Технология сварки балки коробчатого профиля

 

Сварочная углекислота

Согласно  ГОСТ 8050-85 газообразная и жидкая углекислота  поставляется трех видов: высшего, первого  и второго сортов. Для сварки рекомендуется  использовать углекислоту высшего  и первого сорта. Применение углекислоты  второго сорта для сварки допускается, однако желательно наличие осушителей газа. Допустимое содержание углекислого  газа и некоторых примесей в различных  марках углекислоты приведено в  таблице 8.

Таблица 8. Характеристики марок углекислоты по ГОСТ 8050-85

Марка углекислоты	Высший сорт	Первый сорт	Второй сорт
Объемная доля углекислого газа, %	99,8	99,5	98,8
Доля воды, %	нет	нет	≤0,1
Содержание водяных паров, г/м3	≤0,037	≤0,184	Не нормируется

Для извлечения влаги из углекислого газа применяется  осушитель газа. Он представляет собой  корпус, заполненный материалом (обычно силикагелем, медным купоросом или  алюмогелем), хорошо впитывающим влагу.

 

Таким образом, в работе используются:

1. для прихватки и предварительной подварки корня шва механизированной сваркой в среде углекислого газа:

• проволока сварочная Св-08ГС  ГОСТ 2246-70;

• двуокись углерода сварочная 1-го сорта ГОСТ 8050-85;

2. для автоматической дуговой сварки под слоем флюса:

• проволока сварочная Св-08ГА  ГОСТ 2246-70;
• флюс сварочный плавленый ОСЦ-45 ГОСТ 9087-69;

 

 

8. Расчёт режимов  сварки

Режимом сварки называют совокупность основных характеристик  сварочного процесса, обеспечивающих получение сварных соединений заданных размеров, формы и качества. В нашем случае такими характеристиками являются:  сила сварочного тока, плотность тока в электроде, напряжение дуги, скорость сварки, химический состав (марка) и грануляция флюса, род тока и его полярность, расход защитного газа.

Важнейшим параметром сварки является напряжение дуги, которое  определяет её длину. При увеличении длины дуги (напряжение дуги) ее горение  становится менее спокойным и  устойчивым, увеличивается разбрызгивание жидкого металла, возрастает возможность  попадания воздуха в зону сварки и насыщение наплавленного металла  азотом, усиливается выгорание элементов, содержащихся в проволоке, возрастает вероятность образования пор. Процесс зажигания дуги в большинстве случаев включает в себя три этапа: короткое замыкание электрода на заготовку, отвод электрода на расстояние 3–6 мм и возникновение устойчивого дугового разряда.

Скорость  подачи электродной проволоки выбирается в зависимости от величины сварочного тока, напряжения дуги, диаметра электродной  проволоки и её химического состава.

Режимы механизированной сварки в среде СО₂

Для осуществления  предварительной прихватки деталей  и последующей подварки корня  шва используется механизированная сварка плавящимся электродом в среде  углекислого газа. Основные параметры  режима сварки приведены в таблице 9 [1, стр. 226].

Таблица 9. Режимы сварки в среде СО₂

Параметр	Значение
Род тока	постоянный, обратной полярности
Диаметр электродной проволоки, мм	2
Сила тока, А	190
Напряжение дуги, В	30
Скорость сварки, м/ч	20
Расход защитного газа, л/мин	15
Вылет электрода, мм	13
Расстояние от сопла горелки до изделия, мм	10

 

 

Режимы автоматической сварки под флюсом

Сварка производится постоянным током обратной полярности. Рассчитаем параметры режима исходя из условия заполнения разделки в один проход, чтобы исключить возможные трудности, связанные с очищением шва от шлаковой корки (при многопроходной сварке) и повышения производительности.

1. Установим требуемую глубину провара.

При сварке по предварительной подварке корня шва, необходимость обеспечения проплавления на всю толщину металла отпадает. Поэтому ограничимся проплавлением 80%. 

,           (3)

где S – толщина металла, мм. В данном случае S = 10 мм.

 

2. Установим силу сварочного тока, обеспечивающего  заданную глубину проплавления.

 

где  - коэффициент пропорциональности, величина которого зависит от условий проведения сварки. Значение коэффициента для механизированной сварки проволокой диаметром d = 4 мм под слоем флюса ОСЦ-45 равно 1,15 [1, стр. 193]

 

 

3. Найдём  значение плотности тока в проволоке.

 
 

Такое значение является допустимым для данного вида сварки и диаметра проволоки.

4. Определим оптимальное напряжение дуги.

 

 

5. Определим площадь наплавленного металла  для покрытия разделки.

 

 

 

где   e – ширина валика, мм;

g – высота усиления, мм;

α – угол разделки, град.;

b – зазор в стыке, мм;

l = S – p, где p – величина притупления, мм;

С = H + g, мм;

По данным ГОСТ 8713-79 для данного  типа соединений:

e = 15мм, g = 2мм, b = 2мм, p = 2мм, α = 40º

 

 

6. Определим скорость сварки.

 

 

где  – коэффициент наплавки, г/А·ч. Для данного тока, диаметра

проволоки и вида сварки   [1, стр. 189]

 

 

 

 

7. Определим скорость подачи электродной проволоки.

 

 

 

Учитывая силу сварочного тока (700 А), рекомендуемая высота насыпки  флюса равна 40 мм. 

9. Выбор сварочного оборудования

В категорию  сварочного оборудования входят: источники питания, различного рода подающие механизмы, сварочные трактора, сварочные головки и др. Однако, качество сварки в первую очередь определяется параметрами источника питания, его стабильностью и надёжностью работы, поэтому остановимся на этом вопросе подробнее.

В настоящее  время используется три основных вида источников.

1. Сварочные трансформаторы.

Громоздкие  и тяжелые машины, вырабатывающие переменный ток. Так как в данной работе сварка производится только на постоянном токе, эти источники во внимание не принимаются.

2. Сварочные выпрямители.

Современные тиристорные сварочные выпрямители  находят широкое распространение  в цеховых условиях, где масса  и габариты источника не играют большой  роли. Развитая система управления последних моделей позволяет  в широких пределах менять сварочные  режимы, а применяемые схемы стабилизации режима позволяют использовать эти  источники в производстве ответственных  сварных конструкций.

3. Инверторные источники питания.

Сварочные инверторы используются как источники  питания для сварочных аппаратов  для всех методов дуговой сварки плавлением и в настоящее время  являются наиболее современным видом  сварочных источников питания. Среди  других сварочных аппаратов сварочные  инверторы отличаются хорошими сварочными свойствами, компактностью, малой массой и низким уровнем энергопотребления. Применяемая в последних моделях инверторов система управляемого каплепереноса позволяет добиться исключительного качества формирования шва.

Оборудование  для дуговой сварки в среде CO₂

Для обеспечения  качественного проплавления притупления  при наложении подварочного шва, а также исключения прожогов и вытекания расплавленного металла с обратной стороны шва, воспользуемся инверторным источником питания ДC400.33УКП фирмы «Технотрон» с управляемым каплепереносом (рисунок 3). Основные технические характеристики источника перечислены в таблице 10.

Благодаря «покапельному» управлению переносом металла, аппарат  ДC400.33УКП позволяет выйти на новый  качественный уровень сварки, при  котором ведется независимое  управление сварочным током и  скоростью подачи проволоки при  помощи быстродействующего микропроцессора  и обратных связей, позволяющих контролировать и изменять параметры сварочной  дуги более 1000 раз в секунду. Технология позволяет повысить производительность, исключить прожоги, снизить требования к точности подготовки кромок под сварку.

Рисунок 3. Сварочный источник ДC400.33УКП

 

Таблица 10. Технические характеристики источника питания ДC400.33УКП

Наименование параметра	Значение
Напряжение питания, В	380, +10% -15%
Потребляемая мощность, кВА, не более	20
Номинальный режим работы ПН, % (при +40oС)	60
Максимальный ток при ПН=100%, А	300
Диапазон рабочих температур, oС	От -40 до +40
Масса, кг	44
Габаритные размеры, мм	610х280х535
Напряжение питания, В	380, +10% -15%
Потребляемая мощность, кВА, не более	20
Номинальный режим работы ПН, % (при +40oС)	60

 

В работе также  применим подающий механизм ПМ-4.33 (рисунок 4), предназначенный для подачи сплошной стальной, алюминиевой и порошковой проволоки от 0,6 до 2,4 мм при работе с аппаратом ДС400.33, ДС400.33УКП и им подобными. Технические характеристики перечислены в таблице 11.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

• четырехроликовый  механизм подачи;
• зубчатое зацепление подающих и прижимных роликов;
• регулируемое усилие прижима;
• возможна эксплуатация на удалении до 50м от сварочного источника;
• отсекатель защитного газа;
• дистанционное управление скоростью подачи проволоки;
• возможность работы в непрерывном 2-х и 4-хтактном режиме.

Таблица 11. Технические характеристики подающего механизма ПМ-4.33

Наименование параметра	Значение
Напряжение питания, В	~36В
Потребляемая мощность, кВА, не более	0,2
Скорость подачи проволоки, м/сек	1-17
Диаметр проволоки, мм - Сплошной - Алюминевой - Порошковая	0.6-1.6 1.0-2.4 0.9-2.4
Диапазон рабочих температур, °С	От -40 до +40
Масса, кг	14
Габаритные размеры, мм	580х202х423

 

Оборудование  для сварки под флюсом

Выберем в качестве источника питания сварочный выпрямитель ВДУ-1000 (рисунок 5). Это универсальный выпрямитель, выполненный с тиристорным регулированием и имеющий универсальные жесткие и падающие внешние характеристики, предназначенный для комплектации сварочных автоматов или полуавтоматов для сварки в среде защитных газов или для сварки и наплавки под флюсом изделий из углеродистых и малоуглеродистых сталей на постоянном токе обратной полярности. Основные технические характеристики выпрямителя перечислены в таблице 12.

 

Рисунок 5. Сварочный выпрямитель ВДУ-1000

 

Таблица 12. Технические характеристики выпрямителя ВДУ- 1000

Наименование параметра	Значение
Напряжение питающей сети, В	3х380
Частота питающей сети, Гц	50
Номинальный сварочный ток, А (при  ПВ, %)	1000 (60%) 800 (100%)
Пределы регулирования сварочного тока, А	150 ÷ 1000
Пределы регулирования сварочного напряжения, В	24 ÷ 45
Номинальное рабочее напряжение, В	45
Напряжение холостого хода, В, не более	55
Потребляемая мощность при номинальном  токе, кВА	не более 57
Масса, кг, не более	360
Габариты, мм, не более	695х610х1105

 

В данной работе используем сварочный трактор АДФ-800 (рисунок 6), предназначенный для сварки и наплавки электродной проволокой под слоем флюса. Работает в комплекте с выпрямителями ВДУ-1250, ВДУ-1000, ВДУ-630 и др. АДФ-800 представляет собой самоходное устройство в котором подача

Рисунок 6. Сварочный автомат АДФ-800

Трактор АДФ-800 имеет следующие  основные технические решения:

• микропроцессорный блок управления;
• плавная регулировка скорости подачи электродной проволоки (сварочного тока);
• плавная регулировка скорости перемещения тележки (скорости сварки);
• стабилизация скорости сварки и скорости подачи проволоки;
• цифровая индикация величины сварочного тока и напряжения, скорости сварки, времени заварки кратера и времени растяжки дуги;
• предварительная установка сварочного режима (скорости подачи проволоки, напряжения на дуге, скорости перемещения по свариваемому изделию);