Электродуговая сварка.

Наиболее распространенным видом сварки является ручная электродуговая сварка покрытым плавящимся электродом. Существует также сварка неплавящимся (угольным или вольфрамовым) электродом дугой прямого действия, при которой соединения выполняется путем расплавления только основного металла, либо с применением присадочного металла.

При применении постоянного тока различают сварку на прямой и обратной полярности. В первом случае электрод подключается к отрицательному полюсу и служит катодом, во втором- положительному и служит анодом.

При сварке стремятся к минимальному напряжению на дуге, поэтому регулирование мощности дуги производят изменением тока сварочного источника, управляя его вольт- амперной характеристикой.

Усвойте основные требования к источникам тока: легкое зажигание дуги и безопасность работы, что достигается напряжением холостого хода не более 60-70 В, чаще 25-40 В, стабильное горение дуги на заданном режиме, управление величиной сварочного тока.

Контактная сварка.

Контактная сварка - наиболее распространенный способ сварки давлением, где нагрев металла производят теплотой, выделяемой при контакте двух заготовок при протекании через них электрического тока. Главное требование к нагреву- обеспечение совместной пластической деформации свариваемых заготовок.

Стыковой сваркой сваривают заготовки компактных сечений (рельсы, прутки, трубы). Торцы заготовок нагревают, а затем сжимают для обеспечения совместной пластической деформации. Сварку ведут двумя способами: сопротивлением и оплавлением.

Сварку сопротивление применяют при соединении небольших заготовок из однородных сплавов, с обработанными и очищенными торцами.

Сварку оплавлением применяют при соединении крупных заготовок из любых сплавов без предварительной обработки торцов.

Точечная и роликовая сварка предназначена для соединения листовых заготовок. Вытеканию жидкого металла препятствует сжатие листов электродами. Давление способствует получению плотного металла в сварной точке, несмотря на усадку жидкого металла при кристаллизации.

Рассмотрите подготовку заготовок под сварку и их сборку, технологические возможности процессов и характерные области применения (материалы, толщины). Выбор типа машины для контактной сварки и её мощности зависят от размеров и формы заготовок, а также от теплопроводности и электросопротивления материала.

Вопросы для самопроверки:

1. Объясните, за счет каких процессов, происходящих в дуге плавятся кромки деталей и электрод.

2. Какие методы дуговой сварки неплавящимся электродом? Объясните, когда применяют эти методы.

3. Почему при сварке в среде углекислого газа не применяют неплавящийся электрод?

4. Объясните назначение электродных обмазок и флюсов, применяемых при сварке сталей.

5. Почему при контактной сварке требуется ток большой силы?

6. Их какого материала изготавливаются электроды для контактной точечной сварки и почему они не привариваются к заготовкам.

7. Области применения различных видов контактной сварки.

3.3 Методические указания к выполнению контрольного задания по сварке.

Задание состоит из двух частей. Первая часть относится к изучению способа сварки, а вторая - к разработке схем технологических процессов сварки изделий.

В первой части задания следует дать краткое описание сущность рассматриваемого процесса, во второй части разработать схемы технологического процесса сварки изделия и выполнить расчеты основных технологических параметров.

Важным параметром технологического процесса дуговой сварки является подготовка кромок и сборка заготовок. Необходимо, прежде всего, указать тип сварного соединения, форму разделки кромок. Подготовку кромок под сварку выполняют по ГОСТу, номер которого указан на чертеже задания.

Режим сварки - один из основных элементов технологического процесса, который определяет качество и производительность сварки. Основными параметрами режима являются: диаметр электрода в мм, сварочный ток в амперах (Iсв), напряжение на дуге в вольтах (Uд) и скорость сварки в м/час (Vсв).

Определение режима сварки начинают с выбора диаметра электрода, его типа и марки. Диметр электрода выбирают в зависимости от толщины свариваемого металла, а его марку- от химического состава.

Производительность процесса сварки определяют, исходя из коэффициента наплавки ɑн [г/А*час]

Сварочный ток в зависимости от диаметра электрода определяют по эмпирической формуле:

Iсв=K*dэл,

где K- коэффициент, равный 50 А/мм

dэл- диаметр электрода, мм

Напряжение на дуге в среднем составляет 25..28 В. Скорость сварки (в м/час) определяют из выражения:

Vсв= ɑн*Iсв/ɣ*Fнм*100,

где ɑн- коэффициент наплавки, г/А*час;

ɣ- плотность металла г/см³;

Fнм- площадь поперечного сечения наплавленного металла шва, см²; представляющая сумму площадей элементарных геометрических фигур, составляющих сечение шва. Зная площадь сечения шва, плотность металла и длину сварных швов, определяют массу наплавленного металла на все изделие по формуле:

Gнм=Fнм* ɣ *L,

где Gнм- масса металла, г;

Fнм- площадь сечения шва, см²;

L- длина сварных швов, см;

ɣ- плотность металла, г/см³.

Расход толстопокрытых электродов с учетом потерь принимают равным 1,6..1,8 от массы наплавленного металла.

Количество электроэнергии (кВт*ч), идущей на сварку изделия, определяют как произведение сварочного тока на напряжение дуги и на время сварки.

Время сварки изделия подсчитывают, зная скорость сварки, или определяют по формуле:

tсв=Gнм/ ɑн*Iсв.

При автоматической сварке под слоем флюса в режим входит: диаметр электродной проволоки, сварочный ток, напряжение на дуге, скорость подачи электродной проволоки и скорость сварки.

Режим автоматической сварки под флюсом назначают в такой последовательности: устанавливают требуемую глубину проплавления h, мм. При односторонней сварке она равна толщине (S) металла h=S, а при двусторонней h=0,6*S, сварочный ток выбирают из расчета Iсв=(80..100)*h, где Iсв- сварочный ток, А; h- глубина проплавления, мм. Далее определяют массу направленного на изделие металла. При определении расхода электродной проволоки, потери на разбрызгивание принимают 2..5% от массы наплавленного металла.

Расход флюса, принимают равным массе наплавленного металла. Диаметр электродной проволоки выбирают по справочнику. Так, для толщин металла 8..20 мм он составляет 5мм, для меньших толщин от 2..4мм. Коэффициент наплавки металла ɑн составляет в среднем 14..18 г/А*ч

Массу направленного металла, скорость сварки, расход электроэнергии и время сварки подсчитывают по той же методике, что и для ручного процесса.

При сварке в средах защитных газов плавящимся электродом основными параметрами технологического режима являются: сварочный ток в амперах (Iсв), напряжение на дуге в вольтах (Uд), скорость сварки в м/час, диаметр электродной проволоки в мм (dэл), вылет электрода в мм (lэл).

Для автоматической сварки применяют проволоку диаметром 3..5 мм, причем диаметр проволоки выбирают в зависимости от толщины металла. Так для толщин 4..12 мм рекомендуется проволока диаметром 2 мм. Значение напряжения на дуге определяют по формуле Uд = 8(dэл+1,6). Вылет электрода для электродных проволок dэл = 2..5 мм составляет 20..30 мм.

Далее определяют массу наплавленного металла, время и скорость сварки по той же методике, что и для ручной сварки.

Коэффициент наплавки ɑн следует принять равным 18..20 г/А*ч.

При определении расхода электродной проволоки следует учитывать потери на угар и разбрызгивание 5..10% от массы наплавленного металла.

При контактной сварке тип машины выбирают по справочнику в зависимости от параметров свариваемых заготовок и их химического состава: так при стыковой сварке сопротивлением и оплавлением- от площади поперечного сечения заготовок, мм²; при точечной и шовной сварке – от толщины свариваемых заготовок, мм. После выбора типа машины необходимо указать её техническую характеристику.

Режим сварки - это совокупность основных показателей процесса. В режим стыковой сварки сопротивлением и оплавлением входят:

плотность тока- j=(А/мм²); усилие осадки - p (Н); длительность прохождения тока- tсв (сек).

Установочная длина при сварке сопротивление равна l=(0,5..0,7)*D, где D-диаметр заготовки, мм.

При сварке оплавлением l=(0,5..1,0)*D

Сварочный ток и усилие при осадке приближенно можно определить из следующих условий: Iсв = j * Fзаг, и P = p*Fзаг.

Для расчета основных технологических параметров при точечной сварке следует определить диаметр контактной поверхности электрода, который зависит от тольщины свариваемых заготовок: dт =2S+3 мм, где S-толщина более тонкой заготовки, мм.

Таким образом, можно определить и площадь контактной поверхности (Fэл) при точечной и шовной сварке. Сварочный ток и усилие, приложенное на электродах для этих видов сварки, подсчитывается как произведение площади контактной поверхности (Fэл) электрода на плотность тока j и давление P.

Iсв = j*Fэл и P = p*Fэл.

Для шовной сварки ток увеличивают в 1,5…2 раза, а усилия- на 10…30% по сравнению с точечной сваркой.