Screenshot_65

Основыные параметры

Параметрами режима стыковой сварки непрерывным оплавлением являются сила тока l или мощность N, скорость оплавления Vопл (мм/сек), припуск на оплавление l опл (мм), припуск на осадку под током и без тока Δlоплlопл (мм), скорость осадки voe (мм/сек), общее давление осадки p (кг/мм2) или удельное давление р (кг/мм’3), установочная длина l (мм).

Для сварки оплавлением с подогревом регламентируются также количество циклов подогрева и длительность включения и пауз в течение каждого цикла. Иногда дополнительно устанавливаются сила тока при подогреве, температура подогрева, припуск на подогрев, давление в момент замыканий.

Сила тока

Эта величина приблизительно прямо пропорциональна сечению. Поэтому в практике принято пользоваться плотностью тока. Сила и плотность тока относятся к стадии оплавления как к основной для тепловых процессов. В связи с большим и относительно постоянным сопротивлением контакта плотность тока при оплавлении невелика и составляет 3—50 a/мм2. Для сварки непрерывным плавлением она больше и находится в пределах 10÷50 а/мм2, для сварки с подогревом 3-т-15 о/мм². Удельная мощность для сварки с подогревом находится в пределах 5—20 ква/см², для сварки непрерывным оплавлением 15—60 ква/см²

Скорость оплавления

Вначале она, как это видно на рис, мала, затем по мере нагрева металла она при той же мощности может и должна повышаться. Если подача будет отставать от плавления, то это увеличит зазор и длину перемычек, частота взрывов снизится и появится опасность окисления. Законы перемещения подвижной плиты машины и изменения скорости оплавления выразятся уравнениями.

Screenshot_72

Опытным путем найдены значения коэффициентов вил для отдельных металлов и вариантов технологического процесса. Так, при сварке непрерывным оплавлением труб сечением 400—600 мм² из низкоуглеродистой стали при небольшой мощности и малом припуске на оплавление, они будут равны а=0,15 -г 0,3 мм/сек2, п — 2, тогда Δlопл — (0,15/0,2) t3 и Vопл, — (0,3 * 0,4) t

.Screenshot_71

Сварка высоколегированных и аустенитных сталей, ввиду их малой электро- и теплопроводности и быстрого прогрева стыка требует относительно малых скоростей оплавления вначале и очень больших к концу.

Ускоренное перемещение плиты перед осадкой к концу оплавления желательно еще и потому, что содержащийся в этих сталях хром быстро окисляется. Выдерживание равенства скоростей подачи и плавления как условия устойчивого оплавления обеспечивает более полную защиту стыка от окисления. Закон перемещения плиты выражается уравнением

Screenshot_73

Когда сварка деталей того же сечения осуществляется с подогревом, скорость оплавления увеличивается, длительность его сокращается. Для упрощения скорость оплавления часто принимают как среднюю за все время оплавления.

  • Средняя скорость оплавления с увеличением сечения снижается.
  • Для сварки непрерывным оплавлением деталей небольшого сечения из малоуглеродистой стали средняя скорость оплавления обычно находится в пределах I—3 мм/сек.
  • Сварка деталей большого сечения (с подогревом), обычно осуществляется со скоростью оплавления 0.5—1,5 мм/сек.

Высоколегированные стали, цветные металлы, легкие сплавы свариваются со значительно большей скоростью оплавления. Так, при сварке аустенитных сталей скорость оплавления повышается в 1,5—2 раза, при сварке алюминия достигает 3—5-кратного значения по сравнению со сваркой ‘простой стали.

Особенности сварки:

  1. Скорость оплавления для закаливающихся сталей с целью предупреждения слишком сосредоточенного нагрева и быстрого охлаждения принимается несколько меньшей, чем для малоуглеродистой стали.
  2. Скорость оплавления устанавливается и контролируется только при использовании машин с автоматизированным механизмом подачи.

Screenshot_67

Припуск на оплавление выбирается так, чтобы неровности на торцах смогли выравняться, а нагрев деталей достиг такого состояния, когда на торцах образуется сплошной жидкий слой и деталь прогревается на необходимую глубину равномерно по сечению. При заданной скорости оплавления -припуском определяется длительность этой стадии. С увеличением диаметра или толщины деталей время, необходимое для выравнивания температуры по сечению и для распространения нагрева на требуемую глубину, возрастает. Соответственно должна увеличиться величина припуска на оплавление.

При сварке непрерывным оплавлением круглых стержней общий припуск для двух деталей ориентировочно составляет 0,7 + 0,8 от диаметра, причем для более тонких стержней отношение берется большим. Для сварки листов и труб относительно небольшой толщины припуск на оплавление может быть определен по соотношению:

Screenshot_74

где 8 —толщина листа или стенки трубы в мм.

Screenshot_70

При сварке с подогревом припуск на оплавление берется на 30—50% меньше, так как общий нагрев частично осуществляется еще до оплавления. Оплавление ведется главным образом лишь для защиты от окисления и может быть существенно сокращено по длительности и величине.

Припуск на осадку должен быть достаточным для полного закрывания лунок, остающихся после взрьь ва перемычек и совершения пластической деформаций возрастают. Вместе с этим должен увеличиваться припуск на осадку. Припуск на осадку находиться в зависимости от сечения. Для круглых стержней.

Screenshot_75

D и о —диаметр стержня или толщина листа в мм.

При возрастании скорости оплавления взрывы более толстых перемычек сопровождаются образованием более глубоких лунок; для их закрытия требуется увеличение припуска на осадку. От марки стали величина припуска практически не зависит.

Стадия осадки:

Этот шаг должен происходить частично под током, частично без тока. Преждевременное выключение тока может вызвать нежелательное охлаждение зоны стыка к моменту завершения осадки, затруднить удаление жидкого расплава и пластическое деформирование. Запоздалое выключение сопряжено с опасностью перегрева металла. Обычно осадка под током составляет 30—60% к общей осадке.

  1. Удельное давление для сварки малоуглеродистых сталей непрерывным оплавлением применяется в пределах 5—8 кг/мм2, для легированных сталей 6—10 кг/ мм²; для аустенитных сталей оно достигает 20—35 кг/мм2.
  2. С момента начала осадки оплавление прекращается, что сопряжено с опасностью образования окислов в стыке. Поэтому этот опасный интервал должен быть по возможности сокращен, т. е. скорость осадки должна быть высокой.
  3. Для малоуглеродистой стали скорость осадки примерно в 8—10 раз больше скорости оплавления и должна быть не меньше 10—15 мм/сек\ для сталей, легированных хромом, кремнием, алюминием, она достигает 30—80 мм/сек. Стыковая сварка алюминия проводится со скоростью осадки 100 -г 200 мм{сек.

Установочная длина выбирается так же, как и для сварки сопротивлением.

Screenshot_66

Количество циклов подогрева (соответственно необходимой глубине прогрева) увеличивается с сечением свариваемой детали. В диапазоне обычно свариваемых сечений количество циклов подогрева находится в пределах 3—20. Температура подогрева также повышается с 700—800° (для небольших сечений), до 900— 1100° (для больших сечений). При сварке малоуглеродистых сталей длительность каждого полного цикла составляет 1—4 сек., повышаясь вместе с сечением. При этом время импульса и паузы примерно одинаково. Остальные, упомянутые ранее, параметры режима подогрева регламентируются в специальных случаях.

Подготовка под сварку заключается в обработке торцов, зачистке поверхностей деталей в местах

Рис. Выравнивание сечений при стыковой сварке: о —для стержней неодинакового диаметра; б —для трубы и стержня; в и « — для деталей различной формы.

контакта с электродами и выравнивании сечений свариваемых деталей.

Обработка торцов

Торцы во избежание их нагрева и для сокращения припусков, а также для предотвращения окисления (при сварке сопротивлением) должны быть обработаны с достаточной точностью. Для сварки сопротивлением начальный зазор в стыке не должен превышать 0,15 припуска на осадку. Если сварка ведется на автоматических машинах, зазор должен быть еще меньшим.

Для сварки оплавлением требования к точности обработки торцов не очень строгие. При непрерScreenshot_69ывном оплавлении зазор в 1—1,5 мм не влияет на качество сварки, особенно когда задается несколько увеличенный припуск на оплавление.

Детали в местах зажатия электродами должны зачищаться для того, чтобы загрязнения (ржавчина и т. п.) не увеличили контактного сопротивления и не вызвали ненужного здесь и всегда вредного перегрева детали и электродов. Зачистка осуществляется наждаком, пескоструйной обработкой, травлением.

Выравнивание сечений производится для получения равных условий нагрева и деформаций при осадке и применяется для деталей с разницей сечений более чем на 10—15%.

Примеры выравнивания

Примеры выравнивания

 

 

риемы выравнивания