2.6 Вибір режимів зварювання.

Під режимами зварювання розуміють сукупність показників, що визначають характер протікання процесу зварювання.

До основних параметрів ручного дугового зварювання відносяться:

d ел - діаметр електроду (мм)

Ізв - сила зварювального струму (А)

Uд - напруга на дузі ( В)

Vзb - швидкість зварювання (м / годину)

До додаткових показників режиму зварювання відносяться:

• рід і полярність струму

• тип, марка, покриттів електроду

• кут нахилу електроду

• коливальні рухи електродом.

Параметри режимів для ручного дугового зварювання зводиться до визначення діаметру електроду, сили струму, швидкості зварювання залежно від товщини металу.

Діаметр електроду вибирається залежно від товщини металу, типу шва, положення в просторі. При приварюванні ребер, втулки, стаканів до основи S = 12; 14; 16мм, виконують кільцеві, кутові шви, тому застосовуємо електроди діаметром d ел = 4мм. Діаметр електроду повинен забезпечувати провар кореня шва і отримати катет шва 5 - 10мм.

Мал.12

Електроди d = 5 - 6мм застосовувати не слід, оскільки велика маса електроду і рідкої ванни, крім того, міцність зварних з'єднань знижується за рахунок не можливого провару кореня шва.

Чим більше d ел - ширше шов і менше глибина провару.

Зварювальний струм. Струм вибираємо залежно від діаметру електроду і товщини металу. Теоретично струм розраховують по формулі:

Ізв = К х dел, де

Де: к – коефіцієнт, який залежить від марки електроду. Для якісних електродів:

К = 40 ÷ 60

Для зварювання опори при різних товщина металу: S = 5; 12; 14; 16мм при dел =4мм, обираємо коефіцієнт К =40

Ізв = 40 х 4 = 160А,

Оскільки шви кільцеві, кутові то струм зменшуємо на 5 - 10% ,

Ізв = 140 - 150А.

Малий струм веде до нестійкого горіння дуги, непровару і малої продуктивності праці. Великий струм веде до сильного нагріву електроду при зварюванні, збільшенню швидкості плавлення електроду і не провару, підвищеному розбризкуванню електродного металу і погіршенню формування шва.

При зварюванні у вертикальному положенні шва, струм зменшується на 5 - 10% з тим, щоб рідкий метал не виливався із зварювальної ванни.

Напруга на дузі. Майже не чинить впливу на глибину провару, але впливає на ширину шва. При збільшенні напруги ширина шва збільшується, при зниженні напруги зменшується.

При ручному дуговому зварюванні напруга зварювання змінюється не значно (від18 до 20В), що не чинить практичного впливу на ширину шва.

Оскільки для зварювання обраний трансформатор марки ТСК - 500, то його напруга згідно з технологічними даними складає; U = 60В; тому цей трансформатор також може використовуватись для механізованого зварювання.

Швидкість зварювання. При малих швидкостях для ручного дугового зварювання 1 - 1.5м/г, глибина провару виходить min, оскільки інтенсивність витіснення рідкого металу зварної ванни з - під стовпа дуги невелика.

Від швидкості зварювання залежить ширина шва, глибина проплавлення, посилення.

Теоретично швидкість зварювання можна визначити по формулі;

Vзв = 25000/ Ізв м/год

Vзв = 2500/ 160 = 1,56 м/год

Довжина дуги. При збільшенні довжини дуги електрод більше нагрівається, а швидкість його плавлення збільшується, веде до зменшення струму і глибини провару, оскільки d ел = 4мм, то виліт електроду складе 6 - 8мм - не чинить впливу на формування шва.

Довжина дуги визначається по формулі:

L дуги = (0,5 -1,1) dел ;

L дуги = (0,5 -1,1) 4 = 2-4,4 мм.

Збільшення довжини дуги до 7 мм і вище понизить і стійкість горіння, глибину плавлення, підвищує втрати на чад, розбризкування, посилює шкідливою дію довкілля на розплавлений метал.

Положення електроду. Нахил електроду залежить від положення зварювання в просторі, товщини і складу зварюваного металу, діаметру електроду, виду і товщини покриття.

Електрод має бути нахилений до осі шва так, щоб метал зварюваного виробу проплавлявся на найбільшу глибину.

При виготовленні опори зварювання здійснюється кільцевими, кутовими швами, тому кут нахилу електроду 45⁰.

Коливальні рухи електродом.

Для отримання валика необхідної ширини виконують поперечні коливальні руху електроду, якщо переміщення електроду тільки, уздовж шва, без коливальних рухів, то ширина шва визначаємо по формулі і дорівнює силі струму і швидкості зварювання :

С = (0,8-1,5)dеэл; мм

С = (0,8 -1,5) 4 = 3,2-6мм

При зварюванні опори здійснюємо коливальні рухи у вигляді півмісяцем, ширина шва при цьому визначається по формулі:

С = (1,5-4)× dел; мм

С = (1,5-4) 4 =6-16мм.

Способи заповнення шва по довжині і перерізу.

По довжині шви виконують на прохід й зворотньоступінчастим способом. Для приварювання стаканів до основи, кільцевими, кутовими швами, зварювання ведеться з поворотом стику.

Стакан (труба) ділиться на 3 частини. Спочатку заварюють ділянки 1-2 (мал.13), потім конструкцію повертають на 90⁰ і заварюють ділянки 3-4.

Довжина шва при приварюванні одного стакану складає: L₁ = 486,7мм. Загальна довжина шва при виготовленні опори складе:

Мал.13

Приварка стаканів до основи: L_шва=486,7х3=1460,1 мм;

Приварка ребер до основи: L_шва= (530 + 530) х 2 = 2120 мм;

Приварка втулка до ребер: L_шва= (3,14 х 150) = 471 мм;

Загальна довжина швів складає:

L_шва = 1460,1 + 2120 + 471 = 4051,1мм;

Всі параметри ручного дугового зварювання зводимо в таблицю

S,мм	Dел,мм	Iзв ,А	Uд,В	Vзв,	Lд, мм	C,мм	Катет шва (мм)
5;12;14;16	4	160	60	1,56	2-4,4	6-16	6

Режими газового зварювання.

До параметрів режиму газового зварювання відносяться:

1. Cпociб зварювання ( лівий, правий). Лівий спосіб - використовують при зварюванні тонких i легкоплавких металів.

Правий спосіб - використовують для зварювання металу товщиною понад - 5мм.

При товщині 5; 12; 14; 16мм, обираємо правий спосіб зварювання (Мал.14).

Правий спосіб зварювання проводиться зліва на право; полум’я направляється на зварену ділянку шва, а присадка переміщується за пальником.

Мал.14

1. Потужність полум'я -П (л/год);

Потужність полум'я визначається по формулі:

П = К × S (л/год);

Де, S - товщина металу, мм;

К - коефіцієнт пропорційності К = 12 для легованої сталі 10Г2С1. Обираємо середню товщину метала 10мм.

П = 12 ×10 = 120 (л/год)

2. Вид полум'я. Існують три основні види полум'я:

1.нормальне;

2.окислювальне;

3.навуглецоване.

Нормальне - використовують для зварювання сталі.

Окислювальне - використовують при зварюванні латуні й паянні твердими припоями.

Навуглецоване - використовують для зварювання чавуну й при наплавленні твердими сплавами.

З варювальна опора виготовляється з низьколегованої сталі 10Г2С1, тому для зварювання обираємо нормальне полум'я (Мал.15). Нормальне полум’я утворюється, коли в

пальник на один об’єм кисню надходить один об’єм

Мал.15 ацетилену.

3. Діаметр присаджувального дроту - D (мм); Визначають по формулі:

- для лівого способу зварювання: D =( S/2) +1 (мм)

- для правого способу зварювання: D = ( S/2) мм.

Діаметр дроту для зварювання опори розраховуємо по формулі для правого способу: D = 10 / 2 = 5мм.

8.Марка дроту обирається в залежності від марки основного

металу. Основний метал 10Г2С1, тому марку дроту обираємо св.10Г2.

9.Маса дроту визначається по формулі:

m = К × S², (г );

m = 12 × 10² = 1200(г).

10. № наконечника - обирається в залежності від товщини металу по таблицям довідника. При зварюванні опори використовують різні товщини металу. Але всі деталі приварюються до основи, яка має товщину метала 16мм, тому обираємо наконечник №5.

7. Тиск кисню й ацетилену (мПа), встановлюється в залежності від товщини металу, № наконечника пальника (по таблицям довідника). Для зварювання встановлюємо тиск ацетилену: Р = 0,001 – 0,1Мпа; тиск кисню: Р = 0,2 – 0,35 Мпа.

10. Витрати кисню й ацетилену (л/год) залежать від товщини металу, № наконечника, тиску, діаметра мундштука (обираємо по таблиці). Для наконечника №5 витрати ацетилену – 1800 – 2500 (л/год); для кисню – 2000 – 2800 (л/год).

11. Кут нахилу пальника й присадки залежить від товщини металу (Мал.16).

Кут нахилу пальника:при товщині метала S= 5;12;14;16мм складає –

50 – 70⁰.

Кут нахилу присаджувального дроту складає – 50⁰.

Мал.16

При приварки стаканів до основи виконуються кільцеві шви. Тому пальник і присаджувальний дріт розташовують під кутом 90⁰ (Мал.17).

При зварюванні кільцевими швами зварна ванна повинна знаходитись трохи нижче від верхньої частини труби, щоб одержати шов з невеликою випуклістю.

Мал.17

12. Площа поперечного перетину шва визначається по формулі:

F= (6 – 8)×D_е (мм²) F = (6-8)×5 = 30 – 40 мм²

Основні режими газового зварювання зводимо в таблицю

S(мм)	спосіб	П л/год	Вид полум’я	D (мм)	№ наконеч- ника	РО2 МПа	РС2Н2 МПа	Витрати О2	Витрати С2Н2
5;12; 14;16	правий	120	Норм.	5	5	0,2	0,001	2800	2500

2.7 Дефекти зварних швів.

Розрізняють наступні види внутрішніх дефектів : тріщини, пори, непровари, несплави, шлакові і оксидні включення, раковини, угнутість кореня, свищі та ін.

Тріщини підрозділяються:

- по температурі металу на гарячі (утворюються при температурі t = 800 С) і холодні;

• по напряму подовжні, поперечні і розгалужені;

• за розміром на мікротріщини і макротріщини.

Усі тріщини виникають при порушенні технології зварювання. Тріщини не допустимі, оскільки при експлуатації виробу вони можуть привести до руйнування виробу.

Усадкова раковина при зварюванні неодружених листів і великій масі металу шва. На поверхні в глибину утворюється велика кора. Раковини бувають і усередині зварного шва. Виникають з - за засмічення металу зварної ванни легкоплавными речовинами з виділенням газів З, СО2, №. Раковини в зварному виробі не допустимі

Угнутість кореня шва. Виникає з - за збільшення проміжку між кромками. Угнутість шва недопустима.

Свищ - конусоподібне велика пора, що виходить на поверхню шва. Недопустимий в зварному шві. Утворюється в результаті сильного виділення з металу зварної ванни газів у момент його, твердіння. Це може відбуватися за наявності іржі і масла на зварюваних деталях.

Пори - з - за вологих, електродів. Дефект має бути виправлений.

Бризки електродного металу - налипають на поверхні металу. Виникають із за великої довжини дуги. Застосовують різні покриття електроду.

Перевищення посилення зварного шва - призводять до погіршення роботи зварного виробу на динамічне навантаження. Неприпустимий дефект.

Підрізи зони сплаву утворюються від неправильних поперечних коливань електродом низька класифікація зварювальника. Підрізи збільшуються із збільшенням струму. Небезпечний дефект.

Напливи утворюються при неправильному виборі режимів зварювання.

Пора зварного шва - з - за великої кількості тих, що виділяються зварювання газів, неуспішних виділяться назовні до моменту твердіння металу шва.

Непроварення - між проходами і шарами шва, якщо наступні валики або шари виконуються по шару попереднього металу з невдалим зварним шлаком.

Шлакові або неметалічні включення зварного шва - це оксидні, сульфідні, нитридні включення залежавши від металургії зварювання і є оксидами, що не встигли до моменту твердінні металу шва піднятися в зварний шлак. Це відбувається при підвищеннях швидкості зварювання.

Металеві включення зварного шва це частки вольфраму що потрапляє в шов при зварюванні вольфрамовим електродом на зворотній полярності і на великих струмах.

Дефекти зварних з'єднань завглибшки до 3 мм виправляють підварюванням, механічним або термічним розкриттям дефекту з наступною заваркою місця дефекту. Для певної довжини тріщини метал з поверхні зачищають, шліфують і труять 20% розчином азотної кислоти.

Мікротріщини виявляють за допомогою лупи (збільшенням в 50раз). Тріщини можуть з'являтися і через декілька днів і тижнів після зварювання.

Підрізи допустимі без виправлення завглибшки не більше 0,5 мм при S =1мм при товщині стали 10мм.

Підрізи d <2мм виплавляють або вирубують і заварюють.

На 1м шва допускається не більше 4 пір відстанню між ними 10мм при d = 1мм і при d пори = 2мм. Кратери шва заварюють виведенням шва убік на відстань 20мм.

Кількість зварних з'єднань і виробів залежить від форми і розмірів зварних швів, передбачених кресленням і технічними умовами на вироби, що виготовляються.

2.8 Контроль якості зварних швів і з'єднань.

Якість продукції – це сукупність властивостей продукції, які зумовлюють їх придатність задовольняти визначені потреби відповідно до їх призначення.

Показники якості зварних з’єднань характеризуються такими властивостями: міцністю, надійністю, відсутністю дефектів, структурою металу шва і біля шовної зони, корозійною стійкістю, кількістю і характером виправлень.

Важливо уміти виявляти дефекти зварних швів в готовому виробі. Оцінити їх вплив на працездатність, причину їх утворення і попередити можливість їх подальшої появи.

Для перевірки якості швів при виготовленні зварної опори на початку шви перевіряємо зовнішнім оглядом.

Зовнішній огляд - це дефекти, що виявляються неозброєним оком, а також за допомогою лупи із збільшенням не більше 10 разів. Зовнішнім оглядом перевіряють форму і розміри зварних швів за допомогою шаблонів і калібрів, а також звичайних вимірювальних інструментів.

Після зовнішнього огляду для виявлення дефекту застосовуємо магнітний вид контролю (Мал.18).

Мал.18

Він полягає в тому, що при проходженні магнітних силових ліній через контролюємий метал в місцях дефектів виникають поля розсіяння (Мал.19). Запис на магнітну стрічку полягає в наступному: стрічку (6) (Мал.18) вкладають на шов (4) з дефектом (5), вмикають електричний струм намагнічуючого пристрою (1). Стрічка за допомогою опорних роликів (3) перекочується уздовж шва.

Потім намагнічену стрічку знімають і відтворюють на дефектоскопі. Отримані імпульси передаються на осцилограф, де за формою відхилення променя на екрані судять про величину і характер дефекту. Цим способом виявляють будь-які внутрішні дефекти.

Якщо на поверхню металу нанести феромагнітний порошок, то над місцем дефекту скупчиться порошок у вигляді дефекту. Намагнічування здійснюється пропусканням струму по деталі, створенням магнітного поля навколо деталі дією електромагніту. Струм пропускають щільністю 15 - 20 А/мм2 по вертикалі зварювального дроту, що намотується трьома, шістьма витками на деталь.