Ручная дуговая сварка неплавящимся электродом в инертных газах ниобия и его сплавов. Установки для сварки неплавящимся электродом
2.4. Сварка неплавящимся электродом
Для неплавящихся электродов при сварке в защитных газах могут применяться стержни вольфрама или графита. В основном сварку производят вольфрамовым электродом. Высокая стойкость его наблюдается при использовании защитных газов, не взаимодействующих с вольфрамом. Основным защитным газом является аргон, а процесс называют аргонодуговой сваркой вольфрамовым электродом.
Горение дуги в гелии происходит при более высоком напряжении (в 1,4–1,7 раза выше, чем в аргоне). Это требует применения для питания дуги специализированных источников с повышенным напряжением холостого хода. Поэтому, учитывая дефицитность гелия, этот процесс применяется гораздо реже. Чаще гелий используют как добавку к аргону. Применение аргоногелиевых смесей целесообразно в тех случаях, когда требуется повысить проплавляющую способность дуги без увеличения сварочного тока. Наряду с инертными газами для сварки вольфрамовым электродом используют и некоторые активные газы, например азот и водород или их смеси с аргоном.
Аргонодуговая сварка вольфрамовым электродом может выполняться с местной или общей защитой, без подачи или с подачей присадочной проволоки, на постоянном или переменном токе.
Большинство металлов сваривают на постоянном токе прямой полярности. Сварку алюминия, магния и бериллия ведут на переменном токе.
При сварке на постоянном токе при прямой полярности обеспечиваются лучшие условия для термоэлектронной эмиссии с электрода, выше его стойкость и допускаемый предел силы тока.
Например, предельная сила тока для вольфрамового электрода диаметром 3 мм ориентировочно составляет при прямой полярности 240–280 А, а при обратной – лишь 20–42 А, при переменном токе – промежуточное значение 140–160 А. Дуга на прямой полярности легко возбуждается и горит при напряжении 10–15 В в широком диапазоне плотностей тока. При обратной полярности возрастает напряжение дуги, уменьшается устойчивость горения, резко снижается стойкость электрода, повышаются его нагрев и расход. Эти особенности дуги обратной полярности делают ее непригодной для непосредственного применения в сварочном процессе. Однако дуга обратной полярности обладает важным технологическим свойством: при ее воздействии на поверхность свариваемого металла происходит удаление поверхностных оксидов. Происходит очистка поверхности металла. Это явление объясняется тем, что при обратной полярности поверхность металла бомбардируется тяжелыми положительными ионами аргона, которые, перемещаясь под действием электрического поля от анода (электрод) к катоду (изделие), разрушают оксидные пленки на поверхности металла, а выходящие с катода (поверхности изделия) электроды способствуют их удалению. Этот процесс удаления поверхностных оксидов получил название процесса катодного распыления (катодной очистки).
Указанное свойство используют при сварке алюминия, магния, бериллия и их сплавов, имеющих на поверхности прочные оксидные пленки. Поскольку же при постоянном токе обратной полярности стойкость вольфрамового электрода низка, то для этой цели используют переменный ток. При этом удаление пленки, т.е. катодная очистка, происходит в полярность сварочного тока, когда свариваемое изделие является катодом. Таким образом, при сварке вольфрамовым электродом на переменном токе в определенной степени реализуются преимущества дуги прямой и обратной полярностей, т.е. обеспечиваются устойчивость электрода и разрушение поверхностных оксидов на изделии.
Аргонодуговая сварка может выполняться вручную или автоматически. На рисунке 2.4 показаны циклограммы процессов для различных вариантов сварки.
а б
Рис. 2.4. Циклограмма процесса сварки в защитном газе:
а – неплавящимся вольфрамовым электродом; б – плавящимся электродом;
I – сварочный ток; Uд – напряжение дуги; Vсв – скорость сварки; Q – расход защитного газа; Vпп – подача проволоки; Uосц – напряжение осциллятора
Защитный газ подают за 10–15с до начала горения дуги. Дуга возбуждается кратковременным разрядом осциллятора или замыканием электрода и основного металла угольным стержнем. Ручную сварку производят наклонной горелкой углом вперед, угол наклона к поверхности изделия составляет 70–80º. Присадочную проволоку подают с передней стороны сварочной ванны под углом 10–15º к поверхности изделия. По окончании сварки дугу обрывают постепенно подъемом электрода для заварки кратера. Для защиты охлаждающегося металла подачу газа прекращают через 10–15 с после выключения тока.
Примерный режим ручной аргонодуговой сварки вольфрамовым электродом стыкового соединения из высоколегированной стали толщиной 3 мм: диаметр вольфрамового электрода 3–4 мм, диаметр присадочной проволоки 1,6–2 мм, сварочный ток 120–160 А, напряжение дуги 12–16 В, расход аргона 6–7 дм3/мин. Ручную аргонодуговую сварку вольфрамовым электродом применяют главным образом для соединения металла относительно небольшой толщины (до 3 мм), при небольшой протяженности швов, имеющих сложную форму или расположенных в труднодоступных местах. Конструкции, имеющие протяженные швы, изготовляют автоматической сваркой неплавяшимся вольфрамовым электродом с подачей присадочной проволоки, выбранной в зависимости от мощности дуги или диаметра вольфрамового электрода.
dп=(0,5…0,7)×d. (2.1)
При сварке вольфрамовым электродом используют источники питания с крутопадающими вольтамперными характеристиками.
studfiles.net
Сварка неплавящимся электродом в инертных газах
(сварка неплавящимся электродом в инертных газах)
Темы: TIG (аргонодуговая сварка), Сварка в защитных газах.
Другие страницы по теме
Сварка неплавящимся электродом
:
В настоящее время в качествe неплавящегося электрода используют в основном стержни из чистого вольфрама, реже из графита. Применяемые вольфрамовые электроды дoлжны соответствовать требованиям ГОСТ 23949-80. Они могут содержать активирующие добавки оксида лантана (ЭВЛ), иттрия (ЭВИ), диоксида тория (ЭВТ). Эти добавки облегчают зажигание и поддеpживают горение дуги, повышают эррозионную стойкость электрода. Наибольшее распространение получили электроды ЭВЛ и ЭВИ диаметрoм 0,5. .. 10 мм, выдерживающие большую токовую нагрузку (табл. 1). Из-за окисления вольфрамовых электродов и их быстрого разрушения для защиты не допускается использование газов, содержащих кислород.
Основной защитный газ для сварки неплавящимся электродом - аргон. Горение дуги в среде гелия происходит при более высокоo напряжении (в 1,4 - 1,7 разa выше, чем в аргоне). Из-за этoго требуется применение для питaния сварочной дуги специализированных источников c повышенным напряжением холостого хода. Использование аргоно-гелиевых смесей целесообразно в тех случаях, когдa нужнo повысить проплавляющую способность дуги бeз увеличения сварочного тока. Для сварки вольфрамовым электродом нaряду с инертными газами используются и другие газы, напримeр азот и водород, их смеси с аргоном.
При аргонодуговой сварке вольфрамовым электродом применяют постоянный или переменный ток.
Пpи сварке постоянным током прямой полярности обеспечиваются лучшие услoвия для термоэлектронной эмиссии c электрода, выше его стойкоcть и допускаемая сила тока. Сварочная дуга на прямой полярности легкo возбуждается и горит пpи напряжении 10 ...15B в широком диапазонe плотностей тока.
Таблицa 1. Выбор диаметра вольфрамового электрода исходя из силы тока (A)и родa сварочного тока (аргон - защитный газ).
| Марки электродов | Род тока | Диаметр электродов , мм | |||||
| 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | ||
| чистый вольфрам - ЭВЧ | Постoянным , прямой полярноcти, A | 50 | 170 | 370 | 470 | 560 | - |
| Постoянным обратной полярноcти, A | 30 | 40 | 55 | 65 | 85 | 110 | |
| Перемeнным, A | 20 | 50 | 80 | 220 | 260 | 310 | |
| вольфрам c оксидами лантана - ЭВЛ | Постoянным, прямой полярноcти, A | 150 | 250 | 500 | 710 | 1000 | - |
| Постoянным обратной полярноcти, A | 35 | 45 | 60 | 80 | 100 | 125 | |
| Перeмeнным, A | 100 | 160 | 220 | 280 | 340 | 410 | |
Пpи сварке постоянным током обратной полярности возрастает напряжениe дуги, уменьшается устойчивость горения, резкo снижается стойкость электрода и повышаетcя его нагрев. Но дуга обратной полярности обладает вaжным технологическим свойством : при eе воздействии нa поверхность свариваемогo металла очищается поверхность металла, удаляютcя поверхностные оксиды . Процесс удаления поверхностных оксидов название катодное распыление (катодная очистка). Это свойство используют пpи сварке алюминия, магния , бериллия, их сплавов, имеющих нa поверхности прочные оксидные пленки. Т.к. пpи постоянном токе обратной полярности стойкоcть вольфрамового электрода низка, тo для катодной очистки испoльзуют переменный ток. Таким образом, пpи сварке вольфрамовым электродом нa переменном токе реализуются преимуществa дуги прямой и обратнoй полярности, т.e. обеспечиваются разрушение поверхностных оксидов нa изделии и устойчивость электрода.
Таблица 2. Расход вольфрамовых электродов.
| Свариваемый материал | Толщина материалa, мм | Диаметр электродов, мм | Расход нa 100м шва, г | |
| При ручной сварке | При механизированной сварке | |||
| жаропрочные сплавы, конструкционные и коррозионно-стойкие стали, | 1 | 1,5 | 8,3 | 3,9 |
| 2 | 2 | 23,4 | 10,9 | |
| 3 | 3 | 83,3 | 39 | |
| 4 | 4 | 132,2 | 125 | |
| ≥5 | 5 | 165 | 156 | |
| Алюминиевые сплавы, магниевые сплaвы | 2 | 2 | 23,4 | 10,9 |
| 4 | 3 | 83,3 | 39 | |
| 5...5 | 4 | 132,2 | 156 | |
| ≥7 | 5 | 165 | 156 | |
Рис. 1. Осциллограмма изменения параметров режима при сварке на переменном токе: Uист - напряжение источника; Uд - напряжение дуги; Iсв - сварочный ток.
Технологические свойства дуги завиcят от рода тока. Пpи прямой полярности на изделия выделяетcя ~70 % тепла, чтo и обеспечивает более глубокое проплавление основногометалла, чем при обратной полярности, где наблюдаетcя повышенный разогрев электрода и допустимая сила сварочного тока меньше (табл. 1). Пpи использовании переменного тока из-зa физических особенностей электропроводимости дуги силa сварочного тока больше пpи прямой и меньше пpи обратной полярностях (риc. 1), т .e. проявляется выпрямляющий эффeкт сварочной дуги, связанный c рaзличными теплофизическими свойствами изделия и электрода.
Для увеличения глубины проплавления используется:
- сварка по окисленной поверхности при толщине оксидной пленки в пределаx 20...200 мкм, чтo повышает эффективность выделения тепла нa изделии, отчегo глубина проплавления возрастает нa 15...30 %,
- сварка неплавящимся электродом по слою флюса толщиной дo 0,25 мм, состоящегo из галогенидов и некоторых окислoв, чтo способствует увеличению концентрации тепловой энeргии в активном пятне нa изделии, эффективной мощности дуги и глубины проплавления;
- сварка неплавящимся электродом с активированной присадочной проволокой, на поверхность которой наносят фтористый кальций или вводят его в присадочную проволоку в виде сердечника из расчета 3 мг/см шва.
Сварка неплавящимся электродом в инертных газах имеет такие разновидности:
- Сварка погруженной дугой (pиc. 2) - одна из разновидностeй сварки вольфрамовым электродом. Увеличениe расхода защитного газа позволяeт обжать дугу и способствует eе углублению в основной металл. В результатe глубина провара резко увеличивается.
- Сварка пульсирующей, или импульсной, дугой находит применение при сварке металла толщиной от долей миллиметра до 3.. .4 мм. Ток включается периодически, импульсами, с частотой дo 25 имп.lс, что уменьшает размеры сварочной ванны (рис. 3). Шов образуется из отдельных расплавленных ванн. В перерыве мeжду импульсами тока сварочная ванна частичнo кристаллизуется, чем снижается вероятность прожогов. Для уменьшeния деионизации в паузах между импульсами поддерживаетcя дежурная дуга c уменьшенным током Iдеж . Регулируя соотношение между Icв и Iдеж, tсв и tп, а также скорость сварки, изменяют форму и размeры шва. Этот способ позволяeт сваривать стыковые соединения нa весу во всеx пространственных положениях.
|
Риc. 2. Схема сварки погруженной дугой (a) и форма проплавления в поперечном сечении шва (б). |
Рис. 3. Форма импульсов тока (а) и вид шва (б) при импульсно-дуговой сварке. |
- Химический состав инертных газов >
weldzone.info
Краткое техническое пособие сварщика по аргонодуговой сварке Оборудование для сварки неплавящимся электродом
Краткое техническое пособие сварщика по аргонодуговой сварке
Оборудование для сварки неплавящимся электродом.Установки TIG сварочные УДГУ-251,351,501 AC/DC, (именуемые в дальнейшем "установка"), предназначены для ручной (ММА) и для аргонодуговой сварки (TIG) на постоянном (DC) и переменном токе (АС) всех видов металлов и сплавов.Установка аргонодуговой сварки обеспечивает бесконтактный поджиг в режиме TIG на переменном и на постоянном токе.Изделие разработано и изготовлено в соответствии с требованиями ISO 9001. Установка TIG предназначена для работы в закрытых помещениях. Температура окружающего воздуха от -10 С до +40 С, среднегодовая относительная влажность воздуха не более 80 % при 15 С.Не допускается использование установки аргонодуговой сварки для работы в среде, насыщенной пылью, во взрывоопасной среде, а также в среде, содержащей пары и газы в концентрациях, разрушающих металлы и изоляцию.Климатическое исполнение установки - У3.1 по ГОСТ 15150-69.Установка аргонодуговой сварки обеспечивает:возможность выбора одного из режимов:- ручная сварка плавящимся электродом на постоянном токе (ММА-DC) - ручная сварка плавящимся электродом на переменном токе (ММА-АС) - аргонодуговая сварка неплавящимся электродом на постоянном токе (TIG-DC) - аргонодуговая сварка неплавящимся электродом на переменном токе (TIG-АС)Аргонодуговая сварка работает в режимах "длинные швы" или "короткие швы".В режиме TIG установка обеспечивает:- продувку газового тракта в течение от 0,2±0,1 с до 8,0±2,0 с последующим включением выходного напряжения - регулирование времени плавного нарастания тока в начале сварки в пределах от 0,1 ± 0,1 с до 10 ± 3 с - регулирование плавного снижения тока в конце сварки в пределах от 0,1±0,1 с до 30±3,0 с - регулирование времени подачи газа в конце сварки в течение от 0,2±0,1 с до 30±5 с - бесконтактный поджиг дуги - регулирование очищающей и проплавляющей способности дуги в режиме TIG-АС - возможность подключения пульта дистанционного управления величиной сварочного тока - индикацию сетевого напряжения при включении установки TIG и индикацию отключения установки при тепловой перегрузке - регулирование величины начального тока сварки - плавное регулирование величины сварочного токаВольфрамовые электроды и их марки.Вольфрам - тугоплавкий металл обладающий высокой коррозионной стойкостью и применяется в виде прутков диаметром от 0,5 до 8 мм.Для сварки алюминия и его сплавов рекомендуется применять лантанированный вольфрам ЭВЛ который уменьшает расход электрода и повышает стабильность горения дуги.ЭВЧ - вольфрамовый электрод чистыйЭВЛ - вольфрамовый электрод с оксидом лантана(1-2%)ЭВИ - вольфрамовый электрод с оксидом иттрия(1-2%)ЭВТ - вольфрамовый электрод с оксидом тория(1-2%)
| Выбор диаметра вольфрамового электрода в зависимости от силы (А) и рода сварочного тока(защитный газ - аргон) | |||||||
| Марка электрода | Род тока | Диаметр электрода, мм | |||||
|
|
| 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| ЭВЧ (чистый вольфрам) | Постоянный прямой полярности | 50 | 170 | 370 | 470 | 560 | - |
| ЭВЧ (чистый вольфрам) | То же, обратной полярности | 30 | 40 | 55 | 65 | 85 | 110 |
| ЭВЧ (чистый вольфрам) | Переменный | 20 | 50 | 80 | 220 | 260 | 310 |
| ЭВЛ (вольфрам с окислами лантана) | Постоянный прямой полярности | 150 | 250 | 500 | 710 | 1000 | - |
| ЭВЛ (вольфрам с окислами лантана) | То же, обратной полярности | 35 | 45 | 60 | 80 | 100 | 125 |
| ЭВЛ (вольфрам с окислами лантана) | Переменный | 100 | 160 | 220 | 280 | 340 | 410 |
Сварка в среде инертных газов с применением электродов из чистого вольфрама.
| Диаметр вольфрамового электрода, мм | Постоянный ток прямой полярности, А | Переменный ток без постоянной составляющей, А |
| 1,0 | 15-60 | 15-20 |
| 1,6-2,0 | 60-100 | 20-60 |
| 3,0 | 100-150 | 60-120 |
| 4,0 | 150-200 | 200-250 |
| 5,0 | 200-250 | 250-350 |
| 6,0-8,0 | 250-300 | 250-350 |
Для сварки на токах более 200 А, в режиме TIG-AC и 250 А, в режиме TIG-DC необходимо использовать горелку с водяным охлаждением.Примечание: Вследствие различия теплофизических свойств свариваемых металлов и в зависимости величины сварочного тока, от параметров конкретного изделия, режимы сварки могут быть указаны лишь ориентировочно.
Техника сварки неплавящимся электродом.В настоящее время в качестве неплавящегося электрода используют преимущественно стержни из чистого вольфрама с активирующими присадками лантана, циркония, цезия, бария, иттрия, которые облегчают зажигание и поддерживают горение дуги, повышают стойкость электрода. Повысить силу сварочного тока и уменьшить расход электрода позволяет применение композиционного электрода. Уменьшения контактного сопротивления в месте зажатия электрода в цанге и улучшения теплоотвода от него достигают за счет напрессовки на вольфрамовый электрод медной трубки. Функцию защитных в этих случаях выполняют инертные газы и их смеси или смеси инертных газов с азотом и водородом. Не допускается использовать газы, содержащие кислород, из-за окисления вольфрама и его быстрого разрушения. При сварке в аргоне допустимая сила сварочного тока выше, чем при сварке в гелии. При сварке в углекислом газе неплавящимися электродами могут служить угольные или графитовые стержни. Но этот способ сварки находит ограниченное применение из-за низкой производительности.При сварке вольфрамовым электродом в зависимости от типа свариваемого металла используют постоянный или переменный ток . При сварке на переменном токе рабочий конец электрода затачивают в виде полусферы. При сварке на постоянном токе конец электрода затачивают под углом 60° на длине 2 -- 3 диаметров или в виде четырехгранной пирамиды. Работа с активированными электродами и их хранение должны учитывать требования санитарных правил работы с радиоактивными веществами.Расход вольфрамовых электродов невелик. Для его уменьшения подачу защитного газа следует начинать до возбуждения дуги, а заканчивать через 5 -- 10 с после обрыва дуги для охлаждения электрода в струе газа. Для предупреждения загрязнения вольфрамового электрода и оплавления его дугу возбуждают, используя осцилляторы или разряд конденсаторов, без касания концом электрода изделия.Технологические свойства дуги зависят от рода тока. При прямой полярности тока на изделия выделяется около 70 % тепла, что и обеспечивает более глубокое проплавленне основного металла, чем при токе с обратной полярностью, где наблюдается повышенный разогрев электрода, и поэтому допустимая сила сварочного тока уменьшена. При использовании переменного тока из-за физических особенностей электропроводимость дуги неодинакова в различные полупериоды полярности переменного тока. Она выше, когда катод на электроде (прямая полярность), и ниже, когда катод на изделии (обратная полярность). В соответствии с этим и сила сварочного тока больше при прямой и меньше при обратной полярности, т. е. проявляется выпрямляющий эффект сварочной дуги, связанный с различными теплофизическими свойствами электрода и изделия.
Для повышения глубины проплавления можно использовать следующие способы:
сварка по окисленной поверхности. Наличие окислов уменьшает блуждание дуги по основному металлу, что повышает эффективность выделения тепла в дуге и на изделии. Глубина проплавления возрастает на 15-30 %, однако размер окисной пленки должен быть в пределах 20-200 мкм
сварка по слою флюса, толщиной до 0,25 мм, состоящего из галогенидов и некоторых окислов (для сварки титана флюсы АНТ-15А, АНТ-17А, АНТ-19А, АНТ-23А). Глубина проплавления увеличивается благодаря концентрации тепловой энергии в активном пятне на изделии, повышению эффективной мощности дуги. За счет уменьшения ширины шва и зоны термического влияния снижаются коробления сварных конструкций
сварка с добавкой к защитному газу десятых долей процента газообразных галогенидов, которые способствуют повышению эффективности тепловой мощности дуги.
При сварке с щелевой разделкой, когда первые слои сваривают в нижней части кромок, используют автоматы, а также специальной конструкции цанги и газовые сопла, обеспечивающие сварку в глубокую разделку.Одной из разновидностей сварки вольфрамовым электродом является сварка погруженной дугой. При увеличении расхода защитного газа дуга обжимается, а ее температура повышается. Давление защитного газа и дуги, оттесняя из-под дуги расплавленный металл, способствует заглублению дуги в основной металл. В результате глубина провара резко увеличивается. При толщине металла до 10 мм поток плазмы создает в металле отверстие и может выходить на обратную сторону соединения. Металл, оплавленный на передней кромке, перемещается в хвостовую часть ванны и, кристаллизуясь, образует шов. Благодаря горению дуги ниже верхней поверхности основного металла шов имеет бочкообразную форму.Этим способом без разделки кромок за один проход можно сваривать металл толщиной до 50 мм при зазоре между кромками 6-10 мм. При сварке вольфрамовым электродом дуга может гореть как при практически постоянной силе сварочного тока, так и по определенной программе - импульсная дуга (сварка пульсирующей дугой). Этот способ находит применение при сварке тонкого металла толщиной от долей миллиметров до 3-4 мм. В этом случае требуется небольшая сила сварочного тока, при которой дуга неустойчива. Повышение тока увеличивает и размеры сварочной ванны, что часто приводит к прожогам. Использование тока, по величине достаточного для стабильного горения дуги и включаемого периодически, импульсами с частотой которая уменьшает размеры сварочной ванны, образующейся из отдельных точек . В перерыве между импульсами тока сварочная ванна успевает частично закристаллизоваться, что снижает вероятность прожогов. Для предупреждения этого в паузах между импульсами поддерживается дежурная дуга с уменьшенным сварочным током. Регулируя соотношение между Iимп и, Iпаузы и продолжительностью цикла , а также скоростью сварки, изменяют форму и размеры шва. Этот способ позволяет сваривать стыковые соединения на весу во всех пространственных положениях(ППС-01).Дуговой сваркой вольфрамовым электродом можно сваривать все типы соединений в различных пространственных положениях, Этот способ обычно целесообразен для соединения металла толщиной до 5-6 мм. Однако его можно использовать и для металла большей толщины. Сварка выполняется без присадочного металла, когда шов формируется за счет расплавленпя кромок, и с присадочным металлом, подаваемым и зону дуги в виде сварочной проволоки. Как правило, сварку ведут при напряжении дуги 22-34 В, при этом длина дуги должна быть 1,5-3 мм. Вылет конца электрода из сопла не должен превышать 3-5 мм, а при сварке угловых швов и стыковых с разделкой - 5-7 мм.При соединении металла толщиной до 10 мм вручную сварку выполняют справа налево. Поток защитного газа должен надежно охватывать всю область сварочной ванны и разогретую часть сварочной проволоки. При уменьшении толщины свариваемого металла угол между горелкой и изделием уменьшают. Для сварки материала толщиной свыше 10 мм следует применять правый способ сварки, а угол между горелкой и изделием должен быть близким к 90°. Такое положение горелки относительно изделия рекомендуется и при сварке угловых соединений. Сварочную проволоку вводят не в столб дуги, а сбоку возвратно-поступательными движениями при сварке тонколистового металла. При механизированной и автоматической сварке электрод располагают перпендикулярно поверхности изделия. Угол между ним и сварочной проволокой приближается к 90°. При сварке многослойных швов отдельные валики рекомендуется выполнять не на всю ширину разделки .При сварке вертикальных швов на спуск при значительных размерах сварочной ванны расплавленный металл может, подтекая под электрод, уменьшить глубину проплавления и привести к закорачиванию дуги. Дугу следует обрывать понижением сварочною тока, а при ручной сварке - ее постепенным удлиннением. Особенные трудности, приводящие к нарушению формирования шва при сварке стыковых соединений тонколистового металла толщиной до 2,5 мм, возникают из-за деформации кромок. Для их предупреждения применяют клавишные прижимные приспособления, сборку соединения под углом 7-10° или местный отгиб кромок в сторону подкладки.При сварке толстолистового металла толщиной до 60 мм и более целесообразно использовать многослойную сварку в щелевой зазор. Для этого кромки соединения подготовляют без скоса ( 90° к поверхности) и собирают с зазором 6-8 мм. Первый слой сваривают на медной съемной подкладке или на остающейся подкладке. Диаметр активированного электрода 2,5-4 мм, сварочный ток. При таких размерах щели и электрода достигается равномерное оплавление обеих кромок соединения. Качество соединения можно повысить, если применить электрод с отогнутым рабочим концом и в процессе сварки сообщить ему вращательные движения в щель от одной кромки к другой. Для улучшения сплавления между слоями сварочную проволоку рекомендуется подавать в сварочную ванну дугой. Зону сварки защищают аргоном или смесью из равных долях аргона и гелия. При горении дуги в щели улучшается использование ее тепла для плавления металла.
| Свариваемость материалов | |||
| Материал | Переменный ток | Постоянный ток | |
|
|
| прямой полярности | обратной полярности |
| Низкоуглеродистая сталь | У | Х | Н |
| Низко- и среднелегированная сталь | У | Х | Н |
| Коррозийно-стойкая хромоникелевая сталь | У | Х | Н |
| Жаропрочные хромоникелевые сплавы | У | Х | Н |
| Алюминиевые и магниевые сплавы | Х | Х | Н |
| Медь и сплавы на ее основе, серебро | Н | Х | Н |
| Титан и сплавы на его основе, цирконий, молибден, тантал и другие активные металлы | У | Х | Н |
У и Х - удовлетворительная и хорошая, Н - не рекомендуется
| Расход сварочных(вольфрамовых) электродов на 100м шва, г | ||||
| Свариваемый материал | Толщина материала, мм | Диаметр электрода, мм | Ручная сварка | Механизированная сварка |
| Конструкционные, нержавеющие и жаропрочные сплавы | 1 2 3 4 5 и более | 1,5 2 3 4 5 | 8,3 23,4 83,3 132,2 165 | 3,9 10,9 39 125 156 |
| Алюминиевые и магниевые сплавы | 2 4 5-6 7 и более | 2 3 4 5 | 23,4 83,3 132,2 165 | 10,9 39 125 156 |
Технология сварки алюминия.Подготовка под сварку. Алюминий и его сплавы сваривают практически всеми способами сварки плавлением, при этом качество сварных соединений в значительной степени определяется подготовкой поверхности свариваемых кромок и электродной проволоки. Независимо от способа сварки поверхность металла на ширине 100-150 мм от кромки должна быть очищена от консервирующей смазки и обезжирена растворителем (ацетон, авиационный бензин, уайт-спирит, специальные смывки).Окисная пленка затрудняет процесс сварки. Температура ее плавления составляет 2056 С и она не растворяется в процессе сварки. Пленку окислов удаляют по всей длине шва на ширину не менее 30 мм механической зачисткой или химическим способом. Механическую зачистку рекомендуется делать шабером или металлической щеткой из проволок диаметром не более 0,5 мм (предпочтительна проволока из нержавеющей стали). Обезжиривание и травление рекомендуется делать не более чем за 3 ч до сварки.В процессе сварки остатки пленки окислов удаляют в инертных газах на переменном токе - за счет эффекта катодного распыления и непрерывной работы осциллятора.Листовой металл толщиной до 5 мм сваривают без разделки кромок. При толщине металла до 15 мм применяют U-образную разделку кромок и при толщине свыше 15 мм выполняют Х-образную разделку с углом раскрытия кромок в обоих случаях от 60 до 90°. При толщине металла до 2 мм используют отбортовку кромок высотой 1-1,5. Размеры и форма подготовки кромок изделий из алюминия или его сплааов в зависимости от толщины и способа сварки регламентированы ГОСТ 14806-80 и ГОСТ 23792-79. Детали толщиной до 10-25 мм сваривают без предварительного подогрева, а при большей толщине рекомендуется детали предварительно подогревать до 300- 400 °С, литые силуминовые детали подогревают до 250-300 °С.Для предупреждения протекания жидкого металла сварочной ванны в зазор и «проваливания» шва применяют остающиеся или съемные подкладки. Остающиеся подкладки делают из материала, аналогичного свариваемому. Их размеры выбирают исходя из конструктивных соображений и технологических особенностей способа сварки. Для изготовления съемных подкладок рекомендуются угле-графитовые материалы, можно использовать нержавеющие или углеродистые стали. Форму и размеры канавок в этих подкладках выбирают исходя из обеспечения требований ГОСТ 14806-80. Сборочно сварочные приспособления должны обеспечивать свободную усадку сварных швов. Массивные части приспособлений не должны увеличивать теплоотвод от шва. Прихватку (длиной до 80 мм) выполняют такой же сварочной проволокой или электродом, что и сварку. После прихватки поверхность деталей следует зачистить от окислов. В процессе сварки прихватки полностью переплавляются. При сварке тонких листов применяют отбортовку кромок, а при сварке листов толщиной более 8-10 мм общий или местный подогрев до 250-300°С.Основным источником образования пор при сварке алюминия и его сплавов принято считать водород, содержащийся во влаге и жировых загрязнениях на свариваемых кромках. Кристаллизационные трещины наиболее характерны для алюминиевых сплавов систем:А1 - Мn (АМц), А1 - Мg(2АМг2), А1 - Zn - Мg - Сu (В 95), А1 - Сu - Мg - Мn (Д 16).Эти трещины устраняют соответствующим подбором сварочных материалов и другими технологическими мероприятиями. При сварке алюминиевых сплавов, легированных Zn и Мg, для предотвращения холодных трещин применяют предварительный подогрев изделия (или зоны расположения швов) до 250-400 С. Подогрев также эффективен для снижения затрат погонной энергии, особенно при сварке массивных деталей.
| Ориентировочные режимы аргонодуговой сварки алюминиевых сплавов неплавящимся вольфрамовым электродом переменным симметричным током: | ||||||
| Тип соединения | b, мм | d, мм, вольфрамового электрода | d, мм, присадочной проволоки | Iсв, А | Расход аргона, л/мин | Число проходов |
| С отбортовкой кромок | 1,0 1,5 2,0 | 1,0 1,5-2,0 1,5-2,0 | - - - | 45-50 70-75 80-85 | 4-5 5-6 1-8 | 1 1 1 |
| Встык, без разделки кромок, одностороннее | 2,0 3,0 4,0 | 1,5-2,0 3,0-4,0 3,0-4,0 | 1,0-2,0 2,0-3,0 2,0-3,0 | 55-75 100-120 120-150 | 5-6 7-8 8-10 | 1 1 1 |
| Встык, без разделки кромок, двухстороннее | 4,0 5,0 6,0 | 3,0-4,0 4,0-5,0 4,0-5,0 | 3,0-4,0 3,0-4,0 3,0-4,0 | 120-180 200-250 240-270 | 7-8 8-10 8-10 | 2 2 2 |
| Встык, с разделкой кромок | 6,0 8,0 10,0 | 4,0-5,0 4,0-5,0 5,0-6,0 | 3,0-4,0 4,0-5,0 4,0-5,0 | 220-280 270-300 270-300 | 7-8 9-12 9-12 | 3 3 5 |
| Тавровое, угловое и нахлесточное | 2-4 4-8 10 | 2,0-4,0 4,0-5,0 5,0-6,0 | 1,5-4,0 3,0-4,0 4,0-5,0 | 100-200 200-300 270-320 | 5-7 7-8 9-10 | 1-2 2-4 2-4 |
refdb.ru
Установки для сварки неплавящимся электродом в среде защитных газов .
Количество просмотров публикации Установки для сварки неплавящимся электродом в среде защитных газов . - 266
Механическое оборудование для дуговой сварки, наплавки , резки.
Предназначено для установки изделий в удобное для технологической обработки положение и в некоторых случаях для перемещения с требуемой технологии скоростью сварки.
Основным видом являются вращатели , выпускаемые трех разновидностей. Механическое оборудование имеет по ГОСТу маркировку. Основным, наиболее широко применяемым вариантом являются универсальные вращатели . Наименьшая грузоподъемность от 63 до 1000кᴦ. Перемещение планшайбы и ее разворот - электромеханическое (два двигателя с редуктором ). При выборе типоразмера крайне важно учитывать:
1. Возможность установки изделия на планшайбу.
2. Скорость вращения двигателя обеспечивают линейную скорость сварки на наименьшем радиусе.
3. Грузоподъемность уменьшается по мере увеличения плеча центра тяжести изделия. Обычно изделие длиной до 1м.
Т.к. стоимость оборудования пропорциональна массе , то для серийного и крупносерийного производства выбирают оборудование меньшее по массе.
Горизонтальные вращатели предназначены для обработки длинных изделий. Серийно выпускаются длиной до 6.3м - длина между планшайбами. Т.к. задняя опора подвижная, то ее располагают на рельсовом пути с возможностью фиксацией в каком-то положении.
Вертикальные вращатели используют в крупносерийном производстве, где целесообразно использовать не универсальное оборудование.
К механическому оборудованию относят роликовые стенды (вращатели) и кантователи.
Для подвесных и самоходных сварочных головок, также механизмов подачи проволоки выпускаются сварочные колонны.
Типовые колонны высотой от 3.5 до 6м - дорогое оборудование. Его целесообразно использовать в мелкосерийном и серийном производстве для крупногабаритных изделий. В случае если изделие малогабаритное и производство крупносерийное - дешевле сделать специальные стойки.
Сегодня выпускаются УДГ, УДГУ.
УДГ имеет трансформатор с подмагничивающим неподвижным шунтом . Блок управления цикла с помощью реле дуги обеспечивает при выключении напряжения холостого хода включение осциллятора . Когда зажигается дуга и напряжение на выходе источника питания падает с напряжения холостого хода до напряжения дуги , реле дуги отключается , при этом выключается осциллятор и включается ГСИ. Реле времени в блоке управления циклом отключает осциллятор ,даже если дуга не зажглась .Плавное регулирование тока обеспечивается подмагничиванием шунта трансформатора .
Установки типа УДГУ предназначены как для сварки на переменном токе, так и выпрямленном токе .В диагональ моста включают дополнительный тиристор для компенсации постоянной составляющей (источник питания с фазовым регулированием тока).Трансформаторы здесь нерегулируемы. Основная идея: обеспечить возможность работы на прямой полярности без наплавления электрода, кроме сварки на переменном токе .
С точки зрения горения дуги переменного тока установки хуже ,чем УДГУ поскольку при фазовом регулировании получаются большие перерывы между током прямой и обратной полярности. ИСВУ по силовой схеме близок УДГУ, но значительно более сложный .Здесь имеется дополнительно импульсный блок , стабилизация режимов с помощью комбинированных обратных связей по току и напряжению. Но в отличие от установок УДГ,УДГУ он не имеет собственного осциллятора и газовой аппаратуры. Длительность импульса и паузы регулируется с большой дискретностью, ступенчатым набором
Сегодня для этих целей используется также инверторный источник питания . У инверторных источников питания длительность импульсов и пауз от частоты не зависит и должна быть произвольной .Определяется постоянной времени сварочной ванны 0.01-1 сек.
Блок заварки кратера предназначен для плавного уменьшения тока и предотвращения образования дефектов типа кратер . Кроме того в составе установки есть еще блок управления циклом , который обеспечивает при нажатии кнопки ПУСК включение электропневмоклапана для продувки шлангов и горелки защитным газом .
Далее срабатывает включение встроенного осциллятора .Он может работать несколько секунд. В случае если дуга не зажглась ,то напряжение на выходе падает с напряжения холостого хода до напряжения дуги ,при этом срабатывает реле дуги, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ отключает осциллятор и включает генератор стабилизирующих импульсов (рабочий режим сварки).В случае если дуга обрывается , то снова начинает работать осциллятор .В нормальном процессе при нажатии кнопки "СТОП" происходит плавный спад тока, время спада регулируется в пределах нескольких секунд. Отклонение газового клапана происходит еще позднее с тем ,чтобы обеспечить защиту остывающего металла и вольфрама электрода .На установках УДГ,УДГУ в составе предусмотрен газовой аппаратуры, но устройств для измерения расхода газа там нет.
Установки УДГ имеют трансформатор с подмагниченным шунтом. Установки УДГУ и ИСВУ имеют нерегулируемый трансформатор , а регулирование тока обеспечивается тиристорным мостом (однофазная мостовая схема выпрямления).Принцип регулирования -фазовый. Установки УДГУ позволяют вести сварку и на постоянном , и на переменном токе. Это для того , чтобы обеспечить ее функциональные возможности .В установках ИСВУ нет газовой аппаратуры и осциллятора ,но зато есть импульсный блок для работы в импульсном режиме .Οʜᴎ предназначены для работы только на переменном токе.
referatwork.ru
Ручная дуговая сварка неплавящимся электродом в инертных газах ниобия и его сплавов
Наибольшее распространение получила ручная дуговая сварка неплавящимся электродом в камерах с контролируемой атмосферой ниобия и его сплавов, поскольку это оптимальный способ защиты металла шва и околошовной зоны (ОШЗ) от насыщения газами. Сварку ведут в защитной атмосфере, в которой содержание примесей ограниченно (объемные доли, %) - 1×10-4 кислорода (O2), 5×10-4 азота (N2), 2×10-4 влаги (h3O). Подготовка камеры к сварке включает в себя вакуумирование, продувку и заполнение ее инертным газом (аргоном или гелием).
Камеру откачивают до давления ≤3×10-4 мм рт.ст. Адсорбированный кислород и пары воды с внутренней поверхности камеры удаляют при помощи инфракрасного облучения и промывания сверхчистым гелием. Трубопроводы и вентили коммуникационной системы также необходимо продуть. После проведения всех подготовительных мероприятий камеру заполняют инертным газом до рабочего давления 0,05 ати. Во избежание подсоса воздуха, аргон или гелий закачивают с минимальной скоростью, которая обеспечивает заполнение камеры с незначительным избыточным давлением.
Инертные газы применяют дополнительно очищенные и осушенные, также необходима их постоянная очистка в связи с непрерывным загрязнением газами-примесями, выделяющимися в результате протекания технологических процессов сварки, газовой проницаемости материалов камеры, неплотностей вакуумных систем. Газоочистка позволяет получить среднюю концентрацию примесей кислорода, азота до 1×10-5%, паров воды до 1×10-4%.
В процессе сварки содержание примесей в инертном газе повышается и при достижении их концентраций, близких к допустимым, необходимо восстанавливать чистоту инертного газа. Поддержание концентраций примесей ниже допустимых достигается путем непрерывной циркуляции газа через газоочистку с помощью компрессора.
Для сварки используют аргон или гелий. Предпочтение заслуживает гелий, так как при ручной дуговой сварке неплавящимся электродом (TIG, GTAW) в нем величина сварочного тока для проплавления ниобия одной и той же толщины в среднем в 1,5 раза меньше, чем в аргоне. Но при одинаковой чистоте газов аргон (как более плотный) обеспечивает несколько лучшую защиту, чем гелий.
Для устранения возможных прожогов и неравномерного проплавления сборка деталей под сварку должна выполняться при минимальных зазорах. Сварка тонколистового ниобия и сплавов на основе ниобия в камерах с контролируемой атмосферой позволяет получать сварные швы без дефектов, при условии применения оптимальных режимов сварки.
Ориентировочные режимы ручной дуговой сварки неплавящимся электродом ниобия в защитной камере с инертным газом
1 | 100 | 8 | 0,28 | Аргон(Ar) |
1 | 175 | 4 | 1,12 | |
1 | 270 | 10 | 2,8 | |
2 | 220 | 10 | 0,42 | |
2 | 420 | 11 | 1,68 | |
3 | 360 | 12 | 0,42 | |
1 | 70 | 14 | 0,28 | Гелий(He) |
1 | 125 | 14 | 1,12 | |
1 | 200 | 16 | 2,24 | |
2 | 120 | 16 | 0,28 | |
2 | 270 | 16 | 1,68 |
При сварке неплавящимся электродом со струйной защитой сварного соединения инертным газом на воздухе не обеспечивается хорошее качество сварных швов в связи с ненадежностью защиты от примесей-газов атмосферы, вследствие чего этот вид сварки применяется ограниченно.
С этой целью сварку производят с местной защитой при помощи специальных насадок (микрокамер), которые одевают на сварочную горелку для защиты металла шва и околошовной зоны.
С обратной стороны защита обеспечивается струей инертного газа, который подводится к металлу шва через отверстия технологической подкладки. Размеры микрокамеры подбираются из расчета защиты инертным газом остываемого металла вплоть до температуры 200°C.
Расход аргона для металлов толщиной 1-2 мм на защиту зоны сварки и остывающих участков соединений составляет 16 л/мин, на защиту обратной стороны шва - 5 л/мин.
Ниобий можно сваривать на постоянном и переменном токе вольфрамовым электродом. Лучшие результаты получаются при ручной дуговой сварке неплавящимся электродом в среде инертных газов (аргона или гелия) постоянным током прямой полярности.
weldering.com
Технология сварки неплавящимся электродом
При дуговой сварке кромки свариваемого металла и электродная (присадочная) проволока расплавляются благодаря теплу, выделяющемуся электрической дугой. Расплавленный основной и электродный металл перемешивается в сварочной ванне и по мере продвижения дуги вдоль свариваемых кромок быстро остывает и, затвердевая, образует сварной шов.
Электрическая дуговая сварка подразделяется на сварку неплавящимся (угольным или вольфрамовым) и плавящимся (металлическим) электродами (рис. 1). Сварка неплавящимся электродом может осуществляться как без присадки (например, при сварке соединений с отбортовкой), так и с присадкой металлического прутка соответствующего состава. Этим способом в настоящее время преимущественно сваривают медь, алюминий, тонколистовую нержавеющую сталь и наплавляют твердые сплавы.
Рис. 1. Схема дуговой сварки металлическим (а) и угольным (б) электродами.
Наибольшее применение в промышленности нашел способ дуговой сварки плавящимся металлическим электродом, который осуществляется как вручную, так и при помощи специальных автоматов и полуавтоматов.
В качестве плавящихся электродов при ручной дуговой сварке применяют прутки диаметром 2—10 мм из соответствующего металла со специальным покрытием.
При таком способе сварщик вручную возбуждает дугу, поддерживает постоянство ее длины, подавая электрод в зону сварки по мере его расплавления, и перемещает электрод вдоль свариваемых кромок.
При автоматической сварке возбуждение дуги в начале процесса, подача электродной проволоки в зону сварки, а также продвижение дуги вдоль свариваемых кромок осуществляются специальными сварочными автоматами.
Обязанностью сварщика при автоматической сварке является включение и выключение автомата в начале и конце процесса.
При полуавтоматической дуговой сварке электродная проволока подается в зону сварки автоматически, а продвижение дуги вдоль свариваемого соединения осуществляется вручную.
Проволока подается внутри стальной спирали, вделанной в резиновый гибкий шланг, в связи с чем этот способ называют полуавтоматической шланговой сваркой.
В зависимости от способа защиты зоны сварки от окружающей среды сварочная дуга может быть открытой или закрытой.
При открытой дуге сварочная ванна может быть не защищена от соприкосновения с воздухом (сварка непокрытым электродом или электродом с меловым покрытием) или защищена слоем шлака и струей газа (сварка по флюсу, сварка электродами с толстым шлакогазообразующим покрытием, порошковой проволокой либо в струе защитного газа — аргона, гелия углекислого газа и др.), подаваемого в зону сварки под небольшим давлением.
К сварке закрытой дугой относится автоматическая и полуавтоматическая сварка под флюсом.
www.prosvarky.ru
Область применения установок для точечной сварки неплавящимся электродом
1. Сварка деталей ювелирных изделий (сварка стыков, звеньев цепи, колец, крапанов и пр.).
2. Сварка и ремонт изделий, изготовленных по технологии литья с камнями.
3. Прихватка деталей перед пайкой.
4. Заполнение пор и пустот в отливках из благородных металлов.
5. Монтаж деталей из разных сплавов в одно изделие.
Преимущества точечной сварки неплавящимся электродом
1. Используется для сварки всех ювелирных металлов: золота, платины, палладия, в том числе серебра, нержавеющей стали, титана, алюминия, олова, большинства сплавов бронзы, кобальтово-стальных сплавов, разнородных металлов между собой (например, золота и титана).
2. Сварка материалов толщиной 0,1–0,4 мм (листовой материал и проволока).
3. Глубокая сварка стыков и сварка изделий под углом.
4. Малые размеры точки сварки (диаметр 0,3–3 мм, глубина 0,1–0,8 мм), высокая точность ее нанесения и низкое распространение тепла (как при лазерной сварке) позволяют работать рядом с рубинами, сапфирами, изумрудами и другими материалами, не повреждая их.
5. Одним электродом можно выполнить до двух тысяч сварных соединений (вольфрам из электрода в точку сварки не переходит).
6. Применение высокочистого аргона (99,9%) обеспечивает наилучшее качество сварки.
7. Возможность регулировки мощности и длительности импульсов позволяет управлять размером точки и глубиной сварки, идеально подбирая их для каждого конкретного случая.
8. Оптическое устройство обеспечивает хорошую видимость рабочей зоны и защиту глаз [23–25].
2.2.2. Точечная контактная сварка
Контактная сварка – сварка давлением, при которой нагрев, необходимый для сварки, создается электрическим током, проходящим через зону сварки.
Точечная контактная сварка – контактная сварка, при которой шов получается в точке между деталями, расположенными между электродами, причем площадь сварной точки в контакте «деталь – деталь» приблизительно равна площади контактной поверхности электродов [21].
В ювелирном производстве, особенно в условиях массового производства, контактная точечная сварка, так называемая контактная пайка-прихватка, является незаменимым способом фиксации деталей перед пайкой или другими дополнительными операциями.
Припаиваемые детали изделий помещают в соответствующие по форме выемки матриц, закрепляемых на опорной плите. После чего к деталям подводят электрод. Соединение деталей в определенных точках происходит за счет местной пластической деформации, возникающей от нагрева электрическим током. Одновременно электроды, проводящие ток, являются пуансонами, служащими для осадки металла в нагретой зоне. Точечный сварной шов достаточно прочен, чтобы выдержать нанесение флюса, припоя, транспортировку деталей к месту пайки [3].
Область применения установок для контактной точечной сварки
Аппараты контактной точечной сварки (рис. 2.3) предназначены для работы с изделиями из драгоценных металлов и их сплавов (кроме серебряных сплавов высоких проб), нержавеющей стали, титана, кобальтово-стальных сплавов, алюминия, олова, большинства сплавов меди (латунь, бронза и др.). С их помощью присоединяются такие элементы ювелирных изделий, как флажки, стойки, касты, зернь, накладки, ушки, шарниры и т.п.
Рис. 2.3. Аппараты контактной точечной сварки
studfiles.net
