Определение режимов и технологических коэффициентов

Для того, чтобы процесс сварки протекал стабильно, необходимо обеспечить определенные условия. Совокупность этих условий называют режимом сварки, который зависит от того, какие детали подлежат свариванию. Чтобы четко описать режим сварки, используют отдельные параметры, выраженные в конкретных физических единицах. Параметры разбиты на две группы: основные и дополнительные.

1 / 1

Параметры режима сварки

Основные параметры режима сварки:

· величина и полярность тока;

· диаметр электрода;

· скорость сварки;

· величина поперечного колебания электрода.

Иногда приходится учитывать род тока и температурный режим сварочного процесса. Эти величины относят к дополнительным параметрам. Сюда же относят пространственное положение изделия и угол наклона электрода. Изготовители не часто меняют толщину обмазки, но иногда приходится учитывать и это.

Влияние параметров на качество шва

Величина сварочного тока оказывает значительное влияние на глубину провара. Очевидно, что при увеличении тока происходит увеличение температуры в зоне сваривания и глубины провара. Такое же влияние оказывает изменение полярности сварочного тока на противоположную. Одной только сменой полярности можно добиться увеличения глубины провара на 40%.

Влиянием величины сварочного напряжения на глубину провара можно пренебречь, столь оно незначительно. А вот ширина шва сильно зависит от величины сварочного напряжения: чем больше напряжение – тем шире шов.

Параметры должны задаваться технологами к каждому отдельному случаю сваривания различных деталей. На производствах с налаженным технологическим процессом именно так и происходит. Но, часто сварщику приходится самому выбирать параметры режима, исходя из своих знаний и опыта. Не всегда удается точно «попасть в процесс». В этом случае выручает четкая зависимость глубины провара и ширины шва от величины поперечного колебания электрода. Меняя геометрию колебания, сварщик может подкорректировать неточности расчетов режима сварки и улучшить качество соединения.

Основное

Есть такое понятие – режим сварки. Это определенное количество параметров, которые применяются во время сварки. Они зависят от того, в какой ситуации происходит сварка.

Есть несколько основных настроек, которые должен знать сварщик. Их необходимо уметь находить, что далее мы и будем делать. Эти три настройки – это скорость, которая находится при помощи следующих параметров: силы ток и напряжения дуги.

От того, правильные ли настройки зависит насколько качественным будет соединение. Также это влияет на то, какого размера будет шов и сколько времени он пробудет прочным.

Поэтому нужно правильно их рассчитывать, чтобы соединение смогло прослужить дольше.

Мы рассчитали таблицу показателей для разных ситуаций, которой можно пользоваться в начале работы. Профессионалы должны сами уметь считывать все эти характеристики, чтобы шов был качественным.

Поэтому вы можете пользоваться ею в начале своего пути, но постепенно привыкать делать вычисления самостоятельно. Для этого рекомендуем выучить нужные формулы.

Выбор режима сварки

Выбор диаметра электрода

Диаметр выбирают с учетом многих факторов: толщины свариваемых изделий, пространственного положения шва, формы разделки кромок и вида соединения. Основным показателем является толщина металла. С неё и начинают выбор, используя остальные факторы в виде корректировок. Диаметр можно выбрать из таблицы, приведенной ниже. Все размеры даны в миллиметрах.

При наличии разделанных кромок, корневой слой выполняется электродами диаметром 2,5 – 3,0 мм. Для потолочных швов чаще используют электроды диаметром 3,0 – 3,2 мм. Горизонтальные швы варятся в точном соответствии с табличными данными.

Сварочный ток

Величина сварочного тока рассчитывается по формуле I = K

Где:

I – сила сварочного тока в амперах;

K – коэффициент;

d – диаметр электрода в миллиметрах.

При проведении сваривания в вертикальном положении величину тока уменьшают на 10%, при потолочных швах ток уменьшают на 20% от вычисленной величины. Коэффициент К можно выбрать из таблицы:

Скорость сварки

Какой бы ни была толщина свариваемых изделий, ширина шва рекомендуется равной 1,5 – 2 диаметра электрода. Учитывая то, что электрод подобран правильно, при такой ширине мы получим качественно сформированный шов. Слишком быстрое и слишком медленное ведение сварочного электрода вызывает непровар сварочного шва. В первом случае, это происходит из-за недостаточного прогрева рабочей зоны. Во – втором, из-за большого количества расплавленного металла, который будет экранировать дугу от свариваемого изделия.

В обычной практике скорость поддерживают исходя из вида сварочной ванны. Стандартная сварочная ванна имеет ширину до 14 мм и глубину до 6 мм. Значение длины не столь критично и лежит в большем диапазоне от 10 до 30 мм. Если следить за соблюдением вышеуказанных размеров и равномерно–непрерывным заполнением сварочной ванны расплавленным металлом, то можно гарантированно получить шов хорошего качества.

Род и полярность тока

Эти показатели выбирают в зависимости от того, каким способом будет вестись сварка, и какие материалы будут свариваться. Если к электроду подсоединяется «-» источника, то это называется прямой полярностью, если «+», то обратной. Сварка обратной полярностью применяется для соединения низкоуглеродистых и низколегированных сталей. При этом применяются электроды марок УОНИ 13/45 и УОНИ 13/55 с фтористо-кальциевым покрытием.

Прямая полярность применяется для наплавки, а также для сваривания тонких листов металла.

Основные параметры

Наиболее значительные параметры ручной дуговой сварки:

• ток;
• напряжение;
• полярность;
• диаметр электрода;
• скорость;
• амплитуда колебаний поперек шва.

Вид и размер этих параметров подбираются сварщиком перед началом работы на основе рекомендаций и личного опыта.

Величина тока

Это значение значительно влияет на качество получаемого шва и скорость сварочного процесса. Между параметрами существует прямая зависимость: величину тока при сварке устанавливают согласно диаметру выбранного электрода, а диаметр, в свою очередь, зависит от толщины свариваемых элементов.

Для более точного расчета значения тока используют формулу, в которой оно прямо пропорционально диаметру электрода. При этом применяется поправочный коэффициент. Для разных диаметров он является различным. При каком значении силы тока проводят ручную электродуговую сварку? При слабом токе нарушается стабильность дуги, шов не будет провариваться целиком, что вызывает появление трещин. Повышенное значение тока вызывает быстрый процесс сварки и приводит к усиленному распространению брызг.

Диаметр электрода

Выбор режима сварки при ручной электродуговой сварке включает необходимость грамотного определения необходимых диаметров электродов. Электроды, имеющие диаметр свыше 6 мм, отличаются большим весом, при котором их трудно удерживать в нужном направлении длительное время. Кроме того, при использовании таких электродов плохо проваривается корень шва.

Если используется многопроходной вариант, то первый слой проводится электродом 2-3 мм, а для последующих можно использовать большее значение диаметра. Это имеет большое значение при сварке ответственных конструкций, поскольку меньший диаметр обеспечивает лучшую проварку корня. При одном заходе можно сразу применять электрод большого диаметра.

При решении задачи правильного выбора диаметра электрода рассматривается марка свариваемых поверхностей. Например, для сварки чугунных изделий хорошо себя зарекомендовали электроды небольшого диаметра. Уровень тепла при этом понижается и образуется валик небольшого сечения. Если была осуществлена предварительная разделка кромок, то допускается использование электродов диаметром 3 мм, не слишком ориентируясь на толщину деталей.

Напряжение дуги

Этот параметр зависит от длины дуги, то есть расстояния от конца электрода до металлической поверхности. Дуга имеет разные размеры. Больше дуга — больше напряжение. Для плавления расходуется значительное количество тепла. Сварочный шов становится шире, а глубина провара меньше.

Напряжение зависит от диаметра электрода и значения тока. Находится в диапазоне 18-45 В. Оптимальный выбор режима ручной дуговой сварки, касающийся напряжения, предполагает сваривание короткой дугой. В этом случае напряжение не будет превышать значения, равного 20 В. Важным обстоятельством для получения хорошего шва является постоянство выбранной дуги.

Скорость

Режимы ручной дуговой сварки покрытыми электродами включают установление скорости. Чтобы избежать переполнения ванны и, как следствие, возникновения на металле подтеков, следует выбрать оптимальное значение скорости и поддерживать его постоянным на протяжении всего процесса. Большая скорость приведет к недостаточному провару шва, что вызовет появление трещин.

При слишком медленном перемещении жидкий металл начнет собираться впереди дуги. Шов получится неровным, появятся непровары. Для получения удачного шва скорость должна быть 35-40 м/час. Тогда сварочная ванна будет находиться сверху поверхности кромок, не образуя стекания вниз. Переход ее к соединению будет плавным, наплывы и подрезы не образуются.

Ширина шва уменьшается при увеличении скорости.

Полярность

Как правило, для сварочных работ применяют ток постоянной величины. Прямая полярность при постоянном токе дает возможность сваривать толстые детали. Чтобы избежать появления прожогов при соединении тонких металлов включают обратную полярность. Сварку переменным током практически не применяют, поскольку это снижает производительность.

Выбор режима сварки при ручной дуговой сварке заключается, в частности, в возможности проводить процесс при разных полярностях. При прямом варианте проводник тока подключают к клемме с минусом, а металлическое соединение к плюсу. Интенсивней, чем электрод, начинаются расплавляться элементы сварного соединения. Это дает преимущество при сварке толстых металлических деталей.

Обратная полярность получается при подключении электрода к плюсу, а металлических деталей к минусу. Это обеспечивает интенсивный расплав электрода, превосходящий плавление деталей.

Объяснение является достаточно простым и соответствует физическим законам. Где плюс, там нагревание больше. Соответственно, при прямой полярности выше нагреваются свариваемые детали. Становится возможным соединение крупных изделий. Применение такого вида полярности на тонких деталях вызовет прожоги, и шов будет некачественным. Поэтому для соединения тонких деталей обеспечивают обратную полярность.

Пошаговый алгоритм расчета режимов автоматической сварки

1. Определяются вводные – какой необходимо создать тип шва, толщина используемого металла, параметры используемого оборудования: его мощность и производительность.
2. Конструктор создает чертеж шва с расчетом требуемых параметров. Он должен быть выполнен в масштабе и разрезе.
3. Затем высчитываются размер силы тока, диаметр используемого электрода и скорость, с которой планируется его подавать.
4. Проводится расчет скорости проведения сварки в автоматическом режиме.
5. Последним необходимо определить площадь создаваемого провара. В дальнейшем, при выполнении шва, значение данного показателя должно совпадать с образцом на чертеже. Отклонение не может превышать 10 % в обе стороны. Если оно становится больше, то меняются параметры дуги, в первую очередь, напряжение, и скорость работ.

Конструкторская документация должна включать следующие параметры: толщину заготовок, тип разделки швов в соответствии с требованиями ГОСТа к определенным видам и маркам металла, а также их форма. Технологии, которыми планируется пользоваться для проведения работ, оказывают влияние на подготовку краев деталей к соединению и режимы автоматической дуговой сварки.

Используются следующие формулы для расчета параметров сварки:

Q=(I × U × 60) × к/V, где:

Q – удельная тепловая энергия (кДж/мм);

I – сварочный ток (А);

U – напряжение на дуге (В);

V – скорость сварки (мм/мин.);

к – коэффициент полезного тепловложения (для сварки под флюсом К = 0,9).

Коэффициент формы сечения шва рекомендуется в диапазоне 1…1,5. F=S / h, где:

S – ширина шва;

h – глубина проплавления.

Надо отметить, что статья содержит только общую информацию, включающую особенности и режимы автоматической сварки под слоем флюса. На работу оказывает влияние сорт (марки) стали, флюс, применяемый для сварки и прочие факторы. Важно также уметь находить и пользоваться таблицами, с помощью которых можно сделать расчет оптимального режима сварки.