Selectarea și calcularea modurilor de sudare pe dispozitiv semiautomatic. Selectarea și calcularea modurilor de sudare. Sudarea cu gaz protejat semiautomatic

Calculăm modul de sudare semiautomatică într-un mediu de gaz protector pentru o îmbinare cu fund. Tăiere tip C12 conform GOST 14771-76.

Figura - Edging C12

Sudarea rădăcinii de cusătură (cusătura A):

unde s este grosimea metalului, mm; Setăm curentul \u003d 120 A

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

unde a este densitatea curentului în firul electrodului, A / mm 2 (La sudarea în CO 2 a \u003d 110 ... 130 A / mm 2;)

d e - diametrul firului electrodului, mm

Luăm I St \u003d 130 ... 140 A.

Ia U d \u003d 26 V.

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

adică inclusă în limita de viteză de 15 ... 37 m / h pentru sudarea mecanizată. Luăm V St. \u003d 22 m / h (0,6 cm / s).

4) Calculați energia liniară luând valorile eficienței eficiente încălzirea produsului cu un arc la sudarea într-un amestec de CO 2 ŋ și \u003d 0,80.

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

8) Atunci când se sudează într-un amestec de CO 2, suprapunerea electrodului l este selectată între 10-20 mm

9) Determinați coeficientul de depunere α n

α n τ \u003d

10) Rata de alimentare a sârmei electrodului este determinată din condiția:

(2.39)

Determinați înălțimea rolei. Atunci când se sudează cu dioxid de carbon în gama de moduri care asigură o formare satisfăcătoare a sudurii, coeficientul de completare a rolei variază în limite înguste și este aproape egal cu μ B \u003d 0,73.

12) Înălțimea rolei este (mm):

C \u003d H + =3 + 1,28 = 4,28   mm (2.28)

Ψ în = (2.29)

Ψ în trebuie să fie între 7 ÷ 10

Umplerea cusăturii B (9 treceri):

unde s este grosimea metalului, mm; Am stabilit curentul \u003d 190A

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

Ia U d \u003d 28 V.

3) După cum se știe din practică, o cusătura este formată satisfăcător atunci când produsul rezistenței curente (A) și viteza de sudare (m / h) în timpul sudării automate cu un fir de electrod cu diametrul de 1,2 mm este în intervalul 2000 ... 5000.

Pe baza acestui lucru, determinăm viteza de sudare după formula (7):

Luăm V St. \u003d 19 m / h, (0,52 cm / s).

4) Calculați energia liniară, luând valorile eficienței eficiente încălzirea produsului cu un arc ŋ și \u003d 0,80

5) Determinăm coeficientul formei de penetrare după formula:

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

6) Determinați adâncimea de penetrare N (cm) la sudarea în gazul de protecție:

7) Determinați lățimea cusăturii e (mm):

8) La sudarea într-un amestec de CO 2, supraîncărcarea electrodului l este selectată între 10-20 mm.

9) Determinați coeficientul de depunere α n:

α n τ =

α r τ =

10) viteza de alimentare a cablului electrod este determinată din condiția:

(2.39)

unde α n - coeficient de depunere;

γ este gravitatea specifică a metalului pentru oțel γ \u003d 7,8 g / cm3.

11) F n - suprafața metalului depus peste un pasaj dat (cm 2);

Determinați înălțimea rolei. Când se sudează într-un amestec de gaze în gama de moduri care asigură formarea satisfăcătoare a sudurii, coeficientul de completare a rolei variază în limite înguste și este aproape egal cu μ B \u003d 0,73. apoi:

12) înălțimea rolei este (mm):

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

C \u003d H + = 5,3 + 1,31 \u003d 6,61 mm (2,43)

14) Determinați factorul de formă de câștig:

Ψ în = (2.44)

Pentru îmbinări bine formate Ψ   în trebuie să fie în termen de 7 ... 10 . Valorile mici ale Ψ in apar la cusături înalte înguste, astfel de cusături nu intervin în mod lin cu metalul de bază și au performanțe slabe în condiții de încărcare variabilă. Valorile mari ale lui Ψ corespund armăturilor largi și scăzute, astfel de cusături sunt nedorite din aceleași motive ca și cusăturile cu o valoare excesiv de mare de, în, precum și în legătură cu o posibilă scădere a secțiunii transversale a sudurii în comparație cu secțiunea transversală a metalului de bază din cauza fluctuațiilor nivelului băii lichide .

Determinăm compoziția chimică medie a metalului sudat la sudarea oțelului 09G2S cu fir Filarс PZ6114S.

Figura 11 - Schema de calcul a suprafețelor metalului topit și depus

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

γ aproximativ - participarea metalului de bază la formarea sudurii, este determinată de formulă.

4.1 Calcularea modurilor de sudare pentru sudarea manuală în arc a electrozilor învelițiși.

Determinarea condițiilor de sudare începe, de obicei, cu diametrul electrodului, care este atribuit în funcție de grosimea foilor atunci când se sudează îmbinările îmbinărilor cu fund.

Deci cu o grosime a foliei de 4-8 mm, diametrul electrodului este egal cu: d e \u003d 4 mm.

În sudura manuală cu arc conform GOST 5264-80, în tabelul 6 sunt prezentate următoarele dimensiuni geometrice ale pregătirii muchiilor pentru sudare și dimensiunile sudurii.

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

Calculăm conform formulelor:

Determinați secțiunea transversală a metalului sudat după formula:

Datele (vezi tabelul 6) înlocuiesc formula (3) și obțin:

Determinăm rezistența curentului de sudură.

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

, (2)

unde d e este diametrul electrodului;

j este densitatea curentului, conform electrozilor cu acoperire cu fluor de calciu și un diametru de 4 mm, densitatea curentului este: j \u003d 10 - 14,5 A / mm 2.

Apoi, puterea curentă este egală cu:

A.

Valorile actuale calculate diferă de cele reale, apoi pentru electrozii marca TsL-11 cu diametrul de 4 mm pentru sudarea în poziția inferioară conform GOST 9466-60, acceptăm:

Determinăm tensiunea arcului după formula:

, (3)

Tensiunea arcului în timpul sudării cu arc manual variază în limite relativ restrânse, iar la proiectarea proceselor de sudare, aceasta este selectată pe baza recomandărilor certificatului pentru această marcă de electrozi.

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

(4)

unde U d - tensiune arc, V;

η și - efectiv K.P.D. arc; pentru metodele de sudare pe arc este egal cu: η și \u003d 0,6 ÷ 0,9;

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

(5)

unde α n - coeficient de depunere, g / A · h; α n \u003d 11,5 g / A · h;

γ este densitatea metalului depus γ \u003d 8,1 g / cm3;

F n - zona metalului sudat; F n \u003d 0,22 cm2.

În acest fel:
.

V St. \u003d 10,3 m / h.

Prin urmare, energia liniară este egală cu:

.

Determinăm numărul de treceri necesare pentru formarea conexiunii.

Potrivit, numărul de treceri este determinat de formula:

(6)

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

F n - zona secțiunii transversale a metalului depus pentru trecerea ulterioară.

Zona de secțiune transversală a metalului depus într-o singură trecere este determinată de formula:

(7)

unde d e este diametrul electrodului; d e \u003d 4 mm.

În acest fel:

Zona secțiunii transversale a metalului sudat pentru trecerea ulterioară este determinată de formula:

(8)

Prin urmare, numărul de treceri este:

.

Acceptăm n \u003d 1.

Temperatura maximă la o distanță r se calculează după formula:

de aici obținem izotermele de topire:

, (9)

unde qп - energie liniară.

unde qe este puterea termică eficientă a sursei, W

unde сρ \u003d 4,7 J / cm3 · deg - capacitate de căldură volumetrică.

Înlocuirea valorilor obținute:

Pentru o rulare:

Adâncimea de penetrare

Aducem adâncimea de penetrare egală cu 4,6 mm.

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

;

unde e \u003d 8mm - lățimea cusăturii, N \u003d 3,9mm - adâncimea de penetrare (pe baza tabelului 17).

Zona metalelor sudate
.

Calculăm ponderea metalului de bază în metalul de sudură după formula:

unde Fpr este zona de penetrare;

Fн este zona suprafețelor.

Atunci: γ 0 \u003d
.

Definim distanța de la centrul bazinului de sudură la izoterma de topire, care pentru oțelurile cu conținut redus de carbon este calculată după formula:

, (10)

unde e \u003d 2.718;

q p \u003d 10150 J / cm;

Mp \u003d 1425 ° C;

- capacitate de căldură volumetrică J / cm3 · deg (pentru oțelurile austenitice
\u003d 4,7 J / cm3 deg);

În acest fel:

.

Determinați adâncimea de penetrare după formula:

(11).

În acest fel:

În cursul acestor calcule, am selectat modurile de sudare manuală cu arc cu electrozi înveliți, care asigură formarea geometriei sudurii conform GOST 5264-80.

4.2 Pentru sudarea sub strat de flux.

Tabelul 4.2-articulația sudată C-T pentru sudarea cu arc scufundat.

(GOST 8713-79).

condițional

denumire

îmbinare sudată

Elemente structurale

e, nu mai mult

marginile pregătite

piese sudate

sudură

prev. Off.

prev. de pe

Pentru sudarea cu arc scufundat a plăcilor cu grosimea de 5 mm, luăm diametrul sârmei d e \u003d 2 mm.

1) Zona metalelor sudate:

F n \u003d K 2/2, (12)

unde K este piciorul cusăturii, mm;

F n \u003d 7 2/2 \u003d 24,5mm 2 \u003d 0,245cm 2

2) Rezistența curentului de sudare I St:

I St \u003d π × d e / 4 × j, (13)

unde d e este diametrul electrodului, mm;

j este densitatea de curent admisă, A / mm2.

I St \u003d ((3.14 2 2)/4)150 \u003d 471 A

U d \u003d 20 + 50 × 10 -3 /
  e × I St., (14)

U d \u003d 20 + ((50) 10 -3)/
)471) \u003d 36,8 V.

4) Viteza de sudare:

V St \u003d (α n I Sf.) / (3600 γ F H), (15)

unde α n - coeficient de depunere, g / A h;

γ \u003d 8,1 este densitatea metalului depus, g / cm3.

Deoarece la sudarea sub flux, pierderile de metale sunt de 2-3%, atunci α n  α p.

α p \u003d 6,3 + ((70,2 10 -3) / (d e 1.035)) I St., (16)

α p \u003d 6,3 + ((70,2 10 -3)/(2 1,035))471 \u003d 22,44 g / Ah

V Sf. \u003d (13,46 471)/(36008,10,25) \u003d 0,86 cm / s \u003d 30,96 m / h

5) Energie liniară:

g p \u003d I St × Și g × η și / V St, (17)

unde I St - curent de sudare;

Și g este tensiunea;

V St - viteza de sudare;

η și \u003d 0,85 0,95 - eficiență eficientă pentru metodele cu arc scufundat.

g p \u003d (471 36,80,85) / 0,86 \u003d 17,13 kJ / cm \u003d 4111,2 kCall / cm

6) Adâncimea de penetrare:

H \u003d A , (18)

unde A \u003d 0,0156 pentru sudarea cu arc scufundat.

Ψ ol \u003d K (19-0,01Eu sv)
, (19)

unde K este coeficientul de penetrare.

K \u003d 0,367 × i 0,1925, (20)

K \u003d 0,367 × 45 0,1925 \u003d 0,763

Ψ ol \u003d 0,763 (19-0,01471)
=10,7

H \u003d 0,0156
\u003d 0,48 cm

7) Lățimea pernei:

e \u003d F n / 0,73 q, (21)

e \u003d 0,245 / 0,73 0,2 \u003d 1,7cm

8) Înălțimea totală a cusăturii:

C \u003d 0,48 + 0,2 \u003d 0,68 cm

9) Rata de răcire instantanee a metalelor în zona afectată de căldură:

, (23)

unde ω \u003d f () este un criteriu fără dimensiuni;

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

сρ - capacitate de căldură volumetrică, J / cm 3 * 0 С;

T 0 - temperatura inițială a produsului, 0 C;

T este temperatura cu cea mai mică stabilitate a austenitei, 0 C.

Pentru majoritatea oțelurilor austenitice:

λ \u003d 0,16; cρ \u003d 4,9;

T \u003d 550-600 0 C; T 0 \u003d 20 0 C

(24)

  0 s / s

Conform recomandărilor de sudare a unui anumit grad de oțel pentru a evita deformarea, este necesar să se aplice metode și moduri de sudare care să asigure concentrația maximă de energie termică. Aproape de 5 ori mai mare decât pentru oțelurile cu carbon, rezistența specifică a metalului este motivul încălzirii mari a sârmei de sudare și a electrodului, ceea ce duce la un coeficient de topire crescut. Având în vedere acest lucru, în timpul sudării, supraîncărcarea electrodului este redusă și viteza de alimentare a firului este crescută. Va accepta
.

pentru că atunci când se sudează cu curent direct de polaritate inversă, cantitatea specifică de căldură degajată în regiunea aproape de electrod variază în limite mici, iar componenta

Valoarea celei de-a doua componente a coeficientului de topire poate fi calculată în funcție de ecuația propusă de B.K. Panibrattsev.

(25)

unde - extensie electrod, cm; dE - diametru electrod, cm.

Mărimea lipirii electrodului în timpul sudării cu arc scufundat este selectată în intervalul 20-80 mm.

Diametrele electrodului mai mici corespund valorilor mai mici ale decalajului și invers.

Determinați viteza de sudare:

;

Energie liniară:

; (26)

unde η și \u003d 0,85 0,95 - eficiență eficientă pentru metode cu arc submers;

Luăm η și \u003d 0,9;

Rata de răcire instantanee a metalelor în zona afectată de căldură:

λ \u003d 0,16 W / cm K - conductivitate termică;

сρ \u003d 4,9 J / cm 3 K - capacitatea de căldură volumetrică a oțelurilor austenitice cu aliaj înalt;

T 0 \u003d 20 0 C este temperatura inițială a produsului;

T \u003d 550-600 0 C - temperatura minimă a stabilității austenitei;

w este criteriul adimensional al procesului de răcire, care depinde de proprietățile metalului sudat și de condițiile de sudare exprimate în termenii valorii fără dimensiuni 1 / θ determinate de formula:

cu ω \u003d 0,1 pentru ;

Conform recomandărilor, este de dorit să se asigure o viteză crescută de răcire a metalului după sudare, pentru a macina structura metalelor sudate și a reduce gradul de segregare a elementelor de aliere. Și faceți o vacanță de normalizare la o temperatură de 650-700 C pentru a preveni coroziunea intercristalină și pentru a reduce deformările interne în HAZ

Tabelul 18 - Elemente structurale ale sudurii GOST14771 - 76

Parametrii principali ai modului de sudare mecanizat, care au un impact semnificativ asupra dimensiunii și formei sudurilor sunt:

Diametrul sârmei electrodului, mm;

Valoarea curentului, A;

Tensiune arc, V;

Viteza de sudare, m / h;

Viteza de alimentare a sârmei, m / h;

Energia liniară a sudării, J / mm;

Asigurarea unui ciclu termic care asigură proprietăți optime ale zonei afectate de căldură și a metalului sudat.

La determinarea modului de sudare, este necesar să se selecteze acești parametri care să asigure primirea cusăturilor de o dimensiune, formă și calitate date.

Pentru a calcula modul de sudare, se va lua o cusătură principală. Modul de cusături rămase este selectat în funcție de tabele. Ca principală, cusătura nr. 4 din GOST 14771 - 76 - C15? UP.

Când se sudează cu sârmă cu un diametru de 1,6 ... 2,0 mm, suprafața primei treceri este de 20 ... 40 mm 2, suprafața celei de-a doua treceri este de 40 ... 60 mm 2, suprafața trecerilor ulterioare este de 40 ... 100 mm 2 conform.

Determinăm rezistența curentului de sudură.

unde diametrul firului electrodului este de 1,6 mm;

Densitatea curentului (160A / mm 2).

Curent de sudură pentru prima trecere

I Sf. \u003d 270 A.

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

Cunoscând curentul de sudură, diametrul electrodului și tensiunea pe arc, determinăm coeficientul de formă a sudurii după formula:

unde este un coeficient a cărui valoare depinde de natura și polaritatea curentului. \u003d 0,92 la o densitate de curent de 160A / mm 2 la sudarea cu curent continuu de polaritate inversă.

W П \u003d - 4,72 + 17,6? 10 -2? Ј - 4,48? 10 -4? Ј 2 (15)

W P \u003d - 4,72 + 17,6? 10 -2? 160 - 4,48? 10 -4? 160 2 \u003d 12,4%

Definiți viteza de sudare pentru prima trecere. F \u003d 30mm 2

V cv \u003d 0,1956 cm / s \u003d 7,04 m / h

F n \u003d F 0 n - F n, (18)

F n - zona primei treceri.

Mod de sudare pentru a doua trecere.

Tensiunea arcului

Coeficientul de fuziune;

br \u003d 9,4g / Ah

Coeficient de suprafata;

b n \u003d 8,23 g / Ah

Viteza de sudare a celei de-a doua treceri F \u003d 40mm 2;

V sv \u003d 0,2344cm / s \u003d 8,44m / h

Viteza de sudare, tensiunea arcului, coeficientul de topire vor fi aceleași ca pentru a doua trecere. Zona de secțiune transversală a cusăturii F \u003d 90mm 2;

V sv \u003d 0,0869cm / s \u003d 3,13m / h

V sv \u003d 0,1186cm / s \u003d 4,27m / h

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

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

Când se sudează cu sârmă cu un diametru de 1,6 ... 2,0 mm, suprafața primei treceri este de 20 ... 40 mm 2, suprafața celei de-a doua treceri este de 40 ... 60 mm 2, suprafața trecerilor ulterioare este de 40 ... 100 mm 2 conform.

Determinăm coeficientul formei de penetrare prin formula:

unde este un coeficient a cărui valoare depinde de natura și polaritatea curentului. \u003d 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 conform formulei:

unde w P - factorul de pierdere, în funcție de densitatea curentului în electrod.

w P \u003d 2,9% [Tab. 10].

Valoarea coeficientului de topire este calculată după formula:

unde sunt suprapunerea electrozilor de 10 ... 20 mm. Acceptând l \u003d 15mm, obținem;

Definiți viteza de sudare pentru prima trecere. F \u003d 30mm 2;

V cv \u003d 0,3015 cm / s \u003d 10,85 m / h

La stabilirea numărului de treceri necesare pentru umplerea unei caneluri, trebuie avut în vedere faptul că secțiunea transversală maximă a unui pasaj nu depășește de obicei 100 mm 2.

F n \u003d F 0 n - F n,

unde F 0 n este secțiunea transversală a metalului sudat;

F n - zona primei treceri;

Modul de sudare al trecerilor ulterioare și numărul lor sunt selectate din condițiile pentru umplerea canelurii și conjugarea lină a sudurii cu metalul de bază.

Mod de sudare pentru a doua trecere;

Tensiunea arcului

Coeficientul de fuziune;

br \u003d 9,37g / Ah

Coeficient de suprafata;

b n \u003d 9,1g / Ah

Viteza de sudare;

V St. \u003d 0,2448cm / s \u003d 8,8m / h

Modul de sudare pentru a treia trecere;

Viteza de sudare, tensiunea arcului, coeficientul de topire vor fi aceleași ca pentru a doua trecere. Zona de secțiune transversală a cusăturii F \u003d 90mm 2;

V sv \u003d 0,1116cm / s \u003d 4,018m / h

Pentru ultima trecere F \u003d 66mm 2, atunci;

V St. \u003d 0,1522cm / s \u003d 5,48m / h

MIG / MAG - Metal inert / gaz activ   - sudarea pe arc cu un electrod metalic consumabil (sârmă) într-un mediu de gaz inert / activ cu alimentare automată a firului de umplere. Această sudare semi-automată într-un mediu de protecție a gazelor este cea mai universală și mai obișnuită metodă de sudare din industrie.

Principiile procesului, caracteristicile arcului

Proprietățile tehnologice ale arcului depind substanțial de proprietățile fizice și chimice ale gazelor de ecranare, ale electrodului și ale metalelor sudate, parametrii și alte condiții de sudare. Acest lucru duce la o varietate de metode de sudare în ecranarea gazelor. Să luăm în considerare clasificarea procesului de sudare în ecranarea gazelor de către un electrod consumabil în funcție de cele mai esențiale caracteristici.

Sudarea semi-automată cu un electrod consumabil se realizează în gaze inerte Ar și He (MIG) și amestecurile lor Ar + He, în gazul activ CO2 (MAG), precum și în amestecuri de Ar + O2 inert și activ, Ar + CO2, Ar + CO + O2 și gaze active CO2 + O2. Ca fire de electrod, sunt utilizate cele solide din oțeluri nealiate și aliate și metale neferoase (Ni, Cu, Mg, Al, Ti, Mo), precum și pulbere continuă și cele activate. Sudarea cu un electrod consumabil se realizează cu precădere cu curent continuu și se folosește și sudarea cu curent pulsat. De asemenea, se folosesc și alte metode de sudare: la o distanță normală și extinsă, cu formarea liberă și forțată a unei cusături, fără oscilații și cu vibrații ale sârmei electrodului, în atmosferă și sub apă, în muchii cu fante înguste standard și nestandard, etc. Principiul sudării cu arc cu metal topit electrodul din gazul de protecție este prezentat în fig. 1.

Fig. 1. Schema sudării semi-automate

Principalele tipuri, elemente structurale și dimensiuni ale îmbinărilor sudate ale oțelurilor, precum și aliaje pe baze de fier-nichel și nichel, realizate prin sudarea cu arc în gaz protector sunt specificate în GOST 14771.

În funcție de nivelul de mecanizare și automatizare a procesului, sudura se disting:

  • mecanizat, în care mișcarea lanternei se efectuează manual, iar alimentarea cu fir este mecanizată;
  • automatizate, în care toate mișcările torței și alimentării cu fir 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.

Echipamente de sudare

Echipamentul de sudare include o sursă de curent de sudură și o mașină de sudare. Componentele echipamentelor de sudare și funcțiile acestora sunt determinate de nivelul de mecanizare și automatizare a procesului, de parametrii modului de sudare, de necesitatea instalării și reglării lor în modul de punere în funcțiune și de sudare.

Parametrii principali ai sudării cu arc automat cu un electrod consumabil în amestecuri de CO2, Ar, He și gaze (MAG, MIG) sunt:

  1. Curent de sudură Ic (~ 40., 600 A);
  2. Tensiunea de sudare Uc (~ 16 ... 40 V);
  3. Viteza de sudare Vc (~ 4 ... 20 mm / s), (-14,4 ... 72 m / h);
  4. Diametrul sârmei electrodului Dpr (~ 0,8 ... 2,5 mm);
  5. Lungimea de plecare a sârmei electrodului Lв (~ 8 ... 25 mm);
  6. Viteza de alimentare a sârmei electrodului Vp (~ 35 ... 250 mm / s);
  7. Rata de curgere a gazului Qg (~ 3 ... 60 l / min).

Principiul sudării cu arc în gazele de ecranare determină principalele funcții ale echipamentului:

  • abordarea arcului energiei electrice și reglarea acesteia (Ic, Uc);
  • mișcarea torței cu viteza de sudare (Vc) și reglarea acesteia;
  • furnizarea de sârmă cu electrod (Vp) către zona de sudare și reglarea vitezei sale;
  • ecranarea alimentării cu gaz (Qg) în zona de sudare și reglarea debitului său;
  • instalarea extensiei sârmei electrodului (Lв) și mișcări corective ale arzătorului;
  • excitarea arcului și sudarea craterelor;
  • urmărirea automată de-a lungul liniei de sudare etc.

La pornirea aparatului de sudare, circuitul de control trebuie să asigure următoarea secvență de piese de comutare și mecanisme ale echipamentului:

  1. Alimentare cu gaz de protecție (Qg), purjare preliminară a sistemului de alimentare cu gaz;
  2. Pornirea sursei de alimentare cu arc (U);
  3. Prezentarea sârmei electrodului (Vp);
  4. Excitarea arcului (Ic, Uc);
  5. Mișcarea dispozitivului cu viteză de sudare (Vc):

Q g U V n lcUc vc

La sfârșitul sudării, secvența de oprire a mecanismelor trebuie să asigure sudarea craterului și protejarea îmbinării de răcire:

vc Vn lc Uc U Q g

Sudarea în protejarea gazelor de către un electrod consumabil se realizează atât în \u200b\u200bcamera de producție la locurile de muncă special echipate (stația de sudare, instalație, mașină, RTK), cât și în afara acesteia (șantier, traseu conductă etc.). Stațiile de sudare au ventilație locală și sunt protejate cu scuturi sau scuturi pentru a-i proteja pe ceilalți de radiațiile cu arc și stropii de metal cu electrozi. La programare, echipamentul de sudare este împărțit în universal, special și specializat. Să analizăm pe scurt principiile machetei echipamentelor de sudură universale cu scop general, care sunt produse în serie. Instalarea pentru sudarea cu arc mecanizat cu un electrod consumabil în gazele de ecranare include de obicei:

  • mecanism de alimentare cu sârmă cu electrod;
  • lanterna de sudura;
  • pachet de cablu;
  • o unitate de control integrată în sursă sau într-un dulap de control separat;
  • sistem de alimentare cu gaz de protecție (cilindru, încălzitor de gaz pentru CO2), reductor de gaz, mixer de gaze, furtunuri de gaze, electrovalve);
  • cabluri circuit de control;
  • cabluri de sudare cu cleme;
  • sistem de răcire cu apă (opțional);
  • dispozitiv de asamblare și înclinare a unității sudate (echipamente mecanice).

Setul de instalare pentru sudarea cu arc mecanizat, care este denumită în mod tradițional o mașină de sudare semiautomatică, este prezentat în Fig. 2.

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

Mașinile de sudare semiautomatice sunt utilizate pe scară largă, au scopuri și design diferite. Versiunea principală a dispozitivelor semiautomatice este metoda de protejare a zonei arcului:

  • pentru sudarea în gaze active (MAG);
  • pentru sudarea gazelor inerte (MIG);
  • pentru sudarea în gaze inerte și active (MIG / MAG);
  • pentru sudarea cu sârmă de electrod cu flux de cabluri sau auto-ecranat (FCAW).

Există trei sisteme principale de alimentare a sârmei electrodului: împingere, tragere-împingere și tragere. Cel mai frecvent este sistemul de alimentare cu împingere, care limitează lungimea arzătorului la 5 m, dar este simplu și ușor în greutate. Alte sisteme vă permit să creșteți lungimea furtunurilor la 10-20 m și să folosiți un fir subțire cu un diametru mai mic de 1 mm, dar mecanismul de alimentare din arzător își mărește masa. Reglarea vitezei de alimentare a firului este mai des aplicată lin, dar sunt posibile trepte și trepte. În cazul sârmei cu fir, se folosesc două perechi de role de alimentare pentru a preveni aplatizarea. În funcție de raza zonei de lucru, există mașini semiautomate monofazate (mecanismul de alimentare este instalat în interiorul corpului sursei de curent de sudare, raza sudorului este determinată de lungimea lanternei de sudare), mobilă (mecanismul de alimentare poate fi deplasat în raport cu sursa de până la 15 m) și portabil (special sau tip „carcasă” cu lungimea cablului -ambalaj până la 40-50 m).

Vârful colectorului este o piesă de uzură înlocuibilă. Stabilitatea procesului de sudare depinde de fiabilitatea contactului din acesta. Părțile interschimbabile includ un vârf și o duză de colecție, care sunt încălzite prin radiație arc și stropire.

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

  • sursa de curent direct sau pulsat;
  • o mașină de sudare (tractor, exterior sau autopropulsat) cu mecanisme de alimentare a sârmei electrodului, deplasarea mașinii de sudare cu o viteză de sudare și ridicarea și coborârea lanternei;
  • o bobină sau casetă cu un fir de sudură;
  • o torță cu mecanism de înclinare și mișcări corective ale acesteia de-a lungul înălțimii și de-a lungul cusăturii;
  • panou de control al mașinii de sudat;
  • o unitate de control integrată în mașina de sudat sau într-un dulap de control separat;
  • scut sistem de alimentare cu gaz;
  • sistem de răcire cu apă.

Materiale consumabile de sudare

Pentru sudarea MIG / MAG se folosesc gaze de protecție și fire electrod. Tabelul 1 prezintă tipurile de gaze clasificate de Institutul Internațional de Sudare.

Tabelul 1. Tipuri de gaze de protecție.

Grupul Compoziția amestecului,% Chem. activitate
Agenți de oxidare Gazele inerte Agenți de reducere
CO2 O2 Ar el H2
I1 - - 100 - - neutru
- - - 100 -
- - 27-75 Ost. -
- - 85 - 95 - Ost. Se va restabili.
- - - - 100
M1 - 1 - 3 Ost. - - Acid slab.
2 - 4 - Ost. - -
M2 15 - 30 - Ost. - - Acid mediu
5 - 15 1 - 4 Ost. - -
- 4 - 8 Ost. - -
M3 30 - 40 - Ost. - - Acid puternic
- 9 - 12 Ost. - -
5 - 20 4 - 6 - - -
C 100 - - - -
80 20 - - -

După cum se poate observa din tabel, se folosesc gaze inerte pure și active, amestecuri de gaze în diferite combinații: inert + inert, inert + activ și activ + activ. Hidrogenul la sudarea cu un electrod consumabil nu se folosește datorită pulverizării ridicate. Dioxidul de carbon activ (CO2) este reglat conform GOST 8050-85, oxigen gazos conform GOST 5583-78.

Metoda de calcul al consumului de gaz de protecție Ng în litri sau metri cubi la 1 m de cusătură este utilizată. Este determinată în principal pentru producția mică folosind următoarea formulă:

Ng \u003d (Noug x T + Ndg)

unde Noug este consumul specific de gaz de ecranare prezentat în tabelul 3, m3 / s (l / min); T este timpul principal de sudare al celui de-al nouălea pasaj, s (min); Ndg - consum suplimentar de gaz de protecție pentru operațiunile pregătitoare și finale în timpul sudării celui de-al șaptelea pasaj.

Tabelul 2. Consumul specific de gaz de protecție.

Diametrul sârmei, mm Curent de sudură, A Consumul de gaz
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 sudare, inclusiv pentru sudarea în gaze de ecranare. 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 ex. SV-08G2S, SV-08GSMT, SV-08KHG2S). Este recomandabil să dați recomandări mai precise cu privire la alegerea firelor electrodului atunci când studiați sudarea unor grupuri specifice de materiale structurale.

Cablurile cu fir cu flux sunt utilizate pentru sudarea fără protecție și cu o protecție suplimentară pentru zona de sudare a dioxidului de carbon (fire de auto-ecranare și de protecție a gazului). În funcție de tipul de miez, firele cu flux de flux pot fi împărțite în:

  • autoprotector: rutil-organic, carbonat-fluorit, fluorit;
  • protecția gazelor: rutilă, fluorit rutilă.

Utilizarea cablurilor cu fluxuri cu flux în locul firelor solide permite alierea cusăturii pe o gamă largă și creșterea rezistenței sale la pori și fisuri la cald și să ofere proprietăți mecanice specificate. În plus, prezența zgurii reduce stropirea și îmbunătățește forma cusăturii.

Tipuri de transfer de metale cu electrod și aplicarea lor

La sudarea cu un electrod consumabil de un arc deschis, transferul metalului cu electrod este un proces complex. Mulți factori afectează transferul: compoziția și proprietățile gazului protector, compoziția și proprietățile metalului cu electrod, tipul curentului și polaritatea, parametrii modului de sudare, caracteristica curentului de tensiune a sursei de curent și proprietățile sale dinamice etc.

Se pot distinge următoarele tipuri de transfer de metale cu electrod:

  • fără scurtcircuite ale arcului și cu scurtcircuite;
  • picături și jeturi mari, medii, mici;
  • fără pulverizare și cu pulverizare.

Condițiile cele mai favorabile pentru transferul metalului cu electrod sunt observate la sudarea în gaze monatomice inerte, argon și heliu. În argon, există două tipuri de transfer: picătură mare fără scurtcircuite, cu un pictor mic la curent subcritic și jet la un curent mai mare decât critic. Tipul de transfer afectează forma de penetrare. 3:

Fig. 3. Forma de penetrare a metalelor.

a) mai puțin decât critic;

b) mai mult decât critică.

Se recomandă sudarea prin transfer cu jet pe metale cu grosime medie. În heliu, se observă transferul picăturilor cu scurtcircuite (scurtcircuite) ale arcului (curent mic și tensiune) și fără scurtcircuite. la intensitate de curent și tensiune cu un pic ușor spray. Sudarea în heliu are o umflătură mai mică decât la argon, deoarece argonul crește tensiunea superficială a oțelurilor. Utilizarea amestecului Ar + nu permite să profite de ambele gaze. La sudarea în CO2 are loc transferul picăturilor mici cu scurtcircuit. și pulverizat cu un pic, cu picătură mare, cu scurtcircuit și fără scurtcircuite cu mult spray. La curenți mari, când arcul este cufundat în metalul de bază, transferul devine picătură mică, pulverizarea este redusă, cu toate acestea, rola are o bombă excesivă.

Tipuri de transfer de sudură MIG / MAG

În sudura MIG / MAG, transferul metalelor se realizează în principal sub două forme. În prima formă, căderea atinge suprafața bazinului de sudură chiar înainte de separarea de la capătul electrodului, formând un scurtcircuit, motiv pentru care acest tip de transfer se numește transfer cu scurtcircuite. În a doua formă, căderea 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 caracteristicile formării și separării picăturilor de metal cu electrod de la capătul electrodului. Astfel, conform clasificării propuse de Institutul Internațional de Sudare, există 7 tipuri principale de transfer de metale, ilustrate în Fig. 4 (condițiile pentru aceste suduri sunt prezentate în tabelul 3)

Fig. 4. Tipuri de transfer de metale în timpul sudării MIG / MAG

Condiții experimentale de sudare pentru a ilustra diferitele tipuri de transfer de metale prezentate în Fig. 4 (alimentare electrică).

Tabelul 3. Tipuri de transfer de metale în timpul sudării MIG / MAG.

La transferul metalului cu scurtcircuite, capătul electrodului cu o picătură de metal cu electrod topit atinge periodic suprafața bazinului de sudură, provocând scurtcircuite și stingerea arcului. În mod obișnuit, transferul metalului cu scurtcircuite are loc în condiții de sudare scăzute, adică curent de sudare scăzut și tensiune cu arc redus (un arc scurt asigură că căderea atinge suprafața băii înainte de a se separa de capătul electrodului). Acest tip de transfer de metale are loc atât la sudarea MIG, cât și la sudarea MAG. La începutul unui scurtcircuit, tensiunea arcului scade brusc (la nivelul tensiunii de scurtcircuit) și rămâne scăzută până când se termină, în timp ce curentul de scurtcircuit crește rapid. Încălzirea jumperului de metal lichid între capătul electrodului și bazinul de sudură (cauzat de un curent de scurtcircuit de trecere) contribuie la ruperea acestuia.

Transfer de metale în timpul sudării cu arc pulsat

Principala caracteristică a procesului de sudare cu arc puls este capacitatea de a obține un transfer de picături de metal cu electrod cu o valoare medie a curentului de sudare (Im) sub valoarea critică, care în condiții normale determină limita dintre transferul grosier și picăturile de metal. În această metodă de control al transferului de metale, curentul este schimbat forțat între două niveluri, numit curent de bază (Ib) și curent de impuls (Ii). 5. Nivelul curentului de bază este selectat din condiția de suficiență pentru a asigura menținerea arderii arcului cu un efect redus asupra topirii electrodului. Funcția curentului de impuls, care depășește curentul critic, este forma curentului prezentat în figura 5 (tip „o picătură pe impuls”).

Fig. 5. Sudura cu arc cu impulsuri

Pentru indicatorii practici, s-a luat un fir de electrod de oțel SV08G2S cu un diametru de 1,2 mm; gaz protector Ar + 5% 02; curentul puls Ii \u003d 270 A; timp puls \u003d 5,5 ms; curentul de bază Ib \u003d 70 A; timp pauză tp \u003d 10 ms; viteza de alimentare a sârmei în timpul unui impuls Vpi \u003d 3,5 m / min; viteza de alimentare a sârmei în timpul unei pauze Vpp \u003d 28 cm / min; suprapunerea electrodului - 18 mm.

Topirea capătului electrodului, formarea unei picături de o anumită dimensiune și descompunerea acestei căderi de la capătul electrodului se produce sub influența forței electromagnetice (efect Pinch). În timpul unui impuls de curent, pot fi formate una sau câteva picături și transferate în bazinul de sudură. Viteza de repetare a impulsurilor de curent, amplitudinea și durata acestora (ti) determină energia arcului eliberat și, prin urmare, rata de topire a electrozilor. Suma duratei pulsului tu și pauzele (tп) determină perioada curentului de ondulare, iar inversul său dă frecvența de ondulare. Transferul metalului cu electrod în timpul sudării cu arc cu un impuls este caracterizat de următorii parametri:

  • numărul de picături formate și transferate în bazinul de sudură sub acțiunea unui singur impuls de curent;
  • dimensiunea picăturii;
  • timpul de la începutul pulsului curent până la blocarea primei picături;
  • momentul în care căderea se separă de electrod (în faza de impuls sau în faza de pauză).

Fig. 6. Transferul unei picături de metal cu electrod.

Datorită faptului că formarea și separarea picăturii este controlată de amplitudinea și durata curentului de impuls (Ii și tu), curentul de sudare de bază (Ib) poate fi redus semnificativ sub nivelul curentului critic, ceea ce se realizează fie printr-o simplă creștere a timpului de bază (tb), t. E., prin reducerea frecvenței impulsurilor sau prin reducerea curentului de bază (Ib). De exemplu, așa cum se aplică pe un fir cu electrod cu conținut redus de carbon cu un diametru de 1 mm, atunci când se sudează într-un mediu de protecție bazat pe argon, se poate susține transferul controlat al picăturii de metal la un curent de sudare mai mic de 50 A, deși curentul critic pentru aceste condiții este de aproximativ 180 ... 190 A. Datorită puterii cu arc redus iar viteza de topire a electrodului, piscina de sudură este mică și ușor de controlat. Astfel, este posibil să se realizeze transferul dorit de picături mici de electrod, atât în \u200b\u200btimpul sudării tablelor, cât și la sudarea metalelor cu grosimi mari în toate pozițiile spațiale.

Un alt avantaj al modului pulsat este posibilitatea de a utiliza fire cu diametru mare pentru viteze de suprafață tipice pentru firele cu diametru mic, ceea ce reduce costul pe greutatea unitară a metalului depus. În același timp, eficiența depunerii crește și datorită reducerii pierderilor datorate împrăștierii electrodului metalic.

Dezavantajele acestui proces includ posibila lipsă de penetrare, datorită aportului redus de căldură în bazinul de sudură. În plus, au crescut cerințele pentru calificarea sudorilor, precum și utilizarea echipamentelor de sudare semnificativ mai complexe și mai scumpe, împreună cu o flexibilitate mai mică (universalitatea) procesului.

Caracteristici de sudare în dioxid de carbon

Dioxidul de carbon este un gaz activ. La temperaturi ridicate, disocierea (descompunerea) sa are loc cu formarea de oxigen liber:

2CO 2   2CO + 2

Oxigenul molecular sub acțiunea unei temperaturi ridicate a arcului de sudare se disociază în atomic de formula:

oh 2   2O

Oxigenul atomic, fiind foarte activ, reacționează cu fierul și impuritățile localizate în oțel, conform următoarelor ecuații:

Si + 2O \u003d SiО2.

Pentru a suprima reacția de oxidare a carbonului și a fierului în timpul sudării în dioxid de carbon, sunt introduse dezoxizante (mangan și siliciu) în bazinul de sudură, care inhibă reacția de oxidare și reduc oxizii pe niveluri:

FeO + Mn \u003d MnO + Fe,

2FeO + Si \u003d SiО2 + 2Fe etc.

Oxizii rezultați din siliciu și mangan trec în zgură. Pe această bază, când se sudează oțeluri cu conținut redus de carbon și cu conținut redus de carbon în dioxid de carbon, este necesar să se utilizeze fire de siliciu-mangan, iar pentru sudarea oțelurilor din aliaj - fire speciale.

Tabelul 4. Firuri de sudare pentru sudarea oțelurilor blânde și din aliaj.

Pregătirea metalului pentru sudare este următoarea. Pentru a evita porii metalului sudat, marginile îmbinărilor sudate trebuie curățate de rugină, murdărie, ulei și umiditate până la o lățime de 30 mm pe ambele părți ale golului. În funcție de gradul de contaminare, marginile pot fi curățate cu o cârpă, o perie de oțel, sablare și degresare, urmată de gravare. Trebuie menționat că cantarul aproape că nu afectează calitatea sudurii, prin urmare, piesele după tăierea gazului pot fi sudate imediat după curățarea zgurii. Tăiați marginile pentru sudare în același mod ca și în sudura semi-automată sub un strat de flux.

Selectarea modurilor de sudare într-un mediu cu dioxid de carbon

Parametrii modului de sudare a dioxidului de carbon includ: tipul și polaritatea curentului, diametrul firului electrodului, puterea curentului de sudare, tensiunea arcului, viteza de alimentare a sârmei, suprapunerea electrodului, consumul de dioxid de carbon, înclinarea electrodului în raport cu sudura și viteza de sudare.

La sudarea în dioxid de carbon, se utilizează de obicei un curent direct de polaritate inversă, deoarece sudarea cu un curent de polaritate directă duce la arderea instabilă a arcului. Curentul alternativ poate fi utilizat doar cu un oscilator, dar în cele mai multe cazuri se recomandă utilizarea curentului direct.

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

Curentul de sudură este setat în funcție de diametrul selectat al firului electrodului.

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

Tabelul 5. Principalele moduri de sudare.

Grosimea metalului mm Diametrul unui fir de sudură, mm

Curent de sudura

A 		Tensiune de sudură, V Viteza de alimentare a cablurilor, m / h

Protejarea consumului de gaz

l / min 		Plecarea unui electrod, 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

Pe măsură ce curentul de sudare crește, adâncimea de penetrare crește și productivitatea procesului de sudare crește.

Tensiunea pe arc depinde de lungimea arcului. Cu cât arcul este mai lung, cu atât tensiunea este mai mare. Odată cu creșterea tensiunii pe arc, lățimea cusăturii crește și adâncimea pătrunderii sale scade. Tensiunea arcului este setată în funcție de puterea selectată a curentului de sudare.

Viteza de alimentare a firului electrodului este selectată astfel încât să asigure o ardere stabilă a arcului la o tensiune selectată pe el. Extensia electrodului este lungimea segmentului de electrod între capătul său și ieșirea acestuia din piesa bucală. Mărimea plecării are o influență mare asupra stabilității procesului de sudare și a calității sudurii. Odată cu creșterea creșterii, stabilitatea arderii arcului și formarea cusăturii se deteriorează, iar pulverizarea crește și ea. Atunci când se sudează cu o suprapunere foarte scurtă, este dificil de observat procesul de sudare și arde adesea vârful de contact. Valoarea de plecare este recomandată să fie selectată în funcție de diametrul firului electrodului.

În afară de lipirea electrodului, este necesar să se mențină o anumită distanță de la duza arzătorului până la produs (tabelul 6), deoarece odată cu creșterea acestei distanțe, oxigenul și azotul pot intra în sudura metalului și pot forma pori în sudură. Distanța dintre duza arzătorului și produs trebuie menținută în valorile date.

Consumul de dioxid de carbon este determinat în funcție de puterea curentă, viteza de sudare, tipul de conexiune și extensia electrodului. În medie, gazul este consumat între 5 și 20 l / min. Înclinarea electrodului în raport cu cusătura are o influență mare asupra adâncimii de penetrare și a calității cusăturii. În funcție de unghiul de înclinare, sudarea se poate face cu un unghi înapoi și un unghi înainte.

Atunci când sudarea într-un unghi înapoi la 5 - 10 °, vizibilitatea zonei de sudare se îmbunătățește, adâncimea de penetrare crește, iar metalul depus este mai dens. Atunci când sudați în unghi în față, este mai dificil să observați formarea cusăturii, dar este mai bine să observați marginile sudate și să direcționați electrodul exact de-a lungul golurilor. În acest caz, lățimea rolei crește, iar adâncimea de penetrare scade. Această metodă este recomandată pentru sudarea metalelor subțiri, unde există pericolul de arsuri. Viteza de sudare este stabilită de sudorul însuși, în funcție de grosimea metalului și zona de secțiune necesară a sudurii. Dacă viteza de sudare este prea rapidă, capătul electrodului poate scăpa din zona de protecție a gazelor și se poate oxida în aer.

La sudare, se utilizează atât curent alternativ, cât și curent continuu. Curentul direct are avantajul că arcul arde mai constant. Însă curentul alternativ este mai ieftin, astfel încât utilizarea sa în sudură este de preferat. Există însă metode de sudare în care se folosește doar curent continuu. Sudarea în gaze de protecție și sudarea cu arc scufundat se realizează cu curent direct de polaritate inversă. Electrozii cu o acoperire de bază necesită, de asemenea, un curent direct de polaritate inversă, precum și fluxuri de sudare pentru sudarea oțelurilor cu aliaje înalte, a căror bază este fluorul. În aceste cazuri, arcul este saturat cu oxigen sau fluor, care are o afinitate ridicată a electronilor. Prin urmare, este necesar să se dezvăluie esența proceselor care apar în arc atunci când este saturat cu oxigen sau fluor și să se justifice utilizarea tipului de curent și polaritate. Polaritatea curentului afectează adâncimea de penetrare, compoziția chimică a sudurii și calitatea îmbinării sudate.

Modul de sudare este un set de caracteristici ale procesului de sudare, oferind suduri de o anumită dimensiune, formă și calitate. Pentru toate metodele de sudare pe arc, aceste caracteristici sunt următorii parametri: diametrul electrodului, puterea curentului de sudare, tensiunea arcului, viteza de mișcare a electrodului de-a lungul cusăturii, tipul curentului și polaritatea. Cu metode de sudare mecanizate, se adaugă încă un parametru - viteza de alimentare a sârmei de sudare, iar la sudare în gaze de ecranare - debitul specific de gaz.

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

Forma și dimensiunile sunt influențate nu numai de parametrii principali de sudare, ci și de factori tehnologici precum tipul și polaritatea curentului, panta electrodului și a produsului, lipirea ieșirii electrodului, forma structurală a îmbinării și dimensiunea golului.

2.6.1 Metoda pentru calcularea modului de sudare manuală cu arc. Zona suprafețelor este determinată ca suma suprafețelor figurilor geometrice elementare care alcătuiesc secțiunea transversală a cusăturii.

Figura 3

Suprafața de suprafață a unei suduri pe o parte, realizată cu un decalaj, este determinată de formula, mm

F n \u003d 2F 1 + F 2, (13)

F n \u003d S b + 0,75 echivalenți, (14)

unde S este grosimea pieselor, mm;

b este jocul liber, mm;

e este lățimea, mm;

q - câștig de înălțime, mm.


Figura 4

Zona suprafetei de sudură a capătului cu tăierea a două muchii și sudura rădăcinii sudurii este determinată de formula, mm

F \u003d S b + (S - s) 2 tg a / 2 + 0,75eq + 0,75e 1 q 1, (15)

unde c este valoarea de conturitate, mm;

e 1 este lățimea sudurii, mm;

q1 este înălțimea sudurii, mm;

a - unghiul de tăiere, mm.

La sudarea cusăturilor multipass, este necesar să se determine numărul de treceri conform formulei, buc

unde F n - suprafața întregii suprafețe, mm 2;

F n1 - zona primului pasaj, mm 2;

F ns - aria fiecărui pasaj ulterior, mm 2.

La sudarea manuală a cusăturilor multipass, prima trecere este efectuată de electrozi cu diametrul de 3-4 mm, deoarece utilizarea electrozilor cu diametru mare face dificilă pătrunderea rădăcinii cusăturii. La determinarea numărului de treceri, trebuie avut în vedere faptul că secțiunea transversală a primei treceri nu trebuie să depășească 30-35 mm 2 și poate fi determinată după formula, mm 2

F n1 \u003d (6 - 8) d e, (17)

unde de este diametrul electrodului pentru sudarea cusăturii radiculare, mm

Zona de suprafață a trecerilor ulterioare este determinată de formula mm 2

F ns \u003d (8 - 12) d es, (18)

unde F ns - aria pasajului ulterior, mm;

d es - diametrul electrodului pentru sudarea următoarelor cusături, mm

Când sudează cusături cu mai multe treceri, acestea tind să sudeze pasaje în aceleași moduri, cu excepția primei treceri.

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

Tabelul 8

Calculul curentului de sudură Icw se face în funcție de diametrul electrodului și de densitatea de curent admisă, A

unde este densitatea de curent admisă, A / mm.

Densitatea de curent admisă depinde de diametrul și tipul de acoperire cu electrod.

Tabelul 9 Valoarea densității de curent admisă în electrod în timpul sudării cu arc manual

Tensiunea de pe arc nu este reglată și este acceptată în termen de 20 ... 36V, adică Ud \u003d 20 - 36, B

Viteza de sudare este determinată de raportul, m / h

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

g este densitatea metalului depus, g / cm;

Fн - secțiunea transversală a metalului de sudură, mm 2

Lungimea arcului pentru sudarea manuală pe arc trebuie să fie de mm

Ld \u003d (0,5 - 1,2) d e, (21)

2.6.2 Procedura de calcul pentru sudarea automată și semiautomatică cu arcuri scufundate a îmbinărilor butucurilor de pe margini cu o singură față, fără teșire. Parametrii principali ai sudării cu arc submers automat și semi-automat sunt: \u200b\u200bcurentul de sudare, diametrul și viteza de alimentare a sârmei de sudare, tensiunea și viteza de sudare.

Calculul modurilor de sudare se face întotdeauna pentru un caz particular, atunci când sunt cunoscute tipul de conexiune și grosimea metalului care este sudat, gradul de sârmă, fluxul și metoda de protejare a bazinului de sudură de aer și alte date de pe cusătură. Prin urmare, înainte de a începe calculele, este necesar să se stabilească elementele structurale ale îmbinării sudate specificate în conformitate cu GOST8713-79 sau în conformitate cu desenul și să se determine zona cusăturii multipass folosind metoda binecunoscută.

Trebuie avut în vedere faptul că secțiunea maximă a unei cusături cu un singur pas, realizată automat, nu trebuie să depășească 100 mm 2. Secțiunea transversală a primei treceri a cusăturii cu mai multe treceri nu trebuie să depășească 40-50 mm 2.

În sudura cu două fețe, cu arcuri scufundate, a unei îmbinări cu șanț fără fund (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

ISV \u003d h 1,2 / k, (22)

unde h 1,2 este adâncimea de penetrare a metalului de bază în sudura pe două fețe, fără să se taie marginile pieselor sudate, mm;

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

Figura 5 Figura 6


Tabelul 10 K valoare în funcție de condițiile de sudare

  K, mm / 100 A   Flux de grad sau gaz de protecție   Diametrul sârmei electrodului, mm   K, mm / 100 A
  Curent alternativ   Curent direct   Curent alternativ   Curent direct
  Polaritate directă   Polaritate inversă   Polaritate directă   Polaritate inversă
  DSP-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   Dioxidul 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 o grosime de peste 20 mm este sudat în mai multe treceri. Pentru a evita lipsa de penetrare în timpul sudării cu arc scufundat și pentru a obține o formare normală a sudurii, acestea recurg la marginile teșite. Pentru o sudură cu cap cu o singură trecere, cu o grosime de cel mult 10-12 mm, adâncimea de penetrare este egală cu grosimea pieselor care trebuie sudate (figura 5), \u200b\u200bcu sudarea pe două fețe cu o grosime de maximum 20 mm (figura 6), adâncimea de penetrare este de mm

h 1,2 \u003d S / 2 + (2 - 3), (23)

Diametrul firului de sudare este luat în funcție de grosimea metalului sudat la 2-6 mm, apoi este rafinat prin calcul conform formulei, mm

d e \u003d 2, (24)

unde am densitatea curentului, A / mm².

Valoarea obținută de d e este preluată de la cel mai apropiat standard.

Densitatea curentului în funcție de diametrul firului este prezentată în tabelul 11

Tabelul 11

Tensiunea pe arc este luată în intervalul 32-40V.

Viteza de sudare este determinată de formula, m / h

Vsv \u003d A / Isv, (25)

unde A ar trebui să fie luată 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 nd - coeficient de depunere în timpul sudării cu arc scufundat, g / Ah.

Coeficientul de suprafață în timpul sudării cu arc scufundat este determinat de formula, g / Ah

α nd \u003d α n + Δα n, (27)

unde α n este coeficientul de suprafață, fără a ține cont de creșterea vitezei de topire a cablului electrod datorită preîncălzirii electrodului de lipire prin curentul de sudare, g / Ah;

Δα n - creșterea coeficientului de depunere datorită încălzirii prealabile a stick-out-ului electrodului, g / Ah, este determinată conform figurii 7.

Figura 7

Când se sudează cu curent direct de polaritate inversă, coeficientul de depunere este determinat de formula, g / Ah

α n \u003d 11,6 ± 0,4 (28)

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

α n \u003d A + B (Isv / de), (29)

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

Tabelul 12

Viteza de alimentare a firului V pp   determinat de formula, m / h

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

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

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

2.6.3 Pentru sudarea pe două fețe a sudurilor cu arc subțire cu muchii teșitedeterminați modul de sudare al primei treceri de pe una și cealaltă parte a cusăturii și trecerile ulterioare separat.

Figura 8

Figura 9

h 1 \u003d h 2 \u003d, (32)

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

c este valoarea conturului, mm.

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

ISV \u003d h 1,2 / k, (33)

unde k este coeficientul de proporționalitate (mm / 100A), care depinde de tipul de curent, polaritatea, 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 pentru sudarea cu arc scufundat a unei îmbinări cu cap fără cap, cu două fețe, conform formulelor (16), (24) - (31).

Notă: Calculul parametrilor sudării cu arc scufundat a îmbinărilor unghiulare și tee cu tăiere a muchiei se realizează conform metodei de calculare a modurilor de sudare a îmbinărilor cu tăierea muchiei (vezi clauza 2.7.3).

2.6.4 Metoda de calcul pentru sudarea automată și semi-automată a arcurilor scufundate a sudurilor cu file fără muchii tăiate:

Cunoscând piciorul cusăturii, determinați suprafața suprafeței, mm²

Fн \u003d k² / 2 + 1,05 kq, (34)

unde k este piciorul de sudură, mm.

Figura 10

Am stabilit numărul de treceri pe baza faptului că în timpul primei treceri la sudarea într-o „barcă”, piciorul maxim al cusăturii poate fi sudat cu 14 mm, iar la sudarea în poziția inferioară cu un electrod înclinat - 8 mm conform formulei (16), unde Fнс - acceptăm între 60-80 mm².

Alegem diametrul electrodului, ținând cont că sudurile file cu un picior de 3-4 mm pot fi obținute doar folosind un fir de electrod cu diametrul de 2 mm, în timp ce sudarea cu un fir de electrod cu diametrul de 4-5 mm, piciorul minim este de 5-6 mm. Sârmă de sudare cu un diametru mai mare de 5 mm nu trebuie utilizată, deoarece nu va asigura penetrarea rădăcinii cusăturii.

Pentru diametrul adoptat al sârmei, selectăm densitatea curentului conform datelor de mai jos și determinăm rezistența curentului de sudare Isb, A

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

Cunoscând aria suprafeței într-o singură trecere, curentul de sudură și coeficientul de depunere, determinăm viteza de sudare, m / h

Viteza de alimentare a firului electrodului este determinată de formula, m / h

unde F e - secțiunea transversală a sârmei electrodului, mm².

Viteza de alimentare a sârmei poate fi determinată de formula, m / h

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

Determinăm energia liniară a sudării - q p conform formulei, J / cm

q p1, n \u003d 650 F n1, s, (39)

unde F n1, s este aria secțiunii transversale a primului sau pasajului ulterior, mm².

Determinăm coeficientul formei de penetrare.

Factorul de formă de penetrare nu trebuie să depășească 2 mm, în caz contrar apar subcoturile, dar în același timp nu trebuie să fie excesiv de mici, deoarece cusăturile sunt prea adânci și înguste, predispuse la formarea fisurilor de cristalizare, adică fisuri fierbinți.

Determinați adâncimea de penetrare - h după formula, mm

. (40)

2.6.5 Calcularea modurilor de sudare în dioxid de carbon, în argon. Se știe că principalii parametri ai modurilor de procedee mecanizate de sudare pe arc sunt următorii: diametrul firului electrodului este d e, atingerea acestuia este l e, viteza de alimentare a firului electrodului este Vp.p, puterea curentă este Isb, tensiunea arc este Ud și viteza de sudare este Vsv și de asemenea, consumul specific de CO 2.

Sudarea semiautomatică în dioxid de carbon se realizează printr-un arc scurt, la un curent direct de polaritate inversă.

Distanța dintre duza arzătorului și produs nu trebuie să depășească 22mm. Sudurile cu cap în poziția inferioară sunt sudate cu electrodul înclinat de la axa suprafeței cu 5-20º. Îmbinările din colț sunt sudate cu aceeași înclinare în direcția de sudare și înclinate peste cusătura într-un unghi de 40-50º față de orizontală, deplasând electrodul 1 - 1,15 mm de la unghiul la raftul orizontal.

Metalul subțire este sudat fără mișcări vibraționale, cu excepția locurilor cu gard liber. Suturile picioarelor de 4-8 mm se aplică într-o singură trecere, deplasând electrodul de-a lungul unei spirale alungite. Rădăcina sudurii fundului se face înapoi - înainte, cu următoarea spirală alungită, iar cele ulterioare cu mișcări de semilună.

Sârmă de 0,8-1,2 mm grosime sudează metalul în toate pozițiile, iar cu tensiunea verticală, orizontală și plafon este redusă la 17-18,5V, iar puterea curentă este de 10-20%.

Sudurile cu capăt de metal cu grosimea de până la 2 mm, iar îmbinările la colț - 5 mm și rădăcina sudurilor cu capăt ale unei secțiuni transversale mari sunt sudate cel mai bine de sus în jos. La sudare, este necesar să se asigure protecția împotriva suflarii gazului și a aspirației de aer prin gol. Pentru a reduce împrăștiatul, se poate conecta o serie în serie la circuitul de sudare.

Calculul parametrilor modurilor se efectuează în următoarea ordine:

Determinați grosimea metalului sudat conform desenelor;

În funcție de grosimea metalului sudat, se selectează diametrul firului electrodului.


Tabelul 13 Dependența diametrului firului electrodului de grosimea metalului sudat

Diametrul sârmei electrodului pentru sudarea automată poate fi de 0,7-3,0 mm și mai sus, iar pentru sârmă semiautomatică în intervalul 0,8-2,0 mm.

Plecarea electrodului este determinată de formula, mm

l e \u003d 10d e, (41)

Rezistența curentului de sudură este calculată după formula A

Isv \u003d I F e, (42)

unde i este densitatea curentului, 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 sârmei electrodului, mm².

O densitate mare de curent corespunde diametrelor mai mici ale sârmei electrodului.

Arderea durabilă a arcului atunci când se sudează electrozi consumabili în dioxid de carbon se realizează la densități de curent peste 100A / mm². Deoarece definiția parametrului principal al modului de sudare se bazează pe interpolarea unei game largi de densități de curent recomandate, Ib trebuie specificat în tabelul 14.

Tabelul 14 Domeniile curenților de sudare ale principalelor procese de sudare în CO 2 cu sârmă Sv-08G2S

  Procesul de sudare   Diametrul sârmei electrodului, mm
0,5 0,8 1,0 1,2
IDS scurt 30-120 50-120 71-240 85-260
  KR fără scurtcircuit 100-250 150-300 160-450 190-550
  KR cu KZ 30-150 50-180 75-260 65-290
  Procesul de sudare   Diametrul sârmei electrodului, mm
1,4 1,6 2,0
IDS scurt 90-280 110-290 120-300
  Continuarea tabelului 14
  Procesul de sudare   Diametrul sârmei electrodului, mm
1,4 1,6 2,0
  KR fără scurtcircuit 90-320 110-380 150-400 220-500 250-600
  KR cu KZ 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 KZ - picătură mare cu scurtcircuite.

La sudarea în CO 2 cu fir Sv-08G2S, se utilizează în principal procesul cu scurtcircuite forțate și procesul cu transfer de picături mari (tabelul 12). Atunci când se sudează cu sârme cu core flux, se utilizează un proces cu ardere continuă cu arc, iar la sudarea cu sârmă activată, se folosește un proces cu jet. Un proces cu scurtcircuite forțate frecvente este obținut la sudarea în fire CO 2 cu diametre de 0,5-1,4 mm prin programarea curentului de sudare, oferind o schimbare a vitezei de topire a electrodului și a presiunii arcului.

Procesul cu transfer de picături mari se observă la sudarea cu fire cu diametre de 0,5-1,5 mm la tensiuni înalte și cu diametre mai mari de 1,6 - în întreaga gamă de moduri de sudare cu fire de siliciu-mangan (vezi tabelul 13). La tensiuni scăzute, procesul se desfășoară cu scurtcircuite, iar la nivel înalt, fără ele.

La verificarea condițiilor de proiectare și introducerea lor în producție, trebuie reținut faptul că un proces de sudare stabil, cu caracteristici tehnice bune, poate fi obținut numai într-un anumit interval de curenți, care depinde de diametrul și compoziția electrodului și de tipul de gaz protector (vezi tabelul 13).

Reglează puterea curentului prin modificarea vitezei de alimentare a firului electrodului. Forța curentului determină adâncimea de penetrare și performanța procesului. Prin urmare, întregul calcul al modurilor este indicativ și în practică necesită clarificări.

Viteza de alimentare a firului electrodului este determinată de formula, m / h

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

α p - coeficientul de fuziune a firului electrodului, g / Ah;

Isv - curent de sudură, A;

de este diametrul firului electrodului, mm;

γ este densitatea metalului sârmei electrodului g / cm³ (γ \u003d 0,0078g / mm³).

Coeficientul de topire este determinat de formula, g / Ah

α p \u003d 3,6 · 10 -1, (44)

Viteza de sudare este determinată de formula, m / h

, (46)

unde Vсв - viteza de sudare, m / h;

α n - coeficient de depunere, g / Ah;

Isv - curent de sudură, A;

Fн - suprafață în secțiune transversală, mm²;

γ este densitatea metalului depus, g / cm³;

0,9 - coeficient luând în considerare pierderea fumurilor și a pulverizatorului.

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

α n \u003d α p (1 - ψ / 100), (47)

unde ψ este pierderea de metal cu electrod din oxidare, evaporare și pulverizare,% (ψ \u003d 7-15%, de obicei ψ \u003d 10%). Pierderea de metal cu electrod crește odată cu creșterea tensiunii pe arc.

Tensiunea pe arc este luată în intervalul 16-34V. Valorile mai mari corespund unei valori curente mai mari. Tensiunea poate fi determinată de grafic (a se vedea figura 11).

Figura 11

Tensiunea pe arc este preselectată și poate fi setată în timpul reglării, de exemplu, prin tensiunea în circuit deschis a sursei de curent. Modul specific de consum de gaz - q g, care depinde de poziția cusăturii în spațiu, viteza de sudare, tipul de îmbinare și grosimea metalului care este sudat, se referă la parametrii modului de sudare într-un mediu cu dioxid de carbon. Parametrii modului de sudare sunt rezumați în tabelul 15

Tabelul 15


Informații similare.


 

Ar putea fi util să citiți: