Ток является тем параметром режима, за счет изменения которого в большинстве случаев сварочной практики изменяют в желаемом направлении глубину провара основного металла. На ширину шва ток оказывает незначительное влияние, которое при решении практических вопросов можно не учитывать.
Наблюдаемое увеличение глубины проплавления с ростом тока обусловлено увеличением тепловой мощности и давления столба дуги, оказываемого на поверхность сварочной ванны. Глубина проплавления связана с током практически линейной зависимостью
H = k I,
где k- коэффициент пропорциональности; I- сварочный ток, который зависит от рода тока, диаметра электрода, вида соединения, состава флюса и определяется опытным путем.
При автоматической сварке под флюсом с постоянной скоростью подачи электродной проволоки часто вместо тока оперируют понятием скорости подачи электродной проволоки, определяющей в этих условиях ток. Чем выше скорость подачи, тем больше должен быть ток для того, чтобы обеспечить расплавление подаваемой в зону сварки проволоки.
Автоматы, рассчитанные на применение электродной проволоки диаметром 3-6 мм для сварки на токах 400 - 1200 А, могут иметь механизм, обеспечивающий подачу проволоки со скоростью 0,5-3,0 м/мин. Автоматы, предназначенные для применения электродной проволоки диаметром 1,6-2,5 мм для сварки на токах 200-600 А, могут иметь механизм, обеспечивающий подачу электродной проволоки со скоростью 3-12 м/мин.
Изменение скорости сварки в пределах 6-60 м/ч и изменение напряжения дуги в допустимых пределах в отношении формирования шва не оказывают существенного влияния на скорость плавления электродной проволоки.
71
Род и полярность тока влияют на форму и размеры шва. При сварке на постоянном токе обратной полярности глубина провара примерно на 40 % больше, чем при сварке на прямой полярности. При сварке на переменном токе глубина провара на 15-20 % ниже, чем при сварке на постоянном токе обратной полярности.
Это объясняется формой столба дуги. Анодное пятно занимает большую площадь по сравнению с катодным. Поэтому ширина ванны на прямой полярности возрастает.
Род и полярность тока заметно влияют на скорость плавления электродной проволоки. При сварке на одинаковых токах скорость плавления на обратной полярности ниже на 20-30 %, чем на прямой.
Поэтому при сварке на постоянном токе стыковых соединений без скоса кромок и угловых соединений с малым катетом следует применять ток обратной полярности. При работах, связанных с необходимостью наплавления большого количества металла, целесообразно использовать ток прямой полярности. Для сварки на токах свыше 300-400 А по экономическим соображениям следует применять переменный ток (стоимость сварочных трансформаторов значительно ниже стоимости преобразователей и выпрямителей).
Диаметр (сечение) электродной проволоки оказывает большое влияние на размер и форму сварного шва. Уменьшение диаметра проволоки при том же токе приводит к уменьшению подвижности столба дуги и, как следствие, к уменьшению глубины провара и уменьшению ширины шва. Особенно ярко влияние диаметра электродной проволоки на глубину провара сказывается при сварке на небольших токах.
Таким образом, заданная глубина провара может быть достигнута при меньшем токе снижением диаметра электрода. Однако использование этого явления не всегда возможно, так как применение электрода малого диаметра приводит к ухудшению формирования шва за счет уменьшения ширины прова-
72
ра и затруднения точного направления электрода по шву из-за малой его жесткости.
Электродную проволоку малого диаметра при сварке на токах повышенной плотности следует применять для получения узкого шва с глубоким проплавлением, а электроды большего диаметра при сварке на токе пониженной плотности - для получения широкого шва с небольшим проплавлением основного металла (например, наплавочные работы).
Напряжение дуги оказывает незначительное влияние на глубину провара, которым во многих случаях можно пренебречь. Ширина шва связана с напряжением на дуге прямой зависимостью. При слишком низком напряжении дуга горит нестабильно, поверхность шва получается не ровной, бугристой. С повышением напряжения формирование шва улучшается: он становится более широким и ровным с незначительным усилением. При чрезмерном увеличении напряжения дуги стабильность горения снижается, ширина провара может уменьшаться с ухудшением формирования шва.
Для обеспечения правильного формирования шва с уменьшением диаметра электродной проволоки и увеличением плотности тока необходимо повышать напряжение дуги.
При сварке на постоянном токе требуется более низкое напряжение при обратной полярности, чем при прямой. Необходимость более низкого напряжения при обратной полярности тока объясняется меньшей подвижностью дуги.
Скорость сварки оказывает менее значительное влияние на параметры шва, чем величина сварочного тока. С увеличением скорости сварки при неизменном токе и напряжении дуги время воздействия дуги на основной металл и количество выделяемого тепла на единицу длины шва уменьшаются, вследствие чего уменьшается глубина и ширина проплавления. При скорости сварки более 70-80 м/ч возможно образование подрезов, что частично устраняется увеличением напряжения дуги.
73
Технология сварки. При автоматической сварке под флюсом требования к подготовке кромок и сборке изделия под сварку более высокие, чем при ручной сварке.
Разделку кромок производят машинной кислородной или плазменно-дуговой резкой, а также на металлорежущих станках.
Свариваемые кромки перед сборкой должны быть тщательно отчищены от ржавчины, грязи, масла, влаги и шлаков. Это особенно важно при больших скоростях сварки, когда загрязнения, попадая в зону дуги, приводят к образованию пор, раковин и неметаллических включений. Очистку кромок на ширине 50-60 мм производят пескоструйной обработкой или протравливанием и пассивированием.
Перед сваркой детали закрепляют на стендах или иных устройствах с помощью различных приспособлений или прихватывают ручной сваркой. Прихватки длиной 50-70 мм располагают на расстоянии не более 400 мм друг от друга, а крайние прихватки – на расстоянии не менее 200 мм от края шва. Прихватки должны быть тщательно отчищены от шлака, брызг металла.
При сварке продольных швов для ввода электрода в шов и вывода его из шва за пределы изделия к кромкам приваривают вводные и выводные планки.
Режим автоматической сварки выбирают в зависимости от толщины свариваемых кромок, формы разделки и свариваемого металла.
Автоматической сваркой под флюсом выполняют стыковые, тавровые и нахлесточные соединения в нижнем положении шва.
Стыковые швы выполняют с разделкой и без разделки кромок. При этом шов может быть одно- и двусторонним, одно- и многослойным.
Односторонняя стыковая сварка применяется в малоответственных сварных соединениях или в случаях, когда конст-
74
рукция изделия не позволяет производить двухстороннюю сварку шва.
Для повышения производительности труда сварку стремятся выполнять однопроходными швами. За один проход без разделки кромок, как правило, выполняют стыковые соединения из стали толщиной 12-15 мм. Для обеспечения полного провара и необходимого усиления шва между кромками стыкуемого соединения должен быть предусмотрен зазор, зависящий от толщины металла.
Зазоры и превышение кромок устанавливают в зависимости от толщины свариваемых листов.
Колебание зазора в соединениях, свариваемых встык без разделки кромок, допускается 1-3 мм для листов толщиной 10-15 мм, 2-4 мм для листов толщиной 16-20 мм и 3 -6 мм для листов толщиной 21-30 мм. Превышения кромок при сварке листов указанной толщины допускаются 2; 2,5; 3 мм соответственно.
Значительный объем расплавленного металла большая глубина проплавления и некоторый перегрев ванны могут привести к вытеканию металла в зазор и нарушению процесса формирования шва. Чтобы избежать этого, следует использовать стальную или медную подкладку, флюсовую подушку или проварить шов с обратной стороны.
Сварка на стальной подкладке производится в тех случаях, когда конструкция изделия допускает приварку подкладки с обратной стороны шва. Стальную подкладку плотно подгоняют к плоскости свариваемых кромок с обратной стороны и прикрепляют короткими швами ручной дуговой сваркой. Автоматической сваркой, выполняя основной шов, одновременно проваривают металл подкладки. Подкладку изготавливают из стальной полосы шириной 20-60 мм и толщиной 4-6 мм.
Сварка на медной подкладке применяется для большего теплоотвода и предупреждения пережога металла кромок. Вместе с тем подкладка предупреждает протекание жидкого
75