Выбор режима стыковой сварки оплавлением

При сварке оплавлением электрические параметры режима зависят от теплопроводности и температуры плавления металла и определяются в основном скоростью оплавления, которая задается также с учетом активности металла к взаимодействию с газами и к процессам испарения легирующих элементов, а также от сечения свариваемых деталей. Усилие осадки и скорость осадки соответственно определяются теплопроводностью металла и его активностью к окислению.

При сварке оплавлением стремятся обеспечить:

1) нагрев деталей для оплавления торцов и проведения деформации с целью удаления оксидов, а также для предупреждения образования, неблагоприятных структур в околошовной зоне;

2) локальную интенсивность оплавления перед осадкой для формирования равномерно оплавленного слоя металла, предупреждения окисления и получения благоприятного рельефа поверхности торцов;

3) деформацию деталей с достаточно большой скоростью, предупреждающей преждевременное остывание металла торцов и застревание оксидов в стыке. Величина деформации должна обеспечивать определенное растекание металла в плоскости стыка и выравнивание рельефа поверхности, необходимое для выдавливания расплавленного металла и оксидов.

Основные параметры режима: скорость оплавления , плотность тока при оплавлении , припуск на оплавление , время оплавления , величина осадки и ее скорость , длительность осадки под током , величина осадки под током , усилие осадки или давление осадки , установочная длина детали . Задают также напряжение холостого хода машины и программу его изменения. При сварке импульсным оплавлением указывают также частоту и амплитуду колебаний подвижной плиты машины.

При сварке оплавлением с подогревом задают температуру подогрева , длительность подогрева , число импульсов подогрева и их длительность припуск на подогрев .

Скорость оплавления выбирают из условий получения определенного распределения температуры в деталях. Для равномерного нагрева торцов перед осадкой конечную скорость оплавления значительно увеличивают. От припуска на оплавление зависит получение равномерного нагрева по сечению, оптимального распределения температуры вдоль деталей и образование слоя расплавленного металла на торцах. Обычно составляет 0,7…0,8 общего припуска на сварку. При сварке с подогревом и импульсным оплавлением сокращается в 2…3 раза.

Плотность тока должна обеспечить процесс устойчивого оплавления. Она увеличивается с увеличением металла и , снижается при сварке с подогревом, а также при сварке деталей большого сечения. Вначале оплавления наибольшая, по мере нагрева деталей она снижается, однако увеличение скорости оплавления к концу процесса вызывает увеличение .

Припуск на осадку выбирают из условия удаления нагретого металла и оксидов из стыка. Припуск на осадку под током составляет обычно 0,5…0,8 . Давление осадки выбирают в зависимости от природы свариваемого металла и степени нагрева деталей. Скорость осадки выбирают с учетом ее влияния на окисление металла во время осадки и удаление оксидов и перегретого металла из стыка; она увеличивается при сварке активных металлов. Напряжение холостого хода выбирают минимальным, обеспечивающим устойчивое оплавление.

Установочная длина деталей , где — конечное расстояние между зажимами. Обычно при сварке круглых стержней и толстостенных труб , где — диаметр свариваемых деталей. При малой наблюдается большой отвод теплоты в электроды, а зона интенсивного нагрева сужается, что требует увеличения . С увеличением увеличивается требуемая электрическая мощность и уменьшается жесткость деталей.

При сварке оплавлением с подогревом температуру подогрева выбирают в зависимости от сечения свариваемых деталей и их металла. При сварке конструкционных сталей температура подогрева обычно составляет 800…1000 °С и возрастает до 1000…1200 °С при сварке деталей сечением 10000…20000 мм². Температура подогрева деталей из труднодеформируемых аустенитных сталей на 100…150 °С выше. Время подогрева возрастает с увеличением площади сечения деталей от нескольких секунд при сварке деталей сечением 500…1000 мм² до нескольких минут при сварке деталей сечением 15000…20000 мм². Длительность импульсов подогрева , обычно составляет 1…8 с, а припуск на подогрев изменяется в пределах 1…12 мм в зависимости от сечения деталей и свойств свариваемого металла.

Усилие зажатия деталей выбирают из условия предупреждения проскальзывания деталей в губках при осадке: , коэффициент обычно колеблется от 1,5 до 4 и зависит от свойств свариваемого металла, конструкции зажимов, наличия упоров, конфигурации деталей.

После анализа образования соединений, особенностей стыковой сварки свариваемого материала и формы деталей, а также возможностей сварочного оборудования выбирают ориентировочные значения параметров режима, которые затем корректируются при сварке образцов-свидетелей с учетом конкретных технологических условий сварки до получения требуемого качества соединения. Уточненный (оптимальный) режим, обеспечивающий положительные результаты сварки, фиксируется в соответствующей технологической документации; при этом выдается разрешение на сварку изделий.

Ориентировочные режимы сварки можно также определить расчетом с использованием критериев подобия, если известны режимы сварки деталей из того же металла, близких по геометрической форме, но различных по размерам. Согласно теории подобия температурных полей и деформаций, при геометрическом подобии параметры режима соединений определяются четырьмя критериями

; ; ;

где — линейный размер (диаметр стержня при стыковой сварке); — напряжение на свариваемых, деталях; и — соответственно усилие сжатия свариваемых деталей и давление сжатия. Теплофизические характеристики металла , , принимают постоянными, не зависящими от температуры.