Меню Рубрики

Механизированная дуговая сварка в углекислом газе

Механизированная сварка в углекислом газе — это недорогой и качественный способ сварки

Содержание:

Развитие не стоит на месте. Изобретаются новые технологии, усовершенствуются старые методы. Надежность и крепость сварочных швов – одно из направлений работы ученых для улучшения качества работ.

Одним из таких усовершенствований стала разработка сварки в защитных газах, как разновидности дуговой сварки. Защитный углекислый газ обтекает дугу и сварочную ванну во время работы, благодаря чему свариваемый металл не окисляется под действием кислорода и азота, содержащихся в воздухе.

Особенности сварки.

Основополагающим параметром для сварки является полярность тока, сила тока, напряжение дуги, скорость сварки, диаметр электродной проволоки, вылет электрода и расход защитного газа. Для сварки в основном применяется ток обратной полярности. Переменный и постоянный ток прямой полярности не используются в работе из-за нестабильности процесса сварки и низких параметров получаемого шва.

Электродная проволока при сварке в защитных газах.

Так как углекислый газ не нейтрален (под действием высокой температуры он распадается на оксид углерода и свободный кислород), во время сварки металл шва становится пористым и имеет низкие качественные характеристики. Чтобы избежать таких негативных последствий, во время сварки используют электродную проволоку, насыщенную раскисляющими примесями: кремнем и марганцем. Благодаря таким добавкам сварочный шов получается непористым и с устойчивыми техническими характеристиками. Диаметр электродной проволоки напрямую зависит от толщины заготовок: чем толще заготовка, тем, соответственно, толще и сама проволока. При использовании электродной проволоки разных диаметров, при одних и тех же условиях, изменяются характеристики сварочного шва. Так при увеличении диаметра проволоки получаем меньше наплавки, увеличение ширины шва и уменьшение глубины проплавления металла.

Ток в сварочном процессе.

Чем больше сила тока, тем глубже проплавляется металл, одновременно объем наплавленного металла растет медленнее, чем идет проплавка. Соответственно количество электродного металла в сварочном шве значительно меньше. Данный факт увеличивает вероятность возникновения трещин в швах на конструкциях из сталей с повышенным содержанием углерода. При повышении силы тока ширина шва вначале сварочных работ увеличивается, потом же несколько уменьшается. При выборе силы тока следует исходить из параметров максимальной ширины данного шва.

Сварочная дуга.

Напряжение дуги влияет на глубину проплавки металла. Чем выше напряжение, тем меньше глубина проплава. При этом немного увеличивается ширина шва, объем наплавного и размер проплавленного металла. Так же следует учесть, что при увеличении напряжения дуги приводит к большему разбрызгиванию металлических капель, тем самым снижается защитная функция потока газа. Что в свою очередь ведет к появлению пор и увеличению концентрации газов внутри шва.

Скорость.

Скорость сварки оказывает влияние на размеры швов и объем наплавленного и проплавленного металла. Чем больше увеличивается скорость, тем меньшими становятся швы и уменьшаются объемы проплавленного металла и наплавленного.

Рабочий пост.

На рабочем посту обязательно должно быть:

  • источник постоянного тока;
  • полуавтомат;
  • баллон с газом;
  • предредукторный осушитель;
  • подогреватель газа;
  • редуктор;
  • ротаметр;
  • амперметр;
  • вольтметр;

Преимущества механизированной сварки в углекислом газе.

Механизированная сварка в углекислом газе позволяет осуществлять сварочные работы под любым углом в пространстве и на весу, эффективнее ручной сварки в 2-3 раза. Сам сварочный шов более устойчив к деформации и внутреннему давлению. Механическая сварка, в отличие от автоматической, намного маневреннее и легче, что дает сварщику свободу при перемещении между узлами конструкций. Так же стоит отметить, что у рабочего есть возможность визуально контролировать направление дуги по сварочному шву.

Недостатки этого способа сварки.

При работе стоит учесть, что сварка в углекислом газе дает сильное разбрызгивание металла на токах 200-400 А. Это требует дальнейшей зачистки шва и поверхности изделия, да и внешне шов хуже смотрится, чем при сварке под флюсом. Еще одним недостатком является большое выделение газа на месте сварки. Также надо учитывать, что при сильном ветре поток защитного газа сдувается.

Механизированная сварка в углекислом газе – один из уже опробованных с доказанной эффективностью способов крепежа и сборки металлических конструкций любой сложности. Но необходимо соблюдать все меры предосторожности, ведь работа осуществляется не только со сваркой, но и с газами.

источник

Механизированная сварка в среде углекислого газа

Сущность способа сварки в среде углекислого газа. Сварка в среде углекислого газа (СО2) является разновидностью дуговой сварки. Схема сварочного процесса приведена на рис. 10.9.

Рис. 10.9. Способ сварки в среде СО2

1 – сварочная проволока; 2 – токоведущий мундштук; 3 – сопло; 4 – струя защитного газ; 5 – сварочная дуга; 6 – сварочная ванна; 7 – шов

Сварка производится голой сварочной проволокой диаметром 1,4…2 мм, которая подается через токоведущий мундштук. В зону сварки через сопло поступает углекислый газ, струя которого, обтекая сварочную дугу и сварочную ванну, предохраняет расплавленный металл от воздействия атмосферного воздуха.

Электродная проволока подается непрерывно в зону сварки со скоростью плавления. Сварочная горелка перемещается вдоль свариваемых кромок, в результате чего совершается процесс сварки с образованием шва. Сварку производят на постоянном токе обратной полярности (плюс на электроде).

Различают механизированную и автоматическую сварки. В первом случае механизирована подача проволоки, а горелка перемещается сварщиком вручную. В случае автоматической сварки механизированы подача проволоки и перемещение сварочной горелки.

Углекислый газ является химически активным газом, поэтому для сварки применяют проволоку марок Св-08Г2С или Св-08ГС, содержащих в своем составе раскислители кремний и марганец.

Основные достоинства сварки в среде СО2:

– обеспечивает получение высококачественных сварных соединений из различных металлов при высокой производительности по сравнению с ручной дуговой сваркой благодаря применению высокой плотности тока (100…200 А/мм 2 );

– высокое качество сварного шва;

– в отличие от сварки под слоем флюса возможно визуальное наблюдение за процессом горения дуги и образования шва, что особенно важно при механизированной сварке;

– в отличие от сварки под слоем флюса не требует приспособлений для удержания флюса, поэтому возможна сварка как нижних, так и вертикальных и горизонтальных швов.

К недостаткам следует отнести возможность сдувания струи газа ветром или сквозняком, что ухудшает защитное действие газа и качество шва; необходимость защищать рабочих от излучения дуги и от опасности отравления при сварке в замкнутом пространстве. Кроме того, сварка в углекислом газе возможна только при постоянном токе и дает менее гладкую поверхность шва, чем сварка под флюсом.

Оборудование поста для сварки в среде углекислого газа. Для механизированной сварки в среде углекислого газа применяются полуавтоматы отечественного производства марок ПДГ-516, ПДГ-508, ПДГ-415, ПДГ-252 и др., а также полуавтоматы зарубежных фирм. Сварочные полуавтоматы имеют в своем составе примерно одинаковые функциональные блоки и отличаются друг от друга лишь мощностью и конструктивным исполнением. В качестве примера представлен пост механизированной сварки в углекислом газе полуавтоматом ПДГ-516, блок-схема которого представлена на рис. 10.10.

Сварочная проволока подается в зону сварки подающим механизмом, состоящим из двигателя постоянного тока, редуктора и двух пар роликов-шестерен с гладкими коническими канавками. Рычажным механизмом верхние ролики прижимаются к нижним. Сварочная проволока из кассеты подается роликами-шестернями через шланг в сварочную горелку. Сюда же подаются сварочный ток через кабель от выпрямителя и углекислый газ из баллона с углекислотой. Для сварки в углекислом газе используются выпрямители с жесткой внешней характеристикой марок ВС-300, ВДГ-301 и др. (в процессе сварки напряжение на дуге постоянно и не зависит от величины сварочного тока) или универсальные выпрямители ВДУ-504, ВДУ-506.

Рис. 10.10. Блок-схема полуавтомата для сварки в среде СО2:

1 – сварочная горелка; 2 – механизм подачи электродной проволоки;

3 – кассета с электродной проволокой; 4 – сварочные кабели; 5 – баллон

с углекислотой; 6 – подогреватель газа; 7 – редуктор-расходомер; 8 – кабель

управления; 9 – сварочный выпрямитель; 10 – осушитель газа

В баллоне сварочная углекислота находится в жидком состоянии. После испарения углекислый газ проходит через подогреватель, редуктор-расходомер, электрогазовый клапан и поступает в сварочную горелку. В случае применения несварочной (пищевой) углекислоты, с повышенным содержанием влаги, в газовую магистраль дополнительно включают осушитель. Испарение углекислоты проходит с поглощением тепла. Подогреватель повышает температуру углекислого газа, предотвращая замерзание редуктора. Редуктор-расходомер обеспечивает снижение давления газа до рабочего значения и контроль его расхода в процессе сварки.

Электрогазовый клапан представляет собой исполнительный механизм, открывающий и закрывающий подачу газа в сварочную горелку.

Блок управления сварочным полуавтоматом (БУСП) с электрогазовым клапаном расположен сзади подающего механизма и обеспечивает выполнение следующих операций:

– включение и выключение электрогазового клапана (выключение выполняется с регулируемой задержкой 1…5 с, что обеспечивает защиту жидкого металла вплоть до его затвердевания);

– включение и выключение электродвигателя подачи проволоки (скорость подачи проволоки регулируется резистором на панели блока управления);

– включение и выключение сварочного выпрямителя (выключение выполняется с регулируемой задержкой 0,5…3 с, что обеспечивает заварку кратера).

При нажатии выключателя на сварочной горелке происходит включение газового клапана и подача газа в зону сварки. Через 1 с включаются источник питания сварочной дуги и привод подачи электродной проволоки. При замыкании сварочной проволоки на изделие зажигается дуга.

При размыкании выключателя останавливается двигатель подачи электродной проволоки, происходит растяжка дуги и ее обрыв. Через 0,5…3 с выключается источник питания и через 1…5 с – газовый клапан (снимается напряжение со сварочной горелки и прекращается подача газа). Следующее включение происходит при нажатии кнопки на сварочной горелке.

Технические характеристики полуавтомата для сварки в углекислом газе ПДГ-516 с ВДУ-506 представлены в табл. 10.4.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: При сдаче лабораторной работы, студент делает вид, что все знает; преподаватель делает вид, что верит ему. 9414 — | 7314 — или читать все.

85.95.178.252 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)

очень нужно

источник

Механизированная сварка в углекислом газе

Механизированная сварка в углекислом газе — это дуговая сварка плавящимся стальным электродом (проволокой), при которой в качестве защитного газа, поступающего в зону дуги, используется углекислый газ. Этот способ сварки выгодно отличается от многих других способов механизированной сварки: он универсален и обеспечивает производство работ во всех пространственных положениях шва, дает возможность наблюдения за процессом горения дуги и образованием шва (что является очень важным фактором при сварке с применением полуавтоматов), имеет низкую стоимость и высокую производительность процесса (в 1,5 — 3 раза выше по сравнению с ручной дуговой сваркой). Указанные и некоторые другие преимущества способствуют самому широкому применению сварки в углекислом газе в промышленном строительстве, в частности при изготовлении, почти всех типов конструкций из углеродистых и низколегированных сталей. На монтажной площадке сварка в углекислом газе применяется в незначительном объеме, что вызвано, главным образом, низкой эффективностью газовой защиты места сварки от ветра. К относительным недостаткам сварки в углекислом газе по сравнению со сваркой самозащитной порошковой проволокой можно причислить необходимость использования не всегда удобной при производстве работ газовой аппаратуры и шлангов, а также повышенное разбрызгивание расплавленного металла.

С помощью механизированной сварки в углекислом газе изготовляют и монтируют стальные конструкции зданий, цилиндрические резервуары и сферические газгольдеры, объекты доменных комплексов, трубопроводы, высотные, морские и многие другие ответственные сооружения. По некоторым оценкам снижение стоимости наплавленного металла, выполненного сваркой в углекислом газе, по сравнению с ручным процессом может достигать 30 — 50%. Уровень механизации сварочных работ на ряде заводов металлоконструкций превышает 90%, что в значительной степени достигается благодаря широкому использованию механизированной сварки в углекислом газе.

Оборудование. Для механизированной сварки в углекислом газе требуется тот же состав оборудования, что и для сварки порошковой проволокой. Вместе с тем имеется и ряд отличительных особенностей, связанных со спецификой процесса сварки и касающихся в основном конструкции полуавтомата (механизма подачи проволоки, горелки, шкафа управления).

источник

Технология механизированной сварки в углекислом газе

Механизированная сварка в углекислом газе производится с помощью шланговых полуавтоматов. В качестве источников питания используются преобразователи или выпрямители с жесткой или пологопадающей вольтамперной характеристикой. Сварка ведется на постоянном токе обратной полярности.

Марка сварочной проволоки должна подбираться в соответствии с указаниями, приведенными в подразделе 3.3 РД 34.15.132-96.

Для механизированной монтажной сварки в углекислом газе используется главным образом проволока диаметром 1,0-1,6 мм. Проволока диаметром 1,8-2,5 мм может применяться для сварки изделий в нижнем положении.

Требования к подготовке кромок и сборке элементов под механизированную сварку такие же, как под ручную дуговую сварку.

Ориентировочные режимы механизированной сварки в углекислом газе приведены в табл. 6.4РД 34.15.132-96

Техника механизированной сварки в углекислом газе мало чем отличается от ручной дуговой сварки.

Сварку металла толщиной до 5 мм рекомендуется выполнять «углом вперед», при большей толщине — «углом назад».

Механизированную сварку в углекислом газе вертикальных швов металла толщиной до 5 мм следует вести сверху вниз, при большей толщине металла — снизу вверх.

Ориентировочные режимы механизированной сварки в углекислом газе

(постоянный ток, обратная полярность, нижнее положение шва)

Вид соединения Толщина металла, мм Диаметр проволоки, мм Сварочный ток, А Напряжение, В Скорость сварки, м/ч Вылет электрода, мм Расход газа, л/мин
Стыковое, без скоса кромок 1,2-1,6 200-350 23-32 25-120 12-20 8-12
1,2-2,0 250-420 25-36 25-70 12-20 10-16
1,2-2,5 320-450 29-38 20-45 12-25 12-16
1,2-2,5 380-500 33-40 15-25 15-25 12-16
Стыковое, угол скоса кромок 30° 1,4-2,5 380-500 33-40 16-25 15-25 12-16
1,6-2,5 380-500 33-40 12-25 18-25 12-18
1,6-2,5 450-500 36-40 18-20 18-25 12-18
Тавровое, без разделки кромок Катет шва 5-8 1,2-2,5 200-350 22-32 18-40 12-20 7-12

Примечание. При сварке в потолочном и вертикальном положениях величина тока должна быть уменьшена на 15-20 %.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Как то на паре, один преподаватель сказал, когда лекция заканчивалась — это был конец пары: «Что-то тут концом пахнет». 8441 — | 8048 — или читать все.

85.95.178.252 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)

очень нужно

источник

Механизированная сварка

Механизированная или частично механизированная сварка является дуговой сваркой, в процессе которой плавящийся электрод и дуга перемещается при использовании каких-либо механизмов или специального оборудования, специально для этого предназначенного. При помощи данного вида сварки можно выполнять любые сварочные работы, к примеру с нахлестом, тавровые, угловые или стыковые.

Автоматическая дуговая сварка является дуговой сваркой, при которой дуга возбуждается. А электрод подается при помощи только механизированного оборудования, а человек при этом вообще не принимает участие в процессе. Все происходит по четко заданной программе, которая продумывается заблаговременно.

Механизированная и автоматическая дуговая сварка подразумевает образование соединения особым образом. Происходит расплавление электрода и сварочного металла, капли данных материалов отправляются в сварочную ванну, а затем тщательно перемешиваются между собой. Жидкий металл обрабатывается при использовании дополнительного флюса или газа, что кардинально отличает автоматизированную сварку от ручной. Металл начинает раскисляться и легироваться. Дуга перемещается около свариваемых кромок, а также приходит в движение сварочная ванна.

Существует несколько видов сварки механизированного типа

  1. Углекислый газ и его смеси с кислородом сваривает стальные изделия со средним содержанием углерода и низколегированные. Углекислый газ способен варить сталь при толщине 40 мм, а смеси газов могут справиться с толщиной 80 мм. В процессе сварки газы повышают ее свойства и характеристики. Углекислый газ расходуется в зависимости от того, насколько мощная дуга участвует в процессе, типа электрода, какие потоки воздуха в помещении в процессе сваривания металлов.
  2. Инертные газы, к примеру аргон или гелий, способен сваривать алюминиевые детали, магниевые, титановые или различные сплавы из этих материалов. Сварить можно любые легированные стали и со средним и низким содержанием углерода. Использовать данные газы рекомендуется, ведь гелий имеет плотность намного меньше, чем воздух, а аргон наоборот. Также данные газы не образуют химические соединения с металлическими конструкциями, поэтому в них можно сварить любые сплавы или металлы.
  3. При помощи флюса можно сваривать легированные стали, со средним или низким содержанием углерода. Также прекрасно для этого подходят титан, алюминий, чугун, медь или сплавы из данных материалов.

Флюс является порошкообразным материалом, который в процессе сварки обеспечивает функции электродов при ручной сварке. Его основа состоит из силиката марганца. Также флюсы можно разделить на две разновидности:

Неплавленными называют флюсы спеченные или керамические. Плавленные получаются при плавлении в печи определенных компонентов и составов. Керамические флюсы включают в себя порошковые материалы, которые соединяются в небольшие зерна специальными веществами, к примеру это может быть жидкое стекло. Спеченные флюсы спекают в печах, причем для этого используются те же порошкообразные вещества и высокие температуры, а потом частицы раздрабливаются до необходимого размера.

При сварке некоторые частицы флюса расплавляются, а когда затвердевают, становятся похожи на шлаковые корки. Не расплавленный флюс можно использовать в дальнейшем после того, как он просеивается.

При помощи порошковых проволок можно сварить низколегированные и низкоуглеродные стали, а при порошковых проволоках и высоколегированные, а также нержавейку и медные детали и сплавы. Они могут достигать толщины около 40 мм. Порошковые проволоки имеют оболочку из металла, которая заполняется шихтой.

Самой простой конструкцией из всех является порошковая проволока с трубчатым поперечным сечением. Чтобы сделать ее более жесткой, а также изменить соотношение металлических компонентов, необходимо применять проволоку, в которой во внутренней полости кромки металлов немного отогнуты в стороны.

Важно! Металл внутри оболочки рекомендуется выбирать в прямой зависимости от того, какой металл необходимо будет сваривать.

В шихту данного вида проволоки необходимо ввести компоненты, которые способны справляться с некоторыми функциями:

  • защита расплавляемого металла от кислородного воздействия и азота, окисления и легирования металлов;
  • дуга начинает гореть стабильно и равномерно;
  • шов формируется намного лучше и качественнее.

Применяется три разновидности порошковых проволок при механизированной сварке. Они могут быть:

  • самозащитные, для сваривания в углекислом газе;
  • для сваривания при помощи флюса;
  • самозащитные порошковые проволоки, которые не требуют дополнительного флюса и использования углекислого газа.

Технология для механизированной сварки

Для автоматической и механизированной сварки используются автоматические и полуавтоматические приспособления и аппараты. Они комплектуются источниками тока, для того, чтобы питать дугу.

Данные автоматы рассчитаны на выполнение таких функций, как:

  • возбуждение и приведение дуги в движение;
  • регулировка сварочного процесса;
  • электродная проволока подается с такой же скоростью плавления, которая необходима при сварке;
  • дуга передвигается равномерно около свариваемых кромок.

Полуавтоматическое оборудование имеет два основных устройства. Самоходная головка или трактор, а также аппаратуру для управления.

Сварочные автоматы для сваривания в газовых образованиях включают в себя специальные газовые редукторы, баллоны с кислотами, подогреватели и осушители, которые необходимы для очищения газов от лишней влажности.

При помощи трактора подается электродная проволока, а ток проводится к сварочному месту. Механизированный способ сваривания при помощи электродных проволок обычно включает в себя два ролика, один ведущий, а другой вспомогательный. Именно они надежно удерживают проволоку и сжимают ее с нужной силой. Они наматывается на специальные кассеты, поэтому происходит проталкивание через шланги, а затем при помощи тога подается в зону расположения дуги.

У сварочного автоматического оборудования под флюсом есть специальные системы, которые убирают излишки флюса. Трактор для сварки при помощи защитных газов есть горелка, которая направляет в необходимую зону электродную проволоку, подводит к ней ток и подает газовые образования в нужное место. На месте горелки обычно располагается держатель, который подает флюс через специальный бункер.

Механизированная и автоматическая сварка и ее применение

Механизированная сварка помогает накладывать прямые и кривые швы, а также позволяет производить сваривание в труднодоступных местах. Металлы должны быть средней и небольшой толщины, чтобы обеспечивать надежное и качественное сваривание. Данные виды сварки применяются при ремонтных и производственных работах. Кольцевые и прямолинейные швы при использовании на производстве, которые имеют длину больше 300 мм, обычно выполняются только при использовании автоматического сварочного оборудования.

При транспортном и машиностроительном производстве механизированная сварка плавящимся электродом применяется при производстве локомотивов или вагонов. Балки необходимо сваривать под флюсом на потоке. Рамы обычно сваривают при помощи углекислого газа. В сельском хозяйстве и производствах оборудования практически около 80 % работ выполняется при помощи углекислого газа.

При автоматической сварке при применении флюса и углекислого газа в основной массе свариваются трубы и другие детали, которые имеют большой диаметр.

Механизированная сварка с применением дополнительного флюса, углекислого газа и порошковых проволок постоянно используется в строительстве печей, для специальных резервуаров для хранения опасных и легко возгораемых веществ, для строительства мостов и судов, а также в других видах производств.

источник

3.3. Сварка в среде углекислого газа

Сварка в углекислом газе (сварка в С02) является одним из наиболее распространенных способов сварки. Она экономична, обеспечивает достаточно высокое качество швов, особенно при сварке низкоуглеродистых сталей, требует более низкой квалификации сварщика, чем ручная, позволяет выполнять швы в различных пространственных положениях. В качестве оборудования используются обычно полуавтоматы, но сварка может быть и автоматической. В международной практике способ сокращенно называется MAG (Metal Active Gas).

Схема процесса приведена на рис. 3.30. Защитный газ 1, выходя из сопла 4, вытесняет воздух из зоны горения. Сварочная проволока 2 подается вниз роликами 3, которые вращаются двигаРис. 3.30. Схема процесса сварки в защитных газах плавящимся электродом

телом подающего механизма. Подвод сварочного тока к проволоке осуществляется через скользящий контакт 5.

Учитывая, что С02 — активный газ и может вступать во взаимодействие с расплавленным металлом, сварка имеет ряд особенностей.

В зоне дуги углекислый газ диссоциирует:

Образовавшийся кислород взаимодействует с расплавленным металлом сварочной ванны с образованием оксида железа:

Окисление сварочной ванны ухудшает механические свойства шва и в первую очередь его пластичность. Для предотвращения этого процесса в сварочную ванну вводят элементы-раскислители, хорошо взаимодействующие с кислородом. Обычно это марганец и кремний. Раскислители выводят в шлак избыток кислорода и на участках сварочной ванны, имеющих пониженную температуру, восстанавливают железо из оксидов:

Введение раскислителей в сварочную ванну обычно осуществляется через проволоку. Поэтому при сварке в С02 используется сварочная проволока, легированная марганцем и кремнием. При сварке низкоуглеродистых сталей эго обычно проволока марки Св08Г2С, содержащая 0,08 % С, 2 % Мп и 1 % 81 (ГОСТ 2246-70), или проволоки С38П, 04811, состав которых приведен в 180 14341-2010.

Однако, несмотря на введение раскислителей, характеристики пластичности шва получаются ниже, чем при сварке под флюсом или ручной сварке электродами с основным покрытием. Поэтому сварку в С02 не рекомендуют использовать для ответственных конструкций, работающих при низких температурах в условиях переменных и ударных нагрузок.

Имеет свои особенности и перенос электродного металла при сварке в С02, что связано со специфическими свойствами углекислого газа — высокой теплопроводностью в области температур сварочной дуги и большими затратами теплоты на диссоциацию многоатомного газа С02. Это приводит к интенсивному отбору тепла с поверхности дуги и ее сжатию. Вследствие сжатия равнодействующая сила, приложенная к капле электродного металла, направлена вверх и препятствует ее переносу в сварочную ванну. При этом создаются условия для роста капли и ее асимметричного расположения по отношению к оси электрода, что часто приводит к выносу капли из зоны дуги.

Перенос электродного металла может осуществляться короткими замыканиями. При увеличении силы тока он переходит в крупнокапельный. Рассмотрим процесс подробнее. Перенос одной капли расплавленного металла можно разделить на шесть стадий (рис. 3.31).

Первая стадия — начало плавления проволоки и образование капли. По мере роста капли передача тепла от дуги к проволоке ухудшается. Скорость плавления проволоки (цпл) при этом уменьшается. Скорость же подачи проволоки (цпп) остается прежней. На короткий промежуток времени оп_п становится больше ц|1Л и капля приближается к изделию. Сила тока при этом достаточно стабильна (рис. 3.31, а).

Вторая стадия — касание капли сварочной ванны. Начинается режим короткого замыкания, ток растет. Капля в месте ее касания

Рис. 3.31. Стадии переноса одной капли электродного металла (в) и изменение силы тока при неуправляемом переносе (а) и при управляемом переносе по системе 5ТТ (6)

сварочной ванны вследствие большой плотности тока перегревается, в результате чего происходит выброс брызг.

Третья стадия — режим короткого замыкания, дуга гаснет, сварочный ток максимальный, капля максимально нагрета, уменьшаются силы поверхностного натяжения, удерживающие ее на конце проволоки, возрастают электродинамические силы.

Вследствие этого процесса на четвертой стадии между проволокой и каплей образуется перемычка, плотность тока в которой возрастает и которая разрывается с выбросом брызг (пятая стадия). Длина дуги восстанавливается, восстанавливается сила тока, капля переходит в сварочную ванну (шестая стадия). Затем цикл переноса капли повторяется.

Время переноса одной капли составляет 0,01. 0,002 с, т.е. за 1 с переносится 100. 500 капель (в зависимости от режима сварки). Поэтому сварщик не замечает моментов короткого замыкания и воспринимает дугу как горящую постоянно.

Рис. 3.32. Процесс зажигания дуги и переноса капли электродного

При увеличении силы сварочного тока капля может отрываться раньше, чем коснется ванны. В этом случае перенос короткими замыканиями переходит в крупнокапельный, при котором брызги дополнительно образуются при падении капли в сварочную ванну, а также при возможном выдувании капли из зоны сварки.

Различные стадии процесса переноса капли приведены на рис. 3.32. Внизу показана осциллограмма изменения силы тока за время переноса одной капли. Пики тока соответствуют коротким замыканиям.

Описанный процесс позволяет понять механизм разбрызгивания электродного металла.

Основными причинами брызг являются: перегрев нижней части капли при ее касании сварочной ванны; разрыв перемычки между каплей и проволокой, выдувание капли из зоны сварки; расплескивание сварочной ванны. Некоторые из описанных явлений представлены на рис. 3.33.

Возможно образование брызг и при нарушениях технологического процесса сварки. Например, при наличии на проволоке ржавчины, что приводит к частым взрывам крупных капель; при неправильном соотношении между параметрами режима сварки, когда проволока выбрасывается из зоны сварки нерасплавившимися частями. Аналогичные выбросы возможны и вначале сварки при плохих динамических характеристиках источника питания дуги.

На рис. 3.34 приведена зависимость потерь на разбрызгивание от силы сварочного тока для различных диаметров сварочной про-

Рис. 3.33. Последовательность переноса капли электродного металла: а — с расплескиванием сварочной ванны; б — с выдуванием капли из зоны

волоки. Для каждого диаметра проволоки существует область токов, при которых разбрызгивание максимально — эта область соответствует крупнокапельному переносу. Увеличивается разбрызгивание и при увеличении диаметра проволоки.

Повышенное разбрызгивание, которое достигает 10. 15 % от массы проволоки, является существенным недостатком сварки

Рис. 3.34. Зависимость потерь на разбрызгивание от силы сварочного тока при различных диаметрах проволоки (проволока Св08Г2С)

в СО2, так как ведет к перерасходу проволоки, требует дополнительных затрат на зачистку свариваемого металла и сопла горелки полуавтомата. Причем брызги при сварке в СО2 сильнее привариваются к металлу, чем при сварке покрытыми электродами, так как практически не покрыты шлаковой пленкой.

Улучшить процесс переноса электродного металла и уменьшить разбрызгивание позволяет введение в сварочную проволоку щелочных и щелочноземельных металлов (цезия, рубидия и др.), однако это существенно увеличивает стоимость сварочной проволоки и не всегда приемлемо для предприятий. Возможно также применение порошковых сварочных проволок (подробнее см. в 4.2).

В последнее время в связи с распространением инверторных источников питания, которые обладают значительно меньшей по сравнению с тиристорными инерцией реагирования силового блока на управляющий сигнал, появился ряд систем управления переносом в процессе сварки в СО2.

Одной из первых была создана система STT (Surface Tension Transfer — перенос за счет сил поверхностного натяжения) (см. рис. 3.31, 6), разработанная фирмой Lincoln Electric. Цель системы — максимально уменьшить электродинамическое воздействие на каплю, заставив ее плавно перетекать в сварочную ванну. Это делается за счет управления силой тока на стадии переноса одной капли. Это иногда называют управлением эпюрой сварочного тока, в отличие от систем управления сварочным током как режимом сварки.

В период начинает образовываться капля, /св = const. Когда капля коснулась металла, сварочный ток аппаратными средствами на несколько миллисекунд выключается (период ^-?2)- Это позволяет снизить последствия короткого замыкания, капля не перегревается и выброса брызг не происходит. Далее, чтобы капля не остыла, сила тока кратковременно увеличивается (период ?2

?з)> а когда происходит разрыв перемычки (период ?з-is), ток снова выключается. Перемычка разрывается без воздействия электродинамических сил, поэтому брызг расплавленного металла практически нет. После этого надо снова начать интенсивное плавление проволоки, поэтому ток увеличивается (?5), а затем возвращается в исходное для начала переноса значение (?6). Таким образом, наиболее проблемные моменты переноса — касание капли металла

и разрыв перемычки — происходят при отключенном токе, что резко уменьшает количество брызг — до 1. 2 %.

В последнее время появилась новая модификация системы — ЭТТ II, которая использует более совершенную элементную базу и программное обеспечение для формирования обратных связей с дугой и ее управления. Система хорошо зарекомендовала себя при сварке корневого шва трубопроводов, который, как правило, является наиболее проблемным при сварке.

По другому пути пошла фирма Ргошш. Посчитав, что импульс тока большой величины (период на рис. 3.31, 6) чрезмерно перегревает металл, они решили осуществлять сброс капли с проволоки нс за счет электродинамических сил, а за счет механического воздействия на проволоку. После короткого замыкания (рис. 3.35, а) следует реверс подачи проволоки. Она кратковременно поднимается вверх, зажигается дуга, которая расплавляет каплю металла на проволоке (рис. 3.35, б, в). В этот момент проволока начинает опускаться (рис. 3.35, г, д) и капля доставляется в сварочную ванну. Для ее обрыва проволока снова идет вверх и цикл повторяется (рис. 3.35, е).

Рис. 3.35. Стадии переноса капли по системе СМТ

Система получила название Cold Metal Transfer (СМТ) — «холодный перенос металла». Система СМТ широко распространена при сварке тонкого металла, например кузовов автомобилей.

Существуют и другие аппаратные способы снижения разбрызгивания, разработанные другими фирмами.

Основными параметрами режима сварки в СО2 являются диаметр электродной проволоки d„, сила сварочного тока /св, напряжение на дуге U,v скорость сварки г;св, скорость подачи сварочной проволоки оПЛ1, вылет электродной проволоки i, расход защитного газа Сг

Сила сварочного тока, как и при сварке иод флюсом, выбирается в зависимости от требуемой глубины проплавления:

где #пр — глубина проплавления; k?, — коэффициент, зависящий от диаметра проволоки (табл. 3.8).

источник

Adblock
detector