Как влияют на форму наплавленного валика ток,напряжение на дуге и скорость сварки

Вопрос

Изменение свойств металла шва и околошовной зоны при сварке низколегированных сталей проявляется более значительно. Сварка горячекатаной стали способствует появлению закалочных структур на участках перегрева и нормализации. Механические свойства металла изменяются больше, чем при сварке низкоуглеродистых сталей. Термическая обработка низколегированных сталей — чаще всего закалка (термоупрочнение) с целью повышения их прочности при сохранении высокой пластичности, усложняет технологию их сварки. На участках рекристаллизации и синеломкости происходит разупрочнение стали под действием высокого отпуска с образованием структур преимущественно троостита или сорбита отпуска. Это разупрочнение тем больше, чем выше прочность основного металла в результате закалки. В этих процессах решающее значение имеет скорость охлаждения металла шва и в первую очередь погонная энергия при сварке. Повышение погонной энергии сварки сопровождается снижением твердости и расширением разупрочненной зоны. Околошовная зона, где наиболее резко выражены явления перегрева и закалки, служит вероятным местом образования холодных трещин при сварке низколегированных сталей.

Наиболее часто электрошлаковой сварке подвергается низкоуглеродистая котельная сталь 22К, химический состав которой (ТУЧМ 2952-51) (горячекатонная сталь)

Эта сталь содержит 0,7-0,9% марганца. Повышенное содержание марганца обеспечивает высокие пластические и вязкие свойства и достаточно высокую прочность (σ_в ≥ 44 кГ/мм², õ ≥ 20% и α_к ≥ 7,0 кГ · м/см²), несмотря на сравнительно низкое содержание углерода в ней. Относительно низкое содержание углерода уменьшает вероятность образования кристаллизационных трещин в металле шва и малопластичных закалочных структур в околошовной зоне. Иными словами, сталь 22К обладает высокой технологичностью и хорошей свариваемостью, благодаря чему из нее изготовляют элекрошлаковой сваркой обечайки барабанов паровых котлов высоких и сверхвысоких параметров пара (рис. 135) и другие ответственные конструкции, например колонны, траверсы, плиты и другие элементы мощных гидропрессов (рис. 136). Важное значение имеет и то, что сталь 22К. сохраняет достаточно высокие механические свойства в прокате значительных толщин. В настоящее время из этой стали изготовляют ответственные конструкции, которые требуют проката толщиной до 300 мм.

Для термоулучшенной стали более высоких классов прочности оптимальным является содержание углерода не более 0,15 %, ванадия до 0,15 % в сочетании с молибденом, хромом, ниобием, позволяющими предотвратить разупрочнение при отпуске закаленной стали. Дополнительное легирование такой стали никелем (до 2 %) позволяет сохранить на высоком уровне характеристики пластичности и вязкости. Регулятором размера зерна в термоулучшенных сталях, так же как в нормализуемых и горячекатаных, является алюминий.

На этой основе разработаны термоулучшенные высокопрочные стали марок 12ГН2МФАЮ и 12ХГН2МФБАЮ с пределом текучести 600 и 750 МПа соответственно.
Впервые в отечественной практике на основе карбонитридного упрочнения разработана единая группа строительных сталей, пригодных для сварных конструкций,эксплуатируемых как в обычных условиях, так и в условиях Крайнего Севера при температурах эксплуатации —70°С.

Низколегированные низкоуглеродистые конструкционные стали, предназначаемые для сварных конструкций, поставляют в основном в горячекатаном или нормализованном состоянии. Ряд сталей применяют в термоулучшенном состоянии (после закалки и отпуска), что дает возможность повысить их прочность и стойкость против хрупкого разрушения. Содержание углерода в низколегированных низкоуглеродистых конструкционных сталях не превышает 0,23%. Стали этого типа легируют рядом элементов, например марганцем, хромом, кремнием, ванадием и др., что приводит к некоторому повышению их прочности. Поэтому их часто называют низколегированными сталями повышенной прочности. Наклёп (5 и 10 %) с последующим старением заметно сказывается на механических свойствах термоулучшенной стали 10ХСНД при толщине листа 28 мм. Назначение данной стали − элементы сварных металлоконструкций и различные детали, к которым предъявляются требования повышенной прочности и коррозионной стойкости с ограничением массы и работающие при температуре от −70 до 450 °С [2]. Технологические свойства [3−5]: температура прокатки (ковки), °С:начала − 1200, конца − 850. Свариваемость − сваривается без ограничений. Способы сварки: РДС, АДСпод флюсом и газовой защитой, ЭШС. Обрабатываемость резанием − в нормализованном и отпущен_ном состоянии σ В =560 МПа, Кvб.ст =1,12, Кvтв.спл =1,4[6]. Склонность к отпускной хрупкости − малоск_лонна. Флокеночувствительность − не чувствитель_на. Заменитель − сталь 16Г2АФ. Вид поставки − сортовой прокат, в том числе фасонный, поковки и ко_ванные заготовки, трубы, полоса, лист тонкий итолстый (ГОСТ 19282_73, ГОСТ 19903_74, ГОСТ5521_76, ГОСТ 6713_75) [2].

как влияют на форму наплавленного валика ток,напряжение на дуге и скорость сварки

увеличением сварочного тока возрастает давление дуги, вследствие чего жидкий металл сварочной ванны более интенсивно вытесняется из-под электрода и дуга погружается в глубь основного металла.

Глубина проплавления основного металла h_п при этом увеличивается, в меньшей степени возрастает ширина шва b. Коэффициент формы шва при этом уменьшается.

Чем выше сварочный ток при неизменном напряжении, тем больше количество расплавляемого в единицу времени электродного металла, что приводит к увеличению высоты усиления а. В результате получается глубокий и узкий шов с большим усилением. Такие швы на низкоуглеродистых и низколегированных сталях менее стойки против образования трещин, а сварные соединения с подобными швами даже при отсутствии трещин обладают худшей работоспособностью при вибрационных (знакопеременных) нагрузках благодаря резкому переходу от шва к основному металлу. В этом месте чаще всего преждевременно разрушаются сварные соединения.

Следует также иметь в виду, что с повышением сварочного тока при прочих неизменных условиях уменьшается количество расплавляемого флюса.

Зависимость глубины проплавления от сварочного тока выражается формулой

h_п= К · I_св

где К - коэффициент пропорциональности (табл. 15), зависящий от рода тока и его полярности, от диаметра электрода и состава флюса.

С увеличением диаметра проволоки при неизменном сварочном токе (т. е. с уменьшением плотности тока) усиливается блуждание активного пятна по сечению конца электрода и по поверхности сварочной ванны, вследствие чего ширина шва возрастает, а глубина проплавления уменьшается. Уменьшение диаметра проволоки при неизменном токе (увеличение плотности тока) приводит к обратному явлению - сосредоточению активного пятна на оси электрода и уменьшению блуждания дуги по поверхности сварочной ванны. Вследствие этого глубина проплавления возрастает, а ширина шва уменьшается.

С повышением напряжения дуги при неизменном токе увеличиваются ее длина и подвижность, в результате чего значительно возрастает ширина шва и уменьшается высота его усиления. При этом глубина проплавления уменьшается незначительно.

Изменение скорости сварки при неизменном токе и напряжении оказывает влияние на глубину и ширину проплавления и на площадь сечения шва вследствие изменения положения столба дуги, толщины слоя жидкого металла под дугой и погонной энергии сварки. С увеличением скорости сварки столб дуги отклоняется в сторону, противоположную направлению сварки, вследствие чего из-под дуги вытесняется больше жидкого металла и толщина его слоя уменьшается. Вместе е этим уменьшается погонная энергия сварки, что приводит к сокращению площади сечения шва.

Жидкий металл сварочной ванны под дугой является как бы подушкой между дугой и основанием ванны (свариваемым металлом), препятствующей углублению дуги и увеличению проплавления основного металла. Чем толще слой жидкого металла под дугой, тем меньше глубина проплавления. Поэтому с возрастанием скорости сварки до 40-50 м/ч наблюдается некоторое увеличение глубины проплавления, несмотря на уменьшение погонной энергии сварки и площади сечения шва. При дальнейшем увеличении скорости сварки влияние уменьшения погонной энергии становится преобладающим и в результате этого глубина провара и площадь сечения шва уменьшаются.

Увеличение скорости сварки сопровождается уменьшением ширины провара (рис. 63), что обусловлено снижением погонной энергии сварки и отклонением столба дуги, вследствие чего уменьшается прогрев свариваемых кромок и жидкого металла сварочной ванны.

При сварке со скоростью более 70-80 м/ч ширина проплавления основного металла оказывается большей, чем ширина затвердевшего валика шва, и по обе его стороны образуются канавки, не заполненные металлом.

Дата добавления: 2015-12-01