книги / Сварка плавлением

3)сварочная проволока Св-08А;

4)штангенциркуль;

5)секундомер.

Задания для лабораторной работы:

1. Изучить устройство и принцип работы роботизированного комплекса Fanuc (рисунок) для сварки в защитных газах.

Рис. Внешний вид и блок управления

спультом роботизированного комплекса

2.Записать в отчет исходные данные и параметры режима сварки. Сварочные материалы: dэ.пр = 1,2 мм, защитный газ 82 % Ar +

+18 % СО2, толщина металла 16 мм, сварочный ток 40–200 А, на- пряжениедуги26–28 В, скоростьподачипроволоки0,5–30 м/мин.

3.На заданном режиме провести наплавку сваркой в смеси газов, фиксируя время горения дуги, напряжение, силу сварочного тока.

4.Увеличивая силу тока примерно на 100–150 А и сохраняя при этом остальные параметры режима по возможности постоянными, наплавить еще два валика на эту же пластину.

51

5.Повторить опыт, изменяя напряжение, при этом остальные параметры режима сварки по возможности сохранять постоянными.

6.Оценить визуально характер влияния изменения режимов сварки на форму и размеры сварного шва. Определить размеры валиков h, e, q.

5.Составить отчет по результатам работы.

Лабораторная работа № 4 Определение механической неоднородности

сварных соединений

Краткие теоретические сведения

Технологические операции, применяемые в процессе изготовления сварных конструкций, могут существенно снижать начальную термодинамическую устойчивость свариваемого металла в связи с дополнительной гетерогенностью, обусловленной появлением различного рода неоднородностей.

Основными видами неоднородности сварного соединения являются: структурно-химические макро- и микронеоднородности металла, связанные с наличием литого металла шва, зоны термического влияния и основного металла (макронеоднородность), с наличием зерен, границ зерен, фаз, включений и т.д. в пределах каждой зоны сварного соединения (микронеоднородность); неоднородность упругопластического напряженного состояния, вызванная неравномерным распределением остаточных напряжений и деформаций в сварном соединении; геометрическая неоднородность, связанная с наличием дефектов сварного шва, конструктивных концентраторов, зависящихоттипасварного шва.

Наиболее характерной особенностью соединений, выполненных сваркой плавлением, является наличие зон с различными механическими свойствами.

Сварное стыковое соединение в поперечном сечении имеет несколько участков, которые могут существенно различаться ме-

52

жду собой по механическим свойствам и микростуктуре (рис. 1). Это сварной шов, околошовная зона (ЗТВ), материал, которой у ряда сталей претерпевает структурные превращения и может иметь повышенные твердость и прочность. Далее следует зона, нагревшаяся до более низких температур (основной металл).

Рис. 1. Сварное стыковое соединение в поперечном сечении (на примере сварного соединения из стали Х65)

В той или иной мере для сварных соединений характерно различие механических свойств металла на разных участках, соизмеримых с размерами соединения, называемое механической микронеоднородностью. Металл шва имеет литую структуру, но свойства зависят от химического состава металла, скорости охлаждения, характера кристаллизации и других факторов. К шву примыкает ряд зон, свойства и протяженность которых зависят от исходного структурного состояния, теплового режима сварки, длительности пребывания металла при высоких температурах и скорости его охлаждения.

Сварные конструкции выполняют из различных сплавов, влияние термического эффекта сварки этих сплавов вызывает появление (в зависимости от исходного состояния) закалочных структур, т.е. твердых прослоек, или же зон с пониженной твердостью, т.е. мягких прослоек.

53

Механическая микронеоднородность приводит к неравномерному распредлению в сварном соединении таких механических свойств металла, как предел прочности, предел текучести, относительное удлинение, твердость и др. Твердость материала зависит от его кристаллической структуры и связана с многими механическими и физическими характеристиками.

Цель работы – приобретение навыков экспериментального исследования неоднородности механических характеристик сварных соединений.

Материалы и оборудование:

1)образцы сварных соединений, выполненных разными способами сварки;

2)твердомер Виккерса;

3)микроскоп МБС 10;

4)линейка, калькулятор.

Задания для лабораторной работы:

1.Ознакомиться с особенностями работы на твердомере.

2.Выполнить разметку поверхности образцов путем нанесения точек измерения твердости (рис. 2).

Рис. 2. Схема разметки образцов для определения твердости. Точки – места измерений

3.Выполнить измерения твердости.

4.Результаты испытаний представить в таблице.

54

Результаты испытаний

5.Построить графики распределения твердости в поперечном сечении по средним значениям для каждой точки образца.

6.Проанализировать полученные результаты и занести краткие теоретические сведения в отчет.

Лабораторная работа № 5 Изучение влияния сварочного тока,

коэффициента плавления, наплавки на формирование шва при разных технологиях сварки плавлением

Краткие теоретические сведения

На производительность процесса электрической дуговой сварки влияют следующие факторы:

–сварочный ток;

–коэффициент плавления э;

–коэффициент наплавки н, который обычно меньше э, так как не весь расплавленный электродный металл переходит в шов: часть его выгорает, часть разбрызгивается.

Потери металла на угар и разбрызгивание, а также значения коэффициентов плавления и наплавки зависят от сварочного тока. Увеличение тока приводит к повышению температуры дуги, т.е. к интенсивности расплавления электрода и ускорению протекания химических реакций.

Влияние сварочного тока Iсв объясняется изменением давления дуги на поверхность сварочной ванны и тепловой мощности

55

дуги. С увеличением сварочного тока давление дуги возрастает, вследствие чего жидкий металл более интенсивно вытесняется из-под электрода. При плавящемся электроде дуга погружается вглубь металла и укорачивается. При этом глубина проплавления увеличивается примерно пропорционально току:

где k коэффициент пропорциональности, зависящий от рода и полярности тока, диаметра электрода, состава флюса или покрытия и удельного веса основного металла.

С увеличением удельного веса металла значение k падает, следовательно, для обеспечения той же глубины проплавления необходимо увеличить ток. Этим явлением, в частности, обусловливается общеизвестный факт увеличения глубины провара при сварке алюминия по сравнению со сваркой стали при неизменном сварочном токе.

Увеличение H приводит к повышению доли основного металла в металле шва.

Ширина шва практически не зависит от сварочного тока, так как одновременно с увеличением объема сварочной ванны дуга укорачивается и становится менее подвижной.

Повышение тока увеличивает количество наплавленного металла, расплавляемого в единицу времени. При неизменной ширине шва это приводит к увеличению высоты усиления (рис. 1). В итоге коэффициентыформыпровараиформываликауменьшаются.

На практике увеличение сварочного тока используют для увеличения провара и повышения количества наплавленногометалла.

56

При сварке постоянным током обратной полярности глубина провара примерно на 40 % больше, чем при сварке постоянным током прямой полярности. При сварке переменным током глубина провара на 15–20 % меньше, чем при сварке постоянным током обратной полярности.

На ширину шва изменение рода и полярности тока влияет следующим образом: при сварке постоянным током при прямой полярности ширина шва уменьшается по сравнению со сваркой постоянным током обратной полярности и, следовательно, по сравнению со сваркой переменным током. Наиболее четко снижение ширины шва в зависимости от полярности тока проявляется при повышении напряжения дуги при сварке под флюсом.

Цель работы – рассчитать коэффициент формы провара сварных соединений, выполненных разными режимами сварки; освоить навыки использования микроскопа МБС.

Материалы и оборудование:

1)образцы сварных соединений, выполненных на разных режимах сварки;

2)данные по режимам сварки сварных соединений (способ сварки, марка стали, режимы, сварочные материалы и др.);

3)микроскоп МБС 10;

4)линейка, калькулятор.

Задания для лабораторной работы:

1.Оформить в виде таблицы данные по режимам сварки сварныхсоединений.

2.Освоить работу с микроскопом типа МБС 10 (рис. 2).

Характеристики микроскопа МБС-10:

57

Рис. 2. Микроскоп МБС

3.Зарисовать в отчет схему сварного соединения.

4.Произвести замеры размеров сварного шва соединений (е – ширина шва, Н – глубина провара).

5.По размерам шва рассчитать коэффициент формы провара (мм):

пр = Н/е.

Как известно, фактическая форма провара при автоматической и механизированной сварке в большинстве случаев отличается от полуокружности: при сварке на больших токах и низких напряжениях пр 2 (кривая 2, рис. 3), а при сравнительно небольших силах тока и высоких напряжениях пр 2 (кривая 3, см. рис. 3).

58

60