CC BY
16
Расчетные методы определения геометрических размеров сварочной ванны при дуговой сварке [1,2] не учитывают передачу тепла к границе плавления потоками жидкого металла или частично учитывают введением поправочных коэффициентов, что, в конечном итоге, сильно искажает реальную информацию о процессах формирования сварочной ванны и шва При этом граница раздела областей плавления и затвердевания (фронтов плавления и затвердевания) представляется в виде плоскости, проходящей через ось электрода н сориентированной перпендикулярно продольной оси ванны. Известно так же [2], что при регулировании основных параметров режима сварки изменяются не только количественные характеристики размеров и формы ванны и шва, но и качественные, при этом практически нет объяснений многим эффектам, особенностям изменения их параметров. При определенных условиях (сочетаниях параметров режима сварки) шов формируется с дефектами - неудовлетворительный коэффициент формы, наличие подрезов и др.
Проведенные ранее исследования [3] показали, что на условия формирования сварочной ванны и шва в существенной мере влияют потоки жидкого металла, транспортирующие тепло от источника к периферийным участкам сварочной ванны, при этом граница между фронтами плавления и затвердевания имеет криволинейную форму, т.е. скорости плавления и затвердевания в различных областях поперечного сечения сварочной ванны, скорости изменения ее формы существенно отличаются, а момент перехода от процесса плавления к затвердеванию в разных областях продольных сечений ванны сдвинут во времени [3, рис. 1,2 и 5].
В представленной работе приведены отдельные результаты исследований, показывающие влияние изменения параметров режима сварки на форму границы раздела фронтов плавления и затвердевания в сварочной ванне при дуговой сварке, что, в свою очередь, оказывает влияние на качественные характеристики шва
Методика проведения экспериментов и обработки их результатов приведена в работе [3].
В ходе экспериментов осуществляли наплавку на различных режимах валика дуговой сваркой проволокой Св-08А диаметром 4 мм под слоем флюса АН-60 на пластины из стали Ст.З размерами 250x100x20 мм. Во время наплавки производили выплеск жидкого металла из сварочной ванны и по результатам ее обмеров определяли форму границы, разделяющей фронты плавления и затвердевания, строили графики изменения скорости плавления основного металла сварочной ванны по ее продольной оси и у края боковой кромки. В момент, когда эта скорость становилась равной нулю, считали, что процесс плавления завершен и начался процесс затвердевания.
Результаты двух серий экспериментов приведены на рис. 1 и 2.
Параметры режима наплавки для обеих серий экспериментов:
Напряжение на дуге, В Ток дуги, А Скорость сварки, мм/с
Первая серия 33-34 650 - 700 8
Вторая серия
35-37 850 - 900
20
Из анализа рис.1 и 2 и результатов обмеров кратеров выплеснутых ванн видно, что в первом случае граница раздела фронтов имеет выпуклую форму вершиной к головной части ванны (см. [3, рис.1]), а процесс плавления по оси шва заканчивается раньше, чем у его боковой кромки (Рис.1). Во второй серии экспериментов форма границы раздела фронтов стала вогнутой (вершина направлена в сторону хвостовой часта ванны), при этом кривые изменения скорости плавления основного металла по оси ванны и у ее боковой кромки поменялись местами, т.е. вначале металл ванны затвердевает у ее края, а затем - по ее оси (Рис. 2). При этом на отдельных швах было отмечено появление подрезов.
Расстояние от передней фомки ванны, мм
Рис.1 - Распределение скоростей
плавления по длине сварочной ванны
10 т 20 ~ 30 Расстояние от передней кромки ванны, мм Рис.2 - Распределение скоростей плавления по длине сварочной ванны
Объяснить полученные эффекты по нашему мнению можно следующим образом.
В первом случае в сварочной ванне преобладают поверхностные потоки над глубинными осевыми, что обеспечивает более длительный и интенсивный подвод тепла к боковым стенкам сварочной ванны, обеспечивая хорошее растекание жидкого металла у ее краев и формирование плавного перехода от наплавленного металла к Основному.
Во втором случае преобладающими являются потоки осевые глубинные, которые за счёт инжекции могут оттягивать от краев ванны не застывший еще металл, образовывая в этих местах дефекты в виде резких переходов и даже подрезов. Шов формируется при этом более узким с большей, чем в предыдущем случае, глубиной проплавлення и с меньшим коэффициентом формы.
Результаты исследований расширили информацию о влиянии потоков на условия формирования шва, на природу образования отдельных его дефектов.
Перечень ссылок
1. Рыкалин H.H. Расчеты тепловых процессов при сварке. - М.: Машгиз, 1951. - 296 с.
2. Ерохин A.A. Основы сварки плавлением. - М: Машиностроение, 1973. - 448 с.
3. Гулаков C.B., Носовский Б.И. Особенности формирования сварочной ванны //Автоматич. сварка -1981.-№ 11.-С.32-35.
