§ 32. ОСНОВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ СВАРКИ И ВЛИЯНИЕ ПАРАМЕТРОВ РЕЖИМА НА ФОРМУ 01В А

С парку под слоем флюса производят голой электродном проволокой, которую подают в зону горе­ния дуги специальным механизмом, называемым головкой автомата. Токоподвод к проволоке осуществляется через скользящий контакт при прохождении проволоки через мундштук, изготовляемый из меди.

Малый вылет электрода, отсутствие покрытия, боль­шая скорость подачи электродной проволоки позволяют значительно увеличить силу сварочного тока по сравне­нию с ручной сваркой электродами тех же диаметров, что приводит к ускорению процесса плавления сварочной проволоки, увеличению глубины проплавлення основного металла и, как следствие, значительному повышению производительности. Коэффициент наплавки достигает 14—16, а в некоторых случаях даже 25—30 г/(А-ч). Доста­точно толстый слой флюса (до 60 мм), засыпаемого в зону сварки, расплавляется только на 30 %, делает дугу не­видимой (закрытой) и обеспечивает хорошую защиту рас­плавленного металла от окружающего воздуха, стабиль­ность процесса, небольшие потери на угар и разбрызги­вание.

Вследствие увеличения эффективной тепловой мощ­ности дуги может быть расширен диапазон толщин, сва­риваемых без скоса кромок. Так, при обычных режимах автоматической сварки встык без скоса кромок может сва­риваться металл толщиной до 15—20 мм. При этом увели­чивается проплавление основного металла, доля участия основного металла в металле шва составляет 0,5—0,7, тем самым значительно снижается расход электродной про­волоки на единицу длины шва. При сварке угловых швов увеличенная глубина провара "обеспечивает (при одишь ковом с ручной сваркой внешнем катете шва) большее рас­четное сечение. Поэтому при автоматической сварке под флюсом угловых швов катет может назначаться меньше, чем для шва, выполняемого ручной сваркой.

На качество и работоспособность сварного соедине­ния, выполняемого под слоем флюса, влияют не только известные нам конструктивные элементы шва, но и отно­шение ширины однопроходного шва к глубине провара. Коэффициент формы прова pa pT, r = e! h может изменяться r пределах от 0,5 "до~4Д7~Оптимальное его значение равно 1,3—2,0. Отношение ширины шва к его выпуклости фв = e/q (коэффициент формы валика) при хорошо сфор­мированных швах не должно выходить за пределы 7—10.

Основными параметрами режима автоматической и полуавтоматической сварки под флюсом являются сва­рочный ток и диаметр электродной проволоки, напряже­ние на дуге и скорость перемещения дуги. В зависимости от режима и технологических факторов будет меняться глубина провара, ширина шва, высота выпуклости и доля участия основного металла в металле шва.

Рассмотрим влияние каждого параметра режима и некоторых технологических факторов на указанные ве­личины.

Влияние силы сварочного тот проявляется в том, что с увеличением сварочного тока усиливается давление столба дуги на поверхность жидкого металла, дуга больше погружается в основной металл, возрастает погонная энергия и масса расплавленного в единицу времени электродного металла. В результате этого глубина про­вара и доля участия основного металла в металле шва увеличивается, ширина шва почти не меняется, а высота выпуклости шва возрастает. Коэффициент формы провара и количество расплавленного флюса уменьшаются.

Увеличение диаметра проволоки при неизменном сва­рочном токе приводит к усилению блуждания активного пятна по сечению конца электрода и поверхности свароч­ной ванны, вследствие чего глубина провара и выпуклость шва уменьшаются, а ширина шва возрастает. Если же при том же токе сварку производить электродной про­волокой меньшего диаметра, то это приведет к возраста­нию плотности тока, в результате увеличивается глубина провара, уменьшается ширина шва и коэффициент формы провара.

Данные по влиянию сварочного тока и диаметра элек­тродной проволоки на глубину провара приведены в табл. 30. Из приведенных данных следует, что при авто­матической сварке под флюсом для получения глубины провара 5 мм при диаметре электродной проволоки 2 мм

требуется сварочный ток силой 350 А, при диаметре 5 мм — 550 А.

Широкое применение электродной проволоки малых диаметров при сварке под флюсом металла заданной тол­щины обусловлено тем, что это цриводит к снижению необходимого сварочного тока, расхода энергии, умень­шению массы и габаритных размеров применяемого обо­рудования.

Влияние напряжения дуги зависит в основном от длины дуги и состава газов, заполняющих дуговой промежуток. Чем больше длина дуги, тем больше и напряжение. Уве­личение напряжения дуги приводит к увеличению ее подвижности, в результате чего значительно возрастает ширина шва, заметно снижается выпуклость шва, а глу­бина проплавления в практически встречающихся пре­делах изменения напряжения дуги остается почти по­стоянной. При увеличении толщины свариваемого ме­талла увеличение силы тока должно сопровождаться со­ответствующим повышением напряжения (табл. 31).

Увеличение скорости перемещения дуги приводит к сильному отклонению столба дуги в сторону, противо-

положную направлению перемещения, вследствие чего увеличивается горизонтальная составляющая давления дуги на расплавленный металл сварочной ванны, из-под дуги вытесняется больше жидкого металла, толщина слоя жидкого металла под дугой уменьшается и глубина проплавления при возрастании скорости перемещения до 25 м/ч (рис. 104, а) возрастает, несмотря на уменьше­ние погонной энергии. Это приводит к сокращению пло­щади сечения шва, уменьшению ширины шва, незначи­тельному росту выпуклости шва, увеличению доли уча-

Рис. 104. Влияние скорости перемещения дуги на откло-
нения ее и толщину слоя жидкого металла под ней

стия основного металла в металле шва и уменьшению коэф­фициента формы провара. При скорости перемещения дуги больше 25 м/ч (рис. 104, б) наблюдается еще более интен­сивное вытеснение жидкого металла из-под дуги, и при скоростях перемещения дуги до 40—50 м/ч глубина про­плавления растет, несмотря на уменьшение погонной энергии. При дальнейшем увеличении скорости перемеще­ния дуги влияние уменьшения погонной энергии ста­новится преобладающим, в результате глубина провара, ширина шва и площадь сечения шва уменьшаются, а при скорости перемещения дуги 70—80 м/ч уменьшение по­гонной энергии сварки и ширины нагрева кромок оказы­вается столь значительным, что по обе стороны шва обра­зуются краевые непровары — зоны несплавления (рис. 105).

На форму и размеры шва влияют не только основные параметры режима сварки, но и такие технологические факторы, как род и полярность тока, наклон электрода и изделия, вылет электрода, марка и структура флюса, конструктивная форма соединения и зазора.

Влияние рода тока и полярности на форму шва объяс­няется различным количеством теплоты, выделяющейся на катоде и аноде. При сварке под флюсом на аноде вы­деляется меньше теплоты, а на постоянном токе прямой
полярности глубина провара получается примерно на 40—50 % меньше, чем при сварке на обратной поляр­ности, и на 15—20 % меньше, чем при сварке на перемен­ном токе. В связи с этим при сварке на прямой полярности коэффициент наплавки и высота выпуклости шва больше, чем при сварке на обратной полярности.

Влияние наклона электро­да сказывается на изменении положения дуги. По наклону электрода вдоль шва разли­чают: наклон электрода уг­лом вперед (рис. 106, а) или углом назад (рис. 106, б). В первом случае существенно уменьшается глубина прова­ра и увеличивается ширина шва. Это имеет место возмож­но вследствие того, что боль­шая часть столба дуги рас­полагается над поверхностью основного металла и лучше прогревает свариваемые кромки, поэтому возникает возможность выполнения сварки под флюсом на ско­ростях несколько выше 80 м/ч без образования зон несплав - ления.

При наклоне электрода углом назад происходит бо­лее интенсивное вытеснение металла сварочной ванны, столб дуги глубже проникает в основной металл, что при­водит к некоторому увеличе­нию глубины провара и уменьшению ширины шва, поэто­му зоны несплавления образуются при меньшей скорости перемещения дуги, чем при вертикальном расположении электрода. Этот метод сварки применяется редко (напри­мер, при двухдуговой сварке).

Наклон изделия по отношению к горизонтальной плоскости оказывает влияние на формирование шва.

При сварке снизу вверх (на подъем) — рис. 107, а — расплавленный металл под действием собственного веса
вытекает из-под дуги в заднюю часть ванны, дуга глубже погружается в основной металл, подвижность дуги умень­шается, что приводит к увеличению глубины провара и уменьшению ширины шва.

Если угол наклона изделия при сварке под флюсом будет больше, чем 6°, то по обе стороны шва могут обра­зовываться подрезы.

При сварке сверху вниз (на спуск) — рис. 107, б — жидкий металл под действием собственного веса подтекает

Рис. 106. Наклон элек­трода вдоль шва (стрел­кой обозначено направле­ние перемещения дуги)

нод столб дуги, что приводит к увеличению толщины слоя металла под ним и усилению блуждания дуги по поверх­ности сварочной ванны. В результате уменьшается провар.

Рис. 107. Влияние поло­жения свариваемого из­делия н направлення свар­ки па формирование шва

Изменение вылета электрода и марки флюса приводит к изменению условий выделения теплоты. Увеличение вылета электрода вызывает усиление предварительного подогрева электрода проходящим током и возрастание скорости его плавления и коэффициента наплавки. Сум­марное напряжение при этом несколько увеличивается, а сварочный ток и глубина провара уменьшаются. Осо­бенно заметно влияние вылета электрода при полуавто­матической сварке проволокой диаметром 1,0—2,5 мм. В этом случае колебания в вылете электрода в пределах 8—10 мм могут привести к резкому ухудшению формиро­вания шва.

Флюсы отличаются стабилизирующими свойствами, плотностью, газопроницаемостью в жидком состоянии и вязкостью. С повышением стабилизирующих свойств флюса увеличиваются длина дуги и напряжение, вслед­ствие чего возрастает ширина шва и уменьшается глубина
провара. Влияние плотности флюса на форму шва свя­зано с тем, что изменение вызывает соответствующее изменение объема газовой полости в расплавленном шлаке, окружающем столб дуги. Чем больше плотность флюса, тем меньше объем газовой полости (что умень­шает блуждание дуги), возрастает давление в полости и расплавленный металл легче оттесняется из-под дуги. Прослойка жидкого металла под дугой становится меньше

и улучшается теплоот­дача от дуги к основно­му металлу. При этом ширина шва умень­шается, глубина про­вара увеличивается. С уменьшением объемной массы, например, при использовании пемзо - видного флюса, все про­исходит наоборот.

Зазор, разделка кро - Рис 108. Влияние подготовки кромок МОК и вид соединения на форму шва: а — стыковое соедине - шва оказывают незна­ние; б угловое соединение чительное влияние на

форму шва: очертание провара и общая высота шва Н остаются практически постоянными. Они влияют главным образом на соотно­шение долей участия основного и наплавленного металла в шве. Чем больше зазор или разделка, тем меньше доля основного металла в металле шва (рис. 108). Из рисунка также следует, что в зависимости от соотношения сече­ния зазора пли разделки и наплавленного металла, шов может быть выпуклым, нормальным или вогнутым. Поскольку общая высота шва, выполненного под флю­сом, практически не зависит от зазора и разделки кромок, угловой шов таврового сечения можно приравнивать к стыковому шву, выполненному в разделку кромок с углом раскрытия 90°.

Кроме всего указанного, на форму и качество швов сварных соединений существенное влияние оказывает зазор между деталями. Если между свариваемыми кром­ками листов имеется неравномерный зазор, то при ручной и полуавтоматической сварке открытой дугой сварщик соответствующим движением электрода и изменением скорости перемещения дуги может до некоторой степени
ныправить этот дефект сборки и обеспечить требуемую форму шва, а при автоматической сварке это осуществить невозможно. Плохая сборка, не обеспечивающая нужные зазоры для получения качественного шва, является основ­ным фактором, сдерживающим внедрение большинства способов автоматической сварки.