Чем определяется величина напряжения дуги при автоматической сварке под флюсом

Режимы автоматической сварки под флюсом

Менее важными, но тоже достаточно значимыми режимами автоматической сварки считаются величина вылета электрода, угол наклона электрода и свариваемых кромок, состав флюса для автоматической сварки, вид сварного соединения, а также подготовка металла под сварку.

Выбор режимов автоматической сварки под слоем флюса

При выборе параметров режимов автоматической сварки под флюсом учитывают толщину сварных кромок, требования к геометрической форме и размерам сварного шва, которые зависят от глубины проплавления металла при сварке, а также шириной сварного шва.

Выбирая режимы сварки, изначально выбирают диаметр электродной проволоки, исходя из свариваемой толщины. Далее, после выбора диаметра проволоки, выбирают величину сварочного тока, которая зависит от диаметра. После этого определяется скорость подачи электродной проволоки в зону сварки и скорость сварки.

Для автоматической сварки под флюсом используется электродная проволока сплошного сечения. Диаметр проволоки может быть в пределах 1-6мм. Сила сварочного тока находится в пределах 150-2000А. Напряжение электрической дуги составляет 22-55В. Приблизительные режимы автоматической сварки под флюсом можно выбрать по таблице ниже:

Влияние выбранных режимов автоматической сварки на глубину проплавления и ширину шва

Влияние силы тока и напряжения сварочной дуги

При увеличении силы тока, тепловая мощность и давление сварочной дуги возрастают. Это способствует увеличению глубины проплавления, но на ширину сварного шва оказывает незначительное влияние.

Если увеличить напряжение электрической дуги, то увеличивается степень её подвижности и увеличивается степень доля тепловой энергии, которая расходуется на расплавление сварочного флюса. При этом ширина сварного шва становится больше, а на глубину проплавления влияние оказывается незначительное.

Влияние диаметра электродной проволоки и скорости сварки

Если увеличить диаметр электродной проволоки, но не менять величину сварочного тока, то глубина проплавления металла уменьшится, а ширина сварного шва увеличится, вследствие увеличения подвижности сварочной дуги.

Увеличение скорости сварки уменьшит и глубину проплавления, и ширину сварного шва, т.к. металл при большей скорости сварки не будет успевать плавиться в том же количестве, в котором он плавился при меньшей скорости.

Влияние рода сварочного тока и его полярности

Род сварочного тока и его полярность существенно влияют на размеры и форму сварного шва из-за того, что количество теплоты, образующееся на катоде и аноде сварочной дуги, также сильно меняется. Если выбрать постоянный ток прямой полярности, то глубина проплавления свариваемого металла уменьшается на 40-50%, а у переменного тока на 15-20%, по сравнению с постоянным током обратной полярности.

Исходя из этого, если требуется выполнить сварной шов небольшой ширины с глубоким проплавлением металла (например, при сварке стыковых швов, или при сварке угловых швов без разделки), то рекомендуется выбирать для этого постоянный сварочный ток обратной полярности.

Влияние вылета электродной проволоки

Когда увеличивается вылет электродной проволоки, то увеличиваются также скорость его подогрева и скорость плавления. Из-за этого, объём сварочной ванны под электрической дугой увеличивается за счёт электродного металла и это препятствует расплавлению основного металла. Как следствие, глубина проплавления уменьшается. Подобную особенность иногда используют при автоматических наплавках для того, чтобы увеличить производительность наплавки.

В отдельных случаях (чаще всего при автоматической наплавке), электроду задают движение поперёк сварных кромок с разной амплитудой и частотой. Такой технологический приём позволяет существенно изменять форму и размеры сварного шва. При автоматической сварке под флюсом с поперечными движениями электродной проволоки, глубина проплавления основного металла уменьшается, а ширина сварного шва увеличивается.

Такой способ сварки применяется для того, чтобы уменьшить вероятность прожога при сварке стыковых швов с большим зазором между сварными кромками. Такой же цели можно достигнуть, если производить сварку сдвоенным электродом, при этом электроды необходимо расположить поперёк направления сварки. Если их расположить вдоль направления сварки, то это, наоборот, увеличит глубину проплавления.

Влияние угла наклона электрода или сварных кромок

При расположении электрода углом вперёд (схема а) на рисунке, расплавленный металл подтекает в зону сварки. Из-за этого глубина проплавления уменьшается, а ширина сварного шва увеличивается. Если сварка производится при положении электрода углом назад, расплавленный металл оттесняется от зоны сварки вследствие воздействия сварочной дуги. В результате глубина проплавления увеличивается, а ширина сварного шва уменьшается.

Аналогично этому, при сварке на спуск (схема в) на рисунке) глубина расплавления основного металла уменьшает, а ширина шва увеличивается. При сварке на подъём (схема г) на рисунке), наоборот, глубина проплавления увеличена, а ширина шва уменьшена.

Дополнительную информацию о режимах автоматической сварки, в зависимости от способа сварки (на медной подкладке, на стальной подкладке, на флюсовой подушке, сварка с подварочным швом), можно узнать на странице «Технология автоматической сварки под флюсом».

Источник

Автоматическая сварка под флюсом — режимы сварки, параметры и порядок расчета

Все нужные работнику значения обозначаются в ТУ на сварку того или иного изделия. Если такие данные отсутствуют, то оптимальные параметры режима сварки подбираются опытным (экспериментальным) путем на образцах из того же металла (сплава). Существует несколько методик получения неразъемных соединений, но при автоматизации процесса чаще всего выбирается сварка электродуговая под флюсом. Такая технология считается наиболее эффективной. О ее режимах, порядке расчетов основных величин и пойдет речь.

Примечание. Сварка под флюсом в автоматическом режиме целесообразна, если толщина обрабатываемого изделия (мм) в пределах 5 – 50.

Особенности

Тщательная подготовка кромок образцов (раздела). Наличие инородных фракций делает структуру шва пористой, что провоцирует в дальнейшем образование трещин по всей его длине. Автоматическая сварка ведется сразу же по окончании обработки кромок скрепляемых деталей. Повышенные требования к металлам (и основы, и стержня электрода).

Параметры режимов сварки под флюсом

Характеристики тока (полярность, величина)

Они напрямую отражаются на форме сварного шва. К чему приводит повышение величины тока?

За счет более интенсивного расплавления металлов (кромок деталей и стержня электрода) объем сварочной ванны возрастает. Это связано с повышением температуры в рабочей зоне. Увеличивается давление дуги на расплав (жидкую субстанцию), который частично выдавливается из-под электрода, и глубина ее проникновения в металл основы становится больше. Следовательно, существует прямая зависимость между глубиной проплава (hi) и силой тока сварки (Iсв).

hi = к Iсв, где к – коэффициент, зависящий от полярности тока, типа флюса и сечения электрода. Некоторые его значения приведены в таблице.

Подразумевается, что сварка ведется при включении с прямой полярностью. Смена ее на обратную, с применением флюсов, увеличивает глубину проплавления в среднем на 45%. Работа переменным током – примерно на ¼.

Параметры дуги

Длина (lд). Рекомендуемое ее значение указывается в паспорте на электроды. От его неизменности в ходе сварки зависит, прежде всего, ширина получаемого шва.

Напряжение (Uд). Зависит от длины. Для дуги при сварке под флюсом справедлива формула Uд = а (напряжение источника питания) + b (падение U на единицу длины дуги) х lд.

Скорость сварки

Она влияет на процентное содержание основного металла в получившемся шве и его форму. При изменении скорости меняется и пространственная ориентация дуги (угол наклона относительно поверхности ванны). Здесь наблюдается взаимосвязь между несколькими параметрами – диаметр электрода, напряжение дуги и сила тока.

При автоматизации процесса скорость сварки выбирается в пределах 35 (±5) м, на начальном этапе – 20.

Дополнительные параметры

Диаметр проволоки электрода. При автоматической сварке под флюсом рекомендуемые значения – от 2 до 6 мм. Скорость ее подачи в рабочую зону.

Компонентный состав флюса. Вылет электрода. Пространственная ориентация шва.

Порядок расчета режимов автоматической сварки

Далее – лишь общая последовательность действий, независимо от марки стали, вида флюса и используемых электродов.

В статье всего лишь общая информация, дающая начальное понятие об особенностях и режимах сварки под флюсом автоматом. Многое зависит от сорта стали (марки), используемого флюса и ряда других факторов. Начинающему сварщику не менее важно научится правильно находить соответствующие таблицы, которые помогают сделать необходимые расчеты режима.

Источник

Влияние параметров режима на форму и размеры шва при сварке под флюсом

Форма и размеры шва зависят от многих параметров режима сварки под флюсом: величины сварочного тока, напряжения дуги, диаметра электродной проволоки, скорости сварки и др. Такие параметры, как наклон электрода или изделия, величина вылета электрода, грануляция флюса, род тока и полярность и т. п. оказывают меньшее влияние на форму и размеры шва.

Влияние параметров режима на форму и размеры шва обычно рассматривают при изменении одного из них и сохранении остальных постоянными. Приводимые ниже закономерности относятся к случаю наплавки на пластину, когда глубина проплавления не превышает 0,7 ее толщины (при большей глубине проплавления ухудшение теплоотвода от нижней части сварочной ванны резко увеличивает глубину проплавления и изменяет форму и размеры шва).

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

Увеличение плотности сварочного тока (уменьшение диаметра электрода при постоянном токе) позволяет резко увеличить глубину проплавления. Это объясняется уменьшением подвижности дуги. Ширина шва при этом уменьшается. Путем уменьшения диаметра электродной проволоки можно получить шов с требуемой глубиной проплавления в случае, если величина максимального сварочного тока, обеспечиваемая источником питания дуги, ограничена. Однако при этом уменьшается коэффициент формы провара шва.

При увеличении напряжения дуги (длины дуги) увеличивается ее подвижность и возрастает доля теплоты дуги, расходуемая на расплавление флюса (количество расплавленного флюса). При этом растет ширина шва, а глубина его проплавления остается практически постоянной. Этот параметр режима широко используют в практике для регулирования ширины шва.

Увеличение скорости сварки уменьшает погонную энергию и изменяет толщину прослойки расплавленного металла под дугой. В результате этого основные размеры шва уменьшаются. Однако в некоторых случаях (сварка тонкими проволоками на повышенной плотности сварочного тока) увеличение скорости сварки до некоторой величины, уменьшая прослойку расплавленного металла под дугой и теплопередачу от нее к основному металлу, может привести к росту глубины проплавления. При чрезмерно больших скоростях сварки и силе сварочного тока в швах могут образовываться подрезы.

С увеличением вылета электрода возрастает интенсивность его подогрева, а значит, и скорость его плавления. В результате толщина прослойки расплавленного металла под дугой увеличивается и, как следствие этого, уменьшается глубина проплавления. Этот эффект иногда используют при сварке под флюсом электродными проволоками диаметром 1-3 мм для увеличения количества расплавляемого электродного металла при сварке швов, образуемых в основном за счет добавочного металла (способ сварки с увеличенным вылетом электрода). В некоторых случаях, особенно при автоматической наплавке под флюсом, электроду сообщают колебания поперек направления шва с различной амплитудой и частотой, что позволяет в широких пределах изменять форму и размеры шва. При сварке с поперечными колебаниями электрода глубина проплавления и высота усиления уменьшаются, а ширина шва увеличивается и обычно несколько больше амплитуды колебаний.

Состав и строение частиц флюса оказывают заметное влияние на форму и размеры шва. При уменьшении насыпной массы флюса (пемзовидные флюсы) повышается газопроницаемость сдоя флюса над сварочной ванной и, как результат этого, уменьшается давление в газовом пузыре дуги. Это приводит к увеличению толщины прослойки расплавленного металла под дугой, а значит, и к уменьшению глубины проплавления. Флюсы с низкими стабилизирующими свойствами, как правило, способствуют более глубокому проплавлению.

Пространственное положение электрода и изделия при сварке под флюсом оказывает такое же влияние на форму и размеры шва, как и при ручной сварке покрытыми электродами (MMA, SMAW). Для предупреждения отекания расплавленного флюса, ввиду его высокой жидкотекучести, сварка этим способом возможна только в нижнем положении при наклоне изделия на угол не более 10-15°.

Перед началом автоматической сварки под флюсом следует проверить чистоту кромок и правильность их сборки и направления электрода по оси шва. Металл повышенной толщины сваривают многопроходными швами с необходимым смещением электрода с оси шва. Перед наложением последующего шва поверхность предыдущего тщательно зачищают от шлака и осматривают с целью выявления наличия в нем наружных дефектов.

В начале сварки, когда основной металл еще не прогрелся, глубина его проплавления уменьшена, в связи с чем эту часть шва обычно выводят на входную планку. По окончании сварки в месте кратера образуется ослабленный шов, поэтому процесс сварки заканчивают на выводной планке. Входную и выводную планки шириной до 150 мм и длиной (в зависимости от режима и толщины металла) до 250 мм закрепляют на прихватках до начала сварки. После сварки планки удаляют.

Источник

Характеристика сварочной дуги автоматической сварки под флюсом

Напряжение сварочной дуги, т. е. напряжение между электродом и изделием, зависит от длины дуги, сварочного тока, диаметра электродной проволоки, состава флюса и других факторов. Графическое изображение зависимости напряжения дуги от сварочного тока при постоянной длине дуги называется статической вольт-амперной характеристикой дуги. При сварке под флюсом на обычно применяемых токах напряжение дуги мало изменяется с увеличением тока, и лишь при очень большой плотности тока на электродах, в особенности при малых диаметрах электродной проволоки (1,6-2 мм), напряжение дуги с увеличением тока возрастает.

Устойчивое горение дуги зависит от характеристик источника питания. Важное значение имеет так называемая внешняя вольт-амперная характеристика, выражающая зависимость напряжения на зажимах источника питания от тока нагрузки. Внешние вольт-амперные характеристики источников питания могут быть крутопадающими, пологопадающими, жесткими (независимыми от тока нагрузки) и даже возрастающими (рис. 3).

Процесс сварки считается устойчивым, если в течение длительного времени дуга горит при заданных значениях тока и напряжения. При сварке под флюсом устойчивое, стабильное горение дуги обеспечивается при применении источников питания с пологопадающими внешними характеристиками.

В случае колебания напряжения сети напряжение холостого хода трансформатора будет повышаться либо понижаться, при этом внешняя вольт-амперная характеристика источника питания 2 будет соответственно смещаться вверх либо вниз.

С повышением напряжения холостого хода сварочный ток будет увеличиваться и наоборот.

При сварке электродной проволокой малых диаметров (1,6-2,0 мм) на токе высокой плотности стабильный процесс может быть обеспечен источниками питания с жесткими или даже со слегка возрастающими внешними характеристиками. Для соблюдения условий устойчивости горения дуги крутизна возрастания внешней вольт-амперной характеристики источника питания должна быть меньше крутизны возрастания статической вольт-амперной характеристики дуги.

При автоматической сварке под флюсом могут применяться источники переменного и постоянного тока.

Сварка на переменном токе является наиболее экономичной, так как сварочные трансформаторы имеют более высокий коэффициент полезного действия, чем источники питания постоянного тока. Сварочные трансформаторы просты в изготовлении, дешевы, надежны в эксплуатации, отличаются малыми размерами и массой. Для сварки под флюсом серийно выпускаются трансформаторы типов ТСД-500, ТСД-500-1, ТСД-1000-3, ТСД-1000-4 и ТСД-2000 в однокорпусном исполнении, со встроенными дросселями, с дистанционным управлением.

Питание дуги постоянным током дороже, чем переменным. Однако применение постоянного тока в некоторых случаях целесообразно, в частности когда к качеству швов предъявляются особо высокие требования, а также когда использование переменного тока затруднено, как, например, при сварке изделий малых толщин. При питании дуги постоянным током от сварочных генераторов колебания напряжения сети не влияют на характеристики источника питания и, следовательно, на качество сварного шва. В качестве источников питания дуги при сварке под флюсом постоянным током применяются серийно выпускаемые преобразователи ПС-500, ПСО-500, ПС0-800, ПС-1000 на токи 500, 800 и 1000 А.

В настоящее время достигнуты значительные успехи в производстве сварочных выпрямителей для преобразования переменного тока в постоянный. Сварочный выпрямитель состоит из трансформатора с выпрямительным устройством. Выпрямители не имеют подвижных частей, по размеру и массе они лишь незначительно превосходят сварочный трансформатор. Сварочные выпрямители бесшумны в работе, обеспечивают устойчивое горение дуги. Коэффициент полезного действия выпрямителей значительно выше, чем у мотор-генераторных преобразователей. Сварочные выпрямители весьма перспективны, в ближайшие годы они найдут широкое применение в сварочной технике и, как более удобные и экономичные, заменят мотор-генераторные преобразователи.

Для сварки под флюсом выпускаются автоматы с зависимой от напряжения дуги скоростью подачи электродной проволоки либо с постоянной, независимой скоростью подачи электрода. Задачей автоматического регулирования является поддержание установленного тока и напряжения дуги. При падающих внешних характеристиках источника питания в качестве регулируемой величины принимается напряжение дуги.

При неизменной настройке источника питания и постоянстве напряжения сети ток и напряжение дуги находятся в зависимости от длины дугового промежутка. Стабильное значение длины дуги возможно только в том случае, если электродная проволока будет подаваться в зону горения дуги со скоростью, равной скорости ее плавления. На практике длина дуги может претерпевать значительные изменения, вызываемые неравномерностью разделки кромок, зазора, превышением кромок и другими возмущениями, которые влияют на процесс сварки. Чтобы обеспечить постоянство длины дуги, а следовательно, и напряжения дуги, в автоматических системах регулирования электродную проволоку подают со скоростью, зависимой от напряжения дуги.

При работе на автомате с зависимой от напряжения дуги скоростью подачи электродной проволоки настройка режима по току производится изменением внешних характеристик источника питания. В сварочных трансформаторах наиболее часто настройка осуществляется изменением индуктивного сопротивления при неизменном напряжении холостого хода трансформатора.

Регулятор напряжения дуги с достаточной точностью поддерживает напряжение дуги. В случае удлинения дуги и увеличения ее напряжения скорость подачи электродной проволоки возрастает, а при уменьшении напряжения дуги скорость подачи электродной проволоки уменьшается. Благодаря этому автоматически поддерживается постоянное расстояние между плавящимся концом электродной проволоки и сварочной ванной. Примером автомата, осуществляющего непрерывное регулирование скорости подачи электродной проволоки, может служить автомат АДС-1000-2, в котором число оборотов электродвигателя сварочной головки зависит от напряжения дуги.

При способе автоматической сварки с независимой от напряжения дуги скоростью подачи электродной проволоки электродная проволока подается с некоторой постоянной скоростью, устанавливаемой в соответствии с током. Случайные отклонения длины дугового промежутка от первоначально установленного значения устраняются не изменением скорости подачи электродной проволоки, как при зависимой от напряжения дуги скорости подачи электродной проволоки, а вследствие временного изменения скорости плавления проволоки, происходящего вследствие зависимости между напряжением дуги и сварочным током, определяемой формой внешней характеристики источника питания. Так как постоянство режима дуги поддерживается без принудительного регулирования, то это свойство дуги с плавящимся электродом получило название саморегулирования.

При сварке с независимой скоростью подачи электродной проволоки настройка режима сварки по току производится изменением скорости подачи электродной проволоки. Для настройки автомата на различные напряжения дуги необходимо изменять внешнюю характеристику источника питания. Для обычных режимов автоматической сварки под флюсом существующие источники питания с падающей внешней характеристикой обеспечивают достаточную интенсивность и быстродействие системы саморегулирования дуги.

Во многих случаях саморегулирование дуги настолько значительно, что нет необходимости в применении схемы автоматического принудительного регулирования. Заданная длина дуги будет восстанавливаться тем быстрее, чем значительнее будет изменяться скорость плавления электрода.

Наибольшее влияние на саморегулирование дуги оказывает форма внешней характеристики источника питания и плотность тока в электроде.

Для увеличения интенсивности саморегулирования дуги крутизна падающей внешней характеристики источника питания должна быть по возможности небольшой. Для источников постоянного тока желательно, чтобы напряжение холостого хода на 10-12 В превышало рабочее напряжение. При сварке на переменном токе для обеспечения непрерывности горения дуги в момент перехода тока через нуль необходимо, чтобы напряжение холостого хода превышало рабочее напряжение дуги примерно в два раза.

При падении напряжения сети напряжение холостого хода сварочного трансформатора также падает. В сварочных головках с независимой скоростью подачи электродной проволоки нарушается равенство скорости подачи и скорости плавления электродной проволоки, что влечет за собой укорочение длины дуги и падение напряжения, сопровождающееся первоначально ростом сварочного тока до тех пор, пока скорость плавления электродной проволоки не достигнет первоначальной величины. При независимой скорости подачи электродной проволоки сварочный ток остается стабильным, а напряжение дуги изменяется в том же направлении, как и напряжение сети.

При автоматической сварке плавящимся электродом механизируются операции подачи электродной проволоки в зону сварки со скоростью, равной скорости ее плавления, и перемещения сварочной дуги вдоль свариваемых кромок со скоростью, необходимой для образования шва заданной формы.

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

13 Декабря 2021 17:02
Стыковка профильных и круглых труб без использования сварки

Источник

• ← Чем определяется величина мдс катушки
• Чем определяется величина потерь рк в опыте короткого замыкания трансформатора →