Зачем контролировать тепловложение в сварке и как его измерить

При сварке важно подвергать контролю такой параметр как тепловложение (энергию дуги). Это необходимо для обеспечения качества сварного соединения и сохранения свойств свариваемых материалов.

Под таким параметром понимается количеств тепловой энергии, которую получает материал при сварке. Измеряется такой параметр в Дж/мм или в кДж/дюйм.

Причины

Стоит перечислить причины необходимого контроля:

Избыточное проплавление металла из-за слишком высокой величины тепловложения может стать причиной деформации изделия. Также это может привести к прожогам и крупнозернистой структуре шва. Такая структура соединения способствует снижению механических качеств шва, например, прочности и вязкости.
Неправильное прорезывание металла при малой величине такого параметра. Это приводит к тому, что соединение не проплавляется должным образом и соединение получается слабым.
Это оказывает влияние на главные качества металла. Разны материалы с которыми работает сварщик обладают малой чувствительностью к высокой температуре, и регулирование такого параметра помогает сохранить качества металла и соединения в целом. К примеру, нержавейка склонна к растрескиванию и быстро меняет коррозионную устойчивость, когда тепло е подвергается контролю.
Повышение эффективности всего сварочного процесс. Оптимизируя полученное тепло, сокращается число проходов для образования надежного соединения. Это экономит время и стоимость расходных материалов, которые используются в работе.

Методики измерения

Для измерения энергии дуги используются следующие методики измерения:

Регулирование тока и напряжения. Увеличение тока повышается уровень тепловложения, а снижение делает этот показатель меньше. Таким образом, с помощью регулирования основных параметров сварки можно регулировать этот параметр.
Контролирование скорости перемещения сварочной горелки. С уменьшением скорости перемещения увеличивается уровень погонного тепла, так как у тепла больше времени для передачи его заготовке. С увеличением скорости перемещения уровень погонного тепла снижается.
Мониторинг процессов и обратная связь. Используя специализированные системы мониторинга процесса сварки можно контролировать этот параметр. Такие системы постоянно измеряют, контролируют и регулируют главные параметры сварочного процесса в режиме реального времени. Они детектируют возможные проблемы и изменения рабочей процедуры. Результатом такого мониторинга становится внесение корректировок системой для получения желаемых показателей рабочего процесса, в том числе рассматриваемого параметра.

С точки зрения математики рассматриваемую энергию дуги можно рассчитать по формуле: рассматриваемая нами величина, измеряемая в кДж/мм = Напряжение (В) × Ток (А) × 60) / Скорость перемещения (мм/мин) × 1000. К примеру, когда уровень напряжения 25 В, величина тока 200 А, скорость перемещения рабочего элемента 300 мм/мин, рассматриваемая величина будет иметь значение: (25 × 200 × 60) / (300 × 1000) = 1 кДж/мм.

Нормативная документация

Контроль рассматриваемого нами параметра регламентируется международным стандартом ISO 15614-1:2017. Этот международный документ регламентирует особенности технологических процессов при дуговой сварке. Также энергия дуги, может быть измерена в соответствии со стандартом ISO/TR 18491.