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

24 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

78514. Операционные системы: концепции и механизмы управления процессами и ресурсами 38 KB
  Функциями ОС по управлению памятью являются: отслеживание свободной и занятой памяти выделение памяти процессам и освобождение памяти при завершении процессов вытеснение процессов из оперативной памяти на диск когда размеры основной памяти не достаточны для размещения в ней всех процессов и возвращение их в оперативную память когда в ней освобождается место а также настройка адресов программы на конкретную область физической памяти. Так как во время трансляции в общем случае не известно в какое место оперативной памяти будет загружена...
78515. Операционные системы: управление файлами и файловые системы 28.5 KB
  Файловая система NTFS. Файл в системе NTFS – это не просто линейная последовательность байтов как в системе FT. Отличительными свойствами ФС NTFS являются: Поддержка больших файлов и больших дисков объемом до 264 байт. Структура тома раздела NTFS: Все пространство тома NTFS представляет собой либо файл либо часть файла.
78516. Основные характеристики и особенности организации современных операционных систем 26.5 KB
  Типы ОС: общие специальные и специализированные бортовой автокомпьютер CISCO – управление коммутаторами и маршрутизаторами Общая характеристика Windows XP. Windows XP объединяет в себе лучшие качества предыдущих версий Windows: надежность стабильность и управляемость – от Windows 2000 простой и понятный интерфейс а также технологию Plug Ply – от Windows 98. В Windows XP появился новый более эффективный интерфейс пользователя включающий новые возможности группировки и поиска документов новый внешний вид возможность быстрого...
78517. Основные задачи системного администрирования и их практическая реализация 33 KB
  Важнейшей сферой профессиональной деятельности специалистов в области информационных технологий является управление администрирование функционированием ОС как отдельных компьютеров так и их групп объединенных в вычислительные сети. Системное администрирование в общем случае сводится к решению следующих основных задач: управление и обслуживание пользователей вычислительной системы – создание и поддержка учетных записей пользователей управление доступом пользователей к ресурсам; управление и обслуживание ресурсов вычислительной системы –...
78518. Понятие, назначение и основные принципы организации распределенной обработки информации. Архитектура, свойства и характеристики распределенных систем 29.5 KB
  Понятие назначение и основные принципы организации распределенной обработки информации. Под распределенной обработкой информации понимается комплекс операций с информацией проводимый на независимых но связанных между собой ВМ предназначенных для выполнения общих задач. Возможность взаимодействия вычислительных систем при реализации распределенной обработки информации определяют как их способность к совместному использованию данных или к совместной работе с использованием стандартных интерфейсов. Целью распределенной обработки информации...
78519. Концепции и механизмы практической реализации распределенной обработки информации 27 KB
  Концепции и механизмы практической реализации распределенной обработки информации. Одним из исторически первых механизмов реализации распределенной обработки информации является механизм удаленного вызова процедур RPC который поддерживает синхронный режим коммуникаций между двумя прикладными модулями клиентом и сервером. RPC реализует в распределенной среде принципы традиционного структурного программирования. Применение объектно-ориентированного подхода способствует значительному усовершенствованию механизмов организации распределенной...
78520. Эволюция технических средств в обработке информации. Классификация, структурное построение и основные параметры вычислительных машин 28 KB
  Классификация структурное построение и основные параметры вычислительных машин. Предшественниками вычислительных машин были механические и электромеханические счетные устройства. Эта машина во многом была прообразом современных универсальных вычислительных машин. Лебедевым независимо от фон Неймана были сформулированы более детальные и полные принципы построения электронных цифровых вычислительных машин которые были применены при создании первых отечественных разработок ВМ Первый период 19451955.
78521. Основные аппаратные составляющие и перифирийные устройства компьютеров, их назначение, типы, принципы функционирования и характеристики 33 KB
  Процессор является основным вычислительным устройством ВМ в задачу которого входит исполнение находящейся в памяти машины программы. Процессор является основным вычислительным узлом ПК в задачу которого входят исполнение находящейся в памяти программы. сам по себе процессор и остальные элементы контроллеры памяти интерфейсы шины КЭШ память...
78522. Вычислительные системы: общие понятия, классификация, структурные схемы, характеристики 159.5 KB
  Одним из эффективнейших направлений развития вычислительной техники стало построение так называемых многомашинных вычислительных систем ММВС Принципиальным отличием ММВС от многопроцессорных ВМ является то что входящие в состав ММВС отдельные ВМ или и отдельные так называемые вычислительные модули ВМод включающие центральный процессор основную память интерфейсное устройство и возможно дисковую память имеют свою собственную основную память. Вычислительные машины или и вычислительные модули связываются между собой посредством...