РАЗДЕЛ 2
МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ
ИССЛЕДОВАНИЙ. ОБРАЗЦЫ. СВАРОЧНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕЖИМЫ.
Экспериментальные исследования проводили в соответствии с поставленными в
работе задачами, более подробно исследовались следующие вопросы:
Сравнение эффективности и технологичности существующих способов сварки с
принудительным охлаждением с разработанным способом (в КЗС) для тонколистового
металла;
Определение влияния КЗС на температурное поле, остаточные сварочные деформации
и напряжения;
Определение влияния состава КЗС на геометрические параметры и качество сварного
шва, а также на тип дуги и устойчивость ее горения;
Корректировка существующих расчетных методик по определению температурного
поля;
Определение оптимальных технологических параметров применения КЗС.
Нами была разработана методика эксперимента, сконструирована лабораторная
установка, подобраны сварочные материалы, средства измерения, размеры образцов
и оборудование.
При выборе сварочной подложки руководствовались литературными данными [16, 17]
рекомендующими мягкие малоуглеродистые стали для выявления полос текучести,
которыми являются Ст.3кп (ГОСТ 380-71) и ВСт.3пс (ГОСТ 11474-76) во всех
случаях размеры свариваемых пластин были 300Х200 мм толщиной до 10 мм. По
картине полос текучести выявляли влияние КЗС на напряженно-деформированное
состояние изделия после сварки.
В качестве электродов использовалась сварочная проволока Св-08 (ГОСТ 2246-70)
диаметром от 1,2 до 4 мм.
В качестве защитных газовых наполнителей КЗС использовали: Ar (ГОСТ 10157-79),
CO2 (ГОСТ 8050-85), He (ТУ 51-689-75, ГОСТ 20461-75), их смеси, 97,5% Ar +
+2,5% CO2, Ar + (5-30%) CO2, (30-50%) Ar + (50-70%) He, и их смеси с О2 (ГОСТ
5583-78), (79-77%) Ar + (21-23%) O2 (ТУ6-21-10-74), Ar + (2-5%) O2, (70-85%)
CO2 + (15-30%) O2, 70% Ar + 5% O2 + 25% CO2, 79% Ar + 1% O2 +
+20% CO2, 80% Ar + 5% O2 + 15% CO2, 91% Ar + 4% O2 + 5% CO2.
В качестве сварочного оборудования использовался автомат АДС-1000-1 с
источником питания ТДС-1000-4, также использовались автоматы АДГ-502 и АДФ-501
т.к. автоматическая сварка обеспечивает необходимую стабильность режима сварки
и возможность мобильного переналаживания технологических режимов. Для сварки
электрозаклепок использовали источник постоянного тока ВД-306 и лабораторный
электрозаклепочник.
Давление и расход защитных газов регулировали при помощи газовых редукторов:
РД-1БМ, РКД-00, РКД-1-00 (ГОСТ 18205-72, ГОСТ 13861-68).
Сварку выполняли на ориентировочных режимах для сварки в активных защитных
газах табл. 2.1, с последующей их корректировкой и обязательным ограничением
UдЈ30 В.
Таблица 2.1
Режимы сварки стыковых соединений в углекислом газе
однопроходных сварных швов (постоянный ток, обратная полярность)
,мм
dэл, мм
Iсв, А
Uд, В
Vсв, м/час
Вылет электрода, мм
Расход газа, л/мин
0,8-1,0
0,7-0,8
50-85
17-18
25-50
8-10
6-7
1,5-2,0
0,8-1,2
90-200
18-22
25-55
8-13
6-7
2,0
1,0-1,2
180-250
22-23
25-75
10-13
8-9
3,0
1,2-1,4
200-300
23-110
25-110
12-15
8-11
3,0-5,0
2,0
280-300
28-30
25-30
15-25
16-18
3,0-6,0
1,2
200-250
21-28
19-26
12-15
6,0-7,0
1,6
200-300
28-30
30-40
15-25
6,0-8,0
2,0
280-300
28-30
18-22
15-25
16-18
8,0-9,0
2,0
300-400
28-38
35-40
15-25
10-11
2,0
300-400
30-35
30-35
15-25
6-14
1,2-1,4
350-450
34-48
30-35
14-20
20-25
2.1. Обоснование и разработка комплексной защитной среды (КЗС).
В качестве защитных газов в настоящее время используют инертные или активные
газы: Ar, He, CO2 и др., а также их смеси (ГОСТ 19521-74). Ar на сегодняшний
день является дорогим и дефицитным газом, поэтому его использование при сварке
ограничено. Последнее обстоятельство вызывало необходимость изыскать дешевые и
недефицитные защитные газы для сварочного процесса.
К. В. Любавским и Н. М. Новожиловым был предложен удачный вариант использования
CO2 при сварке плавящимся электродом. За счет использования проволоки с
повышенным содержанием элементов-раскислителей (кремния и марганца) им
удалось получить плотные швы с высокими механическими свойствами. Практика
показала, что сварка в среде CO2, наряду с несомненными достоинствами, имеет
ряд недостатков:
1) сварочный углекислый газ повышенной чистоты все еще является дефицитным и
относительно дорогим, хотя его стоимость значительно меньше, чем Ar;
2) металл шва, выполненный в среде CO2, имеет повышенную склонность к трещинам,
что особенно заметно при сварке толстого металла, а также при сварке в зимних
условиях.
Попытка частичного решения указанных недостатков была сделана за счет
использования смесей различных газов, например: 85%Ar+15%CO2,
80%Ar+15%CO2+5%O2, 80%Ar+20%CO2, 79%Ar+20%CO2+1%O2, 91%Ar+5%CO2+4%O2,
98%Ar+2%O2, 97,5%Ar+2,5%CO2, 96%Ar+3%CO2+1%H2, 85%СО2+15%О2, 70%СО2+30%О2,
99,5%СО2+0,5%Н2 [2, 151], водяного пара в качестве защитной среды при дуговой
сварке [46, 111, 112].
В настоящее время остается актуальным изыскание дешевых и доступных защитных
сред. В этом отношении разработка и использование дисперсной системы (КЗС) для
защиты дуги — актуальный вопрос для промышленности. Основной предпосылкой для
разработки КЗС послужили способы дуговой сварки в активных защитных средах.
Еще в 1930—1940 гг. акад. К. К. Хренов предложил сварку под водой и провел
первые исследования. Эти работы показали, что большое количество водяных паров
и продуктов их диссоциации в зоне дуги может быть допущено. При сварке под
водой голой проволокой состав защитной среды имеет состав
75%Н2+14%СО+4%СО2+2%О2, остальное пары металла, марганца, воды и др. Дальнейшее
развитие указанных положений осуществлено Т. И. Авиловым, И. Р. Пацкевичем и
др. исследователям
- Київ+380960830922