Основные аспекты сварки цветных металловС целью определения зависимостей химического состава и эквивалентного содержания углерода Сэкв металла шва многослойных сварных соединений из стали GL–E36 от управляемых параметров режима сварки были проведены исследования методом полного факторного эксперимента.

Выполняли механизированную многослойную сварку пластин из стали GL–E36 размером 150х300 мм толщиной 18 мм с щелевой разделкой кромок (рис. 5.1) сварочной проволокой Union K 52 диаметром 1,2мм в смеси газов Ar82% + СО₂ 18% стационарной дугой с двухструйной газовой защитой без предварительного подогрева и последующей термообработки. Управляемые параметры варьировали на двух уровнях: сила тока Iсв1 = 170 A и I_св2 = 210 А, напряжение дуги U_д1 = 25 В и U_д2 = 27 В, скорость сварки V_св1 = 25см/мин и V_св2 = 30 см/мин. Расход защитного газа Q = 12 л/мин.

По результатам исследований были разработаны зависимости содержания основных химических элементов (углерод, кремний, марганец) в металле шва многослойных сварных соединений от управляемых параметров режима сварки (I св , Uд, Vсв), в которых управляемые параметры представлены в виде безразмерных величин (х₁ — I св , х₂ — Uд, х₃ — Vсв), изменяющихся в диапазоне от -1 до +1:

1. Зависимость содержания углерода от управляемых параметров.
В результате проведения полного факторного эксперимента установлено, что содержание углерода в металле шва многослойных сварных соединений из стали GL-E36 (в условиях данного опыта) от управляемых параметров режима сварки (Iсв, Uд , Vсв) не зависит.

2. Зависимость содержания кремния от управляемых параметров.

Si(GL-E36) = 0,533+0,012? x1 -0,03?x2 +0,017?x3 -0,0003?x1 ? x2 +
+ 0,0006×1 ?x3 -0,0037?x2 ?x3 -0,0015?x1 ?x2?x3 (1)

3. Зависимость содержания марганца от управляемых параметров.

Mn (GL-E36) = 1,112+0,028?x1 -0,037? x2 -0,002?x3 + 0,009? x1 ?x2 +0,007?x1 ?x3 -0,003? x2 ?x3 +0,003? x1 ?x2 ?x3 (2)

Полученные зависимости отражают влияние управляемых факторов на содержание кремния и марганца в металле шва многослойных сварных соединений из стали GL-E36 (в условиях данного опыта) и позволяют оценить это влияние количественно. Однако применение полученных зависимостей в таком виде на практике является трудоемкой задачей, т.к. при каждом новом расчете необходимо переводить числовые значения выбранных управляемых параметров в безразмерные величины. Кроме того, зависимости содержат большое количество параметров, не влияющих на содержание кремния и марганца. С учетом сказанного, для удобства работы, зависимости (1) и (2) преобразовали в линейные зависимости (3) и (4), которые содержат только влияющие факторы и позволяют выполнять вычисления с реальными значениями управляемых параметров. При этом погрешность значений, вычисленных по зависимостям (3) и (4), не превышает 8% по сравнению со значениями вычисленными по выражениям (1) и (2):

1. Линейная регрессионная зависимость содержания кремния
от управляемых параметров. Относительная погрешность вычислений не превышает 8 %.

Si(GL-E36) = 1,313-K_U?UД (3)

где К_U = 0,03 %/В.

2. Зависимость содержания марганца от управляемых параметров. Относительная погрешность вычислений не превышает 4%.

Mn (GL — E36) = 1,808 + K 3 I ? IСВ — K 3 U ? UД (4)

где K3I = 0,0014 %/А, К3U = 0,037 %/В.

Полученные в результате исследований данные свидетельствуют о значительном влиянии напряжения сварочной дуги Uд на химический состав металла шва и по своему характеру совпадают с результатами других работ.

По результатам исследований установлено, что содержание углерода в металле шва многослойных сварных соединений из стали GL-E36 (в условиях данного опыта) не зависит от управляемых параметров режима сварки (Iсв, Uд, Vсв), на содержание кремния и марганца в металле шва многослойных сварных соединений из стали GL–E36 (в условиях данного опыта) оказывает влияние напряжение сварочной дуги Uд, с его увеличением содержание кремния и марганца уменьшается. На содержание марганца также оказывает влияние сила сварочного тока Iсв, с его увеличением в выбранном рабочем диапазоне происходит увеличение содержания марганца.