книги из ГПНТБ / Безбах, Д. К. Сварка на открытых площадках в судостроении и судоремонте

0)

Рис. 65. Защитный кслпак (а) и веерная струя (б) для защиты

от ветра.

I — горелка; 2 — защитный колпак; 3 — веерная струя.

100

это усовершенствование позволяет лишь экономить защитный газ при отсутствии ветра. На ветру «газовые линзы» неэффективны.

К средствам местной защиты следует отнести переносные рамки, сетчатые колпаки 123], струйные завесы [21], ветро-отражательные

общей защиты позволяют повысить качество сварных соединений п улучшить условия труда сварщиков. Для защиты места сварки от неблагоприятных факторов погоды сварочный пост должен быть уком­ плектован переносными ширмами, рамками, а в ряде случаев — пере­ носной палаткой, тентом. Средства общей защиты наиболее надежны

инаиболее экономичны.

Внастоящее время задача создания легкого и удобного универ­ сального укрытия рабочего места сварщика применительно к усло­ виям судостроения и судоремонта еще не решена.

§ 13. Учет влияния погодных условий при расчете режимов сварки

При понижении температуры окружающей среды скорость сварки необходимо несколько понизить с целью избежания трещин, непро­ варов и других дефектов, а при повышении влажности кромок — с целью предотвращения пористости. При сварке в углекислом газе (С02) необходимо изменять диаметр сопла и расход защитного газа в зависимости от эффективной мощности дуги и скорости ветра.

Изменение одних параметров режима сварки вызывает необхо­ димость корректировки других. Возникающие при этом задачи можно весьма эффективно решать методом расчета.

Расчет параметров режима сварки. Параметры режима сварки рассчитывают преимущественно при автоматической сварке. В ка­ честве примера ниже приведем расчет основных параметров режима сварки при переменном и постоянном токе обратной полярности под флюсом ОСЦ-45 или АН-348А с добавкой до 30% гранулированного металла (крупки). Рассмотрим случай сварки тавровых швов одним проходом и стыковых швов без скоса кромок двумя проходами сое­ динений судокорпусных конструкций из углеродистых и низколе­ гированных сталей.

На наружные размеры шва и глубину проплавления, которые должны соответствовать ГОСТ 8713—70, влияет температура окру­ жающей среды, а также следующие основные параметры режима сварки: сварочный ток / Св, напряжение дуги (Уд, скорость сварки vCB, скорость подачи электродной проволоки иэ и ее диаметр d3.

Некоторое влияние на размеры-шва оказывают также свойства шлака, марка стали, повышенная влажность и т. п., однако их влиянием обычно молено пренебречь.

Прежде чем приступить к расчету режима сварки, необходимо установить размеры швов и глубину проплавления основного ме­ талла, которые необходимо обеспечить при сварке. Исходные дан­ ные приведены в табл. 32.

101

Одним из основных исходных параметров является площадь наплавленного металла в сечении шва. Зависимость площади напла­

102

где kM— доля металла, переходимого из флюса (при сварке с метал­ лической крупкой); ф — доля металла, теряемого на угар и раз­ брызгивание.

Коэффициент /гм можно определить по формуле

В связи с тем, что в формулу (53) входит несколько аргументов, значения которых можно выбрать только по методу последователь­ ных приближений, удобно воспользоваться номограммой, пред­ ставленной на рис. 69. Величина

Величины d3, v3, vCBвзаимно связаны и произвольно их назна­ чать нельзя. Скорость сварки зависит от скорости подачи проволоки, которая в свою очередь зависит от диаметра d3. Каждому диаметру электрода соответствует диапазон силы тока (скорости подачи элек­

103

трода), соответствующий устойчивому горению дуги, при котором качество формируемого шва (табл. 33) обеспечивается высокое.

диаметрам.

Однако силу тока нельзя выбирать произвольно, так как сов­ местно с другими параметрами режима сварки она связана с пара­ метрами шва сложной функциональной зависимостью, представляю­ щей в математическом отношении диффузную систему.

При сварке таврового соединения глубина проплавления не яв­ ляется решающим фактором, поэтому силу сварочного тока и диа­ метр электрода выбирают, исходя из условий, необходимых для вы­ сококачественного формирования шва. Диаметр электрода обычно равен 2, реже 3 мм, а сила тока находится в пределах, указанных

втабл. 33.

Воснову расчета режимов сварки стыковых соединений поло­

жена методика поправок к базовому режиму. Эксперименты пока­ зали, что при небольших отклонениях параметров от базовых свой­ ства диффузности проявляются слабо. Поэтому с успехом может быть использована методология однофакторного эксперимента.

Исходными данными служат размеры шва, соответствующие ба­ зовому режиму сварки, и зависимость их от каждого из параметров режима при базовом значении остальных. Суммарное влияние двух и более параметров определяется расчетным путем. Для вычисления

104

глубины проплавления, ширины или катета шва справедливо урав­ нение

Значения коэффициента ki приведены в табл. 34. Вместо рас­ четов по формуле (56) можно воспользоваться номограммой (рис. 70),

Через А Х обозначено: А /св• 10'2 Л, ДС/д В, Дг>св = 10-1 м/ч, Дd3 мм, А Т 0- 10-1 °С.

где графики соответствуют изменению одного из параметров при постоянном базовом значении других.

Глубину проплавления выбирают в зависимости от толщины основного металла

При наличии на поверхности свариваемых кромок влаги, сле­ дов коррозии и других загрязнений сварку ведут с незначительным проплавлением первого слоя. В этом случае

Определив отклонение требуемой глубины проплавления от ба­ зового значения, ориентировочно устанавливают, за счет изменения каких параметров режима сварки можно достичь этого отклонения. Затем по выбранному значению силы тока находят d3 и v3 (табл. 33), а по рис. 69 — скорость сварки vCB.

Напряжение дуги должно быть выбрано в соответствии с фор­

Полученное значение применяется за базовое.

Плавность очертаний шва и экономное расходование флюса до­ стигается прежде всего правильно выбранным значением напряже­

После выбора всех параметров режима по рис. 70 определяют ожидаемые размеры шва и глубину проплавления. Если они не соот­ ветствуют запроектированным, то корректируют режим сварки и

За счет понижения температуры (см. рис. 70) глубина проплавления умень­ шится на 0,3 мм; уменьшения на оставшиеся 1,8 мм можно достичь за счет корректи­ ровки силы тока и скорости сварки.

Ориентировочное отклонение силы тока для ДЛ = —1,8 мм составляет 100 А. Таким образом, сила тока в первом приближении

/ св = 900 — 100 = 800 А.

По табл. 33 выбираем наибольший диаметр проволоки для данной силы тока и устанавливаем скорость ее подачи йэ = 5 мм, v3 = 60 м/ч.

106

Приняв по ГОСТ 8713—58 AF = 0,30 FH0M, 6max = 1 мм и Fm[n = 18 мм'2,

по рис. 69 и уравнению (52) определим номинальную площадь сечения наплавлен­ ного металла.

По рис. 69 определим скорость сварки (см. пунктирные линии и стрелки): исв = 31 м/ч. Дополнительное отклонение глубины проплавления от изменения ско­ рости сварки составляет 0,3 мм, поэтому последнюю необходимо откорректировать,

т. е. сходимость результатов удовлетворитель­ ная.

Спомощью изложенного метода расчетов можно решать прямую

иобратную задачи: по заданным размерам шва определять нужный режим сварки или по заданному режиму сварки рассчитывать раз­

меры шва.

Расчет диаметра сопла. При полуавтоматической сварке в защит­ ных газах большое значение имеет правильный выбор диаметра сопла. Как было показано в § 6, диаметр сопла влияет на величину защищенного пятна. Ветер отклоняет струю защитного газа и сме­ щает защищенное пятно. Смещение необходимо компенсировать увеличением диаметра сопла,иначе участок ванны жидкого металла окажется незащищенным.

При полуавтоматической сварке углеродистых и низколегиро­ ванных сталей необходимо защищать не всю ванну, а только приле­ гающую к дуге область, диаметр которой примерно равен ширине сварочной ванны Ьв. Удлиненная хвостовая часть имеет малые раз­ меры, сравнительно низкую температуру и защищена пленкой шлака.

Если ветер смещает защищенное пятно на величину е, то диаметр

107

Как показывает практика, защита будет удовлетворительной при

е0 , l d n .

Между диаметром сопла и защищенного пятна па изделии суще­ ствует зависимость, определяемая уравнением (51) (см. § 6). С уче­ том уравнений (51) и (61) получим окончательную формулу для расчета диаметра сопла:

Для облегчения расчетов диаметра сопла на рис. 71 приведена номограмма.

Рис. 71. Номограмма для определения диаметра сопла сва рочнон горелки.

Расчет расхода защитного газа. Расход защитного газа опреде­ ляется в зависимости от его плотности, диаметра сопла, скорости ветра, а также от расстояния между соплом и изделием. При расчете расхода газа необходимо задать предельное смещение защищенного пятна на изделии е при номинальном расстоянии от торца сопла до изделия.

Из практики сварочных работ известны значения е ^ 0 ,1 dc

при Н ^ 0,5dc.

Подставив эти значения в уравнение (49), получим следующее

108

Заменив kx его значением по формуле (45) и выразив через рас­ ход газа V и площадь сечения сопла S, получим

Для горелки с утопленным токоподводящим мундштуком и соплом цилиндрической формы при сварке в углекислом газе, температура

ведена номограмма, ключ к которой показан пунктирными линиями. В большинстве сварочных горелок часть площади сечения сопла на выходе занимает токоподводящий наконечник. В этом случае

где Sc и 5„ — соответственно площади сечения сопла и наконечника мундштука, мм2.

109