Сварка в машиностроении.Том 1 (1041435), страница 52
Текст из файла (страница 52)
Применение активированных электродов. При относительно высокой стабильности разряда дуга постоянного тока прямой полярности может отклоняться от оси электрода (рис. 65, а) из-за блуждания катодного пятна по поверхности конца электрода, а также в результате взаимодействия с внешним магнитным полем или из-за химической неоднородности поверхности анода. При применении вольфрамовых электродов, активированных окислами тория (ТпОа), лантана ((.авОа), иттрия (уаОа) и других элементов с малой работой Жесткие местные камеры для защиты части свариеаемого изделия применяют главным образом при сварке крупногабаритных изделий.
Заполнение камеры инертным газом осуществляется предварительной продувкой. Во время сварки газ непрерывно подается в камеру для обновления защитной атмосферы и предупреждения подсоса воздуха. Мягкие камеры, представляющие собой мешок из баллонной ткани или прозрачных пленочных материалов. На время сварки в камере поддерживается избыточное давление 0,1 ат.
Сварку выполняют вручную с помощью герметичных перчаток. При применении специальных рукавов-экономизаторов можно многократно использовать инертный газ, перегоняя его в экономизатор на время загрузки и выгрузки деталей. .Эластичные камеры представляют собой оболочку из вакуумной резины с жесткими подвижными кольцами-каркасами. Перед заполнением инертным газом камера сжимается до минимального объема и вакуумируется вакуумным насо- сом. Сварку производят при избыточном да- ! вленни до О,! ат.
гго МО 0 г х 4 В.ян г а 0 В аьнн а) О) /00 5 4 5 В 7 8 Уаьнн — — ВИ; — Π— ВТ!б' — — — — ВЛ вЂ” ВЧ !верхняя линия — максимальные эна чения, нижняя — минимальные) выхода электрона, блуждание катодного пятна отсутствует (рис. 65, б), повышается общая устойчивость дуги, заточенный конец не оплавляется, а при отсутствии коротких замыканий на ванну практически исключается вероятность засорения шва вольфрамовыми включениями. 'га " !га.л В состав вольфрамового электрода обычно вводят 1,5 — 3,0% окислов активирующих элементов. При длительной работе электрода ВИ активирующие элементы при высокой температуре в зоне активного 000 пятна испаряются интенсивнее Вт!5 вольфрама.
Поступление новых ВВ порций активирующих элементов 400 происходит за счет диффузии в ВЧ (00 твердом вольфраме из глубинных ВЛ слоев. 200 ВЧ Коэффициент диффузии иттрия на два порядка выше, чем коэффициент тория и лантанидов. Поэтому иттрий, благодаря интенсивной диффузии, способен длительное вре- Рис, 66. Допустимые значения постоянного мя поддерживать необходимую кон- тока для электродов различных марок: ЦЕНтРаЦИЮ В ЗОНЕ аКтИВНОГО ПЯтНа.
ВИ вЂ” иттрированного: ВТ15 — торнроваиноВольфрамовые электроды с присад- го; Вл — нантанированного; Вч — чистого; кои и рия оказываю ся аиб.ее а — постоя ын -к прямой полярности, б— стойкими, Их расход на 1 и шва постоянный ток обратной полярности значительно меньше, чем лантанированных вольфрамовых элект- гВ, родов. 000 Активированные вольфрамовые электроды выдерживают больший ток по сравнению с электродами 500 из чистого вольфрама. Наибольший эффект в повышении допустимого 400 тока обеспечивает присадка 2,5— 3% УвОв (рис.
66 и 67). В качестве электродов для сварки применяют следующие вольфрамовые прутки, выпускае- 200 мые промышленностью: вольфрам чистый (ВЧ) по ТУ 48-19-39 — 73; вольфрам торированный (ВТ15) по ТУ 11 Яе 0.021.056 — 72; вольфРам лантаниРованный (ВЛ) по рис. 67. допустимые значения перемен- ТУ 48-19-27 — 72; вольфрам ит- ного тока без постоянной составляющей: трированный (ВИЗО) по ТУ 11 СУ.021,099 — 72. Обеспечение энергетической устойчивости горения дуги, Помимо физических условий (свойства электрода, состав среды и т.
д.), устойчивость дуги зависит от свойств источника питания и параметров электрической цепи. Способность энергетической системы (источник — дуга) поддерживать длительное непрерывное горение дуги при возможных колебаниях ее параметров (длины, тока и напряжения) принято называть энергетической устойчивостью горения дуги.
217 Сварка в защитных газах Сварка плавлением 7,— " -1- 7 В„яп Яа1+0Ю, д=1 1(р а) Рис, 68. Схема процесса саморегулирования по скрытой составляющей длины дуги Дуга с неплавящимся вольфрамовым электродом в процессе сварки по различным причинам может изменяться по длине. Для обеспечения постоянства проплавляющей способности дуги, т. е. для устойчивости режима при изменении длины дуги, необходимо соответствующее изменение силы тока.
При сварке от источников питания без регуляторов желательна крутопадающая характеристика источника, обеспечивающая наиболее стабильное проплавление основного металла, Однако наибольшая стабильность проплавления основного металла и формирования шва может быть достигнута при применении источников с регуляторами, построенных на базе полупроводниковых триодов или тиристоров, Использование саморегулирования по скрытой ссставлисщей длины дуги. При сварке материалов со сквозным проплавлением расплавленный металл под действием веса, давления дуги и поверхностного натяжения деформируется с образованием вогнутого мениска (рис. 68, а).
При этом общая длина дуги увеличи- вается на величину Ид., (на скрытую составляющую). В соответствии с этим изменяется режим сварки: рабочая точка А,. представляющая собой пересечение вольт-амперной характеристики дуги со статической характеристикой источника, смещается в точку Б (рис. 68. б и в).
При падающей внешней характеристике источника удлинение дуги на Мд,, вызывает уменьшение тока на Ь!, что, в свою очередь, приводит к уменьшению Л(д, Таким образом, имеет место саморегулирование по скрытой составляющей длины дуги. При одном и том же удлинении дуги изменение тока прн пологопадающей характеристике (Л!,) больше, чем при крутопадающей (Ыд). Следовательно, с уменьшением угла наклона внешней статической характеристики источника интенсивность саморегулирования растет. Это свойство саморегулирования рекомендуется использовать при сварке металлов со сквозным проплавлением, когда имеет место провисание сварочной ванны. Однако следует иметь в виду, что успешное использование источников с пологопадающей внешней характеристикой возможно лишь при защите от колебаний напряжения питающей сети и стабилизации внешней составляющей длины дуги.
Стабилизация дуги переменного тока. В те полупериоды, когда катодом является изделие (обратная полярность), напряжение возбуждения дуги относительно велико (рис, 69). Возбуждение дуги происходит с некоторым опозданием, Как только дуга возбудилась, напряжение падает до (тд и сохраняется таковым до смены обратной полярности на прямую.
При прямой полярности дуга горит при меньшем напряжении. Для обеспечения надежного повторного возбуждения дуги переменного тока при смене полярности требуется источник питания с повышенным напряжением холостого хода (на алюминиевых сплавах не менее 200 В, а на меди не менее 300 В). На практике пользуются обычными трансформаторами, а для возбуждения дуги применяют генераторы импульсов высокого напряжения (стабилизаторы).
Вследствие значительного различия в свойствах вольфрамового электрода и свариваемого металла кривая напряжения дуги имеет несимметричную форму; в ней имеется постоянная составляющая, которая, в свою очередь, вызывает появление в сварочной цепи постоянной составляющей тока 7дд. Величина последней обусловливается суммарным омическим сопротивлением сварочной цепи. Кривая сварочного тока выражается формулой и где (7ь — постоянная составляющая напряжения дуги; гд — омическое сопротивление сварочной цепи; В, и р„— амплитудные значения тока и фазы я-й гармоники; ы — угловая частота; 1 — время. Рис. 69.
Параметры дуги пере- Постоянная составляющая сварочного менного тока при сварке воль- тока создает постоянное магнитное поле в фрамовым э ектродом в среде сердечнике трансформатора и дросселя. Это приводит к искажению формы кривой тока, уменьшению коэффициента мощности дуги и понижению устойчивости ее горения. При этом увеличивается ток холостого хода трансформатора, что приводит к неполному использованию его мощности. Постоянная составляющая тока в сварочной цепи влияет на качество сварки алюминиевых сплавов. При сварке этих сплавов сварочная ванна даже при небольшом содержании О, и Хд в аргоне оказывается покрытой тугоплавкой пленкой окислов и нитридов, препятствующих сплавлению кромок и хорошему формированию шва.
При обратной полярности благодаря катодному распылению происходит разрушение окисной и нитридной пленок и, таким образом, улучшается сплавленне кромок и формирование шва. Уменьшение тока в полупериодь оды обратной полярности, т. е. возникновение в цепи постоянной составляющей тока, приводит к загрязнению поверхности сварочной ванны, затруднению сплавления свариваемых кромок и ухудшению формирования шва. При сварке возможно также полное выпрямление сварочного тока, когда из-за недостаточного напряжения источника питания дуга не возбуждается в полупериоды обратной полярности.
Полное выпрямление устраняется: питанием дуги от трансформатора с напряжением холостого хода 200 В и выше; питанием дуги от стандартного сварочного трансформатора с (7дд = 60 —: -'; 70 В с наложением высокочастотного разряда от осциллятора; питанием дуги от стандартного сварочного трансформатора с параллельным подключением генератора импульсов высокого напряжения 250 — 300 В (импульсы подаются синхронно со сменой полярности на обратную).
Частичное выпрямление уменьшается или полностью устраняется одним из следующих способов: 219 Сварка плавлением 218 Сварка в заи(игных газах спос б включением в сварочную цепь активного и индуктивного сопроти ле о требует повышенного напряжения холостого хода и связан со значительными потерями энергии; включением в сва очн ю ( ис. 70 а) ро ную цепь батареи неполярных конденсаторов (р ., ), при этом емкость подбирается по максимальному току и ку из расчета ; преимуществом способа является отсутствие активных потерь, увеличение соз /р и улучшение условий эксплуатации трансформатора; включением в сва очи ро ную цепь батаоеи аккумуляторов или генератора постоянного тока (рнс. 70 б) с ЭДС, (р .
, б) с ЭДС, направленнои встречно постоянной состависточники пос я ляющей напряжения дуги; способ применяют редко, так как дополнитель ы то нного тока усложняют эксплуатацию сварочного поста; н е — ег — гг б) — — 1 з) Р ис. 70. Схемы питания дуги переменного тока при сва ке вольфрамовым электродом т ка при сварке включением в сварочную цепь однополупериодного выпрямителя, заш нтн- проводниковые вентили включают рованного сопротивлением (рис. 70, в); полупровод таким образом, чтобы они пропускали ток в полупер уп риоды, когда катодом являэ я делие; способ подавления постоянной составляюще" нергии на активное сопротивление, шунтирующее выпрямитель; и связан с поте ямн р проводникового выпрямителя, полярность которо о об влению управляемого пол- подключением параллельно активному сопротивле жения, создаваемого постоянной составляющей на орого ратна полярности нап я- У ( ис.
70 щ й на активном сопротивлении р б (рис. , г); величина активного сопротивления в этом случае ве лагодаря чему потери мощности на активном сопр вл у ае сведена к минимум, противлении незначительны; у уют водоохлаждаемую т убв качестве активного сопротивления обычно используют ку из нержавеющей стали; полупроводниковый выпря те В б l р ми ль, со ранный по мостовои схеме, питается от понижающего тра ф р нсформатора, в первич- Т, п з л ную обмотку которого включен магнитный усил те МУ и ль; такая схема ляющей и та об о воляет регулировать в широких пределах величину ичину постояннои составсварки; щ й и, таким образом, расширяет технологические возмож ности процесса применением источников питания с тиристорпым управлением.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
