Проплавления основного

=усв(*св+О> гДе исв — скорость сварки. Отношение -т2- = G называется жесткостью режима. Жесткость режима при заданной энергии импульса и длительности цикла характеризует проплавляющую способность дуги. Изменяя параметры режима импульсно-ду-

Для сварки алюминия, меди и латуни применяют проволоки или нарубленные из листа полоски, соответствующие по составу свариваемому материалу. При сварке латуни лучше применять специальные присадочные проволоки с добавками кремния и олова, которые препятствуют испарению цинка и увеличивают проплавляющую способность газового пламени, разжижая сварочную ванну. При сварке медных сплавов введение в сварочную проволоку бора делает ее самофлюсующейся. Образующийся борный ангидрид В203 связывает окислы меди и цинка СиО и ZnO в борно-кислые соли, переходящие в шлак. Можно сваривать без флюсов.

трехфазной дугой. При сварке дугой косвенного действия дуга горит между двумя неплавящимися электродами. Изделие не включено в силовую сварочную электрическую цепь. При сварке трехфазной дугой одна из фаз источника трехфазного тока подключена к свариваемой детали, а две другие - к двум неплавящимся электродам. В зоне сварки при этом поочередно горят три дуги: две прямого действия между электродами и деталью и дуга косвенного действия между электродами. Это повышает устойчивость дуги и концентрирует тепловую энергию, позволяя увеличить проплавляющую способность дуги. Присадочная проволока, используемая при сварке неплавящимся электродом, тоже не является элементом цепи сварочного тока в отличие от электродной проволоки при сварке плавящимся электродом.

При сварке вольфрамовым электродом на переменном токе условия горения дуги в полупериоды разной полярности отличаются. Когда вольфрам является катодом, из-за мощной термоэлектронной эмиссии с него проводимость дугового промежутка возрастает, сила тока увеличивается, напряжение дуги снижается. Наоборот, в полупериод обратной полярности проводимость дуги уменьшается, сила тока уменьшается, напряжение увеличивается. В сварочной цепи появляется постоянная составляющая тока. Она снижает стабильность горения и уменьшает проплавляющую способность дуги, ослабляет интенсивность катодного распыления окисной пленки на поверхности детали. Ухудшается качество шва. Поэтому при сварке алюминия нужно подавлять постоянную составляющую тока. Для этого в сварочную цепь нужно последовательно включать батарею конденсаторов, которая хорошо пропустит переменный ток и не пропустит постоянный. Специализированные установки для сварки алюминия, например УДГ-301, УДГ-501 (см. гл. 4), такую батарею имеют в своей конструкции.

Катодная область малоамперной сжатой дуги постоянного тока находится в атмосфере плазмообразующего газа, а столб дуги и анодная область - в атмосфере защитного газа. Применение в защитной смеси молекулярных газов (азота, водорода) повышает напряжение дуги, увеличивает ее проплавляющую способность, так как в столбе дуги молекулы этих газов диссоциируют, поглощая энергию, что приводит к дополнительному сжатию дуги. Дуга приобретает форму конуса (иглы), сходящегося к изделию. Плотность тока на острие этой "иглы" достигает 5 000 А/см2.

факел отклоняется на 20..60° в сторону, противоположную направлению сварки. Этот факел поглощает часть энергии луча и снижает его проплавляющую способность.

При сварке деталей толщиной более 1,0 мм на проплавляющую способность луча в первую очередь влияет мощность излучения. Поскольку сварка таких деталей ведется при непрерывном излучении, то к основным параметрам режима здесь относится и скорость сварки. При выбранном значении мощности излучения скорость сварки определяют исходя из особенностей формирования шва: минимальное значение скорости ограничено отсутствием кинжального проплавления, а максимальное - ухудшением формирования шва, появлением пор, непроваров. Скорость сварки может достигать 90...110 м/ч.

Повысить эффективность процесса лазерной сварки можно, увеличивая проплавляющую способность луча. Перспективно применение для этого импульсных режимов сварки. При частоте импульсов 0,4... 1 кГц и при длительности импульсов 20...50 мс глубина проплавления может быть увеличена в 3...4 раза по сравнению с непрерывным режимом. При импульсном режиме КПД луча в 2...3 раза выше, чем

плотности, что повышает проплавляющую способность дуги. Однако механические свойства сварных соединений, особенно из легких сплавов^ при сварке вольфрамовым электродом несколько выше, чем при сварке плавя-

При малых токах дуга, выходящая из электрода, практически не видна, а при сварке на больших токах представляет собой прозрачный голубоватый разряд цилиндрической формы. Дуга такой формы сохраняет одинаковую проплавляющую способность при колебаниях ее длины в большом диапазоне, что является существенным технологическим преимуществом по сравнению с обычной дугой. Кроме того, сварка полым катодом в вакууме обеспечивает высокую эффективность защиты металла, повышенную концентрацию тепловой энергии и не требует применения сложного оборудования (по сравнению с электронно-лучевой).

Каждый способ сварки плавлением имеет свою проплавляющую способность и предельную толщину свариваемого металла за один проход без разделки кромок. Например, ручной дуговой сваркой покрытыми электродами можно проплавить за один проход 5 ... 7 мм. При сварке деталей большей тодщины приходится делать разделку кромок для того, чтобы можно было проплавить сначала корневой слой и затем, заполняя остальное сечение разделки, сварить соединение по всей толщине. Разделка кромок - придание кромкам, подлежащим сварке, необходимой формы удалением части металла кромок. Но разделку кромок приходится делать еще и для обеспечения качественной обратной стороны шва при односторонней сварке без подкладок на весу.

Чтобы обеспечить сквозное проплавление кромок изделия при сварке односторонних стыковых или угловых швов при толщине листов свыше 4 мм, сварку приходится вести по заранее разделанным кромкам. При ручной сварке сварщики не могут существенно изменить глубину проплавления основного металла, но, меняя размах поперечных колебаний электрода, они могут значительно изменять ширину шва.

При механизированной сварке под флюсом глубина проплавления основного металла в определенных пределах не зависит от формы подготовки кромок и величины зазора, что объясняется высокой плотностью тока и концентрированностью теплового действия дуги при этом способе сварки.

Ввиду того что от токоподвода в электрододержателе сварочный ток протекает по металлическому стержню электрода, стержень разогревается. Этот разогрев тем больше, чем дольше протекание по стержню сварочного тока и чем больше величина последнего. Перед началом сварки металлический стержень имеет температуру окружающего воздуха, а к концу расплавления электрода температура повышается до 500—600° С (при содержании в покрытии органических веществ — не выше 250° С). Это приводит к тому, что скорость расплавления электрода (количество расплавленного электродного металла) в начале и конце различна. Изменяется и глубина проплавления основного металла ввиду изменения условий теплопередачи от дуги к основному металлу через прослойку жидкого металла в сварочной ванне. В результате изменяется соотношение долей электродного и основного металлов, участвующих в образовании металла шва, а значит, и состав и свойства металла шва, выполненного одним электродом. Это — один из недостатков ручной дуговой сварки покрытыми электродами.

Длина дуги зависит от марки и диаметра электрода, пространственного положения сварки, разделки свариваемых кромок и т. п. Нормальная длина дуги считается в пределах 1Я = (0,5 -=-Ч- 1,1)с/эл (dan — диаметр электрода). Увеличение длины дуги снижает качество наплавленного металла шва ввиду его интенсивного окисления и азотирования, увеличивает потери металла на угар и разбрызгивание, уменьшает глубину проплавления основного металла. Также ухудшается внешний вид шва.

Иногда сварщику приходится перемещать электрод поперек шва, регулируя тем самым распределение теплоты дуги поперек шва для получения требуемых глубины проплавления основного металла и ширины шва. Глубина проплавления основного металла и формирование шва главным образом зависят от вида поперечных колебаний электрода, которые обычно совершают с постоянными частотой и амплитудой относительно оси шва (рис. 12). Траектория движения конца электрода зависит от пространственного положения сварки, разделки кромок и навыков сварщика. При сварке с поперечными колебаниями получают уширенный валик, ширина которого обычно составляет (2 ч- 4) d3JT, а форма пронлавления зависит от траектории поперечных колебаний конца электрода, т. е. от условий ввода теплоты дуги в основной металл.

При сварке с глубоким проваром (другие названия: опиранием электрода, погруженной дугой и т. д.) повышение производительности сварки достигается за счет более глубокого проплавления основного металла. Сварку выполняют специальными электродами, дающими при их расплавлении козырек повышенных размеров, на который и опирают электрод (см. рис. 70). Сварщик, удерживая электрод под углом 70—85° к поверхности изделия, перемещает его вдоль свариваемых кромок без поперечных колебаний. Используется максимально допустимый ток. Выделяющиеся при расплавлении электрода газы, оттесняя расплавленный металл сварочной ванны из-под дуги, увеличивают глубину проплавления, которая регулируется изменением угла наклона электрода и скоростью его перемещения. Сварку выполняют в нижнем положении стыковых и угловых швов. -

При увеличении силы сварочного тока при сварке листов равной толщины обычно увеличивается диаметр заклепки. Если нижний лист имеет большую толщину, растет и глубина проплавления. То же наблюдается и при увеличении времени горения дуги. Для обеспечения хорошей защиты зоны сварки применяют различные типы газовых сопл-насадок (рис. 49). Для предупреждения образования подрезов, трещин и пор в заклепке, вызванных высокой скоростью кристаллизации металла, применяют повторное кратковременное возбуждение дуги или плавное уменьшение сварочного тока. При применении плавящегося электрода шов образуется за счет проплавления основного металла и расплавления электродной проволоки диаметром до 2 мм. Сварку можно выполнять с предварительной пробивкой отверстия в верхнем листе или без него. Благодаря большей глубине проплавления при сварке в углекислом газе, чем под флюсом, без пробивки отверстия можно сваривать соединения с толщиной верхнего листа до 8 мм. Сварку выполняют при несколько повышенном напряжении дуги на обычных полуавтоматах, снабженных специаль-

Устойчивость электрошлакового процесса, форма шва и глубина проплавления основного металла зависят от параметров режима сварки. К основным параметрам относятся: скорость сварки уов, сварочный ток /св, скорость подачи электродов уп п, напряжение сварки С/св, толщина металла, приходящаяся на один электрод, расстояние между электродами 2. Вспомогательные составляющие режима: зазор между кромками fep, состав флюса, глубина шлаковой ванны /гш в, скорость возвратно-поступательных движений электрода, его «сухой» вылет 1Э, сечение

Ручная дуговая сварка. Это — высокоманевренный способ. При сварке высоколегированных сталей сварочные проволоки одной по ГОСТу марки имеют достаточно широкий допуск по химическому составу. Различие типов сварных соединений, пространственного положения сварки и т. п. способствует изменению глубины проплавления основного металла, а также химического состава металла шва. Все это заставляет корректировать состав покрытия с целью обеспечения необходимого содержания в шве феррита и предупреждения, таким образом, образования в шве горячих трещин. Этим же достигаются и необходимая жаропрочность и коррозионная стойкость швов.

' импульсно-дуговая сварка вольфрамовым электродом предназначена главным образом для регулирования проплавления основного металла и формирования шва при сварке тонколистового металла. Сварка сжатой дугой осуществляется переменным или постоянным током прямой полярности. Возбуждают дугу с помощью осциллятора. Для облегчения возбуждения дуги прямого

Эффективность использования тепловой энергии движущихся источников теплоты характеризуют также так называемым термическим к. п. д. процесса проплавления основного металла: