20766

Анализ влияния режима автоматической дуговой сварки под флюсом на форму и размеры шва

Лабораторная работа

Производство и промышленные технологии

Сущность процесса дуговой сварки под флюсом Сварка под флюсом выполняется электрической дугой горящей под толстым 3050 мм слоем гранулированного плавленного или керамического сварочного флюса. При автоматической сварке электродная проволока со скоростью равной скорости ее плавления подается в зону сварки осуществляется подача флюса в требуемом количестве и перемещение трактора вдоль кромок свариваемых заготовок с требуемой скоростью сварки рис. Схемы процесса сварки а и электрической дуги б под флюсом При горении дуги 3 рис.

Русский

2013-07-31

179.25 KB

27 чел.

Лабораторная работа №16

Анализ влияния режима автоматической дуговой сварки под флюсом на форму и размеры шва

Цель работы: ознакомиться с сущностью процесса дуговой сварки под флюсом, устройством и работой сварочного автомата и исследовать влияние выбранного режима сварки на форму и размеры шва.

Оборудование и материалы. Сварочный автомат АДФ-1002УЗ с трансформатором ТДФ-1001, флюс АН-348А или ОСЦ-45, сварочная проволока СВ-08А Ø2-4 мм или ПП-АН4 Ø3 мм, заготовки из углеродистой стали 50x100x300, штангенциркуль с точностью отсчета 0,05 мм.

Общие сведения

1. Сущность процесса дуговой сварки под флюсом

Сварка под флюсом выполняется электрической дугой, горящей под толстым (30-50 мм) слоем гранулированного плавленного или керамического сварочного флюса. Жидкий металл сварочной ванны надежно защищается от взаимодействия с воздухом слоем расплавленного шлака, образующегося при плавлении флюса. Выполняется на переменном и постоянном токе прямой и обратной полярности электродной проволокой без покрытия диаметром 2,0-6 мм посредством сварочного трактора (автоматическая) или сварочной головки (полуавтоматическая).

При автоматической сварке электродная проволока со скоростью, равной скорости ее плавления, подается в зону сварки, осуществляется подача флюса в требуемом количестве и перемещение трактора вдоль кромок свариваемых заготовок с требуемой скоростью сварки (рис.4.11, а).

Рис.4.11. Схемы процесса сварки (а) и электрической дуги (б) под флюсом

При горении дуги 3 (рис.4.11, б) расплавляются кромки свариваемых заготовок 1 и электродная проволока 9, образуется сварочная ванна 2, закрытая сверху расплавленным шлаком 5 и коркой отвердевшего флюса 8. Столб и ореол дуги невидимы, и поэтому затруднено визуальное наблюдение за положением конца электрода. Расплавленный шлак, взаимодействуя с жидким металлом сварочной ванны, насыщает его легирующими элементами (Са, Mn, Si, А1) и повышает механические свойства.

Выделяющиеся при плавлении флюса 7 пары и газы образуют вокруг дуги замкнутую газовую полость (пузырь) 4. Некоторое избыточное давление газов (-700 Па), возникающее при их термическом расширении, оттесняет жидкий металл сварочной ванны в сторону, обратную направлению сварки. Таким образом, у основания дуги (кратера) уменьшается слой жидкого металла. Это способствует более глубокому проплавлению основного металла и позволяет сваривать заготовки толщиной S до 50 мм. Кроме того, снижаются потери теплоты дуги и потери электродного металла на угар и разбрызгивание до 2-4% . По мере перемещения дуги вдоль кромок жидкий металл сварочной ванны застывает и кристаллизуется, образуя сварной шов 10 с литой столбчатой структурой. Жидкий шлак, имея более низкую температуру плавления, затвердевает позже и замедляет охлаждение металла шва. Это способствует выходу на поверхность шва неметаллических включений и газов, получению плотного и однородного по химическому составу металла шва. Сверху поверхность шва покрыта коркой из затвердевшего шлака 6.

Автоматическая дуговая сварка под флюсом обеспечивает повышение производительности в 5-10 раз в сравнении с ручной дуговой, улучшение качества металла шва, экономию электродного металла и электроэнергии, улучшение условий труда. Она применяется для выполнения длинных стыковых и кольцевых швов в нижнем положении конструкций из углеродистых и легированных сталей, никеля и его сплавов.

2. Устройство и работа сварочного автомата

Сварочный автомат типа АДФ-1002УЗ (рис.4.12) предназначен для сварки дугой переменного тока стыковых соединений с разделкой и без разделки кромок, угловых и нахлесточных соединений. Он состоит из сварочного трактора и трансформатора с встроенным блоком управления.

Сварочный трактор представляет собой самоходный механизм, состоящий из электродвигателя, механизма подачи проволоки и ходовой тележки. Трактор перемешается вдоль кромок свариваемых заготовок с заданной скоростью посредством ходового механизма при включении муфты 9. Ходовой 10 и подающий механизмы соединены с двигателем 8 в единый блок, являющийся несущим корпусом автомата. На нем закреплены мундштук 2 для подвода тока к электродной проволоке и направления

ее в зону сварки и кронштейн 6 с пультом управления 12. На кронштейне закреплены правильный 11 и корректировочнный 4 механизмы, кассета 7 для проволоки, бункер 5 для флюса.., переднее шасси 1.

Рис.4.12. Сварочный трактор автомата АДФ-1002 УЗ

Правильный механизм 3 состоит из трех роликов и cлужит для выпрямления электродной проволоки. Корректировочнный механизм 4 предназначен для смещения электрода в поперечном направлении и наклонов мундштука, головки, кронштейна и кассеты.

Пульт управления состоит из вольтметра, амперметра, кнопок "Пуск", "Стоп", "Вверх", "Вниз" и маховичка потенциомшетра для регулирования сварочного тока.

При нажатии кнопки "Вниз" опускается электродная проволока до упора в заготовку и электрическая цепь закорачивается. При нажатии кнопки "Пуск" включается сварочнный ток, возбуждается дуга, осуществляется подача электродной проволоки в зону сварки и передвижение трактора вдоль кромок заготовок. Остановка трактора, выключение сварочного тока щ подача проволоки осуществляется нажатием кнопки "Схтгоп". Подъем проволоки из шлака осуществляется нажатием кноопки "Вверх".

Механизм подачи электродной проволоки состоит из редуктора и двух вращающихся роликов, подающих зажатую между ними проволоку в зону сварки. Бункер предназначен для хранения и подачи флюса в зону сварки. Переднее шасси состоит из траверсы, двух выдвижных штанг с бегунками или копирными роликами. Поворотом маховичка фрикционной муфты, расположенной на валу задних бегунков, можно отключать вал от сцепления с электроприводом и перекатывать трактор вручную для установки его над местом сварки.

Сварочный трансформатор ТДФ-1001 с крутопадающей внешней характеристикой преобразует энергию трехфазной сети в энергию, необходимую для стабильного горения сварочной дуги. Он обеспечивает плавное регулирование тока благодаря повышенной индуктивности рассеяния, которая создается за счет расположения первичной и вторичной обмоток на некотором расстоянии друг от друга и наличия магнитного шунта между ними.

Основные технические данные автоматов приведены в табл.4.10.

Таблица 4.10

Основные технические характеристики автоматов для сварки под флюсом

Геометрия сварного шва (рис.4.13) характеризуется: шириной шва е, высотой усиления g, глубиной проплавления основного металла hn, толщиной с. Коэффициенты усиления φ = e/g и формы шва ψ= e/h определяют работоспособность сварного соединения, стойкость металла шва против возникновения кристаллизационных трещин. Соотношение между наплавленным (электродным) и основным металлом шва характеризуется коэффициентом σосн = Fnр/{FHFпр).

Геометрия сварного шва зависит от режима сварки: силы сварочного тока, напряжения дуги, скорости сварки, диаметра

Рис.4.13. Геометрические размеры стыковых швов: без раздела тока (а); без разделки с гарантированным зазором (б);

скорость сварки (в)

электрода, рода тока, состава и грануляции флюса, угла наклона электрода. С увеличением сварочного тока 1св давлением дуги расплавленный металл вытесняется в хвостовую часть сварочной ванны. Под столбом дуги слой жидкого металла уменьшается, глубина проплавления hн увеличивается, а ширина шва е практически не изменяется (рис.4.14, а). При этом увеличивается количество расплавленного металла, а значит и высота усиления шва. Коэффициенты усиления φ и формы шва ψ при увеличении сварочного тока уменьшаются. Ухудшаются условия дегазации металла в сварочной ванне, повышается склонность металла шва к появлению горячих трещин. Наблюдается резкий переход от основного металла к наплавленному, что снижает работоспособность сварного соединения, в особенности при ударных и знакопеременных нагрузках.

С повышением напряжения дуги Uд увеличивается ее длина, ширина и подвижность. Это обуславливает увеличение ширины шва и уменьшение высоты его усиления (рис.4.14, б). С увеличением подвижности дуги повышается площадь пятна нагрева и, следовательно, усиливается теплоотвод. Это приводит к снижению количества теплоты, идущей на расплавление основного металла, и глубины проплавления.

С увеличением скорости сварки уменьшается ее погонная энергия, снижается ширина шва. Количество наплавленного металла на единицу длины шва с увеличением скорости уменьшается, что приводит к снижению высоты усиления шва (рис.4.14, в).

С увеличением диаметра электрода усиливаются блуждание активного пятна на его торце и активного пятна на заготовке.

Рис.4.14. Зависимости геометрии шва от силы сварного тока (а), напряжения дуги (б), скорости сварки (в)

При подводе теплоты через большую поверхность увеличиваются ширина шва и теплоотвод, что приводит к уменьшению глубины проплавления.

Род и полярность тока оказывают существенное влияние на глубину проплавления. Сварка на постоянном токе обратной полярности на 40-50, а на переменном — на 25-30% увеличивает глубину проплавления в сравнения со сваркой на постоянном токе прямой полярности.

На геометрию сварного шва оказывают влияние, стабилизирующие свойства, вязкость и насыпная масса флюса. При повышении стабилизирующих свойств флюса увеличивается длина дуги и ее подвижность. Глубина проплавления шва при этом уменьшается, а ширина шва увеличивается. В случае применения флюсов с меньшей насыпной массой глубина проплавления уменьшается, а ширина шва увеличивается.

При наклоне электрода "углом назад" (α > 90°) давлением столба дуги часть металла оттесняется в хвостовую часть ванны, и глубина проплавления увеличивается. При наклоне электроды "углом вперед" (α < 90°) жидкий металл вытесняется в головную часть ванны. Толщина жидкого металла под дугой увеличивается, уменьшается глубина проплавления и высота усиления, ширина шва несколько возрастает.

Форма разделки и зазор между заготовками влияют на количество основного металла в металле шва. Чем они больше, тем меньше количество основного металла. Увеличение параметров разделки приводит к уменьшению высоты усиления и увеличению глубины проплавления.

Выбор режима сварки проводится расчетом и по справочным таблицам.

Марка и грануляция флюса выбираются в зависимости от группы сталей. Для сварки низко- и среднеуглеродистых сталей наиболее часто применяется флюс АН-348А и проволоки СВ-08А или СВ-08ГА. Сварку средне- и высокоуглеродистых сталей выполняют проволоками СВ-08ГА под флюсом АН-348А, ОСЦ-45.

Таблица 4.11

Состав и примерное назначение флюсов

Для сварки низколегированных сталей применяются флюсы АН-348А, ОСЦ-45, АН-60 с проволоками СВ-08А, СВ-08ГА, СВ-10Г2 и др. Состав и примерное назначение флюсов приведены в табл.4.11. Сварку под флюсом высоколегированных сталей выполняют высоколегированными сварочными проволоками на постоянном токе обратной полярности, а сила тока на 10-30% меньше, чем для низкоуглеродистой стали той же толщины.

На предприятиях строительной индустрии для сварки стержней арматуры диаметром 32-40 мм железобетонных конструкций широко применяется полуавтоматическая дуговая сварка под флюсом ванным методом. Сущность процесса состоит в расплавлении концов стержней и сварочной проволоки СБ08Г2С, СВ10ГА, СБ-10Г2 в графитовых формах под действием теплоты дуги и постепенном заполнении жидким металлом зазора между торцами свариваемых стержней. После установки графитовой формы осуществляется засыпка в нее флюса (АН-348А, АН-348АМ, АН-22, ОСЦ-45) массой 30-40 г на 1 стык. Концом проволоки возбуждают дугу в нижней части торца стержня и оплавляют его (рис.4.15).

Рис.4.15. Техника ванной сварки в графитовых формах: а — начало процесса; б — заполнение пространства между стержнями; в —- окончание процесса; 1 — электродная проволока; 2 — флюс; 3 — расплавленные флюс; 4 — расплавленный металл; 5 — графитовая форма

В процессе сварки 2-3 раза подсыпают флюс порциями по 10-15 г, поддерживая необходимую глубину сварочной ванны. Заканчивается процесс сварки перемещением проволоки по периметру шлаковой ванны на расстоянии 6-8 мм от верхней стенки формы. Форма снимается после потемнения поверхности шлака.

В качестве оборудования для выполнения ванной сварки используются стационарные сварочные полуавтоматы мод. ПДГ-502, ПД-507, ПДГ-508 в комплекте с выпрямителями ВДУ-504, а для сварки в монтажных условиях — специальный полуавтомат мод. ПДФ-502 УХЛ2.

Порядок проведения работы

1. Ознакомиться с сущностью процесса дуговой сварки под флюсом.

  1.  Изучить устройство и работу сварочного автомата (например, АДФ-1002УЗ).
  2.  Выбрать режим сварки (марку и толщину стали указывает преподаватель), настроить автомат.
  3.  Провести сварку образцов из стали стыковым односторонним однопроходным швом на флюсовой подушке при рассчитанных или выбранных оптимальных IСВ и UR (табл.4.12), а также режимах больше и меньше оптимального (IСВ на 150-200 А и Uд на 5-10 В.

Таблица 4.12

Ориентировочные режимы односторонней сварки стыковых швов на флюсовой подушке

  1.  Измерить размеры шва: ширину е, высоту усиления g, глубину проплавления hnp.
  2.  Построить графики зависимостей е и g от силы сварочного

тока.

  1.  Построить графики зависимостей е и g от напряжения дуги.
  2.  Заполнить табл.4.13.

Таблица 4.13

Таблица результатов


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

29787. Принцип формирования линейного спектра сигналов аппаратуры П-327-2 по структурной схеме 72 KB
  Эксплуатационные измерения основных параметров кабелей. Измерение параметров полевых линий связи по постоянному и переменному току Эксплуатационные измерения линий связи проводятся с целью установления соответствия их параметров нормам а так же определения характера и места повреждения в случае аварии на линии. Эксплуатационные измерения производятся при:...
29788. Назначение и ТТХ основных средств механизации прокладки полевых кабелей связи 250.5 KB
  К ним относятся катушки кабельные барабаны станки комплект П280 для намотки кабеля шесты для подвески кабеля шанцевый инструмент.8 предназначены для прокладки кабелей дальней связи П296 и П270 а также кабеля П272 по поверхности земли и в грунт с барабанов; заглубления в грунт кабеля предварительно проложенного по поверхности земли; извлечения кабеля из грунта или снятия кабеля проложенного по поверхности земли. Глубина прокладки кабеля до 50 см от поверхности земли.; скорость прокладки кабеля 4 6 км ч; скорость снятия...
29789. Назначение и ТТХ измерительного прибора П-321М 103.5 KB
  Сигнал с передающего телеграфного аппарата ПЕР. В передатчике имеются генератор средняя несущая частота которого выбрана равной 3150 Гц и модулятор изменяющий частоту этого генератора на 55 гц или минус 55 Гц в зависимости от полярности сигнала на входе передатчика. Модулированный по частоте сигнал с уровнем 0 Нп подается на разделительные гнезда ТГФ блока фильтров. сигнал подается на полосовой фильтр передачи ПФ ПЕР.
29790. Классификация систем передачи информации (СПИ) по среде распространения сигналов. Структурная схема многоканальной системы передачи информации 61.5 KB
  Классификация систем передачи информации СПИ по среде распространения сигналов. Структурная схема многоканальной системы передачи информации. Классификация систем передачи информации по среде распространения сигналов. Многоканальная система передачи представляет собой сложный комплекс включающий линейные и станционные устройства предназначенные для получения определенного числа каналов на заданную дальность.
29791. Линейные методы разделения каналов. Принцип формирования линейного спектра в аппаратуре с частотным разделением каналов (ЧРК). Структурная схема 8.31 MB
  Отличительными признаками канальных сигналов в этой системе передачи являются разные неперекрывающиеся полосы частот которые занимают эти сигналы. Такое различие позволяет разделить канальные сигналы в приемной части аппаратуры с помощью электрических фильтров. Первичные информационные сигналы Cit могут быть различного вида. Другие сигналы характеризуются более широким спектром.
29792. Основные характеристики телефонного канала (канала тональной частоты) 446 KB
  Основные характеристики телефонного канала канала тональной частоты.1718 Остаточное затухание канала ТЧ r разность между уровнем сигнала измерительного генератора p0 с Rr = 600 Ом в согласованной нагрузке и уровнем и уровнем сигнала на выходе канала p2 нагруженного на сопротивление Rн = 600 Ом. Частотная характеристика остаточного затухания канала ТЧ измеряется или встроенными приборами или с помощью комплектов П321 П322 и П326.2 Амплитудная характеристика канала ТЧ называется зависимость его остаточного затухания от уровня...
29793. Классификация телефонных аппаратов и их схем. Мостовая противоместная схема 229 KB
  Тактикотехнические характеристики Аппаратура Азур–1 является двухпроводной двухполосной системой передачи с ЧРК обеспечивающей получение одного канала ТЧ в диапазоне частот 43 – 117 кГц. В режиме А в линию передается нижняя полоса частот линейного спектра 43 – 74 кГц а принимается верхняя полоса частот линейного спектра 86 – 117 кГц. В режиме Б в линию передается верхняя полоса частот линейного спектра а принимается нижняя. Наименование характеристики Значение Диапазон передаваемых частот кГц 412 Уровень передачи канала на выходе...
29794. Классификация полевых телефонных аппаратов. Назначение и ТТХ телефонного аппарата ТА-57. Варианты включения ТА-57 в линию 122 KB
  Общая структурная схема оконечной аппаратуры Тракт передачи На входе тракта передачи установлен электронный ключ Кл1 обеспечивающий подключение к тракту тока частоты 21 кГц при получении соответствующего сигнала. Он при помощи тока несущей частоты 136 кГц осуществляет перенос спектра тональной частоты 03 34 кГц в спектр 1363 1394 кГц. выделяющий полосу частот 1363 1394 кГц. В зависимости от режима работы станции А или Б с помощью токов несущих частот 132 кГц или 148 кГц соответственно осуществляется формирование линейного...
29795. Цепи посылки и приема вызова в режимах МБ и ЦБ в ТА-57 по принципиальной схеме. 886.5 KB
  Цепи посылки и приема вызова в режимах МБ и ЦБ в ТА57 по принципиальной схеме. Прием вызова Прием вызова производится на звонок НА который как при работе в системе МБ так и при работе в системе ЦБ постоянно включен в линию по следующей цепи: Рис. Цепь посылки вызова на РТС ЦБ. Источник индукторного вызова провод линии клемма Л1 вывод индуктора GJ в шунтирующий контакт индуктора GJ ШК21 вывод индуктора GJ обмотка звонка НА конденсатор С11 клемма Л2 провод линии в источник индукторного вызова.