Отличие сварки неплавящимся и плавящимся электродом

Ручная дуговая сварка плавящимся электродом

Ручная сварка производится плавящимся металлическим электродом по способу Славянова (рис. 10.3).

Ручная электродуговая сварка универсальна и широко распространена, так как может выполняться в любом пространственном положении. Она часто применяется при монтаже в труднодоступных местах, где механизированные способы сварки не могут быть применены.

Меньшая глубина проплавления основного металла и меньшая производительность ручной сварки из-за пониженной силы применяемого тока, а также меньшая стабильность ручного процесса (по сравнению с автоматической сваркой под флюсом) являются недостатками ручной сварки.

Сущность способа. Источником энергии при ручной дуговой сварке является электрическая дуга, которая возбуждается между свариваемым металлом и электродом.

На рис. 10.4 схематически изображены основные элементы сварочной дуги.

Рис. 10.3. Ручная сварка металлическим электродом:

1 – свариваемый металл; 2 – сварочная ванна; 3 – сварочная дуга; 4 – наплавленный металл; 5 – шлаковая корка; 6 – жидкий шлак; 7 – покрытие электрода; 8 – стержень электрода; 9 – электрододержатель; 10 – источник питания

Рис. 10.4. Схема сварочной дуги:

1 – изделие (анод); 2 – электрод (катод); 3 – капля расплавленного металла;

4 – положительный столб дуги; 5 – ванна; 6 – пламя (ореол)

Плавящийся электрод представляет собой металлический стержень, на поверхность которого нанесено покрытие определенного состава и толщины (рис. 10.5).

Рис. 10.5. Покрытый металлический электрод:

1 – стержень; 2 – участок перехода;

3 – покрытие; 4 – контактный торец без покрытия

Обратите внимание

Размеры, классификацию и общие технологические требования к обмазанным электродам регламентирует ГОСТ 9467-75*. Стандартные размеры электродов приведены в табл. 10.1.

Таблица 10.1

Размеры электродов

Диаметр стержня электрода d, мм Длина электрода L (мм) со стержнем из проволоки
углеродистой илилегированной высоколегированной
1,6; 2 225 или 250 225 или 250
2,5; 3 350 250
4 400 или 450 350
5; 6; 8; 10; 12 450 350 или 450

Ходовые диаметры электродной проволоки 3…6 мм. Диаметр электрода определяется диаметром стержня без учета толщины покрытия.

С уменьшением диаметра или увеличением длины электрода увеличивается его омическое сопротивление, что влечет за собой увеличение нагрева электрода при сварке. Если нагрев будет чрезмерным, то электрод будет быстро плавиться (течь) или преждевременно будут сгорать органические составляющие покрытия, не выполняя своих защитных функций.

Электродное покрытие служит для защиты сварочной ванны от воздействия воздуха и для улучшения структуры металла шва (раскисления и легирования металла сварочной ванны), а также для облегчения ведения процесса сварки (стабилизации дугового разряда). С этой целью в состав покрытия включаются следующие основные элементы:

– шлакообразующие, снижающие скорость остывания наплавленного металла под слоем шлака, что способствует выходу на поверхность пузырьков газов и различных неметаллических включений;

– газообразующие, защищающие расплавленный металл от воздействия азота и кислорода;

– раскисляющие, связывающие кислород и рафинирующие наплавленный металл (освобождающие шов от шлаковых включений и вредных примесей);

– легирующие, повышающие механические характеристики шва и придающие ему специальные свойства (жаростойкость, износоустойчивость, коррозийную стойкость);

 – стабилизирующие, ионизирующие дуговой промежуток;

– стальные порошки, повышающие производительность сварки, дающие экономию дефицитных ферросплавов и электродной проволоки и улучшающие стабильность дуги.

Ввиду разнообразия высококачественных покрытий электроды классифицируются не по составу покрытия, а по результатам механических испытаний образцов наплавленного металла и сварного стыкового соединения.

Различают типы и марки электродов. Тип электрода показывает минимально гарантируемое временное сопротивление наплавленного металла в кН/см2 (Э42; Э42А; Э46; Э50; и др.). Марка электрода определяет состав покрытия и его технологические свойства (род и полярность тока, возможность сварки в различных пространственных положениях). Каждому типу электродов может соответствовать несколько марок.

При изготовлении сварных конструкций применяют низкотоксичные рутиловые электроды марок ЗРС-1, АНО-1, ОЗС-3 и др. На монтаже широко используются электроды марок МР-3, АНО-3, АНО-1, ОЗС-4 и другие, пригодные для сварки в любом пространственном положении.

Фторокальцевые электроды УОНИ-13/45, УОНИ-13/55 применяются для сварки наиболее ответственных конструкций как на заводе, так и на монтаже, обеспечивая очень высокое качество наплавленного металла.

Электроды должны удовлетворять следующим основным требованиям:

1. Обеспечивать определенные механические свойства наплавленного металла и сварного соединения, а также химический состав металла шва;

2. Иметь хорошие технологические и сварочные свойства и обеспечивать:

а) сварку на переменном и постоянном токе и в любом пространственном положении;

б) легкое зажигание дуги и ее устойчивое спокойное горение без чрезмерного разбрызгивания металла и шлака;

в) равномерное плавление покрытия без откалывания кусков и образования чрезмерно больших «чехольчика» или «втулочки», препятствующих сварке;

г) равномерное покрытие наплавленного металла шлаком и легкое удаление последнего;

д) получение наплавленного металла без пор и трещин.

Важно

3. Обеспечивать высокую производительность, характеризуемую величиной коэффициента наплавки.

4. Себестоимость электрода должна быть небольшой.

Режимом сварки называют совокупность основных характеристик сварочного процесса, обеспечивающих  получение сварных швов заданных размеров, формы и качества.

При ручной дуговой сварке режим определяется диаметром электрода, силой сварочного тока, напряжением на дуге, скоростью перемещения электрода (скоростью сварки), родом и полярностью тока, положением шва в пространстве.

Диаметр электрода для сварки выбирают в зависимости от толщины свариваемого металла, количества слоев шва и положения в пространстве. Примерные диаметры электродов, используемых для сварки в нижнем положении, рекомендуется принимать по табл. 10.2.

Таблица 10.2

Диаметры электродов

Толщина металла, мм 3…5 4…10 12…24 30…40
Диаметр электрода, мм 3…4 4…5 5…6 6…8

Первый слой при сварке многослойных швов выполняется электродами диаметром не более 3…4 мм.

По принятому диаметру электрода и положению шва в пространстве, воспользовавшись формулой К.К. Хренова, можно подобрать величину сварочного тока, определяющую устойчивость горения дуги:

Iсв = (20 + 6d)d,

где Iсв – сила сварочного тока, А;диаметр электрода, мм.

Для повышения производительности процесса сварки целесообразно применять максимально допустимый для данного типа электродов сварочный ток.

Выбирают такую скорость сварки, при которой можно получить шов требуемого поперечного сечения. Род и полярность тока зависят от свариваемого металла и применяемых электродов.

Металл небольшой толщины сваривают на постоянном токе обратной полярности (плюс на электроде). Этим уменьшается вероятность образования  прожогов и перегрева металла. Низкоуглеродистые и низколегированные стали средней и большой толщины экономичнее сваривать на переменном токе.

Сварку швов в вертикальном и потолочном положении выполняют, как правило, электродами диаметром не более 4 мм. При этом сила тока должна быть на 10…20% ниже, чем для сварки в нижнем положении. Напряжение на дуге при ручной дуговой сварке изменяется в пределах 20…30 В и указывается в паспорте на электроды.

Технология дуговой сварки. Процесс сварки начинается с зажигания сварочной дуги, для чего сварщик легким прикосновением конца электрода к изделию создает короткое замыкание цепи.

Зажигание осуществляется либо прямым отрывом на 2…3 мм электрода после короткого замыкания («впритык»), либо скользящим движением конца электрода с кратковременным касанием электрода («спичкой»), как это видно на рис. 10.6.

Рис. 10.6. Способы зажигания дуги:

а – «впритык»; б – «спичкой»

Совет

Если сварщик замедлит отрыв электрода от изделия, может произойти «примерзание» электрода, т.е. приварка его конца к изделию, так как под действием большого тока конец электрода быстро расплавляется

Сварочная дуга вызывает интенсивный местный нагрев. Металл изделия в зоне горения дуги быстро достигает жидкого состояния, образуя ванну расплавленного металла.

Металл на конце электрода также расплавляется и под действием сил поверхностного натяжения получает сфероидальную, каплевидную форму.

В ванне жидкие металлы электрода (присадочный металл) и изделия (основной металл) смешиваются, образуя однородный сплав.

Чтобы обеспечить качественную сварку, сварщик должен беспрерывно поддерживать нужную длину дуги, не допускать ее обрывов и манипулировать электродом в определенном порядке. Постоянство длины дуги обеспечивается непрерывной подачей электрода к изделию по мере его расплавления.

Вследствие давления газов и потока электронов, исходящего из конца электрода в процессе сварки, на основном металле образуется углубление, называемое кратером. Расстояние между концом электрода и дном кратера называют длиной дуги. Обычно нормальная длина дуги поддерживается в пределах 0,5…1,1d.

Чрезмерное увеличение длины дуги ухудшает качество сварки из-за уменьшения устойчивости горения дуги и увеличения доступа воздуха к расплавленному металлу. Кроме этого повышается угар (испарение части расплавленного металла электрода и шлака в виде окислов) и разбрызгивание металла, ухудшается формирование шва.

Толщина слоя основного металла, перешедшего в расплавленное состояние, называется глубиной провара. При обычной ручной сварке глубина провара незначительна, достигает 1…2 мм.

Манипуляция электродом состоит из двух движений – движения вдоль шва и движения поперек шва.

Ведение дуги производится таким образом, чтобы обеспечить проплавление свариваемых кромок и получить требуемое количество наплавленного металла при хорошем формировании шва (нормально сформированный шов в большинстве случаев должен иметь ширину, равную 3…5 диаметрам электрода). Это достигается поддерживанием постоянной длины дуги соответствующим перемещением конца электрода (рис. 10.7).

Рис. 10.7. Виды поперечного перемещения конца электрода:

1, 2, 3 – движения, обеспечивающие равномерный прогрев середины и

кромки стыка; 4, 5 – движения, обеспечивающие увеличенный прогрев

середины стыка; 6, 7 – движения, обеспечивающие усиленный прогрев

кромок

Обратите внимание

Большое значение в технике сварки имеют умелое прерывание дуги и повторное ее зажигание. Следует различать прерывание дуги в процессе сварки, которое произошло самопроизвольно или для смены электрода, и прерывание дуги по окончании сварки шва или его отдельного участка.

Читайте также:  Принцип работы индукционного паяльника

В первом случае после обрыва дуги в шве образуется кратер, являющийся местом скопления неметаллических включений и причиной образования трещин.

Для обеспечения хорошего провара металла в месте кратера повторное зажигание дуги производят на основном металле, а затем переносят дугу на шов и расплавляют металл в месте образования кратера. Во втором случае не допускают образование кратера при обрыве дуги, заплавляя его металлом.

Заварку кратера производят, держа электрод неподвижно до самопроизвольного обрыва дуги или частыми короткими замыканиями электрода, что также обеспечивает заполнение кратера металлом.

Протяженность сварных швов имеет большое значение для выбора порядка их выполнения. Короткие швы (длиной не более 250…300 мм) выполняют «на проход», т.е. движением дуги от одного конца шва к другому. Швы длиной 300…1000 мм выполняют от середины шва к концам.

Швы большой протяженности обычно выполняют обратноступенчатым способом отдельными участками. Длина участка (ступени) принимается 100…350 мм, в этих пределах равна длине шва, который может быть выполнен целым числом электродов (одним, двумя, тремя и т.д.).

При сварке тонкого металла участки делают короче, а при сварке более толстого – длиннее.

Оборудование и принадлежности для электродуговой сварки. Источником тока являются сварочные агрегаты, которые бывают постоянного и переменного тока.

Агрегаты переменного тока состоят из сварочного трансформатора, дросселя (регулятора тока). Агрегаты постоянного тока состоят из сварочного генератора и электродвигателя, вращающего генератор.

Важно

К преимуществам агрегатов переменного тока относятся портативность, дешевизна и простота обслуживания агрегата, а также меньший расход электроэнергии.

При постоянном токе дуга горит более устойчиво, процесс сварки проще. Постоянный ток целесообразно применять при наложении вертикальных и потолочных швов, при сварке тонких (t < 4 мм) и толстых (t > 20 мм) листов, а также при сварке низколегированных сталей.

Принадлежностями для ручной сварки являются: электрододержатель (служит для закрепления электрода и подвода к нему сварочного тока), коробка с электродами, щиток или шлем с защитными стеклами, инструмент для очистки мест сварки и шва (специальный молоток, зубило, стальная щетка, шлифовальная машинка), специальное зубило для холодной проковки швов, набор шаблонов для промера швов, спецодежда, рукавицы, клеймо сварщика для клеймения швов по окончании сварки.

Сварщик должен защищать лицо щитком или шлемом, а руки и тело – брезентовой одеждой, так как лучи электрической дуги, попадая на незащищенную кожу, вызывают ожоги с последующим воспалением.

Источник: https://students-library.com/library/read/7439-rucnaa-dugovaa-svarka-plavasimsa-elektrodom

Дуговая сварка неплавящимся электродом

Для сварки неплавящимся электродом применяют вольфрам с добавками тория марки ВТ-15, ланата ВЛ-10, иттрия ВИ. Использование чистого вольфрама ВЧ не рекомендуется. Отмеченные примеси придают электроду повышенную стойкость, обеспечивают большую плотность тока.

Применение вольфрама ВТ-15 ограничивают из соображений радиационной безопасности при изготовлении электродов и при сварке.

Сварку вольфрамовым электродом широко используют при изготовлении конструкций из алюминиевых сплавов, что обеспечивает высокое качество сварных соединений без использования флюса.

Однако окисную пленку и загрязнений на поверхности металла для сварки в инертных газах требуется удалять более тщательно, чем при применении флюсов.

Питание дуги чаще всего осуществляется от источника переменного тока. Необходимость сварки переменным током вызвана тем, что при сварке постоянным током обратной полярности легко происходит расплавление вольфрамового электрода, а при сварке постоянны током прямой полярности затруднено удаление окисной пленки с поверхности алюминия.

Удаление окисной пленки происходит в том случае, если основной металл является катодом. Удаление окисной пленки при сварке на прямой полярности в связи с большим тепловыделением обеспечивает при замене аргона гелием. Сварка вольфрамовым электродом осуществляется вручную или автоматом.

При сварке в среде гелия напряжение повышается на 7-10В, при этом дуга укорачивается, сила тока снижается на 10-15%. Расход газа при использовании гелия увеличивается в 1,8-2,2 раза. Ручная сварка ведется на меньших значениях тока в один, два и более проходов в зависимости от толщины.

Сварка плавящимся электродом.

При изготовлении конструкции из металла толщиной более 4 мм сварку ведут постоянным током обратной полярности. В данном случае должно происходить более полное удаление окисной пленки.

Совет

Однако при сварке плавящимся электродом в связи с капельным переносом металла через дуговой промежуток труднее обеспечить надежную защиту сварочного пространства от попадания воздуха.

Сварку плавящимся электродом выполняют полуавтоматом или автоматом.

Большое применение имеет полуавтоматическая сварка, особенно с использованием импульсов.

Наложение импульсов тока заданных параметров на основной сварочный ток сокращает промежуток времени пребывания капли на торце электрода и позволяет осуществлять устойчивый процесс при относительно малом среднем значении тока. Этим облегчается сварка в различных пространственных положениях и несколько повышаются механические свойства соединений.

Электроннолучевая сварка.

Этот вид сварки обладает рядом преимуществ: высока плотность энергии благодаря малому диаметру луча и его стабильности, малое тепловложение и относительно высокая скорость процесса.

В результате достигается минимальное разупрочнение металла в околошовной зоне. Кроме того, в вакууме порядка 1 · 10 -4 мм. рт. ст.

сохраняется высокая чистота окружающей среды на два порядка выше, чем, например, при дуговой сварке в аргоне марки А.

Электроннолучевая сварка обеспечивает минимальное коробление изделия вследствие малой ширины шва. Поверхности алюминиевых деталей под электроннолучевую сварку следует подготавливать травлением с последующим шабрением кромок непосредственно перед загрузкой заготовки в вакуумную камеру.

В отличие от всех других методов сварки плавлением электроннолучевую сварку алюминиевых сплавов благодаря малому объему сварочной ванны и узкому шву можно выполнять как на весу, так и на подкладках.

Обратите внимание

Сварку сплавов, содержащих легко испаряющиеся элементы, предпочтительнее выполнять на весу, так как в этом случае обеспечивается удаление паров металла и повышается плотность сварных швов.

Погонная энергия при электроннолучевой сварке меньше, чем при дуговой.

Так, например, при сварке сплава АМц6 толщиной 10 мм (ускоряющее напряжение 20 кВ, сила тока луча 140 мА, скорость сварки 72 м/ч) погонная энергия в 10 раз меньше, чем при аргонно-дуговой (напряжение дуги 18В, сила тока 480 А, скорость сварки 12 м/ч). Механические свойства соединений, полученных электроннолучевой сваркой, либо превышают, либо равны соответствующим свойствам соединений, полученных аргонно-дуговой сваркой.

Электроннолучевая сварка позволяет выполнять соединения различных типов: стыковые, угловые (тавровые и нахлесточные), с отбортовкой кромок.

Лекция 12

Сварка титановых сплавов

Титан и титановые сплавы применяют в химическом машиностроении, авиапромышленности и др. отраслях производства.

Весьма чистый титан находит ограниченное применение, например, в радиоэлектронике.

Технический титан содержит примеси внедрения, в том числе газы – кислород, азот и водород, которые повышают прочность и снижают пластичность и вязкость металла. В сварных швах они вызывают образование холодных трещин.

Свариваемый технический титан должен содержать ограниченное количество примесей – газов.

Легирование титана позволяет получать свариваемые сплавы, обладающие повышенной прочностью при достаточной пластичности и вязкости.

Легирующие элементы по-разному оказывают влияние на фазовый состав сплавов на основе титана. Такие элементы как алюминий, олово, цирконий не имеют кристаллического строения технического титана, для которого при нормальной температуре характерна α-фаза. Поэтому они называются α – стабилизаторами.

Важно

Большая группа элементов- марганец, молибден, ванадий, хром – при давлении в титан может сохранить при нормальной температуре высокотемпературную β-фазу. Изменяя количество таких β-стабилизаторов, можно получить двухфазный (α + β)- сплав или даже однофазный β-сплав.

Сплав последнего типа получается при высоком содержании элементов β- стабилизаторов.

Сварка технического титана и однофазных α-сплавов.

Большая химическая активность титана и особенно в расплавленном состоянии по отношению к газам затрудняет сварку этого металла. Обязательным условием получения качественного соединения является надежная защита от газов атмосферы не только сварочной ванны, но и остывающих участков металла шва.

Необходимо также тщательно защищать и обратную сторону шва, даже в том числе, если слои металла не расплавлялись, а только нагревались выше этой температуры. Дополнительные затруднения при сварке создает большая склонность титана к росту зерен.

Низкая теплопроводность титана способствует увеличению времени пребывания шва и околошовной зоны при высоких температурах. Чтобы преодолеть указанное затруднение, сварку выполняют при минимально возможной погонной энергии.

На качество сварных соединений титана оказывает влияние состояние поверхности кромок и присадочного металла. При неполном удалении пленки окислов на поверхности титана может сохраниться альфированный слой.

Наиболее частыми дефектами сварных швов являются поры и холодные трещины. В сварных титановых швах механизм образования пор, располагающихся по оси шва и у границ сплавления, практически такой же, как и для стали.

Возбудителями пор являются газы и среди них в первую очередь водород. Известны пути борьбы с пористостью в титановых швах.

В первую очередь необходимо обеспечить требуемую чистоту основного металла и сварочных материалов, сварку выполнять на оптимальных режимах.

Совет

Широкое применение нашел способ сварки титана под флюсом (содержащим фториды щелочных и щелочно-земельных металлов), разработанный в ИЭС им. Е.О. Патона. При таком способе сварки связывание водорода в зоне дуги во фтористый водород полностью исключает возможность образования пор в металле шва.

Холодные трещины возникают при пониженной пластичности разных его участков. К этому приводит чрезмерное содержание примесей внедрения – газов. Трещины такого типа могут возникнуть сразу же после сварки, а также в результате процесса замедленного разрушения. Причиной такого процесса является выделение водорода и возникновение в шве больших внутренних напряжений.

Читайте также:  Процесс сварки оптических волокон

Для соединения деталей из титана и его сплавов применяют дуговую сварку неплавящимся и плавящимся электродами с защитой инертным газом, дуговую сварку под флюсом и электрошлаковую сварку, а в последнее время – и новые способы: электроннолучевую и сварку сжатой дугой, в том числе микроплазменную.

Характерно применение специальных приспособлений, позволяющих защитить зону сварки, остывающие участки шва и околошовную зону, а также корень шва. К ним относятся удлиненные насадки с отверстиями, защитные козырьки, ползушки, обеспечивающие защиту металла шва и участков основного металла, подвергнутых нагреву.

Защиту корня шва можно осуществить несколькими способами: при небольшой протяженности стыковых соединений – плотным поджатием кромок свариваемых деталей к медной или стальной подкладке; подачей инертного газа в подкладку с отверстиями или изготовленную из пористого материала. При сварке сосудов или труб инертный газ пропускать внутрь изделия.

Для сварки находят применение герметичные камеры с контролируемой атмосферой инертного газа. Сварку в камерах можно выполнять автоматами или вручную. Камеры для ручной сварки имеют окна, в которых закреплены резиновые перчатки. Оператор выполняет сварку, продевая руки в перчатки и находясь вне камеры.

Перед заполнением камеры инертным газом при небольшом избыточном давлении (до 0,1 ат) ее вакуумируют до разряжения 1 х 10-3 мм рт. Ст. Сварку в камерах выполняют на режимах, аналогичных тем, которые используют при сварке в среде инертного газа на воздухе.

Важным условием предотвращения охрупчивания металла шва и околошовной зоны с мартенситоподобной игольчатой микроструктурой является обеспечение чистоты металла и выбор режимов сварки с оптимальными термическими циклами. Термообработку сварных соединений из титана и его низколегированных сплавов проводят лишь с целью снятия сварочных напряжений. Температуру нагрева принимают до 600-6500С, время выдержки 30-40 мин, остывание с печью.

Обратите внимание

Для сварки титана малых толщин ( менее 1,5-2 мм) находит применение импульсно-дуговая сварка неплавящимся электродом.

Весьма эффективен новый отечественный способ аргонно-дуговой сварки неплавящимся электродом с применением флюсов-паст.

Этот способ использует преимущества сварки титана под флюсом, достигаемые введением в зону сварки фторидов и хлоридов щелочных и щелочноземельных металлов. Первоначально такой способ, предложенный О.А.

Маслюковым, применяли лишь для устранения пористости швов. Это достигалось нанесением весьма тонкого слоя специального однокомпонентного реагента на поверхность свариваемых кромок.

В дальнейшем исследования, выполненные в ИЭС имени Е.О. Патона, показали, что использование специальных флюсов при сварке неплавящимся электродом позволяет заметно снизить затраты погонной энергии, получить более узкие швы при значительном увеличении глубины проплавления, частично рафинировать и модифицировать металл шва.

Для сварки титана находят применение флюсы-пасты серии АН-ТА (АН-Т17А).

Сварка с такими флюсами дает возможность выполнять за один проход без разделки кромок соединения из титана толщиной до 12 мм узкими швами на токах в 2,5 -3 раза меньших по сравнению с токами при обычной аргонно-дуговой сварке неплавящимся электродом. Одним из важных преимуществ такого способа сварки является снижение деформации сварных конструкций.

Способ сварки неплавящимся электродом углубленной или погруженной дугой, разработанный для титана А.П. Горячевым, также позволяет за один проход сваривать металл средних толщин. Однако к его основным недостаткам относятся чрезмерная ширина шва и большие размеры околошовной зоны.

Сварку плавящимся электродом в среде инертных газов производят постоянным током обратной полярности на режимах, обеспечивающих мелкокапельный перенос металла. Отклонение от оптитмальных режимов приводит к разбрызгиванию электродного металла, нарушению газовой защиты зоны сварки, ухудшению формирования швов.

Важно

Для сварки используют сварочную проволоку диаметром 205 мм в зависимости от толщины основного металла. Применяют скользящие водоохлаждаемые защитные приспособления, обеспечивающие изоляцию шва от атмосферы.

Более стабильное качество соединений получается при сварке плавящимся электродом в камерах с контролируемой инертной атмосферой.

Титан толщиной более 30-40 мм целесообразно сваривать электрошлаковым способом. Одной из главных особенностей такого способа сварки применительно к титану является использование тугоплавкого бескислородного флюса АН-Т2.

Однако одной лишь шлаковой защиты при сварке титана недостаточно. При открытой поверхности шлаковой ванны металл шва загрязняется газами атмосферы. Для этой цели медные водоохлаждаемые ползуны или кокили в верхней части имеют каналы с отверстиями для подачи аргона.

Защитные козырьки обеспечивают минимальный расход газа.

Для таких сварных соединений обязательна последующая термообработка. Оптимальный режим термообработки выбирают в зависимости от системы легирования, концентрации легирующих элементов, толщины металла. Термообработку производят как с непрерывным остыванием от максимальных температур нагрева в двухфазной области (850-9000С), так и ступенчато.

Лекция 13

Технология наплавки

Источник: https://cyberpedia.su/3x838b.html

Сварка неплавящимся электродом

Условием стабильного горения дуги при дуговой свар­ке в защитной среде инертных газов на переменном токе является регулярное восстановление разряда при смене полярности.

Потенциал возбуждения и ионизации инерт­ных газов аргона и гелия выше, чем у кислорода, азота и паров металла, поэтому для возбуждения дуги пере­менного тока требуется источник питания с повышенным напряжением холостого хода.

Сварочная дуга в среде инертных газов (аргоне или гелии) отличается высокой стабильностью и для ее поддержания требуется неболь­шое напряжение. Высокая подвижность электронов обеспечивает достаточное возбуждение и ионизацию нейтральных атомов при столкновении с ними элек­тронов.

В том случае, когда катодом является вольфрам, ду­говой разряд происходит главным образом за счет тер­моэлектронной эмиссии благодаря высокой температуре плавления и относительно низкой теплопроводности вольфрама, что обусловливает неодинаковые условия горения дуги при прямой и обратной полярности.

При обратной полярности (изделие является катодом — ми­нус) напряжение при возбуждении дуги должно быть больше, чем при прямой полярности.

Поэтому из-за зна­чительной разницы в свойствах вольфрамового электро­да и свариваемого металла кривая напряжения дуги имеет не симметричную форму, а в ней появляется по­стоянная составляющая, которая вызывает появление в сварочной цепи постоянной составляющей тока.

Посто­янная составляющая тока в свою очередь создает посто­янное магнитное поле в сердечнике трансформатора и дросселя, что приводит к уменьшению мощности свароч­ной дуги и ее устойчивости.

Появление в цепи постоян­ной составляющей тока не обеспечивает нормального ведения процесса сварки и особенно при сварке алюми­ниевых сплавов, так как сварочная ванна даже при небольшом содержании кислорода и азота покрывается тугоплавкой пленкой окислов и нитридов, которые препятствуют сплавлению кромок и формированию шва.

Совет

Очищающее действие сварочной дуги при сварке пе­ременным током проявляется в те полупериоды, когда катодом является изделие благодаря катодному распы­лению, так как в этом случае происходит разрушение окисной и нитридной пленок.

При обратной полярности применяют низкие плотно­сти тока, а практически такая дуга не применяется. При прямой полярности тепла выделяется меньше на элек­троде, так как его значительная часть расходуется на плавление свариваемого металла.

При дуговой сварке плавящимся электродом в среде защитных газов геометрическая форма сварного шва и его размеры зависят от мощности сварочной дуги, харак­тера переноса металла через дуговой промежуток, а так­же от взаимодействия газового потока и частиц металла, пересекающих дуговой промежуток, с ванной расплав­ленного металла.

В процессе сварки на поверхность сварочной ванны оказывает давление столб дуги за счет потока газов, па­ров и капель металла, вследствие чего столб дуги по­гружается в основной металл, увеличивая глубину про­плавления.

Поток газов и паров металла, направляемый от электрода в сварочную ванну, создается благодаря сжимающемуся действию электромагнитных сил. Сила воздействия сварочной дуги на ванну расплавленного металла характеризуется ее давлением, которое будет тем больше, чем концентрированнее лоток газа и метал­ла.

Концентрация потока металла увеличивается с уменьшением размера капель, который определяется со­ставом металла, защитного газа, а также направлением и величиной сварочного тока.

Сварочная дуга, образованная в результате плавле­ния электрода в среде инертных газов, имеет форму ко­нуса, столб которой состоит из внутренней и внешней зоны.

Внутренняя зона имеет яркий свет и большую темпе­ратуру.

Во внутренней зоне происходит перенос металла, и ее атмосфера заполнена светящимися парами металла. Внешняя зона имеет менее яркий свет и представляет собой ионизированный газ.

Источник: http://hssco.ru/svarka-neplavyashhimsya-elektrodom-2/

Технология сварки неплавящимся электродом

При дуговой сварке кромки свариваемого металла и электродная (присадочная) проволока расплавляются благодаря теплу, выделяющемуся электрической дугой. Расплавленный основной и электродный металл перемешивается в сварочной ванне и по мере продвижения дуги вдоль свариваемых кромок быстро остывает и, затвердевая, образует сварной шов.

Электрическая дуговая сварка подразделяется на сварку неплавящимся (угольным или вольфрамовым) и плавящимся (металлическим) электродами (рис. 1).

Сварка неплавящимся электродом может осуществляться как без присадки (например, при сварке соединений с отбортовкой), так и с присадкой металлического прутка соответствующего состава.

Этим способом в настоящее время преимущественно сваривают медь, алюминий, тонколистовую нержавеющую сталь и наплавляют твердые сплавы.

Рис. 1. Схема дуговой сварки металлическим (а) и угольным (б) электродами.

Наибольшее применение в промышленности нашел способ дуговой сварки плавящимся металлическим электродом, который осуществляется как вручную, так и при помощи специальных автоматов и полуавтоматов.

Обратите внимание

В качестве плавящихся электродов при ручной дуговой сварке применяют прутки диаметром 2—10 мм из соответствующего металла со специальным покрытием.

При таком способе сварщик вручную возбуждает дугу, поддерживает постоянство ее длины, подавая электрод в зону сварки по мере его расплавления, и перемещает электрод вдоль свариваемых кромок.

Читайте также:  Методы сварки легированных сталей

При автоматической сварке возбуждение дуги в начале процесса, подача электродной проволоки в зону сварки, а также продвижение дуги вдоль свариваемых кромок осуществляются специальными сварочными автоматами.

Обязанностью сварщика при автоматической сварке является включение и выключение автомата в начале и конце процесса.

При полуавтоматической дуговой сварке электродная проволока подается в зону сварки автоматически, а продвижение дуги вдоль свариваемого соединения осуществляется вручную.

Проволока подается внутри стальной спирали, вделанной в резиновый гибкий шланг, в связи с чем этот способ называют полуавтоматической шланговой сваркой.

В зависимости от способа защиты зоны сварки от окружающей среды сварочная дуга может быть открытой или закрытой.

При открытой дуге сварочная ванна может быть не защищена от соприкосновения с воздухом (сварка непокрытым электродом или электродом с меловым покрытием) или защищена слоем шлака и струей газа (сварка по флюсу, сварка электродами с толстым шлакогазообразующим покрытием, порошковой проволокой либо в струе защитного газа — аргона, гелия углекислого газа и др.), подаваемого в зону сварки под небольшим давлением.

Важно

К сварке закрытой дугой относится автоматическая и полуавтоматическая сварка под флюсом.

Источник: http://www.prosvarky.ru/mehanizirov/theory/1.html

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Cтраница 1

Плавящийся металлический электрод для ручной сварки и наплавки стали представляет собой мета ллический проволочный стержень, покрытый специальной обмазкой.  [1]

При сваркеплавящимся металлическим электродом ( способ Н. Г. Славянова) электрод плавится и образует жидкий металл, заполняющий зазор между свариваемыми листами.

Для улучшения качества наплавляемого металла электрод снабжают специальным покрытием, которое также расплавляется, образуя шлаки, защищающие жидкий металл от вредного влияния кислорода и азота окружающего воздуха, а также удаляющие окислы из металла шва.

Материал покрытия электрода используют для легирования металла шва нужными элементами.  [2]

При сваркеплавящимся металлическим электродом в среде инертного газа дуга горит между изделием и плавящейся голой проволокой, служащей в то же время присадочным материалом. Присадочная проволока, непрерывно поступающая из бухты, проходит через горелку, по которой также протекает аргон.  [3]

При сваркеплавящимся металлическим электродом ( рис. 2) дуга горит между электродом и изделием. Металл, необходимый для заполнения зазора между кромками свариваемых деталей, образуется за счет расплавления электрода.

Для защиты зоны горения дуги и расплавленного металла от действия составляющих воздуха, а также для раскисления и легирования металла шва поверхность электрода покрывается соответствующим составом, который плавится одновременно с электродным стержнем.  [5]

Схемы сварки. о – по способу Бенардоса. б – по способу Славянова.  [6]

В этом случаеплавящийся металлический электрод является одновременно и присадочным металлом.  [7]

Излучение дуги сплавящимся металлическим электродом по своему характеру близко к солнечному излучению с небольшим сдвигом максимума излучения в сторону более длинных волн ( рис. 36); кривая / – для столба дуги, кривая 2 – для ванны.  [8]

Основным условием подводной сваркиплавящимся металлическим электродом является применение электродов с достаточно толстым водонепроницаемым покрытием. Козырек способствует устойчивому существованию газового пузыря и горению дуги.

Совет

Водопроницаемость покрытия отрицательно влияет па устойчивость дуги; при значительной водопроницаемости покрытия вода, испаряющаяся у горячей поверхности электродного стержня, разрушает покрытие и срывает его кусками со стержня.

Отсыревшее покрытие становится электропроводным; сквозь него со стержня в окружающую воду проходит ток и начинает ее разлагать; водород, бурно выделяющийся на поверхности электродного стержня, срывает покрытие и приводит электрод в полную негодность.  [9]

Для электрогалаковой сварки обычно применяютплавящиеся металлические электроды. В этих условиях устойчивый процесс получается при любых внешних характеристиках источника питания – от крутопадающей до жесткой.  [11]

Наибольшее применение имеет автоматическая сваркаплавящимся металлическим электродом. Некоторые современные автоматы позволяют при автоматической сварке поддерживать длину дуги в пределах 0 2 – 0 3 мм, что невозможно обеспечить при ручной сварке.

Автоматическая сварка дает более стабильное качество шва. При автоматической сварке под слоем флюса производительность повышается в 2 – 8 раз по сравнению с ручной дуговой сваркой.

Значительная роль в развитии автоматической и полуавтоматической сварки принадлежит Институту электросварки им.  [12]

Схема способов сварки в защитных.  [13]

Сварку неплавящимся вольфрамовым электродом илиплавящимся металлическим электродом в защитной струе аргона называют аргоно-дуговой, а в струе гелия – гелие-дуговой сваркой. Этим способом сваривают преимущественно детали толщиной до 2 мм из высоколегированных сталей и цветных металлов.  [14]

При сварке постоянным током сплавящимся металлическим электродом плюс источника тока подают к электроду, а минус – к свариваемому изделию.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

Источник: https://www.ngpedia.ru/id612390p1.html

Сварка

Сварку применяют для получения неразъемного соединения деталей при изготовлений изделий, машин и сооружений из металла. Прежде для этого преимущественно пользовались клепкой.

Сварка металла. Назначение и преимущества сварки.

Сварное изделие имеет меньшей вес, чем клепальное, проще в изготовлении, дешевле, надежнее и может быть выполнено в более короткий срок, с меньшей затратой труда и материалов.

Сваркой можно изготовлять изделия очень сложной формы, которые прежде удавалось получить только отливкой или кузнечной и механической обработкой.

Обратите внимание

При изготовлении металлоконструкций сварка дает от 10 до 20 % экономии металла по сравнению с клепкой, до 30 % по сравнению с литьем из чугуна.

Сварные швы обеспечивают высокую надежность (плотность и прочность) резервуаров и сосудов, в том числе и работающих при высоких температурах и давлениях газов, паров и жидкостей.

Виды сварки

Сварку плавлением в зависимости от различных способов, характера источников нагрева и расплавления свариваемых кромок деталей можно условно разделить на следующие основные виды:

  • электрическая дуговая, где источником тепла является электрическая дуга;
  • электрошлаковая сварка, где основным источником теплоты является расплавленный шлак, через который протекает электрический ток;
  • электронно-лучевая, при которой нагрев и расплавление металла производится потоком электронов;
  • лазерная, при которой нагрев и расплавление металла происходит сфокусированным мощным лучом микрочастиц – фотонов;
  • газовая, при которой нагрев и расплавление металла происходит за счет тепла пламени газовой горелки.

Более подробную классификацию можно провести и по другим характеристикам, выделив сварку плавящимся и неплавящимся электродом, дугой прямого и косвенного действия; открытой дугой, под флюсом, в среде защитного газа, дуговой плазмой.

При ручной сварке указанные операции выполняются рабочим-сварщиком вручную без применения механизмов.

При сварке на полуавтомате плавящимся электродом механизируются операции по подаче электродной проволоки в сварочную зону, а остальные операции процесса сварки осуществляются сварщиком вручную.

При автоматической сварке механизируются операции по возбуждению дуги и перемещению ее по линии наложения шва с одновременным поддержанием определенной длины дуги.

Автоматическая сварка плавящимся электродом производится, как правило, сварочной проволокой диаметром 1-6 мм; при этом режимы сварки (сварочный ток, напряжение дуги, скорость перемещения дуги и др.) более стабильны.

Этим обеспечивается качество сварного шва по его длине, однако требуется более тщательная подготовка к сборке деталей под сварку.

Сущность основных способов сварки плавлением.

При электрической дуговой сварке энергия, необходимая для образования и поддержания дуги, поступает от источников питания постоянного или переменного тока.

В процессе электрической дуговой сварки основная часть теплоты, необходимая для нагрева и плавления металла, получается за счет дугового разряда (дуги), возникающего между свариваемым металлом и электродом.

При сварке плавящимся электродом под воздействием теплоты дуги кромки свариваемых деталей и торец (конец) плавящегося электрода расплавляются и образуется сварочная ванна. При затвердевании расплавленного металла образуется сварной шов. В этом случае сварной шов получается за счет основного металла и металла электрода.

К плавящимся электродам относятся стальные, медные, алюминиевые; к неплавящимся – угольные, графитовые и вольфрамовые.

При сварке неплавящимся электродом сварной шов получается только за счет расплавления основного металла и металла присадочного прутка.

При горении дуги и плавлении свариваемого и электродного металлов необходима защита сварочной ванны от воздействия атмосферных газов – кислорода, азота и водорода, так как они могут проникать в жидкий металл и ухудшать качество металла шва.

По способу защиты сварочной ванны, самой дуги и конца нагреваемого электрода от воздействия атмосферных газов дуговая сварка разделяется на следующие виды:

  • – сварка покрытыми электродами,
  • – в защитном газе,
  • – под флюсом,
  • – с самозащитной порошковой проволокой,
  • – со смешанной защитой.

Покрытый электрод представляет собой металлический стержень с нанесенной на его поверхность обмазкой. Сварка покрытыми электродами улучшает качество металла шва.

Защита металла от воздействия атмосферных газов осуществляется за счет шлака и газов, образующихся при плавлении покрытия (обмазки).

Покрытые электроды применяются для ручной дуговой сварки, в процессе которой необходимо подавать электрод в зону горения дуги по мере его расплавления и одновременно перемещать дугу по изделию с целью формирования шва.

При сварке под флюсом сварочная проволока и флюс одновременно подаются в зону горения дуги, под воздействием теплоты которой плавятся кромки основного металла, электродная проволока и часть флюса.

Вокруг дуги образуется газовый пузырь, заполненный парами металла и материалов флюса. По мере перемещения дуги расплавленный флюс всплывает на поверхность сварочной ванны, образуя шлак.

Важно

Расплавленный флюс защищает зону горения дуги от воздействия атмосферных газов и значительно улучшает качество металла шва.

Сварка под слоем флюса применяется для соединения средних и больших толщин металла на полуавтоматах и автоматах.

Источник: https://www.mosupk.ru/article/svarka/

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector