7 Расчет режимов сварки

Наиболее распространенный спо­соб стыковой сварки деталей разных сечений. Этим способом успешно сваривают различные стали и цветные металлы. Перед оплавлением применяют предварительный подогрев, что дает возможность уменьшить припуск на сварку, расширить зону нагрева деталей, уменьшить мощность сварочной машины. Для нагрева ток подается отдельными импульсами длительностью 0,2 — 0,5 с, чередующимися с паузами такой же длительности. Импульсы подогрева создаются кратковременным замыканием деталей при воз­вратно - поступательном движении подвижного стола машины.

Рисунок 8 - Установочная длина при стыковой сварке оплавлением

Рисунок 9 - Схема формирова­ния стыкового соединения при стыковой оплавле­нием

Параметры режима стыковой сварки оплавлением: установочная длина l₁, l₂, припуски на оплавление Δ_опл и осадку Δ_ос, скорости оплавления υ_опл и осадки υ_oc, токи оплавления I_опл и осадки I_ог, а также усилие осадки F_oc, длительность оплавления t_опл и осадки t_oc, а также осадки под током t_oc.т.

Скорость оплавления определяется величиной перемещения по­движной плиты стола S в единицу времени.

Подогрев задается температурой Т_пол или длительностью t_под, длительностью пауз t_пз и числом импульсов тока и пауз п. Иногда задают напряжение холостого хода U_х.х или программу его изме­нения. На рисунке 10 приведена циклограмма процесса стыковой сварки оплавлением с подогревом.

Установочная длина l и припуск на сварку Δ_св за­висят от размеров и формы сечения, способа сварки и свойств свари­ваемого металла. С увеличением сечения, теплопроводности и элек­тропроводимости значение l также увеличивается. При сварке разно­родных металлов l разная. [16]

Рисунок 10 - Циклограмма процесса стыковой сварки оплавлением с подогревом

Обозначение	Название	Рекомендации по определению
lуст	Установочная длина	(7.1) (7.2)
Δсв	Общий припуск на сварку	(7.3)
Δопл	Припуск на оплавление	О пределяется по номограммам. (7.4)
Δос	Припуск на осадку	Определяется по номограммам. (7.5)
vопл	Скорость оплавления	Зависит от плотности тока, степени подогрева и марки стали.
Iопл	Ток оплавления	(7.6) где j – плотность тока,а/мм2 S – площадь поперечного сечения Для деталей круглого сечения можно воспользоваться формулой: (7.7) где d – диаметр детали, см vопл - средняя скорость оплавления, см/с
Обозначение	Название	Рекомендации по определению
Iос	Ток осадки	Т.к. происходит возрастание тока в 2-5 раз во время осадки, то необходимо снижение тока за счет фазовой регулировки.
Pос	Давление осадки	Определяется по таблицам в зависимости от площади деталей, ширины зоны разогрева и интенсивности окисления торцов при оплавлении.
Tпод (для Ксоп)	Температура подогрева	Определяется по таблицам в зависимости от площади поперечного сечения и марки стали.

Таблица 10 - Параметры режима контактной стыковой сварки оплавлением и способы их расчета

С увеличением l увеличиваются сопротивление сварочного кон­тура и потребляемая мощность, расширяется зона нагрева и умень­шается жесткость свариваемых деталей. При малой l много теплоты отводится в зажимные губки и зона интенсивного нагрева сужается. Это затрудняет пластическую деформацию и требует увеличения усилия осадки.

Режим стыковой сварки оплавлением характеризуется следующими параметрами:

1.установочной длиной l, мм;

2.припуском на оплавление Δ_ОПЛ, мм;

3.припуском на осадку Δ_ОС, мм;

4.скоростью оплавления V_ОПЛ, мм/с;

5.скоростью осадки V_ОС, мм/с;

6.током оплавления I_ОПЛ и током осадки I_ОС;

7.длительностью осадки под током t_{ОС. Т}.

8.температурой подогрева перед сваркой Т°_ПОД;

9.временем подогрева t_ПОД;

10.усилием осадки Р_ОС, кг.

Расчет:

Расчеты режимов контактной сварки производим для калибра цепей 34х126.

1. Принимаем установочную длину , что соответствует 34 мм.

2. Припуски на оплавление

Δ_СВАРКУ =Δ_ОПЛ+Δ_ОС (на оплавление + на осадку) выбирают по монограммам в зависимости от площади сечения заготовок. Принимаем припуск на сварку равный 14 мм.

Припуск на оплавление обычно составляет 0,7÷0,8 общего припуска на сварку.

Δ_опл = 0,7*14= 10 мм

3. Припуск на осадку

Припуск на осадку будет равен 4 мм.

Припуск на осадку под током составляет (0,3÷1,0)Δ_ОС.

Осадку под током принимаем 1,5 мм.

4. Скорость оплавления (или его длительность) зависят от плотности тока, степени подогрева детали и от марки стали.

Для легированных сталей средняя V_ОПЛ=2,5÷3,5мм/с.

5. Скорость осадки (V_ОС, мм/с) должна быть не ниже определённого предела, который растёт с увеличением склонности металла к окислению. Высокая скорость осадки особенно важна в первый момент (когда закрывается зазор между оплавленными торцами), затрудняет образование окислов и способствует их более полному удалению из стыка. После осадки на 30÷40% скорость осадки может быть уменьшена в 2÷3 раза. Принимаем начальную скорость осадки 80-100мм/с

6. Ток при оплавлении можно ориентировочно рассчитать для сварки крупных деталей по следующей зависимости:

, кА

d – диаметр детали, см;

V_ОПЛ – средняя скорость оплавления, см/с.

Плотность тока к концу оплавления возрастает и для изделий сечением 250÷1000мм² из сталей составляет 25÷30А/мм², а при сварке крупных изделий 5А/мм²

I_опл = 22,700-27200 А

Отключение тока целесообразно производить во второй стадии осадки, но не слишком задерживаясь, так как при осадке происходит значительное уменьшение контактного сопротивления, что приводит к возрастанию тока в 3÷5 раз, то есть может возникнуть перегрев метала в зоне стыка, и к укрупнению размеров зерна.

Во время осадки силу тока уменьшают путём фазового регулирования.

7. При сварке деталей сечений S<1000мм² подогрев выполняется кратковременными импульсами до Т=500÷700°С.

Время подогрева t_ПОД возрастает с увеличением площади сечения деталей от нескольких секунд при сварке деталей S=500÷1000мм².

Длительность импульсов подогрева (t_ИМП) обычно составляет 0,1÷0,3с.

При стыковой сварке кольцевых деталей возникает шунтирование тока через кольцо, что требует увеличения мощности (до50%) по сравнению с деталями незамкнутой формы.

8. Давление осадки зависит от свариваемых материалов, вида сварки (непрерывным оплавлением и оплавлением с подогревом) (P_{Н. П.}>P_{ОПЛ. С ПОДОГРЕВОМ}) и может изменяться в широких пределах. Ориентировочное значение удельного давления 4-6 кг/мм²

Оптимальные режимы сварки отработанные и установленные на сварочной машине.

- Пути:

Исходное положение каретки, мм – 50 мм

Положение каретки перед сваркой, мм – 34

Путь сгорания при реверсировании, мм – 3,5 (входит в участок оплавления)

Участок оплавления, мм – 5,5 мм

Осадка под током, мм – 1,5

Конечное положение каретки, мм – 20

- Время процесса

Предварительный подогрев, с - 0,5

Контроль осадки, с – 0,5

Выдержка после осадки, с – 0,5

- Давление

Давление при реверсировании, бар – 10

Возврат каретки, бар – 100

Давление при сварке, бар – 160

Давление осадки, бар – 190

- Скорость

Реверс, вперед, скт – 9,5

Реверс, назад, скт - 8

Оплавление, вперед, скт – 1,6

Оплавление, назад, скт – 1,5

Ускорение осадки, скт – 0,3

- Реверс

Верхнее значение силы тока, кА - 26

Нижнее значение силы тока, кА - 24

Время контакта, с – 0,2

Время паузы, с – 0,15

Количество реверсов - 9

- Фазовая отсечка

Реверс, вперед, скт - 85

Реверс, назад, скт - 55

Оплавление, скт - 90

Нагрев, скт - 90

Заданное значение силы тока, кА - 28

- Давление на электродах

- Горизонтальное

Начало, бар - 80

Сварка, бар - 130

Назад, бар - 60

- Вертикальное

Вниз, бар - 40

Сварка, бар - 160

Вверх бар, бар 60

- Основная транспортная система

Скорость до / после - 4000

Путь назад, мм - 210

Путь вперед, мм - 55