Главная Случайная страница


Категории:

ДомЗдоровьеЗоологияИнформатикаИскусствоИскусствоКомпьютерыКулинарияМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОбразованиеПедагогикаПитомцыПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРазноеРелигияСоциологияСпортСтатистикаТранспортФизикаФилософияФинансыХимияХоббиЭкологияЭкономикаЭлектроника






Классификация сварки в среде защитных газов

 

Рис. 6 Схема сварки в среде защитных газов: а – неплавящимся электродом; б – плавящимся электродом. 1 – изделие; 2 – присадочная проволока; 3 – вольфрамовый электрод; 4 – защитный газ; 5 – электрическая дуга; 6 – расплавленный металл (сварочная ванна); 7 – наконечник (сопло) горелки; 8 – плавящийся электрод

 

Применение защитных газов началось вместе с изобретением дуговой сварки. При газовой защите процесс сварки происходит в атмосфере газа, менее вредного, чем воздух.

Способ газовой защиты заключается в том, что в зону дуги непрерывно подается струя защитного газа. Такой способ получил название «дуговая сварка в защитном газе» или «газоэлектрическая сварка».

При сварке в атмосфере защитных газов (Рис.6а) электрод 3 зона дуги 5 и сварочная ванна 6 защищаются струей защитного газа 4. Газ подают с помощью сварочной горелки через сопло из керамики или меди, в центре которого помещается электрод: неплавящийся 3 (Рис.6а) или плавящийся 8 (Рис.6б). Медное сопло охлаждается водой и изолировано от других частей горелки и токоподвода.

Для обеспечения надежной защиты зоны сварки и сварочной ванны от окружающего воздуха важное значение имеют расстояние сопла от изделия 1 (Рис.6а), размер сопла и расход защитного газа. Чрезмерное приближение к изделию увеличивает забрызгивание сопла, а удаление приводит к нарушению защиты зоны сварки. При существующем оборудовании расстояние сопла от изделия обычно выдерживают в пределах 7…25 мм.

Сварка в защитных газах обеспечивает достаточно надежную изоляцию сварочной ванны при работе в заводских условиях. При сварке на монтаже должны быть предусмотрены меры против нарушения газовой защиты потоками воздуха. На эффективность газовой защиты влияют тип сварного соединения и скорость сварки. С увеличением скорости сварки стабильность защиты снижается.

Находит применение ручная и полуавтоматическая сварка неплавящимся (вольфрамовым или угольным) электродом (Рис.6а) и ручная, полуавтоматическая и автоматическая сварка плавящимся электродом (Рис.6б).

В качестве защитных газов применяют инертные газы (аргон и гелий) и активные газы (углекислый газ, азот, водород и др.), иногда–смеси двух газов или более. У нас в стране наиболее распространены аргон (Ar) и углекислый газ (CO2).

Аргон – бесцветный газ, в 1,38 раза тяжелее воздуха. С большинством элементов он не образует химических соединений и нерастворим в жидких и твердых металлах. Аргон получают из воздуха, переохлажденного до низких отрицательных температур, путем избирательного испарения при температурах выше –185,5о С. Согласно ГОСТ 10157-73 выпускают три марки аргона различной чистоты: А-99,99%, Б-99,96% и В-99,90% чистого аргона, остальное – примеси кислорода и азота. Поставляется и хранится аргон в сжатом газообразном состоянии в стальных баллонах под давлением 150 кг/см2.

Углекислый газ – бесцветный, со слабым запахом, в 1,52 раза тяжелее воздуха и нерастворим в жидких металлах. Углекислый газ оказывает окислительное действие на расплавленные металлы, особенно после термической диссоциации на окись углерода (СО) и кислород (О). Получают углекислый газ из отходящих газов химических производств в сжиженном или твердом состоянии (сухой лёд). Согласно ГОСТ 8050-76 выпускают два сорта сварочного углекислого газа и пищевую углекислоту соответственно с 99,5; 99,0 и 98,5% чистого газа. Для сварки газ поставляют и хранят в сжиженном состоянии в стальных баллонах под давлением 7,0 МПа.

Сварку в защитных газах, как правило, выполняют при напряжении 22…34В. При этом обеспечивается надежная защита плавильного пространства от окружающего воздуха и снижается угар элементов, входящих в состав электродной проволоки. При сварке неплавящимся электродом (Рис.6а) применяют стержни диаметром 0,8…25 мм и силу тока 40…300 А, при сварке плавящимся электродом (Рис.6б) – электродную проволоку сплошного сечения диаметром 0,5…4,0 мм (сила тока 50…700 А) и порошковую проволоку.

 

Аргонодуговая сварка.

Этим способом можно сваривать металл по двум схемам: неплавящимся и плавящимся электродами. Сварку неплавящимся электродом применяют, как правило, при соединении металла толщиной 0,1…6 мм; плавящимся электродом – от 2 мм и более. Разграничение по толщинам является условным. Нередко, когда производительность не является главным показателем сварочного процесса, металл значительной толщины также сваривают неплавящимся электродом многослойным швом.

Аргонодуговую сварку неплавящимся электродом ведут дугой прямого действия на постоянном токе прямой полярности без присадочного металла (при толщине основного металла до 3 мм с отбортовкой кромок), а при необходимости усиления шва или заполнения разделки кромок (при толщине основного металла более 3 мм) с применением присадочного материала – прутка или проволоки (Рис.6а).

Применение постоянного тока прямой полярности обеспечивает легкое зажигание дуги и устойчивое её горение при напряжении 10…15 В. Возможно применение сравнительно высоких плотностей тока без значительного нагрева и расхода электрода. В тоже время дуга остается устойчивой при малых токах (~1 А), что обуславливает возможность сварки очень тонкого металла (0,1 мм).

При обратной полярности уменьшается устойчивость горения дуги, поэтому приходится повышать напряжение, что приводит к перегреву электрода, а, следовательно, к увеличению потерь (например, на разбрызгивание). Эти особенности дуги обратной полярности делают её ограниченной для применения в сварочном производстве. Однако такая дуга обладает одним важным технологическим свойством: при её действии с поверхности свариваемого металла удаляются окислы и загрязнения. Одно из объяснений этого явления заключается в том, что поверхность металла бомбардируется тяжелыми положительными ионами аргона, которые механически разрушают окисные пленки. Процесс удаления окисных пленок также известен как катодное распыление. Указанные свойства дуги обратной полярности используют при сварке таких сильно окисляющихся металлов, как алюминий, магний и их сплавы, применяя для питания дуги переменный ток.

Сварка в среде активных газов.

При сварке с защитой активными газами наиболее широко применяют углекислый газ, некоторое применение находит также водород.

 

Сварка в углекислом газеосуществляется, главным образом, плавящимся электродом. В качестве плавящегося электрода служат низколегированные сварочные проволоки сплошного сечения и порошковые проволоки. Сварку низколегированными проволоками сплошного сечения ведут постоянным током обратной полярности.

При сварке постоянным током прямой полярности вследствие более высокого содержания в металле шва водорода наблюдается интенсивное образование пор. Питание дуги переменным током возможно при сварке порошковой проволоки, в состав которой введены стабилизирующие дугу вещества.

Широкое использование полуавтоматической сварки в углекислом газе взамен ручной сварки покрытыми электродами обусловлено большей производительностью, лучшими условиями труда и меньшими требованиями к квалификации сварщиков. Перед полуавтоматической сваркой под флюсом её преимущества заключаются в возможности визуального наблюдения за расположением электрода, отсутствии операций по удержанию и удалению флюса и возможности выполнения сварки швов во всех пространственных положениях.

При применении СО2 в качестве защитного газа необходимо учитывать некоторые металлургические особенности процесса сварки, связанные с окислительным действием СО2 по отношению к расплавленному металлу. При высокой температуре сварочной дуги СО2 диссоциирует на окись углерода (СО) и кислород (О), который, если не принять специальных мер, приводит к окислению свариваемого металла и легирующих элементов. Окислительное действие СО2 нейтрализуется введением в сварочную проволоку избыточного количества раскислителей – марганца и кремния. Поэтому для сварки в СО2 конструкционных углеродистых и низколегированных сталей применяют специальные марки сварочной проволоки с повышенным содержанием этих элементов (Св-08ГС, Св-10Г2 и т.п.).

 
 

Рис.7 Схема установки полуавтомата для сварки в среде углекислого газа:
1 – баллон с газом 2 – электроподогреватель газа 3 – редуктор 4 – осушитель 5 – газоэлектрический клапан 6 – расходомер 7 – подающий механизм с катушкой проволоки 8 – гибкий шланг 9 – держатель с горелкой  

 

Сварка в водороде (атомноводородная сварка) Обычно сварку ведут независимой дугой, возникающей между двумя вольфрамовыми электродами, подключенными к источнику питания переменного тока с напряжением холостого хода примерно 300 В. Струя водорода подается в зону дуги вдоль электродов. Сварку ведут на длинной (звенящей) дуге при напряжении 70…150 В. Расход водорода 1…3 м3/ч.

Рис 8. Атомно-водородная сварка (сварка двумя неплавящимися электродами): 1 – изделие; 2 – присадочный пруток; 3 – вольфрамовые электроды; 5 – пламя дуги; 7 – наконечники горелок

 

Свариваемый металл нагревается за счет теплоты, выделяемой в столбе дуги, и некоторого количества теплоты, выделяемой при диссоциации и последующей рекомбинации атомов водорода на поверхности свариваемого металла.

Сварка в водороде, сначала получившая достаточно широкое применение для соединения металла толщиной до 3 мм, в настоящее время вытеснена другими способами и в первую очередь аргонодуговой сваркой. Малое развитие этого метода определяется взрывоопасностью водорода и необходимостью в источниках питания с высоким напряжением холостого хода.

Сварка в газовых смесях.

В практике применяют смеси инертных газов, смеси инертных и активных газов и смеси активных газов. Для получения смесей используют баллоны с заранее приготовленной смесью, специальные смесители, а в некоторых случаях двойное сопло. Преимущества защиты смесью газов сводятся к улучшению технологических и металлургических свойств защитной атмосферы и к экономии дорогих газов. Для сварки пригодны смеси активных газов СО22 и СО2+N2, но особенно смесь СО22 , которую используют для изготовления конструкций из низкоуглеродистых и низколегированных сталей. Добавление к углекислому газу кислорода в количестве до 30% несколько снижает разбрызгивание, улучшает формирование шва и снижает стоимость защитной атмосферы. Немного повышается стойкость металла шва против образования пор, вызванных водородом. По остальным показателям качество швов, выполненных в смеси СО22 , не уступает качеству швов, выполненных в СО2.

 

Сварка давлением

 

Контактная сварка. Сварка осуществляется нагреванием местa сварки теплом, получаемым при прохождении электрического тока через контактируемые поверхности изделий c последующим приложением давления (усилия осадки). Применяют точечную и роликовую сварку.

Холодная сварка. Сварка основана на способности металла образовывать общие кристаллы при значительном давлении.

Ультразвуковая сварка. Сварка осуществляется за счет превращения при помощи специального преобразователя ультразвуковых колебаний в механические высокой частоты и применения небольшого сдавливающего усилия.

Газопрессовая сварка. Сварка осуществляется нагреванием концов стержней или труб по всему периметру многопламенными горелками до пластического состояния с их последующим сжатием.

Прочие виды сварки

Наряду с вышеизложенными существуют другие виды сварки, такие как: электронно-лучевая сварка, плазменная сварка, лазерная сварка, диффузионная сварка, сварка трением, кузнечная сварка и др., имеющие более локальное применение и поэтому в программе технологической практики не рассматриваются.

 

РУЧНАЯ ЭЛЕКТРОДУГОВАЯ СВАРКА

 

Последнее изменение этой страницы: 2016-07-23

lectmania.ru. Все права принадлежат авторам данных материалов. В случае нарушения авторского права напишите нам сюда...