Основи технології зварювання конструкційних матеріалів

При зварювані можливе крупнокрапельне або струменеве перенесення електродного металу. При крупнокрапельному перенесенні процес зварювання нестійкий, з великим розбризкуванням. Його технологічні характеристики гірше, ніж при напівавтоматичному зварюванні у вуглекислому газі, так як внаслідок меншого тиску в дузі краплі виростають до великих розмірів. Діапазон струмів для крупнокрапельна перенесення досить великий, наприклад для дроту діаметром d = 1, 6 мм I зв = 120 – 240А. При силі струму I св більше 260А відбувається різкий перехід до струменевого переносу, стабільність процесу зварювання поліпшується, розбризкування зменшується. Однак такі струми не відповідають технологічним вимогам. Тому більш раціонально для забезпечення стабільності процесу використовувати імпульсні джерела живлення дуги, які забезпечують перехід до струменевого переносу на струмах близько I ≈ 100А. Імпульсна дуга зменшує протяжність навколошовної зони і викривлення зварювальних кромок, а також забезпечує хороше формування шва для матеріалів малої товщини. Особливості кристалізації металів зварювальної ванни при цьому способі зварювання сприяють дезорієнтації структури, що зменшує ймовірність утворення гарячих тріщин, однак може сприяти утворюванню навколошовних надривів.

Зварювальний дріт можна використовувати такий же як і присадковий при зварюванні вольфрамовим електродом. Аргон повинен бути найвищої якості.

Інші способи зварювання. Зварювання вугільним електродом застосовують дуже рідко – при виготовленні тонкостінних невідповідальних конструкцій. Це пояснюється небезпекою навуглецевування шва та підвищеним коробленням виробів за рахунок малої концентрації вугільної дуги як джерела тепла.

Перспективно для зварювання високолегованих сталей використання електронного променю. Можливість за один прохід зварити без розробки кромок метал великої товщини з мінімальною протяжністю навколошовної зони – важлива технологічна перевага цього способу. Однак і при цьому способі можливе утворення у шві та навколошовній зоні гарячих тріщин і локальних руйнувань. Наявність вакууму, сприянню видаленню шкідливих домішок та газів, збільшує випаровування та корисних легуючих елементів. При глибокому та вузькому проварі частина газів може затримуватись кристалами, що ростуть, у шві та утворити пори. Зварювання металу великої товщини тяжка через непостійної глибини проплавлення. Складність і висока вартість апаратури та процесу визначають можливість застосування електронно-променевого зварювання лише при виготовленні відповідальних конструкцій.

 

 

Проаналізувавши можливі способи зварювання, приведемо режими зварювання для кожного із способів, де зазначимо основні режими при зварюванні, а також особливості техніки зварювання.

 

 

Необхідні умови:

- зварювання здійснюється короткою дугою, без поперечних коливань;

- мінімальне проплавлення основного металлу;

- Електроди перед зварюванням повинні бути витримати при 250 – 400 °С протягом 1-1, 5 год;

- необхідно використовувати постійний струм зворотної полярності, величина якого рівна відношенню його до діаметра електрода не перевищувало 25-30 А / мм (мінімальна погонна енергія) ;

- у стельвому і вертикальному положеннях зварювальний струм зменшують на 10-30% порівняно з струмом, обраним для нижнього положення зварювання.

 

Товщина металу, мм

Розміри електрода, ммЗварювальний струм А, при різних положеннях зварювання

ДіаметрДовжинаНижнєВертикальнеСтельове

До 22150 – 20030 – 50--

2. 5-33225 -25070 – 10050 – 8045 – 75

3-83-4250 – 30085 – 14075 – 13065 – 120

8-124-5300 – 40085 – 16075 – 15065 – 130

 

 

Необхідні умови:

- зварювання на постійному струмі зворотної полярності;

- зварювальний струм слід знизити на 10-30%, в порівнянні з вуглеце-вимисталями (мінімальна погонна енергія) ;

- флюси прожарюють перед зварюванням при 500-900 0С протягом 1-2год;

- залишки шлаку і флюсу на поверхні швів необхідно ретельно видаляти;

- обробку кромок робляють на металі товщиною понад 12 мм.

Таблиця 4. 2.

Режими дугового зварювання під флюсом [3]

Діаметр електроду, (deд) мм1. 6; 2. 0; 2. 5; 3. 0; 4. 0; 5. 0; 6. 0; 8. 0. 

Сила струму, А105…280…630…840…1400. 

Напруга зварювання, В17…20…25…32…35. 

Довжина вильоту дроту, мм0. 6-0. 9 deд

 

 

Особливості техніки зварювання:

– товщина металу яку зварюють за один прохід можливо зварити товщину металу до 6 мм за допомогою присадки;

– товщина металу яку зварюють два проходи з обох сторін від 3 до 6 мм;

– зварювання виконується в аргоні;

– зварювальний дріт близький по хімічному складу до основного металу.

 

Діаметр електроду, (deд) мм1. 6; 2. 0; 2. 5; 3. 0; 4. 0; 5. 0; 6. 0; 8. 0; 10. 0

Сила струму, А40…80…100…300…400…500…900. 

Напруга зварювання, В9…14…20. 

Швидкість зварювання, м/год. 5…12…15…30…60…80…120

Швидкість подачі присадкового дроту, м/год. 12…30

Діаметр присадкового дроту, мм2, 0; 2, 5; 3; 4; 5

Витрати захисного газу, л/хв. 5…10…20…30

 

 

Для даної сталі потрібно проводити аустенізацію при температурі 1050-1110 °С, що знімає залишкові зварювальні напруги, з наступним стабілізуючим відпусткою при температурі 750-800 °С. При неможливості термообробки зварювання інколи виконують з попередніми або супутнім підігрівом до температури 350-400 °С [2].

 

1. http: //www. lasmet. ru/steel/mark. php? s=33
2. Технология и оборудование сварки плавлением: А. И Акулов; Г. А Бельчук; В. П Демянцевич
3. Технология электрической сварки металлов и сплавов плавлением. / Под ред. Б. Е. Патона. -М. : Машиностроение
4. Биковський О. Г., Піньковський І. В. Довідник зварника. -К. : Техніка
5. Сварочные материалы для дуговой сварки: Справочное пособие: В 2-х томах. / Б. Н. Конищев, С. А. Курланов, Н. Н. Потапов и др. ; Под общей ред. Н. Н. Потапова. – М. ; Машиностроение, 1989.
6. Биковський О. Г., Піньковський І. В. Довідник зварника. -К. : Техніка, 2002. – 336 с.
7. http: //weldzone. info/norms/42-elektrody/697-gost-10052-75-elektrody-pokrytye