Особенности импульсно-дуговой сварки плавящимся электродом алюминиевых сплавов без применения подкладных формирующих элементов

Исследованы технологические особенности автоматической односторонней импульсно-дуговой сварки плавящимся электродом в аргоне стыковых соединений тонколистовых алюминиевых сплавов АМг6 и 1915Т толщиной до 3 мм без применения подкладных формирующих элементов (сварка «на весу»). Показано влияние моду...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2010
Автори:	Машин, В.С., Пашуля, М.П.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України 2010
Назва видання:	Автоматическая сварка
Теми:	Производственный раздел
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/101651
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Особенности импульсно-дуговой сварки плавящимся электродом алюминиевых сплавов без применения подкладных формирующих элементов / В.С. Машин, М.П. Пашуля // Автоматическая сварка. — 2010. — № 3 (683). — С. 52-58. — Бібліогр.: 14 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-101651
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1016512016-06-07T03:02:46Z Особенности импульсно-дуговой сварки плавящимся электродом алюминиевых сплавов без применения подкладных формирующих элементов Машин, В.С. Пашуля, М.П. Производственный раздел Исследованы технологические особенности автоматической односторонней импульсно-дуговой сварки плавящимся электродом в аргоне стыковых соединений тонколистовых алюминиевых сплавов АМг6 и 1915Т толщиной до 3 мм без применения подкладных формирующих элементов (сварка «на весу»). Показано влияние модуляции параметров режима сварки на геометрическую форму швов и их макроструктуру. Даны рекомендации по технологии сварки «на весу». Technological features of automatic one-sided pulsed-arc consumable-electrode welding in argon of butt joints of thin aluminium alloys AMg6 and 1915T up to 3 mm thick without application of forming backing elements («gravity» welding) were studied. Influence of welding mode parameter modulation on the geometrical shape of welds and their macrostructure was shown. Recommendations on «gravity» welding technology are given. 2010 Article Особенности импульсно-дуговой сварки плавящимся электродом алюминиевых сплавов без применения подкладных формирующих элементов / В.С. Машин, М.П. Пашуля // Автоматическая сварка. — 2010. — № 3 (683). — С. 52-58. — Бібліогр.: 14 назв. — рос. 0005-111X http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/101651 621.791:669.71 ru Автоматическая сварка Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Производственный раздел Производственный раздел
spellingShingle	Производственный раздел Производственный раздел Машин, В.С. Пашуля, М.П. Особенности импульсно-дуговой сварки плавящимся электродом алюминиевых сплавов без применения подкладных формирующих элементов Автоматическая сварка
description	Исследованы технологические особенности автоматической односторонней импульсно-дуговой сварки плавящимся электродом в аргоне стыковых соединений тонколистовых алюминиевых сплавов АМг6 и 1915Т толщиной до 3 мм без применения подкладных формирующих элементов (сварка «на весу»). Показано влияние модуляции параметров режима сварки на геометрическую форму швов и их макроструктуру. Даны рекомендации по технологии сварки «на весу».
format	Article
author	Машин, В.С. Пашуля, М.П.
author_facet	Машин, В.С. Пашуля, М.П.
author_sort	Машин, В.С.
title	Особенности импульсно-дуговой сварки плавящимся электродом алюминиевых сплавов без применения подкладных формирующих элементов
title_short	Особенности импульсно-дуговой сварки плавящимся электродом алюминиевых сплавов без применения подкладных формирующих элементов
title_full	Особенности импульсно-дуговой сварки плавящимся электродом алюминиевых сплавов без применения подкладных формирующих элементов
title_fullStr	Особенности импульсно-дуговой сварки плавящимся электродом алюминиевых сплавов без применения подкладных формирующих элементов
title_full_unstemmed	Особенности импульсно-дуговой сварки плавящимся электродом алюминиевых сплавов без применения подкладных формирующих элементов
title_sort	особенности импульсно-дуговой сварки плавящимся электродом алюминиевых сплавов без применения подкладных формирующих элементов
publisher	Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
publishDate	2010
topic_facet	Производственный раздел
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/101651
citation_txt	Особенности импульсно-дуговой сварки плавящимся электродом алюминиевых сплавов без применения подкладных формирующих элементов / В.С. Машин, М.П. Пашуля // Автоматическая сварка. — 2010. — № 3 (683). — С. 52-58. — Бібліогр.: 14 назв. — рос.
series	Автоматическая сварка
work_keys_str_mv	AT mašinvs osobennostiimpulʹsnodugovojsvarkiplavâŝimsâélektrodomalûminievyhsplavovbezprimeneniâpodkladnyhformiruûŝihélementov AT pašulâmp osobennostiimpulʹsnodugovojsvarkiplavâŝimsâélektrodomalûminievyhsplavovbezprimeneniâpodkladnyhformiruûŝihélementov
first_indexed	2025-07-07T11:12:01Z
last_indexed	2025-07-07T11:12:01Z
_version_	1836986371692036096
fulltext	УДК 621.791:669.71 ОСОБЕННОСТИ ИМПУЛЬСНО-ДУГОВОЙ СВАРКИ ПЛАВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ БЕЗ ПРИМЕНЕНИЯ ПОДКЛАДНЫХ ФОРМИРУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ В. С. МАШИН, канд. техн. наук, М. П. ПАШУЛЯ, инж. (Ин-т электросварки им. Е. О. Патона НАН Украины) Исследованы технологические особенности автоматической односторонней импульсно-дуговой сварки плавящимся электродом в аргоне стыковых соединений тонколистовых алюминиевых сплавов АМг6 и 1915Т толщиной до 3 мм без применения подкладных формирующих элементов (сварка «на весу»). Показано влияние модуляции параметров режима сварки на геометрическую форму швов и их макроструктуру. Даны рекомендации по технологии сварки «на весу». К л ю ч е в ы е с л о в а : сварка плавящимся электродом, тон- колистовые алюминиевые сплавы, импульсная дуга, модуля- ция параметров сварки, стыковые соединения, геометрия швов, макроструктура соединений Известно, что импульсно-дуговая сварка плавя- щимся электродом в инертных газах (ИДСПЭ) алюминиевых сплавов по сравнению со сваркой плавящимся электродом стационарной дугой (СПЭ) позволяет улучшить формирование швов, увеличить глубину проплавления свариваемого металла, стабилизировать процесс переноса ка- пель электродного металла, уменьшить выгорание (испарение) легкокипящих легирующих элемен- тов с электродной проволоки и повысить меха- нические свойства сварных соединений [1–4]. В последние десятилетия за рубежом для ИДСПЭ стали широко применять сварочные ус- тановки, которые включают импульсные источ- ники питания с синергетическим управлением процессом переноса капель электродного металла с поддержанием синхронного процесса — «один импульс–одна капля» и подающие механизмы толкающе-тянущего типа [3-5]. Такие источники питания типа TransPulseSynergic (TPS) предназ- начены для автоматизированных и роботизиро- ванных линий по ИДСПЭ изделий различного наз- начения и позволяют осуществлять однопроход- ную сварку металла малой толщины [5]. При СПЭ и ИДСПЭ конструкций из алюми- ниевых сплавов для исключения прожога металла и качественного формирования обратной стороны шва используют съемные подкладные формиру- ющие элементы (ПФЭ) из нержавеющей стали с канавками различных размеров сегментной, пря- моугольной или треугольной формы [5–7]. В слу- чае невозможности применения съемных ПФЭ из стали используют остающиеся подкладные эле- менты, изготовленные из листового материала, близкого по химическому составу к свариваемому металлу. Такие ПФЭ приваривают прихватками к одной из сторон стыкуемого листа и после свар- ки «в замок» они остаются в конструкции. Для изготовления сварных конструкций очень часто применяют алюминиевые панели. У этих панелей, выполненных методом прессования, с одной стороны уже предусмотрен «выступ», вы- полняющий функцию остающегося ПФЭ [8]. Од- нако не все алюминиевые сплавы могут быть под- вергнуты прессованию, а сами прессованные па- нели по себестоимости изготовления намного до- роже прокатанного листа. Кроме того, все оста- ющиеся ПФЭ могут существенно повышать массу сварных изделий. ИДСПЭ без применения ПФЭ (сварка «на ве- су») можно отнести к ресурсосберегающим тех- нологиям, так как она позволяет исключить зат- раты на материал ПФЭ, время на его изготовле- ние, а также снизить общее потребление элект- роэнергии. Основными факторами, сдерживаю- щими широкое применение сварки без ПФЭ, яв- ляется возможность образования прожогов метал- ла [9] из-за отсутствия специального электросва- рочного оборудования. В связи с этим в большинстве случаев сое- динения алюминиевых сплавов, получаемые «на весу» (особенно при относительно больших и про- тяженных зазорах в стыках), выполняют ручной аргонодуговой сваркой неплавящимся вольфра- мовым электродом (СНЭ) или полуавтоматичес- кой СПЭ. При этом сварщик следит за усадкой жидкого металла сварочной ванны и увеличивает длину дуги для снижения сварочного тока и/или повышает скорость сварки. Такие манипуляции рукой держат оператора сварки в постоянном фи- зическом напряжении и не всегда обеспечивают © В. С. Машин, М. П. Пашуля, 2010 52 3/2010 удовлетворительное внешнее формирование швов при сварке «на весу». С теплофизической точки зрения прожог со- единения при сварке определяется подвиж- ностью жидкого металла, которая зависит от температуры сварочной ванны и действия внут- ренних и внешних сил — силы тяжести металла ванны и давления сварочной дуги [10]. Един- ственным противодействием вытеканию жидкой ванны является сила поверхностного натяжения металла и прочность упругой пленки оксидов, образуемой со стороны корня шва. Ее прочность обратно пропорциональна деформации и при оп- ределенных условиях равна нулю, что вызывает образование прожога [10, 11]. Эксперименталь- но установлено, что можно подобрать необхо- димый режим автоматической СПЭ, при кото- ром соблюдается равенство противодействую- щих сил. Однако такое равновесное состояние является весьма неустойчивым из-за наличия разных по величине зазоров в стыкуемых эле- ментах и действия случайных внешних возму- щений. На практике для повышения устойчи- вости сварочного процесса, выполняемого «на весу», наиболее часто применяют принудитель- ные колебания (модуляцию) его параметров — напряжения дуги (сварочного тока) и скорости сварки. Периодическая модуляция одного из них ведет к изменениям температуры и размеров сварочной ванны, а также давлению дуги [10– 13], что позволяет изменять тепловложение в свариваемый металл, управлять скоростью крис- таллизации металла ванны и, таким образом, осуществлять сварку без применения ПФЭ. Наиболее простым способом управления теп- ловложением в свариваемый металл является мо- дуляция одного из параметров — выходного нап- ряжения источника питания Uд, скорости сварки vсв или скорости подачи электродной проволоки vп.пр при сохранении постоянными других пара- метров сварочного процесса [14]. В настоящее время широкое применение на- ходит оборудование с синергетическим управле- нием процессом ИДСПЭ, где выходные парамет- ры силового сварочного блока и скорость подачи электродной проволоки электрически взаимосвя- заны между собой синергетическим уравнением [4]. Взаимосвязь выходного напряжения источ- ника питания Uд с vп.пр может позволить с по- мощью дополнительного модулятора, включенно- го в схему электропривода перемещения прово- локи, осуществлять периодический переход с большего режима сварки на меньший, и наоборот. Аналогичный процесс сварки можно получить и с использованием источника тока и электропри- вода подачи сварочной проволоки, электрически не связанных между собой, но синхронизирован- ных по модуляции. Управление тепловложением в свариваемый металл при сварке без применения ПФЭ может быть достигнуто и при одновременном изменении двух или трех параметров сварочного процесса как при использовании синергетического обору- дования, так и обычного оборудования с раздель- но работающими функциональными узлами ком- плекса для ИДСПЭ. Следует отметить, что из-за наличия инерционных звеньев в электрических цепях управления модулированные параметры сварочного процесса изменяются не скачкообраз- но, а по экспоненциальному закону с учетом пос- тоянной времени их электрических цепей. Разная скорость нарастания (спада) модулируемых па- раметров, которая влияет на формирование валика сварного шва, требует предварительно длитель- ной настройки режимов сварки. Поэтому управ- ление тремя параметрами сварочного процесса яв- ляется нерациональным, если положительный эф- фект может достигаться при меньшем их коли- честве. Следует отметить, что сам по себе процесс СПЭ тонколистовых алюминиевых сплавов по вы- полнению намного сложнее, чем процесс СНЭ, и тем более, при сварке металла «на весу» с от- носительно большими зазорами в соединяемых листах. Поэтому в соответствии с ГОСТ 14806–80, разработанным в начале 1970-х годов и действу- ющим сегодня, процесс СПЭ алюминиевых спла- вов может применяться только для элементов тол- щиной не менее 3 мм для стыковых и тавровых соединений и не менее 4 мм для угловых и нах- лесточных соединений. Целью данных исследований являлось усовер- шенствование техники и определение особеннос- тей технологии автоматической односторонней ИДСПЭ в аргоне без применения ПФЭ, позво- ляющих получить удовлетворительное формиро- вание швов в соединениях алюминиевых сплавов толщиной менее 3 мм. Методика исследований. Для проведения ис- следований применяли алюминиевые сплавы АМг6 толщиной 1,8 мм, 1915Т толщиной 2,8 мм (ГОСТ 4784–74) и сварочные проволоки СвАМг6 (ГОСТ 7871–75) диаметром 1,0; 1,2 и 1,6 мм. В качестве защитного газа использовали аргон выс- шего сорта. ИДСПЭ стыковых соединений выпол- няли с использованием источника фирмы «Fronius» TPS-450 на сварочной головке АСТВ-2М. Перед сваркой пластины размером 400 150 δ мм под- вергали химическому травлению и зачистке кромок и околошовной зоны шабером с двух сторон. Соб- ранные пластины встык прихватывали по краям ручной СНЭ и устанавливали на приспособление, имеющее канавку размером 50 15 мм, что ими- тировало сварку «на весу». Для изучения влияния зазоров на формирова- ние корня шва в пластинах проводили выборку металла со стороны стыкуемых кромок размером 3/2010 53 0,25 90 и 0,5 90 мм, что соответствовало об- щему зазору в собранном стыковом соединении 0,5 и 1,0 мм. Расстояние между выборками сос- тавляло 50 мм. Это исключало значительное стя- гивание кромок во время сварки и позволяло под- держивать постоянный зазор в соединениях. Угол наклона сварочной горелки к металлу составлял 10…12°, расстояние между соплом го- релки и свариваемым металлом 10 мм, расход ар- гона 15…20 л/мин. Геометрические параметры швов (ширину B и высоту H выпуклости шва, а также ширину b и высоту h корня шва) определяли на поперечных макрошлифах с точностью ±0,1 мм. Значения погонной энергии процесса сварки wп.эн рассчитывали с учетом того, что эф- фективный КПД дуги в аргоне составляет 0,72. Определяли также расход сварочной проволоки Pпр, расходуемой при сварке одного погонного метра шва. Для осуществления модуляции одного или нес- кольких параметров сварочного процесса было предложено устройство, позволяющее выполнять необходимые коммутации в электрических цепях управления Uд, vп.пр и vсв. Таким устройством служило программируемое электронное реле вре- мени с бесконечным количеством циклов и трех- канальным выходом. Каждый выход представлял собой ключ с параллельно подсоединенным к не- му переменным резистором, который был введен в разрыв электрической цепи последовательно с основным резистором — органом управления па- раметрами Uд, vп.пр и vсв соответственно. При вы- полнении ИДСПЭ алюминиевых сплавов без ПФЭ применяли два программируемых реле времени РВ-3 и РВ-8 с трех- и восьмиканальным выходом, собранных по схеме «пульс–пара». Период неп- рерывной модуляции составлял 2,2±0,2 с при про- должительности подъема или спада модулируе- мых значений 1,1±0,1 с. Частота импульсов сва- рочного тока Fимп, выдаваемая аппаратом TPS- 450, соответствовала значению Fимп = KIсв, Гц, где K — коэффициент пропорциональности, за- висящий от марки и диаметра электродной про- волоки и равный 0,9…1,3 Гц/А для проволоки СвАМг6 диаметром 1,2 мм. Результаты исследований. В табл. 1 приве- дены режимы ИДСПЭ сплава АМг6 проволокой диаметром 1,2 мм с модуляцией vп.пр и vсв, а на рис. 1 представлены макроструктуры швов, по- лученных на этих режимах сварки. В диапазоне указанных значений режимов ИДСПЭ изменение vп.пр на 0,3 м/мин и vсв на 3±1 м/ч (за период модуляции 2,2±0,2 с) позволяет регулировать ско- рость кристаллизации металла в корневой части шва и получать соединения без прожогов. При этом наиболее удовлетворительное формирование швов на сплаве АМг6 толщиной 1,8 мм удается получить при Iсв > 85 А и vсв > > 45 м/ч. Приблизительно такие же зависимости наблю- даются и при ИДСПЭ сплава АМг6 проволокой диаметром 1 мм (табл. 2 и рис. 2) с модуляцией vп.пр (рис. 2, а) и vсв (рис. 2, б). Проанализировав данные, представленные в табл. 1, 2 и на рис. 1, 2, можно заключить, что за один период моду- ляции повышение vп.пр на 0,3…0,4 м/мин приво- дит к увеличению Iсв на 4…5 А и Uд на 0,2…0,4 В. Независимо от параметра сварки, который под- вергается модуляции, оптимальное формирование корня шва достигается при wп.эн ≤ 0,8 кДж/см с использованием проволоки диаметром 1 мм. В табл. 3 приведены режимы ИДСПЭ сплава 1915Т проволокой диаметром 1,6 мм без приме- нения ПФЭ и с модуляцией vп.пр и vсв, а на рис. 3 представлены макроструктуры швов, полученных Т а б л и ц а 1. Режимы сварки сплава АМг6 проволокой диаметром 1,2 мм с модуляцией vп.пр и vсв № образца Iсв, А Uд, В vсв, м/ч vп.пр,м/мин wп.эн,кДж/см Модуляция vп.пр 16 57...60 17,1...17,2 18 3,7...4,0 1,440 18 66...70 17,2...17,5 27 4,3...4,6 1,129 20 75...79 17,5...17,7 36 4,8...5,1 0,976 22 85...89 18,0...18,2 45 5,4...5,7 0,907 24 95...99 18,4...18,7 53 5,8...6,1 0,878 Модуляция vсв 3 59 17,8 16...18 4,0 1,600 8 70 18,0 25...28 4,6 1,232 10 80 18,3 34...37 5,1 1,069 12 89 18,5 41...44 5,7 1,004 14 96 18,8 47..51 6,0 0,955 Рис. 1. Макроструктуры ( 3) швов в зависимости от режимов сварки сплава АМг6 проволокой диаметром 1,2 мм c модуля- цией vп.пр (а) и vсв (б). Здесь и далее цифры на шлифах отвечают номерам образца 54 3/2010 на этих режимах сварки. Во всем диапазоне ука- занных режимов ИДСПЭ изменение vп.пр на 0,1…0,3 м/мин и vсв на 2…3 м/ч позволяет по- лучать удовлетворительное формирование корня швов без прожогов соединений. Оптимальные ге- ометрические размеры швов удается получить на Iсв ≥ 120 А, vсв ≥ 45 м/ч и wп.эн < 1,15 кДж/см. В табл. 4 приведены режимы ИДСПЭ сплава 1915Т проволокой диаметром 1,2 мм с модуля- цией Uд, с одновременной модуляцией двух па- раметров (vп.пр и vсв) и с одновременной моду- ляцией трех параметров (Uд, vп.пр и vсв), а на рис. 4 — макроструктуры швов, полученных на этих режимах. При непрерывной модуляции Uд в пре- делах 0,2…0,4 В (в результате изменения холос- того хода источника питания) незначительно сни- жается значение Iсв и увеличивается длина дуги, что позволяет несколько разгладить чешуйчатую поверхность швов. При одновременной моду- ляции двух или трех параметров процесс фор- мирования швов происходит более стабильно. Не- зависимо от количества параметров, которые од- новременно подвергаются модуляции, оптималь- ное формирование корня швов на сплаве 1915Т наблюдается при wп.эн < 1,1 кДж/см. Анализ режимов ИДСПЭ сплавов АМг6 и 1915Т, представленных в табл. 1…4, показал, что при любых случайных сбоях скорости подачи электродной проволоки, например, при резком возрастании vп.пр на 1 м/мин, значение Iсв будет изменяться по-разному — для проволоки диамет- ром 1 мм Iсв повысится на 10 А, при диаметре 1,2 мм — на 16 А, а при диаметре 1,6 мм — на 30 А (рис. 5). Чем больше диаметр проволоки марки СвАМг6, тем больше «скачок» Iсв и соот- ветственно больше вероятность образования про- жога, что является одной из причин, объясняющей целесообразность применения малых диаметров проволок при сварке «на весу». Т а б л и ц а 2. Режимы сварки сплава АМг6 проволокой диаметром 1 мм с модуляцией vп.пр и vсв № образца Iсв, А Uд, В vсв,м/ч vп.пр,м/мин wп.эн,кДж/см Модуляция vп.пр 28 56...61 15,4...15,7 20 5,0...5,3 1,175 30 72...78 16,7...17,0 40 6,5...7,0 0,816 31 84...89 17,1...17,5 50 7,5...7,9 0,776 32 94...99 17,6...17,9 60 8,3...8,7 0,742 Модуляция vсв 34 61 15,6 19...22 5,3 1,203 35 71 16,6 29...32 6,2 1,002 36 77 17,0 40...43 7,0 0,818 37 89 17,4 48...52 7,9 0,803 Рис. 2. Макроструктуры ( 3) швов в зависимости от режимов сварки сплава АМг6 проволокой диаметром 1 мм с модуля- цией vп.пр (а) и vсв (б) Т а б л и ц а 3. Режимы сварки сплава 1915Т проволокой диаметром 1,6 мм с модуляцией vп.пр и vсв № образца Iсв, А Uд, В vсв, м/ч vп.пр,м/мин wп.эн,кДж/см Модуляция vп.пр 120 72...76 17,1...17,3 20 2,5...2,8 1,650 130 87...92 17,0...17,8 30 2,8...3,1 1,346 140 101...106 17,9...18,1 40 3,4...3,5 1,207 150 115...119 18,5...18,7 49 3,7...3,8 1,151 160 126...130 19,5...19,6 57 4,1...4,2 1,135 Модуляция vсв 220 77 17,3 20...22 2,8 1,644 230 92 17,5 30...32 3,2 1,346 240 106 18,4 40...43 3,5 1,218 250 119 18,7 49...52 4,0 1,142 260 131 19,2 54...57 4,2 1,175 Рис. 3. Макроструктуры ( 3) швов в зависимости от режимов сварки сплава 1915Т проволокой диаметром 1,6 мм с моду- ляцией vп.пр (а) и vсв (б) 3/2010 55 Т а б л и ц а 4. Режимы сварки сплава 1915Т проволокой диаметром 1,2 мм с модуляцией Uд, с одновременной мо- дуляцией vп.пр, vсв и одновременной модуляцией Uд, vп.пр и vсв № образца Iсв, А Uд, В vсв, м/ч vп.пр,м/мин wп.эн,кДж/см Модуляция Uд 72 76...78 16,6...17,0 18 4,9 1,862 73 91...93 17,4...17,8 27 5,7 1,554 74 105...107 18,6...18,9 36 6,5 1,427 75 116...118 20,1...20,3 45 7,3 1,561 Модуляция vп.пр, vсв 112 75...79 17,6...17,8 15...18 4,6...4,9 2,141 113 88...92 18,5...18,7 23...27 5,3...5,6 1,736 114 101...105 19,3...19,4 36...41 6,1...6,4 1,338 115 115...118 20,1...20,3 47...49 6,9...7,2 1,265 Модуляция Uд, vп.пр, vсв 132 71...75 16,7...17,2 15...18 4,6...4,8 1,938 133 87...89 17,3...17,6 23...27 5,2...5,5 1,588 134 97...101 18,1...18,4 36...41 5,9...6,2 1,213 135 109...111 19,1...19,4 47...49 6,6...6,8 1,140 Рис. 4. Макроструктура ( 4) швов в зависимости от режимов сварки сплава 1915Т проволокой диаметром 1,2 мм с модуляцией Uд (а), с одновременной модуляцией vп.пр, vсв (б) и с одновре- менной модуляцией Uд, vп.пр и vсв (в) Рис. 5. Взаимосвязь значений сварочного тока и скорости подачи электродной проволоки марки СвАМг6 диаметром 1 (1), 1,2 (2) и 1,6 мм (3) Рис. 6. Влияние погонной энергии процесса сварки и диамет- ра электродной проволоки на расход наплавленного металла при сварке одного погонного метра шва: а — сплав АМг6, проволока диаметром 1,2 (1) и 1 мм (2); б — сплав 1915Т, проволока диаметром 1,6 (1) и 1,2 мм (2) Т а б л и ц а 5. Режимы сварки сплава 1915Т проволокой диаметром 1,2 мм с модуляцией vп.пр № образца Iсв, А Uд, В vсв, м/ч vп.пр,м/мин wп.эн,кДж/см 320 76...79 17,9...18,1 18 4,8...5,1 1,996 330 87...91 18,6...18,8 27 5,4...5,7 1,580 340 101...105 20,0...20,3 36 6,2...6,5 1,490 350 111...115 20,3...20,6 45 6,8...7,1 1,328 360 122...126 21,2...21,4 53 7,3...7,6 1,292 56 3/2010 Причиной эффективности приме- нения малых диаметров проволок яв- ляется также снижение массы жидко- го металла ванны и соответственно уменьшение времени кристаллизации металла и снижение «провисания» корня шва под соединением. На рис. 6 показан расход сварочной прово- локи при ИДСПЭ одного погонного метра шва в зависимости от wп.эн и диаметра проволоки. При одинаковом тепловложении в свариваемый металл минимальная масса ванны образуется при использовании проволоки диа- метром 1 мм, причем чем выше wп.эн процесса сварки сплава АМг6, полу- чаемая при минимальных значениях Iсв и vсв, тем заметнее это различие. Особый интерес при ИДСПЭ, тем более тонколистовых алюминиевых сплавов, представляет оценка влияния значения зазоров в стыкуемых соеди- нениях на стабильность формирова- ния корня швов и возникновения сквозных прожогов металла. Сварку «на весу» сплава 1915Т проволокой диаметром 1,2 мм с модуляцией vп.пр (табл. 5) и vсв (табл. 6) осуществляли на одинаковых режимах при различ- ной ширине искусственно созданных зазоров в соединениях. Макрострук- туры швов, полученных с модуляцией vп.пр и vсв при различных зазорах, представлены на рис. 7, 8. Установ- лено, что модулированное управление тепловложением позволяет даже при относительно больших зазорах в со- единениях (более 10 % толщины сва- риваемого металла) удерживать жид- кий металл в ванне и исключает его вытекание из корня шва. Независимо от значения wп.эн зазоры в соедине- ниях приводят к снижению ширины и высоты лицевой выпуклости шва и значительно повышают ширину и вы- соту его корневой части (рис. 9). Выводы 1. Модуляция основных параметров режима ИДСПЭ тонколистовых алюминиевых сплавов позволяет периодически изменять тепловложение в свариваемый металл, управлять скоростью крис- таллизации металла ванны и получать надежное формирование корня шва без применения ПФЭ при сварке «на весу». 2. Электронные устройства, дополнительно подключенные к аппаратам типа TransPulseSyner- gic, позволяют осуществлять раздельную или сов- Т а б л и ц а 6. Режимы сварки сплава 1915Т проволокой диаметром 1,2 мм с модуляцией vсв № образ- ца Iсв, А Uд, В vсв, м/ч vп.пр,м/мин wп.эн,кДж/см 420 77 18,3 16...18 5,1 2,148 430 88 19,0 24...27 5,7 1,700 440 102 19,5 33...36 6,3 1,497 450 115 20,6 42...45 7,1 1,411 460 132 21,5 51...53 8,0 1,415 Рис. 7. Формирование швов в зависимости от режимов сварки сплава 1915Т проволокой диаметром 1,2 мм с модуляцией vп.пр в соединениях без зазора (а) и с зазором 0,5 (б) и 1 мм (в) Рис. 8. Формирование швов в зависимости от режимов сварки сплава 1915Т проволокой диаметром 1,2 мм с модуляцией vсв в соединениях без зазора (а) и с зазором 0,5 (б) и 1 мм (в) 3/2010 57 местную модуляцию параметров режима ИДСПЭ — Uд, Iсв, vп.пр и vсв. Непрерывная модуляция с периодом 2,2±0,2 с дает возможность выполнять автоматическую сварку стыковых соединений «на весу» при наличии протяженных (до 90 мм) ло- кальных зазоров шириной до 1 мм. 3. При ИДСПЭ без применения ПФЭ целесо- образно использовать относительно тонкие элек- тродные проволоки — для металла толщиной 2,5…3 мм проволоку диаметром 1,2 мм, а менее 2 мм — проволоку диаметром 1 мм. 1. Влияние режимов импульсно-дуговой сварки алюминия АДО на форму и пористость швов / В. С. Машин, В. М. Павшук, И. В. Довбищенко, П. П. Шейко // Автомат. сварка. — 1991. — № 4. — С. 57–60. 2. Жерносеков А. М., Андреев В. В. Импульсно-дуговая сварка плавящимся электродом (Обзор) // Там же. — 2007. — № 10. — С. 48–52. 3. Ищенко А. Я., Машин В. С., Пашуля М. П. Технологичес- кие особенности двухдуговой импульсной сварки плавя- щимся электродом алюминиевых сплавов // Там же. — 2005. — № 1. — С. 14–18. 4. Воропай Н. М., Илюшенко В. М., Ланкин Ю. Н. Особен- ности импульсно-дуговой сварки с синергетическим уп- равлением параметрами режимов // Там же. — 1999. — № 6. — С. 26–31. 5. Импульсно-дуговая сварка плавящимся электродом в ар- гоне тонколистовых алюминиевых сплавов толщиной 1…3 мм / В. С. Машин, М. П. Пашуля, В. А. Шонин, И. Н. Клочков // В печати. 6. Рабкин Д. М., Игнатьев В. Г., Довбищенко И. В. Дуговая сварка алюминия и его сплавов. — М.: Машинострое- ние, 1982. — 95 с. 7. О некоторых факторах, влияющих на образование окис- ных включений в сварных швах из сплава АМг6 / Г. Л. Зубриенко, Ф. З. Тэненбаум, В. М. Петрованов, Ю. И. Ситявин // Свароч. пр-во. — 1977. — № 5. — С. 24–27. 8. TIME TWIN — высокопроизводительный способ сварки // Автомат. сварка. — 2003. — № 4. — С. 39–42. 9. Шнеерсон В. Я. О природе прожога тонколистовых сое- динений при сварке // Сварщик. — 2008. — № 5. — С. 44–45. 10. Фролов В. В. Теоретические основы сварки. — М.: Высш. шк., 1970. — 392 с. 11. Яворский Б. М., Детлаф А. А. Справочник по физике. — М.: Наука, 1980. — 507 с. 12. Средняя температура металла электродных капель при сварке алюминиевых сплавов в инертных газах / А. Я. Ищенко, В. С. Машин, И. В. Довбищенко, С. М. Гетма- нец // Автомат. сварка. — 1994. — № 1. — С. 48–49. 13. Средняя температура металла ванны при дуговой сварке алюминиевых сплавов в инертных газах / А. Я. Ищенко, В. С. Машин, И. В. Довбищенко, С. М. Гетманец // Там же. — 1994. — № 11. — С. 15–19. 14. Лебедев В. А. Некоторые особености дуговой механизи- рованой сварки алюминия с управляемой импульсной подачей электродной проволоки // Свароч. пр-во. — 2007. — № 11. — С. 26–30. Technological features of automatic one-sided pulsed-arc consumable-electrode welding in argon of butt joints of thin aluminium alloys AMg6 and 1915T up to 3 mm thick without application of forming backing elements («gravity» welding) were studied. Influence of welding mode parameter modulation on the geometrical shape of welds and their macrostructure was shown. Recommendations on «gravity» welding technology are given. Поступила в редакцию 06.07.2009 Рис. 9. Влияние погонной энергии процесса сварки сплава 1915Т и зазора (1 — 0 мм; 2 — 1) в стыковых соединениях на ширину выпуклости швов (а), ширину (б) и высоту h корня проплавления (в) 58 3/2010

Особенности импульсно-дуговой сварки плавящимся электродом алюминиевых сплавов без применения подкладных формирующих элементов

Репозитарії

Схожі ресурси