tkm (862051), страница 7

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

Текст из файла (страница 7)

Рис 21. Статическая вольт – амперная характеристика дуги

В первой области напряжение падает, т.к. повышает ток, увеличивается поперечное сечение, а следовательно, и проводимость столба дуги. При дальнейшем увеличении тока напряжение сохраняется постоянным, т.к. сечение столба дуги и площади катодных и анодных пятен увеличиваются пропорционально току. В третьей области увеличение тока вызывает увеличение напряжения вследствие того, что увеличение плотности тока не сопровождается увеличением катодного пятна ввиду ограниченности сечения электрода. Напряжение дуги зависит: от рода тока, материала, состава электродных покрытий или флюсов и длины дуги.

Длиной дуги называется расстояние от катода до поверхности сварочной ванны. Дуги бывают короткие 2-4 мм, нормальные 4-6 мм и длинные – больше 6 мм. Оптимальный режим сварки обеспечивается на коротких дугах. Обычно напряжение на дуге находится в пределах 20-45 В.

Сварочные дуги классифицируются по следующим признакам:

1. По подключению тока – дуги бывают прямого и косвенного действия и трехфазные.

2. По роду тока – дуги постоянного и переменного тока.

3. По полярности – прямой и обратной.

4. По материалу электрода – плавящимся и неплавящимся.

5. По внешнему воздействию – нормальные, стабилизированные и сжатые.

1. Дуговая сварка. Сущность процесса. Разновидность дуговой сварки. Электрические и тепловые свойства дуги.

Дуговой сваркой называется сварка плавлением, при которой для нагрева и плавления основного и присадочного металлов используется тепло электрической дуги.

Наиболее распространенные способы дуговой сварки это:

- ручная дуговая сварка покрытыми электродами;

- автоматическая сварка под слоем флюса;

- дуговая сварка в защитных газах.

На рисунке показана схема ручной дуговой сварки электродами. Электрическая дуга загорается между электродами. Электрическая дуга загорается между электродом и свариваемым металлом. Электрическая дуга расплавляет электродный стержень и свариваемый металл. В результате этого, в жидком состоянии формируется металлическая сварочная ванна. Поток расплавленного металла из плавящегося электрода перетекает в жидкую ванну через электрическую дугу.

Под действием дуги, вместе с электродным стержнем происходит плавление защитного покрытия, в результате этого образуется газовая защита вокруг зоны сварки, а также слой жидкого шлака, находящегося на поверхности металлической ванны.

Расплавленный металл и расплавленный шлак вместе образуют сварочную ванну. По мере удаления электрической дуги расплавленный металл в жидкой ванне остывает и твердеет, формируя сварной шов. Расплавленный шлак также твердеет и остается на поверхности шва в виде корки, которую, впоследствии зачищают.

Наиболее важным свойством для сварки являются тепловые свойства дуги. Температура сварочной дуги очень высокая — около 5500°С и зависит от диаметра электрода, плотности тока, материала электродов и состава газовой среды. На катоде она более низкая, чем на аноде, и максимального значения достигает в столбе дуги. При ручной сварке на постоянном токе разница температур на катоде и аноде используется для увеличения расплавления электрода или изделия. Тепловые возможности сварочной дуги измеряются ее тепловой мощностью.

Неиспользуемая на нагрев основного и присадочного металла часть полной тепловой мощности уходит в атмосферу, на световое излучение, уносится с каплями металла при разбрызгивании.

Для определения затраты тепла при сварке пользуются понятием погонной энергии сварки, которой называют количество теплоты, вводимой в металл в процессе сварки в единицу времени, отнесенное к единице длины шва.

Электрические свойства дуги см. предыдущий вопрос.

1. Ручная дуговая сварка покрытым электродом. Сварочная проволока, назначение и состав покрытия электрода, применяемые электроды и оборудование.

При ручной дуговой сварке покрытыми металлическими электродами, сварочная дуга горит с электрода на изделие, оплавляя кромки свариваемого изделия и расплавляя металл электродного стержня и покрытие электрода (рисунок 1). Кристаллизация основного металла и металла электродного стержня образует сварной шов.

Электрод состоит из электродного стержня и электродного покрытия (см. рисунок 1). Электродный стержень – сварочная проволока; электродное покрытие – многокомпонентная смесь металлов и их оксидов. По функциональным признакам компоненты электродного покрытия разделяют:

• Газообразующие:

• защитный газ;

• ионизирующий газ;

• Шлакообразующие:

• для физической изоляции расплавленного металла от активных газов атмосферного воздуха;

• раскислители;

• рафинирующие элементы;

• легирующие элементы;

• Связующие;

• Пластификаторы.

Для сварки сталей применяется специальная стальная проволока по ГОСТу 2246-70. Используется в основном низкоуглеродистая и низколегированная сталь. Предусмотрено 77 марок сварочной проволоки различного химического состава.
К сварочной проволоке предъявляются следующие требования:
• она должна расплавляться спокойно и равномерно;
• температура плавления должна быть меньше или равна температуре плавления основного металла;
• должна быть очищенной от ржавчины и грязи;
• должна по химическому составу соответствовать химическому составу свариваемого металла.

Проволока различается по диаметру. Диаметр проволоки - от 1 до 12 мм.
Проволока диаметром от 1,6 до 6 мм применяется для ручной дуговой сварки (металлический стержень электрода). Проволока диаметром более 6 мм называется прутами и применяется для сварки чугуна и цветных металлов, наплавочных работ. Проволока диаметром от 2 до 5 мм - для автоматической сварки.
Диаметр проволоки для газовой сварки выбирается в зависимости от толщины металла и способа сварки.
Для сварки правым способом диаметр присадочной проволоки равен d=S/2.
Для сварки левым способом диаметр присадочной проволоки равен d=S/2+1.

Для ручной дуговой сварки используют плавящиеся и неплавящиеся электроды. Электроды изготовлены из проволоки и электродного покрытия.

Выбор электродов зависит от ряда факторов, в том числе присадочного материала, положения сварки и требуемых свойств сварного шва. Покрытие используют для поддержания устойчивого горения дуги; защиты зоны сварочной дуги от воздействия кислорода, азота, водорода в воздухе. Чтобы предотвратить сварочное загрязнение, в покрытие вводят раскислители для очистки сварного шва, что улучшает стабильность дуги и обеспечивает процесс легирующими элементами, улучшающими качество сварки.

Состав металла электродов схож или идентичен металлу основного материала. Но часто существует небольшое различие, которое сильно воздействует на свойства получаемого сварного шва. Например, электроды из нержавеющей стали иногда используются для сварки изделий из углеродистой стали и для сварки деталей из нержавеющей стали с углеродистой сталью.

В качестве источников питания для проведения ручной дуговой сварки используются понижающие трансформаторы с низким выходным напряжением и большим допустимым током в сотни ампер. При сварке на постоянном токе используются выпрямители, которые преобразует переменный ток в постоянный ток. В результате, вместо 220 В при 50А, получаемых от сети, мощность, напряжение от трансформатора составляет около 17-45 В при токах до 600 А. Используются различные типы трансформаторов, в том числе инверторные машины. Ток от трансформаторов регулируется разными способами: изменения числа витков в катушке или путем изменения расстояния между первичной и вторичной катушками (в подвижной катушке или c подвижным сердечником). Инверторные источники питания имеют меньшие размеры и вес. В них используется высокочастотное преобразование напряжения сети.

Электрические генераторы и генераторы переменного тока также используются в качестве портативных сварочных источников питания, но из-за низкой эффективности и больших затрат, они реже используются в промышленности.

1. Автоматическая сварка под флюсом. Ее особенности. Сварочные материалы.

Для сварки используют непокрытую электродную проволоку и флюс для защиты дуги и сварочной ванны от воздуха.

Схема автоматической дуговой сварки под флюсом представлена на рис. 17.3.

Рис.17.3. Схема автоматической дуговой сварки под флюсом

Подача и перемещение электродной проволоки механизированы. Автоматизированы процессы зажигания дуги и заварки кратера в конце шва. Дуга 10 горит между проволокой 3 и основным металлом 8. Столб дуги и металлическая ванна жидкого металла 9 со всех сторон плотно закрыты слоем флюса 5 толщиной 30…50 мм. Часть флюса плавится и образуется жидкий шлак 4, защищающий жидкий металл от воздуха. Качество защиты лучше, чем при ручной дуговой сварке. По мере поступательного движения электрода металлическая и шлаковая ванны затвердевают с образованием сварного шва 7, покрытого твердой шлаковой коркой 6. Проволоку подают в дугу с помощью механизма подачи 2. Ток к электроду подводят через токопровод 1.

Для сварки под флюсом характерно глубокое проплавление основного металла.

Преимущества автоматической сварки под флюсом по сравнению с ручной: повышение производительности процесса сварки в 5…20 раз, повышение качества сварных соединений и уменьшение себестоимости 1 м сварного шва.

Флюсы. Применяемые флюсы различают по назначению.

Флюсы для сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей предназначены для раскисления шва и легирования его марганцем и кремнием. Для этого применяют высококремнистые марганцевые флюсы, которые получают путем сплавления марганцевой руды, кремнезема и плавикового шпата в электропечах.

Флюсы для сварки легированных и высоколегированных сталей должны обеспечивать минимальное окисление легирующих элементов в шве. Для этого применяют керамические низкокремнистые, безкремнистые и фторидные флюсы, которые изготавливают из порошкообразных компонентов путем замеса их на жидком стекле, гранулирования и последующего прокаливания. Основу керамических флюсов составляют мрамор, плавиковый шпат и хлориды щелочно-земельных металлов.

Сварочное производство.Дуговая сварка в защитных газах. Сущность процесса. Сварка в инертных газах. Сварка в углекислом газе. Сущность процесса.Плазменная сварка. Сущность процесса.Электрошлаковая сварка. Сущность процесса. Схема процесса электрошлаковой сварки. Преимущества и недостатки электрошлаковой сварки.

1. Сварка в атмосфере защитных газов. Сущность процесса и его разновидности.

При сварке в защитном газе электрод, зона дуги и сварочная ванна защищены струей защитного газа (инертного – аргон, гелий; активного – углекислый газ, азот, водород).

Сварку в инертных газах можно выполнять неплавящимся и плавящимся электродами.

В качестве неплавящегося электрода применяется пруток вольфрама, а в качестве плавящегося – проволока из основного металла или близкого ему по химическому составу. Область применения аргонодуговой сварки охватывает широкий круг материалов и изделий (узлы летательных аппаратов, элементы атомных установок, корпуса и трубопроводы химических аппаратов). Аргонодуговую сварку применяют для легированных и высоколегированных сталей, цветных (алюминия, магния, меди) и тугоплавких (титана, ниобия, ванадия, циркония) металлов и их сплавов.

Сварка в углекислом газе выполняется только плавящимся электродом. Защита сварочной ванны осуществляется углекислым газом. Углекислый газ химически активен по отношению к жидкому металлу. При нагреве он диссоциирует на оксид углерода и кислород, который окисляет железо и легирующие элементы. Окисляющее действие кислорода нейтрализуется введением в проволоку дополнительного количества раскислителей. Для сварки углеродистых и низколегированных сталей применяют сварочную проволоку с повышенным содержанием кремния и марганца. Хорошее качество сварного шва получается при использовании специальной порошковой проволоки.

Обычно свариваются конструкции из углеродистых и низколегированных сталей (газо- и нефтепроводы, корпуса судов и т.п.). При сварке меди, алюминия, титана и редких металлов невозможно связать свободный кислород введением раскислителей.

Преимуществами данного способа являются низкая стоимость углекислого газа и высокая производительность.

Основной недостаток – разбрызгивание металла (на зачистку расходуется 30…40% времени сварки).

1. Электрическая контактная сварка. Способы контактной электросварки. Циклограмма процессов. Режимы сварки.

Сварные соединения получаются в результате нагрева деталей проходящим через них током и последующей пластической деформации зоны соединения.

Сварка осуществляется на машинах, состоящих из источника тока, прерывателя тока и механизмов зажатия заготовок и давления.

Характеристики

Список файлов ответов (шпаргалок)