Подбор параметров электрошлаковой сварки

Просмотров: 117934

Материалы по теме:

Подбор флюса для электрошлаковой сваркиОсновы электрошлаковой сваркиМеталлургические процессы при электрошлаковой сваркеПодбор параметров электрошлаковой сварки

Основными параметрами режима электрошлаковой сварки проволочным электродом являются следующие величины:

Рис 1. Расположение электродов при электрошлаковой сварке несколькими проволоками.

1. диаметр электродной проволоки (обычно принимается равным 3 мм);
2. величина сварочного тока;
3. скорость подачи электрода;
4. напряжение на шлаковой ванне;
5. скорость сварки;
6. толщина свариваемого металла;
7. скорость поперечных перемещений электрода;
8. время выдержки у ползуна при сварке с поперечными колебаниями;
9. величина недокрыша при сварке несколькими проволоками (рис.1);
10. количество сварочных проволок (электродов);
11. величина зазора;
12. марка флюса;
13. глубина шлаковой ванны;
14. расстояние от электродов до ползунов.

Все эти параметры существенно влияют на качество и формообразование сварного шва и должны правильно подбираться. При выборе параметров электрошлаковой сварки обычно исходят из двух условий:

1. Выбранный режим электрошлаковой сварки должен гарантировать сплошность сварного соединения - отсутствие внутренних и внешних несплавлений. При сварке проволочными электродами необходимо обеспечить провар кромок на глубину 6—10 мм на сторону.
2. При электрошлаковой сварке на выбранном режиме с применением выбранного электродного металла в шве не должны возникать горячие (кристаллизационные) трещины, для чего режим электрошлаковой сварки должен обеспечивать получение оптимального коэффициента формы сварочной ванны.

Рассмотрим влияние некоторых параметров режима электрошлаковой сварки на форму и размеры шва и способ их выбора, исходя из указанных условий, для сварки малоуглеродистой и низколегированной сталей проволоками Св-08А, Св-08ГА, Св-10Г2, Св-10ГСМТ.

Сварочный ток. Ток в сварочной цепи зависит от скорости подачи электродной проволоки и связан с ней линейной зависимостью I_св = (1,6 - 2,2)·v_св [1] (коэффициенты зависят от марки флюса и проволоки).

Увеличение тока при увеличении скорости подачи может быть объяснено тем, что с увеличением скорости подачи уменьшается расстояние между концом погруженного в шлаковую ванну электрода и поверхностью металлической ванны. Высота слоя шлака уменьшается и, как следствие, уменьшается сопротивление слоя шлака. Это приводит к повышению тока, к дополнительному подогреву ванны, повышению температуры шлака и, следовательно, к дальнейшему уменьшению его сопротивления. С другой стороны, увеличение температуры увеличивает скорость расплавления электрода и увеличивает расстояние между концом электрода и металлической ванной. Это приводит к установлению нового стабильного состояния в процессе плавления электрода.

Повышение тока приводит к примерно пропорциональному увеличению глубины металлической ванны и к некоторому увеличению глубины провара (последнее наблюдается при токе не выше 700 а). В результате, коэффициент формы металлической ванны с увеличением тока снижается и вероятность образования в шве горячих трещин возрастает (рис.2).

Рис.2. График зависимости между скоростью подачи электродной прополоки и глубиной металлической ванны при электрошлаковой сварке одним электродом (dэл = 3мм).

1 - толщина 50 мм; 2 - толщина 100мм.

Рис.3. Зависимость между содержанием в шве углерода и коэффициентом формы шва.

Чем больше содержится в шве углерода, тем больше должен быть коэффициент формы, чтобы не возникало горячих трещин, а следовательно, тем меньше должен быть ток (рис.3).

Величину сварочного тока выбирают в зависимости от величины отношения толщины свариваемого металла к числу электродов по формуле I_св = A + B · (s/n), где A и B - коэффициенты (A=220-280; B=3,2-4,0), s - толщина свариваемых деталей, n - число электродов.

При n=1, I_св = A + B ·s. Определив силу тока по этой формуле, определяем скорость подачи проволоки по формуле [1].

Рис.4. Зависимость между напряжением на электродах и шириной шва при различной скорости подачи сварочной проволоки (количество электродов 1, диаметр проволоки 3 мм, свариваемая толщина 50 мм):

1— 500 м/ч; 2 — 400 м/ч; 3— 100 м/ч; 4—300 м/ч;5 — 200 м/ч.

Напряжение. Изменение напряжения в наибольшей мере влияет на ширину шва, которая связана с напряжением зависимостью, выражаемой почти прямой линией (рис.4). Увеличение напряжений приводит также к некоторому увеличению глубины металличеекой ванны.

В целом же с увеличением напряжения коэффициент формы металлической ванны увеличивается.

Для получения металлической ванны оптимальной формы, при которой нет опасности образования горячих трещин, большему току должно соответствовать несколько большее напряжение. О достаточной точностью для практических целей напряжение для шлаковой сварки может быть определено по формуле: U = 12 + sqrt(125-s/(0,075·n)), где sqrt - квадратный корень.

Скорость сварки. Увеличение скорости сварки достигается за счет увеличения скорости подачи электрода и тока и уменьшения зазора. Скорость сварки может быть определена по уравнению:

где n - число электродов (n=1); a - зазор между деталями; s - толщина свариваемого металла; ky- коэффициент, учитывающий усиление (ky=1,05 - 1,1).

Скорость поперечных перемещений электрода. Скорость влияет на ширину шва и его качество. Увеличение скорости поперечных перемещений уменьшает глубину провара.

Эта характеристика выбирается в зависимости от скорости подачи электрода, причем перемещения должны быть обратно пропорциональны подаче. Скорость поперечных перемещений может быть также определена по уравнению: v_пп = 66 - 0,22·(s/n)

Зазор и глубина шлаковой ванны. Зазор для толщин до 150 мм принимается равным 25 ± 3 мм.

Время выдержки у ползуна. Время выдержки у ползуна принимают равным 4—8 сек.

Расстояние между проволоками. Это расстояние рассчитывается по следующим формулам:

• при поперечных перемещениях l_э = (s / n) + 8
• без поперечных  перемещений l_э = s / n

Сухой вылет электрода берется равным 60—70 мм.

Недоход электрода до ползунов 5—7 мм.

Режим электрошлаковой сварки может быть также определен по графику  (рис.5).

Рис.5. График для выбора силы тока Iсв, скорости подачи проволоки напряжения на шлаковой ванне Uш, скорости поперечных перемещений электродов vпп, глубины шлаковой ванны hш и времени выдержки у ползунов tв в зависимости от отношения s / n .