Зависимость формы, размеров и состава металла шва от режима сварки и технологических факторов

Форма шва характеризуется глубиной проплавления или провара hn, шириной шва Ь, высотой усиления Нв, толщиной С, коэффициентом формы ф и соотношением, определяющим форму усиления. Лучшей формой шва считается такая, у которой ширина провара в 1,3—2 раза больше глубины провара.

Состав металлов шва зависит от соотношения содержащихся в нем основного металла и металла сварочной проволоки. Форма шва зависит от величины сварочного тока, плотности тока в проволоке, напряжения дуги, скорости сварки, вылета, площади сечения сварочной проволоки, количества и расположения сварочных проволок, состава флюса и размера его зерен. Все перечисленные элементы, влияющие на форму и размеры шва, а также на его химический состав, составляют режим сварки. Форма и размеры шва зависят также от техники сварки.

С увеличением сварочного тока растут глубина провара hn, высота усиления he и процент основного металла в металле шва. Ширина шва увеличивается незначительно. Глубина провара находится в прямой зависимости от силы сварочного тока, т. е. при увеличении силы сварочного тока в 1 раза глубина провара увеличивается также в 2 раза. При сварке (на переменном токе) стыковых швов с разделкой кромок или угловых швов (тавровые соединения) с увеличением тока на 100 а глубина провара увеличивается на 1,5 мм, а при сварке стыков швов без разделки кромок на 1 мм.

При сварке на прямой полярности под флюсом, содержащим фтористые соединения, уменьшается глубина провара по сравнению со сваркой на переменном токе или на обратной полярности, но увеличивается скорость плавления сварочной проволоки.

Если уменьшить диаметр сварочной проволоки, не изменяя остальч ных элементов режима, то неизбежно увеличится плотность тока в электроде, т. е. количество ампер-силы сварочного тока, приходящееся на 1 ммг сечения проволоки. С увеличением плотности тока увеличивается глубина провара и высота усиления шва, но уменьшается ширина шва. Исходя из этого можно увеличить глубину провара за счет уменьшения диаметра сварочной проволоки или, применив сварочную проволоку меньшего диаметра, можно получить тот же провар, но при меньшей силе сварочного тока.

Если при сварке проволокой диаметром 5 мм для получения провара глубиной 7—8 мм сила сварочного тока должна быть не менее 700 а, то при сварке проволокой диаметром 2 мм — 350—400 а.

При сварке на переменном токе или постоянном обратной полярности с увеличением напряжений дуги заметно растет ширина шва, но несколько уменьшается глубина провара и высота усиления, а при сварке на прямой полярности повышение напряжения дуги практически не влияет на ширину шва, но значительно растет количество расплавленного флюса.

Колебание напряжения дуги имеет значение при сварке тонкого металла (менее 2—3 мм), так как при этом незначительное изменение глубины провара может привести к местным непроварам или прожогам. Поэтому сварку тонкого металла рекомендуется сваривать на постоянном токе, при котором колебания напряжения дуги значительно меньше, чем при переменном токе.

Увеличение скорости сварки от 10 до 30 м/ч практически не влияет на глубину провара. При этом ширина шва уменьшается, а высота усиления растет. С увеличением скорости сварки свыше 30 м/ч глубина провара и ширина шва значительно уменьшаются.

Наклон конца сварочной проволоки вдоль шва в сторону сварки (сварка углом назад) несколько увеличивает глубину провара и высоту усиления и уменьшает ширину шва, но приводит к появлению зоны несплавления и повышению пористости шва.

Наклон конца сварочной проволоки в сторону, противоположную шву (сварка углом вперед), уменьшает глубину провара, высоту усиления и долю основного металла в шве и увеличивает ширину шва и расход флюса. При наклоне сварочной проволоки на 40—45° к горизонтали глубина провара уменьшается почти в два раза, а ширина шва увеличивается в полтора раза. Сваркой углом вперед пользуются для улучшения формирования шва при сварке на больших скоростях.

Сварку на наклонном изделии (угол наклона 3—5°, в отдельных случаях 6—8°) можно производить на спуск и на подъем. При сварке на спуск — уменьшаются глубина провара, высота усиления и доля основного металла в шве и увеличивается ширина шва. При сварке на подъем глубина провара, высота усиления и доля основного металла а шве увеличиваются, а ширина шва уменьшается. Изделия наклоняют и варят на спуск при сварке тонкого металла (наклон до 15—20°) или при сварке на больших скоростях с целью избежания зоны несплавления и улучшения формирования шва.

Увеличение вылета сварочной проволоки диаметром 3 мм и меньше из токоподводящего мундштука приводит к уменьшению глубины провара и может вызвать появление краевых наплывов в шве. Увеличение вылета сварочной проволоки диаметром 5 мм от 60 до 150 мм не влияет на форму шва.

Состав флюса, размеры зерен и их строение оказывают значительное влияние на формирование шва. При сварке под низкокремнистыми марганцевыми флюсами швы получаются с менее гладкой и ровной поверхностью, чем при сварке под высококремнистыми типа ОСЦ-45 или АН-348-А. Чем меньше зерна флюса, тем уже шов и глубже провар.

С увеличением зерен флюса, уменьшается глубина провара и увеличивается ширина шва. Стекловидные флюсы повышают глубину провара и уменьшают ширину шва. Пемзовидные флюсы способствуют формированию низких и широких швов с плавным переходом к основному металлу. При сварке тонкой проволокой (тоньше 3 мм) рекомендуется применять мелкий флюс, обеспечивающий лучшее формирование шва, чем крупный. Высота слоя флюса вдоль всего свариваемого шва должна быть одинаковой, так как она влияет на формирование шва.