Назад

Купить и читать книгу за 29 руб.

Вы читаете ознакомительный отрывок. Если книга вам понравилась, вы можете купить полную версию и продолжить читать

Теxнология дуговой сварки в защитных газах

   В книге изложены основы теории сварки, устройство и правила эксплуатации оборудования для ручной дуговой и газовой сварки и наплавки металлов, контактной сварки, сварки в защитных газах и под флюсом, рассмотрены специальные и перспективные виды сварки, механизация и автоматизация сварочного производства. Учебник может быть использован также для профессионального обучения рабочих на производстве.


Илья Мельников Технология дуговой сварки в защитных газах

СУЩНОСТЬ ДУГОВОЙ СВАРКИ В ЗАЩИТНЫХ ГАЗАХ

   При этом способе в зону дуги подается защитный газ, струя которого, обтекая электрическую дугу и сварочную ванну, предохраняет расплавленный металл от воздействия атмосферного воздуха, окисления и азотирования.
   Сварку в защитных газах отличают следующие преимущества:
   – высокая производительность (в 2-3 раза выше обычной дуговой сварки);
   – возможность сварки в любых пространственных положениях, хорошая защита зоны сварки от кислорода и азота атмосферы, отсутствие необходимости очистки шва от шлаков и зачистки шва при многослойной сварке;
   – малая зона термического влияния;
   – относительно малые деформации изделий;
   – возможность наблюдения за процессом формирования шва;
   – доступность механизации и автоматизации.
   Недостатками этого способа сварки являются необходимость принятия мер, предотвращающих сдувание струи защитного газа в процессе сварки, применение газовой аппаратуры, а в некоторых случаях и применение относительно дорогих защитных газов.
   Разработаны следующие разновидности сварки в защитном газе: в инертных одноатомных газах (аргон, гелий), в нейтральных двухатомных газах (азот, водород), в углекислом газе. Наиболее широкое применение получили аргонодуговая сварка и сварка в углекислом газе. Инертный газ гелий применяется очень редко ввиду его большой стоимости. Сварка в двухатомных газах (водород и азот) имеет ограниченное применение, так как водород и азот в зоне дуги диссоциируются на атомы и активно взаимодействуют с большинством металлов.
   Сварка в углекислом газе, благодаря его дешевизне, получила широкое применение при изготовлении и монтаже различных строительных конструкций из углеродистых и низколегированных сталей.
   Углекислый газ, подаваемый в зону дуги, не является нейтральным, так как под действием высокой температуры он диссоциируется на оксид углерода и свободный кислород. При этом происходит частичное окисление расплавленного металла сварочной ванны и, как следствие, металл шва получается пористым с низкими механическими свойствами. Для уменьшения окислительного действия свободного кислорода применяют электродную проволоку с повышенным содержанием раскисляющих примесей (марганца, кремния). Шов получается беспористый, с хорошими механическими свойствами.
   По способу защиты различают местную и общую защиту свариваемого узла (сварку в контролируемой атмосфере). Основным способом местной защиты является струйная, при которой защитная среда создается газовым потоком при центральной, боковой или комбинированной подаче газа. При центральной подаче газа дуга, горящая между электродом и основным металлом, со всех сторон окружена газом, подаваемым под небольшим избыточным давлением из сопла горелки, расположенного концентрично оси электрода. Это самый распространенный способ защиты. Иногда с целью экономии инертных газов, а также получения оптимальных технологических и метуллургических свойств защитной среды применяют горелки, конструкция которых обеспечивает комбинированную защиту двумя концентрическими потоками газов. Например, внутренний поток образется аргоном, а внешний – углекислым газом. При сварке высокоактивных металлов надо защищать не только расплавленный металл, но и зону металла, нагреваемую при всаврке до температуры более 300 °С с лицевой и обратной стороны шва. Для расширения струйной защиты с лицевой стороны шва применяют дополнительные колпаки-приставки, надеваемые на сопло горелки. Защита обратной стороны шва обеспечивается поддувом защитного газа. Боковую подачу газа применяют ограниченно.
   Наиболее эффективная защита металла шва и зоны термического влияния обеспечивается при сварке в камерах с контролируемой атмосферой. Камеры предварительно продувают или вакуумируют, а потом заполняют защитным (инертным) газом под небольшим давлением.
   Сварку в защитных газах можно осуществлять вручную, полуавтоматически и автоматически. Ручная сварка применяется при соединении кромок изделий толщиной до 25-30 мм и при выполнении коротких и криволинейных швов. Полуавтоматическая и автоматическая сварки применяются при массовом и крупносерийном производствах.
   Сварка в защитных газах производится как неплавящимся, так и плавящимся электродом. Неплавящиеся электроды служат только для возбуждения и поддержания горения дуги. Для заполнения разделки кромок в зону дуги вводят присадочный металл в виде прутков или проволоки. Применяются такие неплавящиеся электроды: вольфрамовые, угольные и графитовые. Вольфрамовые электроды изготовляют из проволоки марки ВТ-15 диаметром 0,8-6 мм, содержащей 1,5-2,0 % диоксида тория. Торий способствует более легкому возбуждению и устойчивому горению дуги. Однако торий является радиоактивным веществом и его применение сопряжено с соблюдением специальных санитарных правил. Для сварки алюминия и его сплавов успешно применяют электроды из проволоки марки ВЛ-10 (вольфрам с присадкой лантана). Лантан снижает расход вольфрама и повышает устойчивость горения дуги. Расход вольфрама при сварке незначителен и составляет при сварочном токе 300-400 А около 0,05-0,06 г на метр сварного шва. Угольные и графитовые электроды применяют редко, так как они не обеспечивают достаточно устойчивое горение дуги и сварной шов получается пористым с темным налетом. Плавящиеся электроды применяют в виде соответствующей сварочной или порошковой проволок.

ЗАЩИТНЫЕ ГАЗЫ

   Аргон – одноатомный инертный газ без цвета и запаха, тяжелее воздуха. Получают аргон из воздуха. Аргон поставляется двух сортов: высшего и первого. Высший сорт содержит 99,992 % аргона, не более 0,006 % азота и не более 0,0007 % кислорода. Первый сорт содержит аргона 99,987%, азота – до 0,01% и кислорода – не более 0,002 %. Аргон поставляется в газообразном виде в баллонах типа А под давлением 15 MПa. Баллоны окрашены в серый цвет с зеленой полосой и зеленой надписью "Аргон чистый".
   Аргон применяют при сварке ответственных сварных швов и при сварке высоколегированных сталей, титана, алюминия, магния и их сплавов.
   Гелий – одноатомный инертный газ без цвета и запаха. Газообразный гелий производится также двух сортов: гелий высокой чистоты (99,985 % гелия) и гелий технический (99,8 %). Транспортируется и поставляется в баллонах типа А при максимальном давлении 15 МПа. Баллоны окрашены в коричневый цвет белой надписью "Гелий". Гелий используют так же, как аргон, но значительно реже ввиду высокой стоимости.
   Углекислый газ СО2 не имеет цвета и запаха. Получают его из газообразных продуктов сгорания антрацита или кокса, при обжиге известняка и т. д. Поставляется в сжиженном состоянии в баллонах типа А вместимостью 40 л, в который при максимальном давлении 7,5 МПа вмещается 25 кг углекислоты (при испарении образуется около 12750л газа). Для сварки используют сварочную углекислоту. Чистота углекислоты первого сорта должна быть не менее 99,5 %, а высшего сорта 99,8 %. Баллоны с углекислотой окрашивают в черный цвет с желтой надписью "СО2 сварочный". Применяется при сварке низкоуглеродистых и некоторых конструкционных и специальных сталей.
   Для снижения влажности углекислого газа рекомендуется установить баллон вентилем вниз и после отстаивания в течение 15 мин осторожно открыть вентиль и выпустить из баллона влагу. Перед сваркой необходимо из нормально установленного баллона выпустить небольшое количество газа, чтобы удалить попавший в баллон воздух. Часть влаги задерживается в углекислоте в виде водяных паров, ухудшая при сварке качество шва. Кроме того, при выходе из баллона, от резкого расширения происходит снижение температуры углекислоты и влага, отлагаясь в редукторе, забивает каналы и даже полностью закрывает выход газа. Для предупреждения замерзания влаги между баллоном и редуктором устанавливают электрический подогреватель.
   Окончательное удаление влаги после редуктора производится специальным осушителем, наполненным прокаленным медным купоросом, хромистым кальцием или другим осушительным веществом.

СВАРОЧНЫЕ ПОЛУАВТОМАТЫ И АВТОМАТЫ

   Аргонодуговая сварка неплавящимся или плавящимся электродом производится на постоянном и переменном токе. Установка для ручной сварки постоянным током состоит из сварочного генератора постоянного тока или сварочного выпрямителя, балластного реостата, газоэлектрической горелки, баллона с газом, редуктора и контрольных приборов (амперметра, вольтметра и расходомера газа).
   Источником питания дуги служат сварочные генераторы постоянного тока с жесткой или пологопадающей внешней характеристикой. Для регулирования и получения малых значений сварочного тока и повышения устойчивости горения дуги в сварочную цепь включают балластные реостаты.
   Газоэлектрические горелки бывают различной конструкции. Наибольшее применение получила горелка типа ЭЗР. Выпускаются горелки типов ЭЗР-66 для сварки током до 150 А, ЭЗР-4-68 – до 500 А и ЭЗР-5-71 – до 80 А.
   Электрододержатель типа ЭЗР-3-66 состоит из корпуса, сменного наконечника, рукоятки с устройством включения подачи газа и газотокоподводящего кабеля. Диаметр сопла сменных наконечников 8 и 10 мм. Они позволяют использовать электроды диаметром 1,5, 2 и 3 мм, рассчитанные на сварочные токи до 150 А. Расход аргона составляет 120-360 л/ч. Масса горелки с газотокопроводящим кабелем около 3 кг.
   Для сварки при больших сварочных токах (до 450 А) применяют также горелки типов АР-10-3 (большая), АР-75, АР-9, снабженные системой водяного охлаждения.
   Установка для ручной сварки переменным током состоит из источникам питания дуги, осциллятора, балластного реостата, газоэлектрической горелки, баллона с газом, редуктора и контрольных приборов.
   Источники питания должны иметь повышенное вторичное напряжение, чтобы обеспечить устойчивое горение дуги. Для этого в сварочную цепь включают два сварочных трансформатора с последовательно включенными вторичными обмотками или применяют трансформатор типа ТСДА с повышенным вторичным напряжением холостого хода. Осциллятор обеспечивает быстрое и легкое возбуждение и устойчивое горение дуги. Применяют газоэлектрические горелки типов ГРАД-200 и ГРАД-400, отличающиеся легкостью. Горелка ГРАД-200 массой 0,2 кг допускает сварочные токи до 200 А, а горелка ГРАД-400 массой 0,4 кг – до 400 А. Применяются установки УДАР-300 и УДАР-500 (номинальный сварочный ток 300 и 500 А). Взамен этих установок выпускаются установки типов УДГ-301 и УДГ-501. Установки типов УДГ-301 и УДГ-501 применяют для сварки сплавов легких металлов в аргоне. Такие установки имеют однофазный силовой трансформатор с неподвижным подмагничиваемым шунтом. Сердечник шунта с обмоткой, питаемой постоянным током, расположен перпендикулярно стержням трансформатора, на которых находятся секции первичной и вторичной обмоток. Два диапазона регулирования сварочного тока получают при параллельном соединении секций обмоток – большие токи и при их последовательном соединении – малые токи. В пределах каждого диапазона плавное регулирование тока осуществляют подмагничиванием шунта, изменяя ток, питающий его обмотку.
   Полуавтоматическая сварка неплавящимся электродом производится шланговым полуавтоматом типа ПШВ-1, состоящим из сопла; вольфрамового электрода; корпуса; сварочной проволоки; рукоятки; механизма подачи сварочной проволоки. ПШВ-1 предназначен для сварки металлов толщиной 0,5-5 мм. Полуавтомат снабжен электродвигателем, который через редуктор и гибкий вал, проходящий по шлангу, приводит во вращение ролики, расположенные на газоэлектрической горелке. Ролики протягивают по шлангу присадочную проволоку и подают ее в зону дуги. Скорость подачи проволоки диаметром 1-2 мм устанавливается в пределах 5-50 м/ч. Сварку осуществляют постоянным или переменным током с включением в сварочную цепь осциллятора. Полуавтомат позволяет выполнять сварку во всех пространственных положениях шва.
   Полуавтоматическая сварка плавящимся электродом производится с помощью полуавтоматов типов ПШПА-6, ПШПА-7 и ПШП-9. Первые два типа предназначены для сварки электродной проволокой диаметром 1,6-2,5 мм при сварочном токе до 300 А, а последний тип – для сварки малых толщин проволокой диаметром 0,5-1,2 мм при сварочных токах до 180 А. Комплект полуавтомата состоит из переносного пульта управления, механизма подачи электродной проволоки с кассетой и газоэлектрической горелки в виде пистолета. Электродная проволока вытягивается из кассеты по шлангу роликами, расположенными в пистолете. Ролики вращаются электродвигателем через редуктор с помощью гибкого привода. Пистолет полуавтомата типа ПШПА-7 предназначен для сварки многослойных швов деталей из алюминия, магния и их сплавов с толщиной кромки до 100-150 мм. Для предохранения от нагрева пистолет имеет водяное охлаждение. Пистолет состоит: из сопла, механизма подачи проволоки, шланга для подачи проволоки, шланга для подвода аргона, проводов управления, рукоятки.
   Для сварки в монтажных условиях рекомендуется ранцевый полуавтомат типа ПДГ-304, имеющий ремни для крепления на спине сварщика. Источником питания служат выпрямитель типа ВДГ-301. Сварочный ток – 315 А, диаметр сварочной проволоки 0,8-2,0 мм, скорость подачи проволоки 0,05-0,2 м/с. Масса механизма полуавтомата ПДГ-304 7 кг.
   Автоматическая сварка может производиться неплавящимся и плавящимся электродами.
   Автомат типа УДПГ-300 служит для сварки в защитном газе. В его комплект входят: сварочная головка, механизм подачи проволоки, электродная проволока, кассета с электродной проволокой, кнопка управления, электродвигатель механизма подачи.
   
Купить и читать книгу за 29 руб.

Вы читаете ознакомительный отрывок. Если книга вам понравилась, вы можете купить полную версию и продолжить читать