Пояснительная записка (1212687), страница 5

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

Текст из файла (страница 5)

– трудности корректировки положения дуги относительно кромок свариваемого изделия;

– нет возможности выполнять сварку во всех пространственных положениях без специального оборудования.

2.1.5 Области применения

Механизированная сварка под флюсом является одним из основных способов сварки плавлением. Данный способ применяют при изготовлении сварных конструкций из углеродистых, низколегированных, легированных и высоколегированных сталей различных классов, сплавов на никелевой основе. Освоена сварка под флюсом титана, меди, алюминия и их сплавов.

Изделия, полученные сваркой под флюсом, надежно работают при высоких температурах, в условиях глубокого холода, агрессивных средах, вакууме и высоких давлений. Наиболее выгодно использовать механизированную сварку под флюсом при производстве однотипных сварных конструкций, имеющих протяженные швы и удобных для удержания флюса, а также для наплавки деталей.

2.2 Сварка в среде защитных газов

2.2.1 Сущность способа

Сварка в защитных газах – один из распространенных способов сварки плавлением. По совокупности основных физических явлений процесс дуговой сварки в защитных газах можно классифицировать по двум основным схемам – это сварка неплавящимся (рис. 2.2, а) и плавящимся (рис.2.2, б) электродами. В первом случае электрическая дуга горит между вольфрамовым (угольным) электродом и основным металлом в среде защитного газа. Для заполнения разделки в дугу подается присадочная проволока. При сварке плавящимся электродом электрическая дуга горит в среде защитного газа между сварочной проволокой и основным металлом. Проволока подается механически с постоянной или переменной скоростью, зависящей от напряжения дуги.

INCLUDEPICTURE "http://www.autowelding.ru/img5/dszg22.jpg" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "http://www.autowelding.ru/img5/dszg22.jpg" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "http://www.autowelding.ru/img5/dszg22.jpg" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "http://www.autowelding.ru/img5/dszg22.jpg" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "http://www.autowelding.ru/img5/dszg22.jpg" \* MERGEFORMATINET

Рисунок 2.2 – Схема процесса сварки в защитном газе электродом: а – неплавящимся (1 – электрод вольфрамовый; 2 – сопло; 3 – дуга; 4 – металл шва; 5 – изделие); б – плавящимся (1 – электрод; 2 – цанга; 3 – сопло; 4 – дуга; 5 – металл)

2.2.2 Сварочные материалы

Для сварки в среде защитных газов применяется электродная проволока и защитный газ. В качестве электродной проволоки используют сварочные, наплавочные, порошковые проволоки. В качестве защитных применяют: активные (СO₂, O₂, N₂, Н₂), инертные (Аr, Не), газы и их смеси (Аr+СO₂+O₂, Аr+O₂, Аr+ +СO₂ и др.).

Для сварки сталей наиболее широко применяют углекислый газ. При высоких температурах происходит диссоциация (разложение) его с образованием свободного кислорода: 2СО₂ – 2СО + О₂.

Молекулярный кислород под действием высокой температуры сварочной дуги диссоциирует на атомарный по формуле: О₂ – 2О. Атомарный кислород, являясь очень активным, вступает в реакцию с железом и примесями, находящимися в стали, по следующим уравнениям: Fe + O = FeO, C + O = CO, Mn + O = MnO, Si + 2O = SiО₂. Чтобы подавит реакцию окисления углерода и железа при сварке в углекислом газе, в сварочную ванну вводят раскислители (марганец и кремний), которые тормозят реакции окисления и восстанавливают окислы по уровням: FeO + Mn = MnO + Fe, 2FeO + Si = SiО₂ + 2Fe и т.д. Образующиеся окислы кремния и марганца переходят в шлак. Исходя из этого при сварке в углекислом газе малоуглеродистых и низкоуглеродистых сталей необходимо применять кремний-марганцовистые проволоки, а для сварки легированных сталей – специальные проволоки (таблица 2.4).

К активным газам могут быть отнесены также азот и водород, используемые в некоторых сварочных процессах как составная часть защитного газа. В сварочном производстве азот иногда используют для сварки меди и ее сплавов, по отношению к которым азот является инертным газом. По отношению к большинству других металлов азот является активным газом, часто вредным, и его концентрацию в зоне плавления стремятся ограничить. Водород в сварочном производстве используют достаточно редко для атомно-водородной сварки и дуговой сварки в смеси (Аr+Н₂ до 12 %). Водород используют только в специальных областях сварки, поскольку он играет важную роль в металлургических процессах сварки. Ввиду возможности образования взрывоопасной смеси между водородом и воздухом при работе с ним следует строго соблюдать требования техники безопасности. В сварочном производстве, используемый аргон поставляется в газообразном и жидком состояниях. Газообразный аргон хранят и транспортируют в стальных баллонах или автоцистернах под давлением 15±0,5 или 20±1,0 МПа при 293 К.

При поставке аргона в баллонах вместимостью 40 дм³ объем газа в баллоне составляет 6,2 м³ (при номинальном давлении 15 МПа и 293 К).

Таблица 2.4 – Проволоки для сварки малоуглеродистых и легированных сталей

Свариваемый металл	Марки сварочной проволоки
Малоуглеродистые стали	Св-08ГС, Св-08Г2С
Теплоустойчивые стали 15ХМА, 20ХМА	Св-08ХГ2СМ
Низколегированные стали	Св-08Г2С, Св-18ХГСА, Св-18ХМА
Сталь 15Х1М1Ф	Св-08ХГСМФ
Сталь 1Х13	Св-08Х14ГТ, Св-10Х17Т
Сталь Х18Н9Т	Св-06Х19н9Т, Св-07Х18Н9ТЮ
Сталь 20ХМФЛ	Св-08ХГСМФ

При нормировании расхода газа следует резервировать 15 % его количества на продувку газопровода перед началом работы, на неиспользуемый остаток в баллоне (0,3 – 0,4 МПа), на сварку контрольных образцов и на подварку дефектов сварных швов.

Гелий для сварки транспортируют и хранят в стальных баллонах вместимостью 40 дм³ в газообразном состоянии при давлении 15 МПа или в сжиженном состоянии при давлении до 0,2 МПа. Стоимость гелия значительно выше, чем аргона, поэтому его применяют в основном при сварке химически чистых и активных металлов и сплавов. Применение гелия обеспечивает получение большей глубины проплавления (благодаря высокому значению потенциала ионизации), поэтому его применяют иногда в тех случаях, когда требуется усиление проплавляющей способности дуги или получение специальной формы шва. Расход гелия рекомендуется определять по нормативам на расход аргона, вводя поправочный коэффициент 1,3.

В ряде случаев для расширения технологических возможностей дуговой сварки целесообразно применять смеси аргона и гелия. Добавка гелия способствует повышению проплавляющей способности дуги.

1. Смесь Аr+ (10÷30 % N₂). Добавка азота к аргону также способствует повышению проплавляющей способности дуги. Эту смесь применяют при сварке меди и аустенитной нержавеющей стали некоторых марок.

2. Смесь Аr+ (1÷5 % O₂). Примесь кислорода к аргону понижает критический ток, при котором капельный перенос металла переходит в струйный, что позволяет несколько увеличить производительность сварки и уменьшить разбрызгивание металла. Аргонокислородную смесь применяют для сварки малоуглеродистой и легированной стали.

3. Смесь Аr+(10÷20 % СO₂). Углекислый газ при сварке малоуглеродистой и низколегированной стали способствует устранению пористости в сварных швах. Добавка СO₂ к аргону повышает стабильность дуги и улучшает формирование шва при сварке тонколистовой стали.

4. Тройная смесь 75 % Аr – 20 % СO₂ – 5 % O₂ обеспечивает высокую стабильность дуги с плавящимся электродом при сварке стали, минимальное разбрызгивание металла, хорошее формирование шва, отсутствие пористости.

При отсутствии готовых газовых смесей смешивание газов можно осуществлять на сварочном посту. Состав смеси, подаваемой в горелку, регулируется изменением расхода газов, входящих в смесь. Расход каждого газа регулируется отдельным редуктором и измеряется ротаметром типа РС-3.

2.2.3 Режимы сварки

Основными параметрами механизированной дуговой сварки плавящимся электродом в СО₂, Аг, Не и смесях газов являются:

- сварочный ток Ic (40...600 А);

- напряжение сварки Uc (16...40 В);

- скорость сварки Vc (~4...20 мм/с), (14.4...72 м/ч);

- диаметр электродной проволоки dп (0.8...2.5 мм);

- длина вылета электродной проволоки Lв (8...25 мм);

- скорость подачи проволоки Vп (~35..25О мм/с), (126...960 м/ч);

- расход защитного газа qг (3...60 л/мин).

Подготовка металла под сварку состоит в следующем. Чтобы в наплавленном металле не было пор, кромки сварных соединений необходимо зачищать от ржавчины, грязи, масла и влаги на ширину до 30 мм по обе стороны от зазора. В зависимости от степени загрязнения зачищать кромки можно протиркой ветошью, зачисткой стальной щёткой, а также обезжириванием с последующим травлением.

При сварке в углекислом газе обычно применяют постоянный ток обратной полярности, так как сварка током прямой полярности приводит к неустойчивому горению дуги. Переменный ток можно применять только с осциллятором.

Диаметр электродной проволоки следует выбирать в зависимости от толщины свариваемого металла. Сварочный ток устанавливается в зависимости от выбранного диаметра электродной проволоки. Основные режимы механизированной сварки приведены в таблице 2.5.

С увеличением силы сварочного тока увеличивается глубина провара и повышается производительность процесса сварки. Напряжение дуги зависит от длины дуги. Чем длиннее дуга, тем больше напряжения.

С увеличением напряжения дуги увеличивается ширина шва и уменьшается глубина его провара. Устанавливается напряжение дуги в зависимости от выбранной силы сварочного тока. Скорость подачи электродной проволоки подбирают с таким расчётом, чтобы обеспечивалось устойчивое горение дуги при выбранном напряжении. Вылетом электрода называется длина отрезка электрода между его концом и выходом его из мундштука. Величина вылета оказывает большое влияние на устойчивость процесса сварки и качества сварного шва. С увеличением вылета ухудшается устойчивость горения дуги и формирования шва, а также увеличивается разбрызгивание.

При сварке с очень малым вылетом затрудняется наблюдение за процессом сварки и часто подгорает контактный наконечник. Величину вылета рекомендуется выбирать в зависимости от диаметра электродной проволоки. Кроме вылета электрода, необходимо выдерживать определённое расстояние от сопла горелки до изделия (таблица 2.6.), так как с увеличением этого расстояния возможно попадание кислорода и азота воздуха в наплавленный металл и образования пор в шве.

Таблица 2.5 – Основные режимы механизированной сварки в среде СО₂

Таблица 2.6 – Рекомендуемые расстояния от сопла горелки до изделия

Сварка малоуглеродистых и низколегированных сталей в инертном газе применяется редко, так как эти стали хорошо свариваются под флюсом и в углекислом газе. Для сварки сталей может также применяться аргон с добавкой 10-20 % углекислого газа. Углекислый газ способствует устранению пористости в швах и улучшению формирования шва.

Высоколегированные стали успешно свариваются в инертных газах и их смесях. При этом обеспечивается высокая стабильность дуги и минимальный угар легирующих элементов. Химический состав металла шва регулируется за счет применения проволоки нужного состава. Стали, в состав которых входят элементы с высокой активностью к кислороду (алюминий, титан, цирконий и т. п.), свариваются в среде инертных газов.

Медь хорошо сваривается в аргоне, гелии и азоте, а также в смеси аргона с гелием и азотом.

С целью экономии аргона и повышения производительности целесообразно использовать смесь аргона с азотом (70-80 % аргона и 30-20 % азота). Азот способствует увеличению глубины проплавления меди. Из-за высокой теплопроводности меди для получения надежного провара в начале сварки и хорошего сплавления по кромкам детали подогреваются до 470-770 К. При сварке в аргоне подогрев необходим при толщине меди более 4 мм, а в азоте – более 8 мм. Величину сварочного тока выбирают исходя из диаметра вольфрамового электрода, состава защитной смеси и рода тока. При этом сварка может выполняться как на переменном, так и на постоянном токе обратной полярности.

При сварке латуней, бронз и медно-никелевых сплавов предпочтительнее использовать вольфрамовый электрод. При этом испарение цинка и олова будут значительно меньше, чем при сварке плавящимся электродом. Присадочный металл, а иногда и кромки, подлежащие сварке, очищаются травлением.

Характеристики

Список файлов ВКР