Сварка в машиностроении.Том 1 (1041435), страница 113
Текст из файла (страница 113)
100). Максимальную плотность теплового потока плазменной струи можно практически изменять от значений, -10 0 10 /;мм -10 0 10 с,мн г! В! Рис, 100. Распределение плотности теплового потока ав по пятну нагрева плазменной струи в зависимости от: а — силы тока дуги ! (расход аргона о = 0,5 м'!ч; углубление дуги в канал ! = 25 мм; диаметр канала о = 8 мм; расстояние сопла от наделая й = 10 мм); б — углубления ! канал (о 0,5 и'!ч; ! = 200 А; г = 8 мм; й 1О мм); в — диаметра канала к И (! = 100 А; о = 0,5 м'!ч; ! = 25 мм; й = 1О мм); г —,расхода аргона о(! = 100 А; ! 25 мм; о' = 8мм; И = !О мм); д — расстояния й между соплом и изделием (1 = 200 А; к о О,бм'!ч; 1=25мм; Ык=8мм) соответствующих потоку газового пламени, до значений, соответствующих сва.
Р очной дуге. Она возрастает с увеличением тока и длины дуги и уменьшением диаметра сопла. Увеличение расхода газа вначале повышает максимальную плотность теплового потока, а затем несколько снижает ее. Плазменная струя оказывает заметное силовое воздействие на обрабатываемый материал. Влияние основных параметров работы плазменной горелки на давление в центре струи и полное «давление» (силовое воздействие), оказываемое струей на пластину, показано на рнс. !01.
Сварка плазменной дугой находит применение при изготовлении изделий из нержавеющей стали, титана, никелевых сплавов, молибдена, вольфрама и многих других металлов и сплавов в авиационной и электронной промышленности, 455 454 Плазл(еннпя сварка Специальные виды сварки Рт, см дсдст;Ргс Р „см дед стг~;гс 7 в 9 10 ЯО гс 70 70 0 1,А 70 20 _#_1,мм 01 Рт, см дед ст; Г, гс ОО 20 100 200 А Р см дед ст. Рге 1Ю бО бО ОО а) О ьс, 4 ~,мха 4 В дс,мм д) 2 б) судостроении, в нефтехимическом машиностроении и ряде других отраслей техники. По сравнению с аргонодуговой сваркой плазменно-дуговая сварка отличается более стабильным горением дуги. При плазменной сварке обеспечивается более равномерное проплавление кромок. Наиболее распространен способ сварки плазменной дугой, при котором дуговой разряд возбуждается между неплавящимся электродом плазменной горелки и свариваемым изделием (рис.
102). 0 г) Рис. 1О1, Влияние параметров режима работы плазменной горелки на давление плазменной струи аргона в центре струи р„, и на полное давление (силовое воздействие) струи г" (ток ! = 100 —: 200 А; расход аргона о = 0,5 г/с; 1= 30 мм; 1~с г к 8 мм; 1) = 5 мм): а — расстояния й до горелки; б — силы тока 1 дуги; в — длины 1 дуги; г — расхода о газа; д — диаметра сопла Ы с Плазменная дуга, используемая для сварки металла, по проплавляющей способности занимает промежуточное положение между электронным лучом и сварочной дугой, горящей в аргоне. Столб дуги и струя плазмы имеют цилиндрическую форму, поэтому величина поверхности металла, через которую осуществляется теплопередача от струи к металлу, не зависит от расстояния между элек. тродом горелки и свариваемым изделием.
Благодаря цилиндрической форме столба дуги процесс плазменно-дуговой сварки менее чувствителен к изменению длины дуги, чем процесс аргонодуговой сварки. Изменение длины дуги конической формы (при аргонодуговой сварке) всегда ведет к изменению диаметра пятна нагрева, а следовательно, и к изменению ширины шва. Плазменная дуга позволяет иметь практически постоянный диаметр пятна и дает возможность стабилизировать проплавление основного металла. Это свойство плазменной дуги с успехом используется при сварке очень тонких листов Пятну нагрева при сварке плазменной дугой может быть придана наиболее благоприятная форма. Изменения формы пятна нагрева достигают применением специальных сопл (рис. 103).
Если необходимо иметь пятно нагрева вытянутой формы, то в сопле делают два дополнительных отверстия (рис. 103, б). Через эти Рис. 102. Схема сварки плазменной дугой: 1 — сварочный источник питания; 2 — высокочастотный генератор; г — вольфрамовый электрод; 4 — плазмообразующий газ; б — охлаждающая вода; б — защитный газ; 7 — сопло для защитного газа; г — сипло, формирующее дугу; 9 — дуга; 10 — изделие отверстия поступает холодный плазмообразующий газ, что приводит к уменьше- нию поперечного размера пятна нагрева и придает ему вытянутую форму.
При сварке таким соплом зона термического влияния сужается, а скорость сварки возрастает на 50 — 100%. Рис. 103. Схемы плазмообразующих сопл для сварки плазменной дугой: и — с круглым пятном нагрева; б — с вытянутым пятном нагрева (1 — центральный канал для газа, обеспечивающий образование плазменной дуги; 2 — боковые отверстия для прохода холодного фокусиРуюшего газа); а — с дополнительным газовым потоком для чюкуснровкн дуги (1 — плазмообразующнй газ; 2 — фокусирующйй газ; г — защитный газ; 4 — очертания дуги при отсутствии фокусиРую- щего газа; б — то же. с фокусирующим газом) в ость ~опла с дополнительнымн отвер ния фокусирующего газового потока приведена на рис.
103, в. Плазмообразующий газ 1 подается тангенциально, что позволяет при небольшом его расходе хорошо стабилизировать дугу. Поток фокусирующего газа направлен под углом к оси столба дуги и благодаря этому создает дополнительное сжатие ее. Плазменная сварка 456 Специальные виды сварки 457 Деформировать пятно плазменной дуги возможно путем наложения на нее неоднородного магнитного поля, создаваемого двумя парами магнитных полюсов. При помещении дуги в середину такой магнитной системы дуга вытягивается в одном направлении, превращаясь в линейный источник теплоты.
Сварка плазменной дугой''характеризуется глубоким проплавлением основного металла в форме «замочной скважины». Расход плазмообразующего газа устанавливают таким, чтобы истечение плазмы из сопла не было турбулентным, а силовое воздействие плазменной струи на поверхность сварочной ванны не приводило к разбрызгиванию расплавленного металла. В качестве плазмообразующего газа обычно применяют аргон или его смеси с водородом или гелием, а для защиты металла сварочной ванны от окисления при сварке легированной стали, меди, никеля и сплавов на его основе — смесь аргона с 5 — 8% водорода. При сварке циркония и титана водород вообще нельзя применять ввиду большого сродства его к этим металлам. При укладке второго валика при двухслойной сварке или подварке корня шва рекомендуется применять гелий.
При сварке низкоуглеродистой и низколегированной стали в качестве защитного газа можно применять углекислый газ. Состав плазмообразующего газа влияет на глубину проплавлення при данной силе тока. Добавление к аргону небольшого количества водорода увеличивает проплавление. Оптимальное содержание водорода 7%. Глубина проплавления при использовании гелия меньше, чем при применении аргона или аргоно-водородной смеси, При сварке коррозионно-стойкой стали плазменной дугой добавка к аргону 75о' во о ,,а д рода не вызывает пористости шва, которая при аргонодуговой сварке возникает при значительно меньшем содержании водорода в аргоне.
Это явление, по-видимому, объясняется различными тепловыми условиями при кристаллизации металла в том и другом случае. Плазменной дугой сваривают листы толщиной до 9,5 мм встык без разделки кромок и присадочного металла. В ряде случаев успешно сваривают за один проход листы толщиной до 12,7 мм. При сварке листов толщиной до 25 мм требуется -образная подготовка кромок, причем глубина и угол разделки значительно меньше, чем для аргонодуговой сварки. При плазменно-дуговой сварке количество присадочного металла снижается примерно в 3 раза. Наибольшие преимущества сварка плазменной дугой дает при соединении толстых листов без разделки кромок и без присадочного металла При сварке кольцевых швов, например при сварке труб, процесс сварки в начале и конце шва целесообразно производить с программным изменением параметров режима.
Благодаря программированию параметров режима сварки можно успешно заварить замок шва, который получается ровным, без заметных шероховатостей и подрезов. Присадочный металл вводят в плазменную струю в конце сварочной ванны. При многопроходной плазменно-дуговой сварке толстых листов наложение последующих швов не должно сопровождаться проплавлением типа «замочная скважина».
Поэтому при укладке последующих слоев силовое действие плазменной струи регулируют изменением расхода плазмообразующего газа так, чтобы расплавленный металл не вытеснялся из сварочной ванны. При сварке плазменной дугой с проплавлением типа «замочная скважина» металл в шве удерживается за счет сил поверхностного натяжения. Однако для предохранения металла шва от окисления с нижней стороны его также рекомендуется защищать инертным газом.
Для этого применяют подкладки с канавкой 1как и при аргонодуговой сварке). При сварке со сквозным проплавлением типа «замочная скважина» изме. пение расстояния сопла плазменной горелки до свариваемых листов в пре емм не влияет на очертание и форму проплавления шва. Сравнительно в дузкая зона проплавления при плазменной сварке требует, чтобы отклонение оси плазменной горелки от оси шва не превышало 1,3 мм. Плазменно-дуговая сварка может быть выполнена практически в любом пространственном положении. Режимы сварки плазменной дугой некоторых металлов и сплавов приведены в табл. 17. 17. Ремнмы сварки плазменной дугой стыковык соединений без прнсадочного металла Фокуси рующи й и защитный газ Плазмообразую- щий газ Параметры дуги о и 5 оя лм ь и Ы я о,я о . и и Ом Металл Ю ми О2 Карре»ионне-стойкая сталь 2,4 0,97 3,2 0,61 4,8 Олм 6,4 0,36 12,7 0,190 160 145 31 32 38 240 2.4 ! 305 ) 35 0,85 1,27 21 26 185 190 О,23 0,34 3,2 0,51 4,8 0,38 12,7 0,214 Титан 0,85 П13 38 Аг О,113 285 3,5 ~ 0,40 0,34 27 180 Инкоиель 600 Аг Н и зкоу глер одне та я сталь 35 305 1,4 0,057 6,4 0,254 2,4 27 Не+ Аг Алюминий ю 0,85 0,085+ + 0,028 ' Сварку выполняли на обратной полярности; остальные металлы сваривали на прямой полярности.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
