Сварка плавящимся электродом в среде углекислого газа. Плавящимся электродом сварка

14.6. Сварка в защитных газах плавящимся электродом

Основными разновидностями сварки плавящимся электродом в защитных газах являются аргонодуговая сварка и сварка в углекислом газе.

Сварка в защитных газах плавящимся электродом имеет ряд особенностей. Так, устойчивое горение дуги обеспечивается при высокой плотности тока в электроде (100 А/мм2 и выше) при возрастающей вольтамперной статической характеристике.

Стабильность параметров сварного шва (глубина проплавления и ширина) зависит от постоянства длины дуги, которая обеспечивается за счет процесса саморегулирования дуги при постоянной скорости подачи электродной проволоки. При этом соблюдается условие равенства скорости плавления электрода и его подачи. Так как процесс ведется на режимах с высокими плотностями сварочного тока, то обычно применяют электродную проволоку небольшого диаметра (d ≈ 0,8…2,5 мм), с большими скоростями ее подачи. В этих условиях процесс саморегулирования не может обеспечиваться при использовании источников питания с падающими характеристиками.

Поэтому применяют источники питания с жесткой или возрастающей вольтамперной характеристикой. Сварку обычно ведут на постоянном токе обратной полярности. При прямой полярности скорость расплавления в 1,4–1,6 раза выше, чем при обратной, однако дуга горит менее стабильно с интенсивным разбрызгиванием.

К основным параметрам сварочного режима относятся сила тока, напряжение дуги, скорость сварки, диаметр и скорость подачи электродной проволоки, расход защитных газов. Сварочный ток зависит от диаметра и состава электрода, его устанавливают в соответствии со скоростью подачи электродной проволоки. Скорость сварки обычно 15–80 м/ч, ее выбирают с учетом производительности и качества формирования шва. Выбор параметров режима обычно производят по экспериментальным табличным данным. Для улучшения формирования шва сварку проводят на медной подкладке с формирующей канавкой или на остающейся подкладке из основного металла. Для сварки тонколистового металла используют проволоку диаметром 0,5–1,2 мм.

Металл толщиной до 4 мм сваривают без разделки кромок. При сварке с двух сторон можно сваривать без разделки кромок металл толщиной до 12 мм. При больших толщинах применяют разделку кромок.

Аргонодуговая сварка плавящимся электродом в основном применяется для сварки цветных металлов (алюминий, магний, медь, титан и их сплавы) и легированных сталей. Сварка производится на режимах с мелкокапельным и струйным переносом электродного металла. При струйном переносе глубина проплавления увеличивается.

Критическое значение сварочного тока, при котором капельный перенос сменяется струйным, для каждого металла различно и зависит от диаметра проволоки. Так, при сварке сталей это происходит при плотности тока от 60 до 120 А на 1 мм2 сечения электрода, при сварке алюминия – 70 А. Например, для электродной проволоки из стали марки Св-12Х18Н9Т для разных диаметров при горении дуги в среде аргона критический ток имеет следующие значения:

При сварке сталей в качестве защитного газа в основном используют аргон с добавками углекислого газа или кислорода (1–5% по объему). Введение активных газов стабилизирует горение дуги, снижает разбрызгивание. Наряду с этим окислительная среда повышает стойкость швов против водородной пористости.

При импульсном питании дуги сварочным током появляется дополнительная возможность управления процессом плавления и переноса электродного металла. В этом случае используют тот же принцип питания дуги, что и при сварке вольфрамовым электродом при импульсно-дуговой сварке. От источника небольшой мощности питается дуга, формирующая каплю жидкого металла на электроде, которая сбрасывается в момент подачи импульса тока большого значения. За счет возникающих электродинамических сил капле придается строгая направленность перемещения в сварочную ванну, чем предотвращается разбрызгивание и обеспечивается возможность сварки швов в различных пространственных положениях.

При аргонодуговой сварке плавящимся электродом предъявляются более жесткие требования к качеству сборки деталей, чем при сварке вольфрамовым электродом. Перед сваркой необходима тщательная очистка кромок свариваемых деталей и электродной проволоки.

Сварка плавящимся электродом в углекислом газе. Этим способом можно сваривать большинство сталей, удовлетворительно сваривающихся другими видами сварки. В первую очередь сваривают углеродистые и низколегированные стали толщиной более 3 мм проволокой диаметром 0,8–2 мм. Некоторое применение этот способ находит при сварке конструкций из высоколегированных сталей.

Наряду с другими преимуществами, характерными для сварки в защитных газах, сварка в углекислом газе характеризуется высокой производительностью и низкой стоимостью. Процесс экономичен, защитный газ не дефицитен, обеспечивает достаточно высокое качество металла швов. Механизированная сварка в углекислом газе, как более производительный процесс, успешно конкурирует с ручной дуговой сваркой покрытыми электродами по своей универсальности. К недостаткам ее следует отнести повышенное разбрызгивание и более грубое формирование швов.

При сварке в углекислом газе происходит окисление металла и потеря легирующих элементов. Поэтому основной особенностью этого способа является необходимость применения электродных проволок с повышенным содержанием элементов раскислителей (кремния, марганца), компенсирующих их выгорание в зоне сварки, предотвращающих окисление металла в ванне и образование пор. Для углеродистых сталей в основном используют сварочные проволоки сплошного сечения СВ-10ГС, Св-08Г2С, а также порошковые проволоки, содержащие в наполнителе порошки ферросплавов кремния и марганца.

Автоматическая и механизированная сварка в углекислом газе ведется на постоянном токе обратной полярности. Устойчивый процесс обеспечивается при высоких плотностях тока, поэтому используют проволоки малых диаметров 0,8–2,5 мм, а питание дуги производят от источников с жесткой внешней характеристикой. При сварке в углекислом газе, даже на высоких плотностях сварочного тока, практически не удается добиться струйного переноса металла электрода. Сварочный ток устанавливают и определяют скоростью подачи проволоки. Напряжение дуги должно быть не больше 32–34 В, так как с увеличением напряжения и длины дуги увеличивается разбрызгивание и окисление. Обычно UД=20…30 В скорость сварки от 20 до 80 м/ч, расход газа 6–25 л/мин. Например, при механизированной сварке низкоуглеродистой стали толщиной 8 мм сварку можно выполнять проволокой диаметром 2 мм, на силе тока 260–280 А, при напряжении 28–30 В, расходе газа 16–20 л/мин за один проход без разделки кромок. Наряду с СО2 также используют защитные смеси газов СО2+Аr, СО2+О2 и др. При этом улучшается капельный перенос, уменьшается разбрызгивание, улучшается формирование швов.

studfiles.net

Электродуговая сварка металла плавящимся электродом

пер.Каштановый 8/14 51100 пгт.Магдалиновка

Nikolaenko Dmitrij

Электродуговая сварка металла Электродуговая сварка металла

Электродуговая сварка металла представляет собой один из способов сваривания металлов, суть которого заключается в нагреве и расплавлении металла электрической дугой. Это один из самых распространенных методов сварки. Впервые этот способ был открыт ученым Славяновым Н.Г. в 1888 году. Для этого он использовал металлический плавящийся электрод. Сварка происходила под слоем флюса. Электродуговая сварка металла осуществляется постоянным током. При этом плюс находится на свариваемой детали, а минус на электроде. Процесс электросварки выполняется  как плавящимся электродом, так и неплавящимся. Такой способ сварки широко применяется в ремонтных работах, монтажных, машиностроении, в строительстве и др. областях.

Электродуговая сварка плавящимся электродом

Электродуговая сварка плавящимся электродом заключается в расплавлении поверхности металла и электрода. При этом электрод служит  материалом для получения сварного шва. Чтобы предотвратить окисление шва, применяют такие газы как: гелий, аргон, углекислый, а также их смеси. В процессе работы они подаются из сварочной головки. Легко ионизируемые элементы, входящие в состав электрода, делают электрическую дугу более устойчивой. Такими элементами могут быть: натрий, калий, кальций. Преимущество сварки постоянным током в том, что шов получается более чистым. Это происходит благодаря тому, что при расплавлении электрода количество брызг минимальное. Электродуговая сварка металла плавящимся электродом включает в себя:

• Подготовка свариваемой поверхности металла. Зачищается от грязи и масляных пятен;
• Для образования сварочной дуги, к электроду и заготовке подводится электрический ток;
• Происходит образование дуги. Она достигает 7000 0С и начинает расплавлять металл;
• Образуется сварочная ванна из расплавленного электрода и поверхности металла. Шлак всплывает и образует защитную пленку. Затем сварочный шов застывает и образуется сварное соединение.

При сварке плавящимся электродом в защитном газе, сварочная проволока похожа по своему химическому составу к свариваемому металлу. Для сварки цветных металлов и их сплавов используют инертные газы: гелий, аргон, а также их смеси.

Параметры тока влияют на глубину проплава. Увеличение тока глубже проплавляет металл, а уменьшение наоборот. Величина тока не влияет на ширину шва, а род тока оказывает влияние. Шов более узкий когда применяют постоянный ток.

Сварочная дуга также влияет на качество шва. Чем меньше сварочная дуга, тем сварной шов более чистый. При этом металл проплавляется спокойно, а количество металлических капель значительно меньше. Это позволяет достичь более глубокое проплавление. Электродуговая сварка металла плавящимся электродом имеет свои преимущества:

• возможность сваривания в любом месте и любом положении;
• можно варить самые разные виды стали;
• сварка достаточно простая, легко транспортировать.

Недостатки такого способа сварки:

• вредность газов во время работы;
• низкий КПД и, в сравнении с другими видами сварки, невысокая производительность;
• качество сварного шва зависит от квалификации сварщика.

Опубликовано/отредактировано: 2018-01-10

metallsmaster.ru

Технология сварки плавящимся электродом в защитном газе

 

Техника сварки плавящимся электродом. В зависимости от свариваемого металла и его толщины в качестве защитных газов используют инертные, активные газы или их смеси. В силу физических особенностей стабильность дуги и ее технологические свойства выше при использовании постоянного тока обратной полярности. При использовании постоянного тока прямой полярности количество расплавляемого электродного металла увеличивается на 25... 30%, но резко снижается стабильность дуги и повышаются потери металла на разбрызгивание.

Применение переменного тока невозможно из-за нестабильного горения дуги. При сварке плавящимся электродом шов образуется за счет проплавления основного металла и расплавления дополнительного металлаэлектродной проволоки. Поэтому форма и размеры шва помимо прочего (скорости сварки, пространственного положения электрода и изделия и др.) зависят также от характера расплавления и переноса электродного металла в сварочную ванну. Характер переноса электродного металла определяется восновном материалом электрода, составом защитного газа, плотностью сварочного тока и рядом других факторов. При традиционном способе сварки можно выделить три основные формы расплавления электрода и переноса электродного металла в сварочную ванну. Процесс сварки с периодическими короткими замыканиями характерен для сварки электродными проволоками диаметром 0,5... 1,6 мм при короткой дуге с напряжением 15... 22 В. После очередного короткого замыкания (1 и 2 на рисунке 2.6, а) силой поверхностного натяжения расплавленный металл на торце электрода стягивается в каплю. В результате длина и напряжение дуги становятся максимальными.

 

а – короткими замыканиями; б – капельный; в – струйный

Рисунок 2.6 – Основные формы расплавления и переноса электродного

металла

 

Во все стадии процесса скорость подачи электродной проволоки постоянна, а скорость ее плавления изменяется и в периоды 3 и 4 меньше скорости подачи. Поэтому торец электрода с каплей приближается к сварочной ванне (длина дуги и ее напряжение уменьшаются) до короткого замыкания (5). При коротком замыкании резко возрастает сварочный ток и как результат этого увеличивается сжимающее действие электромагнитных сил, совместное действие которых разрывает перемычку жидкого металла между электродом и изделием. Во время короткого замыкания капля расплавленного электродного металла переходит в сварочную ванну. Далее процесс повторяется.

Частота периодических замыканий дугового промежутка может изменяться в пределах 90... 450 в секунду. Для каждого диаметра электродной проволоки в зависимости от материала, защитного газа и т.д. существует диапазон сварочных токов, в котором возможен процесс сварки с короткими замыканиями. При оптимальных параметрах процесса сварка возможна в различных пространственных положениях, а потери электродного металла на разбрызгивание не превышают 7%.

Увеличение плотности сварочного тока и длины (напряжения) дуги ведет к изменению характера расплавления и переноса электродного металла, перехода от сварки короткой дугой с короткими замыканиями к процессу с редкими короткими замыканиями или без них. В сварочную ванну электродный металл переносится нерегулярно, отдельными крупными каплями различного размера (рисунок 2.6, б), хорошо заметными невооруженным глазом. При этом ухудшаются технологические свойства дуги, затрудняется сварка в потолочном положении, а потери электродного металла на угар и разбрызгивание возрастают до 15%.

Для улучшения технологических свойств дуги применяют периодическое изменение ее мгновенной мощности – импульсно-дуговая сварка (рисунок 2.7). Теплота, выделяемая основной дугой, недостаточна для плавления электродной проволоки со скоростью, равной скорости ее подачи. Вследствие этого длина дугового промежутка уменьшается. Под действием импульса тока происходит ускоренное расплавление электрода, обеспечивающее формирование капли на его конце. Резкое увеличение электродинамических сил сужает шейку капли и сбрасывает ее в направлении сварочной ванны в любом пространственном положении [6].

– ток и напряжение основной дуги;

– ток и напряжение дуги во время импульса;

–длительность паузы и импульса

Рисунок 2.7 – Изменение тока и напряжения дуги при импульсно-дуговой сварке

Можно использовать одиночные импульсы (см. рисунок 2.7) или группу импульсов с одинаковыми или различными параметрами. В последнем случае первый или первые импульсы ускоряют расплавление электрода, а последующие сбрасывают каплю электродного металла в сварочную ванну. Устойчивость процесса зависит от соотношения основных параметров (величины и

длительности импульсов и пауз). Соответствующим подбором тока основной дуги и импульса можно повысить скорость расплавления электродной проволоки, изменить форму и размеры шва, а также уменьшить нижний предел сварочного тока, обеспечивающий устойчивое горение дуги.

При достаточно высоких плотностях постоянного по величине (без импульсов или с импульсами) сварочного тока обратной полярности и при горении дуги в инертных газах может наблюдаться очень мелкокапельный перенос электродного металла. Название «струйный» он получил потому, что при его наблюдении невооруженным глазом создается впечатление, что расплавленный металл стекает в сварочную ванну с торца электрода непрерывной струей (см. рисунок 2.6, в). Изменение характера переноса электродного металла с капельного на струйный происходит при увеличении сварочного тока до «критического» для данного диаметра электрода.

Значение критического тока уменьшается при активировании электрода (нанесении на его поверхность тем или иным способом некоторых легкоионизирующих веществ), увеличении вылета электрода. Изменение состава защитного газа также влияет на значение критического тока. Например, добавка в аргон до 5% кислорода снижает значение критического тока. При сварке в углекислом газе без применения специальных мер получить струйный перенос электродного металла невозможно. Он не получен и при использовании тока прямой полярности.

При переходе к струйному переносу поток газов и металла от электрода в сторону сварочной ванны резко интенсифицируется благодаря сжимающему действию электромагнитных сил. В результате под дугой уменьшается прослойка жидкого металла, в сварочной ванне появляется местное углубление. Повышается теплопередача к основному металлу, и шов приобретает специфическую форму с повышенной глубиной проплавления по его оси. При струйном переносе дуга очень стабильна – колебаний сварочного тока и напряжений не наблюдается. Сварка возможна во всех пространственных положениях.

С целью управления характером переноса электродного металла предпринимаются попытки воздействовать на него импульсной подачей электродной проволоки. Это нестационарный процесс. Он сопровождается соответствующим изменением сварочного тока и напряжения дуги. Импульсная подача позволяет расширить диапазон значений рабочих токов, в том числе при сварке с короткими замыканиями. Частота коротких замыканий может быть увеличена в 3... 5 раз по сравнению с непрерывной подачей проволоки. Однако промышленное применение этого способа затруднено из-за отсутствия надежных механизмов импульсной подачи проволоки.

Более перспективным является способ управляемого переноса расплавленного металла с использованием быстродействующего инверторного сварочного источника. При традиционном способе сварки перенос электродного металла осуществляется сериями коротких замыканий, имеющих хаотичный характер. Процесс отделения образующейся капли происходит при высоком уровне сварочного тока. Это обусловливает нестабильность процесса и по

вышенное разбрызгивание. При управляемом процессе переноса по изменению напряжения дуги электронный микропроцессорный модуль управляет быстродействующим инверторным источником сварочного тока. В течение всего цикла переноса капли сила сварочного тока жестко зависит от фазы ее формирования и перехода в сварочную ванну. В момент контакта капли расплавленного металла, находящейся на торце электрода, с поверхностью сварочной ванны (напряжение дуги близко к нулю) сварочный ток уменьшается до минимума (до 10 А). Поэтому в перемычке капли не возникает больших электромагнитных сжимающих сил (меньше разбрызгивание) и она просто переливается в сварочную ванну. Процесс сварки проходит спокойно. Однако его использование сдерживается высокой стоимостью оборудования.

При сварке плавящимся электродом, так же как и при сварке неплавящимся электродом, внешние магнитные поля отклоняют дугу. Однако эффект от использования внешнего магнитного поля наблюдается при сварке длинной дугой и наиболее заметен при струйном переносе электродного металла. В этом случае расплавленный торец электрода колеблется синхронно с частотой внешнего магнитного поля. При поперечных колебаниях увеличивается ширина шва и уменьшается глубина проплавления. В результате образующийся шов не имеет повышенной глубины проплавления по его оси.

Изменять технологические характеристики дуги можно, используя центральную подачу защитного газа с высокой скоростью. Высокие скорости истечения газа при обычных расходах достигаются применением сопел с уменьшенным выходным отверстием. Обдувание дуги газом способствует уменьшению ее поверхности, т.е. сжатию. В результате ввод теплоты дуги в изделие становится более концентрированным. Кинетическим давлением потока газа расплавленный металл оттесняется из-под дуги, и дуга углубляется в изделие. В результате глубина проплавления увеличивается в 1,5... 2 раза. Однако при этом повышается и возможность образования в швах дефектов.

При сварке сталей плавящимся электродом для защиты лучше использовать смесь из 75... 80% аргона и 25... 20% углекислого газа. Разделку заполняют путем наложения одинаковых по сечению валиков. Метод характеризуется уменьшенной протяженностью зоны термического влияния и равномерной мелкокристаллической структурой швов. Возможна сварка не только в нижнем, но и в других пространственных положениях.

Экономичность способа определяется уменьшением числа проходов в шве за счет отсутствия разделки кромок. Повышение производительности достигается также повышением скорости расплавления электродной проволоки с увеличенным вылетом. Нагрев электрода в вылете протекающим по нему сварочным током обеспечивает повышение коэффициента расплавления. Однако при этом уменьшается глубина проплавления, поэтому способ целесообразно применять для сварки швов, требующих большого количества наплавленного металла.

При сварке плавящимся электродом в защитных газах зависимости формы и размеров шва от основных параметров режима показаны на рисунке 2.8.

Для сварки используют электродные проволоки малого диаметра (до 3 мм). Поэтому швы имеют узкую форму провара и в них может наблюдаться повышенная зональная ликвация. Применяя поперечные колебания электрода, изменяют форму шва и условия кристаллизации металла сварочной ванны и

уменьшают вероятность зональной ликвации. Имеется опыт применения для сварки в углекислом газе электродных проволок диаметром 3... 5 мм. Сварочный ток в этом случае достигает 2000 А, что значительно повышает производительность сварки. Однако при подобных форсированных режимах наблюдается ухудшенное формирование стыковых швов и образование в них подрезов. Формирование и качество угловых швов вполне удовлетворительны.

Ввиду высокой проплавляющей способности дуги повышаются требования к качеству сборки кромок под сварку. Качественный провар и формирование корня шва обеспечивают теми же приемами, что и при ручной сварке или сварке под флюсом (подкладки, флюсовые и газовые подушки и т.д.). С уменьшением плотности тока стабильность дуги понижается. В таблице 2.8 указаны значения минимальных токов, которые обеспечивают стабильную дугу.

 

Таблица 2.8 – Значения минимального тока (А), при котором обеспечивается стабильное горение дуги (электрод плавящийся из низколегированной стали)

Диаметр электродной проволоки	Защитный газ
аргон	углекислый
0,6
1,0
1,6
2,0

 

Величина вылета электрода также влияет на стабильность процесса и размеры шва. В таблице 2.9 приведен оптимальный вылет плавящегося электрода при сварке в защитных газах.

 

Таблица 2.9 – Оптимальный вылет электрода

Диаметр электродной проволоки, мм	0,5	0,8	1,0	1,6	2,0
Вылет электрода, мм	5…7	6…8	8…10	10…12	12…14

 

Расстояние от сопла горелки до изделия обычно выдерживают в пределах 8... 15 мм. Токоподводящий наконечник должен находиться на уровне краев сопла или утапливаться до 3 мм. При сварке угловых и стыковых швов с глубокой разделкой допускается выступание токоподводящего наконечника из сопла на 5... 10 мм. Полуавтоматическую сварку в нижнем положении можно выполнять правым или левым методом, узким валиком или с поперечными колебаниями.

При сварке тонколистового металла электрод отклоняют от вертикали на 20... 30° в сторону направления сварки. При сварке угловых швов в соединениях с вертикальной стенкой держатель дополнительно отклоняют от вертикальной стенки на угол 30... 45°. Вертикальные швы на тонколистовом металле обычно выполняют на спуск (электрод под углом назад для лучшего удержания расплавленного металла от стекания). Сварку на подъем применяют при необходимости обеспечить глубокий провар кромок. При сварке горизонтальных швов электрод располагают на нижней части кромок и перемещают с поперечными колебаниями [3].

 

Выбор сварочных материалов

Выбор защитного газа

 

Защитный газ обеспечивает защиту зоны сварки от окружающего воздуха. Защитные газы делятся на:

1. Инертные газы (Ar, He) – не вступают в химические реакции с элементами в зоне сварки.

2. Активные газы (CO2) – реагируют с элементами в зоне сварки.

3. Смеси газов.

Наилучшую защиту обеспечивает Ar. Но его высокая стоимость делает не целесообразным его применение для сварки низколегированной стали.

Применение CO2 в качестве защитного газа обусловлено использованием эффекта диссоциации молекул CO2на СО и O2. Использование углекислого газа широко применяется на предприятиях России. Однако во всех промышленно развитых странах давно уже не применяют чистый CO2 в качестве защитного газа. Для этого используют газовые смеси.

Применение газовых смесей повышает производительность сварочных работ не мене чем на 30–50%. Это повышение обеспечивается новыми качествами газовых смесей. Так, добавление He в газовую смесь повышает температуру дуги. При использовании смесей газов перенос металла приобретет струйный характер, что повышает скорость сварки и уменьшает разбрызгивание металла.

В таблице 2.9 приведены составы газовых смесей чаще всего применяемых при дуговой сварки плавящимся электродом.

 

 

Таблица 2.9 – Состав защитных газовых смесей

Название	Состав, %	Примечание
Ar	He	CO2	O2
К-2 (Pureshield P31)					Наиболее универсальная из всех смесей для углеродисто-конструкционных сталей. Подходит практически для всех типов материалов.
К-3.1 (Argoshield 5)					Разработана для листовых и узких профильных (сортовых) сталей. Дает устойчивую дугу с низким уровнем разбрызгивания, небольшим усилением и плоским гладким профилем сварного шва. Смесь превосходна для глубокого провара и идеально подходит для сварки листового металла.
К-3.2 (Argoshield TC)					Дает устойчивую дугу с широкой зоной нагрева и хорошим проваром профиля, подходит для глубокого провара, сварки коротких швов и для наплавки. Может использоваться для сварки во всех положениях. Идеально подходит для ручной, автоматической и сварки с применением робота-автомата.
К-3.3 (Argoshield 20)					Специально разработана для глубокого провара широкого ассортимента профилей. Смесь хорошо подходит для наплавки и сварки толстых прокатных (сортовых) сталей.
НП-1 (Helishield HI)					Придает низкий уровень сварочному армированию и обеспечивает высокую скорость сварки. Смесь хорошо подходит для автоматической сварки и для применения роботов-автоматов с использованием широкого спектра толщин свариваемых материалов.
НП-3 (Helishield h201)					Придает стабильность дуге, что обеспечивает низкий уровень разбрызгивания и снижает вероятность появления дефектов шва. Смесь рекомендуется для сварки материалов толщиной свыше 9 мм.

Состав газовой смеси оказывает влияние практически на все параметры режима сварки.

Для каждой из этих смесей рекомендуются свои режимы сварки, учитывающие особенности химико-металлургических процессов, происходящих в сварочной ванне, в которых участвуют составляющие газовых смесей (углекислый газ и кислород).

Для данной конструкции целесообразно применить газовую смесь К-2 (Pureshield P31) состоящую из 82% Ar + 18% CO2.

2.5.2 Выбор сварочной проволоки

 

Сварочную проволоку выбираем в соответствии с химическим составом основного металла из таблицы 2.10 с целью получения равнопрочного сварного соединения. Для этого выбираем проволоку сходную по химическому составу с основным металлом с учетом окисления элементов в защитном газе.

«Проволока стальная сварочная».

 

Таблица 2.10 – Химический состав проволоки Св-08Г2С , %

 

C	Mn	Si	Cr	Ni	S	P
не более
0,05…0,11	1,8…2,1	≤0,7…0,95	≤0,20	≤0,25	0,025	0,030

Выбор режима сварки

 

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:

zdamsam.ru

Сварка дуговая плавящимся электродом - это... Что такое Сварка дуговая плавящимся электродом?

СВАРКА ДУГОВАЯ ПЛАВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ — дуговая сварка, выполняемая электродом, который, расплавляясь при сварке, служит присадочным металлом (Болгарский язык; Български) електродъгово заваряване с топим електрод (Чешский язык; Čeština) obloukové svařování kovovou elektrodou (Немецкий… …   Строительный словарь

СВАРКА ДУГОВАЯ ПЛАВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ — [Consumable electrode arc welding; MIG welding; MAG welding] дуговая сварка, выполняемая электродом, который, расплавляясь при сварке, служит присадочным металлом …   Металлургический словарь

дуговая сварка плавящимся электродом — сварка плавящимся электродом Дуговая сварка, выполняемая электродом, который, расплавляясь при сварке, служит присадочным металлом. [ГОСТ 2601 84] [Терминологический словарь по строительству на 12 языках (ВНИИИС Госстроя СССР)] Тематики сварка,… …   Справочник технического переводчика

Дуговая сварка плавящимся электродом — 8. Дуговая сварка плавящимся электродом Дуговая сварка, выполняемая электродом, который, расплавляясь при сварке, служит присадочным металлом Источник: ГОСТ 2601 84: Сварка металлов. Термины и определения основных понятий оригинал документа …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Сварка дуговая в защитном газе плавящимся электродом — – дуговая сварка плавящимся электродом, при которой используют электродную проволоку, а дугу и сварочную ванну защищают от атмосферы газом, подаваемым снаружи. [ГОСТ Р ИСО 857 1 2009] Рубрика термина: Сварка Рубрики энциклопедии: Абразивное …   Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

дуговая сварка в защитном газе плавящимся электродом — 4.2.4.13 дуговая сварка в защитном газе плавящимся электродом (13): Дуговая сварка плавящимся электродом, при которой используют электродную проволоку, а дугу и сварочную ванну защищают от атмосферы газом, подаваемым снаружи (см. рисунок 41). 1… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

дуговая сварка в активном газе плавящимся электродом — 4.2.4.15 дуговая сварка в активном газе плавящимся электродом (135): Дуговая сварка в защитном газе плавящимся электродом, при которой в качестве защитного газа используют химически активный газ. Источник: ГОСТ Р ИСО 857 1 2009: Сварка и… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

дуговая сварка в инертном газе плавящимся электродом — 4.2.4.14 дуговая сварка в инертном газе плавящимся электродом (131): Дуговая сварка в защитном газе плавящимся электродом, при которой в качестве защитного газа используют инертный газ, например аргон или гелий. Источник: ГОСТ Р ИСО 857 1 2009:… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

дуговая сварка плавящимся электродом без газовой защиты — 4.2.4.3 дуговая сварка плавящимся электродом без газовой защиты (11): Дуговая сварка, осуществляемая без введения в зону дуги извне защитного газа. Источник: ГОСТ Р ИСО 857 1 2009: Сварка и родственные процессы. Словарь. Часть 1. Процессы сварки… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Сварка — – получение неразъемных соединений посредством установления межатомных связей между соединяемыми частями при их нагревании и (или) пластическом деформировании. [ГОСТ 2601 84] Сварка – получение неразъемных соединений посредством… …   Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

construction_materials.academic.ru

Дуговая сварка плавящимся электродом в защитных газах

Июнь 12, 2017

Сваркой плавящимся электродом в защитном газе называется процесс, при котором на место стыка, где находится дуга, газ будет подаваться через сопло, защищая материал сварочной ванны от влияния активных веществ, которые находятся в атмосфере.

Чтобы применять такой вид сварки, мастера пытаются подобрать максимально близкую по составу сварочную проволоку к свариваемым сплавам. А подходящий под данный случай газ определяется его способностью быть инертным по отношению к соединяемым конструкциям.

Особенности выбора материала

Для каждого вида металла применяется разный инертный газ. Если требуется сваривать детали из цветного сплава, здесь лучше использовать один из одноатомных газов, таких как гелий или аргон. Чтобы сваривать кобальт или медь, берут азот. Со стальными конструкциями лучше всего справится углекислый газ. Но в этом случае стоит подбирать проволоку, которая будет отличаться преобладанием легирующих компонентов, а также компонентов-раскислителей. Иногда успешно применяются смеси активных и инертных веществ. Это повышает устойчивость дуги и улучшает качество сварного шва.Важно!

Стыковка в среде защитных газов ведётся с помощью постоянного напряжения обратной полярности. Если применить переменный ток, чрезмерное охлаждение стержня дуги газом приведёт к её прерыванию.

Технология сварки в защитном газе предполагает достаточно высокие потери металла электродов из-за угара и разбрызгивания. Это будет зависеть от выбранных режимов соединения:

• смешанный;
• крупнокапельный;
• мелкокапельный.

Первый режим означает, что брызги образуются в максимальном их количестве. Это происходит из-за замыканий пространства дуги электродным расплавленным металлом и появлением в межэлектродном пространстве капель, которые имеют разную скорость движения и величину.

При крупнокапельном способе, соответственно, будет гораздо меньше брызг, благодаря иногда появляющимся коротким замыканиям дугового промежутка. Высокий показатель содержания тепла в крупных каплях позволит сделать надежные швы.

Самый малый процент разбрызгивания будет характерен для мелкокапельного режима. Капля, которая образуется на электроде, не будет растягиваться или увеличиваться до момента прикосновения с соединяемым металлом, это никогда не приводит к чрезмерным брызгам, коротким замыканиям или взрывам.

Дуговая сварка в срезе защитного газа

Дуговая сварка плавящимся электродом (ТИГ) отличается высокой производительностью. Она не предполагает обязательного использования флюсов и электродного покрытия, при этом успешно выполняя соединение металлических конструкций. Чаще всего её используют для соединения деталей из цветного сплава или стали.

Какими могут быть преимущества такой сварки?

• Шов не взаимодействует с азотом и кислородом.
• Сварка может быть как автоматическая, так и механизированная.
• Не применяются покрытия и флюсы.
• Область структурных повреждений сокращена за счет высокой производительности и степени концентрации тепла источника.
• Отсутствие сложностей в визуальном контроле за процессом сварки.

Иногда для сварочной дуги может применяться двойная защита. Степень надёжности TIG сварки зависит от теплофизических свойств и количества расходованного газа, а также от выбранного режима соединения.

Аргоновая сварка означает, что дуга будет гореть между используемой проволокой и самой деталью. При этом сама дуга может быть косвенной или прямого действия. Подвидом косвенной может выступить дуга, которая во время соединения находится между вольфрамом и сварочной проволокой, беспрерывно подающейся в зону стыковки.Защитные способности потока инертного газа зависит от его чистоты и режима соединения. Показатель надежности всегда определяется диаметром пространства катодного распыления при получении дуги с переменным током между соединяемой поверхностью и вольфрамовым электродом. В момент, когда катодом выступает сам свариваемый материал, образуется выравнивание частиц металла с верхушки сварочной ванны и близлежащих зон по отношению к холодному металлу.

Заключение

Придерживаясь всех правил, дуговая сварка с использованием плавящегося электрода не станет проблемой даже для неопытного сварщика. Также стоит научиться правильно выбирать автомат для сварки, учитывая его способности и прямое предназначение. Если работы не предполагают сверхсложных соединений, стоит задуматься о приобретении простого агрегата для домашнего использования.

electrod.biz

Техника сварки плавящимся электродом.

⇐ ПредыдущаяСтр 14 из 27Следующая ⇒

В зависимости от свариваемого металла и его толщины в качестве защитных газов используют инертные, активные газы или их смеси. В силу физи­ческих особенностей стабильность дуги и ее технологические свой­ства выше при использовании постоянного тока обратной поляр­ности. При использовании постоянного тока прямой полярности количество расплавляемого электродного металла увеличивается на 25—30%, но резко снижается стабильность дуги и повышаются потери ме­талла на разбрызгивание. Применение переменного тока невозможно из-за не­стабильного горения дуги.

При сварке плавящим­ся электродом шов обра­зуется за счет проплав­ления основного металла и расплавления дополнительного ме­талла — электродной проволоки. Поэтому форма и размеры шва, помимо прочего (скорости сварки, пространственного по­ложения электрода и изделия и др.), зависят также от харак­тера расплавления и переноса электродного металла в сварочную ванну. Характер переноса электродного металла определяется в основном материалом электрода, составом защитного газа, плотностью сварочного тока и рядом других факторов.

Можно выделить три основные формы расплавления электрода и переноса электродного металла в сварочную ванну. Процесс сварки с периодическими короткими замыканиями характерен для сварки электродными проволоками диаметром 0,5—1,6 мм при короткой дуге с напряжением 15—22 В. Во время короткого замы­кания капли расплавленного электродного металла переходит сварочную ванну.

Частота периодических замыканий дугового промежутка может изменяться в пределах 90—450 в секунду. Для каждого диаметра электродной проволоки в зависимости от его материала, защит­ного газа и т. д., существует диапазон сварочных токов, в котором м возможен процесс сварки с короткими замыканиями. При оптимальных параметрах процесса сварка возможна в различных пространственных положениях, а потери электродного метал­ла на разбрызгивание не превышают 7%. Периодиче­ские короткие замыкания могут осуществляться и принудительно (вибродуговая сварка)

Увеличение плотности сварочного тока и длины напряжения) дуги ведет к изменению характера расплавления и переноса электродного металла, перехода от варки короткой дугой с короткими за­мыканиями к процессу с редкими короткими замыканиями или без них. В сварочную ванну электродный металл перено­сится нерегулярно, отдельными крупными каплями различ­ного размера, хорошо заметными невооруженным глазом. При этом ухудшаются технологические свойства дуги, затрудняется сварка в потолочном положении, а потери электрод­ного металла на угар и разбрызгивание возрастают до 15%.

Для улучшения технологических свойств дуги применяют периодическое изменение ее мгновенной мощности — импульсно-дуговая сварка (рис. 11). Теплота, выделяемая основной дугой, недостаточна для плавления электродной проволоки со скоростью, равной скорости ее подачи. Вследствие этого длина дугового промежутка уменьшается. Под действием импульса тока про­исходит ускоренное расплавление электрода, обеспечивающее формирование капли на его конце. Резкое увеличение электро­динамических сил сужает шейку капли и сбрасывает ее в направлении сварочной ванны в любом пространственном по­ложении.

 

 

 

Рис.11 Изменение тока и напряжения дуги при импульсно-дуговой сварке;

I п ,U п – ток и напряжение основной дуги, I и,U и ток и напряжение дуги во время импульса, Тп и Ти – длительность паузы и импульса.

 

Можно использовать одиночные импульсы (рис. 11) или группу импульсов с одинаковыми и различными параметрами. В послед­нем случае первый или первые импульсы ускоряют расплавление электрода, а последующие сбрасывают каплю электродного ме­талла в сварочную ванну. Устойчивость процесса зависит от соот­ношения основных параметров (величины и длительности импуль­сов и пауз). Соответствующим подбором тока основной дуги и импульса можно повысить скорость расплавления электродной проволоки, изменить форму и размеры шва, а также уменьшить нижний предел сварочного тока, обеспечивающий устойчивое горение дуги.

При достаточно высоких плотностях постоянного по величине (без импульсов или с импульсами) сварочного тока обратной по­лярности и при горении дуги в инертных газах может наблю­даться очень мелкокапельный перенос электродного металла. Название «струйный» он получил потому, что при его наблюде­нии невооруженным глазом создается впечатление, что расплав­ленный металл стекает в сварочную ванну с торца электрода непрерывной струей. Изменение характера переноса электродного металла с капельного на струйный происходит при увеличении силы сварочного тока до «критического» для данного диаметра электрода.

Величина критического тока уменьшается при активировании электрода (нанесении на его поверхность тем или иным способом некоторых легкоионизирующих веществ), увеличении вылета электрода. Изменение состава защитного газа также влияет на величину критического тока. Например, добавка в аргон до 5% кислорода снижает значение критического тока. При сварке в угле­кислом газе без применения специальных мер получить струй­ный перенос электродного металла невозможно. Он не получен и при использовании тока прямой полярности.

При переходе к струйному переносу поток газов и металла от электрода в сторону сварочной ванны резко интенсифицируется благодаря сжимающему действию электромагнитных сил. В ре­зультате под дугой уменьшается прослойка жидкого металла, в сварочной ванне появляется местное углубление. Повышается теплопередача к основному металлу, и шов приобретает специ­фическую форму с повышенной глубиной проплавления по его оси. При струйном переносе дуга очень стабильна — колебаний сварочного тока и напряжений не наблюдается. Сварка возможна во всех пространственных положениях.

При сварке плавящимся электродом, так же как и при сварке неплавящимся электродом, внешние магнитные поля отклоняют дугу. Однако эффект от использования внешнего магнитного поля наблюдается при сварке длинной дугой и наиболее заметен при струйном переносе электродного металла. В этом случае расплавленный торец электрода колеблется синхронно с частотой внешнего магнитного поля. При поперечных колебаниях увели­чивается ширина шва и уменьшается глубина проплавления. В ре­зультате образующийся шов не имеет повышенной глубины про­плавления по его оси.

Изменять технологические характеристики дуги можно, ис­пользуя центральную подачу защитного газа с высокой скоростью. Высокие скорости истечения газа при обычных расходах дости­гаются применением сопл с уменьшенным выходным отверстием. Обдувание дуги газом способствует уменьшению ее поверхности, т.е сжатию. В результате ввод теплоты дуги в изделие стано­вится более концентрированным. Кинетическим давлением по­тока газа расплавленный металл оттесняется из-под дуги, и дуга углубляется в изделие. В результате глубина проплавления уве­личивается в 1,5—2 раза. Однако при этом повышается и воз­можность образования в швах дефектов.

В последние годы в отечественной и зарубежной практике находит применение способ сварки по узкому или щелевому зазору. При этом способе изделия толщиной до 200 мм без скоса кромок собирают с зазором между ними 6—12 мм. Сварку осу­ществляют на автоматах, плавящимся и неплавящимся электро­дом, одной или двумя последовательными дугами (при плавя­щемся электроде сварочные проволоки диаметром до 2 мм). При сварке сталей плавящимся электродом для защиты лучше исполь­зовать смесь из 75—80% аргона и 25—20% углекислого газа. Для сварки алюминия и его сплавов применяют смесь аргона и гелия. Разделку заполняют путем наложения одинаковых по сечению валиков . Метод характеризуется уменьшенной протяженностью зоны термического влияния и равномерной мелко­кристаллической структурой швов. Возможна сварка не только в нижнем, но и в других пространственных положениях.

Экономичность способа определяется уменьшением числа про­ходов в шве за счет отсутствия разделки кромок. Повышение производительности достигается также повышением скорости расплавления электродной проволоки с увеличенным вылетом. Нагрев электрода в вылете протекающим по нему сварочным током обеспечивает повышение коэффициента расплавления. Однако при этом уменьшается глубина проплавления, поэтому способ целесообразно применять для сварки швов, требующих большого количества наплавленного металла.

При сварке плавящимся электродом в защитных газах зави­симости формы и размеров шва от основных параметров режима такие же, как и при сварке под флюсом . Для сварки используют электродные проволоки малого диаметра (до 3 мм). Поэтому швы имеют узкую форму провара и в них может наблю­даться повышенная зональная ликвация. Применяя поперечные колебания электрода изменяют форму шва и условия кристаллизации металла сварочной ванны и умень­шают вероятность зональной ликвации. Имеется опыт примене­ния для сварки в углекислом газе электродных проволок диа­метром 3—5 мм. Сила сварочного тока в этом случае достигает 2000 А, что значительно повышает производительность сварки. Однако при подобных форсированных режимах наблюдается ухуд­шенное формирование стыковых швов и образование в них под­резов. Формирование и качество угловых швов вполне удовлет­ворительны.

Ввиду высокой проплавляющей способности дуги повышаются требования к качеству сборки кромок под сварку. Качественный провар и формирование корня шва обеспечивают теми же прие­мами, что и при ручной сварке или сварке под флюсом (подкладки флюсовые и газовые подушки и т. д.).

Величина вылета электрода должна соответствовать следующим значениям

 

Диаметр Эл. пр., мм 0,5 0,8 1,0 1,6 2,0

Вылет электрода, мм 5-7 6-8 8-10 10-12 12-14

 

Расстояние от сопла горелки до изделия обычно выдерживают в пределах 8-15мм. Токоподводящий наконечник должен находиться на уровне краев сопла или утапливаться до 3мм.

При сварке тонколистового металла электрод отклоняют от вертикали на 20-300 в сторону направления сварки.

ЗАЩИТНЫЕ ГАЗЫ

Защитные газы делятся на две группы: химически инертные и активные. Газы первой группы с металлом, нагретым и рас­плавленным, не взаимодействуют и практически не растворяются в них. При использовании этих газов дуговую сварку можно выполнять плавящимся или неплавящимся электродом. Газы второй группы защищают зону сварки от воздуха, но сами либо растворяются в жидком металле, либо вступают с ним в химиче­ское взаимодействие.

Ввиду химической активности углекислого газа по отноше­нию к нагретому вольфраму (окисление и разрушение вольфрама) для дуговой сварки в углекислом газе используют плавящиеся электроды или неплавящиеся (угольные или графитовые).

К химически инертным газам, используемым при сварке, относятся аргон и гелий Из химически активных газов основное значение имеет углекислый газ.

Аргон — газообразный чистый поставляется по ГОСТ 10157—73 трех сортов: высший, первый и второй. Содержание аргона соот­ветственно равно: 99,99%; 99,98%; 99,95%. Примесями служат кислород, азот и влага.

Хранится и транспортируется аргон в газообразном виде в стальных баллонах под давлением 150 ат, т. е. в баллоне нахо­дится 6,2 м8 газообразного аргона в пересчете на температуру 20° С и давление 760 мм рт. ст. Возможна также транспорти­ровка аргона в жидком виде в специальных цистернах или сосу­дах Дыоара с последующей его газификацией. Баллон для хра­нения аргона окрашен в серый цвет, надпись зеленого цвета.

Аргон высшего сорта предназначен для сварки химически активных металлов (титана, циркония, ниобия) и сплавов на их основе. Аргон первого сорта рекомендуется для сварки неплавя­щимся электродом сплавов алюминия, магния и других металлов, менее чувствительных к примесям кислорода и азота. Аргон второго сорта используют при сварке коррозионно-стойких сталей.

Гелий — газообразный чистый поставляют по техническим условиям. Содержание примесей в гелии высокой чистоты не бо­лее 0,02%, в техническом до 0,2%. Примеси: азот, водород, влага. Хранят и транспортируют гелий так же, как и аргон, в стальных баллонах емкостью 40 л при давлении 150 ат. Цвет баллона коричневый, надпись белого цвета. В связи с тем, что гелий в 10 раз легче аргона, расход гелия при сварке увеличивается в 1,5—3 раза.

Углекислый газ поставляется по ГОСТ 8050—76. Для сварки используют сварочную углекислоту сортов I и II, которые отли­чаются лишь содержанием паров воды (соответственно 0,178 и 0,515 Н20 в 1 м3 С02). Применяют иногда и пищевую углекислоту, имеющую в баллоне в виде примеси свободную воду, в связи с чем требуется особенно тщательное осушение газа. Углекислоту транспортируют и хранят в стальных баллонах или цистернах большой емкости в жидком состоянии с последующей газифика­цией на заводе, с централизованным снабжением сварочных постов через рампы. В баллоне емкостью 40 л содержится 25 кг С02, дающего при испарении 12,5 м3 газа при давлении 760мм рт. ст. Баллон окрашен в черный цвет, надписи желтого цвета.

При применении углекислого газа вследствие большого коли­чества свободного кислорода в газовой фазе сварочная прово­лока должна содержать дополнительное количество легирующих элементов с большим сродством к кислороду, чаще всего SI и Мn (сверх того количества, которое требуется для легирования металла шва). Наиболее широко применяется проволока Св-08Г2С.

При применении защитных газов следует учитывать техноло­гические свойства газов (например, значительно больший расход гелия, чем аргона), влияние на форму проплавления и форму шва и стоимость газов.

Стремление уменьшить повышенное разбрызгивание металла и улучшить формирование шва при сварке в углекислом газе дало толчок к применению смесей углекислого газа с кислородом (2—5%). В этом случае изменяется характер переноса металла; он переходит в мелкокапельный; потери металла на разбрызгива­ние уменьшаются на 30—40%.

При сварке сталей по узкому зазору с целью стабилизации процесса сварки и уменьшения расхода дорогого и дефицитного аргона вполне целесообразно применение двойных смесей (75% Аг + 25% С02) и тройных смесей (аргона, углекислого газа и кис­лорода). Для алюминиевых сплавов весьма эффективно с точки зрения производительности применение смеси, состоящей из 70% Не и 30% Аг. В этом случае значительно увеличивается толщина металла, свариваемого за один проход, и улучшается формирование шва. Газовые защитные смеси имеют весьма зна­чительные перспективы, но широкое их применение требует орга­низации централизованного снабжения сварочного производства смесями нужного состава. Только в этом случае применение сме­сей может дать значительный экономический эффект.

 

Тема 1.5 Основы способа сварки неплавящимся электродом. Схема процесса сварки. Неплавящиеся электроды, типы. Стойкость неплавящихся электродов. Защитные газы, основные характеристики. Влияние защитных газов на энергетические свойства дуги и защиту зоны сварки. Параметры режима сварки. Формирование шва. Импульсно-дуговая сварка. Технологические особенности сварки. Область применения. Оборудование поста аргонодуговой сварки.

Неплавящиеся электроды.

По материалу, из которого они на­готовлены, могут быть угольными, графитовыми, вольфрамо­выми, циркониевыми, гафниевыми. Все эти материалы относятся к группе тугоплавких. Неплавящиеся электроды служат только для поддержания горения дуги и поэтому должны обладать высо­кой стойкостью при высоких температурах (расход их должен быть минимальным).

Графитовые и угольные электроды различаются строением углерода. В графитовых электродах углерод имеет кристалли­ческое строение, в угольных — аморфное. Для угольного элек­трода электрическое сопротивление кубика с ребром в 1 см со­ставляет 0,0032 Ом, для графитового 0,0008 Ом. Температура на­чала окисления на воздухе угольного электрода 500 °С, графито­вого 640 °С; следовательно, по этим показателям предпочтитель­нее применение графитовых электродов.

Высокая температура кипения углерода (4500 К) обеспечивает его малый расход за счет испарения, но при взаимодействии с воздухом происходит его окисление и угар с возможным науг­лероживанием сварочной ванны. Уменьшить разогрев электрода можно за счет увеличения его сечения. По этой причине уголь­ные и графитовые электроды обычно применяют больших диаметров (6—20 мм и выше), что затрудняет действия свар­щика.

Уменьшить диаметр электродов, исключить опасность наугле­роживания металла шва можно при применении электродов из тугоплавких металлов. Наиболее широкое применение для сварки имеют вольфрамовые электроды диаметрами 1—6 мм, с высокой механической прочностью и сравнительно небольшим электриче­ским сопротивлением. Температура плавления вольфрама 3377 °С, температура кипения 4700 °С. Вольфрамовые стержни изготовляют из порошка (чистотой 99,7%), который прессуют, спекают и проковывают, в результате чего отдельные его частицы свари­ваются. Заготовки подвергают волочению для получения стерж­ней необходимых диаметров.

Вольфрамовые электроды изготовляют из чистого вольфрама и с присадками окислов лантана или иттрия, а также металличе­ского тантала. Легирование вольфрама окислами иттрия или лантана в небольшом количестве резко увеличивает эмиссионную способность вольфрама-катода, в результате чего возрастает стойкость электродов (способность длительное время сохранять заостренную форму) при максимальных токах, повышается ста­бильность горения дуги. Однако все электроды на основе вольфрама требуют при сварке защиты их инертными газами от окисления кислородом воздуха.

Циркониевые и гафниевые электроды используют в плазматронах при тепловой резке металла.

 

ДУГОВАЯ СВАРКА ПОРОШКОВЫМИ ПРОВОЛОКАМИ

 

Отсутствие флюсовой аппаратуры, усложняющих процесс сварки ли повышающих его трудо­емкость (засыпка и уборка флюса и др.). Возможность наблюдения при полу­автоматической сварке за направлением электрода в разделку, особенно при свар­ке с его поперечными колебаниями, а так­же за образованием шва — основные пре­имущества сварки порошковыми проволо­ками. Изменение состава наполнителя сер­дечника порошковой проволоки позволяет воздействовать на химический состав шва и технологические характеристики дуги.

Сущность способа. Конструкция порошковой проволоки опре­деляет некоторые особенности ее расплавления дугой. Сердечник проволоки на 50—70% состоит из неметаллических материалов и поэтому его электросопротивление велико — в сотни раз больше, чем металлической оболочки. Поэтому практически весь свароч­ный ток проходит через металлическую оболочку, расплавляя ее. Плавление же сердечника, расположенного внутри метал­лической оболочки, происходит в основном за счет теплоизлуче­ния дуги и теплопередачи от расплавляющегося металла обо­лочки. Ввиду этого сердечник может выступать из оболочки (рис.12), касаться ванны жидкого металла или переходить в нее частично в нерасплавленном состоянии. Это увеличивает засоре­ние металла шва неметаллическими включениями.

Рис.12 Плавление металлической оболочки и сердечника порошковой проволоки

 

Техника сварки. Обычно порошковые проволоки используют для сварки шланговыми полуавтоматами. Ввиду возможности наблюдения за образованием шва техника сварки стыковых и угловых швов в различных соединениях практически не отли-1 чается от техники их сварки в защитных газах плавящимся элект­родом. Однако образование на поверхности сварочной ванны шлака, затекающего при некоторых условиях в зазор между кром­ками в передней части сварочной ванны, затрудняет провар корня шва. При многослойной сварке поверхность предыдущих слоев следует тщательно зачищать от шлака.

Сварка порошковыми проволоками имеет свои недостатки. Малая жесткость трубчатой конструкции порошковой проволоки требует применения подающих механизмов с ограниченным уси­лием сжатия проволоки в подающих роликах. Выпуск проволоки в основном диаметром 2,6 мм и более, требуя применения для устойчивого горения дуги повышенных сварочных токов, позволяет использовать их для сварки только в нижнем и редко в верти­кальном положении. Это объясняется тем, что образующаяся сварочная ванна повышенного объема, покрытая жидкотеку-чим шлаком, не удерживается в вертикальном и потолочном положениях силой поверхностного натяжения и давлением дуги.

Наличие на поверхности сварочной ванны шлака, замедляя кристаллизацию расплавленного металла, также ухудшает усло­вия образования шва в пространственных положениях, отличных от нижнего. Существенный недостаток порошковых проволок, сдерживающий их широкое промышленное применение, — повы­шенная вероятность образования в швах пор, вызываемая нали­чием пустот в проволоке. Кроме того, нерасплавившиеся компоненты сердечника, переходя в сварочную ванну, способствуют появлению газообразных продуктов. Диссоциация мрамора, оки­сление и восстановление углерода при нагреве и плавлении фер­ромарганца в сочетании с мрамором и другие процессы также могут привести к образованию в металле сварочной ванны газо­вой фазы. В результате этого в швах появляются внутренние и поверхностные поры.

В этих условиях режим сварки (сила тока, напряжение, вылет электрода) оказывает большое влияние на возможность возник­новения в швах пор . Повышает вероятность образования пор также влага, попавшая в наполнитель при хранении про­волоки, а кроме того, смазка и ржавчина, следы которых имеются на металлической ленте.

Порошковую проволоку можно использовать и при сварке в углекислом газе. Вероятность образования в швах пористости в этом случае снижается. В зависимости от состава наполнителя для сварки используют постоянный ток прямой или обратной по­лярности от источников с жесткой или крутопадающей характе­ристикой.

 

Формирование сварочной ванны и влияние условий сварки на геометрические размеры шва

Влияние источника теплоты на формирование сварочной ванны.

 

Образование сварочной ванны — важнейший этап получения неразъемных соединений при сварке плавлением. Форма и размеры ванны определяют геометрические размеры швов. Последние суще­ственно влияют на эксплуатационные характеристики получае­мых соединений.

Источники теплоты, применяемые при сварке плавлением, обеспечивая местный нагрев и расплавление кромок соединяемых элементов, в большинстве случаев оказывают на расплавляемый металл давление, которое вытесняет его из участка с наибольшей интенсивностью нагрева в хвостовую часть ванны. В результате этого в ванне устанавливается разность уровней металла и изме­няется очертание зоны расплавления.

На рис. 1 приведены схемы продольного и поперечного сече­ний ванны и шва, которые получены при проплавлении пластины сосредоточенным подвижным идеализированным (точечным или линейным) источником теплоты, не оказывающим давления на ванну жидкого металла (а), и обычным источником теплоты, ока­зывающим давление на ванну (б). При одинаковых энергетиче­ских характеристиках источников и одинаковой скорости их перемещения, при проплавлении пластины источником, оказываю­щим давление на ванну, достигается большая глубина проплавления. Это объясняется следующим. При идеализированном источ­нике нагрев металла осуществляется за счет теплопроводности, и очертания зоны расплавленного металла соответствуют положе­нию изотермы с температурой плавления при установившемся процессе. При применении реальных источников в связи с вытес­нением расплавленного металла в хвостовую часть ванны умень­шается толщина жидкой прослойки и создаются условия для допол­нительного смещения изотермы плавления в глубь металла. Давление на расплавленный металл определяет разность его уровней в ванне (h).

При сварке плавлением в ванну добавляют присадочный металл за счет которого образуется усиление шва и проплав (рис. 2).

В зависимости от свойств источника нагрева, степени сосредо­точенности теплоты в пятне, давления на ванну, а также режима процесса геометрические размеры шва и соотношения между. ними могут существенно изменяться.

Параметры режима сварки плавлением и их влияние на раз­меры сварочной ванны и шва

Форму и размеры ванны можно оценить, используя основ­ные положения теории рас­пространения теплоты при сварке.

Для образования свароч­ной ванны и шва применяют различные источники на-- грева. Они характеризуются полной и эффективной мощ­ностью.

Полную мощность источ­ника нагрева (q0) опреде­ляют по выходным парамет­рам, например по величине тока и напряжения дуги или электронного луча, мощно­сти светового, плазменного и других потоков. На нагрев металла при сварке расходуется не вся мощность источника, а только часть ее, называемая эффективной тепловой мощностью д.

Проведенный анализ показывает, что основным и определяю­щим параметром режима сварки плавлением является величина погонной энергии . Этот параметр характеризует тепловложение на единицу длины и в значительной степени определяет геометрические размеры ванны и шва.

 

Рис. 1 Ванна и очертания зоны расплавления при проплавлении пластины

 

 

 

Рис. 2 Продольные и поперечные сечения ванны и шва и их основные размеры

 

Полную мощность источ­ника нагрева (q0) опреде­ляют по выходным парамет­рам, например по величине тока и напряжения дуги или электронного луча, мощно­сти светового, плазменного и других потоков. На нагрев металла при сварке расходуется не вся мощность источника, а только часть ее, называемая эффективной тепловой мощностью д.

Проведенный анализ показывает, что основным и определяю­щим параметром режима сварки плавлением является величина погонной энергии . Этот параметр характеризует тепловложение на единицу длины и в значительной степени определяет геометрические размеры ванны и шва.

С увеличением погонной энергии возрастают размеры и форма шва. При одинаковой погонной энергии по мере увеличения сосредоточенности источника теплоты возрастает глубина проплавления и сокращается ширина шва.При одинаковой сосредоточенности источ­ника и одинаковой погонной энергии то же происходит при увеличении давления на ванну.

При сварке одним и тем же источником теплоты при одинако­вой погонной энергии определенное влияние на соотношение гео­метрических размеров шва может оказывать режим процесса. Так, например, при повышении скорости сварки и одновременном увеличении тепловой мощности источника нагрева (из условия сохранения постоянства погонной энергии) обычно наблюдается увеличение глубины, проплавления. Это связано с повышением термического КПД процесса и увеличением давления источ­ника нагрева на ванну при повышении его мощности.

Формирование сварочной ванны и шва в различных простран­ственных положениях.

Важным фактором, влияющим на геоме­трические размеры шва и глубину проплавления, является пространственное расположение шва при сварки. При вертикальном расположении создаются особенно благоприятные условия для проплавления металла благодаря удалению расплавляющегося металла за счет давления источника под действием силы силы тяжести (рис.3)

 

 

 

Рис.3 Сварка вертикальных соединений Рис. 4 Сварка в нижнем положении

со свободным формированием швов а) без наклона, б) наклон по

а) снизу вверх, б) сверху вниз. направлению сварки (на спуск),

Рм - сила тяжести расплавленного в) наклон против направления сварки

металла. (на подъем)

 

.В связи с этими же обстоятельствами при сварке изделий в наклонном положении на подъем глубина проплавления возрастает, сварке на спуск — снижается. В первом случае металл под действием силы тяжести перетекает в хвостовую часть ванны, уменьшая толщину расплавленной прослойки, во втором случае год действием силы тяжести металл затекает в головную часть ванны, опережая источник теп­лоты, и увеличивает тол­щину расплавленной прослойки (рис. 4). Формирование швов на спуск и на подъем имеет место при сварке кольцевых поворотных швов, расположен­ных в вертикальной плоско­сти. Условия формирования швов зависят от смещения ис­точника нагрева относительно верхней точки окружности (рис. 5). При смещении источ­ника нагрева в сторону, противоположную вращению изделия, происходит формирование шва на спуск; по направлению вращения изделия — на подъем.

При сварке кольцевых швов изделий небольшого диаметра воз­никает опасность стекания расплавленного металла из ванночки. Предупредить стекание можно сокращением длины ванны за счет изменения режима или смещением источника против вращения. Обычно используют оба пути; сварку поворотных стыков кольце­вых швов малых диаметров, как правило, ведут на спуск при небольшой глубине проплавления.

Удержание ванны от стекания приобретает особенно важное значение при сварке в вертикальном и потолочном положениях.

При сварке в вертикальном положении процесс можно вести вниз (на спуск) и снизу вверх (на подъем) (рис. 3). В обоих случаях сила веса ванны направлена вниз по продольной оси шва. При сварке на спуск удержанию ванны от стекания способствует давление источника источника. При сварке на подъем ванна удерживается только силами поверхностного натяжения. При сварке в вертикальном положении для удержания ванны приходится ограничивать тепловую мощность и размеры ванны. Большой эффект достигается с применением импульсного введения теплоты.

 

 

Рис.5 Формирование швов при сварке кольцевых соединений

а) на подъем, б) на спуск.

 

Большое распространение получила сварка вертикальных соединений с двусторонним принудительным формированием шва. Сварку ведут снизу вверх с расположением источника нагрева в направлении оси шва. Сварку с двусторонним принудительным формированием (электрошлаковую, дуговую) применяют для соединения толстостенных элементов.

Выполнение сварных соединений в потолочном положении (рис. 6) осложняется не только опасностью стекания ванны. Возникает необходимость пе­реноса присадочного металла в ванну в направлении, противоположном действию силы тяжести. При сварке в потолочном положении ванна удерживается силами поверхностного натяжения и давлением источника. Для удержания ванны в потолочном положении также необходимы меры по ограничению ее объема.

Примером формирования шва во всех пространственных поло­жениях, в том числе и промежуточных, может служить сварка неповоротных стыков кольцевых швов (рис. 7). В различных участках создаются неодинаковые условия существования ванны и соответственно меняется ее форма. Наибольшая глубина проплавления сварочной ванны достигается при угле поворота источника нагрева, равном 270°. При этом формирование шва осуществляется на подъем, Наименьшая глубина соответствует повороту источ­ника на 90° и формированию шва на спуск. Для поддержания постоянства параметров ванны и шва в процессе сварки необ­ходимо изменять режим, например величину сварочного тока, скорость сварки, давление защитного газа над сварочной ван­ной и др.

Особенно неблагоприятные условия формирования шва наблю­даются при выполнении горизонтальных сварных соединений в вер­тикальной плоскости (рис. 8). Расплавленный металл ванны натекает на-нижнюю свариваемую кромку. Это приводит к образо­ванию несимметричного усиления шва, а в ряде случаев и подрезов. При сварке горизонтальных швов требования к сокращению размеров сварочной ванны особенно жесткие.

 

 

 

 

Рис.6 Формирование ванны

и шва в потолочном положении

 

 

Рис.7 Формирование шва и зависимость

глубины проплавления от положения

ванны в пространстве при сварке непово-

ротных кольцевых соединений

 

 

Рис. 8 Формирование горизонтального шва при сварке в вертикальной

плоскости

Формирование проплава сварного шва. Важные факторы, влияющие на работоспособность соединений,— форма и величина проплава в корне шва. На рис. 9 показаны силы, действующие на ванну жидкого металла в процессе ее формирования в нижнемположении. Ванна удерживается на весу силами поверхностногонатяжения Рп

Рис.9 Схема формирования проплава сварного шва: r1 – радиус кривизны проплава

г —

в поперечном сечении, r2 – то же в продольном сечении

,

 

где - поверхностное натяжение расплавленного металла, r – радиус кривизны.

Поверхностное натяжение уравновешивает давление Ри, оказываемое на ванну источником теплоты, и металлостатическое давление Рм = , определяющееся глубиной ванны и плотностью металла. Условие удержания ванны на весу

Из этого выражения следует, что удержание ванны облегча­ется при уменьшении радиуса кривизны проплава r, определяю­щегося его размерами впоперечном r1и продольном r2 сечениях (Рис. 9).

В общем случае можно считать, что по мере увеличения по­гонной энергии и уменьшения сосредоточенности, источника теплоты возрастает ширина и протяженность проплава. Соответственно возрастают радиусы кривизны его поверхности в двух взаимно перпен­дикулярных направлениях. В мо­мент, когда величина одного из ра­диусов станет больше некоторого критического значения, металлостатическое давление расплавленного металла и сила давления источника нагрева превысят силы поверхност­ного натяжения, удерживающие ванну. Произойдет разрыв поверх­ностного слоя в проплаве, и жидкий металл вытечет из ванны, образуя прожог.

Явление прожога особенно часто наблюдается при сварке металла малой толщины. Объясняется это тем, что применяемые при сварке источники теплоты имеют размеры пятна нагрева, соизмеримые а тол­щиной свариваемых элементов. Образуется ванна, по ширине в не­сколько раз превосходящая толщину свариваемого металла. Удержание такой ванны на весу усложняется особенно при наличии давления ис­точника. Применительно к сварке тонкого металла задача предупре­ждения прожогов решается путем периодического импульсного введения теплоты и формирования шва из отдельных точек, перекрывающих друг друга.

Читайте также:

lektsia.com

Сварка плавящимся электродом в среде углекислого газа

Устойчивость процесса сварки

Все изложенные выше положения, касающиеся устойчивости процесса сварки под флюсом, в одинаковой мере справедливы для сварки плавящимся электродом в среде углекислого газа. Дополнительно ниже рассматриваются лишь некоторые вопросы устойчивости процесса для случая полуавтоматической сварки.

Помимо малой величины сварочного тока и сравнительно большой скорости подачи тонкой электродной сварочной проволоки, особенностью полуавтоматической сварки является наличие изменений вылета электрода при сварке. Эти изменения вызывают колебания режима сварки, которые в некоторых условиях могут быть настолько значительными, что приводят к нарушению процесса.

Весьма важно знать условия, обеспечивающие наибольшую устойчивость горения дуги при изменениях вылета электродной проволоки. Для определения этих условий, как уже указывалось, обычно пользуются статическими вольтамперными характеристиками дуги. В данном случае, однако, целесообразно воспользоваться несколько иными характеристиками, которые носят название характеристик устойчивой работы и выражают зависимость между сварочным током и напряжением при постоянной скорости подачи электродной проволоки.

Эти характеристики, как и вольтамперные характеристики дуги, зависят от диаметра и состава электродной проволоки, состава газа в зоне дуги, полярности электрода и др.

Они так же зависят от величины вылета электродной проволоки. Построение характеристик устойчивой работы не представляет затруднений в случае сварки головками с постоянной скоростью подачи электрода. На фиг. 13 приведены такие характеристики для различных условий сварки.

Режим сварки на графике характеризуется точкой пересечения характеристики устойчивой работы и внешней характеристикой сварочного генератора (точка А). С изменением величины вылета электрода (L) режим сварки будет изменяться и, как следует из графика, новые значения режима (точки A1, А2, А3) будут различными тля разных характеристик сварочных генераторов. Увеличение вылета электрода сопровождается уменьшением тока для всех типов генераторов. При этом напряжение и длина дуги будут увеличиваться в случае применения генератора с падающей внешней характеристикой и, напротив, уменьшаться, если характеристика генератора растущая. Почти неизменным остается напряжение при питании от генера­торов с жесткой внешней характеристикой.

Приведенные на фиг. 14 фотографии дуги для случаев сварки малоуглеродистой стали электродной проволокой марки Св-10ГС в защитной среде углекислого газа и нержавеющей стали электродной проволокой марки Св-1Х18Н9Т в среде аргона полностью подтверждают выводы, сделанные при рассмотрении графика (фиг. 13).

Имеющие место значительные изменения напряжения и длины дуги при колебании вылета электрода в случае применения генераторов с падающими или растущими внешними характеристиками на практике могут привести к нарушению режима сварки и ухудшению формирования шва. Таким образом, наиболее благоприятные условия для обеспечения устойчивого процесса сварки при колебаниях вылета электрода создаются при питании дуги от источника тока с жесткой внешней характеристикой. Поэтому для полуавтоматической сварки в среде углекислого газа следует рекомендовать сварочные генераторы с жесткими внешними характеристиками.

 

Фиг. 14. Изменения длины дуги при колебании вылета электрода в случае применения генераторов с падающими, жесткими и растущими внешними характеристиками.

Следует обратить внимание на еще одну особенность процессов сварки в углекислом газе, имеющую место при уменьшении сварочного тока и диаметра электродной проволоки.

Известно, что с увеличением сварочного тока размер капель электродного металла уменьшается и, напротив, с увеличением напряжения дуги диаметр капель возрастает. Известно так же, что с ростом плотности тока в электроде и уменьшением его диаметра сокращается дуговой промежуток. Исследования показали, что в случае применения обычных режимов для сварки стали толщиной 2 мм и менее дуговой промежуток оказывается настолько мал, что даже при мелкокапельном переносе металла имеют место замыкания его каплями металла. На фиг. 15, а представлена типичная осциллограмма процесса сварки электродной проволокой марки Св-10ГС диаметром 0,8 мм в среде углекислого газа (режим сварки: ice = 100 а обратной полярности. Uд = 17 в, Vсв = 25 м/час,Vсв = = 282 м/час).

Как видно из осциллограммы, процесс переноса металла сопровождается многократными короткими замыканиями дугового промежутка. Для приведенного режима их количество достигает 150 замыканий в секунду. С увеличением напряжения дуги соответственно растет размер капель и время накопления их на конце электрода. Количество коротких замыканий при переносе капель уменьшается (для указанного выше режима — при Ug =20 в — 100 замыканий в секунду, при Ud =24 в — 50 замыканий в секунду). Однако как в случае мелкокапельного, так и в случае крупнокапельного переноса металла электрода при сварке тонколистовой стали (2 мм и менее) характерным является наличие коротких замыканий дугового промежутка.

Такой процесс необычен для автоматической сварки, при которой длину дугового промежутка принято считать постоянной. Он также существенно отличается от ручной электродуговой сварки, где имеют место колебания и замыкания дугового промежутка, однако частота этих замыканий сравнительно невелика.

На фиг. 15,6 представлены кадры скоростной киносъемки процесса сварки тонкой плавящейся электродной проволокой в атмосфере углекислого газа. Пользуясь результатами скоростной киносъемки и осциллографирования, можно весьма ясно представить ход процесса сварки.

Как правило, возбуждению сварочной дуги предшествуют повторяющиеся короткие замыкания цепи и перегорания электрода. Когда участок перегоревшей электродной проволоки, торец которой подплавлен и разогрет предыдущим коротким замыканием, оказывается соизмеримым с длиной дуги, происходит возбуждение последней.

Существенную роль как для стабильности возбуждения дуги, так и для стабильности процесса сварки имеют свойства сварочного генератора и главным образом его способность обеспечить сравнительно быстрое нарастание тока короткого замыкания. Чем круче фронт нарастания тока короткого замыкания, тем з более сосредоточенном участке электрода выделяется большое количество тепла в момент короткого замыкания, тем больше вероятности, что длина перегораемого участка не превысит длину дуги при заданном напряжении.

После возбуждения дуги начинается плавление электродной проволоки и образование капли на торце электрода. С увеличением объема капли расплавленного металла скорость плавления электродной проволоки уменьшается, так как жидкий металл замедляет теплопередачу от дуги к нерасплавленной части электродной проволоки. При этом скорость подачи начинает превышать скорость плавления и капля замыкается на основной металл, переходя в ванну.

В момент закорачивания дугового промежутка нарастает ток короткого замыкания, ускоряющий перегорание шейки между каплей и электродом и дающий капле импульс по направлению к сварочной ванне. В момент перегорания шейки возбуждается дуга. Затем процесс повторяется.

Если скорость нарастания тока короткого замыкания недостаточная, перемычка между каплей и электродом не успевает своевременно перегореть и электрод поступает непосредственно в сварочную ванну, что связано с нарушением нормального процесса сварки и ухудшением формирования шва. Чрезмерно большая скорость нарастания тока короткого замыкания так же нежелательна, так как в момент соприкосновения капли электродного металла с ванной, когда шейка на электроде еще не успела образоваться, возросший ток короткого замыкания вызывает взрывообразное перегорание перемычки между каплей и ванной, в результате чего капля выбрасывается в сторону из зоны сварки.

Если сварку производить при питании от аккумуляторной батареи, когда ток в цепи при замыкании устанавливается почти мгновенно, формирование шва практически не происходит, электродный металл разбрызгивается.

Для приведенных ниже режимов полуавтоматической сварки тонкого металла (см. табл. 15) оптимальную скорость нарастания тока короткого замыкания обеспечивают зарядные агрегаты серии АЗД и ЗП на 30 в, которые могут быть рекомендованы в данном случае в качестве источников питания.

Технология сварки

Электродные проволоки, применяемые для сварки под флюсом малоуглеродистых низколегированных и других марок сталей, в большинстве случаев непригодны для сварки этих же сталей в среде углекислого газа.

Для сварки в углекислом газе электродные проволоки должны содержать в достаточном количестве элементы- раскислители помимо элементов, которые легируют металл шва, обеспечивая требуемые механические свойства его. Только в этом случае удается предотвратить образование пор и обеспечить получение плотных швов. В качестве раскислителей в электродные проволоки вводятся главным образом кремний и марганец.

В табл. 10 приведен состав электродных проволок для сварки малоуглеродистых и низколегированных сталей в углекислом газе.

Применяемый для целей сварки сжиженный углекислый газ (двуокись углерода CO2) должен соответствовать определенным требованием, предусматривающим отсутствие в нем таких примесей, как минеральные масла и глицерин, сероводород, аммиак, соляная и другие кислоты, вода в свободном виде и др. В ряде случаев для сварки может быть использован пищевой углекислый газ, поставляемый в баллонах. Содержание примесей в кем допускается до 1,5% (не менее 98,5% CO2 до 0,05% растворенной в жидком углекислом газе воды и до 0,1% воды в свободном состоянии). При использовании такого пищевого углекислого газа необходимо пропускать его через специальный влагоотделитель с медным купоросом, силикагелем или другим осушающим реагентом.

Если в углекислый газ попадает более 0,1% азота, то в сварных швах может наблюдаться значительная пористость. Следует отметить, что при сварке в осушенном углекислом газе склонность шва к порам, вызванным влагой, значительно меньше, чем при сварке в таких же условиях под флюсом.

Автоматическая сварка. Требования к сборке под сварку в среде углекислого газа остаются такими же, как для сварки под флюсом.

Стыковые соединения собираются на прихватках, выполнять которые рекомендуется полуавтоматом в защитной среде углекислого газа той же электродной проволокой, что применяется для сварки данной марки стали. Сварка производится постоянным током обратной полярности головками с постоянной скоростью подачи электродной проволоки.

Ориентировочные режимы сварки стали Ст-3 толщиной 0,8—2 мм проволокой Св-08ГС приведены в табл. 11.

Эти режимы обеспечивают незначительное разбрызгивание электродного металла и вполне удовлетворительное формирование шва. При сварке на режимах, приведенных в табл. 11, вполне удовлетворительный состав шва может быть получен не только в случае применения электродной проволоки марки Св-08ГС, но и Св-10ГС.

Металлографические исследования показали, что микроструктура сварных соединений, выполненных в среде углекислого газа, мало отличается от аналогичных соединении, выполненных под флюсом АН-348 проволокой Св-08 (ГОСТ 2246-54). Увеличение скорости охлаждения расплавленного металла при сварке в углекислом газе дает несколько меньшую зону разогрева. Механические свойства сварных соединений вполне удовлетворительные, о чем свидетельствуют данные испытаний на разрыв образцов с усилением и без него, а также на изгиб поперек и вдоль шва (табл. 12).

Режимы сварки, приведенные в табл. 11, с незначительной корректировкой могут быть применены для сварки других марок стали при использовании электродной проволоки соответствующей марки.

В табл. 13 приведены режимы сварки нержавеющей стали марки 1Х18Н9Т толщиной 0,8—2 мм проволокой марки Св-1Х18Н9Т, которые по существу весьма близки к режимам, приведенным в табл. 11.

Первые цифры значений тока и напряжения соответствуют меньшим толщинам металла при сварке на весу.При сварке проволокой Св-1Х18Н9Т следует уменьшить вылет электродной проволоки.

На основании данных табл. 14, в которой приведен химический состав стали марки 1Х18Н9Т и швов, можно заключить, что окисление титана, хрома, кремния и марганца невелико, меньше, чем, например, при сварке проволокой диаметром 2 мм, что можно объяснить -более низким напряжением дуги. Структура металла шва дезориентированная — аустенит с ферритом, твердость в среднем 170 HB . Механические свойства сварных соединений вполне удовлетворительные (предел прочности 62—65 кг/мм2, угол загиба 180°). Стойкость против межкристаллитной коррозии в натуральном состоянии после сварки достаточно велика.

Описанные технология и техника сварки могут быть применены для сварки в среде углекислого газа и других высоко- и низколегированных тонколистовых сталей при соответствующем выборе состава электродной проволоки.

 

Фиг. 16. Полуавтомат типа А-547.

Полуавтомат А-547 (фиг. 16) комплектуется из следующих узлов: держателя, щитка с кнопкой включения, переносного подающего механизма, аппаратного ящика, осушителя, подогревателя, понижающего кислородного редуктора. Держатель полуавтомата А-547 легок и удобен. Опыт показал, что утяжеление держателя за счет оборудования его механизмом для протяжки проволоки, даже в случае привода гибким валом, пагубно отражается на ведении процесса сварки. Для полуавтоматической сварки тонкой стали (менее 2 мм) необходим очень легкий и маневренный держатель.

Электродная проволока подается в держатель и далее в зону дуги путем проталкивания по гибкому разборному шлангу длиною до 1 м, заключенному вместе с токопроводящим проводом в общую резиновую трубку.

Подающий механизм представляет собой небольшой легкий алюминиевый чемоданчик, в котором смонтированы подающий механизм и катушка для электродной проволоки. Вес подающего механизма 5,75 кг. Катушка может вместить до 3 кг проволоки. Скорость подачи проволоки изменяется в пределах 120—410 м/час.

В аппаратном ящике полуавтомата имеется клапан для автоматического включения и выключения подачи углекислого газа. Для очистки углекислого газа от водяных паров в комплект полуавтомата введен осушитель. В качестве адсорбента в осушителе используется силикагель. Расход углекислого газа определяется по показаниям ацетиленового манометра, установленного на понижающем кислородном редукторе. Чтобы получить возможность определения расхода газа по манометру, на выходе из газового редуктора перед штуцером устанавливается дроссельная шайба с отверстием диаметром 1 мм, благодаря чему чувствительность манометра значительно повышается. В комплект аппарата входит так же подогреватель газа, который устанавливается на баллоне.

Сварочный станок для сварки кольцевых малокалиберных швов Р-885. Уже в начале развития способа сварки в углекислом газе была выявлена такая широкая область его рационального применения, как механизация процесса сварки типовых серийных деталей различных механизмов. Характерным для всех этих деталей (фиг. 17) является наличие кольцевых соединений малого диаметра на сравнительно тонком металле. Номенклатура деталей этого типа огромна. Она включает различного рода рычажные системы, коромысла, рукоятки, кулачки и другие детали, совершающие полные или неполные обороты вокруг осей в кинематических схемах различных механизмов. Сварная конструкция этих детален намного упрощает процесс их изготовления, уменьшает его трудоемкость. Применение автоматической сварки в углекислом газе при их изготовлении позволяет, в свою очередь, свести к минимуму последующую механическую обработку, от 5 до 15 раз увеличить производительность сварки и снизить стоимость по сравнению с ручной дуговой, ацетилено-кислородной сваркой, а также с пайкой этих деталей.

Для сварки деталей указанного типа в Институте электросварки им. Е. О. Патона был разработан сварочный станок-автомат Р-885.

При небольшой протяженности швов на этих деталях машинное время сварки невелико. Производительность процесса при сварке их главным образом определяется затратами времени на подготовительные и установочные операции.

Сварочный станок-автомат Р-885 предусматривает сокращение до минимума затрат времени на эти операции. Станок состоит из следующих основных узлов: станины 1, внутри которой размещен аппаратный ящик для управления станком, сварочной головки 2, укрепленной на суппорте, обеспечивающем горизонтальное и вертикальное перемещение головки (регулировка вылета электрода), поворотного стола 3 с четырьмя гнездами для крепления свариваемых изделий и пульта управления 4. Сварочная головка снабжена мундштуком и газоподводящим соплом. Конструкция мундштука обеспечивает постоянство точки контакта между ним и электродной проволокой. что имеет большое значение при сварке тонкой проволокой.

Поворотный стол представляет собой планшайбу с четырьмя независимыми поворотными гнездами. Каждое гнездо состоит из неподвижного корпуса, в котором вращается в шариковых подшипниках шпиндель с зажимным приспособлением, в котором устанавливается деталь.

После установки детали сварщик нажимает кнопку на пульте управления и поворотный стол, повернувшись на четверть оборота, подводит деталь под сварочную головку. Сварка начинается после нажатия соответствующей кнопки на пульте управления. При этом стол остается неподвижным, а деталь совершает несколько больше полного оборота вокруг своей оси. По окончании сварки поворотный стол приходит в движение и, повернувшись на четверть оборота, уводит сваренную деталь из-под головки и подводит к сварочной головке новую деталь, которую сварщик предварительно установил в зажимном приспособлении.

Также по теме:

Сварочная головка. Для сварки неплавящимся электродом в CO2.

Сварка без нагрева. Сварка в твердом состоянии.

svarder.ru

---

• 
  Электроды постоянного тока
• 
  Как варить алюминий электродом
• 
  Сварка угольным электродом в домашних условиях
• 
  Сколько в пачке электродов
• 
  Сварка нержавейки электродом в домашних условиях инвертором
• 
  Электроды для постоянного тока
• 
  Расход электродов на 1 метр шва таблица
• 
  Переходные электроды для сварки нержавейки и черного металла
• 
  Какими электродами варить профильную трубу 2 мм
• 
  Как выбрать электроды для инвертора
• 
  Электроды для переменного тока