2.6. Вибір режимів зварювання.

Режими зварювання – це сукупність різних факторів зварювального процесу, які забезпечують стійке горіння дуги і одержання швів заданих розмірів, форми та якості.

Зварна опора виготовляється ручним дуговим та газовим зварюванням.

Режими ручного дугового зварювання.

Показники режимів ручного дугового зварювання бувають основні і допоміжні. До основних параметрів зварювання відносяться:

1. діаметр електроду - dэл(мм)

2. сила зварного струму - 1_СВ(А)

3. напруга на дузі - Uд(B)

4. швидкість зварювання - Vзв(м/ч)

Діаметр електрода встановлюється залежно від товщини зварюваного металу, типу зварного з’єднання, розташування шва у просторі, розмірів деталі й складу зварювального матеріалу. При виготовленні зварного корпусу товщиною метала S=25мм, кутовими швами у нижньому та вертикальному положенні шва

застосовуємо електроди діаметром 4мм. Електрод повинен забезпечити провар кореня шва. Застосовувати електроди більшого діаметру не слід, оскільки велика маса електроду і рідкої ванни, крім того, міцність зварного з'єднання знижується за рахунок можливого не провару кореня шва.

Чим більший діаметр електроду - тим ширше шов і менше глибина провару.

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

Ізв = К х dел (А);

Де: К- коефіцієнт, який залежить від марки електроду. К= 35÷60 ;

dэл - діаметр електроду; dел= 4мм;

І_зв = 40 · 4 = 160 (А);

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

При зварюванні у вертикальному положенні шва, струм зменшують на 5-10% з тим щоб рідкий метал не витікав із зварювальної ванни. Отже зварний корпус виготовляється на струмі Ізв=150 – 160 А з урахуванням 10% на вертикальні шви. Із зміною сили струму змінюється глибина провару. Під впливом тиску дуги, який збільшується із зростанням струму, розплавлений метал витісняється з-під основи дуги, що може привести до наскрізного проплавлення .

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

При ручному дуговому зварюванні напруга зварювання змінюється від 18 до 22В, що не чинить практичного впливу на ширину шва.

Так, як при виготовленні зварного корпусу застосовуємо в якості джерела живлення трансформатор типу ТДМ-503, то його напруга згідно технологічних даних складає:

Uд=40B

Швидкість зварювання. При малих швидкостях для ручного дугового зварювання 1-1,5м/ч, глибина провару мінімальна, так,як інтенсивність витіснення рідкого металу зварювальної ванни з-під стовпа дуги невелика.

Теоретично швидкість зварювання можна визначити по формулі:

Vзв = 2500/ 50S (м/год)

Де: S - товщина металу S=10(мм);

Vзв= 2500 = 5(м/годину)

50·10

До допоміжних параметрів відносяться:

• рід і полярність струму

• тип, марка, покриття електроду

• кут нахилу електроду

• коливальні рухи електродом

• довжина дуги.

Довжина дуги. При збільшенні довжини дуги електрод більше нагрівається, а швидкість його плавлення збільшується, що призводить до зменшення струму і глибини провару. Так, як dел=4;5мм, то довжина дуги повинна знаходитися в межах:

L_д = (0,5 ÷ l, l) · dел (мм);

L_д = (0,5 ÷ 1, 1) · 4 = 2 ÷ 4,4 (мм).

Збільшення довжини дуги до 7мм і вище понизить її стійкість горіння, глибину проплавлення, підвищує втрати на чад і розбризкування, посилює шкідливу 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 вісі шва так, щоб метал зварного виробу проплавлявся на найбільшу глибину. При виготовленні зварної конструкції зварювання здійснюється в різних просторових положеннях в нижньому та вертикальному.

Кут нахилу електроду в нижньому і вертикальному положеннях має дорівнювати 15° від вертикалі у бік ведення шва.

Для отримання валика потрібної ширини виконують поперечні коливальні рухи електроду. Якщо переміщати електрод тільки уздовж шва, без коливальних рухів, то ширина шва дорівнює силі струму і швидкості зварювання, і складає:

С= (0,8 ÷ 1, 5) · dел (мм)

С = (0,8 ÷1,5) · 4 = 3,2 ÷ 6,0 (мм).

Якщо електрод здійснює коливальні рухи, то ширина шва складе:

С = (1,5 ÷ 4) · d ел (мм);

С = (1,5 ÷ 4) · 4 = 6 ÷ 16 (мм)

При зварюванні корпусу застосовуємо поперечні коливальні рухи електродом напівмісяцем з низу до гори, так як виконуються кутові шви. Такий рух електродом необхідний для попередження підрізів на верхній кромці й напливів на нижній, а також для отримання якісного провару кореня шва і хороше формування шва.

Способи заповнення шва по довжині і перерізу. По довжині шви виконують напрохід й обратноступенчастим способом.

По довжині зварні шви розбивають на ділянки, так як шви – довгі.

По довжині шви бувають: короткі до 300мм, середні від 300 -1000мм,

довгі - понад 1000 мм.

Довжина шва при зварюванні 2 стаканів до основи:

Lшва = (3,14 × 115 + 3,14 × 105) х 2 = 1381,6 мм

Довжина шва при зварюванні ребер з стаканами та основою:

Lшва = (60+ 115) ×16 = 2800 мм

Загальна довжина швів:

Lшва = 1381,6 + 2800 = 4181,6 мм

Довжина швів на деталях понад 1000 мм - це довгі шви.

Щоб уникнути жолоблення деталей при зварюванні довгих швів застосовують такі способи: від середини до країв й зворотно ступінчастий.

При зворотно ступінчастому зварюванні шви розбивають на ділянки довжиною від 100 до 350 мм, щоб кожна ділянка зварювалась однаковою кількістю електродів. Перехід з однієї ділянки на іншу поєднують із зміною електрода.

Кожна ділянка зварюється в напрямку, протилежному загальному напрямку зварювання.

Зворотньоступінчасте зварювання – є ефективним методом зменшення внутрішніх напруг і деформацій при зварюванні.

Для приварювання ребер, уха до корпусу застосовуємо зварювання напрохід, оскільки довжина швів невелика.

Усі параметри режимів ручного дугового зварювання зводимо в таблицю .

Всі параметри режимів зварювання зводимо в таблицю:

S, мм	dел, мм	Iзв, А	Uд, В	Vзв, м/год.	Lд, мм	С, мм	Кут нахилу
25	4	160	40	5	2,0-4,4	6-16	15°

До основних режимів газового зварювання відноситься:

• 1 – присаджувальний дріт;

• 2 – газове полум’я;

• 3 – пальник;

• 4– основний метал.

• потужність полум’я – П (л/год);

• Діаметр присаджувального дроту – Dел(мм);

• Марка присаджувального дроту;

• Маса присаджувального дроту – (г);

• Номер наконечника пальника;

• Тиск Ро₂; Рс₂н₂ – (мПа);

• Витрати О₂; С₂Н₂ - (дм³/год);

• Швидкість витікання горючої суміші – V (м/год);

• Кут нахилу пальника і присаджувального дроту;

• Склад полум'я;

• Спосіб зварювання;

• Коливальні рухи;

• Кут розкриття кромок; зазор; притуплення;

• Площа наплавленого металу – (мм²);

• Кількість проходів;

1.Потужність полум'я залежить від: властивостей металу та його товщини.

Потужність полум'я -П (л/год)- пропорційна товщині металу:

П = К ^.S ;

Де К – коефіцієнт пропорційності, що визначає витрати ацетилену в л/год, на 1мм товщини металу.

S – товщина металу, мм; при S=25мм;

П = 12 х 25 = 300 л/год.

В залежності від способу зварювання потужність полум'я визначають по формулі:

Лівий: П = ( 100 – 120 )S (л/год);

Правий П = ( 120 – 150 )S (л/год);

Для вуглецевої сталі при S < 5 мм, К = 12, а при S > 5 мм, К-зменшують на 20 – 25 %.

Потужність полум'я визначається витратами горючого газу в л/год, й регулюється номером наконечника пальника.

Потужність підбирається з рахунку :

Для S < 6мм - 60 дм³/год на 1мм товщини металу;

Для S > 6мм - 30 дм³/год на 1мм товщини металу.

Потужність полум'я впливає на : глибину провару, (мм); ширину,(мм) шва; посилення шва (мм).

Чим більша потужність, тим більше виділиться тепла, тим більша глибина провару, вища продуктивність з-за зростання швидкості розплавлення основного і присаджувального матеріалу.

2.Для заповнення зазору між кромками зварювальних деталей і отримання валика шва необхідної ширини, використовують присаджувальний дріт.

Марка присаджувального дроту обирається так як і електрод при ручному дуговому зварюванні в залежності від марки основного металу.

Діаметр присаджувального дроту обирають в залежності від:

S_мет.(мм); способу зварювання (лівий, правий); розташування шва у просторі.

Діаметр присаджувального дроту визначають по формулі:

Лівий D_пр. = S/2 + 1 , (мм);

D_пр. = 6/2 + 1 = 4 (мм);

Правий D_пр. = S/2, (мм); (або по таблиці )

Залежність діаметра присаджувального прудка від S_мет.

S(мм)	1…2	2…3	3…5	5…10	10…15	>15
d (мм)	-	2	3…4	3…5	4…6	6…8

Обираємо D_пр =4мм так, як S=25мм .

Для визначення маси дроту (г), що витрачається на зварювання 1м шва застосовують формулу:

m = K ^. S² , (г);

де К – відомий коефіцієнт пропорційності.

при S = 25мм, присаджувального дроту необхідно :

m = 12 ^. 25² = 7500 (г).

Тиск газу встановлюють в залежності від S_мет.(мм); № наконечника пальника.

Тиск газів переміщує рідкий метал до задньої стінки ванни і утворює луску шва.

При великому тиску О₂ – полум’я стає « жорстким», і видуває розплавлений метал з ванни. «М’яке» полум’я – схильне до зворотних ударів і хлопків. При зварюванні виставляють тиск в залежності від товщини металу по манометру редуктора:

Р_С2Н2 = 0,001 – 0,1 (мПа),

Р_О2 = 0,2 - 0,35 , (мПа).

4. Витрати О_{2 ;} С₂ Н₂, (л/год) залежить від: товщини металу; № наконечника пальника; тиску; діаметра мундштука. Обираємо наконечник №7 – витрати складають: ацетилену - 1800-2500 л/год; кисню-2000-2800л/год.

5. Швидкість витікання горючої суміші повина дорівнювати швидкості горіння. Якщо швидкість витікання більша за швидкість горіння, то полум’я відривається від пальника і гасне. Якщо швидкість витікання суміші меньша за швидкість горіння, то суміш загорається в середині наконечника. Швидкість зварювання повинна бути не менше 32 м/год для металу S < 20мм.

Швидкість витікання суміші з мундштука також залежить від № наконечника, S металу.

Чим більший № наконечника, тим більша швидкість витікання суміші.

Для наконечників:

№7 -V = 110 – 170 (м/с);(таблиця довідника).

6.Швидкість нагрівання металу залежить від кута нахилу мундштука й присаджувального дроту. Величина кута залежить від товщини металу.

Чим більша товщина металу, тим більший кут нахилу пальника, тим більша глибина проплавлення металу .

Залежність кута нахилу від товщини металу.

S (мм)	<1	1…3	3…5	5…7	7…10	10…15	>15
Кут(град)	20	30	40	50	60	70	80

При зварюванні корпусу кут нахилу складає 80⁰ відносно вісі шва.

Спочатку для кращого прогрівання металу кут нахилу встановлюють більший, а потім в міру нагрівання зменшують в залежності від товщини металу.

Зварна конструкція виготовляється з легованої сталі. Тому для зварювання обираємо нормальне полум’я.

Корпус має товщину метала 25мм, тому зварювання виконуємо правим способом.

Правий спосіб зварювання використовують при зварюванні металу S > 5мм, кращий захист ванни від кисню й азоту повітря. Якість шва краща. Правий спосіб економічніше, продуктивніше на 20 – 25 %, витрати газів на 15 – 20 % менші ніж при лівому способі.

Під час зварювання необхідно виконувати поперечні і повздовжні рухи кінцем мундштука.

Поперечний рух потрібний для рівномірного прогріву основного й присаджувального матеріалу, та одержання шва необхідної ширини.

Присаджувальним дротом також виконують коливальні рухи, але в напрямку, протилежному рухові пальника.

Зварювання виконується на відстані 2 – 6 мм, від ядра полум'я, а кінець присадки не виймають з рідкої ванни, а особливо з зони полум'я, щоб не окислювався метал шва.

Інші показники зварювання такі, як: підготовка металу до зварювання, кут розкриття кромок, зазор, притуплення, ширина шва, розташування шва у просторі, площа поперечного перерізу шва, кількість проходів розраховуються аналогічно, як і для ручного дугового зварювання.