Акрамя фактараў працэсу, на фарміраванне і памер шва могуць паўплываць і іншыя фактары працэсу зваркі, такія як памер канаўкі і зазору, вугал нахілу электрода і дэталі, а таксама прасторавае становішча злучэння.
Уплыў зварачнага току на фарміраванне зварнога шва
Пры пэўных умовах, па меры павелічэння току дугавой зваркі, глыбіня пранікнення і ўзмацненне зварнога шва павялічваюцца, а шырыня шва нязначна павялічваецца. Прычыны наступныя:
1) Па меры павелічэння зварачнага току пры дугавой зварцы павялічваецца сіла дугі, якая дзейнічае на зварную канструкцыю, павялічваецца падвод цяпла ад дугі да зварной канструкцыі, а таксама крыніца цяпла перамяшчаецца ўніз, што спрыяе цеплаправоднасці ў глыбіню расплаўленай ванны і павялічвае глыбіню пранікнення. Глыбіня пранікнення прыблізна прапарцыйная зварачнаму току. Глыбіня пранікнення шва H прыблізна роўная Km × I. У формуле Km — гэта каэфіцыент пранікнення (колькасць міліметраў, на якія павялічваецца глыбіня пранікнення шва пры павелічэнні зварачнага току на 100 А), які залежыць ад метаду дугавой зваркі, дыяметра дроту, тыпу току і г.д., як паказана ў табліцы 1-1.
| метады дугавой зваркі | дыяметр электрода/мм | зварачны ток/А | напружанне/В | хуткасць зваркі/м·г-1 | каэфіцыент пранікнення/м м-100A-1 |
вальфрамавая аргонавая дугавая зварка | 3.2 | 100~350 | 10~16 | 6~18 | 0,8~1,8 |
| | Дыяметр сопла 1,6 | 50~100 | 20~26 | 10~60 | 1,2~2 |
| Дыяметр сопла 3,4 | 220~300 | 28~36 | 18~30 | 1,5~2,4 |
| | 2 | 200~700 | 32~40 | 15~100 | 1,0~1,7 |
| 5 | 450~1200 | 34~44 | 30~60 | 0,7~1,3 |
зварка аргон-дугавым электродам плаўлення | 1,2~2,4 | 210~550 | 24~42 | 40~120 | 1,5~1,8 |
| CO2-зварка | 0,8~1,6 | 70~300 | 16~23 | 30~150 | 0,8~1,2 |
| 2~4 | 500~900 | 35~45 | 40~80 | |
Табліца 1-1 Каэфіцыент глыбіні плаўлення Km для розных метадаў і параметраў дугавой зваркі (зварка сталі)
2) Хуткасць плаўлення зварачнага стрыжня або зварачнага дроту пры дугавой зварцы прапарцыйная сіле зварачнага току. Паколькі павелічэнне сілы зварачнага току пры дугавой зварцы прыводзіць да павелічэння хуткасці плаўлення зварачнага дроту, колькасць расплаўленага зварачнага дроту павялічваецца прыблізна прапарцыйна, у той час як шырыня шва павялічваецца менш, таму ўзмацненне шва павялічваецца.
3) Пасля павелічэння зварачнага току дыяметр слупа дугі павялічваецца. Аднак глыбіня пранікнення дугі ў дэталь павялічваецца, і дыяпазон руху дугавой плямы абмежаваны. Такім чынам, павелічэнне шырыні шва адносна невялікае.
Пры зварцы металаў у асяроддзі ахоўнага газу (MIG) пры павелічэнні зварачнага току павялічваецца глыбіня праварвання шва. Калі зварачны ток занадта вялікі, а шчыльнасць току занадта высокая, магчыма ўтварэнне пальцападобнага праварвання, асабліва пры зварцы алюмінію.
Уплыў напружання дугі на фарміраванне зварнога шва
Пры пэўных умовах, калі напружанне дугі павялічваецца, магутнасць дугі павялічваецца, і цеплападвод зварачнага шва таксама павялічваецца. Аднак павелічэнне напружання дугі дасягаецца за кошт павелічэння даўжыні дугі. Павелічэнне даўжыні дугі прыводзіць да павелічэння радыуса крыніцы цяпла дугі і павелічэння цеплааддачы дугі. У выніку шчыльнасць энергіі, якая падводзіцца да зварачнага шва, памяншаецца, таму глыбіня праварвання нязначна памяншаецца, а шырыня зварнога шва павялічваецца. Адначасова, паколькі зварачны ток застаецца нязменным, а колькасць плаўлення зварачнага дроту не змяняецца, армаванне зварнога шва памяншаецца.
Пры розных метадах дугавой зваркі неабходна атрымаць належнае фарміраванне шва, гэта значыць падтрымліваць адпаведны каэфіцыент фарміравання шва φ. Пры павелічэнні зварачнага току неабходна адпаведна павялічваць напружанне дугі. Патрабуецца, каб напружанне дугі і зварачны ток мелі адпаведнае суадносіны. Гэта найбольш распаўсюджана пры дугавой зварцы плавячымся электродам.
Уплыў хуткасці зваркі на фарміраванне шва
Пры пэўных умовах павелічэнне хуткасці зваркі прывядзе да зніжэння цеплападводнай магутнасці зваркі, тым самым памяншаючы як шырыню зварнога шва, так і праварванне. Паколькі колькасць наплаўленага металу дроту на адзінку даўжыні шва адваротна прапарцыйная хуткасці зваркі, гэта таксама прывядзе да зніжэння армавання зварнога шва.
Хуткасць зваркі з'яўляецца важным паказчыкам для ацэнкі прадукцыйнасці зваркі. Для павышэння прадукцыйнасці зваркі хуткасць зваркі неабходна павялічыць. Аднак, каб забяспечыць памер зваркі, неабходны для канструкцыйнага праектавання, пры павелічэнні хуткасці зваркі неабходна адпаведна павялічыць зварачны ток і напружанне дугі. Гэтыя тры велічыні ўзаемазвязаны. Адначасова варта таксама ўлічваць, што пры павелічэнні зварачнага току, напружання дугі і хуткасці зваркі (гэта значыць пры выкарыстанні магутнай зварачнай дугі і зваркі з высокай хуткасцю зваркі) падчас утварэння расплаўленай ванны і працэсу яе зацвярдзення могуць узнікаць дэфекты зваркі, такія як падрэзы і расколіны. Такім чынам, павелічэнне хуткасці зваркі абмежавана.
Уплыў тыпу і палярнасці зварачнага току, а таксама памеру электрода на фарміраванне шва
1. Тыпы і палярнасць зварачнага току
Тыпы зварачнага току падзяляюцца на пастаянны і пераменны. Сярод іх дугавая зварка пастаянным токам далей падзяляецца на пастаянны пастаянны ток і імпульсны пастаянны ток у залежнасці ад таго, ці ёсць у току імпульс; яна падзяляецца на пастаянны ток з станоўчым падключэннем (зварная дэталь падключаецца да станоўчага) і пастаянны ток з адваротным падключэннем (зварная дэталь падключаецца да адмоўнага) у залежнасці ад палярнасці. Дугавая зварка пераменным токам далей падзяляецца на сінусоідны пераменны ток і прастакутны пераменны ток у залежнасці ад розных формаў хвалі току. Тып і палярнасць зварачнага току могуць уплываць на колькасць цяпла, якое падводзіцца ад дугі да зварной дэталі, такім чынам, гэта можа паўплываць на ўтварэнне шва. Адначасова гэта можа таксама паўплываць на працэс пераносу кропель і выдалення аксіднай плёнкі на паверхні асноўнага металу.
Пры зварцы металічных матэрыялаў, такіх як сталь і тытан, з дапамогай дугавой зваркі ў асяроддзі інэртнага газу вальфрамавага электрода глыбокае пранікненне шва атрымліваецца пры падключэнні пастаяннага току ў станоўчым кірунку, найменшае пранікненне — пры падключэнні пастаяннага току ў адваротным кірунку, а пераменны ток — паміж імі. Паколькі глыбокае пранікненне шва атрымліваецца пры падключэнні пастаяннага току ў станоўчым кірунку, а страты ад гарэння вальфрамавага электрода найменшыя, пры зварцы металічных матэрыялаў, такіх як сталь і тытан, варта выкарыстоўваць станоўчае падключэнне пастаяннага току. Пры імпульснай зварцы пастаянным токам у асяроддзі інэртнага газу вальфрамавага электрода памер шва можна рэгуляваць па меры неабходнасці, бо параметры імпульсу можна рэгуляваць. Пры зварцы алюмінію, магнію і іх сплаваў з дапамогай дугавой зваркі ў асяроддзі інэртнага газу вальфрамавага электрода неабходна выкарыстоўваць ачышчальны эфект катода дугі для ачысткі аксіднай плёнкі на паверхні асноўнага металу. Пераменны ток лепшы. Паколькі параметры формы хвалі прастакутнага пераменнага току можна рэгуляваць, эфект зваркі лепшы.
Пры газавай дугавой зварцы металам, калі пастаянны ток падключаны ў адваротнае становішча, пранікненне і шырыня шва большыя, чым пры станоўчым падключэнні пастаяннага току. Пранікненне і шырыня шва знаходзяцца паміж імі. Такім чынам, пры зварцы пад флюсам звычайна выкарыстоўваецца адваротнае падключэнне пастаяннага току для атрымання большага пранікнення; у той час як пры наплаўцы пад флюсам станоўчае падключэнне пастаяннага току выкарыстоўваецца для памяншэння пранікнення. Пры газавай дугавой зварцы металам у ахоўным газе шырока выкарыстоўваецца адваротнае падключэнне пастаяннага току, паколькі зварачная дуга і працэс пераносу кропель больш стабільныя, чым пры станоўчым падключэнні пастаяннага току і пераменнага току, і мае эфект ачысткі катода. Станоўчае падключэнне пастаяннага току і пераменнага току звычайна не выкарыстоўваюцца.
2. Уплыў формы наканечніка вальфрамавага электрода, дыяметра зварачнага дроту і даўжыні падаўжэння
Кут і форма пярэдняга канца зварачнага электрода больш уплываюць на канцэнтрацыю дугі і ціск дугі. Іх варта выбіраць у залежнасці ад зварачнага току і таўшчыні дэталі. Як правіла, чым больш канцэнтраваная дуга і чым большы ціск дугі, тым большая глыбіня праварвання, а шырыня шва адпаведна памяншаецца.
Пры газавай дугавой зварцы, калі зварачны ток пастаянны, чым танчэйшы зварачны дрот, тым больш канцэнтраваны нагрэў дугі, тым большая глыбіня пранікнення і памяншаецца шырыня шва. Аднак пры выбары дыяметра зварачнага дроту ў рэальных зварачных праектах варта таксама ўлічваць велічыню току і марфалогію зварачнай ванны, каб пазбегнуць дрэннага фармавання шва.
Пры павелічэнні даўжыні падаўжэння дроту пры газавай дугавой зварцы павялічваецца супраціўленне цяпла, якое выпрацоўваецца зварачным токам, які праходзіць праз падоўжаную частку дроту, што прыводзіць да павелічэння хуткасці плаўлення дроту. Такім чынам, армаванне шва павялічваецца, а глыбіня пранікнення некалькі памяншаецца. З-за адносна вялікага ўдзельнага супраціўлення сталёвых зварачных дротаў уплыў даўжыні падаўжэння дроту на ўтварэнне шва адносна відавочны пры зварцы сталёвым і тонкім дротамі. Удзельнае супраціўленне алюмініевых зварачных дротаў адносна невялікае, таму яго ўплыў неістотны. Нягледзячы на тое, што павелічэнне даўжыні падаўжэння дроту можа палепшыць каэфіцыент плаўлення дроту, пры ўсебаковым уліку аспектаў стабільнасці плаўлення дроту і ўтварэння шва існуе дапушчальны дыяпазон змяненняў даўжыні падаўжэння дроту.
Уплыў іншых фактараў працэсу на каэфіцыенты фарміравання зварнога шва
Акрамя вышэйзгаданых фактараў працэсу, на фарміраванне і памер шва могуць паўплываць і іншыя фактары працэсу зваркі, такія як памер канаўкі і зазору, вугал нахілу электрода і дэталі, а таксама прасторавае становішча злучэння.
1. Паза і зазор
Пры зварцы стыкавых злучэнняў электрадугавой зваркай звычайна вызначаецца неабходнасць пакідання зазору, памер зазору і форма адкрытай канаўкі ў залежнасці ад таўшчыні зварачнай пласціны. Пры пэўных іншых умовах, чым большы памер канаўкі або зазору, тым меншая арматура зварнога шва, што эквівалентна зніжэнню становішча шва. У гэты час каэфіцыент сплаўлення памяншаецца. Такім чынам, пакіданне зазору або адкрыццё канаўкі можа быць выкарыстана для кантролю памеру арматуры і рэгулявання каэфіцыента сплаўлення. У параўнанні з пакіданнем зазору і адкрыццём канаўкі, умовы цеплааддачы некалькі адрозніваюцца. У цэлым, умовы крышталізацыі пры адкрыцці канаўкі больш спрыяльныя.
2. Нахіл электрода (зварачнага дроту)
Падчас дугавой зваркі, у залежнасці ад суадносін паміж напрамкам нахілу электрода і напрамкам зваркі, яна падзяляецца на два тыпы: нахіл электрода наперад і нахіл электрода назад. Пры нахіле зварачнага дроту вось дугі таксама нахіляецца адпаведна. Пры нахіле зварачнага дроту наперад уплыў сілы дугі на адвод расплаўленага металу ванны назад аслабляецца. Пласт вадкага металу на дне ванны расплаўленага металу становіцца таўсцейшым, глыбіня пранікнення памяншаецца, глыбіня пранікнення дугі ў зварное вырабленне памяншаецца, дыяпазон руху дугавой плямы пашыраецца, шырыня шва павялічваецца, а армаванне памяншаецца. Чым меншы вугал нахілу зварачнага дроту наперад α, тым больш відавочны гэты ўплыў. Пры нахіле зварачнага дроту назад сітуацыя наадварот. Пры дугавой зварцы ў асяроддзі абароненага металу часцей за ўсё выкарыстоўваецца метад нахілу электрода назад, і вугал нахілу α ад 65° да 80° з'яўляецца адносна прыдатным.
3. Нахіл зварной дэталі
Нахіл зварных штукаў часта сустракаецца ў рэальнай вытворчасці і можа быць падзелены на зварку ўверх і ўніз. У гэты час пад дзеяннем сілы цяжару расплаўлены метал ванны мае тэндэнцыю сцякаць уніз па схіле. Пры зварцы ўверх сіла цяжару спрыяе выкіду расплаўленага металу ванны ў хвост расплаўленай ванны, таму праварванне глыбокае, шырыня шва вузкая, а арматура высокая. Калі вугал нахілу ўверх α складае ад 6° да 12°, арматура занадта вялікая, і з абодвух бакоў лёгка ўтвараюцца падрэзы. Пры зварцы ўніз гэты эфект перашкаджае выкіду расплаўленага металу ванны ў хвост расплаўленай ванны. Дуга не можа глыбока нагрэць метал у ніжняй частцы расплаўленай ванны, праварванне памяншаецца, дыяпазон руху дугавой плямы пашыраецца, шырыня шва павялічваецца, а арматура памяншаецца. Калі вугал нахілу зварной штукі занадта вялікі, гэта прывядзе да недастатковага праварвання і пераліву расплаўленага вадкага металу ванны.
4. Зварачны матэрыял і таўшчыня
Пранікненне шва звязана са зварачным токам, а таксама з цеплаправоднасцю і аб'ёмнай цеплаёмістасцю матэрыялу. Чым лепшая цеплаправоднасць матэрыялу і чым большая аб'ёмная цеплаёмістасць, тым больш цяпла патрабуецца для плаўлення адзінкі аб'ёму металу і павышэння тэмпературы на такую ж велічыню. Такім чынам, пры некаторых іншых умовах, такіх як зварачны ток, глыбіня пранікнення і шырыня шва будуць памяншацца. Чым большая шчыльнасць або глейкасць вадкасці матэрыялу, тым цяжэй дузе выцесніць вадкі расплаўлены метал ванны, і тым меншае пранікненне шва. Таўшчыня зваранай дэталі ўплывае на цеплаправоднасць унутры зваранай дэталі. Пры аднолькавых іншых умовах па меры павелічэння таўшчыні зваранай дэталі павялічваецца цеплааддача, і памяншаюцца як шырыня шва, так і глыбіня пранікнення.
5. Флюс, пакрыццё электродаў і ахоўны газ
Розны склад флюсаў або пакрыццяў электродаў прыводзіць да розных падзенняў напружання ў вобласці электродаў дугі і розных градыентаў патэнцыялу слупа дугі, што непазбежна ўплывае на фарміраванне шва. Калі флюс мае нізкую шчыльнасць, вялікі памер часціц або малую вышыню кладкі, ціск вакол дугі нізкі, слуп дугі пашыраецца, а пляма дугі мае вялікі дыяпазон руху. Такім чынам, пранікненне малое, шырыня шва вялікая, а армаванне невялікае. Пры выкарыстанні высокамагутнай дугавой зваркі для зваркі тоўстых дэталяў выкарыстанне пемзападобнага флюсу можа знізіць ціск дугі, паменшыць пранікненне і павялічыць шырыню шва. Акрамя таго, зварачны шлак павінен мець адпаведную глейкасць і тэмпературу плаўлення. Калі глейкасць занадта высокая або тэмпература плаўлення адносна высокая, шлак будзе мець дрэнную вентыляцыю, і на паверхні шва лёгка ўтвараецца мноства паглыбленняў, што прывядзе да дрэннага фарміравання паверхні шва.
Склад ахоўных газаў для дугавой зваркі (такіх як Ar, He, N2, CO2) адрозніваецца, як і іх фізічныя ўласцівасці, такія як цеплаправоднасць. Гэта абумоўлівае розніцу ў падзенні напружання ў палярнай вобласці дугі і градыенце патэнцыялу слупа дугі, праводным папярочным сячэнні слупа дугі, сіле плазменнага патоку і размеркаванні ўдзельнага цеплавога патоку. Усе гэтыя фактары ўплываюць на ўтварэнне зварных швоў.
Карацей кажучы, на фарміраванне зварнога шва ўплывае мноства фактараў. Каб атрымаць добрае фарміраванне зварнога шва, неабходна выбраць адпаведныя метады зваркі і ўмовы зваркі ў залежнасці ад матэрыялу і таўшчыні зварваемай дэталі, прасторавага становішча шва, формы шва, умоў працы, патрабаванняў да якасці шва і памеру шва. У той жа час самае галоўнае - гэта стаўленне зваршчыка да зваркі! У адваротным выпадку фарміраванне зварнога шва і яго якасць могуць не адпавядаць патрабаванням, і нават могуць з'явіцца розныя дэфекты зваркі.
