Меню

Изменение тока при сварке



Что влияет на выбор сварочного тока

При выполнении сварочных работ, качество получаемого соединения зависит в первую очередь от того, насколько правильно выбран режим сварки. Основным регулируемым параметром процесса или главной режимной характеристикой является электрический ток, который называют сварочным током.

Сила тока при сварке зависит главным образом от параметров заготовки, которую предстоит варить и от некоторых других факторов.

Основные понятия

Сварочный ток, кроме своего абсолютного значения, выражаемого в амперах, характеризуется постоянством или периодическим изменением во времени величины и направления.

В первом случае ток называется постоянным. Его источниками являются сварочные выпрямители, автономные сварочные генераторы, а также современные аппараты для сварки, использующие инверторные технологии.

Если направление и (или) величина тока меняются во времени, то его называют переменным. Источниками переменного сварочного тока служат понижающие трансформаторы, первичная обмотка которых включается в сеть переменного тока 220 или 380 вольт.

На выбор параметров сварки, то есть ее режима, влияют следующие факторы, тесно между собой связанные:

  • толщина свариваемой заготовки;
  • вид металла или сплава, который предстоит варить;
  • диаметр применяемого электрода;
  • расположение и характер шва.

Выбираемый токовый режим работы сварочного аппарата определяет величину энергии электрической дуги. Чем больше значение этого параметра, тем больше тепла выделяется при горении дуги, а значит, более интенсивно и глубоко плавится заготовка и применяемый электрод.

Отсюда становится понятным, что чем толще и массивней свариваемый металл, тем большее значение тока должно быть установлено при его сварке. Кроме этого, существует прямая зависимость между толщиной заготовки, токовым режимом и диаметром электрода при ручной дуговой сварке.

Зависимость от толщины электрода

Нормативная литература по сварочному делу содержит много таблиц, позволяющих выбрать требуемый диаметр электрода и значение сварочного тока для сваривания заготовок определённой толщины.

При увеличении тока сварки, увеличивается скорость плавления, как заготовки, так и материала электрода, это определяет прямую зависимость между сварочным током и диаметром электрода.

Например, если электродом, имеющим диаметр 2мм, рекомендуется сваривать металл толщиной 2 – 3 мм, выбирая при этом сварочный ток в диапазоне 40 – 80 ампер, то для электродов диаметром 5 – 6 мм указывается токовая величина 220 – 320 ампер при сварке металла 10 – 24 мм.

Стоит упомянуть ещё об одной характеристике сварочного процесса, связанной с диаметром используемого электрода. Речь идет о плотности тока сварки, определяемой отношением сварочного тока к площади поперечного сечения электрической дуги и измеряемой в амперах на миллиметр квадратный (А/мм2).

Этот параметр играет важную роль в формировании сварного шва. С увеличением диаметра электрода, плотность падает при неизменных токовых настройках аппарата.

Это обусловлено тем, что электрод с диаметром большего размера создает более толстую дугу, имеющую большее значение площади. Показатель плотности зависит также от длины электрической дуги.

При увеличении разрядного промежутка между электродом и заготовкой, дуга вытягивается, становясь тоньше, уменьшая площадь поперечного сечения разряда. При этом уменьшается температура, создаваемая дугой, замедляется процесс переноса вещества электрическим разрядом.

При дальнейшем увеличении зазора, процесс начинает терять стабильность, поверхность сварочной ванны становится неровной, и в итоге дуговой разряд гаснет. Таким образом, в относительно небольших пределах, энергию сварочного процесса можно регулировать путем изменения длины дуги.

Что касается сварки полуавтоматом, роль электрода здесь играет специальная проволока для сварки, диаметр которой также выбирается по таблицам, в зависимости от характеристик свариваемого металла и его толщины.

Практическое определение

Опытному сварщику не составит труда правильно выбрать режим сварки, если известны размеры заготовок и характеристики металла, из которого они изготовлены. При необходимости можно обратиться к одной из технологических таблиц.

Необходимо обращать внимание на рекомендации, прилагаемые к самим электродам и сварочному аппарату в инструкции. Существуют также эмпирические формулы, по которым можно произвести расчёт сварочного тока.

Для электродов, имеющих диаметр менее 4 мм или более 6 мм, иногда применяют следующую формулу:

В этой формуле I – сварочный ток, выраженный в Амперах, d – диаметр электрода в миллиметрах.

Для выбора сварочного тока при использовании электродов, имеющих диаметр менее 3 мм, и работе в самом простом нижнем положении, можно применить соотношение:

при диаметре 3-4 мм формула меняется на:

Расчетное значение на практике корректируют. Обычно происходит изменение в меньшую сторону на 10-15%.

Расположение и характер шва

Оптимальная величина тока сварки зависит от пространственной ориентации свариваемого соединения и положения, из которого производится сварка, а также от того, скошены ли кромки свариваемых деталей и под каким углом. Понятнее станет, если рассмотреть примеры.

При сваривании горизонтального шва в положении сверху, значение тока можно установить более высокое, чем при сварке вертикальных или горизонтальных потолочных швов в положении снизу.

Это объясняется тем, что сварочная ванна горизонтального, свариваемого сверху шва более устойчива и не склонна к растеканию. Повышенное значение тока в этом случае обеспечивает более глубокий провар заготовок, следовательно, более прочное сплавление по всей толщине детали.

Наименьший ток должен быть выбран при сварке потолочных швов снизу. В этом случае жидкий металл под воздействием силы тяжести стремится оторваться от шва и упасть, чему до определённого момента препятствуют лишь силы поверхностного натяжения расплавленного металла.

Это обстоятельство предъявляет более высокие требования к квалификации сварщика, которому в процессе выполнения работы необходимо тщательно следить за жидкой массой сварочной ванны, предотвращая вытекание из неё металла.

Следует заметить, что опытный сварщик может регулировать этот процесс, не уменьшая значение тока, а увеличивая скорость перемещения электрода вдоль шва, что кстати, уменьшает затраты времени на выполнение работы.

Подготовленные к сварке торцевые поверхности деталей путём их скашивания, требуют несколько уменьшить величину тока сварки, так как неподготовленные кромки необходимо проваривать гораздо глубже, чем предварительно снятые. Однако и в этом случае, при наличии опыта, выбор требуемого режима может быть осуществлен изменением скорости сварочного процесса.

Некоторые нюансы при выборе сварочного тока вносит тип покрытия применяемых электродов, но влияние этого фактора существенно ниже перечисленных ранее.

Какое влияние имеет полярность

При сварке инвертором, или классическим аппаратом постоянного тока, выбор режима сварки связан с полярностью. Прямой полярностью принято называть схему, при которой сварочный электрод подключен к минусовой клемме аппарата, свариваемая деталь соединяется при этом с плюсом.

Особенностью сварочного процесса при прямой полярности является то, что плавление материала электрода происходит более интенсивно, чем плавление заготовки. Объясняется это следующим образом.

Несмотря на то, что условное направление протекания электрического тока принято от плюса к минусу, реальный физический процесс представляет собой движение отрицательно заряженных частиц – электронов, от минуса к плюсу.

Благодаря этому, при такой полярности происходит быстрый расход материала электрода. Использование прямой полярности целесообразно в случае относительно тонких заготовок, либо если к массивному элементу приваривается тонкая деталь.

При подключении электрода к плюсу, а заготовки соответственно, к минусу, получаем полярность, которую называют обратной. При таком включении интенсивней плавится заготовка, что определяет преимущество его применения при сваривании более толстых деталей.

Поскольку каждая металлическая заготовка и сварочный аппарат имеет свои особенности, выбор оптимального значение тока зависит от опытности сварщика. Тем же, кто только учится варить, необходимо ориентироваться на расчетные и табличные значения.

Источник

Влияние тока, напряжения, расхода газа и скорости процесса на сварку

Влияние тока на сварочные процессы

Производительность процесса сварки в углекислом газе, так же как и других способов сварки плавящимся электродом, характеризуется количеством наплавленного электродного и расплавленного основного металла.

Производительность процесса наплавки оценивается, как известно, коэффициентом наплавки (ан), показывающим количество наплавленного электродного металла в граммах за единицу времени током в один ампер. Коэффициент расплавления (ар) показывает количество расплавленного электродного металла в граммах в единицу времени током в один ампер. Разность ар — ан показывает потери металла на разбрызгивание, угар и испарение. ан и ар определяются по следующим формулам:

где Gн и Gp — вес наплавленного электродного и, соответственно, расплавленного металла в г;

I — сварочный ток в а;

t- время горения дуги в час. Количество проплавленного основного металла за 1 час горения дуги определяется по следующей формуле:

где F — площадь зоны проплавления основного металла в мм 2 ; уo— удельный вес металла в г/см 3 ; v— скорость сварки в м/час. Определение коэффициентов расплавления и наплавки, а также количества проплавленного дугой основного металла производилось при автоматической сварке в углекислом газе проволокой Св-08ГС на токах 200-500 а. Для сравнения определялась производительность автоматической сварки под флюсом ОСЦ-45 на тех же режимах. Приведенные на рисунках ниже данные показывают, что при сварке в углекислом газе как коэффициент наплавки, так и количество проплавленного основного металла в изучаемом диапазоне токов выше, чем при сварке под флюсом. С увеличением тока эта разница растет.

Электросопротивление проволоки Св-08ГС, а, следовательно, и скорость плавления за счет легирования кремнием и марганцем будут выше, чем малоуглеродистой проволоки Св-08А, обычно применяющейся при сварке малоуглеродистой стали под флюсом. Поэтому производительность процесса сварки под флюсом проволокой Св-08А, как показали опыты (см. фиг. 26), будет еще ниже.

Более высокая производительность процесса сварки в углекислом газе указывает на то, что затраты тепла дуги на расплавление электродной проволоки и основного металла в этом случае будут больше, чем при сварке под флюсом.

Количество тепла, расходуемого за 1 сек. на расплавление электродного и основного металла, образующих шов, определяется по формулам:

где Qн и Qо-количество тепла, расходуемого соответственно на расплавление электродного и основного металла за 1 сек.;

Сн и С-теплосодержание наплавленного и основного металла в точке плавления в кал/г.

Теплосодержание стали определяется из следующего выражения:

где С1 — средняя удельная теплоемкость от 0° С до температуры плавления; для малоуглеродистой стали она составляет 0,155 кал/г° С;

Т1 — температура плавления малоуглеродистой стали (1524°С);

Т2 — температура, до которой охлаждается металл шва (20°С);

S — теплота плавления малоуглеродистой стали (63,9 кал/г).

Следует отметить, что средняя температура металла в сварочной ванне выше температуры его плавления. Однако тепло перегретого в сварочной ванне металла расходуется на теплоотвод и дополнительное расплавление основного металла. Это позволяет принять для расчетов теплосодержание при температуре плавления. Полагая, что понижение температуры плавления кремнемарганцевой проволоки (0,72% кремния; 1,17% марганца), используемой в этих опытах, невелико по сравнению с температурой плавления малоуглеродистой стали, на которую производилась наплавка, и что теплоемкость металла, легированного кремнием и марганцем, изменяется незначительно, можно принять теплосодержание наплавленного электродного и проплавленного основного металла одинаковыми, т. е.

Читайте также:  Тока лайф школа все открытом грунте

Сн = С = 0,155 (1524 — 20) + 63,9 = 297 кал/г.

Результаты подсчета количества тепла, расходуемого на расплавление электродного и основного металла при сварке в углекислом газе и под флюсом, приведены в таблице ниже.

Расход тепла на расплавление металла при сварке в углекислом газе и под флюсом ОСЦ-45:

В таблице указана тепловая мощность дуги, подсчитанная по формуле

где I — сварочный ток в а;

Uд — напряжение на дуге в в и расход теплоты на плавление электродного и основного металла в процентах, рассчитанный по формулам:

Приведенные в таблице выше данные показывают, что при сварке в углекислом газе количество тепла, затраченного на расплавление электродного и основного металла и, следовательно, эффективность использования тепла дуги вообще больше, чем при сварке под флюсом (на одинаковых режимах). Например, на токе 500 а расход тепла дуги на плавление металла составляет 57,3 %; а при сварке под флюсом — 48,8%. С увеличением тока при сварке в углекислом газе потери металла на разбрызгивание снижаются, т. е. снижается разность арн (см. рисунок вышеприведенный левый). Например, при сварке на токе 200 а эти потери составляют 14-16%, на токе 400 а — 8-10%, а на токе 500 а — всего лишь 2-3%.Уменьшение разбрызгивания при увеличении тока связано, по-видимому, с изменением характера переноса капель металла через дугу.

Сопоставление коэффициентов наплавки при сварке в углекислом газе проволокой диаметром 1,6; 2,0 и 2,5 мм (рисунок справа) одинакового химического состава (0,09% углерода, 0,72% кремния и 1,17% марганца) показывает, что производительность процесса наплавки возрастает с уменьшением диаметра проволоки, т. е. с увеличением плотности тока. Количество тепла, расходуемого на расплавление электродного и основного металла в шве, с увеличением плотности тока увеличивается (рисунки ниже). Таким образом, увеличение плотности тока при сварке в углекислом газе, так же как при сварке в инертных газах и под флюсом, приводит к увеличению производительности процесса сварки в целом. При этом нием плотности тока увеличивается (см. рисунки ниже). Таким образом, увеличение плотности тока при сварке в углекислом газе, так же как при сварке в инертных газах и под флюсом, приводит к увеличению производительности процесса сварки в целом. При этом

вления происходит быстрее, чем рост площади наплавки, в связи с чем доля наплавленного металла в шве с увеличением тока снижается. Например, на токе 200 а (обратная полярность) она составляет 52-55%, а на токе 500 а снижается до 38-42%. При наплавке и, особенно, при сварке металла с повышенной концентрацией углерода увеличение доли проплавленного металла приводит к нежелательному обогащению металла шва углеродом, а следовательно, и к увеличению склонности швов к образованию горячих трещин. Кроме того, при многопроходной сварке с увеличением тока растет количество вновь переплавляемого металла из нижлежащих слоев, что также нежелательно. Эти недостатки сварки в углекислом газе на обратной полярности устраняются использованием при наплавочных работах прямой полярности, особенности которой рассмотрены в другой статье.

Увеличение глубины проплавления с увеличением тока при сварке в углекислом газе, так же как и при других процессах электродуговой сварки, связано с более интенсивным вытеснением жидкого металла из-под электрода вследствие увеличения давления дуги. Однако при сварке в углекислом газе глубина проплавления будет больше, чем например, при сварке под флюсом на тех же режимах. Это может объяснено отсутствием дополнительного давления на металл сварочно ванны, имеющегося при сварке под флюсом (за счет веса флюса и жидкого шлака, а также избыточного давления внутри газового пузыря, в котором горит дуга) и затрудняющего вытеснение жидеого металла из основания столба дуги.

Влияние напряжения на процесс сварки

Увеличение напряжения на дуге при сварке в углекислом газе, так же как и при ручной сварке электродами с качественным покрытием и сварке под флюсом, приводит к уменьшению коэффициентов наплавки и расплавления.

Снижение коэффициента расплавления при возрастании напряжения на дуге объясняется уменьшением предварительного подогрева конца электродной проволоки, который при неизменном расстоянии от поверхности изделия до мундштука уменьшается. Кроме того, на снижение коэффициента расплавления при сварке в углекислом газе существенное влияние оказывает увеличение потерь тепла дуги в окружающее пространство при ее удлинении излучением и конвекцией. Уменьшение коэффициента расплавления, а также возрастание потерь металла на разбрызгивание, угар и испарение, приводит к тому, что при увеличении напряжения на дуге снижается и коэффициент наплавки.

При повышении напряжения на дуге несколько снижается площадь наплавки и растет площадь проплавления (рисунок выше), что приводит к незначительному снижению доли наплавленного металла в шве.

Химический состав металла и.ва при сварке с различными значениями напряжения на дуге:

Примечание. Iсв = 400 a; υсв = 15,6 м/час расход газа 1000 л/час.

Химический состав наплавленного металла существенно изменяется при изменении напряжения на дуге (табл. выше), что связано, главным образом, с изменением выгорания легирующих элементов и, в значительно меньшей степени, с изменением соотношения наплавленного и основного металла. Посмотреть точное наличие легирующих элементов в металле — марки стали и сплавов, также обращаем внимание, что на нашем портале есть специальный металлический калькулятор, на котором можно посчитать вес по длинне или наоборот длину металлопроката по его весу.

Расчет коэффициентов усвоения показал значительное снижение усвоения марганца и особенно кремния металлом шва при повышении напряжения на дуге и, наоборот, увеличение усвоения углерода. Увеличение коэффициента усвоения углерода с увеличением напряжения на дуге связано при сварке стали с процессами, протекающими в столбе душ. Это подтверждается тем, что при наплавке в углекислом газе на медь (таблица ниже) коэффициент усвоения углерода не повышается, а, наоборот, понижается (с 0,69 при напряжении на дуге 30 в до 0,50 при напряжении 45 в). Отсюда следует, что повышение коэффициента усвоения углерода при сварке стали вызывается при увеличении напряжения на дуге уменьшением выгорания углерода из сварочной ванны.

Сравнение коэффициентов усвоения легирующих элементов показывает, что выгорание кремния и марганца в дуге и общем процессе усиливается с увеличением напряжения на дуге.

Химический состав металла и коэффициенты усвоения углерода, кремния и марганца при наплавке в углекислом газе на медь:

Отметим, что если надо, то мировые цены на медь и другие цветные металлы можно узнать на нашем портале — лондонская биржа цветных металлов lme.

Изменение напряжения на дуге при сварке в углекислом газе существенно влияет на механические свойства металла швов. С увеличением напряжения на дуге относительное удлинение и сужение, а также ударная вязкость металла шва падают (табл. 27); пределы прочности и текучести также имеют тенденцию к понижению.

Механические свойства металла однопроходных швов, сваренных при различном напряжении на дуге:

Механические свойства металла швов зависят от ряда факторов: содержания в металле швов газов, химического состава швов, скорости охлаждения наплавленного металла и т. д. Указанные факторы в различной степени могут влиять на механические свойства шва.

Поскольку скорость охлаждения металла шва зависит, в основном, от толщины свариваемого металла и погонной энергии, то в данном случае она не может оказать решающего воздействия на механические свойства шва, так как в описываемых опытах толщина металла была постоянной, а погонная энергия изменялась в сравнительно узких пределах.

Незначительное увеличение содержания углерода в шве (от 0,13 до 0,15%) в условиях этих опытов при возрастании напряжения на дуге от 30 до 40 в не может заметно повлиять на механические свойства металла шва. Снижение содержания в наплавленном металле кремния (с 0,45 до 0,21%) и марганца (с 0,93 до 0,70%) должно способствовать понижению его прочностных и улучшению пластических свойств и, следовательно, не может явиться причиной резкого падения относительного удлинения, сужения и ударной вязкости.

Основной причиной снижения пластических свойств и ударной вязкости металла шва могут быть растворившиеся в нем газы.

Известно, что увеличение напряжения на дуге, т. е. ее удлинение, сопровождается при ручной дуговой сварке увеличением содержания в металле шва кислорода и азота.

Повышение в швах содержания кислорода и азота с увеличением напряжения на дуге подтвердилось также и при сварке в углекислом газе результатами анализа газов в этих швах (табл. ниже).

Попадание в металл шва азота указывает на наличие в составе газовой фазы, контактирующей с жидким металлом, воздуха, проникающего через защитный слой углекислого газа. Можно предположить также, что увеличение содержания газов связано с увеличением времени взаимодействия их с каплями металла при удлинении дугового промежутка.

Содержание кислорода и азота в металле швов, сваренных с различными напряжениями на дуге:

Таким образом, проведенные опыты указывают на необходимость строгого контролирования расхода газа и напряжения на дуге. Оптимальные значения напряжения на дуге при сварке в углекислом газе на обратной полярности проволокой диаметром 2 мм (расход газа на 1000 л/час) приведены ниже.

Сварка с напряжением на дуге более 35 в не может быть рекомендована при данном расходе газа вследствие заметного снижения пластических свойств металла шва.

Влияние расхода углекислого газа на сварку

С увеличением расхода углекислого газа коэффициенты наплавки и расплавления снижаются (рисунок справа). Заметное снижение этих коэффициентов наблюдается при увеличении расхода газа от 0 до 2000 л/час. При дальнейшем увеличении расхода газа коэффициенты практически не изменяются. По-видимому снижение коэффициентов наплавки и расплавления при увеличении расхода газа связано с увеличением степени охлаждения столба дуги вновь поступающими порциями холодного углекислого газа.

Изменение расхода углекислого газа в широких пределах оказывает некоторое влияние на химический состав металла шва. При увеличении расхода газа несколько уменьшается содержание в шве марганца и кремния (таблица ниже). Это связано главным образом с более интенсивным окислением содержащихся в проволоке элементов и подтверждается данными химического анализа металла, наплавленного в медную форму (табл. ниже), позволяющую исключить влияние

Однако при уменьшении расстояния от сопла до изделия, естественно, уменьшается вылет электродной проволоки, что оказывает существенное влияние на коэффициент наплавки. Например, при увеличении вылета проволоки от 20 до 55 мм коэффициент наплавки (рис. слева) возрастает с 14,5 до 25 г/а • час (диаметр проволоки 2 мм, ток 400 а, напряжение на дуге 30-32 в; расход газа 1000 л/час). Это объясняется увеличением степени предварительного подогрева конца электродной проволоки проходящим через нее током. Таким образом, увеличенный вылет электродной проволоки при сварке является эффективным средством повышения производительности процесса. Поэтому сварку в углекислом газе целесообразно производить, при максимально допустимом вылете, выбрав при этом такой расход газа, который обеспечивал бы надежную защиту наплавленного металла. Опыты показали, что при сварке в лабораторных условиях на токе 400 а с расходом газа 1000 л/час и расстоянии от изделия до сопла 32 мм в металле шва поры не обнаруживались, а при увеличении этого расстояния до 35-40 мм в швах появлялись поры даже при увеличенном расходе газа (1200-1250 л/час).

Читайте также:  Управление тиристорным регулятором тока

Влияние скорости сварки

При возрастании скорости сварки коэффициенты наплавки и расплавления несколько снижаются (рисунки ниже), а потери металла на разбрызгивание, угар и испарение уменьшаются. Площади наплавки и проплавления с повышением скорости сварки заметно уменьшаются (рисунок справа), причем уменьшение площади наплавки происходит намного быстрее, чем площади проплавления.

В связи с этим, снижается доля наплавленного металла, чем объясняется возрастание при повышении скорости сварки содержания углерода в металле шва и снижение содержания кремния (табл. ниже).

Химический состав металла шва при сварке с различной скоростью:

Результаты механических испытаний (табл. ниже) показывают, что с увеличением скорости сварки прочностные свойства шва несколько повышаются, а пластические незначительно снижаются. Это связано, по-видимому, с увеличением скорости охлаждения металла шва и ухудшением газовой защиты зоны сварки.

Механические свойства металла однопроходного шва при сварке с различной скоростью:

Автор: Администрация

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Источник

Как отрегулировать силу сварочного тока

Сварочный ток

О СВАРКЕ

  1. Общая информация
  2. Техника безопасности при сварке
  3. На что влияет сила сварочного тока
  4. От чего зависит параметр
  5. Толщина электрода
  6. Толщина листа металла
  7. Характеристики шва
  8. Полярность тока
  9. Универсальная таблица для определения силы тока
  10. Для стыковых соединений
  11. Для угловых и тавровых соединений
  12. По какой формуле осуществляется расчет
  13. Подробнее о выборе тока для сварки электродом на практике
  14. Влияние режима сварки
  15. Длина дуги
  16. Прямая или обратная полярность
  17. Покрытие электрода
  18. Постоянный и переменный ток
  19. Особенности для инверторов
  20. Влияет ли марка электрода на выбор силы тока

В процессе настройки инвертора среди прочего устанавливают показатель сварочного тока. Его величина зависит от ряда параметров. Правильный выбор ампеража является необходимым условием высокого качества соединения.

Показатель сварочного тока

Общая информация

Главную роль в сварке играет дуговой разряд, обладающий высокой температурой. Для его создания электрод и заготовки подключают к источнику напряжения. Разряд плавит металл кромок деталей, и тот сливается в одно целое.

Согласно закону Ома, через поперечное сечение любого участка неразветвленной цепи за единицу времени протекает одинаковое количество заряда. Отсюда следует, что сила сварочного тока ограничена значением, максимально допустимым для данного аппарата.

Для соединения заготовок методом плавления используют 2 вида напряжения:

  • постоянное;
  • переменное.

Первое обеспечивает более качественные швы и соединения, металл меньше разбрызгивается.

Общая информация

Техника безопасности при сварке

Нормативы устанавливают следующие правила:

  1. Сварщик надевает специальный костюм, рукавицы из искростойкого материала, закрытую обувь на резиновой подошве. Они защищают кожу от брызг расплавленного металла и жесткого ультрафиолетового излучения дуги. Лицо закрывают маской с темным стеклом. Глаза необходимо защищать не только от прямых лучей ультрафиолета, но и от боковых бликов (отражения от стен).
  2. Пост оборудуют вытяжкой. Если работы ведутся в полевых или монтажных условиях, организуют проветривание. При отсутствии такой возможности сварщик работает в респираторе. Наиболее токсичны электроды с кислым покрытием. Вместо них рекомендуется использовать рутилово-кислые.
  3. Если вблизи поста находятся люди, мастер непосредственно перед зажиганием дуги громко произносит слово «глаза». Так он предупреждает их о необходимости отвернуться или защитить органы зрения.
  4. При выполнении работ на высоте используют монтажный пояс и другие средства страховки.
  5. Соблюдают требования электробезопасности.

Последний пункт включает в себя следующие установки:

Техника безопасности

  1. Перед началом работ проверяют целостность изоляции кабелей и других токоведущих частей. При наличии разрывов, выкрошившихся участков и прочих дефектов пользоваться аппаратом запрещено.
  2. При необходимости ремонта, замены расходника, перемещения, а также на время простоя или обеденного перерыва оборудование обесточивают.
  3. Подсоединение к сети производят через автомат, защищающий от короткого замыкания.
  4. Сварку в условиях повышенной влажности (в бойлерной, градирне, подвале или на улице во время дождя) должен проводить мастер, обладающий соответствующими навыками.

На что влияет сила сварочного тока

Данная величина определяет количество выделяемой теплоты: Q=(I^2)*R,

R – сопротивление дуги.

Таким образом, от данного параметра зависит глубина плавления металла. Если выбрать его заниженным, шов получается непрочным, имеются непроваренные участки.

Завышенный ампераж приводит к сквозному прогоранию заготовки с последующим вытеканием металла из сварочной ванны.

От чего зависит параметр

Чтобы правильно подобрать величину тока для сварки, необходимо учесть ряд факторов. Для понимания их роли каждый следует рассмотреть подробно.

Толщина электрода

Наиболее важный критерий. С увеличением диаметра расходника ампераж возрастает. Среднее соотношение – 30 А на 1 мм.

Толщина электрода

На упаковке с расходниками рекомендуемый ток указывают в виде диапазона, например, 80-120 А. Точное значение мастер подбирает опытным путем.

Толщина листа металла

Данный показатель влияет на выбор расходника. С увеличением толщины металла диаметр стержня возрастает. Соответственно увеличивается и ампераж. Это объясняется тем, что для плавления кромок массивных заготовок требуется больше тепла.

Характеристики шва

Различают 2 способа сварки:

  1. Однопроходный.
  2. Многослойный.

Второй тип применяется для соединения деталей большой толщины. В каждом слое используют свой диаметр расходника и ампераж. Корневую часть варят электродом 3 мм, затем применяют более толстые стержни.

На выбор силы тока влияние оказывает пространственное положение шва. В зависимости от этого используется рекомендуемая производителем величина:

Характеристики шва

  1. Нижнее – 100% рекомендуемой производителем величины.
  2. Вертикальное – 85-90%.
  3. Потолочное – 75%.

В последнем случае применяют расходники диаметром не более 4 мм.

Полярность тока

При сварке на постоянном токе различают 2 вида полярности:

1 Прямая. Отрицательный полюс источника подсоединяют к расходнику.

2 Обратная. «Минус» подключают к одной из заготовок.

От полярности зависит распределение температур в дуге. С учетом этого регулируют ампераж.

Универсальная таблица для определения силы тока

Зависимость ампеража и диаметра расходника от толщины заготовки удобно представить в табличном виде. При этом учитывают взаимное расположение деталей.

Для стыковых соединений

Свариваемые поверхности расположены параллельно друг другу. Устанавливают следующий ампераж:

Толщина кромки, мм Диаметр расходника, мм Ампераж, А
1,5-2,0 1,6-2,0 30-45
3 3 65-100
4-8 4 120-200
9-12 4-5 150-200
13-15 5 160-250
16-20 6-8 200-350
Свыше 20 6-8 200-350

Для угловых и тавровых соединений

Поверхности заготовок расположены перпендикулярно. Поперечное сечение наплавки имеет вид прямоугольного треугольника с выпуклой гипотенузой. Ампераж устанавливают в соответствии с таблицей:

Катет шва, мм Диаметр расходника, мм Ампераж
3 3,0 65-100
4-5 4,0 120-200
6-9 5,0 160-250

По какой формуле осуществляется расчет

Применяют 3 выражения для разных диаметров стержня расходника (мм):

  1. До 3: I =30*d.
  2. 3-4: I=40*d.
  3. Более 4: I=(20+6*d)*d.

Здесь d – диаметр стержня расходника, мм.

Подробнее о выборе тока для сварки электродом на практике

Найти оптимальную величину помогут рекомендации опытных сварщиков.

Влияние режима сварки

Параметры, регулирующие процесс, делятся на основные и дополнительные. К первой группе относят:

  • скорость перемещения расходника;
  • его диаметр;
  • напряжение на дуге;
  • род, полярность и силу тока.

Влияние режима сварки

Дополнительными параметрами являются:

  • положение расходника;
  • состав и толщина его обмазки;
  • ориентация детали.

Все перечисленные факторы называют режимом сварки. Они взаимосвязаны: изменение одной величины влечет за собой коррекцию другой. Например, при необходимости уменьшить тепловложение можно поступить 2 способами:

  1. Снизить ампераж.
  2. Увеличить скорость перемещения расходника.

Эту взаимосвязь учитывают и при необходимости увеличить производительность. Устанавливают более высокую скорость, одновременно поднимая ампераж.

Оценить влияние каждого фактора математически и вывести соответствующие формулы невозможно. В каждом случае важно приспособиться и подобрать оптимальный ампераж опытным путем.

Длина дуги

Существует линейная зависимость между длиной дуги и напряжением на ней. С ростом первого показателя увеличивается и второй. При этом сила тока и тепловыделение меняются мало.

Длина дуги

С увеличением длины дуги снижается качество шва. Причины следующие:

  1. Разряд «гуляет» по поверхности, в результате чего тепло распространяется по большой площади. Соответственно кромки в зоне стыка хуже прогреваются.
  2. Расплавленный металл из стержня расходника отскакивает от плохо прогретой поверхности. Увеличивается разбрызгивание, шов получается грязным. В сварочную ванну попадает только часть легирующих элементов.

Оптимальную длину дуги в мм определяют по формуле L=d+0,5, где d – диаметр электрода в мм.

Плавящийся расходник в процессе работы постепенно укорачивается, поэтому держатель понемногу приближают к заготовке.

Прямая или обратная полярность

При сварке на постоянном токе в дуге различают 2 зоны:

  1. Анодное пятно. Расположено со стороны положительного полюса источника.
  2. Катодное. Находится со стороны «минуса».

Зоны имеют разную температуру. При использовании плавящегося электрода анодное пятно холоднее катодного, поэтому для соединения тонкостенных заготовок поступают так:

Полярность

  1. «Плюс» подключают к свариваемой детали (прямая полярность).
  2. Устанавливают минимальную силу тока из рекомендуемого диапазона.

Благодаря этому исключается прогорание заготовок.

Для соединения толстостенных деталей нужен сильный прогрев. Для этого:

  1. К ним подсоединяют «минус» (обратная полярность при сварке).
  2. Устанавливают максимальный ампераж из предлагаемого диапазона.

Этим обеспечивается глубокий провар, соединение получается прочным и надежным.

Покрытие электрода

По составу различают 4 вида обмазки:

Покрытие электрода

  1. Рутиловая.
  2. Основная.
  3. Целлюлозная.
  4. Кислая.

Основное покрытие отличается от остальных наличием деионизирующего элемента – фтора. Он сокращает число носителей заряда, что затрудняет горение дуги. Для стабилизации этого процесса приходится увеличивать ампераж на 20-30 А. Так, если для сварки рутиловым расходником диаметром 2 мм аппарат настраивают на 40-70 А, то для основного той же толщины – на 60-100 А.

Постоянный и переменный ток

Род тока не влияет на ампераж. Его выбирают по следующим критериям:

  1. Если к качеству и прочности шва предъявляются высокие требования, используют постоянное напряжение. Оно характеризуется небольшим отклонением дуги и слабым разбрызгиванием металла. Шов получается ровным и чистым. На постоянном токе дуга горит лучше, имеется возможность регулировать распределение температур путем изменения полярности. Это используется в работе с тонкостенными заготовками и цветными металлами.
  2. Если требования к качеству и прочности соединения низкие, применяют переменное напряжение. Оно позволяет снизить затраты, т.к. оборудование для этого вида сварки стоит в 1,5 раза дешевле. Также у него меньше размеры и вес.
Читайте также:  Определение силы тока в цепи сложных схем

Кроме того, предпочтение переменному току отдают в следующих случаях:

Постоянный и переменный ток

  1. Материал заготовок содержит оксиды. Частое изменение направления тока способствует их большему разрушению. Например, на переменном напряжении варят алюминий, т.к. на его поверхности образуется окисная пленка.
  2. Поверхность детали загрязнена так, что ее невозможно очистить.

При выборе рода напряжения учитывают и материал обмазки расходника. На электродах с основным покрытием дуга горит хуже из-за деионизирующего воздействия фтора, поэтому ими можно варить только на постоянном токе. Для прочих разновидностей подходит любой род.

Особенности для инверторов

Главное отличие аппаратов этого типа заключается в наличии особого электронного узла, повышающего частоту сетевого тока до десятков кГц. Это дает следующий результат:

  1. Уменьшаются размеры и вес трансформатора.
  2. Увеличивается его КПД.
  3. Снижается цена (за счет уменьшения материалоемкости).

Электроника самостоятельно корректирует ампераж при:

  1. Зажигании дуги. Функция получила название «Горячий старт» или Hot Start. Ток кратковременно увеличивается на 5-100% номинального, что облегчает возникновение дугового разряда. На дешевых моделях величину превышения производитель устанавливает на свое усмотрение, и изменить ее нельзя. На дорогих параметр задает пользователь. Функция востребована при сварке плохими расходниками, наличии ржавчины и окалины на деталях, нестабильном напряжении в сети.
  2. Разрыве дуги или соединении электрода с заготовкой посредством капли расплавленного металла (расходник приваривается). Тоже происходит наброс тока. Это способствует возобновлению горения разряда или отрыву капли от стержня. Функцию называют «Форсирование дуги» (Arc Force).
  3. Касании стержнем заготовки. Ампераж сбрасывается, что позволяет оторвать расходник. Название функции – “Антизалипание” (Antistick).

Нужный режим для сварки инвертором подбирают с учетом его мощности. Многие модели относятся к классу бытовых и не рассчитаны на большие токи. Максимальный диаметр расходника для них часто не превышает 2 мм, рекомендуемый ампераж составляет 30-45 А.

Влияет ли марка электрода на выбор силы тока

По марке определяют состав обмазки. Например, расходники Уони-13 и ЦУ-5 имеют покрытие основного типа. Они обеспечивают высокие качество и прочность шва за счет отсутствия водорода в металле, но горят хуже других. Поэтому ими варят только на постоянном напряжении, ампераж увеличивают на 20-30 А. Другие расходники не столь требовательны к режиму сварки.

Рекомендуемые параметры для всех изделий указываются на упаковке.

Зная, как подобрать сварочный ток, мастер качественно выполнит работу любым электродом и во всех пространственных положениях.

Источник

Выбор параметров режима

Род и полярность тока

Сварку обычно выполняют на постоянном токе обратной полярности. Иногда возможна сварка на переменном токе. При прямой полярности скорость расплавления в 1,4-1,6 раз выше, чем при обратной, однако дуга горит менее стабильно, с интенсивным разбрызгиванием.

Обратная полярность

Диаметр электродной проволоки

Выбирают в пределах 0,5-3,0 мм в зависимости от толщины свариваемого материала и положения шва в пространстве. Чем меньше диаметр проволоки, тем устойчивее горение дуги, больше глубина проплавления и коэффициент наплавки, меньше разбрызгивание.

Больший диаметр проволоки требует увеличения сварочного тока.

Зависимость силы сварочного тока от диаметра проволоки

Сварочный ток

Устанавливают в зависимости от диаметра электрода и толщины свариваемого металла. Сила тока определяет глубину проплавления и производительность процесса в целом. Ток регулируют скоростью подачи сварочной проволоки.

Влияние силы тока

Напряжение на дуге

С ростом напряжения на дуге глубина проплавления уменьшается, а ширина шва и разбрызгивание увеличиваются. Ухудшается газовая защита, образуются поры. Напряжение на дуге устанавливают в зависимости от выбранного сварочного тока и регулируют положением вольт-амперной характеристики, изменяя напряжение холостого хода источника питания.

Влияние напряжения на дуге

Скорость подачи электродной проволоки

Связана со сварочным током. Устанавливают с таким расчетом, чтобы процесс сварки происходил стабильно, без коротких замыканий и обрывов дуги

Скорость сварки

Устанавливают в зависимости от толщины свариваемого металла с учетом качественного формирования шва. Металл большой толщины лучше сваривать узкими швами на высокой скорости.

Медленная сварка способствует разрастанию сварочной ванны и повышает вероятность образования пор в металле шва.

Схема сварки

При чрезмерной скорости сварки могут окислиться конец проволоки и металл шва.

Расход защитного газа

Определяют в зависимости от диаметра проволоки и силы сварочног о тока. Для улучшения газовой защиты увеличивают расход газа, снижают скорость сварки, приближают сопло к поверхности металла или используют защитные экраны.

Техника сварки

Вылет электрода

Расстояние от точки токоподвода до горна сварочной проволоки. С увеличением вылета ухудшаются устойчивость горения дуги и формирование шва, интенсивнее разбрызгивается металл. Малый вылет затрудняет процесс сварки, вызывает подгорани газового сопла и токоподводяшего наконечника.

Вылет электрода

Выпуск электрода

Расстояние от сопла горелки до торца сварочной проволоки. С увеличением выпуска ухудшается газовая зашита зоны сварки. При малом выпуске усложняется техника сварки, особенно угловых и тавровых соединений.

Выпуск электрода

Вылет и выпуск зависят от диаметра электродной проволоки:

Диаметр проволоки, мм

Вылет электрода, мм

Выпуск электрода, мм

Расход газа, л/мин

Оптимальная совокупность параметров режима делает процесс стабильным на трех стадиях:

1 — при зажигании дуги и установлении рабочего режима сварки;
2 — в широком диапазоне рабочих режимов;
3 — в период окончания сварки.

Процесс сварки считается стабильным, если электрические и тепловые характеристики его не изменяются во времени или изменяются по определенной программе. В связи с этим механизированную сварку в защитных газах ведут стационарной дугой, импульсно-дуговым способом, с синергетической системой управления.

Сварка стационарной дугой

Случайные колебания скорости подачи электродной проволоки и длины дуги могут нарушить стабильность процесса, привести к коротким замыканиям. обрыву дуги. Во избежание этого необходимо изменять скорость плавления электрода, т.е. соответствующим образом варьировать силу сварочного тока.

вольт-амперная характеристика дуги (ВАХ дуги) в защитных газах при плавящемся электроде имеет возрастающий характер.

Вольт-амперная характеристика

В определенный момент стабильного процесса сварки скорость подачи электродной проволоки Vп1 равна скорости плавления Vпл1. При этом параметры по току и напряжению определялись рабочей точкой А1 с длиной дуги lд1. Допустим, что в связи со сбоями в механизме подачи проволоки скорость подачи уменьшилась. Тогда возникает относительная скорость плавления ΔVпл = Vпл1 — Vп2, которая приводит к перемещению рабочей точки в новое положение — А2. Оно характеризуется уменьшением сварочною тока (Δl), что приводит к уменьшению первоначальной скорости плавления. Процесс сварки вернулся в точку А1 с длиной дуги lд1. Этот процесс носит название -саморегулирование по длине дуги. Оно становится интенсивнее при более жесткой волыамперной характеристике источника питания.

При сварке от источника с жесткой характеристикой сварщик корректирует режим по току, регулируя скорость подачи проволоки. Однако при этом изменяются длина дуги и напряжение на ней. Для поддержания нужной длины дуги при настройке режима следует корректировать вольт-амперную характеристику ИП, переходя с одной (I) на другую (II).

Вольт-амперная характеристика дуги

Стабильность дуги, особенно в потолочном положении, а также размеры шва и его качество зависят от вида переноса электродного металла через дуговой промежуток. Таких видов переноса существует три.

1. Крупнокапельный перенос с короткими замыканиями дуги. Образуются капли размером в 1,5 раза превышающие диаметр электродной проволоки. Процесс сопровождается короткими замыканиями с естественным импульсно-дуговым процессом, обусловленным параметрами режима. Напряжение на дуге периодически снижается до 0 и в момент отрыва капли увеличивается до рабочего значения. Ток в момент короткого замыкания возрастает, что приводит к отрыву капли электродного металла.

Процесс протекает с разбрызгиванием металла, что ухудшает внешний вид сварного соединения, приводит к непроварам, чрезмерной выпуклости шва.

Крупнокапельный перенос

2. Среднекапельный перенос без коротких замыканий.

Дуга горит непрерывно, а электродный металл переносится через дугу каплями, диаметр которых близок к диаметру проволоки.

Сварка идет с периодическим изменением напряжения на дуге и сварочного тока.

Импульсно-дуговой процесс зависит от параметров режима сварки и также сопровождается разбрызгиванием, снижается качество шва.

Среднекапельный перенос

3. Струйный перенос.

Дуга горит непрерывно, оплавленный конец электрода вытянут конусом, с которого в сварочную ванну стекают капли размером менее 2/3 диаметра электрода. Масса капли невелика, поэтому электродный металл легко переносится в ванну при сварке во всех пространственных положениях.

Разбрызгивание при струйном переносе незначительно. Производительность высока. Получить струйный перенос можно в аргоне. В углекислом газе такой перенос достигается при высокой плотности сварочного тока или при проволоках, активированных редкоземельными элементами

Управляемый перенос электродного металла с требуемыми размерами капель успешно достигается при импульсно-дуговом процессе, когда периодически измененяют напряжение на дуге и ток сварки.

Струйный перенос

Импульсно-дуговая сварка

Импульсно-дуговая (нестационарной дугой) сварка способом MIG/MAG возможна при низком сварочном токе во всех пространственных положениях шва при минимальном разбрызгивании и качественном формировании шва.

Существуют два основных вида переноса электродного металла:

  • с непрерывным горением дуги — «длинной дугой»;
  • с короткими замыканиями дугового промежутка — «короткой дугой»

Виды переноса электродного металла

Особенность импульсно-дуговой сварки плавящимся электродом состоит в том, что процессом переноса электродного металла можно управлять. При сварке «длинной дугой» возможны две разновидности переноса:

  • один импульс — одна капля;
  • один импульс — несколько капель.

Перенос «короткой дугой» характерен для сварки в углекислом газе. Нестабильность и усиленное разбрызгивание электродного металла определяются свойствами источника питания и зависят от характера изменения мгновенной мощности как в период горения дуги, так и при коротком замыкании.

При импульсно-дуговой сварке способом MIG/MAG эффективно синергетическое управление процессом.

Синергетическое управление

Инверторные источники питания позволяют ускорить изменения параметров по току до 1000 А/мс. Высокое быстродействие источника способствует оптимальному выбору токов импульса и паузы, времени импульса и паузы, частоты импульса в зависимости от скорости подачи проволоки Это обеспечивает стабильный перенос капли электродного металла за один импульс.

В современных полуавтоматах внедрены микропроцессорные технологии управления импульсными процессами сварки в зависимости от марки стали, диаметра проволоки, вида защитного газа. Такие системы называются синергетическими.

Импульсный процесс сварки

Благодаря предварительному программированию импульсных режимов во время сварки регулируются только два параметра: сварочный ток и длина дуги. Синергетическое оборудование легко перестраивает режимы сварки в зависимости от марки свариваемой стали, диаметра электродной проволоки и вида защитною газа.

В синергетической системе оборудования фирмы «Кемппи» запрограммированы оптимальные параметры режима сварки для различных комбинаций материала: углеродистая сталь, нержавеющая сталь, алюминиевые сплавы; диаметров электродной проволоки сплошного сечения: 1,0; 1,2; 1,6 мм; времени заварки кратера.

Для каждого диаметра проволоки имеется широкий диапазон токовых значений режима, который позволяет сваривать материалы разной толщины и во всех пространственных положениях. Синергетические системы повышают производительность на 20% по сравнению с обычной сваркой MIG/MAG.

Источник