Влияние режима сварки на форму и состав шва

Размеры и конфигурация шва или слоя (при много­слойной сварке) определяются рядом величин (см. рис. 5-22 и 5-41). Размеры и форма  шва в значительной степени предопределяют

стойкость его против возникнове­ния кристаллизационных трещин, плавность перехода от основного металла к металлу шва и вероят­ность образования подрезов, непро-варов, наплывов и других дефектов, а также экономичность процесса. Установлено, что размеры шва и форма провара не зависят от типа шва. Например, форма и размеры углового шва таврового соединения, свариваемого в лодочку, практически полностью совпадают с формой и размером первого слоя многослойного стыкового шва с углом раскрытия кромок 90° (рис. 5-48). Форма валика, наплавляемого на пластину, практически идентична форме первого слоя стыкового шва при рюмкообразной подготовке кромок (рис. 5-49) и т. п.

Рассмотрим условия формирования шва при дуговой сварке. Форма шва для этого случая зависит от режима, способа сварки и положения шва в пространстве. Под понятием режим сварки подразумевают совокупность факторов, определяющих условия протекания процесса сварки. Сами факторы называют элемен­тами (составляющими, параметрами) режима сварки. К основным элементам режима дуговой сварки обычно относят величину, род и полярность тока, диаметр (или сечение) электрода, напряжение дуги, скорость перемещения дуги, вид защиты.

При автоматической сварке под флюсом с постоянной ско­ростью подачи сварочной проволоки часто вместо величины тока оперируют скоростью подачи сварочной проволоки, определя­ющей в этих условиях величину тока. Чем выше скорость подачи, тем больше должна быть сила тока для того, чтобы обеспечить расплавление подаваемой в зону сварки проволоки. Из приведен­ных на рис. 5-50 данных видно, что коэффициент наплавки уве­личивается с увеличением плотности тока в электроде и падает с  увеличением напряжения дуги.

При ручной дуговой сварке важным элементом режима яв­ляется   величина   поперечного   перемещения   конца   электрода.

Существенное влияние на формирование шва оказывают вылет электрода, положение электрода или сварочной проволоки в про­странстве (вертикальное, наклонное) и положение изделия при сварке.

Рассмотрим влияние различных факторов на размеры и форму шва при дуговой сварке одним электродом. Сварка двумя и более электродами, сварка электродной лентой или пластиной, сварка с глубоким проваром и другие специальные приемы имеют свои особенности. Однако общая закономерность влияния, оказывае­мого элементами режима и условиями сварки на размеры и форму шва, остается той же, что и при сварке одним электродом.

При рассмотрении влияния одного из элементов режима все остальные элементы принимают постоянными.

Все установленные закономерности относятся к случаю, когда глубина провара не превышает 0,7—0,8 толщины основного металла. Если глубина провара превышает 0,7—0,8 толщины основного металла, резко изменяются условия теплоотвода от нижней части сварочной ванны, что приводит к скачкообразному нарастанию провара вплоть до сплошного проплавления свари­ваемого металла и к заметному изменению конфигурации и раз­меров шва.

зависимостью

— коэффициент   пропорциональности,— сила

Значение коэффициента пропорциональности зависит от рода тока, диаметра электрода, скорости сварки и определяется опыт­ным путем. Существенное влияние на величину коэффициента пропорциональности оказывает плотность основного металла. С увеличением плотности металла значение kn падает и, следова­тельно, для обеспечения той же глубины провара необходимо увеличить силу тока. С уменьшением плотности металла наблю­дается обратная зависимость. Этим явлением обусловлен обще­известный факт увеличения глубины провара при сварке алюми­ния по сравнению со сваркой стали при той же силе тока. Путем изменения величины тока в большинстве случаев изменяют в же­лаемом направлении глубину провара основного металла. На ши­рину шва изменение величины тока оказывает незначительное влияние, которое при решении практических вопросов можно не учитывать.

Род и полярность тока также сказываются на глубине и ши­рине провара. При сварке постоянным током обратной полярности глубина провара примерно на 40—50% больше, чем при сварке постоянным током прямой полярности При сварке переменным током глубина провара на 15—20% ниже, чем при сварке постоян­ным током обратной полярности. В этом случае полярность тока изменяется 100 раз в секунду, что приводит к уменьшению выде­ления теплоты на основном металле за тот период, когда он яв­ляется анодом. 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 существенно снижение ширины шва в зависимости от полярности тока проявляется при повышенном напряжении дуги и поэтому имеет практическое зна­чение только при сварке под флюсом.

Уменьшение диаметра электрода при том же токе приводит к снижению подвижности столба дуги и, как следствие, к увели­чению глубины провара. Особенно четко влияние диаметра элек­трода на глубину провара сказывается при сварке на небольших токах При возрастании силы тока влияние диаметра электрода несколько сглаживается. Ширина шва растет с увеличением диа­метра электрода, что вызвано повышением подвижности столба дуги.

Из приведенных данных следует, что заданная глубина про­вара может быть достигнута при уменьшении диаметра электрода при более низкой силе тока. Однако применение электрода малого диаметра приводит к уменьшению коэффициента формы шва, затруднению точного направления электрода по шву (при механизированных способах сварки) и ухудшению формы усиле­ния.