Меню Рубрики

Механизированная сварка в среде инертного газа

Оборудование для ручной и механизированной сварки в защитных газах

Односторонняя сварка автоматами на медном перемещающемся ползуне.

Этот способ был разработан в ИЭС им. Патона и был внедрён в производство в виде автомата ТС-32 (Рис.6.7.) и ТС-44. Это способ сварки листов по повышенному зазору с применением подвижного охлаждаемого медного ползуна, закреплённого на тележке, которая с помощью специального ножа соединялась со сварочным трактором через зазор между свариваемыми листами. Одно из требований при таком способе сварки – сохранение постоянным начального зазора между листами. Это достигалось наличием сборочных скоб, устанавливаемых поперёк будущего сварного шва через 800 – 1200 мм и которые в процессе сварки должны удаляться. Такие автоматы позволяли сваривать листы полотнищ толщиной до 12 мм. Позже в ЦНИИ ТС был разработан аналог этих автоматов — автомат типа «Бриг». Существенным недостатком этого высокопроизводительного способа сварки явилось наличие сверхнормативных остаточных местных сварочных деформаций типа «волнистости» (потеря устойчивости) на толщинах 4-6 мм и «домиков» на толщинах 8-12 мм по концам стыковых соединений на длине 800 – 1200 мм. Несмотря на этот недостаток, стоимость сборки листов полотнищ снизилась в 2 раза, а стоимость сварки – в 1,5 раза.

Полуавтоматы. Установки для сварки полуавтоматами типа ПШ-5 (ПШ-5У), ПШ-54 под слоем флюса в настоящее время в судостроении не применяются в силу их недостатков – значительный вес держателя (из-за бункера с флюсом), малый запас флюса, невозможность плавного регулирования скорости подачи проволоки.

Отечественная промышленность располагает большим числом различных автоматов и полуавтоматов для сварки в защитных газах. В судостроении находят применение автоматы для сварки плавящимся электродом: АДПГ-500, АДСП-1, ТС-35 и неплавящимся (вольфрамовым) электродом – АДСВ-2.

Автомат АДПГ-500 предназначен для сварки плавящимся стальным электродом в среде защитных газов (СО2, Аr, Hе) стыковых и угловых швов в нижнем положении. В комплект установки входят источник питания сварочной дуги ( преобразователь типа ПСГ-500), шкаф управления, сварочный трактор и газовая аппаратура. Сварочный трактор имеет детали, унифицированные с автоматом АДФ-500. Трактор – малогабаритный предназначен для сварки тонкой электродной проволокой диаметром 0,8 – 2 мм при силах тока 150 – 500 а. Скорость сварки может изменяться в пределах 15 – 70 м/ч, а скорость подачи проволоки 90 – 960 м/ч. Трактор может перемещаться по изделию. Газовая аппаратура состоит (Рис.6.8.) из баллона с защитным газом, редуктора, ротаметра (расходомер газа) и соединительных шлангов. При сварке в среде СО2 в состав газовой системы включают осушитель и подогреватель газа. Грелка с водяным охлаждением обеспечивает подачу защитного газа в пределах 600 — 1500 л/ч.

На судостроительных заводах сварку плавящимся электродом в защитных газах наиболее широко применяют как полуавтоматическую с применением полуавтоматов ПДПГ-300, ПДПГ-500, А-537Р, «Гранит» и «Нева» и др.

Полуавтоматы ПДПГ-300 и ПДПГ-500 – в состав установки входят источник сварочного тока (типа ПСГ-350 или ПСГ-500), шкаф управления, подающий механизм с гибкими шлангами и сварочными пистолетами и газовая аппаратура (Рис.6.8).

Подающий механизм обеспечивает подачу проволоки диаметром 0,8- 2,0 мм со скоростью до 960 м/ч. Полуавтоматы предназначены для сварки плавящимся электродом в среде защитных газов стыковых и угловых швов в любых пространственных положениях. Полуавтомат А-547Р (А-547, А-547У) предназначен для сварки в среде углекислого газа; создан в ИЭС им. Патона. Особенность полуавтомата – облегчённый пистолет с коротким шлангом длиной от 0,8 до 1 м (Рис.6.9). Полуавтомат рассчитан на электродную проволоку диаметром 0,Ю8 – 1,0 мм и предназначен для сварки тонколистовой стали толщиной до 3 мм и угловых швов катетом 4 мм в углекислом газе.

Для сварки титановых сплавов применяют автоматы типа АДС-1000-2М, АДС-1000-2В, АСУ-4МВ и полуавтоматы ПГТ-2, «Ритм», «Темп» и др.

Оборудование для ручной и механизированной сварки неплавящимся электродом в среде инертных газов.При этом способе сварки в качестве неплавящегося электрода используют вольфрамовые прутки, содержащие 1,5 -2% окиси лантана или иттрия, которые улучшают эмиссию электронов с электрода, что повышает устойчивость горения дуги. Наиболее широк этот способ применяется для сварки цветных металлов и сплавов и для нержавеющих сталей. Во многих случаях сварочная дуга питается от источника переменного тока, что объясняется следующим.

При сварке алюминия и его сплавов на его основе, а также магниевых сплавов, для разрушения тугоплавкой окисной плёнки, образующейся на поверхности сварочной ванны, необходима обратная полярность (минус на изделии), так как только при таком включении эмиссия электронов с изделия (катода) будет разрушать поверхностную плёнку окислов; сварку можно выполнять качественно при условии указанной очистки сварочной ванны. В тоже время, при обратной полярности вольфрамовый электрод чрезмерно нагревается. Во избежание его расплавления, сварочный ток приходится уменьшать, а это снижает производительность сварки.

При переходе на переменный ток сварочная ванна достаточно очищается в полупериод, когда изделие является катодом; одновременно переменная полярность позволяет повысить сварочный ток и производительность сварки. Однако в этом случае неизбежно появление составляющей постоянного тока Iо(Рис.6.10.) в связи с тем, что электродами являются различные металлы (один электрод – вольфрам, другой – алюминий).

Более интенсивная эмиссия электронов с вольфрамового электрода обусловливает появление несимметричной синусоиды переменного тока, из которой можно выделить постоянную составляющую. Составляющая постоянного тока имеет прямую полярность, что ухудшает качество сварного соединения (затрудняет разрушение плёнок, уменьшает глубину проплавления, ухудшает стабильность дуги). Исследования показали [ 4,5 ], что включение в последовательную сварочную цепь балластных реостатов или ёмкости уменьшает или полностью устраняет составляющую постоянного тока. Поэтому при сварке (механизированной или ручной) алюминиевых сплавов вольфрамовым электродом питание сварочной цепи осуществляют, как правило, переменным током (Рис.6.8,б).

В состав установки входят: источник тока – сварочный трансформатор 1; дроссель для регулирования силы сварочного тока 2; осциллятор для стабилизации дуги 3; балластный реостат 4 для уменьшения составляющей постоянного тока; газо -электрическая горелка 5 с вольфрамовым электродом, газовая система, включающая баллон с аргоном 6 , редуктор 7, ротаметр 8 и шланги для подвода аргона. В ручном варианте газо-электрическую горелку перемещают вручную. Укрепив на тракторе и включив в состав установки шкаф управления, можно сварку вести автоматически. Установки типа УДАР-300 и УДАР-500, а также УДГ-301 и УДГ-501 применяют в судостроении. Для устранения составляющей постоянного тока в сварочную цепь этих установок включены конденсаторные батареи и имеется электронный стабилизатор напряжения. Диаметр вольфрамового электрода – 2-6 мм. В судостроение в настоящее время очень широко применяется автомат АДСВ-2, который предназначен для автоматической сварки нержавеющих сталей и цветных металлов и сплавов неплавящимся вольфрамовым электродом в среде аргона. Сварочный ток до 400 а, скорость сварки 10-80 м/ч, диаметр присадочной проволоки – 1-2,5 мм, скорость её подачи до 800 м/ч.

Гибридная лазерно-дуговая сварка. Основные принципы.Применение дугового разряда как одного из самых распространённых и дешёвых видов источников тепла для сварки наталкивается на существенные трудности, связанные с недостаточной концентрацией энергии в электродуговой плазме и неустойчивостью горения дуги при высоких скоростях сварки [ 1, 3 ]. Поэтому на данный момент всё большее развитие получают гибридные ( помесь) способы сварки, к которым можно отнести и лазерно-дуговую сварку. Данная технология была получена объединением технологий лазерной сварки и сварки в среде защитных газов. На Рис.6.11 показаны основные методы реализации гибридно-дуговой сварки.

Процесс гибридной сварки может быть реализован по двум схемам – в первой схеме луч лазера и дуга действуют с разных сторон, во второй схеме воздействие дуги и луча осуществляется с одной стороны по отношению направлению сварки и нормали к поверхности металла. На данный момент, в силу сложности изготовления оборудования, соответствующего первой схеме, при сварке используется вторая схема. Процесс лазерно-дуговой сварки может осуществляться как неплавящимся так и плавящимся электродом. При использовании неплавящегося электрода дуга зажигается впереди по ходу сварки. Дуга прогревает металл и расплавляет его верхний слой, а лазерный осуществляет глубокое проплавление. При использовании плавящегося электрода электрическую дугу зажигают позади сфокусированного излучения, которое проплавляет только соприкасающиеся части металла. Основой системы гибридной сварки является специальная сварочная горелка, включающая в себя как лазерную оптику, так и горелку для сварки в среде защитных газов (Рис. 6.12).

Схематичное представление метода гибридной лазерно-дуговой сварки показано на Рис.6.13.

При гибридной сварке помимо лазерного излучения на сварочную ванну воздействует сварочная дуга, которая является дополнительным источником энергии, привносимой в сварочную ванну. Минимальная мощность лазера должна быть более 500Вт [2, 3].

Гибридная лазерно-дуговая сварка реализует технологический процесс, в котором взаимно усиливаются преимущества каждого из методов сварки и уменьшаются недостатки, что приводит к расширению технологических возможностей. Применение такого вида сварки – перспективно для судостроения.

Установки для механизированной сварки вертикальных швов. Применение ЭШС.При современных методах постройки корпусов судов из крупных секций или блоков наиболее ответственными являются швы монтажных соединений (межсекционные стыки), которые часто сваривают вручную за несколько проходов ( при толщинах более 15 мм). Это очень трудоёмкий и затратный процесс. В настоящее время на многих судостроительных заводах применяют автомат типа А-433М, (модернизированный для электрошлаковой сварки), разработанный специально для судостроения. Нашли применение также автоматы А-820М, А-612, А-681 и др.

Автомат А-433М (Рис.6.14.) – одноэлектродный перемещающийся по монорельсу, на котором укреплена зубчатая рейка.

На каретке автомата смонтированы сварочная головка, бункер с флюсом и пульт управления. Автомат имеет электромотора: один для вертикального перемещения каретки со скоростью 2,5-20 м/ч и второй для подачи электродной проволоки в шлаковую ванну с постоянной скоростью, которую можно регулировать в пределах 68-430 м/ч. Для формирования шва имеются два медных ползуна или формирующий ползун и подкладная планка, охлаждаемые водой. Сварочная головка автомата установлена на сдвоенном суппорте, что позволяет корректировать положение электрода по ширине и толщине стыка. Автомат рассчитан на применение проволоки диаметром 3 мм при силе тока до 12000 а и предназначен для сварки стали толщиной до 60 мм. В качестве источника питания сварочной цепи используют электромашинный преобразователь ПСМ-1000 с жёсткой внешней характеристикой. В настоящее время вместо этого автомата чаще начали применять автоматы типа А-820М, который предназначен для ЭШС вертикальных швов металла толщиной 18-50 мм. В связи с особой ответственностью монтажных швов корпуса, очень важное значение имеет стабильность качества ЭШС. Особенность подготовки таких соединений под сварку – их кромки не имеют скоса. Сборку с заданным зазором выполняют при помощи скоб (Рис. 6.15.) после обрезки припуска по монтажному стыку.

Для сварки крестообразных соединений набора (флоры и стрингеры) высоких днищевых секций в настоящее время применяют четырёхголовочные (работа одновременно четырёх дуг) автоматы типа «Балтия».

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

источник

Технология и режимы механизированной сварки в среде защитных газов

При сварке судостроительных сталей в качестве защитного газа применяют углекислый газ (СО2). Механизированную сварку можно осуществлять тонкой электродной проволокой (dэ = 0,8 – 1,8мм) во всех пространственных положениях с использованием полуавтоматов типа А-547Р, ПДПГ-300, «Гранит», «Нева». Сварку проводят с применением сварочной проволоки марок Св-08ГС или Св-08Г2С.

Подготовку кромок при сварке проволокой dэ = т0,8 – 1,2 мм производят как для РДС, т.е. по ГОСТ РФ 5264-69, а при сварке проволокой dэ = 1,6 – 2,0 мм, как для сварки в защитных газах, т.е. по ГОСТ РФ 14771-69. Ориентировочные рекомендации по выбору режимов сварки приведены в [ ].

Технология сварки меди и её сплавов.Медь на судостроительных заводах сваривали угольным электродом или с помощью газового пламени. Если завод располагал соответствующими установками, для сварки меди предпочитают использовать метод аргонно-дуговой сварки неплавящимся (вольфрамовым) электродом. Основное осложнение при сварке меди связано с высокой её теплопроводностью, низкими механическими свойствами при высоких температурах и интенсивным окислением и засорением сварочной ванны закисью меди (Сu2О). Закись меди в смеси с медью залегает ме6жду зёрнами основного металла, образуя хрупкие прослойки, по которым и происходит разрушение; сварное соединение становится склонным к трещинообразованию. Процесс сварки может быть осложнён также и тем, что расплавленная медь хорошо растворяет газы. В процессе поглощения расплавленной медью водорода и окиси углерода, находящихся в восстановительной зоне газового пламени или в зоне угольной дуги, в сварочной ванне могут происходить различные реакции – водород активно растворяется не только в жидкой, но и в твёрдой меди. При наличии в твёрдой меди участков Сu2О, диффузионно-подвижный водород реагирует с ней. Образовавшийся водяной пар скапливается, создавая давление, которое и приводит к образованию многочисленных трещин.

Наиболее просто и легко медь сваривают аргонно-дуговой сваркой. При этом требуется тщательная очистка кромок и присадочного металла и применения чистого аргона. Сварку ведут на постоянном токе при прямой полярности. Присадка – бронза типа Бр. Х-0,3 или Бр. КМц-3-1. Во избежание растекания металла сварочной ванны, сварку ведут на графитовой подкладке без перерывов со скоростью не меньше 0,25 м/мин. Для газовой сварки применяют горелки с большим расходом ацетилена – 150-200 л/ч на 1 мм толщины листа. Медь также можно сваривать специальными электродами «Комсомолец».

Сварка латуней и бронз. При сварке латуней основные затруднения связаны с выгоранием цинка, так как температура плавления латуней обычно лежит в пределах 800-950 о С, а цинк плавится при 419 о С и кипит при 906 о С. Часть цинка испаряется в виде паров металла и в воздухе окисляется, образуя ядовитые пары ZnО; В шве количество цинка уменьшается и образуются пустоты (поры).

Затруднения при сварке оловянистых бронз связаны с выгоранием олова и образованием двуокиси олова (SnО2), с повышением хрупкости таких бронз при нагреве, а при сварке алюминиевых бронз – с образованием тугоплавких окислов алюминия (Аl2О3). Кремнистые бронзы свариваются легко.

Как латуни, так и бронзы можно сваривать газовой и электродуговой сваркой (угольные и металлические электроды). Сварку латуней и бронз следует вести с подогревом особенно начальных участков шва (до 200 – 300 о С), что ускоряет процесс и позволяет обеспечить скорость, превышающую 0,25 м/мин. Сварку производят с применением флюса на основе буры и борной кислоты. Газовую сварку латуни выполняют окислительным пламенем (О22H2 о С), который, образуясь на поверхности сварочной ванны, препятствует сплавлению, а также может засорять металл шва и резко снижать прочность соединения. Кроме того, алюминий имеет значительную ус адку (7%) и малую прочность при повышении температуры выше 450 о С, вследствие чего расплавленный алюминий в районе шва может «провалиться» под влиянием собственного веса. Контролировать же нагрев алюминия трудно, так как он не меняет своего цвета. Поэтому иногда под шов рекомендуют подкладывать фиксирующую планку. Из-за высокой теплопроводности алюминия сварку обычно ведут с предварительным подогревом металла в начале шва (100-150 о С). Свариваемые кромки перед сваркой тщательно очищают от плёнки окислов механическим способом и обезжиривают содовым раствором.

Дуговую сварку ведут на постоянном токе: при угольных электродах на прямой полярности, а пари металлических – на обратной полярности. Институт электросварки им. Патона разработал способ автоматической сварки алюминиевых сплавов под слоем флюса АН-А1, в состав которого входят КСl и Nа3АlF6.

Сварку ведут автоматами электродной проволокой диаметром 1-5 мм марки АМг6, при силе тока 300-600А и напряжении на дуге 34-48 В.

Наиболее универсальным способом сварки алюминия и его сплавов является способ аргонно-дуговой сварки неплавящимся (вольфрамовым) электродом, либо плавящимся электродом (проволока того же состава, что и основной металл). Сварку производят плавящимся электродом (проволокой) на постоянном токе при обратной полярности. При аргонно-дуговой сварке необходимо также производить тщательную зачистку свариваемых кромок деталей. В качестве защитного газа следует применять чистый аргон марок А и Б. Полуавтоматическую и ручную сварку в среде аргона плавящимся и неплавящимся электродами можно производить в любом пространственном положении. Для судостроения рекомендуются автоматы и полуавтоматы АДПГ, ПДА-300, ПШП-10 и др. Режимы сварки плавящимся электродом в среде аргона рекомендуется выбирать по таблицам работы [4].

Технология сварки титана и его сплавов.Лёгкие, высокопрочные и коррозионностойкие сплавы титана всё шире начинают применять в судостроении.

С точки зрения сварки для титана характерна очень высокая химическая активность; так при нагреве, начиная с температуры 400 о С, а особенно интенсивно от 600 0 С, металл активно реагирует со всеми газами, кроме инертных, при температуре плавления металл активно растворяет многие газы, включая азот, водород, пары воды, окись и двуокись углерода и т.п. и реагирует с ними. В тоже время наличие небольших включений указанных газов, существенно снижает механические свойства металла и, в частности, резко ухудшает пластические свойства. Доброкачественное сварное соединение можно получить только при условии, если ограничить содержание в шве примесей азота, кислорода, водорода и углерода, обеспечив надёжную защиту сварочной ванны, металла шва и ЗТВ инертными газами (аргон, гелий), с которыми титан не вступает во взаимодействие.

В ряде случаев пригодность титана для сварки предварительно оценивают по величине расчётной твёрдости НВ, определяя её по эмпирической формуле

НВ = 40 + 310√ Оэ , 7.8.

Где Оэ – эквивалентное содержание кислорода.

Его, в свою очередь, определяют по формуле

Где О2, N2, C — процентное содержание в титане соответственно кислорода, азота и углерода.

В том случае, если НВ 0 С) не только с лицевой поверхности свариваемых листов, но и с обратной стороны шва (сварка с обратным поддувом газа). Практически это осуществляется с помощью горелок, имеющих специальные «приставки» для дополнительной подачи защитного газа и дополнительную трубную подкладку для подачи защитного газа с обратной стороны. Длина приставки на грелках может достигать 400-500 мм. В качестве защитного газа могут быть использованы аргон или гелий (Рис.7.4.)

В институте электросварки им. Патона был разработан процесс автоматической сварки под флюсом и ЭШС титана. Рекомендовано использовать бескислородные флюсы АН-Т1 и АН-Т2. Сварку титана под флюсом производят на обычном оборудовании, на постоянном токе (обратная полярность). На некоторых судостроительных предприятиях сварку конструкций из титана производят в специальных камерах, заполненных аргоном, соблюдая при этом все меры техники безопасности и охраны труда работающих.

Сварка разнородных материалов.При сварке разнородных материалов возникают определённые трудности:

1. При большом различии в температурах плавления (момент достижения одним материалом Тпл, другой материал находится в твёрдом состоянии);

2. Различия в коэффициентах линейного расширения α у свариваемых материалов вызывают повышенные термические напряжения;

3. Различия теплопроводности и теплоёмкости ведёт к изменению температурных полей и плюс условий кристаллизации металла шва;

4. Резкое различие в электромагнитных свойствах ведёт к неудовлетворительному формированию шва;

5. Наличие окисных плёнок, наличие различных включений в металле шва;

Решающее значение на процесс получения сварного соединения оказывает металлургическая совместимость, т.е. взаимная растворимость соединяемых металлов и в жидком и в твёрдом состоянии.

Существуют различные способы сварки разнородных материалов на примере сварки стали с медью и её сплавами (латунь, бронза):

— соединение разнородных металлов в твёрдом состоянии – сварка давлением (холодная, прессовая, трением, диффузионная, УЗС, взрывом и др.);

— соединение сваркой плавлением и наплавкой – дуговой способ (сварка в защитных газах, под флюсом, плазменно-дуговая, ЭШС, лазерная и др.);

— контактная сварка – машины типа МТП-К1;

— диффузионная сварка в вакууме;

— сварка и наплавка трением – станки типа МСТ-23, МСТ – 2001.

Сварка пластмасс.В машиностроении в настоящее время используется 1/3 всех выпускаемых в РФ полимерных материалов (подшипники скольжения, зубчатые и червячные колёса, детали тормозных устройств, кузова автомобилей, катера, яхты, протезы и др. медицинское оборудование). Вот некоторые достоинства полимеров:

— малый удельный вес ( 1 – 1,6 г/см 3 );

— не подвержены электрохимической коррозии;

— высокая удельная прочность;

— плохо проводят тепло и др.

Наличие вот таких свойств, приводит к определённым трудностям при сварке пластмасс:

1. Длительная выдержка при высоких температурах вызывает термическое разложение пластмасс (деструкция);

2. Многие пластмассы ( ПМ) не имеют чётко выраженной температуры плавления;

а) сварка газовыми теплоносителями – применяют присадочные прутки диаметром 2, 3 и 4 мм. (более пластифицированы, чем основной материал); используют электрические горелки с напряжением меньше 36 в., а также газовые горелки типа ГГП-1-56 ( Т 0 С выхода газов ≈ 300 0 С);

б) сварка нагретыми инструментами ( установки типа МСП-4);

д) ультразвуковая сварка ( установки типа УПТ-14, УПК-15 и др.);

е) ядерная сварка ( состоит в облучении пластмасс потоком нейтронов – слой лития или бора облучают нейтронами).

Охрана труда при проведении сварочных работ.При сварке, а также при газопламенной обработке имеются профессиональные опасности и вредности, а также источники возможного травматизма, действие которых необходимо учитывать при организации работ. Все рабочие должны быть тщательно проинструктированы безопасным методам выполнения работ. Приводим специфические источники опасности при электрической сварке.

Источники электрического тока.Кожный покров человека, в особенности в сухом состоянии, оказывает значительное сопротивление прохождению тока. Расчётное сопротивление человека – 1000 Ом. Безопасным для жизни, вызывающим болезненное ощущение считается ток 0,03 – 0,05 А. Следовательно предельным безопасным напряжением можно считать: Uпред = I R = 0,05 · 1000 = 50 В.

Однако при влажной коже сопротивление резко снижается и даже при таком напряжении ток, протекающий через тело человека, может превысить безопасную величину.

Токоведущие части оборудования – кабели и ручки электрододержателей должны быть изолированы.

Для электросварочных установок напряжение холостого хода (Uхх) допускается до 80 В. Обязательно установки должны быть заземлены.

Нагретый металл, капли и брызги металла. Одежда сварщика должна быть из плотной негорючей ткани, не имеющей складок, открытых карманов или разрезов, куда могли бы попасть брызги и расплавленные капли. При сварке обязательное ношение головного убора и плотных брезентовых рукавиц. Вблизи сварки не должно быть горючих материалов, красок, стружки или баллонов с газами (ацетилен, кислород и др.).

Пыль и вредные газы.Образуются при горении дуги и расплавлении металла, которые могут попасть в организм человека. Главным средством борьбы с запылённостью при сварке является устройство вытяжной вентиляции – общеобменной и местной.

Лучистая энергия, выделяемая дугой.В спектре её содержаться инфракрасные видимые и ультрафиолетовые лучи. Яркость света сварочной дуги превышает в 16000 раз максимальную яркость допускаемую для незащищённого глаза. Поэтому при сварке необходимо пользоваться стеклянным светофильтром с очень малой прозрачностью.

Охрана труда работающего персонала является важной обязанностью руководителей сварочного производства.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

источник

Механизированная сварка в среде защитных газов

Механизированной (полуавтоматической) дуговой сваркой называется дуговая сварка, при которой подача плавящегося электрода или присадочного металла или относительное перемещение дуги и изделия выполняется с помощью механизмов.

При механизированной сварке в качестве плавящегося электрода используется проволока сплошного сечения, порошковая и самозащитная порошковая проволока. В случае применения проволоки сплошного сечения или порошковой проволоки для защиты сварочной дуги и наплавленного металла применяются защитные газы. Защитный газ, обтекая зону дуги, защищает её от окружающей среды. При отсутствии специальных защитных мер химический состав и механические свойства наплавленного металла резко ухудшаются. Теплотой дуги расплавляется основной и присадочный металл. Расплавленный металл сварочной ванны, кристаллизуясь, образует шов. Схема подачи защитного газа показана на рис. 1.

Рис. 1. Схема подачи защитного газа в зону сварки: 1 — сопло; 2 — электрод; 3 — зона дуги; 4 — защитный газ; 5 — расплавленный металл сварочной ванны; 6 — свариваемое изделие

Сварка в среде защитных газов согласно AWS АЗ.О «Термины и определения» обозначается как GMAW — gas metal arc welding.

В качестве защитных газов применяют инертные (аргон и гелий) газы. Данный вид сварки обозначается как MIG (metal inert gas). А также активные (углекислый газ, водород, кислород и азот) газы или их смеси (Аг + Не, Аг + С02, Аг + 02, СОг + 02 и др.). Данный вид сварки обозначается как MAG (metal active gas). Выбор защитного газа зависит от свариваемого материала и применяемого электрода.

В инертных газах (аргоне, гелии) и их смесях сваривают нержавеющие, жаропрочные и другие стали, цветные металлы (титан, никель, медь, алюминий). Инертные газы не взаимодействуют с расплавленным металлом и его окислами, они только защищают зону дуги и жидкую сварочную ванну от кислорода и азота воздуха.

Сварка в инертных газах применяется в тех случаях, когда сварка другими методами дает худшие результаты или вообще не может быть использована.

Механизированная дуговая сварка в среде С02 плавящимся электродом относится к MAG сварке, получила широкое распространение в промышленности при сварке углеродистых, низколегированных и других сталей.

Наибольшее применение сварка в С02 нашла в судостроении, машиностроении, строительстве трубопроводов, при выполнении монтажных работ, изготовлении котлов и аппаратуры различного назначения и т.д.

  • — высокая производительность сварки, которая достигается вследствие хорошего использования тепла сварочной дуги;
  • — высокое качество сварных швов;
  • — возможность сварки в различных пространственных положениях с применением полуавтоматической и автоматической сварки;
  • — низкая стоимость защитного газа;
  • — возможность сварки на весу без подкладки.
  • — требуется менее квалифицированный персонал по сравнению с ручной сваркой.

Какие факторы влияют на степень окисления:

При сварке в среде СO2 под воздействием высокой температуры дуги молекулы СO2 диссоциируют полностью по реакции:

Поэтому при сварке в среде СO2 происходит окисление атомов элементов (С , Fe, Mn , Si и др.), содержащихся в электродной проволоке и в основном металле.

Выделение газообразной окиси углерода из жидкого металла вызывает «кипение» сварочной ванны и приводит к образованию пор.

Для повышения количества марганца и кремния в металле шва, уменьшающегося в результате угара, и подавления реакции окисления углерода при сварке в углекислом газе применяют электродную проволоку с повышенным содержанием марганца и кремния.

На степень окисления углерода, кремния и марганца при сварке в углекислом газе влияют: напряжение, величина и полярность сварочного тока, а также диаметр электродной проволоки. С повышением напряжения окисление увеличивается, а при возрастании сварочного тока и уменьшении диаметра проволоки (повышении плотности тока) — уменьшается. Сварка на постоянном токе обратной полярности дает меньшее окисление, чем на токе прямой полярности. При сварке проволокой диаметром 0,5 — 1,0 мм происходит значительно меньшее окисление элементов, чем при сварке проволокой больших диаметров. Поэтому более тонкая проволока обеспечивает получение плотных швов.

источник

Сварка в среде защитных газов

Прочность скрепления деталей зависит не только от навыков специалиста, но и от условий, в которых ведётся работа. Чтобы соединение получилось на надлежащем уровне, в точке плавления повинны присутствовать исключительно электрод и присадочные материалы. Попадание второстепенных элементов способно оказать негативное воздействие на спайку. Решить задачу помогла эксплуатация специальных газообразных субстанций, а сама технология появились в далёком 1920 году. Помимо защищающего слоя они помогают сделать швы чистыми, без шлака и трещин, что соответствует ГОСТУ. Это ключевая причина, по которой промышленность предприимчиво употребляет подобные сварочные методы.

Сущность способа

Сварка заготовок в среде защитных газов – одна из подвидов дугового скрепления, но здесь в точку расплавки подаётся аргон, азот, кислород и прочее. Если есть необходимость интегрировать низкоуглеродистую или легированную сталь, к газу добавляют 1-5% кислорода. Такие пропорции снижают критическое напряжение, что уберегает от возникновения пор и повышает качество спайки.

Для производства с плавящимся стержнем смешивают аргон и 10-20% диоксида углерода. Это даёт такие же показатели, как и в предыдущем случае, однако, прибавляет постоянства дуге и оберегает область от сквозняков. Сама методика пользуется популярностью преимущественно в обработке тонких листов металла.

В ходе глубокой проплавки применяют «СО2» и 20% «О». Смесь наделена повышенными окислительными свойствами, придаёт хорошую форму, защищает плиты от пористости. Аналогичные показатели характерны и для других соединений, но каждая процедура имеет индивидуальный подход, который будет зависеть от обстановки, толщины объекта и других параметров.

Схема дуговой сварки в среде защитных газов

Несмотря на высочайшие результаты, стыковочная плоскость вынуждена быть тщательно обработана последующими методиками:

  • выравнивание;
  • очистка от ржавчины;
  • удаление зазубрин;
  • подогрев.

Если подготовительные манипуляции будут выполнены неправильно, это приведёт к возникновению сварного брака.

Технология сварки

Дуговая сварка, проходящая в защитном газе, подразумевает использование двух подходов: неплавящимся и плавящимся шпилями. Первая разновидность делает сварной спай при помощи расплавления углов сплава. Во втором случае переплавленный стержень играет роль главного вещества для интеграции. Чтобы обеспечить оптимальную сохранность среды потребляют несколько вариаций:

  1. Инертные – не имеют цвета и запаха, а инертность обуславливается наличием у атомов плотной электронной оболочки. К таким типам относятся гелий, аргон и другие.
  2. Активные – вступают в реакцию с заготовкой, и растворяются в ней. К данной категории относятся двуокись углерода, азот водород и прочие.
  3. Комбинированные примеси. Сюда относятся комбинации предыдущих пунктов. Автоматическая сварка в среде настоящих защитных газов нужна для улучшения технических атрибутов и формирования качественного шва.

Технология сварки в защитном газе

Выбор будет отличаться от химического состава металла, экономностью процедуры, свойством скрепления и иными нюансами.

Для манипуляций разрешено применять и электродуговую аппаратуру.

Инертные газообразные примеси повысят устойчивость дуги и дадут возможность проводить более глубокую расплавку. Смесь подаётся в динамическую область несколькими потоками: центральным (параллельно стержня), боковым (сбоку, отдельно от стержня), парой концентрических струй и в подвижную насадку, которую монтируют над рабочей средой. Дуговая сварка в любом защитном газе создаёт приемлемые тепловые параметры, которые положительно сказываются на модели, размере и качестве шва.

Для снабжения газового потока расходуют специализированные сопла, но в некоторых обстоятельствах объекты помещаются в прозрачные камеры, которые устанавливаются над стыком. К данному приёму прибегают довольно редко, и, в основном, для скрепления крупногабаритных составляющих.

Режимы

Для этих операций чаще пускают в дело инверторные агрегаты полуавтоматического класса. С их поддержкой проводится настройка электричества и подаваемого напряжения. Также эти станции служат базовым источником питания, а их мощность и опции регулирования варьируются в зависимости от модели. Если есть потребность провести стандартную деятельность (без оборота толстых и непопулярных сплавов), можно выбрать самую простую аппаратуру.

Режимы сварки в углеродном газе

Дуговая автоматизированная сварка в защитных газах может различаться по многим величинам, большинство из которых определяется по положениям: 1-е радиус проволоки, 2-е её диаметр, 3-е сила электричества, 4-е напряжение, 5-е скорость подачи контакта, 6-е расход газа. А выглядит всё так:

  • 15см, 0.8мм, 120А, 19В, 150м\ч, 6ед\мин;
  • 7мм, 1мм, 150А, 20В, 200м\ч, 7ед\мин;
  • 2мм, 1.2мм, 170А, 21В, 250м\ч, 10ед\минут;
  • 3мм, 1.4мм, 200А, 22В, 490м\ч, 12ед\мин;
  • 4-5мм, 0.16см, 250А, 25В, 680м\ч, 14ед\минут;
  • более 0.6см, 1.6мм, 300А, 30В, 700м\ч, 16ед\мин.

Эти характеристики являются стандартными, и рассчитаны для процессов с углекислотой.

Ручной способ и сваривание в камере

Агрегаты полуавтоматического типа, сопровождаемые использованием оградительной среды, подразделяются на два подхода: локальный и общий типы. В большинстве случаев эксплуатируют первая версия, где защитная субстанция поступает на прямую из сопла. Такая методика даёт возможность варить любые изделия, однако, результат не всегда может быть на удовлетворительном уровне. Попадание воздуха в зону плавления сильно снизит характеристики шва, и чем больше предмет, тем выше шансов получить спайку низкого качества.

Поэтому для крупногабаритных рекомендуется эксплуатировать камеры с регулировкой атмосферы внутри. Проходит она следующим образом:

  • из полости откачивается весь воздух до состояния вакуума;
  • затем идёт закачка нужного газа;
  • проводиться варка с дистанционным управлением.

Есть и другие способы дуговой сварки ручного типа в защитных газах: некое пространство заполняют соответствующим элементом, а специалист выполняет все действия в скафандре с индивидуальной системой дыхания.

Это довольно сложные деяния, которые требуют подготовки и навыков. Но это даёт абсолютную гарантию на то, что спайка будет находиться в надёжной обороне. А это немаловажное требование для производства сложных заготовок. Что касается электродов, то использовать можно как плавящиеся, так и неплавящиеся модели.

Подготовка кромок и их сборка под сварку

Подготовительные действия проводятся во всех вариантах аналогично. Образ разделки кромок обязан заключать правильные геометрические параметры и соответствовать ГОСТу или другим техническим правилам. При механической варке можно полностью проварить сплав, не разделяя края и не оставляя зазора между ними. При наличии некоторого отступа или разделке краёв можно провести проварку, но толщина предмета должна быть не более 11 мм. Есть способы увеличить производительность процесса автоматического приёма сваривания, и для этого вынуждена проводиться разделка боковых углов без откоса.

В ходе приварки происходит усадка металла, которая сказывается на правильности зазора. Чтобы избежать трудностей, выполняется шарнирное прикрепление с определённым углом открытия кромок, который будет зависеть от размера объекта.

В работе с защитой углекислоты всю плоскость приходится очищать от шлака и капель грязи. Чтобы уменьшить предстоящее загрязнение, которое может образоваться в ходе манипуляция, плоскость обрабатывают специальными жидкостями. При этом нет необходимости ожидать полного высыхания аэрозоля. Последующая сборка проходит с использованием стандартных запчастей: клинья, скобы, прихватки и прочее. Также перед началом следует осмотреть конструкцию.

Достоинства и слабые места процесса

К положительным сторонам нужно отнести следующие пункты:

  • в отличие от других методов, характер шва получается с более высокими характеристиками;
  • большинство элементов стоят не дорого, однако, это не мешает им обеспечивать высококлассную защиту;
  • у опытного сварщика не возникнет проблем с освоением подобной технологии, поэтому крупное производство может с лёгкостью поменять специфику манёвров;
  • в защитной среде может проводиться сваривание как тонколистового, так и толстолистового проката;
  • данная методика показывает большие показатели производительности;
  • техника отлично подходит для процедур с алюминием, цветными металлами и другими видами, которые наделены устойчивостью к коррозии;
  • такой подход легко поддаётся модернизации, его легко перенести в автоматический порядок, и можно приспособить к любым условиям.

Недостатки сварки в среде защитных газов выглядят таким образом:

  • при приварке на открытом пространстве следует позаботиться о хорошей герметичности камеры. В противном случае высока вероятность выветривания газообразных примесей;
  • варка в закрытом пространстве обязана сопровождаться высококлассной функциональностью вентиляции;
  • некоторые виды газов, например, Аргон, дорого стоят.

В остальном технология является довольно удачной, и существенных недостатков не заключает.

Какие газы применяют

Защитные газы создают обстановку для дуговой сварки, и делятся инертные и химические группы. Первая категория представляется самой популярной, и сюда входят «Ar», «He» и другие их комбинации. Основной их задачей является вытеснение кислорода из области термического воздействия. Нужно отметить, что эти вариации веществ не вступают в реакцию с железом, и не растворяются в нём.

Применение этого класса необходимо для спайки самых популярных сплавов: титан, алюминий и другие. Если сталь обладает повышенной устойчивостью к температуре и плохо плавиться, разумно пускать в ход неплавящийся электрод.

Газы, применяемые для сварки

Активные газы тоже пользуются определённой популярностью, ведь к этой категории относятся недорогие разновидности: водород, азот, кислород.

Но чаще всего используют двуокись углерода, поскольку это самый выгодный вариант.

  • Аргон – вариация защитного инертного газа для сварки. Не имеет склонности к воспламенению и не взрывоопасен. Обеспечивает хорошую защиту ванн.
  • Гелий – поставляется в специальных баллонах, давление которых достигает 150 ат. Имеет низкую температуру сжижения -269 градусов.
  • Двуокись углерода – не ядовитый, без цвета и запаха. Его добывают путём извлечения из дымовых газов и при помощи специального оборудования.
  • Кислород – способствует горению. Получают «О» из атмосферы при помощи охлаждения. Всего встречается несколько сортов, которые отличаются по процентному соотношению.
  • Водород – при контакте с воздухом взрывоопасен, поэтому в обращении с ним следует строго соблюдать правила безопасности. Также является бесцветным и не обладает запахом, помогает воспламенению.

В углекислоте

Это самая дешевая система, от чего она и пользуется сильным спросом. Однако сильный жар в активной области разлагает материю на три газа: «СО2», «СО» и «О». Чтобы уберечь поверхность от окисления, в проволоку добавляют кремний и марганец. Но и это доставляет своеобразные неудобства: при реакции друг с другом оба вещества образуют шлак, который в дальнейшем всплывает на поверхность. Его очень просто удалить, и это никак не влияет на защитные показатели. Также перед проведением операции следует удалить всю воду из баллона (для этого его достаточно перевернуть). И эти действия следует проводить периодически. Если упустить этот момент, то может получиться пористый шов.

В азотной среде

Нужна для соединения медных заготовок или деталей из нержавейки. Такая специфика наблюдается потому, что этот газ не вступает в реакцию с данными сплавами. Ещё для сварки необходимы графитовые или угольные контакты. Вольфрамовые вызывают их перерасход, что делает манипуляцию очень неудобной.

Что касается настройки оборудования, то оно варьируется в зависимости от сложности. Чаще они выглядят так: напряжение тока 150-500 А, дуга 22-30 В, расход газа до 10 л в минуту. Внешний вид агрегатов не имеет отличительных черт, за исключением специального прихвата для угольного электрода.

Оборудование

Используется при сварке в защитной среде стандартные источники питания, на которых есть функция регулировки напряжения. Также здесь имеются механизмы автоматического снабжения проволоки и специализированные газовые узлы в виде шлангов и баллонов. Сама процедура проводиться при постоянной подаче высокочастотного электричества.

Главные опции, которые требуют внимательного отношения – регулятор тока, обеспечивающий стабильное горение дуги, скорость движения проволоки.

И всё это обязано работать как единый механизм. Режимы могут сильно отличаться друг от друга, даже если сварка проходит с одной разновидностью железа.

  • ПДГ-502. Предназначен для приварки в углекислом газе, очень надёжен и показывает высокую производительность. Может использоваться от сетей в 220 и 380 В, а пределы регулирования электричества 100-500 А.
  • «Импульс 3А». Необходим для работы с алюминиевыми деталями, но у него более низкие функции, чем у предыдущего аппарата. Также его можно использовать для приварки чёрных металлов и нанесения потолочных швов.
  • «УРС 62а». Отлично подходит для полевых работ, используется преимущественно для скрепления алюминия. Необходимое питание берётся от сети в 380 В. Особенностью представляется то, что устройство способно обработать титан.

Есть ещё масса разновидностей, каждый из которых обладает своими преимуществами и недостатками. Не сложно догадаться и про то, что каждый автомат предназначен для ограниченного круга варки.

Варианты защиты

Любые сварочные работы – завышенная степень опасности, поэтому каждый работник должен позаботиться об обороне кожных покровов, глаз и органов дыхания. Даже кратковременная переварка в собственном гараже должна проводиться с комплектом:

  • маска;
  • термоустойчивые перчатки;
  • респиратор.

Только так можно провести качественную операцию без ущерба для собственного здоровья.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

источник

Adblock
detector