Мои Конспекты
Главная | Обратная связь

...

Автомобили
Астрономия
Биология
География
Дом и сад
Другие языки
Другое
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Металлургия
Механика
Образование
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Туризм
Физика
Философия
Финансы
Химия
Черчение
Экология
Экономика
Электроника

Лекция 3 - Проплавление основного металла сварочной дугой.





Помощь в ✍️ написании работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Нагрев и проплавление основного металла при сварке

Плавление электрода

Плавление электродов при дуговых способах сварки осуществляется путем нагрева металла дугой от температуры ТТ до температуры капель ТК. Теплосодержание при этом возрастает от SТ до SК. Приравнивая количество теплоты, вводимое дугой, к количеству теплоты, вычисленному по теплосодержанию металла, получим уравнение процесса расплавления электрода

, где (2.41)

ηэ – эффективый КПД процесса нагрева электрода дугой.

Мгновенная производительность расплавления электрода в г/с при постоянных ηэиU зависит от температуры подогрева током и величины тока

, где (2.42)

С –весовая теплоемкость.

Для характеристики процесса расплавления электрода сварщики пользуются коэффициентом расплавления

[г/А·сек] или [г/А·час]

При ручной дуговой сварке коэффициент расплавления может быть в пределах αр @5÷14 г/А·час, а при автоматической сварке под флюсом αр @13÷23 г/А·час.

При ручной дуговой сварке коэффициент расплавления и производительность расплавления возрастают к концу плавления электрода вследствие нагрева током.

Неравномерность плавления электрода при правильно выбранных режимах сварки обычно не превышает 20–30 %. Чтобы избежать чрезмерного нагрева электродов током, ограничивают длину электродов (450 мм – для малоуглеродистых сталей и 400 мм – для аустенитных сталей) и величину тока (Iсв = 30–50 dэ).

При непрерывной подаче проволоки с постоянным вылетом скорость плавления проволоки определяется током и величиной вылета. С увеличением вылета при прочих равных условиях возрастает производительность расплавления электрода. Величину вылета обычно выбирают в пределах 30…50 мм.

Определение производительности расплавления обычно производится опытным путем.

Сварочная ванна

В процессе горения и перемещения дуги под ней образуется жидкая сварочная ванна. Основной металл расплавляется в передней части ванны и оттесняется к задней его части.

Рис 2.41 – Основные параметры сварочной ванны

По очертанию сварочной ванны можно судить о форме изотермической поверхности, соответствующей температуре плавления основного металла Тпл

Очертания ванны на поверхности изделия представляют собой изотерму Тпл. Параметрами ванны являются ее длина L, ширина B и глубина H. Величина и соотношение этих параметров зависят от многих причин: от режима сварки, состава атмосферы дуги, состава и свойств основного металла, положения шва в пространстве и т. д.

По форме ванны, образованной в нижнем положении, различают два вида сварочных дуг:

А) Поверхностная дуга (кратер неглубокий, под пятном дуги – значительный слой жидкого металла).

Б) Погруженная дуга (кратер глубокий, жидкий металл оттеснен к задней стенке ванны, дуга погружена в основной металл и эффективно оплавляет переднюю кромку ванны и ее обнаженное дно).

В зависимости от требований технологии могут применяться оба вида сварочных дуг.

Длину сварочной ванны можно определить из уравнений, связывающих между собой температуру, время и координаты тела. Например, при наплавке валика на массивное тело мощной быстродвижущейся дугой температурное поле описывается уравнением

, где r2 = y2 + z2

Так как нас интересует только максимальная длина ванны на поверхности изделия, то есть расстояние между точками А и Б (Рис. 2.41), лежащими на оси х.Положим, что r = 0, тогда

(2.43)

Определим время пребывания в жидком состоянии каждого элемента от точки А до Б, имеющего температуру выше Тпл. Определить это можно, положив t = tв и Т = Тпл, тогда

, считая, что , имеем , то есть время пребывания в жидком состоянии каждого элемента, лежащего на оси шва, пропорционально погонной энергии.

Зная tв и скорость сварки найдем длину ванны

(2.44)

Полагая, что , получим L = p2IU

То есть длина сварочной ванны при наплавке валика на массивное тело пропорциональна мощности дуги. Такая зависимость сохраняется и для наплавки валиков на стальные листы.

Контрольные вопросы:

1. Как рассчитывается длина сварочной ванны?

2. Что понимают под эффективным, термическим и полным к.п.д. источника нагрева? Как они определяются?

3. Как рассчитывается площадь зоны проплавления?

4. Как рассчитывается площадь наплавки?

5. Каковы особенности нагрева электродов при ручной дуговой сварке и влияния этого нагрева на производительность сварки и качество сварных швов?

 


Лекция 4 - Пути повышения производительности наплавки и проплавления.

Производительность процессов наплавки и проплавления

При дуговой сварке или наплавке одновременно происходит проплавление основного металла и расплавление электрода. Эти процессы вызываются двумя различными источниками тепла – анодным и катодным пятнами дуги. Распределение тепла дуги между ее полюсами (электродом и изделием) неодинаково и зависит от ряда факторов: материала полюсов, химического состава и свойств электродных покрытий и флюсов, рода тока, его полярности и т. д.

С точки зрения требований технологии было бы очень выгодно регулировать распределение тепла дуги между электродом и изделием. При наплавке, например, целесообразно увеличить долю тепла, расходуемую на расплавление электрода. Однако, в условиях электродуговой сварки, возможности перераспределения тепла между электродом и изделием весьма ограничены.

Производительность сварки или наплавки определяется характеристиками обоих процессов и может быть повышена за счет увеличения производительности наплавки или проплавления.

Производительность процесса дуговой сварки оценивается суммой масс наплавленного и проплавленного металла в единицу времени

G = gн + gпр, [г/сек].

Очевидно, что gн = vγFн; gпр = vγFпр (2.46)

Производительность наплавки gн зависит от производительности расплавления gр и коэффициента потерь y

gн = gр(1-y)

Экспериментально установлено, что

для автоматической сварки y = 1 – 2%

для ручной сварки y = 5 – 20 %

Удельная производительность наплавки и расплавления оценивается коэффициентами наплавки и расплавления

;

Эти коэффициенты характеризуют эффективность использования тока при расплавлении металла и наплавке. Из уравнений (2.46) легко найти выражения для определения площадей наплавки и проплавления в зависимости от режима сварки.

;

так как

,

Определим величину тока, зная, что , тогда

;

если считать постоянным , то

(2.47)

Площадь поперечного сечения наплавки прямо пропорциональна эффективной погонной энергии.

Площадь зоны проплавления рассчитываем из аналогичных соображений.

, откуда

Обозначив , получим

(2.48)

Площадь поперечного сечения проплавленной зоны пропорциональна эффективной погонной энергии и термическому коэффициенту полезного действия.

На основании анализа уравнения (2.48) можно сделать некоторые практические рекомендации.

1. При постоянной эффективной погонной энергии термический к.п.д. ht возрастет с увеличением qu и v. Это означает, что площадь проплавления Fпр увеличивается при высоких значениях тока и скорости сварки.

2. Для увеличения площади проплавления основного металла необходимо увеличить погонную энергию.

В условиях производства основной показатель производительности – скорость сварки, тогда как площади наплавки и проплавления чаще всего являются конструктивно заданными постоянными величинами. Проектом обычно задаются расчетные сечения катетов швов, глубина проплавления и т.п., поэтому повышение производительности сварки достигается только за счет увеличения скорости.

Возможные пути повышения скорости сварки при данном размере шва могут быть следующие.

А) Швы, образуемые преимущественно наплавленным металлом, для которых . К ним относятся швы с разделкой кромок, угловые швы с малым проплавлением.

Для таких швов

, но ,

следовательно , откуда

(2.49)

При заданном сечении скорость сварки растет с увеличением коэффициента наплавки и значения тока. Следовательно, для данных швов возможны два пути повышения производительности процесса наплавки:

1) Увеличение коэффициента наплавки за счет лучшего использования тепла дуги или введения дополнительного металла, например, при сварке электродами, покрытие которых содержит железный порошок.

2) Рост максимально допустимой плотности тока, а значит, и величины общего допустимого тока для данного диаметра электрода.

Б) Швы, образованные главным образом за счет проплавления основного металла. Для этих швов ; сюда относятся стыковые швы без разделки кромок.

Для швов типа (Б) основным технологическим требованием является обеспечение заданной глубины проплавления Н.

,

где μ – коэффициент полноты шва, или

.

С другой стороны, по уравнению (2.48)

.

Приравняем правые части этих выражений

, откуда

(2.50)

При заданной глубине провара Н величину m3 = 1/μH2γSпл выражения (2.50) можно считать постоянным. Тогда

(2.51)

Для повышения скорости сварки швов типа (Б) необходимо:

1) Применять методы сварки, допускающие большие токи и напряжения и выбирать электроды, отвечающие этим условиям;

2) Использовать методы или технику сварки, обеспечивающие максимальные значения относительной глубины проплавления.

Перечисленные требования хорошо выполняются при автоматической электродуговой сварке под флюсом.

Контрольные вопросы:

1. Чем оценивается производительность процесса дуговой сварки?

2. Как определяется коэффициент наплавки и расплавления?

3. От каких факторов зависит площадь поперечного сечения наплавки?

4. От каких факторов зависит площадь поперечного сечения проплавленной зоны?

5. Какими путями можно повысить производительность процесса наплавки?

6. Какими путями можно повысить производительность процесса сварки?

Доверь свою работу ✍️ кандидату наук!
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой



Поиск по сайту:







©2015-2020 mykonspekts.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.