condițiile de sudare, exprimat prin valoarea adimensională 1 / θ, determinată de formula:

în raport cu ω = 0,1 at ;

Conform recomandărilor, este de dorit să se asigure o viteză de răcire crescută a metalului după sudare pentru a rafina structura metalului de sudură, pentru a reduce gradul de segregare a elementelor de aliere. Și să efectueze o revenire de normalizare la o temperatură de 650-700 C pentru a preveni coroziunea intercristalină și a reduce deformațiile interne în ZAZ

Tabelul 18 - Elemente structurale ale cusăturii GOST 14771 - 76

Principalii parametri ai modului de sudare mecanizat, care au un efect semnificativ asupra dimensiunii și formei cusăturilor, sunt:

Diametrul firului electrodului, mm;

Valoarea curentă, A;

Tensiune arc, V;

Viteza de sudare, m/h;

Viteza de avans a firului, m/h;

Sudare cu intrare de căldură, J/mm;

Oferă un ciclu termic care asigură zonele afectate de căldură optime și proprietățile metalului de sudare.

La determinarea modului de sudare, este necesar să se selecteze parametrii acestuia care vor asigura primirea sudurilor de dimensiunile, forma și calitatea specificate.

Pentru a calcula modul de sudare, va fi luată o cusătură principală. Modul cusăturilor rămase este selectat conform tabelelor. Ca principală, cusătura nr. 4 GOST 14771?76 - C15? SUS.

La sudarea cu un fir cu un diametru de 1,6 ... 2,0 mm, aria primei treceri este de 20 ... 40 mm 2, aria celei de-a doua treceri este de 40 ... 60 mm 2, aria trecerilor ulterioare este de 40 ... 100 mm 2 conform.

Determinați puterea curentului de sudare.

unde diametrul firului electrodului, 1,6 mm;

Densitatea curentului (160A/mm 2).

Curentul de sudare pentru prima trecere

I sv = 270 A.

Pentru diametrul acceptat al electrodului și puterea curentului de sudare, determinăm tensiunea optimă pe arc:

Cunoscând curentul de sudare, diametrul electrodului și tensiunea arcului, determinăm factorul de formă de penetrare prin formula:

unde este un coeficient, a cărui valoare depinde de tipul și polaritatea curentului. = 0,92 la o densitate de curent de 160A / mm 2 la sudarea cu curent continuu de polaritate inversă.

W P = - 4,72 + 17,6? 10 -2? Ј - 4,48? 10 -4? Ј 2 (15)

W P = - 4,72 + 17,6? 10 -2? 160 - 4,48? 10 -4? 160 2 = 12,4%

Determinați viteza de sudare pentru prima trecere. F = 30 mm 2

V cw = 0,1956 cm/s = 7,04 m/h

F n = F 0 n - F n, (18)

F n - zona primului pasaj.

Mod de sudare pentru a doua trecere.

Tensiune arc;

Coeficientul de topire;

br = 9,4 g/Ah

Coeficient de suprafață;

b n = 8,23 g / Ah

Viteza de sudare a celei de-a doua treceri F = 40mm 2;

V sv = 0,2344 cm/s = 8,44 m/h

Viteza de sudare, tensiunea arcului, viteza de topire vor fi aceleași ca pentru a doua trecere. Suprafața secțiunii cusăturii F = 90 mm 2;

V sv = 0,0869 cm/s = 3,13 m/h

V sv = 0,1186 cm/s = 4,27 m/h

Calculul modurilor de sudare într-un amestec de gaze Ar + CO2

Tabelul 19 - Moduri IDS optime într-un amestec de gaze Ar + 25СО 2 folosind fir Sv-08G2S cu un diametru de 1,6 mm conform

Determinați factorul de formă de penetrare prin formula:

unde este un coeficient, a cărui valoare depinde de tipul și polaritatea curentului. = 0,92 la o densitate de curent de 160 A / mm 2 la sudarea cu curent continuu de polaritate inversă.

Pentru a determina viteza de sudare, este necesar să se găsească valoarea coeficientului de depunere b N după formula:

unde w P este factorul de pierdere, care depinde de densitatea curentului din electrod.

w P = 2,9% [tabelul 10].

Valoarea coeficientului de topire se calculează cu formula:

unde l este stickout-ul electrodului, în valoare de 10 ... 20 mm. Luând l = 15mm, obținem;

Determinați viteza de sudare pentru prima trecere. F = 30mm 2;

V cw = 0,3015 cm/s = 10,85 m/h

Atunci când se determină numărul de treceri necesare pentru umplerea canelurii, trebuie avut în vedere că secțiunea maximă a unei treceri nu depășește de obicei 100 mm 2.

F n = F 0 n - F n,

unde F 0 n - aria secțiunii transversale a metalului depus;

F n - zona primului pasaj;

Modul de sudare al trecerilor ulterioare și numărul lor sunt selectate din condițiile de umplere a canelurii și conjugare lină a cusăturii cu metalul de bază.

Mod de sudare pentru a doua trecere;

Tensiune arc;

Coeficientul de topire;

br = 9,37 g/Ah

Coeficient de suprafață;

b n = 9,1 g/Ah

Viteza de sudare;

V sv = 0,2448 cm/s = 8,8 m/h

Mod de sudare pentru a treia trecere;

Viteza de sudare, tensiunea arcului, viteza de topire vor fi aceleași ca pentru a doua trecere. Suprafața secțiunii cusăturii F = 90 mm 2;

V sv = 0,1116cm/s = 4,018m/h

Pentru ultima trecere F = 66mm 2, atunci;

V sv = 0,1522 cm/s = 5,48 m/h

MIG / MAG - Metal inert / gaz activ- sudare cu arc cu un electrod metalic consumabil (sârmă) în mediu de gaz inert/activ cu alimentare automată a firului de umplutură. Această sudare semi-automată protejată cu gaz este cea mai versatilă și răspândită metodă de sudare din industrie.

Principii de proces, caracteristici arcului

Proprietățile tehnologice ale arcului depind în mod semnificativ de fizicul și proprietăți chimice gaze de protecție, electrozi și metale sudate, parametri și alte condiții de sudare. Acest lucru duce la o varietate de metode de sudare protejate cu gaz. Să luăm în considerare clasificarea procesului de sudare cu electrod consumabil protejat cu gaz în funcție de cele mai esențiale caracteristici.

Sudarea cu electrozi consumabili semi-automat se realizează în gaze inerte Ar și He (MIG) și amestecurile acestora Ar + He, în gaz activ CO2 (MAG), precum și în amestecuri de inert și activ Ar + O2, Ar + CO2, Ar + CO + O2 și gaze active СО2 + О2. Firele solide din oțeluri nealiate și aliate și metale neferoase (Ni, Cu, Mg, Al, Ti, Mo), precum și firele cu miez de flux discontinuu și activate sunt utilizate ca fire de electrozi. Sudarea cu electrozi consumabili se realizează în principal cu curent continuu, dar se folosește și sudarea cu curent pulsat. Se mai folosesc și alte metode de sudare: la surplombă normală și extinsă, cu formare liberă și forțată a cusăturii, fără oscilații și cu oscilații ale firului electrodului, în atmosferă și sub apă, în canelura îngustă standard și nestandard, etc. Principiul electrodului protejat cu gaz de sudare cu arc metalic consumabil este prezentat în Fig. 1.

Orez. 1. Schema sudurii semiautomate

Principalele tipuri, elemente structurale și dimensiunile îmbinărilor sudate din oțel, precum și aliajele pe baze de fier-nichel și nichel, realizate prin sudare cu arc ecranat cu gaz, sunt specificate în GOST 14771.

În funcție de nivelul de mecanizare și automatizare a procesului, sudarea se distinge:

mecanizat, în care lanterna este deplasată manual, iar alimentarea sârmei este mecanizată;
automatizat, în care toate mișcările pistoletului și ale alimentării sârmei sunt mecanizate, iar procesul de sudare este controlat de operatorul-sudor;
automată (robotică), în care procesul de sudare este controlat fără participarea directă a operatorului-sudor.

echipament de sudură

Echipamentul de sudare include o sursă de curent de sudare și aparat de sudura... Componentele echipamentului de sudare și funcțiile acestora sunt determinate de nivelul de mecanizare și automatizare a procesului, de parametrii modului de sudare, de necesitatea instalării și ajustării acestora în modul de configurare și sudare.

Principalii parametri ai sudării automate cu arc consumabil cu electrozi în CO2, Ar, He și amestecuri de gaze (MAG, MIG) sunt:

Curentul de sudare Ic (~ 40.,. 600 A);
Tensiune de sudare Uc (~ 16 ... 40 V);
Viteza de sudare Vc (~ 4 ... 20 mm / s), (-14,4 ... 72 m / h);
Diametrul firului electrodului Dpr (~ 0,8 ... 2,5 mm);
Lungimea ieșirii din firul electrodului Lw (~ 8 ... 25 mm);
Viteza de avans a firului electrodului Vp (~ 35 ... 250 mm/s);
Consum de gaz de protecție Qg (~ 3 ... 60 l / min).

Principiul sudării cu arc ecranat cu gaz determină principalele funcții ale echipamentului:

abordarea arcului energie electricași reglementarea acesteia (Ic, Uc);
mișcarea pistoletului la viteza de sudare (Vc) și reglarea acesteia;
alimentarea cu fir electrod (Vp) a zonei de sudare și reglarea vitezei acesteia;
alimentarea cu gaz de protecție (Qg) a zonei de sudare și reglarea consumului acesteia;
instalarea stick-ului din firul electrodului (Lv) și mișcările corective ale pistoletului;
excitarea arcului și umplerea craterului;
urmărire automată de-a lungul liniei de sudare etc.

La pornirea mașinii de sudură, circuitul de comandă trebuie să asigure următoarea secvență de pornire a pieselor și mecanismelor echipamentului:

Alimentare cu gaz de protecție (Qg), pre-purjare a sistemului de alimentare cu gaz;
Pornirea alimentării cu arc (U);
Alimentarea firului de electrod (Vp);
Excitarea arcului (Ic, Uc);
Deplasarea mașinii la viteza de sudare (Vc):

Q G U V NS lcUc Vc

La sfârșitul sudării, secvența de oprire a mecanismelor ar trebui să asigure umplerea craterului și protecția cusăturii de răcire:

Vc Vn lc Uc U Q G

Sudarea protejată cu gaz cu un electrod consumabil se efectuează ca în zona de productie la locurile de muncă special echipate (stație de sudură, instalație, mașini-unelte, RTK), și în afara acestuia (șantier, traseu conducte etc.). Stațiile de sudură au ventilație locală și sunt împrejmuite cu scuturi sau ecrane pentru a-i proteja pe ceilalți de radiațiile arcului electric și stropii de metal cu electrozi. După desemnare, echipamentele de sudare sunt împărțite în universale, speciale și specializate. Să luăm în considerare pe scurt principiile amenajării echipamentelor de sudare universale de uz general, care sunt produse în serie. O instalație pentru sudarea cu arc mecanizat protejat cu gaz include de obicei:

mecanism de alimentare a firului cu electrod;
lanterna de sudura;
pachet de cablu;
o unitate de control încorporată în sursă sau un dulap de control separat;
sistem de alimentare cu gaz de protectie (butelie, incalzitor pe gaz pentru CO2), reductor de gaz, mixer de gaz, furtunuri de gaz, electrovalva);
cabluri de control;
cabluri de sudura cu cleme;
sistem de racire cu apa (optional);
dispozitiv de asamblare și înclinare ansamblu sudat(echipament mecanic).

Un set de instalații pentru sudarea cu arc mecanizat, care este denumit în mod tradițional mașină de sudat semiautomată, este prezentat în Fig. 2.

Fig. 2. Schema de instalare pentru sudarea cu arc mecanizat în CO2

Mașinile de sudură semiautomate sunt utilizate pe scară largă, au diverse scopuri și modele. Proiectarea principală a dispozitivelor semiautomate este conform metodei de protecție a zonei arcului:

pentru sudare în gaze active (MAG);
pentru sudarea în gaze inerte (MIG);
pentru sudare in gaze inerte si active (MIG/MAG);
pentru sudarea cu fire de electrozi cu miez de flux sau autoecranat (FCAW).

Există trei sisteme principale de alimentare a sârmei: împingere, împingere-împingere și tragere. Cel mai comun este sistemul de alimentare de tip împingere, care limitează lungimea arzătorului la 5 m, dar este simplu și ușor. Alte sisteme vă permit să prelungiți furtunurile cu până la 10-20 m și să utilizați sârmă subțire cu un diametru mai mic de 1 mm, dar mecanismul de alimentare din pistoletă îi crește greutatea. Ajustarea vitezei de avans a sârmei este adesea folosită fără probleme, dar este posibilă trepte și trepte fără probleme. În cazul sârmei cu miez, două perechi de role de alimentare sunt utilizate pentru a preveni aplatizarea. În funcție de raza zonei de lucru, există mașini semi-automate cu un singur carcasă (mecanismul de alimentare este instalat în interiorul corpului sursei de putere de sudură, raza sudorului este determinată de lungimea pistolului de sudură), mobile (mecanismul de alimentare poate fi deplasat fata de sursa pana la 15 m) si portabil (tip special sau "carcasa" cu lungimea cablului -pachet pana la 40-50 m).

Vârful de colectare a curentului este o piesă înlocuibilă cu uzură rapidă. Stabilitatea procesului de sudare depinde de fiabilitatea contactului din acesta. Piesele de schimb includ vârful colectorului și duza, care sunt încălzite prin radiație de arc și stropire.

Instalațiile pentru sudarea automată cu arc consumabil cu electrozi în gaze de protecție CO2, Ar, He și amestecuri (MIG/MAG) în scopuri generale includ de obicei:

sursă de curent constant sau pulsat;
aparat de sudura (tractor, cap suspendat sau autopropulsat) cu mecanisme pentru alimentarea firului cu electrod, deplasarea aparatului de sudura la viteza de sudare si ridicarea si coborarea pistoletului;
o bobină sau casetă cu sârmă de sudură;
o lanternă cu mecanism de înclinare și mișcările sale corective de-a lungul înălțimii și de-a lungul cusăturii;
panou de control al aparatului de sudura;
o unitate de control încorporată în mașina de sudură sau un dulap de comandă separat;
sistem de alimentare cu gaz de protecție;
sistem de racire cu apa.

Consumabile de sudura

Sudarea MIG / MAG utilizează gaze de protecție și fire de electrozi. Tabelul 1 enumeră tipurile de gaze clasificate de Institutul Internațional de Sudare.

Tabelul 1. Tipuri de gaze de protecție.

grup	Compoziția amestecului, %					Chim. activitate
	Oxidanți		Gaze inerte		Agenți reducători
	CO2	O2	Ar	El	H2
I1	-	-	100	-	-	Neutru
	-	-	-	100	-
	-	-	27-75	Ost.	-
	-	-	85 - 95	-	Ost.	Restabili.
	-	-	-	-	100	Restabili.
M1	-	1 - 3	Ost.	-	-	Slab acid
M1	2 - 4	-	Ost.	-	-	Slab acid
M2	15 - 30	-	Ost.	-	-	Acid mediu.
	5 - 15	1 - 4	Ost.	-	-
	-	4 - 8	Ost.	-	-
M3	30 - 40	-	Ost.	-	-	Puternic acid
	-	9 - 12	Ost.	-	-
	5 - 20	4 - 6	-	-	-
CU	100	-	-	-	-
CU	80	20	-	-	-

După cum se poate observa din tabel, se folosesc gaze pure, inerte și active, amestecuri de gaze în diferite combinații: inert + inert, inert + activ și activ + activ. Hidrogenul nu este utilizat la sudarea cu electrozi consumabili din cauza stropilor mari. Dioxidul de carbon (CO2) activ este reglementat în conformitate cu GOST 8050-85, oxigenul gazos în conformitate cu GOST 5583-78.

Metoda aplicată de calculare a consumului de gaz de protecție Ng în litri sau metri cubi la 1 m de sudură se determină în principal pentru producția mică după următoarea formulă:

Ng = (Nug x T + Ndg)

unde Nug este consumul specific de gaz de protecție dat în Tabelul 3, m3 / s (l / min); T este timpul principal de sudare al trecerii a n-a, s (min); Ндг - consum suplimentar de gaz de protecție pentru efectuarea operațiunilor pregătitoare și finale la sudarea trecerii n.

Tabel 2. Consum specific de gaz de protecție.

Diametrul firului, mm	Curent de sudare, A	Consumul de gaz
Diametrul firului, mm	Curent de sudare, A	m 3 / s 10 4	l/min
0,8	60 - 120	1,33 - 1,50	8 - 9
1,0	60 - 160	1,33 - 1,50	8 - 9
1,2	100 - 250	1,50 - 2,00	9 - 12
1,6	240 - 260	2,30 - 2,50	14 - 15
1,6	260 - 380	2,50 - 3,00	15 - 18
2,0	240 - 280	2,50 - 3,00	15 - 18
2,0	280 - 450	3,00 - 3,33	18 - 20

Conform GOST 2246-70, este planificată fabricarea a 75 de grade de fire de sudură, inclusiv cele pentru sudarea în gaze protejate. Gazele medii și puternic oxidante din grupele M2 și MZ (Ar + CO2, Ar + O2, Ar + CO2 + O) și C (CO, CO2 + O2) sunt utilizate în combinație cu fire care conțin dezoxidanți Mn, Si, Al, Ti , etc. (de exemplu SV-08G2S, SV-08GSMT, SV-08HG2S). Este recomandabil să oferiți recomandări mai precise cu privire la alegerea firelor de electrozi atunci când studiați sudarea unor grupuri specifice de materiale structurale.

Firele cu miez de flux sunt utilizate pentru sudarea fără protecție și cu protecție suplimentară a zonei de sudare cu dioxid de carbon (sârme autoecrate și ecranate cu gaz). După tipul de miez, firele cu miez de flux pot fi împărțite în:

autoprotectoare: rutil-organic, carbonat-fluorit, fluorit;
protectie la gaz: rutil, rutil-fluorit.

Utilizarea de fire cu miez în loc de fire solide permite sudurii să fie aliate pe o gamă largă și să-și mărească rezistența la pori și fisuri fierbinți, pentru a oferi cele specificate. proprietăți mecanice... În plus, prezența zgurii reduce stropii și îmbunătățește forma sudurii.

Tipuri de transfer de metal cu electrozi și aplicațiile acestora

În sudarea cu arc consumabil cu arc deschis, transferul metalului electrodului este un proces complex. Mulți factori afectează transferul: compoziția și proprietățile gazului de protecție, compoziția și proprietățile metalului electrodului, tipul de curent și polaritatea, parametrii modului de sudare, caracteristica curent-tensiune a sursei de curent și dinamica acesteia. proprietăți etc.

Se pot distinge următoarele tipuri de transfer de metal electrod:

fără scurtcircuite cu arc și cu scurtcircuite;
picătură mare, medie, mică și jet;
fără stropire și stropire.

Condițiile cele mai favorabile pentru transferul metalului electrodului sunt observate la sudarea în gaze monoatomice inerte argon și heliu. În argon, există două tipuri de transfer: transfer grosier de picături fără scurtcircuite cu o mică stropire la un curent subcritic și transfer cu jet la un curent mai mare decât cel critic. Tipul de transfer afectează forma de penetrare Fig. 3:

Orez. 3. Forma de penetrare a metalului.

a) mai puțin critică;

b) mai critic.

Sudarea cu jet de transfer este recomandată pe metal de grosime medie. În heliu, transferul de picături se observă cu scurtcircuite (scurtcircuite) ale arcului (curent și tensiune scăzute) și fără scurtcircuite. la curent și tensiune crescute cu pulverizare nesemnificativă cu picături fine. Sudarea în heliu are mai puțină umflare decât în argon, deoarece argonul crește tensiunea superficială în oțeluri. Utilizarea unui amestec de Ar + nu permite utilizarea avantajelor ambelor gaze. La sudarea în CO2 are loc transferul de picături fine din scurtcircuit. și o picătură mică, grosieră, cu scurtcircuit. si fara termen scurt cu multe stropi. La curenți mari, când arcul este scufundat în metalul de bază, transferul devine picături mici, stropirea scade, dar mărgea are o umflare excesivă.

Tipuri de transfer de metal MIG / MAG

În sudarea MIG / MAG, transferul metalului se realizează în principal sub două forme. În prima formă, picătura atinge suprafața bazinului de sudură chiar înainte de a se separa de capătul electrodului, formând un scurtcircuit, motiv pentru care acest tip de transfer se numește transfer cu scurtcircuite. În a doua formă, picătura este separată de capătul electrodului fără a atinge suprafața bazinului de sudură și, prin urmare, acest tip de transfer se numește transfer fără scurtcircuite. Ultima formă de transfer de metal este împărțită în 6 tipuri separate, în funcție de particularitățile formării și separării picăturilor de metal al electrodului de la capătul electrodului. Astfel, conform clasificării propuse de Institutul Internațional de Sudare, există 7 tipuri principale de transfer de metal, ilustrate în Fig. 4 (condițiile acestor suduri sunt date în Tabelul 3)

Orez. 4. Tipuri de transfer de metal în sudarea MIG/MAG

Condiții de sudare pentru experimente pentru a ilustra diferitele tipuri de transfer de metal prezentate în Fig. 4 (alimentare electronică).

Tabelul 3. Tipuri de transfer de metal în sudarea MIG / MAG.

La transferul metalului cu scurtcircuite, capătul electrodului cu o picătură de metal topit al electrodului atinge periodic suprafața bazinului de sudură, provocând scurtcircuite și stingerea arcului. De obicei, transferul de metal cu scurtcircuite are loc la moduri de sudare scăzute, adică curent de sudare scăzut și tensiune scăzută a arcului (un arc scurt asigură că picătura atinge suprafața băii înainte de a se separa de capătul electrodului). Acest tip de transfer de metal are loc atât în sudarea MIG, cât și în cea MAG. La debutul unui scurtcircuit, tensiunea arcului scade brusc (la nivelul tensiunii de scurtcircuit) și rămâne scăzută până la sfârșit, în timp ce curentul de scurtcircuit crește rapid. Încălzirea punții de metal lichid dintre capătul electrodului și bazinul de sudură (cauzată de trecerea curentului mare de scurtcircuit) contribuie la ruperea acestuia.

Transfer de metal în sudarea cu arc pulsat

Caracteristica principală a procesului de sudare cu puls-arc este posibilitatea de a obține transferul cu picături fine a metalului electrodului la o valoare medie a curentului de sudare (Im) sub cea critică, care în condiții normale definește granița dintre picăturile grosiere. și transfer de metal cu picături mici. În această metodă de control al transferului de metal, curentul este schimbat forțat între două niveluri, numite curent de bază (Ib) și curent de impuls (Ii) Fig. 5. Nivelul curentului de bază este selectat din condiția de suficiență pentru a asigura menținerea arderii arcului cu un efect nesemnificativ asupra topirii electrodului. Funcția curentului de impuls care depășește curentul critic este forma de undă a curentului prezentată în Figura 5 (o picătură pe tip de impuls).

Orez. 5. Sudarea cu arc pulsat

Pentru indicatoare practice s-a luat un electrod de oțel SV08G2S cu diametrul de 1,2 mm; gaz de protecție Ar + 5% 02; curent de impuls Ii = 270 A; timp puls ti = 5,5 ms; curent de bază Ib = 70 A; timp de pauză tp = 10 ms; viteza de avans a firului în timpul impulsului Vpi = 3,5 m / min; viteza de avans a firului în timpul pauzei Vpp = 28 cm/min; iese din electrod - 18 mm.

Topirea capătului electrodului, formarea unei picături de o anumită mărime și desprinderea acestei picături de la capătul electrodului are loc sub acțiunea unei forțe electromagnetice (efectul Pinch). În timpul unui impuls de curent, de la una la mai multe picături pot fi formate și transferate în bazinul de sudură. Rata de repetiție a impulsurilor de curent, amplitudinea și durata lor (tp) determină energia arcului eliberat și, în consecință, viteza de topire a electrodului. Suma duratei pulsului tu și a pauzei (tp) determină perioada ondulației curente, iar reciproca acesteia dă frecvența ondulației. Transferul metalului electrodului în sudarea cu arc de impuls este caracterizat de următorii parametri:

numărul de picături formate și trecute în bazinul de sudură sub acțiunea unui impuls de curent;
dimensiunea picăturii;
timpul de la începutul impulsului curent până la defalcarea primei picături;
momentul în care picătura este separată de electrod (la faza de puls sau la faza de pauză).

Orez. 6. Transferul unei picături de metal electrod.

Datorită faptului că formarea și detașarea unei picături este controlată de amplitudinea și durata curentului de impuls (I și tu), curentul de sudare de bază (Ib) poate fi redus semnificativ sub nivelul curentului critic, care se realizează fie prin simpla creștere a timpului de bază (tb), adică o scădere a frecvenței pulsului sau o scădere a curentului de bază (Ib). De exemplu, așa cum se aplică unui fir de electrod cu conținut scăzut de carbon, cu un diametru de 1 mm, atunci când se sudează într-o atmosferă protectoare pe bază de argon, este posibil să se mențină transferul controlat de metal cu picături fine la un curent de sudare mai mic de 50 A, deși curentul critic pentru aceste condiții este de aproximativ 180 ... 190 A. Datorită puterii reduse a arcului și vitezei de topire a electrodului, bazinul de sudură este mic și ușor de operat. Astfel, devine posibil să se realizeze transferul dorit în picături fine a metalului electrodului, atât la sudarea tablei subțiri, cât și la sudarea metalului gros în toate pozițiile spațiale.

Un alt avantaj al modului pulsat este capacitatea de a utiliza fire de diametre mari pentru ratele de depunere tipice firelor de diametru mic, ceea ce reduce costul pe unitate de greutate a metalului depus. Acest lucru crește, de asemenea, eficiența depunerii datorită reducerii pierderilor de stropi de metal din electrod.

Dezavantajele acestui proces includ posibila lipsă de penetrare din cauza aportului scăzut de căldură în bazinul de sudură. În plus, cerințe crescute pentru calificarea sudorilor, precum și utilizarea unor echipamente de sudare mult mai complexe și mai costisitoare, cuplate cu o flexibilitate (versatilitate) mai scăzută a procesului.

Caracteristicile sudării într-un mediu cu dioxid de carbon

Dioxidul de carbon este un gaz activ. La temperaturi ridicate, se disociază (se descompune) pentru a forma oxigen liber:

2CO 2 2CO + O 2

Oxigenul molecular sub acțiunea temperaturii ridicate a arcului de sudare se disociază în oxigen atomic conform formulei:

O 2 2O

Oxigenul atomic, fiind foarte activ, reacţionează cu fierul şi impurităţile din oţel conform următoarelor ecuaţii:

Si + 2O = SiO2.

Pentru a suprima reacția de oxidare a carbonului și a fierului în timpul sudării în dioxid de carbon, în bazinul de sudură se introduc dezoxidanți (mangan și siliciu), care inhibă reacțiile de oxidare și reduc oxizii la niveluri:

FeO + Mn = MnO + Fe,

2FeO + Si = SiO2 + 2Fe etc.

Oxizii de siliciu și mangan rezultați trec în zgură. Pe baza acestui fapt, la sudarea oțelurilor cu conținut scăzut de carbon și cu conținut scăzut de carbon în dioxid de carbon, este necesar să se utilizeze fire de siliciu-mangan, iar pentru sudarea oțelurilor aliate, fire speciale.

Tabel 4. Sârme de sudare pentru sudarea oțelurilor moale și aliate.

Pregătirea metalului pentru sudare este după cum urmează. Pentru a nu exista pori în metalul de sudură, marginile îmbinărilor sudate trebuie curățate de rugină, murdărie, ulei și umiditate până la o lățime de până la 30 mm pe ambele părți ale golului. In functie de gradul de contaminare, marginile se pot curata prin stergere cu o carpa, curatare cu perie de otel, sablare, precum si degresare urmata de gravare. Trebuie remarcat faptul că zgura afectează cu greu calitatea sudurii, prin urmare, piesele după tăiere autogenă poate fi sudata imediat dupa decaparea zgurii. Tăiați marginile pentru sudare în același mod ca în sudarea semi-automată sub un strat de flux.

Selectarea modurilor de sudare în mediul de dioxid de carbon

Parametrii modului de sudare în dioxid de carbon includ: tipul de curent și polaritatea, diametrul firului electrodului, puterea curentului de sudare, tensiunea pe arc, viteza de alimentare a firului, stick-ul din electrod. , consumul de dioxid de carbon, înclinarea electrodului față de cusătură și viteza de sudare.

La sudarea în dioxid de carbon, se utilizează de obicei curent continuu cu polaritate inversă, deoarece sudarea cu un curent cu polaritate directă duce la o ardere instabilă a arcului. Curentul alternativ poate fi utilizat numai cu un oscilator, cu toate acestea, în majoritatea cazurilor, se recomandă curentul continuu.

Diametrul firului electrodului trebuie selectat în funcție de grosimea metalului de sudat.

Curentul de sudare este setat în funcție de diametrul firului de electrod selectat.

Principalele moduri de sudare semi-automată sunt prezentate în Tabelul 5.

Tabelul 5. Principalele moduri de sudare.

Grosimea metalului, mm	Diametrul firului de sudura, mm	Curent de sudare A	Tensiunea de sudare, V	Viteza de avans a firului, m/h	Consumul de gaz de protecție, l/min	Prelungirea electrodului, mm
1,5	0,8 – 1,0	95 – 125	19 – 20	150 – 220	6 – 7	6 – 10
1,5	1,2	130 – 150	20 – 21	150 – 200	6 – 7	10 – 13
2,0	1,2	130 – 170	21 – 22	150 – 250	6 – 7	10 – 13
3,0	1,2	200 – 300	22 – 25	380 – 490	8 – 11	10 – 13
4,0 – 5,0	1,2 – 1,6	200 – 300	25 – 30	490 – 680	11 – 16	10 – 20
6.0 - 8.0 și mai mult	1,2 – 1,6	200 – 300	25 – 30	490 – 680	11 – 16	10 – 20

Odată cu creșterea puterii curentului de sudare, crește adâncimea de penetrare și crește productivitatea procesului de sudare.

Tensiunea arcului depinde de lungimea arcului. Cu cât arcul este mai lung, cu atât este mai mare stres pe el. Odată cu creșterea tensiunii pe arc, lățimea cusăturii crește și adâncimea de penetrare a acesteia scade. Tensiunea arcului este setată în funcție de curentul de sudare selectat.

Viteza de avans a firului de electrod este selectată astfel încât să asigure arderea stabilă a arcului la tensiunea selectată pe acesta. Bățul din electrod este lungimea segmentului electrodului dintre capătul său și ieșirea sa din muștiuc. Contopirea are o mare influență asupra stabilității procesului de sudare și asupra calității sudurii. Odată cu creșterea supraîncărcării, stabilitatea arcului de ardere și formarea cusăturii se deteriorează și, de asemenea, crește stropirea. Atunci când sudați cu o conexiune foarte scurtă, devine dificil de observat procesul de sudare și adesea arde vârful de contact. Se recomandă alegerea proeminenței în funcție de diametrul firului electrodului.

În plus față de ieșirea din electrod, este necesar să se mențină o anumită distanță de la duza arzătorului la piesa de prelucrat (Tabelul 6), deoarece, odată cu creșterea acestei distanțe, oxigenul și azotul din aer pot intra în metalul de sudură și formează pori în sudură. Distanța dintre duza arzătorului și piesa de prelucrat trebuie menținută în valorile date.

Consumul de dioxid de carbon este determinat în funcție de puterea curentului, viteza de sudare, tipul de conexiune și stickout-ul electrodului. În medie, gazul este consumat de la 5 la 20 l / min. Înclinarea electrodului față de cusătură are o mare influență asupra adâncimii de penetrare și a calității sudurii. În funcție de unghiul de înclinare, sudarea se poate efectua cu unghi înapoi sau înainte.

La sudarea la un unghi înapoi în intervalul de 5 - 10 °, vizibilitatea zonei de sudură este îmbunătățită, adâncimea de penetrare crește și metalul depus se dovedește a fi mai dens. Când sudați în unghi față de față, este mai dificil să observați formarea cusăturii, dar este mai bine să observați marginile care trebuie sudate și să ghidați electrodul precis de-a lungul golurilor. În acest caz, lățimea mărgei crește, iar adâncimea de penetrare scade. Această metodă este recomandată pentru sudarea metalelor subțiri, unde există pericolul de ardere. Viteza de sudare este setată de sudor însuși, în funcție de grosimea metalului și de aria de secțiune transversală necesară a cusăturii. Dacă viteza de sudare este prea mare, vârful electrodului poate ieși de sub zona de protecție împotriva gazului și se poate oxida în aer.

La sudare se utilizează atât curent alternativ, cât și curent continuu. Curentul continuu are avantajul că arcul arde mai constant. Dar curentul alternativ este mai ieftin, așa că utilizarea lui în sudare este de preferat. Dar există metode de sudare în care se folosește numai curent continuu. Sudarea în gaze ecranate și arc scufundat se realizează cu curent continuu de polaritate inversă. Electrozii de bază necesită, de asemenea, curent continuu cu polaritate inversă, la fel ca fluxurile pentru oțelurile înalt aliate, care se bazează pe spat fluor. În aceste cazuri, arcul este saturat cu oxigen sau fluor, care are o mare afinitate electronică. Prin urmare, este necesar să se dezvăluie esența proceselor care au loc în arc atunci când este saturat cu oxigen sau fluor și să se justifice utilizarea tipului de curent și a polarității. Polaritatea curentului afectează adâncimea de penetrare, compoziția chimică a sudurii și calitatea îmbinare sudata.

Modul de sudare este setul de caracteristici ale procesului de sudare care asigură primirea îmbinărilor sudate de dimensiuni, formă și calitate specificate. Pentru toate metodele de sudare cu arc, astfel de caracteristici sunt următorii parametri: diametrul electrodului, puterea curentului de sudare, tensiunea arcului, viteza de mișcare a electrodului de-a lungul cusăturii, tipul de curent și polaritatea. La metodele de sudare mecanizată se mai adaugă un parametru - viteza de avans a firului de sudură, iar la sudarea în gaze protejate - consumul specific de gaz.

Parametrii modului de sudare afectează forma cusăturii și, prin urmare, dimensiunile acesteia: lățimea cusăturii - e;întărirea cusăturii - q; adâncimea cusăturii - h.

Forma și dimensiunile sunt influențate nu numai de parametrii de bază de sudare, ci și de factori tehnologici cum ar fi tipul și polaritatea curentului, înclinarea electrodului și a produsului, scoaterea din electrod, forma de proiectare a îmbinare și dimensiunea golului.

2.6.1 Metodologie de calcul al modului de sudare manuală cu arc... Aria de suprafață se determină ca suma ariilor formelor geometrice elementare care alcătuiesc secțiunea de sudură.

Figura 3

Aria de suprafață a unei suduri unilaterale realizată cu un spațiu este determinată de formula, mm

F n = 2F 1 + F 2, (13)

F n = S b + 0,75 echivalent, (14)

unde S este grosimea pieselor, mm;

b - gol, mm;

e - latime, mm;

q - înălțimea de amplificare, mm.

Figura 4

Aria suprafeței sudurii cap la cap cu tăierea a două margini și sudarea rădăcinii sudurii este determinată de formula, mm

F = S b + (S - s) 2 tg a / 2 + 0.75eq + 0.75E 1 q 1, (15)

unde c este mărimea matei, mm;

e 1 este lățimea sudurii, mm;

q 1 - înălțimea sudurii, mm;

a - unghiul canelurii, mm.

La sudarea cusăturilor cu mai multe treceri, este necesar să se determine numărul de treceri conform formulei, buc.

unde F n - aria întregii suprafețe, mm 2;

F n1 - aria primei treceri, mm 2;

F ns - aria fiecărei treceri ulterioare, mm 2.

La sudura manuala a sudurilor cu mai multe treceri, prima trecere se efectuează cu electrozi cu un diametru de 3 - 4 mm, deoarece utilizarea electrozilor cu diametru mare face dificilă pătrunderea rădăcinii sudurii. La determinarea numărului de treceri, trebuie avut în vedere că secțiunea transversală a primei treceri nu trebuie să depășească 30-35 mm 2 și poate fi determinată prin formula, mm 2

F n1 = (6 - 8) d e, (17)

unde de este diametrul electrodului de sudură rădăcină, mm.

Aria de suprafață a trecerilor ulterioare este determinată de formula, mm 2

F ns = (8 - 12) d es, (18)

unde F ns este aria trecerii ulterioare, mm;

d es - diametrul electrodului pentru sudarea următoarelor cusături, mm

La sudarea cusăturilor cu mai multe treceri, acestea au tendința de a suda trecerile în aceleași moduri, cu excepția primei treceri.

Diametrul electrodului este selectat în funcție de grosimea piesei de sudat. O relație aproximativă între diametrul electrodului și grosimea foilor piesei de sudat este prezentată mai jos.

Tabelul 8

Calculul puterii curentului de sudare Iw se face în funcție de diametrul electrodului și densitatea de curent admisă, A

unde i este densitatea de curent admisibilă, A / mm.

Densitatea de curent admisă depinde de diametrul și tipul de acoperire a electrodului.

Tabelul 9 Valoarea densității de curent admisibile în electrod în timpul sudării manuale cu arc

Tensiunea arcului nu este reglată și este acceptată în intervalul 20 ... 36 V, adică Ud = 20 - 36, V

Viteza de sudare este determinată din raportul, m / h

unde un n - coeficient de suprafață, g / A h;

g - densitatea metalului depus, g/cm;

Fн - aria secțiunii transversale a metalului depus, mm 2

Lungimea arcului pentru sudarea manuală cu arc ar trebui să fie, mm

Ld = (0,5 - 1,2) d e, (21)

2.6.2 Metodologia de calcul al modului de sudare automată și semiautomată cu arc scufundat a îmbinărilor cap la cap de o singură față fără margini teșite. Parametrii principali ai modului de sudare automată și semiautomată cu arc scufundat sunt: curentul de sudare, diametrul și viteza de avans a firului de sudură, tensiunea și viteza de sudare.

Calculul modurilor de sudare se face întotdeauna pentru un caz specific, când tipul de conexiune și grosimea metalului care se sudează, marca firului, fluxul și metoda de protecție a bazinului de sudură de aer și alte date de pe cusătură sunt cunoscut. Prin urmare, înainte de a începe calculele, elementele structurale ale unei anumite îmbinări sudate trebuie stabilite conform GOST 8713-79 sau conform desenului, iar aria cusăturii cu mai multe treceri trebuie determinată folosind o metodă binecunoscută.

Trebuie avut în vedere că secțiunea transversală maximă a unei cusături cu o singură trecere, realizată automat, nu trebuie să depășească 100 mm 2. Secțiunea transversală a primei treceri a unei cusături cu mai multe treceri nu trebuie să depășească 40-50 mm 2.

În sudarea cu arc scufundat pe două fețe a unei îmbinări cap la cap (Figura 4), rezistența curentului de sudare este determinată de adâncimea de penetrare - h a metalului de bază; h - într-o singură trecere este de 8 - 10 mm, în moduri forțate - 12 mm, A

Iw = h 1,2 / k, (22)

unde h 1,2 este adâncimea de pătrundere a metalului de bază în sudarea pe două fețe, fără teșirea marginilor pieselor de sudat, mm;

k - coeficient de proporționalitate, mm / 100A, în funcție de tipul de curent și polaritate, diametrul electrodului, gradul de flux, variază de la 1-2.

Poza 5 Poza 6

Tabelul 10 Valoarea K în funcție de condițiile de sudare

		K, mm / 100 A	Grad de flux sau gaz de protecție	Diametrul firului electrodului, mm	K, mm / 100 A
Curent alternativ	DC	Curent alternativ	DC
Polaritate directă	Polaritate inversă	Polaritate directă	Polaritate inversă
OCS-45		1,30	1,15	1,45	AN-348		0,95	0,85	1,05
	1,15	0,95	1,30		0,90
	1,05	0,85	1,15
	0,95	0,75	1,10
	0,90
AN-348A		1,25	1,15	1,40	Dioxid de carbon	1,2			2,10
	1,10	0,95	1,25	1,6			1,75
	1,00	0,90	1,10	2,0			1,55
				3,0			1,45
				4,0			1,35
				5,0			1,20

Metalul cu grosimea de peste 20 mm este sudat în mai multe treceri. Pentru a evita lipsa de penetrare în sudarea cu arc scufundat și a realiza formare normală cusătura recurge la teşirea marginilor. Pentru o sudură cap la cap cu o singură trecere cu o grosime de cel mult 10-12 mm, adâncimea de penetrare este egală cu grosimea pieselor care urmează să fie sudate (Figura 5), pentru sudarea pe două fețe cu o grosime de cel mult 20 mm (Figura 6), adâncimea de penetrare este, mm

h 1,2 = S / 2 + (2 - 3), (23)

Diametrul sârmei de sudură se ia în funcție de grosimea metalului de sudat în 2-6 mm, iar apoi se precizează prin calcul conform formulei, mm

d e = 2, (24)

unde i este densitatea de curent, A / mm².

Valoarea rezultată a lui d e este luată de la cel mai apropiat standard.

Densitatea de curent în funcție de diametrul firului este indicată în tabelul 11

Tabelul 11

Tensiunea arcului este luată în intervalul 32-40V.

Viteza de sudare este determinată de formula, m / h

Vw = A / Iw, (25)

unde A ar trebui luat în limitele date mai jos

Tabelul 12

de, mm	A, m/h
1,2	(2 – 5) 10 3
1,6	(5 – 8) 10 3
2,0	(8 – 12) 10 3
3,0	(12 – 16) 10 3
4,0	(16 – 20) 10 3
5,0	(20 – 25) 10 3
6,0	(25 –30) 10 3

unde α нд - coeficientul de suprafață în sudarea cu arc scufundat, g / Ah.

Rata de depunere în sudarea cu arc scufundat este determinată de formula, g / Ah

α nd = α n + Δα n, (27)

unde α n este coeficientul de suprafață, care nu ia în considerare creșterea vitezei de topire a sârmei electrodului datorită preîncălzirii stickout-ului electrodului de către curentul de sudare, g / Ah;

Δα n - creșterea vitezei de depunere datorită preîncălzirii stickout-ului electrodului, g / Ah, este determinată conform Figura 7.

Figura 7

La sudarea cu curent continuu de polaritate inversă, viteza de depunere este determinată de formula, g / Ah

α n = 11,6 ± 0,4 (28)

La sudarea cu polaritate directă de curent continuu sau curent alternativ determinată de formula, g / A * h

α n = A + B (Iw / de), (29)

unde A și B sunt coeficienți, ale căror valori pentru flux sunt date mai jos.

Tabelul 12

Viteza de avans a firului V p.p determinată de formula, m / h

unde Fe este aria secțiunii transversale a firului electrodului, mm².

Sau viteza de alimentare a sârmei poate fi determinată prin formula, m / h

Modul de sudare al trecerilor ulterioare este selectat din condițiile pentru umplerea canelurii și obținerea unei suprafețe de cusătură care are o interfață netedă cu metalul de bază.

2.6.3 Pentru sudarea cu arc scufundat pe două fețe a sudurilor cap la cap cu margini teșite determinați modul de sudare a primei treceri pe una și cealaltă parte a cusăturii și trecerile ulterioare separat.

Figura 8

Figura 9

h 1 = h 2 =, (32)

unde h 1, 2 - adâncimea de penetrare a primei treceri pe una și cealaltă parte a cusăturii, mm;

с - magnitudinea matei, mm.

Puterea curentului de sudare este determinată de adâncimea de penetrare, A

Iw = h 1,2 / k, (33)

unde k este coeficientul de proporționalitate (mm / 100A), în funcție de tipul de curent, polaritate, diametrul electrodului, gradul de flux, fluctuează 1-2A (vezi tabelul 10).

Calculul parametrilor rămași ai modului de sudare se realizează în aceeași ordine ca și în sudarea cu arc scufundat a unei îmbinări cap la cap cu două fețe, conform formulelor (16), (24) - (31).

Notă: Calculul parametrilor modului de sudare cu arc scufundat pentru îmbinările în filet și în T cu canelare trebuie efectuat conform procedurii de calculare a modurilor de sudare a îmbinărilor cap la cap cu canelare (a se vedea clauza 2.7.3).

2.6.4 Metoda de calcul al modului de sudare automată și semiautomată cu arc scufundat a sudurilor în colț fără pregătirea muchiei:

Cunoscând piciorul cusăturii, determinăm suprafața de suprafață, mm²

Fн = k² / 2 + 1,05 kq, (34)

unde k este piciorul cusăturii, mm.

Figura 10

Am stabilit numărul de treceri pe baza faptului că pentru prima trecere la sudarea într-o „barcă” piciorul maxim al cusăturii poate fi sudat 14 mm, iar la sudarea în poziția inferioară cu un electrod înclinat - 8 mm conform formulei (16), unde Fns este luat în intervalul 60-80 mm².

Alegem diametrul electrodului, ținând cont de faptul că sudurile de filet cu picior de 3-4 mm pot fi obținute numai la utilizarea unui fir electrod cu diametrul de 2 mm, la sudarea cu un fir electrod cu diametrul de 4-5 mm. mm, piciorul minim este de 5-6 mm. Sârmă de sudură cu un diametru mai mare de 5 mm nu trebuie utilizat, deoarece nu va asigura pătrunderea rădăcinii.

Pentru diametrul sârmei adoptat, selectăm densitatea de curent conform datelor prezentate mai jos și determinăm puterea curentului de sudare Iw, A

Determinăm coeficientul de depunere din formulele date anterior (27), (28), (29), în funcție de tipul de curent și de polaritate.

Cunoscând suprafața de suprafață într-o singură trecere, curentul de sudare și coeficientul de depunere, determinăm viteza de sudare, m/h

Viteza de avans a firului de electrod este determinată de formula, m / h

unde F e - aria secțiunii transversale a firului electrodului, mm².

Viteza de avans a firului de electrod poate fi determinată prin formula, m / h

Determinăm tensiunea pe arc - Ud, aceasta variază de la 28 la 36V.

Determinați aportul de căldură al sudării - q p cu formula, J / cm

q n1, n = 650 F n1, s, (39)

unde F n1, s - aria secțiunii transversale a primului pasaj sau a celui următor, mm².

Determinați factorul de formă de penetrare.

Factorul de formă de penetrare nu trebuie să fie mai mare de 2 mm, altfel apar subtăieri, dar în același timp nu ar trebui să fie prea mic, deoarece cusăturile sunt prea adânci și înguste, predispuse la formarea de fisuri de cristalizare, adică fisuri fierbinți. .

Determinați adâncimea de penetrare - h cu formula, mm

. (40)

2.6.5 Calculul modurilor de sudare în dioxid de carbon, în argon... Se știe că parametrii principali ai modurilor proceselor mecanizate de sudare cu arc sunt următorii: diametrul firului de electrod - de, surplombarea acestuia - le, viteza de avans a firului de electrod - Vp, curent - Iw, tensiunea arcului. - Ud și viteza de sudare - Vw, precum și consumul specific de CO 2.

Sudarea semiautomată cu dioxid de carbon se realizează cu un arc scurt pe un curent continuu de polaritate inversă.

Distanța de la duza arzătorului la produs nu trebuie să depășească 22 mm. Cusăturile cap la cap în poziția inferioară sunt sudate cu o înclinare a electrodului față de axa suprafeței cu 5-20º. Îmbinările de colț sunt sudate cu aceeași înclinare în direcția sudării și o înclinare pe cusătură la un unghi de 40-50º față de orizontală, deplasând electrodul cu 1 - 1,15 mm de la colț la raftul orizontal.

Metal subțire sudate fără mișcări oscilatorii, cu excepția locurilor cu un spațiu crescut. Suturile cu un picior de 4-8 mm sunt aplicate într-o singură trecere, deplasând electrodul de-a lungul unei spirale alungite. Rădăcina cusăturii cap la cap este sudată înainte și înapoi, cu următoarea spirală alungită, iar cele ulterioare - cu mișcări în formă de seceră.

Cu un fir de 0,8-1,2 mm grosime, metalul este sudat în toate pozițiile, iar la tensiuni verticale, orizontale și de tavan, tensiunea este redusă la 17-18,5 V, iar puterea curentului este redusă cu 10-20%.

Cusături cap la cap de metal de până la 2 mm grosime și cusături de colț - 5 mm și rădăcina cusăturilor cap la cap de secțiune transversală mare este mai bine să se sude de sus în jos. La sudare, este necesar să se asigure protecție împotriva suflarii gazului și a intrării de aer prin gol. Pentru a reduce stropii, la circuitul de sudare poate fi conectat o bobinet în serie.

Calculul parametrilor modurilor se efectuează în următoarea ordine:

Determinați grosimea metalului sudat conform desenelor;

În funcție de grosimea metalului de sudat, se alege diametrul firului de electrod.

Tabelul 13 Dependența diametrului firului electrodului de grosimea metalului sudat

Diametrul firului de electrod pentru sudarea automată poate fi în intervalul 0,7-3,0 mm și mai mult, iar pentru sudarea semi-automată - în intervalul 0,8-2,0 mm.

Delimitarea electrodului este determinată de formula, mm

l e = 10d e, (41)

Calculați puterea curentului de sudare conform formulei A

Iw = I F e, (42)

unde i - densitatea de curent, A / mm² (gama de densități de curent de sudare de la 100 la 200A / mm²), valoarea optimă este 100-140A / mm²;

F e - aria secțiunii transversale a firului electrodului, mm².

O valoare mare a densității curentului corespunde unui diametru mai mic al firului electrodului.

Arderea stabilă a arcului la sudarea cu electrozi consumabili în dioxid de carbon se realizează la o densitate de curent de peste 100A/mm². Deoarece determinarea parametrului principal al modului de sudare se bazează pe interpolarea unei game largi de densități de curent recomandate, atunci Ib trebuie specificat conform tabelului 14.

Tabelul 14 Domenii de curenți de sudare ai principalelor procese de sudare în CO 2 cu sârmă Sv-08G2S

Procesul de sudare	Diametrul firului electrodului, mm
0,5	0,8	1,0	1,2
IDS k.z.	30-120	50-120	71-240	85-260
KR fără scurtcircuit	100-250	150-300	160-450	190-550
KR cu scurtcircuit	30-150	50-180	75-260	65-290
Procesul de sudare	Diametrul firului electrodului, mm
1,4	1,6	2,0
IDS k.z.	90-280	110-290	120-300
Continuarea tabelului 14
Procesul de sudare	Diametrul firului electrodului, mm
1,4	1,6	2,0
KR fără scurtcircuit	90-320	110-380	150-400	220-500	250-600
KR cu scurtcircuit	200-650	210-800	220-1200	250-2000	270-2500

Notă: IDS scurt. - puls cu scurtcircuite forțate frecvente; KR fără scurtcircuit - picătură mare fără scurtcircuite; KR cu scurtcircuit - picătură grosieră cu scurtcircuite.

La sudarea în CO 2 cu sârmă Sv-08G2S se utilizează în principal un proces cu scurtcircuite forțate frecvente și un proces cu transfer grosier de picături (Tabelul 12). Pentru sudarea sârmei cu miez de flux, se utilizează un proces cu arc continuu, iar pentru sudarea sârmei activate, se utilizează un proces cu jet. Procesul cu scurtcircuite forțate frecvente se obține la sudarea în CO 2 cu fire cu diametrul de 0,5-1,4 mm prin programarea curentului de sudare, care asigură o modificare a vitezei de topire a electrodului și a presiunii arcului.

Procesul cu transfer grosier de picături se observă la sudarea cu fire cu diametre de 0,5-1,5 mm la tensiuni crescute și cu diametre mai mari de 1,6 - în toată gama de moduri de sudare cu fire de siliciu-mangan (vezi Tabelul 13). La tensiuni joase, procesul decurge cu scurtcircuite și la tensiuni înalte fără ele.

La verificarea condițiilor de proiectare și introducerea acestora în producție, trebuie amintit că un proces de sudare stabil cu bun caracteristici tehnice se poate obține numai într-un anumit interval de intensități de curent, care depinde de diametrul și compoziția electrodului și de tipul gazului de protecție (vezi tabelul 13).

Reglează amperajul prin schimbarea vitezei de alimentare a firului. Puterea curentului determină adâncimea de penetrare și productivitatea procesului. Prin urmare, întregul calcul al modurilor este aproximativ și în practică necesită clarificare.

Determinați viteza de avans a firului electrodului cu formula, m / h

unde Vp.p - viteza de alimentare a firului, m / h;

α p - coeficientul de topire al firului de electrod, g/Ah;

Iw - curent de sudare, A;

de este diametrul firului electrodului, mm;

γ este densitatea metalului firului electrodului g / cm³ (γ = 0,0078g / mm³).

Coeficientul de topire este determinat de formula, g / Ah

α p = 3,6 10 -1, (44)

Viteza de sudare este determinată de formula, m / h

, (46)

unde Vw - viteza de sudare, m / h;

α n - coeficient de suprafață, g / Ah;

Iw - curent de sudare, A;

Fн - aria secțiunii transversale, mm²;

γ - densitatea metalului depus, g/cm³;

0,9 este un coeficient care ia în considerare pierderile de deșeuri și stropire.

Coeficientul de suprafață, g / Ah este determinat de formula, g / Ah

α n = α p (1 - ψ / 100), (47)

unde ψ este pierderea metalului electrodului din cauza oxidării, evaporării și stropirii, % (ψ = 7-15%, de obicei se ia ψ = 10%). Pierderea metalului electrodului crește odată cu creșterea tensiunii arcului.

Tensiunea arcului este luată în intervalul 16-34V. Valorile mai mari corespund curenților mai mari. Tensiunea poate fi determinată din grafic (vezi figura 11).

Figura 11

Tensiunea arcului este preselectată și poate fi setată în timpul ajustării, de exemplu, prin tensiunea în circuit deschis a sursei de curent. Parametrii modului de sudare într-un mediu cu dioxid de carbon includ consumul specific de gaz - q g, care depinde de poziția cusăturii în spațiu, viteza de sudare, tipul îmbinării și grosimea metalului care se sudează. Parametrii modului de sudare sunt rezumați în tabelul 15.

Tabelul 15

Informații similare.

Ar putea fi util să citiți: