Лекции ТКМ (1) (ЛЕКЦИЯ Семенов К.Г), страница 11

Механизированная дуговая сварка самозащитной порошковой проволокой

Порошковая проволока - сварочная проволока, состоящая из металлической оболочки, заполненной порошкообразными веществами (рис. 58С, а).

Рис. 58С, а. Сечение порошковой проволоки разных типов

1 – металлическая оболочка; 2 –порошкообразное вещество (шихта).

а - порошковая проволока простого сечения с одной продольной щелью; б - порошковая проволока простого сечения с двумя продольными щелями; в - порошковая проволока сложного сечения с одним заформованмым концом стальной ленты; г - порошковая проволока сложного сечения с двумя заформованными концами стальной ленты; д - порошковая проволока трубчатого сечения без продольной щели.

Проволока может быть трубчатой и более сложной конфигурации и иметь диаметр от 1,2—3,6 мм. Более сложная конфигурация порошковой проволоки выполняется с целью увеличения производительности процесса сварки.

Защита расплавляемого металла в зоне сварки достигается расплавлением шлакообразующих составляющих и диссоциацией газообразующих составляющих шихты сердечника проволоки.

В настоящее время наибольшее распространение получили порошковые проволоки для сварки в защитном газе и самозащитные порошковые проволоки, т.е проволоки, используемые для сварки без дополнительной защиты.

Схема механизированной дуговой сварки самозащитной порошковой проволокой (рис. 58С, б)

Рис. 58С, б. Схема механизированной дуговой сварки самозащитной порошковой проволокой

1 – полуавтомат для дуговой сварки; 2 – изолятор корпуса полуавтомата; 3 – токоподвод; 4 – порошковая проволока; 5 – сварочная дуга; 6 – сварочная ванна; 7 – защитная атмосфера; 8 – жидкий шлак; 9 – застывший шлак; 10 – механизм подачи проволоки; 11- сварной шов; 12 – основной (свариваемый) металл; Vпп – скорость подачи проволоки; Vсв – скорость сварки

Полуавтомат для дуговой сварки - аппарат для механизированной дуговой сварки, включающий горелку и механизм подачи проволоки с ручным перемещением горелки.

Электрическая дуга возбуждается между металлической оболочкой порошковой проволоки 4 и основным металлом 12 . За счет теплоты, выделяемой в дуге 5, плавятся оболочка и сердечник проволоки. Расплавившийся металл оболочки и сердечника образует на торце проволоки капли расплавленного металла, которые растут и переносятся в сварочную ванну 6 . При расплавлении минералов, руд и химикатов, входящих в состав сердечника, образуется газ 7 и жидкий шлак 8, покрывающий тонким слоем сварочную ванну, которые защищают расплавленный металл сварочной ванны от взаимодействия с атмосферой. Проволока по мере плавления подается в зону сварки со скорость Vпп с помощью механизма 10. Перемещение горелки относительно свариваемого изделия со скорость Vсв выполняется вручную. При удалении дуги жидкий металл сварочной ванны кристаллизуется, образуя сварной шов 11 , покрытый слоем затвердевшего шлака 9. Сварка, как правило, выполняется на постоянном токе обратной полярности. В ряде случаев для обеспечения дополнительной защиты зоны сварки используется углекислый газ.

Особенностью сварки порошковыми проволоками является малая глубина проплавления основного металла.

ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ СВАРКИ

Основными параметрами механизированной дуговой сварки самозащитной порошковой проволокой являются: величина сварочного тока, род и полярность тока, напряжение на дуге, скорость сварки Vсв, диаметр электродной проволоки, тип порошковой проволоки, скорость подачи проволоки Vпп. При использовании дополнительной защиты зоны сварки - расход углекислого газа.

Область применения.

Практически все отрасли машиностроения; строительство (монтаж); ремонт (выполнение наплавочных работ).

Тип производства – серийное, массовое.

Плазменная сварка - дуговая сварка, при которой нагрев осуществляется сжатой дугой.

Сжатая дуга - дуга, столб которой сжат с помощью сопла плазменной горелки, потока газа или внешнего электромагнитного поля.

Плазменная сварка дугой прямого действия - плазменная сварка, при которой источник питания подключен к электроду и заготовке.

Плазменная сварка дугой косвенного действия - плазменная сварка, при которой источник питания подключен к электроду и соплу.

Плазменная сварка может быть автоматической, механизированной и ручной.

Рис. 59С. Схема плазменной сварки

а – плазменная сварка дугой косвенного действия; б – плазменная сварка дугой прямого действия.

1 – дуга, 2 – вольфрамовый неплавящийся электрод, 3 – керамический изолятор,

4 –основное сопло плазмотрона, 5 – плазма, 6 –сменная насадка плазмотрона, 7 – свариваемое изделие, 8 – устройство для зажигания маломощной вспомогательной дуги, ПГ – плазмообразующий газ; ЗГ – защитный газ..

При плазменной сварке источником теплоты является плазма. Плазменная струя, применяемая для сварки, представляет собой направленный поток ионизированного газа, имеющего температуру 20 000–30 000С. Плазму получают в плазменных горелках (плазмотронах), пропуская плазмообразующий газ (ПГ) через столб горящей дуги 1, сжатой в узком канале сопла горелки 4. Сжатие столба дуги приводит к повышению в нём плотности энергии и температуры. Плазмообразующий газ, проходящий через столб дуги, ионизируется и выходит из сопла в виде высокотемпературной плазменной струи. В зависимости от процесса обработки и вида обрабатываемого материала в качестве плазмообразующих газов применяют азот, аргон, водород, гелий, воздух или их смеси.

Применяются два основных вида плазменной сварки, в одном из которых в качестве источника нагрева заготовки используется плазменная струя (рис. 59С, а), выделенная из столба косвенной дуги, а в другом – плазменная дуга (рис. 59С, б), т.е. дуга прямого действия, совмещённая с плазменной струёй.

При сварке плазменной струёй (плазменная сварка дугой косвенного действия) (рис. 59С, а) дуга 1 горит между неплавящимся вольфрамовым электродом 2, изолированным от корпуса горелки 9 керамической прокладкой 3, и интенсивно охлаждаемым водой соплом 4, к которому подключён положительный полюс источника тока 10. Внутрь горелки подаётся плазмообразующий газ (ПГ), который, пройдя через столб дуги, ионизируется, нагревается и выходит из сопла в виде ярко светящейся плазменной струи 5, которая представляет собой независящий от заготовки источник теплоты, позволяющий в широких пределах изменять степень нагрева и глубину проплавления основного материала 7. Через сменную насадку 6, концентрически охватывающую основное сопло 4, в зону сварки дополнительно подаётся защитный газ (ЗГ).

При сварке плазменной дугой (плазменная сварка дугой прямого действия) (рис. 59С, б) устройство горелки принципиально не отличается от рассмотренного. Но при такой сварке дуга горит уже не между электродом и соплом, а между электродом и заготовкой, к которой в этом случае и подключён положительный полюс источника тока. Лишь в самом начале процесса для облегчения зажигания основной дуги с помощью устройства 8 возбуждается маломощная вспомогательная дуга между электродом и соплом, к которому кратковременно подводится ток, выключаемый сразу же после того, как возникшая плазменная струя коснётся заготовки и зажжётся основная дуга.

Сварка выполняется на постоянном токе прямой полярности.

ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ СВАРКИ

Основными параметрами плазменной сварки являются: величина сварочного тока, род и полярность тока, диаметр неплавящегося (вольфрамового) электрода, напряжение сварки, расход плазмообразующего газа, расход защитного газа, скорость сварки Vсв,.

Область применения.

Сварка плазменной струей – в основном тонколистовые материалы (0,1 – 8 мм). В диапазоне толщин до 1 мм – микроплазменная сварка (электронная промышленность). Сварка плазменной дугой (сварка больших толщин (до 40 мм) за один проход) – в заготовительном производстве. Плазменная резка, наплавка.

Электрошлаковая сварка - сварка плавлением, при которой используют теплоту, выделяющуюся в вылете плавящегося электрода или электродов и в токопроводящей шлаковой ванне при прохождении тока, при этом металлическая ванна и шлаковая ванна удерживаются охлаждаемыми ползунами, перемещающимися вверх по мере выполнения шва.

Рис. 60С. Схема электрошлаковой сварки (ЭШС)

Источником теплоты при электрошлаковой сварке является шлаковая ванна.

Перед началом электрошлаковой сварки (рис. 60С, а) свариваемые кромки заготовок 1 и 2 устанавливаются в вертикальное положение и снизу к заготовкам приваривается вводная планка 3, а сверху – выводные планки 4. Эти планки нужны для принятия на себя дефектов, которые образуются в начале и конце сварки: в начале шва имеет место непровар кромок, а в конце шва сосредотачиваются усадочная раковина и неметаллические включения. Кроме того, вводная планка 3 образует начальное дно сварочной ванны. Сварка ведется в замкнутом пространстве, образованном свариваемыми кромками основного металла и водоохлаждаемыми медными ползунами 5. Процесс электрошлаковой сварки осуществляется следующим образом. Водоохлаждаемые ползуны устанавливаются в крайнее нижнее положение около вводной планки 3 (рис. 60С, б). Над планкой устанавливается токоподводящий мундштук 6 (рис. 60С, в) со сварочной проволокой 7. В зазор между ползунами на вводную планку 3 засыпается флюс, а затем между вводной планкой и торцом сварочной проволоки зажигается сварочная дуга. Под действием теплоты дуги происходит расплавление флюса и образуется жидкая шлаковая ванна 8. Жидкий шлак является электропроводящим электролитом, который шунтирует дугу и дуга гаснет. Шлаковая ванна обладает большим электрическим сопротивлением и проходящий через нее электрический ток нагревает ванну до высокой температуры порядка 2000С, превосходящей температуру плавления основного и присадочного металлов. Дальнейшее расплавление электродной проволоки и кромок заготовок (основного металла) происходит под действием теплоты шлаковой ванны. Капли расплавленного металла, проходя через жидкий шлак раскисляются, легируются и стекают на дно, образуя сварочную ванну 9. При сварке больших толщин мундштук с электродной проволокой совершает колебания с частотой «n» (рис. 60С, в) для обеспечения равномерного разогрева шлаковой ванны по всей длине. По мере заполнения свариваемого зазора металлом мундштук и боковые ползуны передвигаются вверх со скоростью сварки Vсв, оставляя после себя затвердевший сварной шов 10. Подача сварочной проволоки из кассеты в зону сварки с постоянной скоростью Vпп осуществляется с помощью механизма подачи проволоки. Поскольку сварной шов при электрошлаковой сварке в основном формируется из присадочного металла, то при сварке заготовок большой толщины (более 150 мм) процесс ведется не одним, а сразу двумя или тремя электродами, а в сварочную ванну иногда дополнительно вводится металлическая крупа или рублёная проволока.

Сварка выполняется на постоянном токе обратной полярности. После окончания сварки вводную и выводные планки удаляют газовой резкой.

ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ СВАРКИ

Основными параметрами электрошлаковой сварки являются: величина сварочного тока, род и полярность тока, напряжение сварки, скорость сварки Vсв, диаметр электродной проволоки, скорость подачи электродной проволоки Vпп.