Меню Рубрики

Механизированная сварка в углекислом газе вертикальные швы

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:

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: Только сон приблежает студента к концу лекции. А чужой храп его отдаляет. 8865 — | 7559 — 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

Техника сварки в углекислом газе

Установки для автоматической сварки продольных швов обечаек — в наличии на складе!
Высокая производительность, удобство, простота в управлении и надежность в эксплуатации.

Сварочные экраны и защитные шторки — в наличии на складе!
Защита от излучения при сварке и резке. Большой выбор.
Доставка по всей России!

Особенности техники сварки соединений основных типов. Стыковые соединения металла толщиной 0,8—1,2 мм можно сваривать на медных, стеклянных и керамических подкладках, а также на весу. Для получения швов высокого качества необходимы: тщательная сборка, точное направление электрода по шву и поддержание неизменным режима сварки. Для соединения металла такой толщины применяют следующие способы:

1. Сварка в СO2 проволоками ф0,8—1,2 мм током обратной полярности с использованием источников питания с комбинированной характеристикой и высокими скоростями нарастания Iк.з..

2. Сварка на обратной полярности проволокой ф0,7— 0,8 мм на малых токах и напряжениях при питании от источника с повышенными динамическими свойствами по току, обеспечивающими получение процесса с принудительными короткими замыканиями. В качестве источников рекомендуются преобразователи ЗП 4/30, ЗП 7,5/30 и выпрямители ВСП-160, ВСП-315, ВДГ-303, ВСЖ-303 и ВС-300Б. Последовательно в сварочную цепь включают дополнительную индуктивность 0,2—0,25 мГн. Сварку ведут вертикальным электродом и направляют дугу на ванночку жидкого металла. В качестве защитных газов рекомендуются СO2 и его смеси с аргоном и кислородом.

3. Сварка с принудительными короткими замыканиями и гашением дуги.

4. Сварка с периодическим изменением мощности дуги, так называемая сварка модулированным током, или с прекращением процесса проволокой ф0,7—1,2 мм. При этом дуга легко возбуждается на горячем металле, а тепловая инерция ванны обеспечивает равномерное проплавление и формирование шва; время горения дуги составляет 0,6—1,2 с при перерыве 0,5—0,8 с.

5. Сварка проволоками ф0,7—0,8 мм на прямой полярности (в этом случае формирование шва несколько хуже, чем в предыдущих вариантах).

— Сварку металла малой толщины всегда рекомендуется выполнять в вертикальном положении сверху вниз с подводом тока в верхней части изделия. При сварке тонкого металла ширина провара обычно одинакова с обеих сторон стыка. При чрезмерно большой ширине шва возможны прожоги. Во избежание этого рекомендуется уменьшать напряжение дуги, диаметр электрода, сварочный ток и увеличивать скорость сварки. При сварке на подкладках важно обеспечить плотное прижатие листов к подкладке. При нагреве дугой листы, деформируясь, теряют устойчивость и изгибаются непосредственно перед дугой. Для исключения этого рекомендуют делать отбортовку или изгибать стык вдоль сварки таким образом, чтобы при нагреве листы прижимались к подкладке.

— Металл толщиной > 1,2 мм легко сваривать на весу. При сварке металла толщиной 1,2—2 мм дугу рекомендуется направлять на ванну жидкого металла, сварку выполняют вертикальным электродом. Для сварки металла толщиной до 2 мм следует выбирать такие режимы, чтобы полный провар получался за один проход. При значительных зазорах в соединении рекомендуется: выполнять сварку в вертикальном положении сверху вниз, сваривать шов с периодическим прекращением процесса или изменением мощности либо с поперечными колебаниями электрода. Для получения качественного формирования шва важно правильно подобрать программу изменения мощности процесса, частоту и амплитуду колебания электрода.

— Металл толщиной >4 мм сваривают в СO2, СO2+O2 (20%) или Аr + СO2 (25%) с двух сторон. Разделку кромок делают в зависимости от конструкции изделия и допустимых режимов сварки согласно ГОСТ 14771—76.

— Для получения качественного стыкового соединения на металле толщиной >3 мм необходимо предупредить подсос воздуха с обратной стороны стыка. Для этого, а также для получения полного провара соединения без прожогов при больших переменных зазорах рекомендуется корневой шов сваривать тонкой проволокой в СO2 при сварочном токе 140—220 А. Последующие проходы могут быть выполнены в СO2, или СO2 + O2 (15—20%), или под флюсом. Сварка корневого шва тонкими проволоками ф1—1,4 мм в СO2 позволяет избежать кантовки крупных изделий. Сварка первого прохода может быть выполнена также на стеклянной или медной подкладке.

— Техника сварки поворотных кольцевых стыковых швов во многом подобна технике сварки продольных швов. Важным параметром режима является смещение от верхней точки окружности. Соединение на металле толщиной 0,8—2,5 мм и корневые швы на металле большой толщины рекомендуется сваривать в вертикальном положении сверху вниз или в полупотолочном положении (рис. 3.7). Дугу следует направлять на ванну жидкого металла. Это обеспечивает получение полного провара соединения с обратным формированием шва без прожогов даже при значительных переменных зазорах. Режимы сварки некоторых изделий приведены в табл. 3.2.

— При сварке металла большой толщины рекомендуется смещение электрода в сторону, противоположную направлению вращения детали. Смещение зависит от объема ванны, диаметра и толщины стенки детали и от скорости сварки. При толщине стенки детали >15 мм целесообразна узкая щелевая разделка в сочетании с непрерывной многопроходной сваркой. Режимы сварки выбирают в зависимости от допустимого термического цикла. Сварка кольцевых швов может быть выполнена во всех активных газах (СO2, СO2 + O2, Аr+O2+СO2 и Аr+СO2). При выборе состава смеси исходят из конкретных условий производства.

— Нахлесточные соединения металла толщиной 0,8—1,5 мм сваривают на весу, на медной, стальной или стеклотканевой подкладке. Более толстый металл сваривают на весу. Высокое качество соединения получают при смещении электрода от кромки до ±(1—1,5) мм. При большем смещении электрода в сторону нижнего листа возможны прожоги, а в сторону верхнего — ухудшается формирование шва и возможен недостаточный провар нижнего листа. Максимальная скорость сварки достигается при выполнении соединений в вертикальном положении сверху вниз; тщательная сборка также позволяет повысить скорость сварки. Металл малой толщины рекомендуется сваривать в СO2 по технологии с принудительными короткими замыканиями, при этом достигаются наименьшие деформации изделия. Металл толщиной >1,5 мм сваривают электродом, наклоненным поперек шва на 50—60° к поверхности листа. При сварке металла равных толщин электрод направляют в угол, а неравных — в сторону листа большей толщины. Некоторые режимы сварки нахлесточных соединений приведены в табл. 3.3.

— Тавровые и угловые соединения можно сваривать наклонным электродом при вертикальном расположении стенки соединения и вертикальным электродом при расположении шва «в лодочку». При сварке наклонным электродом угол наклона его к полке должен составлять 40—50°. При сварке швов с катетом до 5 мм и одинаковой толщине листов электрод направляют в угол, при неодинаковой толщине — в сторону листа большей толщины. При сварке тавровых соединений на стали толщиной >5 мм электрод смещают на 1,0—2,5 мм в сторону полки. Сварку целесообразно вести «углом вперед» с наклоном электрода к детали 70—75°. При сварке сталей большей толщины делают скос кромки. В этом случае электрод направляют в угол разделки. Для повышения производительности и улучшения формирования шва целесообразно выполнять сварку на спуск.

Швы с катетом >4 мм рекомендуется сваривать «в лодочку». При этом возможно использование форсированных режимов. Кроме того, улучшается формирование шва, появляется возможность увеличить скорость сварки до 300 м/ч.

При сварке тавровых и угловых соединений можно рекомендовать приемы, повышающие скорость расплавления электрода: сварку с подачей присадочной проволоки, с увеличенным вылетом, с дополнительным нагревом электрода двумя и тремя электродными проволоками, подключенными к общему токосъемнику и в общую ванну. Некоторые режимы сварки тавровых и угловых соединений приведены в табл. 3.4.

— Замковые соединения наиболее часто применяют при сварке кольцевых швов. Такие соединения выполняют с разделкой кромок согласно ГОСТ 14771—76. Режимы сварки выбирают в зависимости от толщины листов и диаметра изделия. Замковые соединения позволяют выполнять сварку первых проходов на больших токах, поскольку в данном случае отсутствует опасность прожога листов. При сварке замкнутых сосудов во избежание появления пор в корне шва требуется сборка без зазоров. Поэтому замок делают скошенным и детали собирают с натягом. Для повышения производительности, улучшения формирования шва и уменьшения разбрызгивания электрод смещают с зенита таким образом, чтобы вести сварку на спуск.

Особенности полуавтоматической (ручной механизированной) сварки. Техника полуавтоматической сварки в СO2 и в смесях СO2+O2, Аr + СO2 (25%) и Аr + O2 + СO2 (25%) проста. Задача сварщика состоит в поддержании постоянного вылета электрода, равномерном перемещении держателя вдоль кромок и (в отдельных случаях) в выполнении колебаний электрода. Глубина провара при сварке в СO2 и СO2 + O2 больше, чем при сварке в Аr + СO2 и при ручной дуговой сварке штучными электродами, т. е. можно выполнять сварку на больших скоростях. Изменения скорости сварки, неизбежные при перемещении держателя вручную, сказываются на глубине проплавления. Поэтому во избежание прожогов полуавтоматическую сварку выполняют при меньшем токе, т. е. в результате скорость полуавтоматической сварки меньше, чем автоматической.

— При сварке тонкими проволоками форма колебаний электрода обычно такая же, как при ручной дуговой сварке. При сварке проволоками ф1,6 мм и более форма поперечных колебаний зависит от типа соединения и может изменяться от слоя к слою. Корневые швы сваривают при возвратно-поступательном перемещении электрода, средние слои стыковых швов — при перемещении электрода по вытянутой спирали, а верхние слои — с поперечными колебаниями («змейкой»). Сварку стыковых соединений можно вести с наклоном электрода как «углом вперед» так и «углом назад» до 10—30°.

— В первом случае глубина провара несколько меньше, шов шире, удобно направлять дугу по разделке шва, можно добиться существенного уменьшения разбрызгивания; сварку можно выполнять с большими скоростями, чем сварку вертикальным электродом. Возвратно-поступательные движения горелки обеспечивают снижение пористости при сварке во всех активных газах. Этому способствует как улучшение защиты, так и перемешивание и замедленное охлаждение жидкой ванны.

— При сварке «углом назад» рекомендуют наклонять горелку на 5—35°. В этом случае можно несколько увеличить глубину провара, но ширина шва уменьшается. Для расширения шва сварку выполняют с колебаниями электрода. При сварке угловых швов электрод наклоняют на 45—60° к полке поперек соединения. Сварку ведут вертикальным электродом или с наклоном «углом вперед» на 70—80° к изделию. Дугу направляют со смещением на 1—2 мм от угла к нижней полке или в угол. Желательно вести сварку на спуск с наклоном изделия на 6—10°. Это существенно улучшает формирование шва, позволяет повышать скорости сварки и уменьшать разбрызгивание.

Для получения плотного шва и хорошего провара в начале сварки необходимо обеспечить предварительную подачу газа до зажигания дуги и начинать сварку вертикальным электродом, а также выполнять сварку с программированием напряжения, тока и скорости подачи электрода. Для получения качественного конца необходимо заварить кратер и обдувать его газом до полного затвердевания металла. При сварке с большой силой тока для заварки кратера нужно уменьшить силу тока и напряжение (ориентировочно до 150—180 А и 22—24 В соответственно). Для окончания сварки могут быть использованы также другие приемы, осуществляемые с программированием напряжения.

— Вертикальные швы сваривают как со свободным, так и с принудительным формированием. Металл толщиной до 4 мм обычно сваривают «сверху вниз» со свободным формированием швов. Сварку выполняют тонкими проволоками ф0,8—1,4 мм в СO2 или СO2 + O2 (15%), реже в смеси Аr + СO2 (не менее 25%). Сварку вертикальных швов сверху вниз ведут «углом назад», направляя дугу на переднюю часть ванночки (рис 3 8, а). Это предотвращает стекание ванночки, способствует увеличению проплавления корня шва и исключает такие дефекты, как несплавление и натек по краям шва. При сварке металла толщиной до 1,2 мм эта техника исключает прожоги металла. Металл толщиной до 3 мм сваривают без колебаний электрода, металл толщиной 3—4 мм сваривают с поперечными колебаниями электрода (рис. 3.8). Требования к качеству сборки при сварке «сверху вниз» менее жесткие, чем при сварке в нижнем положении. Поэтому сварку сверху вниз применяют для выполнения корневых швов металла разной толщины при наличии переменных зазоров. Скорость сварки «сверху вниз» обычно в 2—2,5 раза выше, чем сварки «снизу вверх».

Для уменьшения разбрызгивания и увеличения провара рекомендуют вести сварку на пониженных напряжениях при питании от источников с повышенными динамическими свойствами по току.

При сварке сталей толщиной >4 мм вследствие интенсивного теплоотвода в изделие наблюдается неполный провар корня шва. Повышение тока приводит к увеличению объема жидкой ванночки и усилению ее стекания. В результате натекания жидкого металла на холодный металл изделия наблюдается непровар корня и несплавления по краям шва. Поэтому стали толщиной ≥4 мм при питании дуги от источников с жесткой и пологопадающей внешней характеристиками приходится сваривать снизу вверх. Скорости сварки вертикальных швов «снизу вверх» обычно невелики (6—10 м/ч). Сварку ведут «углом вперед», направляя дугу на переднюю часть ванночки, что уменьшает ее стекание. Металл толщиной >8 мм сваривают с поперечными колебаниями электрода по треугольнику (см. рис. 3.8, г). Техника выполнения сварки швов «снизу вверх» требует более высокой квалификации сварщика, чем при сварке «сверху вниз».

Применение источников тока с комбинированной внешней характеристикой и высокими скоростями нарастания Iк.з. обеспечивает возможность сварки в СO2 углеродистых сталей толщиной до 12 мм методом «сверху вниз». Сварка выполняется проволоками ф1,2—1,4 мм на токах до 260 А (табл. 3.5). Провар корня шва полный, несплавления по краям шва отсутствуют. Швы формируются без усиления или с небольшим ослаблением. Уменьшение усиления шва обеспечивает снижение расхода электродной проволоки, газа и электроэнергии. Снижаются трудовые затраты, уменьшается деформация изделия. Сварку выполняют электродом «углом назад»; швы катетом до 4 мм сваривают без поперечных колебаний электрода, а швы катетом >4 мм выполняют с поперечными колебаниями электрода и в несколько проходов. Скорости сварки угловых швов «сверху вниз» на металле толщиной 8—12 мм достигают 30— 35 м/ч, на более тонком металле — 50—55 м/ч. Простая техника сварки и мягкая «эластичная» дуга меньше утомляют сварщика, чем сварка «снизу вверх» с колебаниями электрода.

Режимы сварки вертикальных соединений со свободным формированием швов — в СO2 (при использовании источников тока как с пологопадающей, так и с комбинированной внешней характеристиками) и в смесях СO2 + O2 (15%) и Аr+СO2 (25%) выбирают такими, чтобы процесс протекал с частыми короткими замыканиями (табл. 3.5). Сварку в смеси Аr + СO2 ( 20 мм выполняют с колебаниями электрода. У ползунов электрод задерживают на 1,5—2 с. Сварку вертикальных швов выполняют на постоянном токе. Сварка вертикальных швов в защитных газах с принудительным формированием обеспечивает более высокую производительность, чем сварка со свободным формированием шва и ручная дуговая сварка. Стыковые соединения под сварку с принудительным формированием собирают без скоса кромок и с U-образной разделкой. При сборке с U-образной разделкой уменьшается сечение разделки и можно повысить скорость сварки. Кроме того, при U-образной разделке кромок в случае выхода из строя автомата сварку можно закончить полуавтоматической или ручной дуговой сваркой. Поперечная усадка соединения при U-образной разделке также меньше, чем при прямоугольной.

— Горизонтальные швы на стали толщиной до 6 мм сваривают в СO2 или СO2 +O2 (15—20%) проволоками ф0,8— 1,4 мм. Соединения на металле толщиной до 3 мм собирают без скоса кромок с небольшим зазором, что обеспечивает получение швов с полным проваром при небольших усилиях. Сварку ведут «снизу вверх» с наклоном электрода «углом назад» без поперечных колебаний. Дугу направляют на металлическую ванночку. При толщине металла >4 мм делают скос на кромке верхнего листа. Сварку металла толщиной >6 мм выполняют с наклоном электрода поперек шва на угол 40—60° к вертикали. Основное сечение шва заваривают с повышенной силой тока. При этом используют проволоки сплошного сечения до ф2 мм и порошковые до ф4 мм, а облицовочные швы заваривают проволоками ф1,2—1,4 мм на малых режимах (табл. 3.6). При сварке металла толщиной >6 мм на повышенных токах наблюдается стекание ванны жидкого металла. Для предупреждения этого используют формирующие ползуны. При сварке горизонтальных швов проволоками Св-08Г2С ф1,6—2 мм в металле шва встречаются характерные несплавления, имеющие вид полушарий. Места несплавления обычно покрыты тонкой корочкой шлака. Для их исключения следует «понижать» режим сварки, уменьшать диаметр электрода, а также осушать СO2 и очищать проволоку от смазки.

— Потолочные швы рекомендуется сваривать: в СO2 проволокой ф0,8—1,4 мм на режимах с частыми короткими замыканиями, а в Аr+СO2 (10%) с наложением импульсов. Сваривать такие швы полуавтоматом труднее, чем в других положениях, поэтому сварщик должен иметь более высокую квалификацию. Сварку потолочных швов ведут «углом назад» на минимальных напряжениях. Сварочный ток можно выбирать несколько большим, чем для сварки вертикальных швов. Дугу и поток СO2 направляют на ванночку жидкого металла, что уменьшает его стекание. Для этой же цели рекомендуется увеличивать расход газа. Сварку стыковых швов с разделкой кромок ведут с поперечными колебаниями электрода. Металл толщиной >6 мм рекомендуется сваривать в два прохода и более, что обеспечивает получение плотных швов.

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