Классификация сварки (1016822), страница 5

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 5)

Рис. 3.16. Ручная горелка для сварки неплавящимся вольфрамовым электродом и её составные части: а - ручная горелка [1 - корпус; 2 - тыльный колпачок; 3 - кнопка управления; 4 - укоятка; 5 -резиновый рукав; 6- провода управления; 7- газовый рукав; 8 - токоподводящий провод; 9 - сопло]; б - составные части [1- W электрод; 2 - сопло; 3 — цанга; 4 - корпус; 5 - тыльный колпачок]

Простейшая сварочная головка включает в себя сварочную горелку и устройства для установочных перемещений горелки (настройка на шов, установка длины дуги, рис.3.18, б).

Сварочная головка содержит и другие функциональные узлы, например механизм для подачи присадочной проволоки, механизмы для установочных перемещений мундштука для подвода присадки к

Рис. 3.17. Схема процесса полуавтоматической сварки:

1 - вольфрамовый электрод; 2 - присадочная проволока

Рис. 3.18. Схема сварочной головки Т451.01.01.000:

1 - горелка; 2 - механизм подачи; 3 -привод; 4 - подвеска; 5 - кассета; 6 -тормозное устройство; 7 – суппорт двухкоординатный; 8 - коррекгор; 9 -подвеска

сварочной ванне, устройство для колебания горелки поперек стыка (колебатель); автоматический регулятор напряжения на дуге.

Головка может быть самоходной, устанавливаться на самоходную тележку-трактор (автомат тракторного типа) или укрепляться неподвижно, если сварочное движение осуществляется изделием (подвесная головка). На самоходных головках устанавливается привод перемещения вдоль линии сварки. Автоматы могут быть снабжены системами слежения за линией стыка изделия.

Источниками сварочного тока при сварке в среде инертных газов служат выпрямители, преобразователи и трансформаторы.

Качество защиты нагретого и расплавленного металла при сварке зависит не только от вида защитного газа, но и от способа защиты. В производстве сварных конструкций находят применение три основных способа защиты свариваемого узла или зоны сварки от взаимодействия с воздухом: общая защита, местная защита и струйная защита.

При общей защите свариваемый узел полностью помещают в камеру, которую затем вакуумируют до разрежения 10~2Па (для удаления воздуха) и заполняют защитным газом (рис. 3.19). При работе сварщик

Рис. 3.19. Схема выполнения ручной аргонодуговой сварки в камере с контролируемой атмосферой

находится вне камеры и выполняет работу или вручную, пользуясь рукавами-перчатками (см. рис. 3.19), соединенными с корпусом камеры, или автоматически (дистанционное управление). Камеры с общей защитой всего узла наиболее надежно защищают нагретый и расплавленный металл от взаимодействия с воздухом. Основные недостатки этих камер — ограниченный объем и относительная сложность эксплуатации.

Для изготовления крупногабаритных конструкций находят применение обитаемые камеры с инертной атмосферой. В этом случае сварщик находится внутри камеры в специальном скафандре. В опыт-ном или единичном производстве применение камер с общей защитой, и тем более обитаемых, нецелесообразно из экономических соображений. В этих случаях для защиты металла шва и околошовной зоны применяют местные защитные камеры, которые устанавливают на свариваемые узлы, обеспечивая герметичность разъемов при перемещении заготовок.

Наиболее широко в сварочном производстве применяется струйная защита, при которой защитные газы подают в зону сварки через сопло горелки. Если сопло горелки не обеспечивает надёжной защиты, то его дополняют специальной насадкой (рис. 3.20).

Рис. 3.20. Схема подачи защитного газа в зону сварки через сопло и насадку - 1\ 2 - газовая линза, обеспечивающая ламинарность потока газа

При сварке стыковых швов со струйной защитой воздух может попасть к переплавленному дугой металлу через зазор между свариваемыми деталями. Это вызовет окисление металла шва, может привести к образованию пор в шве. Для предупреждения этих дефектов применяют обдувку защитным газом обратной стороны шва, сварку ведут на плотно прилегающих со стороны шва подкладках, в которые подается защитный газ с регулируемым избыточным давлением (рис. 3.21).

Технологические характеристики процесса сварки вольфрамовым электродом зависят главным образом от рода, полярности, величиины

Рис. 3.21. Схема газовой защиты нагретых

участков:

а - корня шва; б - тавровых и угловых соединений; в - корня шва трубопровода; г -

при приварке фланца; д - при сварке секционных отводов; стрелками показан поток защитного газа

сварочного тока, длины дуги, размеров и формы торца вольфрамового электрода.

Сварка постоянным током прямой полярности характеризуется максимальной проплавляющей способностью. В диапазоне токов до 600 А доля теплоты, вводимой в изделие, составляет 60-80 %; поте-ри на нагрев вольфрамового электрода - около 5 %, а лучевые поте-ри от столба дуги 5-35 %.

При сварке постоянным током обратной полярности потери на нагрев неплавящегося электрода — анода составляют около 50 % общей мощности дуги. Поэтому с энергетической точки зрения сварка током обратной полярности невыгодна. Концентрация нагрева в этом случае ниже, швы имеют меньшую глубину и большую ширину проплавления, чем при сварке током прямой полярности или переменным током. Преимуществом сварки дугой обратной полярности является эффективное разрушение оксидных пленок с обеспечением высокой чистоты поверхности сварочной ванны за счет развития катодного распыления. Процесс характеризуется хорошим сплавлением основного и присадочного металлов даже при нетщательной подготовке поверхности изделий под сварку.

Сварка переменным током является наиболее распространенным процессом при изготовлении конструкций из алюминиевых и магниевых сплавов. Очистка поверхностей от оксидов происходит в полупериоды обратной полярности.

В диапазоне сварочных токов 250-600 А существенную роль в проплавлении шва играет механическое воздействие дуги. Увеличение сварочного тока от 300 до 600 А при сварке, например, стали X18Н9Т толщиной 16 мм приводит к линейному возрастанию силового воздействия дуги с 6 • 10~² до 15 • 10~² Н. В связи с этим столб дуги углубляется в расплавленный металл, в результате чего уменьшается прослойка жидкого металла под дугой и улучшаются условия теплопередачи в основной металл. Однако глубина проплавления увеличивается на ~50 % (от 6 до 9 мм), а ширина возрастает на ~ 70 % (от 10 до 18 мм). Более медленный рост проплавляющего действия дуги связан с тем, что с увеличением сварочного тока одновременно растет диаметр столба дуги и расширяется пятно нагрева, а плотность теплового потока меняется незначительно.

3.2.6. Сварка в углекислом газе

В производстве сварных конструкций из низкоуглеродистых и низколегированных сталей широкое применение находит полуавтоматическая, меньше автоматическая сварка в углекислом газе. Сущность сварки в среде СО₂ состоит в том, что дуга горит в среде этого защитного газа, оттесняющего воздух от зоны сварки и защищающего расплавленный металл от кислорода и азота воздуха.

Полуавтоматическую сварку в углекислом газе применяют в единичном, мелкосерийном и реже - в серийном производстве для выполнения непротяженных швов при сварке изделий небольшой толщины. Преимуществаэтого способа сварки: повышение производительности по сравнению с ручной сваркой в 1,2-1,5 раза; возможность сварки в любом пространственном положении и стыковых швов «на весу»; высокая маневренность и мобильность (по сравнению с автоматической сваркой); возможность визуального контроля за направлением дуги по стыку. Недостатки: сильное разбрызгивание металла при сварке на токах 200-400 А и необходимость удаления брызг с поверхности изделия; затруднена сварка на открытом возду-хе (на ветру) из-за сдувания защитного газа; внешний (товарный) вид шва хуже, чем при сварке под флюсом.

Анализ процессов, протекающих в газовой фазе реакционной зоны, дает основание утверждать, что углекислый газ является сильным окислителем и при сварке в СО₂ формируется окислительная атмосфера, которая взаимодействует с металлом и легирующими элементами, окисляя их. Растворяющийся в сплаве кислород может реагировать с примесями металла с образованием шлаков и газов. В хвостовой части сварочной ванны шлак всплывает на поверхность металла, а образующиеся газообразные продукты могут служить причиной появления пор в металле шва.

Однако следует отметить, что металл, наплавленный при сварке в углекислом газе, чище по шлаковым включениям, и поэтому его пластические свойства несколько выше, чем при сварке под слоем флюса.

Для связывания кислорода, растворенного в металле, необходимо применять электродные проволоки, содержащие раскислители, которые предохраняют от окисления легирующие добавки и подавляют процесс выгорания углерода свариваемого металла.

Режимы и техника сварки. К основным параметрам режима относятся полярность тока (как правило, обратная), диаметр электродной проволоки, сила тока, напряжение дуги, скорость сварки, вылет электрода (примерно равный расстоянию от торца горелки до свариваемого металла) и расход защитного газа.

Переменный и постоянный токи (прямой полярности) не применяются из-за недостаточной устойчивости процесса и неудовлетворительного качества и формы шва. Кроме того, при токе прямой полярности процесс сварки сопровождается большим разбрызгиванием и крупнокапельным переносом электродного металла.

При сварке в углекислом газе особо характерным является применение электродной проволоки малых диаметров (0,8-2,0 мм), тока большой плотности и соответственно большой скорости плавления электрода. При сварке на форсированных режимах тонкими проволоками наиболее целесообразна плотность тока в электроде 250— 450 А/мм². Увеличение диаметра электродной проволоки (при прочих равных условиях) сопровождается существенным уменьшением коэффициента наплавки, некоторым увеличением ширины шва и уменьшением глубины проплавления основного металла.

Диаметр сварочной проволоки г/_э выбирают в зависимости от толщины свариваемых аготовок :8, мм..... 0,5-1,0 ^, мм .... 0,5-0,8

Параметром, оказывающим большое влияние на процесс сварки, является сварочный ток. Повышение силы тока вызывает увеличение глубины проплавления; при этом количество наплавленного металла возрастает медленнее, чем проплавление, и доля электродного металла в металле шва существенно уменьшается. Последнее значительно увеличивает возможность появления горячих трещин в металле швов, выполненных на сталях с повышенным содержанием углерода. Ширина шва с повышением силы тока сначала увеличивается, а затем несколько уменьшается. Оптимальные режимы сварки соответствуют максимальной ширине шва.

С увеличением напряжения дуги глубина проплавления основного металла уменьшается, а ширина шва и количество наплавленного и проплавленного метапла слегка увеличиваются. Повышение напряжения дуги сопровождается усилением разбрызгивания жидкого металла и ухудшением газовой защиты зоны сварки, приводящим к порам и повышению содержания газов в металле швов.

С увеличением скорости сварки уменьшаются размеры швов и количество наплавленного и проплавленного металлов.

Рабочип пост для сварки плавящимся электродом в среде углекислого газа должен быть снабжен: источником постоянного тока, полуавтоматом, баллоном с газом, редуктором, ротаметром, амперметром и вольтметром (рис. 3.22).

Дпя сварки наиболее удобна жидкая углекислота, выпускаемая по ГОСТ 8050-85 с содержанием СО₂ не менее 99,5 %. В стандартныйбллон заливают 25 л жидкой углекислоты, которая при испарениидает 1 2,5 м³ газа. Непрерывный отбор из баллона газообразного СО₂ сопровождается резким уменьшением его температуры и давления вследствие поглощения скрытой теплоты испарения при переходе СО₂ из жидкой фазы в газообразную. При отборе газа с расходом свыше 20 л/мин СО₂ превращается в сухой лед. Для редохранения редуктора от замерзания применяют подогреватель газа.

Рис. 3.22. Схема постадля сварки плавящимся электродом в углекислом газе: / — источник питания дуги; 2 — шунт; 3 - механизм подачи проволоки; 4 -кассета с проволокой; 5 - ротаметр; 6 - редуктор; 7 - баллон; 8 - рукав (шланг); 9 - система циркуляционного охлаждения; 10 — горелка

Основными элементами полуавтоматов являются: держатель, гибкие шланги, механизм подачи сварочной проволоки, кассета со сварочной проволокой и шкаф управления. Конструктивные особенности как самих полуавтоматов, так и их отдельных элементов зависят в основном от назначения (специализации) полуавтоматов. В полуавтоматах для дуговой сварки осуществляется механизированная подача сварочной проволоки.

Характеристики

Список файлов лекций