Сечение сварочного провода для инвертора: Какое сечение сварочного кабеля для инвертора что бы удлинить?

Содержание

Cечение сварочного кабеля - Справочник сварщика

Чтобы сварочные работы проходили гладко и без проблем, важно выбрать не только качественный сварочный аппарат, но и дополнительное оборудование, в частности, сварочные кабели. Кабели для сварочного аппарата – неотъемлемая его часть, без которой, работать устройство не сможет. Сегодня мы расскажем, какие провода выбрать и какое сечение сварочного кабеля нужно для комфортной работы.

Сварочный кабель конструктивно устроен таким образом, чтобы сварочный ток без проблем проходил от аппарата к месту сварки. И, чем конструктивность продуманнее, лучше и качественнее, тем будет лучше и результат сварки. Внутри сварочного кабеля располагается токопроводящая округлая жила. Состоит она из медных проводов, сплетенных в определенном порядке между собой. Сечение проводов эквивалентно 16 кв. мм. В прослойке между внешней оболочкой и сердцевиной располагается слой из специальной, синтетической плёнки. Но, в некоторых моделях проводов она может отсутствовать. При регулярных сварочных работах, срок эксплуатации сварочных кабелей приблизительно равен 4 годам. После этого, рекомендуется заменить их новыми (но, не всегда это актуально).

Как правило, сварочные провода комплектуются вместе со сварочным аппаратом. Причём, у этих проводов есть штекеры для подключения к самому аппарату, а на другом конце держатель для электродов и зажим на массу. Однако если кабели не были предусмотрены комплектацией, или по какой-то причине их следует заменить новыми, следует знать, какого сечения нужны. В случае с заменой старых кабелей всё несколько проще – достаточно взглянуть на старый кабель и найти на нём информацию с содержанием основных параметров, в том числе сечения.


Если никаких данных нет, следует руководствоваться следующей информацией:

- для токовой нагрузки до 189 А, необходимое сечение кабеля равно 1х16 кв. мм, при этом, наружный диаметр кабеля составлять 11,5 мм;

- для токовой нагрузки до 240 А, сечение кабеля 1х25 кв. мм, и 13,5 мм наружного диаметра;

- для 289 А сечение кабеля должно быть 1х35 кв. мм, и 15,5 мм наружного диаметра;

- для 362 А сечение 1х50 кв. мм, наружный диаметр 17,8 мм;

- для 437 А сечение 1х70 кв. мм, наружный диаметр 21,1 мм;

- для 522 А сечение 1х95 кв. мм, наружный диаметр 23,8 мм.


Также, выбирайте сварочный кабель в зависимости от того, в каких условиях он будет эксплуатироваться. Для сварки под водой, в холодных климатических условиях или даже в космосе, будет применяться разный тип кабеля. Поэтому, перед выбором ознакомьтесь с его возможностями, например, к отражению механических повреждений, для работы при разной температуре и так далее.

какую марку, длину и сечение провода выбрать

Главная и единственная функция сварочного кабеля – бесперебойно и без потерь доставить электроэнергию до места сварки, где она преобразуется в тепло, что приведет к расплавлению металла и последующей сварке.

Кабель состоит из двух проводников, на одних концах которых смонтированы держатель электрода или зажим массы, на других клеммы или штекеры, как на бытовых сварочных инверторах.

Требования

Сварочный кабель должен пропускать рабочий ток сварки с наименьшими потерями. Из доступных материалов максимальная проводимость у меди. Чтобы сам провод не грелся, то есть на нем не происходило заметного падения напряжения, он должен быть достаточно толстым (большого сечения).

Свариваемые конструкции имеют сложную форму, и сваркой приходится заниматься в различных положениях. Электрод должен свободно доставать до любых мест свариваемой конструкции. Поэтому сварочный провод должен иметь максимальную гибкость и не мешать производству работ.

Так как вокруг свариваемых деталей часто бывают металлические токопроводящие конструкции, то провод должен иметь надежную изоляцию. Кроме этого, изоляция должна позволять варить в сложных природных и производственных условиях.

Она должна выдерживать воздействие жары, холода, пролитого масла или другого смазочного материала. Проводник и изоляция должны быть невосприимчивы к ударам, рывкам и химически агрессивным средам.

Так как в процессе работы сварочный провод много раз приходиться сматывать и заматывать, то он должен выдерживать и это. Таким требованиям отвечает многожильный медный провод большого сечения в мягкой маслостойкой резиновой оболочке.

Характеристики

На сегодняшний день не производят универсальный сварочный кабель, который мог бы работать во всех климатических и производственных условиях. Но выпускают довольно большую линейку проводов, которые отвечают главным условиям сварочного кабеля: минимальное сопротивление и гибкость.

У отечественных производителей марка КГ означает, что гибкий кабель сделан из меди. Он предназначен для соединения силовых элементов нестационарного оборудования, может использоваться в качестве сварочного кабеля. Кроме этого имеется специальный сварочный кабель КС. По техническим характеристикам они практически идентичны.

Если на проводе присутствует маркировка КГ 1х16, это означает гибкий силовой одножильный кабель сечением 16 мм2. Допустимый рабочий ток 189 А.

Первая цифра обозначает количество жил, две или три последующие – сечение провода. Буквы ХЛ сообщают о том, что кабель можно использовать при низких рабочих температурах до -60 ⁰C. Дополнительное покрытие предотвращает появление трещин на холоде.

Буква Т говорит о способности провода работать в условиях повышенной влажности и температуры до + 85 ⁰C. Кроме этого буква Т говорит, что провод обладает антисептическими свойствами, не боится грибка и плесени, что характерно для тропического климата.

Аббревиатура КОГ сообщает о том, что жилы сварочного проводника особо гибкие и позволяют использовать его в любых самых неудобных и труднодоступных местах без причинения вреда рабочим качествам.

Такой кабель обеспечивает максимальный комфорт для сварщика. В сварочном кабеле КС буква П означает полимерное покрытие, ВЧ – напряжение высокой частоты. Выбор такого кабеля для инвертора будет идеальным решением.

При проведении сварочных работ в зонах повышенной пожарной опасности необходимо использовать соответствующий сварочный кабель.

Маркировка КГН означает негорючесть. Весь кабель КГ независимо от климатического исполнения полностью герметичный, может использоваться под водой. Единственное, что нужно сделать, это обеспечить герметичность в местах соединения проводника с аппаратом и держателем электрода.

Типы используемых проводников

Основными типами кабелей, применяемым в сварочных устройствах являются:

  • одножильные проводники с медной токоведущей жилой, выполненной из множества тонких проволочек, применяются в основном для инвертора;
  • двужильные проводники, представляющие собой анод и катод, которые обеспечивают применение высокочастотного тока для импульсной сварки и переменный ток для резки металла;
  • трехжильные проводники используются в аппаратах автоматической сварки, применяемых при монтаже трубопроводов и других изделий, где требуется ровный и высококачественный шов.

Для сварочного аппарата в комплекте идут кабели, рассчитанные на рабочие токи устройства. Если их нет, то необходимо выбрать соответствующие сварочные провода.

Обращая внимание на максимальный рабочий ток аппарата. Он указывается в инструкции по эксплуатации прибора. Если в документации указан рабочий ток в пределах 160-189 А, то сварочный провод согласно требованиям ГОСТ должен иметь сечение 16 мм2.

При токах 240-250 А необходим проводник сечением 25 мм2. При использовании полупрофессиональных устройств на 350-362 А требуется проводник сечением 50 мм2.

В профессиональных сварочных аппаратах при максимальных рабочих токах 437 А или 522 А требуются подключить проводники сечением 70 мм2 и 95 мм2 соответственно.

Допустимо ли удлинять

С длинным проводом удобнее работать, но он повышает сопротивление проводника и соответственно на нем происходит дополнительное падение напряжения.

Для обеспечения требуемого тока аппарат приходится переводить в режим максимальных нагрузок, что вызывает быстрый износ устройства. Удлинить кабель, в том числе обратный провод, можно, но с заменой более толстым с большим сечением.

Тогда потери на проводнике не изменятся, но увеличится масса кабеля. Так как удельное сопротивление постоянно для конкретного металла, то увеличив длину проводника вдвое, потребуется увеличить площадь сечения тоже вдвое.

При этом необходимо правильно подсоединять штекеры и клеммы к кабелю. Они должны соединяться методом опрессовки или пайки с последующей изоляцией.

Четкого однозначного запрета на удлинение от производителей нет. Особые требования по обеспечению тока предъявляют к держателям электродов. Однако многие специалисты не рекомендуют удлинять кабель, заявляя, что аппарат может выйти из строя, а производитель при этом снимет гарантию.

Сварочные провода - 120 фото подбора сечения и маркировки кабеля

Провода для сварочного аппарата выступают в качестве гибких полупроводников электрической энергии. Они представляют собой сложные плетенные конструкции в составе которых присутствуют несколько разновидностей проволоки разного диаметра. Эти изделия подключают к сварочной установки для осуществления соединения разных деталей.

В процессе выбора, необходимо учитывать площадь сечения, максимальное напряжение установки и падение напряжения сварочного контура в момент сварочных работ. Опытные специалисты, рекомендуют соблюдать перепад электричества в процессе осуществления железного шва.

Краткое содержимое статьи:

Как правильно выбрать сварочные комплектующие?

Сегодня в специализированных магазинах представлен широкий выбор сварочных установок. Большинство из них собираются за рубежом. Начинающему сварщику, довольно часто, сложно сделать правильный выбор. Что необходимо учитывать при покупке данного оборудования?

Сварочный аппарат состоит из:

  • сварочного трансформатора. Здесь регулируется процесс подачи электричества. В дальнейшем, переменный ток начинает преобразовываться в постоянный. Перебои подачи электро питания быстро блокируются специальным предохранителем;
  • инвектор;
  • сварочные выпрямители.

Как подключать сварочные провода?На поверхности сварочного аппарата имеются два разъёма куда необходимо установить комплектующие. В момент присоединения важно соблюдать правильность вольтажей. Если неправильно подсоединить провода может возникнуть резкий скачок напряжения, что спровоцирует преждевременную поломку аппарата.


Большинство потребителей полагают, что устройство должно иметь огромный вес. На самом деле это не так. Современные установки имеют компактный размер. Они отличаются по типу мощности и способу работы.

Для домашнего использования можно приобрести сварочный аппарат минимальной мощностью. Он способен соединить различные виды труб и металлического профиля.

Маркировка сварочных проводов

Современные комплектующие сварочного аппарата отличаются по стоимости, количеству жил в составе провода и размеру. В продаже представлены:

Одножильный кабель. Эти изделия выполняют из медной проволоки. Они обладают хорошими показателями. Эти изделия отлично преобразовывают электрическую энергию, обладают хорошей проводимостью и эластичны. Провод сварочный медный обладает полу проводниковым действием. Он подходит для инвекторной установки.


Двужильный. Две разновидности жилы выполняют роль плюса и минуса в процессе соединения деталей.  Длина сварочного провода может варьироваться от 1 до 8 м. Эта разновидность проводит высокочастотный ток. В составе изделия присутствуют: медь и проводниковые металлические сплавы.

Трехжильный. Этот провод часто применяют в процессе сваривания трубопроводной и газовой сети. Благодаря такой разновидности места соединения имеют гладкую поверхность и прочное основание. Довольно часто, из такого вида делают удлинитель для сварочных проводов.

Маркировка включает в себя следующие обозначения:

  • КС – сварочный кабель;
  • П – имеется полимерная защита основания;
  • числа на поверхности изделия информируют о количестве жил в составе комплектующей;
  • ВЧ – провод пропускает высокочастотный ток.  Маркировка П обозначает полупроводниковый эффект.

Сечение кабеля

Сечение кабеля напрямую зависит от его параметров. Чем больше жил в составе изделия, тем выше его производительность.


Незначительное сечения провода составляет около 6 мм. Его применяют для инвекторного аппарата и при напряжении в 220 Вт.

Для автоматических установок принято использовать большое сечение жил. Оно должно составлять от 36 до 50 мм. В магазинах, как правило, представлен подробный каталог, который содержит в себе подробное описание каждой разновидности.

Если сечение и количество жил подобрано неправильно, то увеличивается риск возникновения короткого замыкания. В некоторых случаях сгорает трансформаторное устройство.

При маленьком сечении, электроэнергия будет собираться в области предохранителя. В этом случае сварочная установка отключится при любом скачке напряжения. На фото сварочных проводов изображены разновидности комплектующих для сварки.

Фото сварочных проводов

Также рекомендуем посетить:

Сварочный кабель для инвертора: секреты удачного подбора

Сварочный кабель для инвертора – один из наиболее противоречивых и обсуждаемых компонентов комплектации в различных сообществах. Опытные сварщики дискутируют между собой на темы, какие провода и модели этой продукции предпочтительны. Новички ищут оптимальную длину и сечение для конкретных задач. И все вместе обсуждают вопрос о том, можно ли применять удлиненные сварочные кабеля, подобранные самостоятельно.

Специалисты интернет-магазина «1001 сварка» предлагают ознакомиться со статьей, что ответит на все перечисленные вопросы. Мы уверены, что это почерпнутая из нее информация будет полезной и для практического применения. И Вы, подбирая кабель для сварочного аппарата, еще не раз поблагодарите случай, что не пожалели пяти минут личного времени.

Выбираем силовой сварочный кабель для инвертора: почему это важно?

При любом виде сварочных работ любой сварщик вне зависимости от опыта и квалификации всегда должен обеспечить две главные цели – безопасность работ и качество шва. Именно поэтому подбор силового сварочного кабеля для аппарата не может быть вопросом не первой важности.

Этот элемент является токопроводящим звеном, посредством которого электродержатель и зажим массы соединяются с инвертором. Соответственно, от него в значительной степени будет зависеть, насколько эффективным будет передача электрического потока от оборудования. Именно поэтому очень важно, чтобы подбираемый компонент соответствовал как самому аппарату, так и материалу, а также условиям выполнения работ.

Подбирая силовой сварочный кабель для инвертора, стоит помнить следующие особенности:

  • Необходимость соотнесения изделия с конкретным типом аппаратов. Бытовые «сварочники» выдают токи в спектре значений 10-200 А, профессиональные – до 500А. Соответственно, коммутационные элементы для них не могут быть идентичными.
  • В ходе манипуляций исполнителю приходится варить  различные по сложности швы в различных пространственных положениях. Соединяемые элементы выполнены из металлов с различной температурой плавления. Это тоже накладывает определенные требования и ограничения на применяемую кабельную продукцию.
  • При транспортировке коммутационные элементы сворачиваются.

В этой связи к подбираемому кабелю для сварочного инвертора  предъявляется ряд требований. Наиболее существенными из этих требований являются:

  1. Малая величина потерь напряжения на всей протяженности изделия. Это обеспечивают жилы из материала, что обладает небольшим сопротивлением. В этой связи рекомендуем медные провода. Во избежание нагрева проводящего элемента необходимо правильно подобрать сечение.
  2. Проводник электрического разряда должен быть устойчив к износу, ударам и разрывам. Это же требование предъявляется и к изоляции. Поэтому внутренняя часть силового провода выполнена из переплетенных мелких волокон из того или иного материала. А в качества материала оплетки используется особая резина, легко переносящая любые механические воздействия. Кроме того, она является хорошим изоляционным слоем, что обеспечивает безопасность сварщика.
  3. Достаточная гибкость, позволяющая переносить многократные циклы сматывания/разматывания для переноски и изгибы в ходе эксплуатации сварочного аппарата.
  4. Соответствие особенностям условий эксплуатации. Исходя из места применения и специфики окружающего климата подбираемый кабель для сварочного аппарата должен выдерживать различные факторы окружающей среды. То есть, для работы на сильном морозе, жаре, высокой влажности или условиях с риском образования плесени нужны различные модели подобных изделий.

Типы кабелей для сварочного аппарата

Многообразие кабельной продукции для сварочных работ затрудняет ее подбор для покупателя. Пришло время познакомиться с типами кабельной продукции, применяемых для оснащения аппаратов для различных видов сварки. Наиболее распространенными являются следующие пять типов:

  • Кабель гибкий (КГ) – очень распространенный вариант продукции. Это объясняется универсальностью и удобством в работе ввиду гибкости и малого веса.
  • Кабель особо гибкий (КОГ1). Отличается еще большей гибкостью за счет более тонких жил. Применяется для работы в самых труднодоступных местах, когда для работы необходимо завести руку с держателем под непривычным углом или варить с намотанным на руку изделием.
  • Кабель гибкий негорючий (КГН). Изолирующая оплетка таких моделей выполнена из жаростойкого покрытия. Он используется в местах с высокой температурой или пожароопасных участках, где кабель может контактировать с еще неостывшим металлом шва.
  • КОГ-ХЛ/КГ-ХЛ. Соответствующие модификации предыдущих вариантов. За счет морозостойкой оплетки с добавками особого каучуку оснащение ею инвертора позволяет вести сварочные работы в условиях Крайнего Севера. Нижняя температурная граница их эксплуатации составляет -60°С.
  • КГТ. «Тропическая» модификация изделий, позволяющая без проблем варить в условиях высокой влажности и жары до +85°С.

Длина и сечение сварочного кабеля для инвертора

Подбор этих характеристик кабельной продукции тесно взаимосвязан. С одной стороны, длинный провод – это вопрос удобства. При внушительной длине придется его сматывать в катушку, при очень коротком – необходимо перемещать сам источник тока. Но с ростом его протяженности увеличиваются сопротивление и индуктивность, что должно учитывать и подбор оптимального сечения изделия. Как же быть? На что ориентироваться?

Металлический сердечник кабельного изделия образован тонкими проводками. Их число варьируется от 30 до 1000 и зависит от тока и мощности сварочного аппарата. Исходя из этого подбирается необходимое сечение кабеля. Так, к примеру, модель с сечением 1×6 квадратных миллиметра может обеспечить нагрузку в 11 кВт с силой тока до 100 А. Но реальная рабочая мощность всегда практически вдвое меньше, так как на максимальной нагрузке постоянно никто не работает.

Приведем таблицу, которая поможет подобрать оптимальное сечение проводника под конкретную силу тока, чтобы при этом избежать ощутимых потерь сварочного тока.

Сила тока, АСечение кабеля, мм²
80-1001×6
120-1501×10
150-1801×16
200-2501×25
250-3001×50
330-4001×100 или 11×50
500-6001×120, 11×95
6001×185 и выше

Чтобы понять всю необходимую информацию по любой единице кабельной продукции, при покупке необходимо расшифровать маркировку изделия. Диаметр сварочного кабеля указан в нем последним индексом.

Выбрать эти и другие элементы для выполнения самых различных сварочных задач можно в каталоге нашего интернет-магазина. Внушительный выбор самих аппаратов, аксессуаров и расходников по выгодным ценам и условиям поставки к Вашим услугам!

Сварочные провода. Как правильно выбрать сечение

Сварочные провода, которыми комплектуются сварочные аппараты, иногда бывают недостаточно длинны. Поэтому, довольно часто пользователи бытовых сварочных аппаратов бывают не довольны длиной штатных сварочных проводов, идущих в комплекте с аппаратом. В этой ситуации логично ожидать, что многие захотят удлинить сварочные провода. И тут возникает проблема: нужно правильно подобрать сечение проводов, т.к. токи и мощности по ним идут большие.

Итак, как же правильно подобрать сечение сварочных проводов при необходимости их удлинения?

Рассчёт площади сечения сварочных проводов

На самом деле, тут всё достаточно просто — достаточно вспомнить физику из школьной программы. Там была такая формула:

R=?*L/S,

где:

  • R — полное сопротивление проводника,
  • ? — удельное объёмное сопротивление проводника,
  • L — длина проводника,
  • S — сечение проводника.

Теперь просто размышляем. Поскольку производитель выпустил данную модель сварочного аппарата с этими проводами, то нам нужно сохранить их сопротивление точно таким же. Таким образом, переменную R мы должны сохранить без изменения.

Удельное объёмное сопротивление проводника ? мы изменить попросту не можем, т.к. оно постоянно для каждого материала. Для меди оно равно примерно 0,017, но нам это не важно — сейчас сами поймёте, почему.

И вот мы подошли к L — той самой величине, которую мы хотим увеличить. Поскольку R и ? мы изменить не можем, то единственное, что мы можем изменить — это S, т. е., сечение провода. А теперь самое приятное…

Простой способ удлинить сварочные провода

Вспоминаем математику: если мы умножаем числитель, то, чтобы сохранить значение R, во столько же раз мы должны умножить и знаменатель. Т.е., нам не нужно ничего считать, не нужно задумываться о единицах измерения и т.д. — просто во сколько раз мы увеличиваем длину сварочных проводов, ровно во столько же раз нам нужно увеличить их сечение.

Например, у нас провода были длиной 2 метра, а мы хотим сделать 4 метра. 4 больше 2-х ровно в 2 раза, значит сечение тоже надо увеличить в 2 раза. Всё!

Единственный момент, на который следует ещё обратить внимание — это соединение новых сварочных проводов с клеммами и наконечниками. Ведь если провода стали толще, то, возможно, они не подойдут к прежним клеммам и наконечникам. Поэтому, имеет смысл обратить внимание на этот вопрос заранее.

Ещё по теме:

Что скрывают производители сварочных инверторов

Каким должен быть сварочный ток на самом деле

 

Видеокурсы:

Как варить электросваркой

Как установить сварочный ток правильно

Как выбрать маску «хамелеон»

Как настроить маску «хамелеон» правильно

Как выбрать сварочный инвертор

Как произвести подключение сварочного инвертора к источнику питания? — moyakovka.

ru

Сварочный инвертор — это устройство, с помощью которого можно значительно облегчить процесс дуговой сварки. С каждым годом его применение становится все популярнее, потому что оно позволяет осуществлять сваривание любых конструкций быстро и качественно. Чтобы сварочные работы проходили в нужных режимах, а аппарат имел долгий срок службы, нужно правильно подключать инвертор к источнику питания. Поэтому далее будет рассмотрено, как правильно подключить сварочный инвертор.

Схема устройство инверторного сварочного аппарата.

Подключение сварочного инвертора

Подсоединение сварочного аппарата может быть осуществлено к внешней сети напряжением 220 В или 380 В либо к генераторной установке определенной мощности. Соединительный кабель с вилкой соответствует максимальной мощности агрегата, поэтому здесь никаких вопросов быть не должно. Основные трудности могут возникнуть со стороны внешнего источника питания, особенно если электропроводка на дачном участке старая и имеет неизвестное сечение.

Современная проводка, вилки и розетки рассчитываются на ток не более 16 А. Суммарная мощность, которая потребляется всеми устройствами в доме, может быть больше этого значения, поэтому его ограничивают автоматическим предохранительным устройством или обычной пробкой. Чтобы осуществить подсоединение сварочного инвертора, сначала нужно убедиться, что его входная мощность не отключит защитное устройство домашней сети.

Устройство сварочного инвертора.

Одно из преимуществ сварочных устройств этого типа заключается в том, что их электрическая цепь имеет несколько типов защиты. В случае перегруза сети защита автоматически отключает аппарат по низкому напряжению. Такая ситуация может произойти, когда входное напряжение имеет низкое значение, или в случае недостаточного сечения электропроводки, сопротивление которой снизит напряжение при возникновении нагрузки в виде сварочного тока.

Если электрическая проводка стационарной сети не позволяет осуществить подсоединение инвертора, нужно воспользоваться другими источниками питания, которые будут рассмотрены ниже. В случае полного соответствия максимальной мощности аппарата с внешней проводкой можно подсоединять инвертор к электросети и осуществлять тестовую сварку.

Не рекомендуется подключаться к сети, если в качестве защитного устройства установлен предохранитель неизвестного номинала.

Если есть возможность, нужно контролировать просадку напряжения при зажигании дуги. Сильная просадка может быть результатом малого сечения проводов.

Вернуться к оглавлению

Также читайте: Все о строительных инструментах от А до Я.

Подключение сварочного инвертора к электрическому генератору

Из-за плохих параметров внешней электросети в некоторых ситуациях осуществить сварку бывает просто невозможно. Тогда можно воспользоваться электростанцией. При этом очень важно, чтобы мощность электростанции позволяла проводить полноценные сварочные работы.

При выборе генератора следует сначала ознакомиться с основными техническими характеристиками сварочного аппарата. В качестве примера будет взят обычный инвертор с рабочим током 160 А. Современные инверторы имеют плавную регулировку тока сварки от минимального до максимального значения. Это позволяет проводить сварку как на средней, так и на максимальной мощности оборудования. Но фирмы-изготовители часто пишут только потребляемую мощность, ничего не говоря о ее максимальном значении.

Рисунок 1. Провода марки КГ бывают разные и различаются по максимальной нагрузке, зависящей от сечения.

Чтобы самостоятельно рассчитать максимальную мощность, необходимо максимальный рабочий ток устройства умножить на напряжение дуги (обычно оно составляет 25 В), после чего разделить полученную цифру на КПД инвертора (приблизительно 90%). В результате максимальная мощность будет равна: 160х25/0,9=4444 Вт.

После проведения расчетов можно приступать к выбору электрогенератора. При этом ориентироваться следует на максимальную потребляемую мощность, прибавив к ней запас в 25%, чтобы не использовать электростанцию на пределе возможности. Поэтому для сварочного инвертора с рабочим током 160 А нужно купить генератор с выходной мощностью не менее: 4444+4444х0,25=5555 Вт, или 5,5 кВт.

Вернуться к оглавлению

Бензогенератор или электрогенератор?

Схема подключения инвертора к аккумулятору.

В некоторых случаях при невозможности использовать внешнюю электросеть сварщики пытаются подключить инверторную сварку через бензогенератор небольшой мощности. Такой подход является неверным, если его мощность составляет менее 5 кВт. Рабочее напряжение в таких генераторах сильно зависит от величины нагрузки. Инверторные устройства чувствительны к перепадам напряжения, поэтому если выходное напряжение бензогенератора будет часто меняться, сварочный аппарат может выйти из строя.

При сварке электродом 3 мм рабочий ток достигает 120 А при напряжении 40 В. В этом случае выходная мощность будет составлять: 120х40=4800 Вт, или 4,8 кВт, то есть бензогенератор будет работать на предельной мощности, что также повлечет его преждевременный выход из строя. Поэтому при плохой сети лучше подключать сварочный аппарат к электрогенератору.

Вернуться к оглавлению

Выбор кабеля для подсоединения инвертора

Для осуществления качественной сварки очень важно правильно выбрать соединительные провода. Сварочные провода выбираются по таким показателям:

Функциональные возможности сварочного инвертора.
  • длине;
  • площади сечения;
  • значению падения напряжения в сварочном контуре.

Кабель для инвертора представляет собой гибкий проводник тока с хорошей изоляцией. В большинстве случаев такой провод изготавливается из медных проволок толщиной 0,18-0,2 мм, сплетенных между собой. Такие кабели применяются для подсоединения инвертора к электродержателю, а также для осуществления заземления аппарата. Выбор проводов зависит от их технических характеристик и характеристик самого сварочного агрегата.

Среди сварщиков самым популярным выступает провод марки КГ (рис. 1). Изготовители этого типа кабеля рекомендуют его применять в цепях переменного тока с напряжением не более 600 В или при постоянном токе с напряжением не более 1000 В.

Провода марки КГ различаются по максимальной нагрузке, зависящей от сечения. Соотношение максимальной нагрузки на кабель и его марка представлены в таблице:

Марка кабеля Допустимая нагрузка, А
КГ 1х16 189
КГ 1х25 240
КГ 1х35 289
КГ 1х50 362
КГ 1х70 437
КГ 1х95 522

Помимо марки КГ также применяется провод марки КОГ1, который является более гибкий, нежели первый вариант. Он используется в тех случаях, когда сварщику для выполнения работ необходимо постоянно перемещаться.

Подключение сварочного кабеля осуществляется с учетом некоторых правил:

  1. Подсоединение следует делать с помощью спрессованных или припаянных наконечников.
  2. Кабель подключается к силовым разъемам агрегата (+) и к держателю электродов в обратной полярности (-). Изменять полярность можно только тогда, когда изменены параметры тока.
  3. При проведении сварочных работ сварщику запрещено подтягивать к себе инвертор проводами.
  4. Ни в коем случае нельзя превышать номинальную мощность кабеля.

https://moyakovka.ru/youtu.be/54U4cqL2Ql8

Вернуться к оглавлению

Подключение сварочных инверторов с помощью удлинителей

Проведение сварочных работ очень часто связано с отдаленным расположением сварной конструкции от источника питания. Иногда в таких случаях требуется использовать удлинитель. Удлинитель для инвертора представляет собой проводник, имеющий некоторое сопротивление, которое является причиной падения напряжения в электрической цепи, то есть чем больше длина удлинителя, тем больше будет падение на нем рабочего напряжения.

При недостаточной силе тока могут измениться параметры сварочной дуги, управлять ей становится намного тяжелее. Чтобы добиться требуемого тока на конце сварочного кабеля, приходится выставлять увеличенный ток на самом инверторе, что негативно сказывается на его работе и может привести к выходу аппарата со строя. Поэтому легче будет поднести сварочное устройство к месту сварки, нежели покупать новое.

В случае же безысходности ситуации, подбирая удлинитель, нужно руководствоваться тем, что сечение 2,5 мм2 при длине кабеля 20 м при использовании аппарата с рабочим током 150 А будет достаточным для нормальной работы сварочного аппарата. Для проведения сварки в домашних условиях такой длины вполне хватит.

При использовании переноски следует придерживаться некоторых правил:

  1. Запрещено наматывать удлинитель на катушку, так как смотанный кабель обладает индуктивностью, что может вызвать его перегрев и выход из строя.
  2. При сварке с удлинителем нужно контролировать изменение напряжения сети.
  3. Нагрев удлинителя допускается до температуры 70°С.

https://moyakovka.ru/youtu.be/VWB1qmZlj50

В случае соблюдения всех правил и рекомендаций при подключении сварочного инвертора вы сможете осуществить качественную сварку без негативных последствий для самого аппарата.

Сечение сварочных кабелей — vv-elektro.ru

Требования к кабелям

Главные требования и нормы, предъявляемые к проводникам:

  • эксплуатация проводов осуществляется в различных условиях, поэтому они должны обладать устойчивостью к ударам, разрывам и агрессивным химическим средам ;
  • хранение шнуров осуществляется в смотанном виде, поэтому провод должен выдерживать многократные сматывания и разматывания ;
  • сечение кабеля для сварочного аппарата должно выдерживать токовую нагрузку оборудования. Поэтому очень важно правильно подбирать сечение провода. Именно данной теме будет посвящена наша статья.

Виды и маркировка

Российские и зарубежные производители предлагают достаточно широкий выбор кабелей, отличающихся между собой техническими характеристиками. К основным типам проводников относят следующие:

  • одножильные провода применяются для оснащения переносных агрегатов, жила выполнена из меди или ее сплавов; самая популярная марка, сечение которой варьируется в значительных величинах — КГ. часто используется исполнителями КОГ ;
  • провода с двумя жилами и более имеют более широкое применение, они используются не только для различных видов сварки: дуговая, импульсная, автоматическая, но и для резки; более подробная информация представлена здесь .

Маркировка проводов для сварки осуществляется посредством сочетания буквенных и числовых обозначений: КС — кабель сварочный, цифры обозначают количество жил.

Кроме этого, производители выпускают проводники для применения в особых климатических условиях. кабели с обозначением Т — тропический, устойчивы к температурам до +50°С; КХ — подразумевает стойкость к холоду, к температурам до -60°С. Проводники без подобных обозначений предназначены для умеренных температур окружающей среды.

Сечение

Для безопасного выполнения работ, а также для исключения возможности поломки оборудования, следует правильно выбирать сечение кабеля для сварки.

Важно! К неисправности оснащения может привести проводник со слишком маленьким сечением. Если сечение будет меньше необходимой величины, то ток по жилам не пойдет и агрегат отключится или перегорит.

Очень важно правильно соотнести два параметра: сечение и токи сварочного кабеля, так как они тесно связаны. Таким образом, каждому исполнителю важно знать, какое сечение сварочного кабеля следует выбирать при работе с различными токовыми нагрузками.

Выбор сечения

Расчет сечения сварочного кабеля по току является наиболее простым и быстрым способом подобрать оптимальный вариант проводника.

Многие исполнители располагают сварочным оборудованием инверторного типа. Его многочисленные технические достоинства и доступная стоимость делают данное оснащение популярным. Поэтому следует определить сечение сварочного кабеля для инвертора .

Для проведения работы в домашних условиях исполнители используют агрегаты, максимальная величина тока которых составляет порядка 180-200 А. Рассмотрим далее более подробно сварочный кабель для инвертора, какое сечение необходимо для определенных величин тока.

  • Сечение кабеля для инверторного сварочного аппарата, выдающего максимальный ток в80-100 А. должно составлять 6 мм2 .
  • Для аппаратов с выдаваемым максимальным током в 120 А предназначен провод с сечением в 10 мм2 .
  • Сварочный кабель сечение 16 мм2 предназначен для инверторов, которые поддерживают максимальный ток до 180 А .
  • Востребован у сварщиков сварочный кабель на 200 Ампер. сечение составляет 25 мм2.
  • Сварочный кабель сечение 35 мм2 выдерживает ток в 289 А. поэтому, чаще всего, он используется для оснащения трансформаторов. Однако, производителями предлагаются инверторы, которые способны выдавать ток до 300 А. В подобных случаях следует применять сварочный кабель сечение 50 мм2 .

Для выполнения работ на профессиональном уровне в большинстве случаев используются уже упоминаемые ранее трансформаторы. Очень важным фактором является определенность в том, какое сечение кабеля нужно для сварочного аппарата подобного типа.

Оборудование трансформаторного типа способно выдавать ток до 500 А. Поэтому для данного оснащения следует использовать провода с сечением в70 и 95 мм2. Первый способен проводить до437 А. второй — до 522 А .

Сварочные выпрямители выдают ток, величина которого может достигать 600 А. Поэтому исполнителям с оснащением такого типа следует обратить внимание на провода с сечением в 120 мм2.

Таблица сечений сварочного кабеля и токовых нагрузок для проводов позволяет узнать оптимальный вариант проводника для оснащения всего необходимого оборудования: инверторы, трансформаторы, выпрямители, держак, клеммы массы.

Определив два важных параметра: максимальная величина тока и сечение провода, можно рассчитать другую важную характеристику — длина кабеля.

кабель для скрытой проводки в квартире

многопроволочный кабель для проводки

кабель под проводку

трубы пвх для проводки кабеля

Выбор сварочного кабеля подходящего размера

Мне нужно заказать сварочный кабель для нашего магазина, но я не уверен, что его правильный размер. Я видел несколько справочных таблиц, но хотел бы получить объяснение, как их использовать.

Сварочный кабель является проводником сварочного тока. Он состоит из серии тонких медных нитей, обернутых непроводящей прочной оболочкой (обычно из синтетического или натурального каучука различных цветов).Тонкие медные жилы придают сварочному кабелю большую гибкость, чем другие типы электрических проводников, а изолирующая оболочка предназначена для выдерживания повторяющихся перемещений по шероховатым поверхностям. По мере увеличения уровня тока (измеряется в амперах или амперах) диаметр сварочного кабеля и результирующая площадь поперечного сечения медной скрутки должны увеличиваться. Концепция похожа на поток воды через шланг. Шланг большего диаметра необходим для того, чтобы пропускать больший объем воды.Вы используете шланг меньшего размера для полива своего сада, а пожарная служба использует шланг гораздо большего размера для тушения пожаров.

«Пропускная способность» сварочного кабеля, также известная как допустимый ток или номинальная сила тока, означает максимальное количество электрического тока, которое кабель может безопасно проводить. Помимо площади поперечного сечения, другими факторами, влияющими на допустимую нагрузку сварочного кабеля, являются его длина, номинальное сопротивление (т. Е. Номинальное сопротивление), температурные характеристики изоляционного материала и температура окружающей среды.Более короткие кабели могут пропускать больший ток, чем более длинные кабели того же диаметра. Сварочный кабель часто имеет температуру жилы 75 ° C (167 ° F), 90 ° C (194 ° F) или 105 ° C (221 ° F). Хотя сам медный провод может выдерживать высокие температуры, создаваемые более высокой силой тока, прежде чем он будет поврежден, изоляция, защищающая его, расплавится. Сварочные кабели также часто рассчитаны на температуру окружающей среды 30 ° C (86 ° F). Более высокие температуры окружающей среды могут снизить их способность рассеивать тепло в окружающую среду и, таким образом, снизить их пропускную способность.Кроме того, несколько кабелей, плотно упакованных вместе, также могут иметь снижение способности рассеивать тепло. Несколько кабелей должны быть немного разнесены.

Обратите внимание, что хотя медь является отличным проводником электричества, она все же имеет определенную степень сопротивления потоку электронов через нее. Следовательно, в кабеле будет возникать нагрев за счет сопротивления. Сварочный кабель правильного размера может стать теплым на ощупь после продолжительной сварки. Однако, если диаметр кабеля слишком мал для уровня тока, протекающего по нему, кабель будет перегреваться.Это может привести к потенциальной опасности возгорания, а также к повреждению самого кабеля (и, в конечном итоге, к обрыву и отказу кабеля). Разрыв изоляционной оболочки также может быть опасен поражением электрическим током. И наоборот, кабель, размер которого превышает допустимый для данного уровня силы тока, не проводит ток более эффективно, чем кабель надлежащего размера. Однако кабель большего диаметра обычно стоит больше за фут или метр, чем кабель меньшего диаметра, из-за увеличенного количества медных жил. Следовательно, кабели увеличенного диаметра могут быть нерентабельными.

Электрический кабель обычно классифицируется по размеру AWG (American Wire Gauge), где у кабеля меньшего диаметра номер больше. На рис. 1 указаны размеры AWG. Калибровочные размеры больше единицы равны нулю, также выражаются как 1/0 (произносится как «одна цифра»), два нуля, выражаются как 2/0 (произносится как «две доли»), 3/0 и 4/0. Кабели сечений от №4 до №4 / 0 обычно используются для сварочного кабеля.

Рисунок 1: Пример калибра проволоки

В метрической системе размер сварочного кабеля обычно выражается в квадратных миллиметрах (мм2), представляющих площадь поперечного сечения кабеля. На рис. 2 показано сравнение сварочных кабелей размеров AWG и метрических размеров.

Рисунок 2: Сравнение размеров кабеля AWG / метрической системы

Теперь при выборе кабеля подходящего размера для сварочного оборудования лучше всего выбрать кабель, способный выдержать максимальную мощность сварщика. Для этого нужно определить три фактора.К ним относятся:

• Общая длина сварочного контура
• Номинальная мощность источника сварочного тока
• Рабочий цикл источника сварочного тока

Сварочная цепь - это полный путь, по которому проходит электричество. Он включает в себя источник питания, кабель электрода, электрододержатель (или горелку TIG или механизм подачи проволоки и горелку), электрическую дугу, рабочий кабель и рабочий зажим. На рисунке 3 показана сварочная схема. Для определения правильного размера сварочного кабеля необходимо сложить полные длины кабеля электрода и рабочего кабеля.Кабель электрода подключается к держателю электрода, горелке TIG или механизму подачи проволоки. Рабочий кабель прикрепляется к рабочему зажиму. Обратите внимание, что эти последние два элемента часто неправильно называются «заземляющий кабель» и «заземляющий зажим». Однако это неправильная терминология, так как «заземляющий» провод применяется только к первичной обмотке сварочной цепи (то есть к входящему силовому кабелю).

Рисунок 3: Пример сварочного контура

Обратите внимание, что полярность сварки не влияет на размер необходимого кабеля.Не имеет значения, в каком направлении протекает ток через сварочную цепь, будь то постоянный ток положительный (DC +), постоянный ток отрицательный (DC-) или переменный ток (AC). Полярность и направление тока влияют только на сварочные характеристики и выбор электрода.

Номинальная выходная мощность источника питания - это просто максимальный уровень тока или силы тока, при котором машина предназначена для использования (обратите внимание, что некоторые источники питания могут производить токи, превышающие их номинальную выходную мощность, в течение коротких периодов времени).Этот номинальный выходной уровень обычно указывается в названии машины. Примеры включают «Idealarc® 250» (номинальная выходная мощность 250 А), Power Wave® S350 (номинальная выходная мощность 350 А), Flextec ™ 650 (номинальная выходная мощность 650 А) и т. Д.

Рабочий цикл - это номинальная мощность источника сварочного тока, выраженная в процентах (%). Это процент десятиминутного периода, в течение которого источник питания может работать при заданном уровне выходного тока до превышения своего теплового предела (т.е. обмотки становятся слишком горячими) и отключения, если он имеет защиту от тепловой перегрузки.Как правило, при уменьшении уровней выходной мощности рабочий цикл увеличивается (до 100% или непрерывной выходной мощности). И наоборот, по мере увеличения выходных уровней (до максимальной выходной мощности) рабочий цикл уменьшается. Номинальные значения рабочего цикла можно найти на паспортной табличке источника питания и / или в руководстве по эксплуатации. Номинальный рабочий цикл источника сварочного тока обычно зависит от сварочных процессов, в которых он будет использоваться, его предполагаемого использования и от того, работает ли он от однофазного или трехфазного источника питания. На рис. 4 перечислены некоторые типичные различия между однофазными и трехфазными источниками питания, включая их типичные рабочие циклы.

Рисунок 4: Однофазные и трехфазные блоки питания


Рисунок 5 - это пример диаграммы для выбора правильного сечения сварочного кабеля. Другие таблицы можно получить у производителей кабелей и в справочниках по сварке. В качестве примера предположим, что у вас есть источник питания на 400 А с рабочим циклом 60% и вам требуется общая длина электрода и рабочих кабелей 100 футов.Из таблицы следует выбрать подходящий размер кабеля №2 / 0. Размеры кабелей увеличиваются для увеличения длины, прежде всего, с целью минимизировать падение кабеля. Для более высоких уровней тока часто рекомендуются два или более кабеля, которые следует подключать параллельно или вместе, чтобы разделить текущую нагрузку.

Рисунок 5: Выбор сварочного кабеля подходящего размера

Также следует отметить, что помимо правильного выбора размера кабеля очень важно поддерживать сварочный кабель и кабельные соединения в хорошем состоянии.Любые трещины, порезы, пятна износа и т. Д. На сварочном кабеле могут снизить его токонесущую способность и создать горячие точки. Кроме того, изношенные или изношенные кабельные соединения с рабочим зажимом, наконечниками или разъемами с поворотным замком также могут снизить способность проводить ток и создавать горячие точки (см. Примеры в , рис. 6, ). Все изношенные, изношенные и поврежденные части должны быть немедленно отремонтированы для правильной работы и сведения к минимуму любых потенциальных угроз безопасности.

Рисунок 6: Примеры изношенного и поврежденного сварочного кабеля

Справочник

- Расчеты Справочник

- Расчеты 2 0.5 " 0,5 дюйма (А) ВЫСОТА (B) ОСНОВАНИЕ Объем сварного шва = 0,5B х А х 12 Вес стали = 0,283 фунта на куб. в. Вес сварного шва = (0,5 х 0,5) х 0,5 х 12 х 0,283 = 0,424 фунта РАСЧЕТ ВЕС НА СТУПКУ ФИЛЕЙНОЙ СВАРКИ В угловой шов, показанный ниже, площадь поперечного сечения (треугольник) равна в половину базы, умноженной на высота, объем сварного шва равен площади, умноженной на длину, а тогда вес сварного шва равен объем, умноженный на вес материала (стали) на кубический дюйм.Этот пример относится к угловому сварному шву с без подкрепления. Аналогичные расчеты можно произвести для стыковых или нахлесточных соединений. Эффективность осаждения Эффективность осаждения электрода или сварочная проволока указывает на ту часть продукта, которую вы можете ожидается наплавка как металл шва. Потери из-за шлака, брызг, дыма и в случае полуавтоматического или автоматические сварочные процессы, концы обрезаются перед каждой сваркой, и проволока, оставшаяся в питающем кабеле, не 100% эффективность процесса.Для оценки электрода или расход проволоки, следующий средний могут использоваться значения эффективности осаждения. Процесс осаждения Эффективность под водой Дуга 99% Газовая металлическая дуга (98% A, 2% O 2 ) 98% газ Металлическая дуга (75% A, 25% CO 2 ) 96% газ Металлическая дуга (C0 2 ) 93% Металлическая порошковая проволока 93% газ Экранированные порошковые проволоки 86% Самозащитные порошковые проволоки 78% * Экранированная металлическая дуга (длина стержня 12 дюймов) 59% * Экранированная металлическая дуга (длина рукояти 14 дюймов) 62% * Экранированная металлическая дуга (длина рукояти 18 дюймов) 66% * Включает 2-дюймовую потерю шлейфа.

Spray Arc - обзор

6.03.3.14.5 Распылительная дуга

Распылительная дуга «распыляет» поток крошечных капель расплава поперек дуги от электродной проволоки к основному металлу.При переносе методом струйной дуги используются относительно высокие значения напряжения, скорости подачи проволоки и силы тока по сравнению с переносом при коротком замыкании. Для достижения истинного распыления необходимо использовать защитный газ, богатый аргоном. При правильных параметрах струйный перенос дуги издает характерный гудящий или жужжащий звук. Преимущества переноса дуги со струйным переносом включают (1) высокую скорость наплавки, (2) хорошее плавление и проплавление, (3) хороший внешний вид сварного шва, (4) возможность использования электродной проволоки большего диаметра и (5) наличие очень небольшого разбрызгивания.Ограничения на перенос струйной дуги: (1) используются только для материала толщиной 1/8 дюйма (3 мм) и толще (ручной) и (2) ограничиваются плоским и горизонтальным положением углового сварного шва (за исключением некоторых случаев распыления на алюминии. ). Всегда требуется хорошая подгонка, так как нет возможности open-root.

Режим распыления активируется, когда уровень плотности тока поднимается выше уровня плотности переходного тока. Плотность переходного тока определяется как уровень плотности тока, выше которого происходит распыление.В режиме распыления электродный металл переносится в виде крошечных капель по жесткой стабильной дуге. Стабильная дуга довольно тихая и дает очень мало брызг ( 11 ).

Смесь защитного газа должна быть обогащенной аргоном. Поскольку в этом режиме образуется большой объем расплавленного металла с высокой скоростью, перенос распылением считается подходящим только для плоского и горизонтального положений.

Полезность GMAW зависит от способа подачи присадочного металла в сварочную ванну.Это влияет на несколько важных характеристик, таких как степень разбрызгивания, пористость и профиль проплавления шва. По мере увеличения тока для данного размера провода размер капли сначала уменьшается постепенно, но в критическом диапазоне тока размер капли заметно уменьшается, и перенос становится потоком мелких капель, имеющих диаметр меньше диаметра провода, который известен как перенос распылением.

Ток, превышающий критический для данного химического состава проволоки, этот тип переноса зависит от диаметра проволоки и длины электрического вылета, а также от капель, которые проецируются вдоль оси дуги.Если ток увеличивается выше 220–250 А, режим переноса металла становится режимом переноса распылением, в котором мелкие капли с диаметром меньше диаметра электрода перемещаются от электрода к сварочной ванне с высокой скоростью через открытую дугу. . Этот режим требует использования смеси Ar / CO 2 и использует высокие токи (более 250 А) для отделения капель металла и передачи их через дугу к заготовке. Применяется только узкий диапазон тока, и требуется компромисс условий для предотвращения чрезмерных сил дуги при высоких токах.Постоянный перенос металла приводит к гладкому сварному шву, но большой ток (высокая погонная энергия) приводит к относительно широкому сварному шву. Из-за очень жидкой сварочной ванны возможности позиционирования в этом режиме ограничиваются только горизонтальным положением вниз.

Для этого процесса переноса распылением требуются три условия: защита аргоном (или смеси защитных газов, богатых аргоном), полярность DCEP и уровень тока выше критической величины, называемой переходным током. На рисунке 18 показано, как скорость передачи капель изменяется в зависимости от сварочного тока ( 11 ).При малых токах капли большие и передаются со скоростью менее 10 в секунду. Эти капли движутся медленно, падая с кончика электрода под действием силы тяжести. Они стремятся перекрыть зазор между концом электрода и расплавленной сварочной ванной. Это вызывает кратковременное короткое замыкание с разбрызгиванием. Однако при превышении критического тока режим переноса меняется очень резко, образуя желаемый спрей. Это изменение скорости передачи, связанное с током, схематично показано на рисунке 18.

Рис. 18. Желательный перенос струи, показывающий зависимости капель в секунду от сварочного тока.

Воспроизведено Джеффусом, Ларри. Принципы и применение сварки ; Delmar Publisher, Inc., 1993.

Переходный ток зависит от свариваемого сплава. Он также пропорционален диаметру проволоки, а это означает, что для проволоки большего диаметра требуются более высокие токи. Необходимость высокой плотности тока накладывает некоторые ограничения на процесс. Сильный ток препятствует сварке листового металла, поскольку высокая температура прорезает листовой металл.Высокий ток также ограничивает его использование в плоском, вертикальном и горизонтальном положениях сварки. Контроль сварного шва в вертикальном или верхнем положении очень сложно или невозможно.

Технические советы по дуге под флюсом

Процесс сварки под флюсом (SAW) существует уже более 75 лет, но фундаментальные методы сварки под флюсом все еще недостаточно изучены в промышленности. Поскольку большинство производителей сварки предлагают высокоскоростные инверторы с расширенным контролем формы волны, может возникнуть соблазн игнорировать основы SAW при поиске неисправностей или повышении эффективности сварки.Ниже приведены некоторые из наиболее распространенных советов и приемов, применяемых в процессе сварки на ПАВ, которые успешно применяются в промышленности.

Общие ошибки

Использование неоптимального диаметра электрода. Что касается диаметра электрода, то больший не всегда лучше. Два электрода разного размера могут пропускать один и тот же ток, но они будут вести себя по-разному двумя способами, которые влияют на процесс сварки.

Первый - это плотность тока. Плотность тока является определяющим фактором при рассмотрении эффективности плавления.Например, при 600 А электрод большего диаметра 3/16 дюйма не работает с оптимальной плотностью тока. Это означает, что скорость плавления ниже, чем у электрода меньшего диаметра, пропускающего тот же ток.

Во-вторых, как плотность тока влияет на профиль проникновения. Для данного тока электрод меньшего размера может обеспечить более глубокий профиль проникновения. Это может быть недостатком для тонких материалов, где больший диаметр фактически снижает тенденцию к прожогу.

Неправильная установка устройства для выпрямления проволоки. Часто операторы не настраивают устройство для выпрямления проволоки, чтобы проволока оставила контактный наконечник достаточно прямым, чтобы предотвратить его «блуждание» во время сварки. В отличие от процесса открытой дуговой сварки, такого как газовая дуговая сварка (GMAW), при SAW оператору трудно увидеть, правильно ли движется электрод и не отклоняется ли он от желаемого места в соединении.

Это будет проявляться как непостоянный профиль проникновения при резке и травлении. Это особенно важно для электродов на ПАВ с металлическим сердечником.В некоторых случаях требуется двухплоскостной выпрямитель для проволоки.

Несоответствующее расстояние от контактного наконечника до рабочей поверхности. Расстояние контактного наконечника до заготовки (CTWD) - это расстояние от контактного наконечника до заготовки. CTWD - еще одна переменная, которая не видна оператору из-за конструкции шарнира или слоя потока, и может показаться наименее значимой переменной, но это далеко от истины.

При изменении CTWD резистивный нагрев изменяет ток, необходимый для оплавления электрода.В режиме постоянного тока скорость подачи проволоки увеличивается с увеличением CTWD. В режиме постоянного напряжения ток будет уменьшаться с увеличением CTWD. Важно, чтобы эта переменная была правильной при сварке.

Часто операторы определяют CTWD от того, где находится флюсовое сопло, но это неверно; его следует измерять от контактного наконечника. Кроме того, операторы, которые хотят изменить степень покрытия флюсом во время сварки, часто поднимают или опускают механизм подачи проволоки. При этом они непреднамеренно изменяют ток или скорость подачи проволоки (в зависимости от режима).По этой причине разумно перемещать флюсовое сопло независимо от головки, и, как было показано, ключевым моментом является поддержание постоянного CTWD.

Это изображение поперечного сечения типичного сварного шва под флюсом.

Неверный поток. Выбор комбинации сварочного флюса и проволоки сложнее, чем выбор проволоки для GMAW или порошковой сварочной проволоки (FCAW). Различные комбинации могут давать самые разные наплавки.

Несколько наиболее часто игнорируемых и важных вопросов, которые следует задать:

- Будет ли сварка выполняться в несколько проходов или в один / ограниченный проход? Не рекомендуется использовать активные флюсы (которые содержат кремний и марганец) для многопроходной сварки, поскольку повышенный уровень Mn при последующих проходах может привести к чрезмерной твердости, чрезмерной прочности и, как правило, к плохой ударной вязкости по Шарпи с V-образным надрезом (CVN).

- Каковы требования CVN? Различные комбинации флюса и проволоки дают разные сварочные свойства.Это требование может варьироваться от типичных -20 градусов по Фаренгейту до - 40 градусов по Фаренгейту и так далее, и его следует учитывать при выборе сварочного флюса.

- Требуется ли термическая обработка после сварки (PWHT)? Это существенно повлияет на выбор оптимальной комбинации флюса и проволоки, поскольку обычно предел текучести (UYS) и предел прочности при растяжении (UTS) могут упасть ниже того, что требуется для классификации после снятия напряжения (SR).

- Что именно вы делаете? Какое состояние поверхности и необходимый уровень раскислителя? Например, Lincoln Electric® производит как минимум шесть различных флюсов, которые в сочетании с электродом EM12K соответствуют требованиям F7A2-EM12K.Однако все они оптимизированы под определенные характеристики. Лучше проконсультироваться со специалистом по сварке, а не просто по классификации AWS / CSA комбинации флюс / проволока.

Неправильное хранение флюса и обращение с ним. Lincoln Electric флюсы с низким содержанием водорода H-8 или выше. Хотя ни один магазин не будет хранить и выставлять стержневой электрод с низким содержанием водорода E7018 в условиях открытого цеха в течение нескольких дней подряд, часто одни и те же магазины не имеют жесткого контроля в своей стандартной рабочей процедуре хранения флюсов на ПАВ.Лучше всего следовать рекомендациям производителя.

Плохое восстановление незаплавленного флюса. Допустимо извлекать нерасплавленный флюс, но необходимо следить за тем, чтобы в него не попадали загрязнения, такие как шлифовальная пыль и кусочки венчика-метлы, используемой для уборки флюса. Лучше всего использовать систему восстановления вакуумного флюса.

По мере многократного восстановления и повторного использования флюса размер частиц постепенно уменьшается. Целесообразно обеспечить постоянный размер частиц флюса путем смешивания в идеале 50% первичного флюса с рекуперированным флюсом.Лучший способ обеспечить правильное смешивание - использовать бункеры для флюса, которые способны смешивать с регулируемым соотношением.

Целесообразно также использовать магнитный сепаратор и просеиватель соответствующего размера, чтобы гарантировать, что в извлеченный флюс не попадут металлические частицы или прокатная окалина. Эти загрязнения могут вызвать такие дефекты, как пористость.

На этом изображении показано соотношение между диаметром проволоки и размером валика. Сварка DC +, 650 А, 32 В, скорость перемещения 24 дюйма в минуту.Обратите внимание на разные профили проплавления для электродов трех диаметров.

Общие проблемы, возможные решения

Пористость. Пористость - это легко идентифицируемая проблема при открытой дуговой сварке, но время от времени она также случается при сварке под флюсом. Если у вас есть пористость, первое, что нужно проверить, - это влажность, вызванная неправильным хранением флюса на ПАВ.

Если причина не в этом, проверьте наличие загрязнений. Пористость часто возникает из-за чрезмерного выделения газов из-за примесей.Некоторыми примерами этих газообразующих загрязняющих веществ являются ржавчина, краска, масло, прокатная окалина и сера. Это особенно заметно на второй стороне двустороннего углового сварного шва, поскольку газу негде выйти, кроме как через металл шва, нанесенный на другую сторону. Например, очень важно, чтобы сопрягаемая поверхность стыкового или углового шва была чистой перед установкой пластин. Если оператор шлифует прихватки, он должен убедиться, что шлифовальная пыль случайно не попала в стык.Другая потенциальная причина, возвращаясь к обсуждению рециркулируемого флюса, заключается в том, что система регенерации рециркуляционного флюса используется неправильно и размер частиц ухудшается. Чрезмерная мелочь может вызвать проблемы с пористостью.

Часто увеличение тока и / или замедление скорости движения сварного шва может исправить ситуацию, так как теперь у лужи больше времени, чтобы быть в жидком состоянии, чтобы гарантировать, что выделение газа пройдет через систему шлака и мимо поверхности шва .

Менее распространенной причиной пористости является пористость от дугового разряда (азота).

Недостаточное покрытие флюсом также может вызвать пористость азота, но это должно быть довольно очевидно для оператора, так как это приведет к увеличению вспышки дуги из-за флюса / шлака.

Хотя сваривать поверх грунтовки не рекомендуется, свариваемые типы, такие как предварительная грунтовка на основе цинка, потребуют особой осторожности при выборе флюса и разработке процедуры сварки. Следует выбирать более активные потоки, которые вносят больше Si и Mn.

Отсутствие слияния. Часто это происходит не из-за недостаточного тока для достижения желаемого проплавления, а из-за чрезмерного количества металла шва для скорости перемещения или конфигурации соединения.Слишком низкая скорость перемещения может привести к тому, что металл сварного шва будет катиться вперед мимо дуги, смягчая силу дуги в основном материале. Следует соблюдать осторожность при сварке в V-образной канавке, особенно в нижней части, где легко получить чрезмерный металл шва для поперечного сечения соединения. Очевидно, это трудно заметить в процессе SAW.

При сварке каруселей малого диаметра это может быть вызвано недостаточным смещением головки от верхней мертвой точки (ВМТ). Недостаточное смещение также может привести к скатыванию металла сварного шва из дуги под действием силы тяжести.И наоборот, чрезмерное смещение может привести к скатыванию металла сварного шва по дуге. Если оператор сталкивается с утечкой расплавленного флюса, это хороший признак того, что смещение неверно.

Включения шлака. Включения шлака могут обнаруживаться при неразрушающем контроле и часто вызваны недостаточной скоростью движения или чрезмерным током / WFS, когда металл шва может выбрасываться вперед над расплавленным шлаком. Как и в предыдущем обсуждении отсутствия слияния, оператор может увидеть это также при неправильном смещении головы от ВМТ.Оба случая могут привести к улавливанию шлака. Оператор может легко это увидеть, потому что профиль борта будет изрезан по средней линии (недостаточное смещение) или вогнутым (чрезмерное смещение).

Показано влияние положения электрода на кольцевую сварку.

Наконец, недостаточная очистка шлака от предыдущих проходов также может привести к включению шлака.

Трещины по центру. Трещина по средней линии - это трещина по средней линии сварного шва, но не обязательно в геометрическом центре стыка многопроходного сварного шва.

Возможные причины включают следующее:

- Трещина сегрегации - Компоненты с низкой температурой плавления в металле сварного шва, такие как сера / медь / цинк / фосфор или свинец, собираются по направлению к центральной линии, поскольку это последнее место металла шва замирает. Эту склонность к горячему растрескиванию можно предсказать по формуле, приведенной ниже. C, S, P и Nb вносят вклад в образование горячих трещин, тогда как Si и Mn являются резисторами к образованию горячих трещин, потому что они раскислители.

UCS = 230 C + 190 S + 75 P + 45 Nb - 12.3 Si - 5,4 Mn - 1

- Отношение ширины к глубине - Узкие и глубокие валики не идеальны. Трещина, показанная на рисунке, вызвана чрезмерным зазором.

В идеале отношение ширины сварного шва к глубине должно составлять 1,1: 1,4. Профиль проникновения глубже ширины нежелателен.

- Форма валика и профиль поверхности - Шляпообразные валики также нежелательны. Они являются результатом чрезмерно низкой скорости движения.

Вогнутый профиль поверхности нежелателен, потому что поверхность металла шва находится в напряжении.

Растрескивание в зоне термического влияния (HAZ): Эти трещины, часто называемые замедленным растрескиванием, холодным растрескиванием или водородным растрескиванием, обычно вызваны чрезмерно высоким остаточным водородом или чувствительным материалом с высоким углеродным эквивалентом.

Этот узкий и глубокий валик вызвал трещину по оси.

Распространенным решением проблемы растрескивания в ЗТВ является предварительный нагрев сварного соединения для снижения скорости охлаждения, что дает водороду больше времени для диффузии. При расчете необходимого предварительного нагрева ключевым фактором, кроме толщины, является углеродный эквивалент основного материала.

Оператор также может обеспечить низкое содержание водорода во флюсе с помощью нагревателей флюса, надлежащего хранения и использования флюсов, поглощающих водород.

Поперечная трещина. Поперечные трещины встречаются не так часто, как другие виды растрескивания, на высокопрочных материалах UTS 110-KSI или выше.Поперечные трещины также могут быть вызваны высоким остаточным напряжением.

Несмотря на то, что поперечные трещины обычно возникают из-за чрезмерного содержания водорода в ЗТВ, в некоторых ситуациях чрезмерное содержание водорода может вызвать чрезмерную твердость сварного шва. В этом менее распространенном сценарии трещины напоминают поперечные трещины. В любом случае было бы полезно провести испытание на твердость поверхности.

Пила может быть сложной. Но если операторы будут придерживаться основ, можно решить многие проблемы и реализовать преимущества SAW.

Кен Муи, P.Eng. является инженером по применению в компании Lincoln Electric, www.lincolnelectric.com. С ним можно связаться по адресу [email protected]

Патенты и заявки на сварку (класс 219/136)

Номер патента: 9731373

Реферат: Способ осаждения твердой поверхности на алюминиевые металлические детали газотурбинного двигателя с использованием сварочного оборудования MIG, который включает в себя генератор импульсного тока и импульсную подачу присадочной металлической проволоки, при этом напыление достигается с использованием присадочной металлической проволоки, состав которой та же природа, что и состав алюминиевого сплава детали, подвергающейся осаждению на твердой поверхности, с импульсной подачей металлической проволоки и скоростью осаждения на металлическую деталь газотурбинного двигателя, адаптированными для осуществления осаждения без горячего растрескивания.

Тип: Грант

Подано: 27 сентября 2012 г.

Дата патента: 15 августа 2017 г.

Правопреемников: SNECMA, НАЦИОНАЛЬНЫЙ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE (CNRS), UNIVERSITE PARIS SUD (UPS), UNIVERSITE DE NANTES

Изобретателей: Жан-Батист Моттен, Жан-Франсуа Кастань, Тьерри Боден, Александр Янн, Мишель Бенуа, Паскаль Пайяр

Склонность к образованию горячих трещин при порошковой сварке порошковыми проволоками типов Ni 6625

Характеристика порошковых проволок

Порошковые проволоки Ni 6625 подгоняются по форме и различаются только длиной перекрытия полос в зависимости от производитель (рис.4). Как следствие, FCW имеют разные площади поперечного сечения токоведущей полосы, что предполагает влияние на скорость осаждения из-за разной плотности тока. Степень заполнения по массе составляет от 18 до 24% независимо от типа сплава и шлака, в результате чего КПД электрода (массовое соотношение порошковой проволоки и металла шва) составляет 90 ± 3%.

Рис.4

Поперечное сечение различных FCW типа T Ni 6625

А полосы из T Ni 6625 B (основной) и T Ni 6625 P * (рутил) соответствуют сплаву Ni 6625 (N 06625, 2 .4856) полосы T Ni 6625 P ** (рутил) соответствуют сплаву 80/20 (N 06003, 2.4869) (табл.4). По этой причине недостающие легирующие элементы, такие как Nb, Mn и Mo, поставляются с заполнением.

Таблица 4 Химический состав наполнителей и шлаков различных FCW T Ni 6625 в мас.% (X существующих)

Шлаки всех FCW показали разные значения серого на изображении в отраженных электронах (BSE) на SEM, которое указывает на различный химический состав начинки.Отображаемые количественные значения не представляют собой абсолютные значения, поэтому они показаны только для качественного сравнения. Помимо легирующих элементов, были обнаружены типичные основные и рутиловые шлакообразователи, стабилизирующие дугу и раскисляющие элементы. В таблице 5 представлен обзор заполняющих элементов и их функции.

Таблица 5 Обзор компонентов заполнения и их функции FCW на основе Ni [29]

Точное определение степени основности FCW невозможно без знания массовой доли компонентов заполнения.Таким образом, можно рассматривать только информацию производителя об основности.

Химический состав присадочных металлов

Используемые присадочные металлы типа Ni 6625 имеют лишь незначительные различия в химическом составе (Таблица 6). Например, FCW T Ni 6625 P ** имеет самое низкое содержание Mo, Nb и Fe и самое высокое содержание Ni, а T Ni 6625 P * имеет на 2% больше Cr, чем другие проволоки. За исключением содержания Mo и Nb в T Ni 6625 P **, все значения находятся в пределах указанных значений соответствующих стандартов ISO 12153 [14] и ISO 18274 [27].Кроме того, результаты химического состава показывают отсутствие значительных потерь при горении или захват легирующих элементов во всех сварных швах порошковых проволок. Минимальные потери Nb при горении могут быть определены только в некоторых порошковых проволоках. Однако это не приводит к значительному снижению предельного значения. В [26] описано влияние содержания Nb на склонность к горячему растрескиванию сплавов на основе Ni (NiCr 70/20, NiCr 70/15). Поскольку нет значительных различий в содержании Nb, не предполагается никакого влияния на тенденцию к горячему растрескиванию.

Таблица 6 Химический состав чистых металлов сварных швов из различных присадочных металлов - определение углерода с GFA, остальных элементов с OES (значения в мас.%)

Определенное содержание кислорода, азота и серы в наплавленных швах по Методике D по ISO 6847 показаны в таблице 7. Из-за реакций, происходящих во время сварки между расплавленным шлаком и сварной конструкцией, металл сварного шва FCW содержит повышенное содержание кислорода от 665 до 1195 ppm, что может привести к усиленному появлению оксидных включений. .Чистые сварные детали основной FCW имеют тенденцию иметь несколько более низкие значения, чем у аналогичной рутиловой FCW. Вопреки ожиданиям, испытания на ударную вязкость по Шарпи чистого металла сварного шва не показали каких-либо значительных преимуществ для основных порошковых проволок. Напротив, сварные детали из сплошной проволоки имеют значительно более низкое содержание кислорода при 22 ppm и самую высокую ударную вязкость. В сплошных проволоках серу обнаружить не удалось. Только базовая FCW показывает повышенное содержание серы на 0,021%, что выше предела растворимости, равного 0.005% в чистом никеле. Оставшийся никель осаждается в NiS. Уровни азота, за исключением T Ni 6625 P *, не показывают значительных различий.

Таблица 7 Результаты газового анализа образцов наплавленных сварных швов в соответствии с методом D согласно ISO 6847 [23]

Склонность к образованию горячих трещин

Для определения внешне видимых горячих трещин в испытании PVR в варианте 1 (FCAW один сварной шов), сильно приставшие составляющие шлака необходимо было удалить без повреждения поверхности.Это стало возможным после последующей обработки образцов жидким азотом и одновременной механической чистки щеткой. Обнаруженные внешние трещины были исключительно трещинами затвердевания. Соответственно, сварные швы основной FCW имеют наибольшую тенденцию к возникновению трещин затвердевания (рис. 5а). Впоследствии сварные швы были фрезерованы на уровне пластины, чтобы определить критическую скорость деформации внутренних горячих трещин. Соответственно, внутренние трещины возникают позже внешних трещин и не показывают значительного влияния шлака на склонность к горячим трещинам.

Рис. 5

Результаты испытания запрограммированной скорости деформации варианта 1 ( a ), варианта 2 ( b ) и самонапряженных 6-слойных наплавленных швов ( c )

PVR Испытания образцов чистой сварной детали, переплавленной GTAW (вариант 2), можно было исследовать на наличие горячих трещин непосредственно после очистки с помощью пенетрантного теста и стереомикроскопа из-за отсутствия шлака. Результаты на рис. 5b показывают, что сплошные проволоки имеют самую высокую горячую трещину.При сравнении различных типов шлака предполагаемая более высокая стойкость к горячему растрескиванию основной FCW не может быть подтверждена.

Помимо образования легкоплавких фаз, высокое содержание серы, кислорода или азота также вызывает высокотемпературный градиент на поверхности сварочной ванны и, таким образом, приводит к эффекту Марангони. В результате более глубокие и плотные швы имеют тенденцию накапливать загрязнения в середине шва из-за внутреннего затвердевания и могут отрицательно влиять на склонность к горячим трещинам [11, 28].Как видно на рис. 6, на поверхности переплавленного чистого металла сварного шва из FCW были обнаружены оксиды и выпуклый шов, что указывает на пониженную вязкость расплава.

Рис. 6

Поперечные сечения и поверхность образца ПВР различных проволок FCW и сплошных - вариант 2 (точка отбора пробы: 50 мм до конца сварного шва). a T Содержание Ni 6625 B O = 665 частей на миллион. b T Ni 6625 P * O-содержание = 1195 ppm. c T Ni 6625 P ** Содержание O = 1012 ppm. d S Ni 6625 Содержание O = 22 ppm

Кроме того, рис.5в показан результат исследования собственного напряжения. Он содержит номер [N HC ] и совокупную площадь поверхности [L HC в мкм / мм 2 ] горячих трещин, обнаруженных в поперечных сечениях. Соответственно, основная порошковая проволока имеет наибольшую подверженность горячему растрескиванию, тогда как порошковая проволока с рутиловым порошком и сплошная проволока имеют значительно меньше горячих трещин в деталях. Сплошная проволока Ni 6625 показала горячие трещины на небольшом уровне.

Анализ микроструктуры

На рисунке 7 в качестве примера показана корреляция между высоким содержанием кислорода и оксидными включениями на основе чистого металла сварного шва крутых боковых швов.Исследования EDX показали, что включения представляют собой преимущественно смешанные оксиды и иногда микропористые (рис. 8). Содержание азота зависит от типа сплава, зависящего от производителя, и не имеет каких-либо особенностей. Чистые сварные детали базовой FCW имеют самое высокое содержание серы независимо от сплава, в то время как сплошная проволока имеет очень низкое содержание серы и углерода.

Рис. 7

Сравнение включений с низким содержанием кислорода в металле шва. a T Ni 6625 B, содержание кислорода = 665 ppm. b T Ni 6625 P *, содержание кислорода = 1195 ppm. c T Ni 6625 P **, содержание кислорода = 1012 ppm. d S Ni 6625 (сплошная проволока), содержание кислорода = 22 ppm

Рис. 8

EDX-спектр смешанного оксида. a T Ni 6625 B. b T Ni 6625 P **

С помощью оптического микроскопа мы также обнаружили серые частицы в полированных поперечных сечениях одинарных V-образных стыковых швов с крутыми боковыми сторонами и провели измерение твердости. как видно на рис.9а. Определенные значения твердости находились между 117 HV0,1 и 131 HV0,1 и не показали значительных различий между серой частицей и окружающей матрицей. В переходной зоне некоторых частиц твердость увеличилась до 168 HV0,1. Для получения более подробной информации был проведен EDX- и WDXS-анализ, выделенный на рис. 9. Он показал, что частица состоит из чистого Мо без предполагаемого содержания серы. По этой причине предполагается, что частицы Mo, которые были обнаружены и введены в состав заполнителя FCW, в качестве легирующих элементов, которые затем медленно растворяются при плавлении.Mo имеет очень высокую температуру плавления при 2623 ° C и, возможно, не полностью расплавился в дуге, так как дуга горела вверх на полосе FCW, и шлак мог иметь изолирующий эффект, показанный на рис. 10. Это предположение также является Это подтверждается тем фактом, что в сварных швах сплошной проволокой не удалось обнаружить никаких включений Мо.

Рис. 9

Исследование локализованных частиц Мо чистой сварной детали из Ni 6625. a Серые частицы Мо с точками измерения твердости. b Частица Mo и трещина, обнаруженная с помощью РЗМ. c Область EDX-картирования и WDXS-спота. d EDX-mapping - наложение элементов. e EDX-мэппинг - индивидуальный вид. г Сравнение рентгеновского спектра фазы Мо с серосодержащим эталонным образцом

Рис. 10

Сравнение полученных дуг с оптимизированными параметрами сварки из таблицы 2. a T Ni 6625 B. b T Ni 6625 P *. c T Ni 6625 P **. d S Ni 6625

В таблице 8 приведены результаты испытаний на растрескивание под действием внутреннего напряжения и внешнего напряжения.Для этого был сформирован рейтинг восприимчивости к горячим трещинам для каждого метода испытаний. Для сравнительной оценки сварочных материалов был создан взвешенный общий рейтинг. Из-за неопределенного технологического влияния на результаты каждое испытание на самонапряженное горячее растрескивание было взвешено по 10%. Каждое испытание на самонапряжение при горячем растрескивании было взвешено по 40%.

Таблица 8 Сравнительная демонстрация испытания горячего растрескивания под самонапряжением и внешним напряжением

Можно видеть, что исследования хорошо коррелируют, за некоторыми исключениями.Основываясь на общем рейтинге, можно сделать вывод, что сплошная проволока S Ni 6625 имеет самое высокое сопротивление, а базовая FCW имеет самое низкое сопротивление горячему растрескиванию. Для сравнения, рутиловые FCW находятся посередине независимо от производителя.

Наконец, таблица 9 показывает корреляцию между определенным кислородом, содержанием серы в чистом металле сварного шва и количеством частиц Мо, обнаруженных в поперечных сечениях, с тенденцией к образованию горячих трещин. В скобках указано количество частиц Mo с образовавшимися трещинами, как это видно на рис.9а / б. Рейтинг также показывает, что, по-видимому, существует корреляция между обнаруженными частицами Mo и склонностью к горячему растрескиванию. Поскольку трещины были обнаружены только примерно в 10% частиц Мо, частицы Мо не могут быть единственной причиной более высокой склонности к образованию горячих трещин у этих FCW по сравнению с сплошными проволоками.

Таблица 9 Сопоставляя определенные содержания кислорода и серы и количество частиц Мо, мы обнаружили 2 поперечных сечения в чистом металле сварного шва

С целью выявления легкоплавких фаз (например, NiS), анализ микроструктуры в настоящее время выполняется.

Лазерная / гибридная лазерная сварка MAG толстого профиля стали C-Mn

Лазерная и гибридная лазерная сварка MAG толстого профиля стали C-Mn

Стив Ши

Доклад, представленный на Международном форуме по сварочным технологиям в энергетике 2005 г., 21-23 сентября 2005 г., Шанхай, Китай.

Аннотация

В этой статье сравнивается способность перекрытия зазора автогенного CO 2 лазера, CO 2 лазера с холодной присадочной проволокой и гибридной сварки CO 2 лазер-MAG для стыковой сварки стального листа C-Mn толщиной 8 мм. .Условия сварки для каждого процесса устанавливались при различных зазорах швов. Для гибридной сварки было исследовано влияние конфигурации лазер / дуга, такой как лазерное вытягивание или лазерное выталкивание, а также разделение между двумя процессами на способность гибридной сварки перекрывать зазор. Результаты показывают, что гибридный процесс лазерной дуги показывает очень хороший потенциал для сварки как с фиксированными, так и с изменяющимися зазорами, настолько, что рекомендуется использовать этот процесс с адаптивным оперативным управлением обратной связью для учета изменения зазора.

Введение

Одним из основных преимуществ лазерной сварки является то, что она позволяет получить узкий шов при высокой скорости перемещения, с низким тепловложением и малой деформацией. Однако небольшой размер сфокусированного пятна лазерного луча означает, что этот процесс имеет ограниченный допуск на стыковку по сравнению с обычными процессами дуговой сварки [1] . Однако лазерная сварка присадочной проволокой может улучшить допуски на сборку по сравнению с лазерной сваркой. Например, при лазерной сварке присадочной проволокой стального листа C-Mn толщиной 8 мм в TWI [2] было обнаружено, что зазоры от 0.Допускается от 5 до 2,5 мм. В этой работе также было отмечено, что такие параметры, как размер, состав и расположение присадочной проволоки, также влияют на контроль процесса и качество сварки. Однако использование холодной присадочной проволоки обычно приводит к снижению скорости движения на 10-20%, чтобы компенсировать энергию, используемую для плавления проволоки. Таким образом, эффективность лазерной сварки с присадочной проволокой ниже, чем у автогенной лазерной сварки.

Гибридная лазерная сварка MIG / MAG сочетает в себе преимущества лазерной сварки с преимуществами сварки MIG / MAG, избегая при этом недостатков, связанных с отдельными процессами.Сообщается, что добавление дуги дает гибридному процессу сварки гораздо больший допуск на зазор стыка, чем это возможно только при лазерной сварке [3] . Дуга с лазером передает тепло в верхнюю часть сварочной ванны, в то время как лазерный луч определяет проплавление гибридного шва. Соответственно, формой гибридного сварного шва можно управлять с помощью отношения мощностей лазера или дуги, поэтому любой процесс может преобладать [3] . Предыдущая работа TWI [4] показала, что лучший результат был достигнут при использовании одинаковых уровней мощности лазера и мощности МАГ.В другой работе [5-7] было обнаружено, что форма валика и способность перекрывать зазор стыка в процессе гибридной лазерно-дуговой сварки могут быть улучшены, если используется V-образная подготовка открытого корня и если лазер фокусируется на основание этой канавки для облегчения проникновения. Считается, что более широкий зазор способствует переносу металла вниз к основанию сварного шва, тем самым улучшая примешивание присадки к сварному шву. Полное проплавление может быть достигнуто путем регулировки мощности лазера и изменения скорости движения или скорости подачи проволоки для заполнения доступного объема канавки [8-9] .

1. Экспериментальный подход

Целью данной работы было изучить способность перекрытия зазора гибридного процесса сварки CO 2 лазер / MAG и сравнить это с результатами лазерной сварки с присадочной проволокой и автогенной лазерной сварки. Для достижения вышеупомянутого, выбранные параметры сварки для каждого процесса сначала были скорректированы, чтобы получить набор условий для получения полностью проплавленных сварных швов на плотно прилегающих стыковых соединениях из стали C-Mn толщиной 8 мм. После получения параметров сварки эти условия использовались на образцах с постоянным зазором в стыках, чтобы установить предел зазора в стыках для каждого процесса.Для гибридного процесса те же условия были также использованы на образцах с постоянно изменяющимся зазором в стыках, чтобы установить любую разницу в характеристиках для фиксированных или изменяющихся зазоров. Затем параметры гибридной сварки были повторно оптимизированы для нескольких фиксированных зазоров путем регулировки скорости подачи проволоки (через ток MAG) или скорости движения, чтобы обеспечить качественные сварные швы с зазорами, большими, чем те, которые можно контролировать, используя параметры сварки, разработанные для стыковых соединений с нулевым зазором. . Также был определен диапазон допустимого зазора для каждого из этих наборов параметров сварки.В ходе работы также изучалось влияние конфигурации лазер / дуга, то есть вытягивания дуги или проталкивания дуги и разделения между двумя процессами на гибридный процесс сварки и качество сварки.

В этих испытаниях использовался лазер с непрерывным быстрым осевым потоком, промышленный CO 2 , производимый Laser Ecosse. Во всех испытаниях мощность лазера на заготовке составляла приблизительно 4 кВт, а луч был направлен перпендикулярно поверхности заготовки.Линза KCl с фокусным расстоянием 150 мм использовалась для фокусировки лазерного луча в пятно размером примерно 0,3 мм в диаметре в фокусе луча. Для обеспечения механизма подавления плазмы использовалась боковая газовая струя газообразного гелия [4] . При лазерной сварке присадочной проволокой проволока подавалась в сварочную ванну под углом 45 ° к поверхности заготовки, опуская лазерный луч. Проволока подавалась в переднюю часть сварочной ванны на 2 мм впереди лазерного луча. В гибридном процессе сварочное оборудование MIG / MAG состояло из инверторного источника сварочного тока Fronius TPS 450 и устройства подачи проволоки TIME30.Сопло, выровненное соосно с лазерным лучом, было установлено под линзой для подачи защитного газа в сварочную ванну.

Гибридные процессы лазерно-дуговой сварки представляют особый интерес, когда не могут быть соблюдены допуски на посадку, необходимые для автогенной лазерной сварки. В отраслях промышленности, где может быть выгодна гибридная лазерно-дуговая сварка, обычно используется сталь C-Mn различной толщины от 3 до 10 мм. Поэтому в этой работе испытания сварки проводились на стали C-Mn толщиной 8 мм (BS EN 10025 S275), обработанной до размеров купонов размером 300 x 150 мм.Поверхности и кромки стального листа перед сваркой были фрезерованы и обезжирены. Стальная присадочная проволока A18 C-Mn диаметром 1,2 мм [10] использовалась для испытаний лазерной сварки с присадочной проволокой и испытаний гибридной сварки.

Для автогенной лазерной сварки и лазерной сварки с испытаниями присадочной проволоки использовались коаксиальная газовая защита и плазменная струя. Защитный газ гелий подавался коаксиально с лазерным лучом со скоростью потока 30 л / мин. Газообразный гелий со скоростью 30 л / мин подавался через плазмоподавляющую струю.Для гибридной лазерно-дуговой сварки защитный газ подавался через коаксиальное сопло и горелку MAG. Плазменная струя не применялась. Защитный газ, используемый через горелку MAG, представлял собой трехкомпонентную газовую смесь: 55% гелия, 43% аргона и 2% диоксида углерода. Этот газ использовался для защиты дуги и обеспечения такого же подавления плазмы по сравнению с защитными газами аргон-углекислый газ [3] . Более ранняя работа [3] показала, что этот трехкомпонентный газ увеличивает проплавление шва. Расход газа через горелку MAG составлял 15 л / мин для всех испытаний гибридной лазерной сварки MAG.Экранирование гелием обеспечивалось соосно с лазерным лучом со скоростью потока 30 л / мин для всех испытаний с использованием гибридного лазерного процесса MAG.

Был установлен набор режимов сварки с использованием стыковых соединений с закрытыми квадратными кромками на листе толщиной 8 мм и процесса автогенной лазерной сварки. Основываясь на более ранней работе с 8-миллиметровым материалом, лазер мощностью 4 кВт был сфокусирован на 2 мм ниже поверхности пластины, а скорость перемещения была отрегулирована для достижения максимальной скорости, которая обеспечила визуально приемлемый сварной шов.После этого, но с той же мощностью и скоростью лазера, зазор шва открывался с шагом 0,1 мм, пока профиль сварного шва не стал неприемлемым. Сварочные испытания с использованием лазерной сварки холодной присадочной проволокой проводились с использованием стыковых соединений с квадратными кромками. Обычно при лазерной сварке материалов толстого сечения с присадочной проволокой рекомендуется подавать присадочную проволоку в стык с зазором, немного превышающим диаметр проволоки. Для заделки зазоров диаметром меньше диаметра присадочной проволоки требуется очень точный контроль параметров процесса и, в частности, условий подгонки швов.Используя мощность лазера 4 кВт, был получен набор параметров для лазерной сварки присадочной проволокой на пластине толщиной 8 мм на стыковых соединениях с квадратной кромкой и зазором 1,5 мм. Скорость подачи проволоки рассчитывалась на основе ожидаемого зазора шва и скорости перемещения, необходимой для сохранения профиля сварного шва.

Экспериментальными параметрами для гибридной лазерной сварки MAG, предпринятой в этой работе, были мощность лазера (Pw), положение фокуса лазерного луча (b), скорость перемещения (Vw), конфигурация лазер / дуга (т.е. проталкивание или вытягивание дуги), напряжение дуги (V ) и скорости подачи проволоки (Vwf).Более ранняя работа TWI [3] показала, что улучшенная геометрия сварного шва может быть достигнута при использовании аналогичной мощности лазера и мощности дуги. Наилучшая стабильность процесса была достигнута при импульсном переносе металла дугой, и было обнаружено, что защитный газ He-Ar-CO 2 дает наилучшее сочетание стабильности процесса и проплавления для гибридной CO 2 лазерной сварки MAG стали C-Mn. пластина. Были проведены испытания гибридной сварки, чтобы установить условия для стыковых соединений с нулевым зазором, что привело к стабильному процессу и сварным швам с геометрическими характеристиками, приемлемыми для BS EN ISO 13919-1: 1997. [11] После того, как эти начальные параметры сварки были получены, условия были использованы на образцах с переменным зазором стыка (0–2,0 мм), чтобы установить пределы условий, разработанных для стыковых соединений с нулевым зазором. В этих испытаниях сварка всегда начиналась на «нулевом» зазоре сварного шва. Те же параметры использовались для выполнения серии сварных швов с различными постоянными зазорами, чтобы подтвердить результат с переменным зазором, а также для сравнения с результатами с постоянным зазором при использовании аутогенной лазерной сварки CO 2 и лазерной сварки CO 2 с присадочной проволокой.Параметры гибридной сварки также были повторно оптимизированы для стыковых соединений с постоянным зазором, путем регулировки только скорости перемещения по сравнению с условиями, разработанными для стыковых соединений с нулевым зазором. Таким образом был получен диапазон скоростей движения, соответствующий различным диапазонам допустимого зазора.

Был подготовлен макроснимок для каждого из участков, и были измерены геометрические характеристики поверхности шва и корня шва для классификации сварных швов в соответствии с классом качества B (строгий), C (средний) или D (средний), как определено в BS. EN ISO 13919-1: 1997. [11] В этом отчете любой профиль сварного шва, указанный как соответствующий классу B, C или D, был оценен по всем критериям качества в стандарте.

2. Результаты экспериментов

Для автогенной лазерной сварки стального листа толщиной 8 мм были выполнены прогоны «борт-лист» для определения начальных условий для этого материала. Затем на стыковых соединениях были отрегулированы выбранные условия сварки для достижения максимальной скорости с полным проплавлением. Установлено, что на стыковых соединениях с нулевым зазором полностью проплавленные швы достигаются при сварке не быстрее 1.2 м / мин при следующих режимах сварки:

  • Мощность лазера 4 кВт.
  • - положение фокусировки -2,0 мм.
  • Коаксиальный газообразный гелий 30 л / мин.
  • Гелиевый плазменный подавитель, 30 л / мин, за лазерным лучом, точка падения на 1 мм впереди луча.

В этих условиях зазор шва увеличивался до тех пор, пока профиль сварного шва не стал более неудовлетворительным. Участки автогенных лазерных сварных швов, выполненных с нулевым зазором стыка и зазором 0,2 мм, можно увидеть на рис.1 . Эти сварные швы не имели дефектов выше уровня D (средний) в соответствии с BS EN ISO 13919-1: 1997. При зазоре 0,3 мм (и более) отсутствие плавления сварных швов недопустимо согласно BS EN ISO 13919-1: 1997. Если требуются уровни качества C и B (промежуточные и строгие), при которых максимально допустимая не полностью заполненная канавка составляет 0,5 мм, максимально допустимый зазор стыка при использовании автогенной лазерной сварки составляет менее 0,25 мм.

Рис.1. Поперечные сечения швов автогенного CO 2 -лазера в 8.Стальной лист C-Mn толщиной 0 мм, произведенный с мощностью лазера 4,0 кВт и скоростью перемещения 1,2 м / мин:

a) зазор шва 0 мм

b) зазор стыка 0,2 мм

При лазерной сварке присадочной проволокой было трудно получить полностью проплавленный сварной шов с использованием мощности лазера 4 кВт, если сварка не выполнялась на очень низкой скорости 0,4 м / мин. На рис.2 показаны участки сварных швов, выполненных лазерной сваркой присадочной проволокой, в стыковых соединениях с квадратными кромками 1.Зазоры 5 мм. Мощности лазера 4 кВт было недостаточно для расплавления присадочной проволоки и получения сварного шва с полным проплавлением со скоростью 0,6 м / мин (, рис. 2а, ). Когда скорость перемещения была уменьшена до 0,4 м / мин, сварной шов стал полностью проплавленным ( Рис. 2b ). Однако в этом сварном шве также можно увидеть такие дефекты, как отсутствие плавления.

Рис.2. Участки стыковых швов с квадратными кромками из стали C-Mn толщиной 8,0 мм, полученные с мощностью лазера 4,0 кВт, зазором между стыками 1,5 мм и скоростью подачи проволоки 4,2 м / мин:

a) Скорость движения 0.6 м / мин

b) Скорость движения 0,4 м / мин

При следующих условиях сварки получаются полностью проплавленные лазерные сварные швы с присадочной проволокой на стали толщиной 8 мм:

  • Мощность лазера 4 кВт.
  • - положение фокусировки -2,0 мм.
  • Коаксиальный газообразный гелий 30 л / мин.
  • Гелиевый плазменный подавитель, 10 л / мин, задний лазерный луч, точка падения на 1 мм впереди луча.
  • Стальная присадочная проволока C-Mn диаметром 1,2 мм, ведущая лазерный луч, точка падения на 2 мм впереди луча.
  • Скорость перемещения 0,4 м / мин и скорость подачи проволоки 4,2 м / мин для стыковых соединений с квадратной кромкой и зазором 1,5 мм.

При гибридной лазерной сварке MAG, что касается влияния направления дуги вытягивания / вытягивания, гибридный процесс вытягивания MAG дал более глубокое проплавление, чем гибридный процесс проталкивания MAG, как показано на рис. 3a и 3b . Кроме того, профиль, изготовленный с использованием процесса вытягивания MAG, имел профиль «бокал для вина» с узким основанием и большим колпачком, тогда как профиль, полученный с использованием гибридного процесса вытягивания с лазером MAG, имел более «клиновую» форму с немного более широким основанием. и меньшая крышка.Фиг.3c и 3d представляют собой поперечные сечения сварных швов, выполненных с помощью лазерного луча и горелки MAG, расположенных рядом, то есть с поперечным разделением процесса. Эти секции очень похожи, с широким и асимметричным верхним валиком, что указывает на то, что лазер был ответственен за проникновение, а MAG - за осаждение присадочного материала. Поперечные сечения на рис. 3e и 3f были сняты с позиций, в которых лазерный луч и горелка MAG располагались рядом, но один источник находился немного позади другого.Эти сечения имели такую ​​же геометрию, что и показанные на Fig. 3c и 3d .

На основании результатов, приведенных выше, было решено исследовать обработку стыковых соединений с нулевым зазором только в направлении дугового / лазерного разделения. Первоначально были проведены испытания для создания условий для получения сварных швов с полным проваром в стыковых соединениях с квадратными кромками с нулевым зазором, с использованием различных технологических разделений, как для проталкивания дуги, так и для вариаций растяжения. Было замечено, что при использовании вытягивания MAG наиболее стабильные условия были достигнуты, когда разделение процесса было между 1.5 и 2 мм. Для прессования MAG наилучшие результаты были достигнуты с нулевым разделением между двумя процессами. Процесс вытягивания MAG имел небольшие преимущества перед процессом выталкивания MAG с точки зрения профиля сварного шва и способности перекрывать зазоры. Было обнаружено, что следующие условия обеспечивают наилучшее сочетание стабильности процесса и профиля сварного шва для гибридных сварочных швов MAG CO 2 на стальном листе толщиной 8 мм с использованием квадратной кромки и стыкового соединения с нулевым зазором:

  • Мощность лазера 4 кВт.
  • -2.Положение фокуса 0 мм.
  • Коаксиальный газообразный гелий 30 л / мин.
  • 12 л / мин 55% He-43% Ar-2% CO 2 сварочный газ через горелку MAG.
  • Конфигурация вытягивания MAG
  • с разделением процесса 1,5–2,0 мм или конфигурация выталкивания MAG без разделения процесса.
  • Стальная сварочная проволока C-Mn диаметром 1,2 мм.
  • Импульсный перенос металла MAG.
  • Мощность MAG 4 кВт (скорость подачи проволоки 22 В, 179 А и 5,8 м / мин).
  • Скорость сварки 1,0 м / мин.

Фиг.3. Поперечные сечения сварных швов, выполненных с использованием различных конфигураций дуги на стали толщиной 8 мм при мощности лазера 4,0 кВт, скорости перемещения 1,0 м / мин, мощности MAG 4,0 кВт и скорости подачи проволоки 5,8 м / мин:

a) Вытягивание MAG, продольное расстояние 1,5 мм

b) Выталкивание MAG, продольное расстояние 1,5 мм

c) Лазер / МАГ бок о бок с поперечным разделением процесса 1,5 мм

d) Лазер / МАГ рядом с 1.Поперечное разделение 5 мм

e) Лазер / МАГ, ориентированный под 45 ° с интервалом 1,5 мм

f) Лазер / МАГ, ориентированный под 45 ° с интервалом 1,5 мм

Те же самые условия, разработанные для стыковых соединений с нулевым зазором, использовались для выполнения сварных швов с переменным зазором (0 мм в начале и 2,0 мм в конце) по длине шва. Поперечные сечения, выполненные вдоль такого сварного шва с различными зазорами, показаны на фиг. , рис. 4a-f, , геометрические характеристики этих сварных участков обобщены на рис. 4g, , .

При различных условиях зазора шва было возможно получить полностью проплавленные стыковые соединения с квадратными краями без провала сварочной ванны даже для самого большого зазора, то есть 2,0 мм. Однако геометрические характеристики сварных профилей, полученных в разных положениях, были разными. При небольшом зазоре (<1,0 мм) перенос присадочного материала через дугу вызывал скопление металла в верхней части сварного шва, оставляя сварной шов с избыточным профилем металла шва. Высота излишка металла шва составляла примерно 1.0 мм в начале сварного шва (, рис. 4a, ), что соответствует уровню качества B (строгий), определенному в BS EN ISO 13919-1: 1997. Количество избыточного металла сварного шва уменьшалось с увеличением зазора стыка и фактически достигало нуля при зазоре стыка около 0,9 мм ( Рисунок 4c ). Затем стала очевидной не полностью заполненная канавка, которая находилась в пределах (0,5 мм) уровня качества B (строгий), когда зазор стыка составлял от 0,9 до 1,2 мм. При зазоре соединения 1,4 мм неполное заполнение канавки было близко к пределу (1.0 мм) установлен для класса качества D (средний) в соответствии с BS EN ISO 13919-1: 1997 ( Рисунок 4g ). Для зазора стыка более 1,5 мм сварной шов становился неприемлемым, поскольку неполностью заполненная канавка выходила за пределы, определенные в BS EN ISO 13919-1: 1997.

Рис. 4a-f. Участки гибридных лазерных / MAG сварных швов на стали C-Mn толщиной 8 мм, полученные с: мощностью лазера 4 кВт, мощностью MAG 4 кВт, скоростью подачи проволоки 5,8 м / мин, проталкиванием MAG, разделением 0 и скоростью перемещения 1,0 м / мин на стыке с квадратной кромкой соединение с переменным зазором до 2 мм

а)

4g) График, показывающий измеренный избыток металла сварного шва и не полностью заполненную канавку, основанный на приведенном выше результате.Измеренные значения сравниваются со значениями, определенными в BS EN ISO13919-1: 1997

.

Результаты показывают, что когда гибридный процесс сварки MAG CO 2 лазером использовался для изготовления стыковых соединений в стали C-Mn толщиной 8 мм, условия, оптимизированные для нулевого зазора, могли использоваться до максимального зазора стыка 1,2 мм, если требуется строгий уровень качества B. Его можно увеличить до 1,4 мм, если требуется средний (D) уровень качества из-за изменений не полностью заполненной канавки.

На рисунке 5 показаны поперечные сечения сварных швов, выполненных на стыковых соединениях, выполненных с использованием серии постоянных зазоров равных 0.2 мм, 1,0 мм и 1,5 мм, с использованием условий сварки, разработанных для стыковых соединений с нулевым зазором, с толканием MAG, нулевым разделением процесса и с разделением процесса MAG с вытяжкой 2,0 мм. Эти результаты также показали, что зазоры до 1,4 мм могут быть допущены гибридным процессом сварки MAG CO 2 в стали толщиной 8 мм, при этом профиль сварного шва не станет неприемлемым.

Испытания гибридной сварки были выполнены на стыковых соединениях с квадратной кромкой, чтобы определить, какие изменения установленных параметров нулевого зазора потребуются для получения приемлемого профиля сварного шва при скорости 1.0 м / мин при фиксированном зазоре стыков 1,0 мм. На практике это было достигнуто путем изменения только одной сварочной переменной - скорости подачи проволоки. На рис. 6 показаны участки сварного шва, полученные с постоянным зазором 1,0 мм, со скоростью подачи проволоки 9,0 м / мин при скорости перемещения 1,0 м / мин. Использовалась вытяжная конфигурация MAG с технологическим расстоянием 1,5 мм. Геометрические особенности этого сварного шва привели к классификации качества «B». Затем эти условия применялись к стыковым соединениям с переменным зазором 0–2 мм, чтобы определить предел допуска зазора для измененного состояния. На рис. 7 показаны поперечные сечения сварного шва, сделанные в различных местах по длине стыка. Для зазора шва до 1,6 мм неполная заполненная канавка все еще находилась в пределах (0,5 мм) уровня качества B.

Рис.5. Участки гибридных лазерных / MAG сварных швов на стыковых стыках с квадратными кромками, полученные с мощностью лазера 4 кВт, мощностью MAG 4 кВт, скоростью подачи проволоки 5,8 м / мин, скоростью перемещения 1,0 м / мин и постоянным зазором швов:

a) Соединительный зазор 0,2 мм, толкание MAG, зазор 0 мм

б) 0.Шовный зазор 2 мм, вытяжка MAG с зазором 2,0 мм

c) зазор 1,0 мм, толкание MAG, разделение 0

d) Соединительный зазор 1,0 мм, вытягивание MAG, расстояние 2,0 мм

e) зазор шва 1,5 мм, толкание MAG, разделение 0

f) Шовный зазор 1,5 мм, вытягивание MAG, расстояние 2,0 мм

Рис.6. Гибридная лазерная / MAG сварка сталей C-Mn 8,0 мм на стыковом стыке с квадратной кромкой и постоянным зазором 1,0 мм, произведенный с использованием 4.Мощность лазера 0 кВт, фокус -2,0 мм, расстояние между вытягиванием MAG 1,5 мм, мощность MAG 4,0 кВт, скорость подачи проволоки 9,0 м / мин и скорость перемещения 1,0 м / мин:

a) Внешний вид верхней кромки сварного шва

Рис.7. Участки гибридных лазерных / MAG сварных швов на стали C-Mn толщиной 8 мм, полученные с мощностью лазера 4 кВт, мощностью MAG 4 кВт, скоростью подачи проволоки 9,0 м / мин, вытягиванием MAG, разделением 1,5 мм и скоростью перемещения 1,0 м / мин, на квадратной кромке стыковые соединения с зазором от 2,0 мм в начале до 0 мм в конце.

а)

г)

3. Обсуждение

Из этой работы очевидно, что гибридный процесс сварки CO 2 -MAG имел преимущества по сравнению с аутогенным лазером CO 2 и лазером с процессами сварки присадочной проволокой с точки зрения способности перекрывать зазоры. Разница связана с характеристиками гибридного процесса и взаимодействием между лазерным и дуговым процессами.

Для автогенной лазерной сварки допустимая ширина зазора обычно порядка диаметра сфокусированного лазерного луча.В этой работе было замечено, что зазоры в стыках до 0,3 мм можно было допустить до того, как уровень сплавления стал неприемлемым. Этот размер аналогичен диаметру сфокусированного пятна используемого лазера. Лазерный луч просто проходит через зазор, если зазор стыка превышает 0,3 мм.

Лазерная сварка присадочной проволокой имеет преимущества по сравнению с аутогенной лазерной сваркой при перекрытии зазоров с пониженной скоростью сварки. Результаты текущей работы показывают, что на стыковых соединениях можно было получить приемлемые сварные швы с зазором до 1.5 мм, из стали C-Mn толщиной 8 мм, с использованием мощности лазера 4,0 кВт при очень низкой скорости 0,4 м / мин. Поскольку скорость перемещения была очень низкой, требовались методы подавления плазмы для поддержания приемлемого сварного шва. Процедуры наладки лазерной сварки присадочной проволокой также были сложнее, чем при автогенной лазерной сварке. Для достижения стабильного качества сварки необходимо минимизировать перекосы стыков. Для облегчения позиционирования присадочной проволоки в передней кромке сварочной ванны для лазерной сварки рекомендуется зазор размером чуть больше диаметра присадочной проволоки, чтобы обеспечить правильное проникновение присадочной проволоки в сварной шов.Было трудно добавить присадочную проволоку в зазоры швов, которые намного уже диаметра проволоки. В общем, для этого процесса очень важен точный контроль проволоки до края замочной скважины.

Текущая гибридная сварка CO 2 лазерной сваркой MAG стали толщиной 8 мм показала, что гибридный процесс имеет гораздо больший допуск на зазоры в стыках по сравнению с только лазером и лазерной сваркой с использованием присадочной проволоки. Зазоры более 0,3 мм приводили к опусканию верхнего валика и последующей потере плавления только в лазерном процессе.Гибридный процесс лазерной сварки MAG CO 2 может обеспечить зазоры между стыками от 0 до 1,4 мм (переменные или постоянные) на стыковых стыках с квадратными кромками из стали C-Mn толщиной 8 мм, при этом поддерживая уровень качества класса B (строгий) без регулировки параметры сварки. Также можно допустить большие зазоры до 1,6 мм, увеличив скорость подачи проволоки или уменьшив скорость движения. Возможность перекрытия больших зазоров гибридного процесса лазерной сварки MAG должна, таким образом, расширить диапазон допусков в отношении качества подготовки кромок и ослабить производственные ограничения в ряде промышленных секторов и должна представлять особый интерес в отраслях, где используются тяжелые профили. , например, в судостроении, где используются стали толщиной до 20 мм и где трудно выполнить посадочные допуски, требуемые при автогенной лазерной сварке.

Работа в этом проекте также показала, что процесс гибридной сварки может выполняться со скоростью, аналогичной скорости автогенной лазерной сварки, но намного большей, чем скорость процесса лазерной сварки с присадочной проволокой. При мощности лазера 4 кВт и мощности MAG 4 кВт было возможно достичь полностью проникающего гибридного шва на листе толщиной 8 мм со скоростью 1,0 м / мин, тогда как максимальная скорость перемещения, достигнутая при лазерной сварке присадочной проволокой с использованием той же мощности лазера, составляла 0,4 м. / мин. Высокая скорость перемещения гибридного лазерного процесса MAG может быть связана с синергизмом дуги и лазера в комбинированной сварочной ванне.Гибридный лазерно-дуговый процесс следует рассматривать для производственных приложений, где ожидается изменение зазоров, с использованием измерения зазора в реальном времени для адаптивного управления процессом сварки.

4. Выводы

Возможность перекрытия зазора гибридного процесса лазерно-дуговой сварки сравнивалась с автогенной лазерной сваркой и лазерной сваркой присадочной проволокой на стыковых соединениях C-Mn-стали толщиной 8 мм с использованием быстрого осевого лазера CO 2 , объединенного в отдельная сварочная ванна с процессом сварки MAG.Основные выводы, сделанные из этой работы:

  • Гибридный процесс можно проводить с гораздо большей скоростью, чем при лазерной сварке присадочной проволокой, при той же мощности лазера на заготовке. Сварные швы класса B можно было производить со скоростью 1,0 м / мин с использованием гибридного процесса лазерной сварки MAG CO 2 , тогда как максимальная скорость перемещения, достигнутая в процессе лазерной сварки с присадочной проволокой, составляла всего 0,4 м / мин.
  • Гибридный процесс имел гораздо большую способность перекрывать зазор, чем автогенная лазерная сварка или лазерная сварка с присадочной проволокой.С помощью гибридного процесса можно было сваривать зазоры в стыках, которые были в четыре раза шире, чем допускаемые при автогенной лазерной сварке, при аналогичной скорости сварки. Приемлемые сварные швы при использовании гибридной сварки можно было производить на стыковых соединениях с зазором до 1,4 мм без корректировки параметров сварки. Большие зазоры в стыках до 1,6 мм также можно компенсировать путем регулировки скорости подачи проволоки или скорости движения, при этом другие параметры сварки остаются неизменными.
  • Не было существенной разницы между гибридной конфигурацией «MAG-проталкивание» и «MAG-вытягивание». CO 2 лазерно-дуговая конфигурация в отношении геометрии сварного шва и способности перекрывать зазор, если бы не было разделения между двумя процессами.Однако, когда было введено разделение между точками падения лазерного луча и процесса MAG, конфигурация вытягивания MAG дала более глубокое проплавление, чем конфигурация выталкивания MAG, и геометрия сварного шва также была другой. Сварные швы, полученные с использованием вытягивающей конфигурации MAG, имели типичный профиль сварного шва в форме «бокала» с узким корнем и большим колпачком, тогда как сварные швы, полученные с использованием выталкивающей конфигурации MAG, имели более клиновидный профиль.
  • В гибридном процессе сварки скорость подачи проволоки или скорость перемещения потенциально могут использоваться в качестве адаптивного управляющего параметра в реальном времени для компенсации изменения зазора стыка при сохранении постоянного качества сварки.

Список литературы

  1. C.A. Хантингтон, Т. В. Игар Лазерная сварка алюминия и алюминиевых сплавов. Welding Journal, 1983 62 (4) 105-107.
  2. Норрис И.М. Высокомощная лазерная сварка конструкционных сталей - современное состояние достижений в процессах соединения и резки. Proceedings, International Conference, Harrogate, UK, 30 октября - 2 ноября 1989 г., 196-218.
  3. У. Дильтей и А. Вишеманн. Преимущества гибридной лазерно-дуговой сварки. Материалы конференции SOJOM, 2000.
  4. Г. Ши и П. Хилтон. Сравнение способности перекрытия зазора лазера CO 2 и гибридной лазерной магнитной сварки CO 2 на стальном листе C-Mn толщиной 8 мм. Материалы Международной конференции IIW по преимуществам новых методов и тенденций в сварке для экономики, производительности и качества, Прага, июль 2005 г.
  5. Дж. Мацуда, А. Уцуми А., М. Кацмура, М. Хамасаки и Нагата С. «TIG или MIG-дуговая усиленная лазерная сварка толстого листа из низкоуглеродистой стали». Соединения и материалы 1988 (1) 31-34.
  6. Дж. Тусек и М. Субан М. Гибридная сварка дугой и лазерным лучом. Наука и технология сварки и соединения 1999, 4 (5) 308-311.
  7. Н. Абэ, Я. Агано., М. Цукамото., Т. Макино, М. Хаяси и Т. Куросава. Высокоскоростная сварка толстых листов с использованием комбинированной системы лазерно-дуговая сварка. Транзакции JWRI 1997, 26 (1) 69-75.
  8. У. Дильтей и Х. Келлер: Перспективы гибридной сварки стали методом GMA. Laser 2001, Мюнхен.
  9. Н. Бланделл .: Компания Arc открывает новые возможности для лазерной сварки.Materials World, сентябрь 1998 г.
  10. BS EN 440: 1995: Сварочные материалы. Электродная проволока и наплавки для дуговой сварки нелегированных и мелкозернистых сталей в среде защитного газа.
  11. BS EN ISO 13919-1: 1997 Сварка. Соединения, сваренные электронным и лазерным лучом. Руководство по уровням качества для выявления дефектов. Часть 1. Сталь.
.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *