Сварка в машиностроении.Том 1 (1041435), страница 62
Текст из файла (страница 62)
При сварке низкоуглеродистой стали на прямой полярности науглероживание металла отсутствует. Сварка угольным электродом и среде углекислого газа в ряде случаев может с большим технико-экономическим эффектом заменить ацетилено-кислородную сварку на изделиях из тонколистовой низкоуглеродистой стали. Разновидности сварки плавящимся электродом. Сварка с принудительным формированием шва. Вертикальные швы на металлах большой толщины можно сваривать в защитных газах с принудительным формированием с помощью охлаждаемых ползунков (рис. 113). При сварке стали в среде углекислого газа для улучшения формирования и качества металла шва на поверхности ванны разводят 1 небольшое количество шлака за счет подачи флюса нли применения порошковой проволоки.
Для получения шва требуется меньший зазор между сварнваемыми кромками, 4 чем при электрошлаковой сварке (12 — 14 мм вместо 22 — 24 мм) . 5 Поэтому этот процесс более произво- дительный и экономичный примени- 6 тельно к стали толщиной 8 — 40мм. Сварка порошковой проволокой. При наличии в проволоке щелочРис. 113. Схема сварки вертикальных и ных, щелочноземельных элементсв наклонных швов с принудительным фор- и окислов титана перенос металла мированием: в непрерывно горящей дуге в среде ! — электродная проволока; 2 — сваривае- УГЛЕКНСЛОГО Гаэа ПЕРЕХОДнт От иые детали; з — сварочная дуга; 4 — защит.
крупнокапельного к средне- и мелныя газ; в — сварочная ванна; в — форин- кокапельному. При этом значирующие ползунки тельно уменьшается разбрызгивание металла. Указанные активирующие вещества вводят в сердечник порошковой проволоки. В состав порошковых проволок, применяемых для сварки в СОз, входят шлакообразующие материалы, раскислнтелн и легирующие элементы. В СССР применяют порошковые проволоки, разработанные в ИЭС им.
Е.О. Патона. Они разделяются по составу сердечника на два типа: рутиловые (марок ПП-АН8, ПП-АН10 и ПП-АН13) и рутнл-флюоритные (марок ПП-АН4, ПП-АН9 и ПП-АН18). Проволоки первого типа применяют для сварки швов, к которым предъявляются повышенные требования к внешнему виду, проволоки второго типа — для швов в конструкциях ответственного назначения с тяжелым режимом работы при низкой температуре.
Сварку порошковой проволокой в углекислом газе применяют главным образом вместо ручной дуговой сварки штучными электродами и реже вместо сварки под флюсом и в СОз проволокой сплошного сечения. Сварка под водой. Трудности сварки под водой обусловливаются большей концентрацией водорода в газовом пузыре, окружающем дугу и сварочную ванну.
Водород ухудшает стабильность горения дуги и вызывает поры и трещины в металле шва. Парциальное давление водорода уменьшают вдуванием в зону сварки других газов, созданием окислительной атмосферы и введением в зону сварки галоидных соединений — фторидов и хлоридов. СО,— О,. Хорошие швы получаются при подводной сварке в углекислом газе и в смеси Многовлектродную сварку, или сварку расщепленными влектрадами, ведутдвумя и более плавящимися электродами, электрически связанными друг с другом и полу- чающими питание от общего источника.
Подавая в зону дуги проволоки различ- ного состава, можно легировать металл шва в нужном направлении. Изменяя расстояние между электродами и их расположение относительно стыка, можно регулировать проплавление основного металла. При последовательном расположении вдоль стыка двух электродов можно увеличить скорость сварки примерно в 1,5 раза. При поперечном расположении электрода относительно стыка швов получается шире, с меньшей глубиной проплавления.
При этом можно несколько снизить в требования к точности сборки. Многоэлектродная сварка плавящимся электродом является эффективным средством улучшения формирования шва и устранения пористости в металле шва. Этот способ Г находит применение при сварке труб и листовых конструкций, собранных с изменяющимся зазором, а также прн производстве наплавки, Сварка влектрозаклепками. Дугой с пла- 4 вящимся электродом в среде защитных газов 2 можно приварить к деталям листы толщиной до 8 мм, Соединять можно листы из низкоуглеродистой и легированной стали, нержавеющих, жаропрочных и алюминиевых сплавов. Для сварки в верхнем листе просверливают или пробивают отверстие.
Сварку Рис, !!4. Схема газоэлектриче- ведут с подачей электродной проволоки, ской сварки предварительно время горения дуги задают в соответствии подогреваемой электродной про- с условиями сварки. Сталь сваривают в сРеде волокой: аргона с примесью 1 — 2% кислорода дугой прямой полярности, в среде СО, — дугой обратной полярности. Алюминий сваривают на обратной полярности в среде аргона или смеси Аг — Не.
Сварка с дополнительным нагревом проволоки. Повышение производительности процесса наплавки, помимо 1зЯ-нагрева проволоки на вылете, можно обеспечить за счет предварительного подогрева проволоки до контактного мундштука от отдельного низковольтного трансформатора (рис. 114). При таком нагреве про- волоки сохраняется стабильность дуги, в 1,5 — 2 раза повышается скорость плав- ления проволоки. Перенос металла в дуге происходит как и при сварке с неподо- гретым электродом. Прн сварке в аргоне струйный перенос металла в случае по- догрева проволоки наступает при критической силе тока на 15 — 17% меньше, чем без подогрева.
Этот процесс может быть рекомендован для наплавочных работ в среде аргона и углекислого газа, а также для сварки стали толщиной ~ 2 мм, когда требуется высокая производительность процесса. / — низковольтный трансформатор; 2 — сварочный источник;  — горелка; 4 — баллон;  — йодающня механизм; 6 — катушка ЭЛ Е КТРОШЛ А КОВАЯ СВАР КА Сущность процесса. Электрошлаковая сварка — принципиально новый способ соединения металлов, разработанный коллективом Института электросварки им. Е.
О. Патона АН УССР, — выдающееся достижение отечественной сварочной науки и техники пятидесятых годов нашего столетия. В отличие от других способов сварки плавлением при электрошлаковой сварке источником нагрева служит тепло, выделяющееся в ванне расплавленного флюса при прохождении через нее тока от электрода к изделию, Оа Сварка ллавлениегя Электрошлаковая сварка 261 Рис. 117. Схема тепловых потоков: О, и О, — тепло, выделяемое в омическом сопротивлении электрода между точкой токоподвода и местом плавления (для удобства измерения его разделяют на тепло Оы выделяемое в сухом вылете, и тепло Ом выделяемое в погруженной части электрода); Оз — тепло, выделяемое в шлаковой ванне прн прохождении через нее тока, являющееся основной статьей приходной части теплового 4 Рис, 1!5.
Схема сварки: а — в продольном сечении зазора между свариваемымн кромками; б— в поперечном сечении за- зора баланса шлаковой ванны и общего баланса; д и оз— тепло, выделяемое соответственно в расплавленном металле при замыкании электрода с металлической ванной через капли и в сопротивлении растекания металлической ванны; О, — тепло, поступающее в электрод от шлаковой ванны путем теплопередачи; О, — тепло, поступающее в расплавленный Электрошлаковая сварка нашла применение при изготовлении конструкций из стали различных классов и марок, никелевых сплавов, титана, алюминия, меди и сплавов на их основе.
Диапазон свариваемых толщин 8 †25 мм. В принципе электрошлаковым процессом можно соединять металл неограниченной толщины. Электрошлаковая сварка послужила основой для разработки ряда новых технологических процессов, выходящих за рамки сварочного производства: электро- шлаковая подпитка слитков и отливок, уменьшающая в несколько раз расход металла на прибыли; электрошлаковый переплав, резко улучшающий качество металла по сравнению с мартеновским и конверторным того же состава; электро- шлаковая отливка. О и и с а н и е п р о ц е с с а (рис.
115). Шлаковая ванна 3 образуется в результате расплавления сварочного флюса и находится в расплавленном состоянии в течение всего процесса сварки. Сварочный ток, проходя через шлаковую ванну 3 между погружен'с ными в нее электродами 1 и металлической ванной 4, поддерживает высокую температуру и электропрогвоо водность шлака. Объем и глубину шлаковой ванны сохраняют, как правило, постоянными. Для этого зазор между свариваемыми кромками закрывают с боков формирующими водоохлаждаемыми устройствами 2 (ползунами, накладками) или остающимися стальными пластинами.
Металлическая ванна 4, кристаллизуясь, образует сварной шов 3. мое При электрошлаковой сварке большая часть о си тепла выделяется в шлаковой ванне. Вместе с тем часть электрической энергии превращается в тепловую в вылете электрода — на том его участке, который выступает за контактные точки токоподводящего устройства. Выделение тепла в самой шлаковой ванне неравномерно в разных ее частях. Это объясняется прежде всего тем, что в шлаковой ванне электрический ток протекает между электродом и металлической ванной по усеченному конусу с основанием на металлической ванне и вершиной на электроде.
Другая причина. указанного явления состоит в том, что температура шлака не одинакова по глубине ванны. Она наименьшая на поверхности шлаковой ванны и наибольшая вблизи торца погруженного в шлак электрода. Неравномерность температуры шлака настолько велика, что ее не выравнивает интенсивная конвекция (рис. 116). В обратной зависимости от температуры находится активное сопротивление шлаковой ванны. Полную тепловую мощность электрошлакового процесса определяют по формуле Рс — (141с~ где Ус — суммарное падение напряжения на вылете электрода и в шлаковой ванне (напряжение сварки); 1, — сварочный ток.
металл (в капли) во время его переноса через шлаковую ванну; О, — тепло, передаваемое от шлаковой ванны в металлическую ванну; Оз — тепло, передаваемое шлаком основному металлу выше места начала плавления кромок (между уровнями А и Б); Озэ — тепло, передаваемое основному металлу через оплавляемые кромки выше уровня начала кристаллизации, т. е. уровня максимальной ширины нзотермы плавления (между уровнями Б н В); о,~ — тепло, передаваемое через закристаллизовавшийся металл к основному металлу ниже уровня начала кристаллизации (ниже уровня В); ога — потери тепла на излучение с поверхности шлаковой ванны; Ом — отвод тепла в ползуиы от шлаковой ванны; д14 — отвод тепла в ползуны от шва и основного металла; О„и Оы — тепло, поступающее от металлической ванны к расплавляемому металлу через шлак и соответственно кружным путем, через металл; дм — тепло, выделяющееся при кристаллизации расплавленного основного металла; Оы — тепло, рассеивающееся в основном металле выше уровня плавления н не участвующее в плавлении кромок При установившемся процессе сварки количество теплоты, выделяемой в шлаковой ванне, должно быть равно количеству теплоты, отдаваемой ванной.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
