ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения НИР.

Параметры режима полуавтоматической сварки в углекислом газе можно разбить на две группы: постоянные и переменные. К первой группе относятся параметры, величина которых в процессе горения дуги не зависит от действий сварщика, а устанавливается предварительно до начала сварки. К ним относятся: скорость подачи электродной проволоки, напряжение холостого хода источника тока, индуктивность сварочной цепи, расход защитного газа, диаметр электродной проволоки и полярность. Тогда переменными параметрами режима будут те, изменяя которые сварщик управляет процессом формирования шва. К этим параметрам, в первую очередь, необходимо отнести скорость и траекторию перемещения дуги, вылет и угол наклона электродной проволоки. Вторая группа параметров режима сварки объединяется общим понятием «техника сварки». Если исследованию первой группы параметров режима посвящено значительное количество работ, то вторая группа в настоящее время изучена недостаточно. Отсутствие работ в этом направлении приводит к тому, что при внедрении полуавтоматической сварки в углекислом газе используется техника ручной дуговой сварки штучными электродами, которая не полностью учитывает особенности и возможности полуавтоматической сварки в повышении производительности процесса и улучшении качества сварных швов. Отсутствие теоретически обоснованных практических рекомендаций по технике полуавтоматической сварки на различных режимах приводит к тому, что качество и производительность полуавтоматической сварки в большой степени зависит от субъективных факторов сварщика-полуавтоматчика.

Для исследования влияния переменных параметров режима сварки на производительность процесса и размеры сварного шва можно применить метод математической статистики и, в частности, теорию множественной корреляции. Для обоснования правомерности использования в исследованиях теории корреляции необходимо рассмотреть физическую природу связи между переменными параметрами режима полуавтоматической сварки и производительностью процесса, а также основными размерами сварного шва.

Рассмотрим простейший случай наплавки валика на пластину 200х70х7 (мм). Сварка выполнялась на экспериментальной установке, позволяющей регулировать угол наклона электрода в пределах 60°, проволокой диаметром 1,4 мм. Сварочная горелка при наплавке оставалась неподвижной, а пластина перемещалась со скоростью, изменяемой в пределах от 15,4 до 36 м/час. В качестве источника питания использовался преобразователь ПСУ-500, на котором устанавливалось неизменное для всех опытов напряжение холостого хода 27 В. Вылет электрода изменялся от 8 до 26 мм, при этом сила тока и напряжение дуги для первого случая составляли соответственно 200 а и 22,5 В. а для второго - 145 а и 21 В.

Для анализа и обработки полученных статистических данных при наплавке 50 валиков был применен метод теории линейной корреляции. Особенностью этого метода является то, что влияние факториальных признаков (вылета, угла наклона электрода и скорости сварки) на результативные признаки (размеры шва и коэффициент наплавки) рассматриваются не изолированно, как это было ранее, а во взаимной связи друг с другом.

Для решения вопроса о силе связи между признаками были определены коэффициенты парной корреляции, подтверждающие, что корреляционная зависимость между коэффициентом наплавки и вылетом электрода значительно сильнее, чем связь между коэффициентом наплавки и углом наклона, а также скоростью сварки.

Показателем работоспособности сварных швов является соотношение между шириной шва и высотой технологического выступа. Основным недостатком стыковых швов, выполненных сваркой в углекислом газе, особенно при повышенной плотности тока, является большая высота технологического выступа при относительно малой ширине шва. Поэтому изыскание и внедрение таких параметров режима ' полуавтоматической сварки, которые улучшили бы форму наплавленного металла, позволит повысить качество сварных швов.

Основное влияние на ширину шва и высоту технологического выступа оказывает скорость сварки. Отрицательные значения коэффициентов корреляции

свидетельствуют о том, что с увеличением скорости сварки оба параметра уменьшаются, что хорошо согласуется с общими положениями сварки.

Вылет электрода в большей степени влияет на высоту технологического выступа, чем на ширину шва. С точки зрения работоспособности сварных швов влияние вылета неблагоприятно, так как при этом увеличивается высота технологического выступа и уменьшается, хотя и в меньшей мере, ширина шва.

С увеличением угла наклона от 0 до 60°, т.е. с переходом от сварки «углом вперед» к сварке «углом назад», ширина шва и высота технологического выступа уменьшаются. Последний параметр уменьшается незначительно, о чем свидетельствует очень слабая корреляционная связь.

Из приведенного анализа можно сделать вывод, что для повышения производительности полуавтоматической сварки можно рекомендовать сварку с повышенным вылетом электродной проволоки. При этом ухудшается форма шва, т.е. отношение высоты технологического выступа к ширине шва. Для увеличения ширины шва сварку необходимо вести «углом вперед».

При проверке теоретических предпосылок были получены положительные результаты. Однако было замечено, что в шве могут образоваться поры из-за нарушения газовой защиты потоком разогретых газов, восходящих с поверхности ванны и шва.

При сварке соплом с кольцевой щелью кристаллизующийся край сварочной ванны может оказаться не защищенным потоком газа. Для направления струи углекислого газа на край ванны сопло можно срезать под углом 20-25°.

Таким образом, применение сварки «углом вперед» в сочетании с повышенным вылетом электродной проволоки позволяет увеличить производительность процесса и повысить качество формирования сварных швов.