Режимы сварки и работы источников питания сварочной дуги

Швы сварных соединений в зависимости от взаимного расположения деталей подразделяют на стыковые, угловые, тавровые и нахлесточные. Форма и размеры шва зависят от режима сварки. При ручной дуговой сварке основные параметры режима определяют диаметр электрода, значения тока и напряжения, род и полярность тока, скорость сварки.

Для высокой производительности сварочного процесса и получения качественного соединения дуга должна гореть устойчиво. Это зависит от многих факторов, среди которых основное значение имеют характеристики источников питания и наличие в материале свариваемых деталей и электродов элементов с малым потенциалом ионизации. Для повышения устойчивости горения дуги переменного тока в состав флюсов вводят элементы с низким потенциалом ионизации – калий, кальций, натрий. Однако все же на постоянном токе дуга горит надежнее. Поэтому качество сварного шва, выполненного на постоянном токе, выше, чем на переменном.

При выборе значения сварочного тока необходимо помнить, что с его увеличением возрастает количество выделенной теплоты и повышается давление дуги. При этом глубина провара возрастает. Большой ток повышает скорость плавления электрода и приводит к образованию швов с повышенной напряженностью металла.

Значение сварочного тока определяется также видом соединения: тавровые и нахлесточные соединения выполняют большим током по сравнению со стыковым.

Если для работ используют электроды диаметром 1...6 мм, что соответствует толщине свариваемого металла 0,5...10 мм, рабочий ток ориентировочно можно определить по формуле:

, (4.7)

где К - коэффициент, зависящий от диаметра электрода и вида покрытия, А/мм; d_эл - диаметр электрода, мм.

При этом руководствуются следующими данными: при диаметре электрода d = 1…2 мм, коэффициент равен К = 25…30 А/мм, соответственно при d = 1…2 мм – К = 30…45 А/мм, при d = 5…6 мм – К = 45…605 А/мм.

Большие значения коэффициента К принимают при выполнении горизонтальных сварных швов. Для получения вертикальных сварочный ток уменьшают на 10…15%, а потолочных – на 15…20%.

С уменьшением диаметра электрода при неизменной силе тока возрастает его плотность, стабилизируется перемещение дуги в направлении шва, выделяющаяся теплота концентрируется на меньшей площади свариваемого металла и, следовательно, уменьшается глубина провара.

Для дуги постоянного тока можно использовать ток прямой и обратной полярности. В первом случае минус источника присоединяют к электроду, во втором – к свариваемому изделию. Обратную полярность применяют в тех случаях, когда требуется уменьшить выделение теплоты на свариваемом изделии.

При сварке постоянным током прямой полярности глубина провара на 10...50% меньше, а переменным током – на 15...20%, чем при сварке постоянным током обратной полярности.

Скорость сварки существенно влияет на формирование основных характеристик шва. При скорости 10...12 м/ч увеличивается провар, а при более высоких скоростях уменьшаются глубина и ширина провара.

Рис. 4.7. Нагрузочные графики источников питания сварочной дуги при работе (а) и отключении (б) на холостом ходу и изменения их температуры (в)

Положение электрода при сварке может быть вертикальным, углом наклона вперед и назад. При сварке углом назад глубина провара растет, а ширина шва уменьшается. При сварке углом вперед глубина провара уменьшается, а ширина шва увеличивается.

Режим работы источников питания при ручной дуговой сварке характеризуется тем, что периоды нагрузки чередуются с паузами. Источник нагружается током только во время горения дуги, длительность этого периода определяется временем расплавления одного электрода. Минимальное время паузы зависит от времени, необходимого для замены электрода и повторного зажигания дуги. Длительность перерыва в горении дуги определяется также необходимостью замены деталей или передвижения сварщика с электрододержателем к новому участку сварки.

Из графиков нагрузок источников питания дуговой сварки, показанных на рисунке 4.7, видно, что источник питания установок во время паузы соответственно работает на холостом ходу (рис. 4.7, а) и отключается (рис. 4.7, б). Из графика (рис. 4.7, в) следует, что в рабочий период температура перегрева обмоток источника повышается, а в период паузы – понижается. Такой прерывистый режим работы источника характеризуется относительной продолжительностью включения (ПВ) или относительной продолжительностью работы (ПР), выражаемыми обычно в процентах. С некоторым приближением можно считать, что

, (4.8)

где τ₁ – время горения дуги, ч; τ₂ – время паузы или холостого хода, ч; τ_ц – общая продолжительность цикла, ч.

Каждый источник питания рассчитывают на номинальное напряжение и номинальный ток при определенной продолжительности работы.

Номинальным режимом работы источников питания обычной дуговой сварки, как правило, служит режим с ПР = 60% или ПВ = 65% при длительности цикла 5 мин. Общая продолжительность цикла нормируется, так как на температуру обмоток влияет абсолютное значение времени τ₁ горения дуги.

Если источник питания работает при ПР, меньшем или большем номинального (паспортного) значения, то допускаемый сварочный ток:

. (4.9)

По этой же формуле можно найти допускаемое ПР, если задано значение необходимого сварочного тока.

Источники питания многопостовых сварочных установок и дуговых автоматов рассчитывают на длительный режим работы, для которого значение ПР = 100%.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: