Преимущества сварки в среде защитных газов

Технологические особенности сварки в среде защитных газов и их смесях

Применение дуговой сварки в среде защитных газов благодаря ее технологическим и экономическим преимуществам все больше возрастает. Технологическими преимуществами являются относительная простота процесса сварки и возможность применения механизированной сварки в различных пространственных положениях. Незначительный объем шлаков позволяет получить высокое качество сварных швов.

Сварка в среде защитных газов применяется для соединения как различных сталей, так и цветных металлов.

Для сварки в защитных газах кроме источника питания дуги требуются специальные приборы и оснастка (приспособления). Сварочный пост для сварки в среде защитного газа представлен на рис. 82.

Рис. 82. Пост для сварки в среде защитного газа: 1 – баллон с газом; 2 – подогреватель; 3 – осушитель; 4 – редуктор; 5 – расходомер (ротаметр); 6 – газоэлектрический клапан; 7 – источник питания; 8 – пульт управления; 9 – рабочий стол; 10 – подающий механизм; 11 – горелка

Сварка в защитных газах – это общее название разновидностей дуговой сварки, при которых через сопло горелки в зону горения дуги вдувается струя защитного газа.

Обратите внимание

В качестве защитных газов применяют: аргон, гелий (инертные газы); углекислый газ, кислород, азот, водород (активные газы); смеси газов (Ar + CO2 + O2; Ar + O2; Ar + CO2 и др.).

Смеси защитных газов должны удовлетворять требованиям ТУ.

Аргонокислородную смесь (Ar + 1—5 % О2) применяют при сварке малоуглеродистых и легированных сталей. В процессе сварки капельный перенос металла переходит в струйный, что позволяет увеличить производительность сварки и уменьшить разбрызгивание металла.

Смесь аргона с углекислым газом (Ar + 10—20 % СО2) также применяют при сварке малоуглеродистых и низколегированных сталей. При использовании этой смеси защитных газов устраняется пористость в сварных швах, повышается стабильность горения дуги и улучшается формирование шва.

Тройная смесь (75 % Ar + 20 % СО2 + 5 % О2) при сварке сталей плавящимся электродом обеспечивает высокую стабильность горения дуги, минимальное разбрызгивание металла, хорошее формирование шва, отсутствие пористости.

На практике используются либо баллоны с готовой смесью газов, либо баллоны с каждым газом отдельно. В последнем случае расход каждого газа регулируется отдельным редуктором и измеряется ротаметром типа РС-3.

При сварке в среде защитных газов различают следующие основные способы: сварка постоянной дугой, импульсной дугой; плавящимся электродом и неплавящимся электродом.

Наиболее широко применяется сварка в среде защитных газов плавящимся и неплавящимся электродами.

Сварка неплавящимся электродом в защитных газах – это процесс, в котором в качестве источника теплоты применяется дуга, возбуждаемая между вольфрамовым или угольным (графитовым) электродом и изделием.

Сварка постоянным током прямой полярности позволяет получать максимальное проплавление свариваемого металла.

При сварке на постоянном токе применяются источники питания с крутопадающей ввольт-амперной характеристикой: ВДУ-305, ВДУ-504, ВДУ-505, ВДУ-601, ВСВУ-300.

Важно

В комплект сварочной аппаратуры при сварке на постоянном токе входят сварочные горелки, устройства для первоначального возбуждения сварочной дуги, аппаратура управления сварочным циклом и газовой защиты

Техническая характеристика некоторых сварочных горелок для ручной сварки вольфрамовым электродом приведена в табл. 40:

Таблица 40

Для того, чтобы улучшить процесс зажигания дуги в среде защитных газов, используют специальные устройства первоначального возбуждения дуги. Это связано с тем, что защитные газы, попадая в зону горения дуги, охлаждают дуговой промежуток и дуга плохо возбуждается. Наиболее широко применяются устройства следующих марок: ОСППЗ-ЗООМ, УПД-1, ВНР-101, ОСПЗ-2М.

При сварке в среде защитных газов на переменном токе применяют устройство для стабилизации горения дуги, например, стабилизатор – возбудитель дуги ВСД-01.

Сварку можно выполнять как с присадочной проволокой, так и без присадки.

При сварке плавящимся электродом в защитных газах дуга образуется между концом непрерывно расплавляемой проволоки и изделием. Сварочная проволока подается в зону горения дуги подающим механизмом со скоростью, равной средней скорости ее плавления. Расплавленный металл электродной проволоки переходит в сварочную ванну и таким образом формируется сварной шов.

При этом способе сварки существуют определенные преимущества:

обеспечивается высокая производительность сварки;

представляется возможность производить сварку при повышенной плотности мощности, при этом обеспечивается более узкая зона термического влияния;

представляется возможность механизировать процесс сварки.

При сварке плавящимся электродом в среде защитных газов различают следующие две основные разновидности процесса: сварка короткой дугой и сварка длинной дугой.

Сварка короткой дугой является естественным импульсным процессом и осуществляется с постоянной скоростью подачи сварочной проволоки. Особенностью этого процесса являются возникающие замыкания дугового промежутка с частотой 150—300 зам/с.

При сварке короткой дугой наблюдается мелкокапельный перенос электродного металла с частотой, равной частоте коротких замыканий. Это дает возможность производить сварку при меньших значениях сварочного тока, повысить стабилизацию процесса сварки и снизить потери металла на разбрызгивание.

Сварка длинной дугой – это процесс с редкими замыканиями дугового промежутка (3—10 зам/с). В зависимости от режима сварки, защитного газа и применяемых сварочных материалов наблюдаются различные способы переноса электродного металла в сварочную ванну: крупнокапельный, мелкокапельный, струйный и др.

Определенным недостатком сварки плавящимся электродом в аргоне и смеси аргона с гелием является сложность поддержания струйного процесса переноса электродного металла.

Для повышения стабильности сварки и улучшения формирования сварного шва к аргону добавляют до 5 % О2 или до 20 % СО2.

Контрольные вопросы:

1. Каковы достоинства дуговой сварки в защитных газах?

2. Расскажите о применении двойных и тройных смесей защитных газов на основе аргона.

3. Расскажите о сварке в защитных газах неплавящимся электродом.

Совет

4. Что вы знаете о сварке в защитных газах плавящимся электродом и в чем ее преимущества?

5. Что вы знаете о сварке в защитных газах плавящимся электродом короткой дугой?

6. В чем отличие сварки длинной дугой от сварки короткой дугой?

Рекомендуемые страницы:

Воспользуйтесь поиском по сайту:

Источник: https://megalektsii.ru/s19454t7.html

Полуавтоматическая сварка в среде защитных газов

Технология полуавтоматической сварки в защитном газе

В качестве защитных используются активные газы, т. е. такие, которые могут вступать во взаимодействие с другими элементами в процессе сварки. К Таким газам относятся углекислый газ (С02) или смеси: 70% углекислого газа и 30% аргона (или кислорода) —I для сварки углеродистых сталей; 70% аргона и 30% углекислого газа — для сварки легированных сталей.

Применение газовых смесей вместо 100% углекислого газа повышает производительность, экономичность, качество сварки и снижает возможность поражения дыхательных органов сварщика.

Достоинством сварки в защитном газе является также то, что на сварные изделия, выполненные этим процессом, без особой подготовки можно наносить прочные антикоррозионные покрытия (оцинкование и др.). Сварку в защитных газах целесообразно применять для соединения тонких металлов (0,1 —1,5 мм).

Из всех видов дуговой сварки полуавтоматическая сварка в защитных газах имеет наименьшую трудоемкость.

Углекислый газ. При нормальном атмосферном давлении удельная плотность углекислого газа 0,00198 г/см3. При температуре 31° С и давлении 75,3 кгс/см2 углекислый газ сжижается. Температура сжижения газа при атмосферном давлении —78,5° С.

Хранят и транспортируют углекислый газ в стальных баллонах под давлением 60—70 кгс/см2. В стандартный баллон емкостью 40 дм3 вмещается 25 кг жидкой углекислоты, которая при испарении дает 12 625 дм3 газа.

Жидкая углекислота занимает 60—80%’ объема баллона, остальной объем заполнен испарившимся газом.

Обратите внимание

Жидкая углекислота способна растворять воду; поэтому выделяющийся в баллоне углекислый газ перед подачей в зону дуги должен осушаться; концентрация его должна быть не менее 99%. Если углекислый газ содержит влагу, то неизбежна пористость шва.

Для сварки пользуются специально выпускаемой сварочной углекислотой; можно пользоваться также пищевой углекислотой.

Пищевая углекислота содержит много влаги; поэтому перед сваркой газ следует подвергать сушке пропусканием через патрон, заполненный обезвоженным медным купоросом или через силикагелевый осушитель.

Сварочный углекислый газ ( ГОСТ 8050—76) отвечает следующим техническим требованиям: для I сорта СОг не менее 99,5%, II сорта — &9%; водяных паров для I сорта не более 0,18%, Для II сорта —0,51%.

При количестве сварочных постов более 20 целесообразно иметь централизованное питание их углекислым газом, подаваемым по трубопроводу от рампы или от газификационной установки.

Сварочные посты рекомендуется оборудовать электромагнитными клапанами, позволяющими автоматически перед зажиганием дуги включать подачу газа и после гашения дуги — выключать газ.

На каждом посту должен быть расходомер (ротаметр).

В атомарном состоянии кислород, азот и водород вступают в химическое соединение с расплавленными элементами, находящимися в сварочной проволоке и свариваемом металле.

Образование газа СО приводит к образованию пор. Кроме того, поры при сварке в углекислом газе могут быть следствием влаги, ржавчины и влияния азота воздуха.

Важно

Для подавления СО, повышения количества марганца и кремния, интенсивно выгорающих из сварочной проволоки при сварке, применяют электродную проволоку с повышенным содержанием марганца и кремния (марки Св-08Г2С, Св-08ГС и др.).

При сварке низкоуглеродистых сталей содержание в металле шва кремния более 0,2 и марганца более 0,4% препятствует образованию пор.

На степень окисления металла и образования пор влияют технологические условия сварки (длина дуги, количество подаваемого в дугу газа, род и полярность тока, диаметр проволоки и плотность тока на электроде).

Сварка на постоянном токе обратной полярности дает меньшее окисление и более высокое качество шва, чем на прямой полярности. При сварке проволокой диаметром 0,3—1,2 мм, выполняемой с высокими скоростями подачи проволоки в дугу, происходит значительно меньшее окисление элементов, чем при сварке проволокой диаметром 1,6—2 мм с малыми скоростями подачи проволоки.

Читайте также:  Способы сварки линолеума

Плотность тока на электроде при сварке в углекислом газе Должна быть не ниже 80 А/мм2. При таком режиме потери на разбрызгивание электродного металла не превышают 10—15%.

В институте электросварки им. Е. О. Патона разработана сварочная проволока марки Св-08Г2СНМТ для сварки конструкционных сталей, обладающая более высокими свойствами, чем проволока Св-08Г2С.

Эта проволока позволяет значительно снизить разбрызгивание электродного металла по сравнению с проволокой Св-08Г2С и улучшает формирование сварных швов, поверхность которых получается гладкой, без чешуек.

При сварочном токе 400—420 А и более (диаметр проволоки 2 мм, обратная полярность) происходит струйный перенос электродного металла. Проволокой Св-08Г2СНМТ можно успешно производить сварку на ветру, с зазорами и в других условиях, при которых трудно избежать попадания воздуха в зону дуги. Сварка этой проволокой позволяет также применять форсированные режимы, без образования в швах пор.

Технология сварки в С02 и в смесях С02 + Аг или С02 + 02. При сварке в углекислом газе основные типы сварных соединений и их конструктивные элементы выбираются по ГОСТ 14771—76.

Ориентировочные режимы сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей в углекислом газе приведены в табл. 58, 59.

Источником питания дуги служит сварочный выпрямитель или преобразователь с жесткой или возрастающей внешней характеристикой. Сварка выполняется на обратной полярности.

Совет

Расстояние между мундштуком и изделием (вылет проволоки)’ при токе 60—150 А и напряжении на дуге 22 В обычно берется 7—14 мм, при токе 200—500 А и напряжении 30—32 В — 15— 25 мм.

Металл толщиной 1,5—3 мм сваривают стыковыми швами электродом на весу. Более тонкий металл (0,8—1,2 мм) сваривают на медной или остающейся стальной подкладке.

Читать далее:

Источник: http://studvesna73.ru/07/23/3762/

Автоматическая и полуавтоматическая сварка в защитных газах

Сущность способа сварки в защитных газах заключается в том, что дуга горит в струе защитного газа, оттесняющего воздух из зоны сварки и защищающего расплавленный металл от вредного воздействия газов, содержащихся в атмосфере.

Основными преимуществами сварки в среде защитного газа перед другими способами являются: надежная защита расплавленного металла от окисления кислородом окружающего воздуха; отсутствие обмазок и флюсов при сварке, усложняющих и удорожающих этот процесс; высокая производительность; простота процесса и возможность его механизации при сварке в различных пространственных положениях с помощью простых приспособлений; возможность сварки цветных металлов, сплавов и разнородных металлов; хороший внешний вид сварного шва и высокие механические свойства соединения; возможность качественной сварки труб без внутренних подкладных колец или ручной подварки.

К недостаткам сварки в защитных газах следует отнести осложнения при проведении сварки на открытом воздухе, особенно в ветреную погоду из-за возможности отдува защитного газа струей воздуха, а также большие выделения вредного газа на рабочем месте сварщика.

В качестве защитного газа используют инертные газы: аргон и азот, не взаимодействующие с расплавленными металлами, а также активные газы и смеси газов: водород, смесь водорода и азота, углекислый газ, смесь аргона и углекислого газа, смесь аргона и кислорода, взаимодействующие в большей или меньшей степени с расплавленным металлом. Защитный газ выбирают в зависимости от свариваемых материалов.

Сваривать в защитных газах можно плавящимся или неплавящимся электродом. При сварке плавящимся электродом электрическая дуга горит между электродной проволокой, подаваемой в зону сварки, и изделием. Дуга расплавляет электродную проволоку и основной металл.

При сварке неплавящимся электродом электрическая дуга горит между неплавящимся угольным или вольфрамовым электродом и изделием. Передвигаясь вдоль кромок соединения, дуга оплавляет их. Для сварки неплавящимся электродом используют вольфрамовые стержни диаметром от 0,8 до 10 мм.

Диаметр прутка выбирают с учетом требуемой величины сварочного тока.

Способ сварки в струе, аргона плавящимися и неплавящимися электродами нашел применение при изготовлении трубопроводов из нержавеющих и жаропрочных сталей, цветных металлов (алюминий, медь, титан) и их сплавов.

Обратите внимание

Промышленность выпускает аргон технический, чистый первого и второго сорта. Хранят и транспортируют аргон в стандартных стальных баллонах емкостью 40 л при давлении 150 кгс/см2в газообразном состоянии.

Баллоны для хранения технического аргона окрашивают в черный цвет, на верхнюю часть баллона наносят белую поперечную полосу. Баллон имеет надпись «Аргон технический».

Баллоны для хранения чистого аргона окрашивают в нижней части в черный, а в верхней части— в белый цвет, на верхней части черными буквами пишут «Аргон чистый».

Источником постоянного тока служат стандартные сварочные генераторы с падающей внешней характеристикой—ПС-300, ПС-500. Величину сварочного тока регулируют балластными реостатами РБ-200 от 10 до 200 а и РБ-300 от 20 до 300 а.

Источником тока при сварке на переменном токе являются стандартные сварочные трансформаторы с дросселями.

Для ручной аргонодуговой сварки неплавящимся электродом используют установку УРСА-600, предназначенную для сварки на переменном токе от 50 до 600 а. В комплект установки входят сварочные горелки, источник питания и аппаратура управления.

Кроме того, промышленность выпускает установки УДАР-300 и УДАР-500. Установка УДАР-300 предназначена для сварки вольфрамовым электродом диаметром от 1,5 до 7 мм при силе тока до 300 а, а УДАР-500 — при силе тока до 500 а.

В комплект установки входят две горелки, источник питания (трансформатор и дроссель насыщения) и аппаратный ящик.

В последние годы разработано значительное количество различных горелок: ГРАД-1, ГРАД-2, ГРАД-3, ЭЗР-1-54, ЭЗР-2-54. Хорошим качеством отличаются горелки АР-9 и РГС-1.

Автоматическую аргонодуговую сварку применяют для соединения поворотных и неповоротных стыков труб диаметром до 219 мм. Автоматическую сварку неповоротных стыков труб выполняют с помощью специализированных автоматов АТВ (рис.

83), AT и АГН с неплавящимся вольфрамовым электродом. Для сварки поворотных стыков труб применяют полуавтоматы с плавящимся электродом: ПШП-9, ПША-10, ПДА-300 и автоматы АДСП, АДПГ, АДСВ.

Кроме указанной аппаратуры в промышленности работает большое количество специализированных установок.

В среде инертного газа — азота сваривают в основном медь и ее сплавы.

Азотно-дуговую сварку меди осуществляют только неплавящимся электродом с подачей в зону дуги присадочного материала. В качестве неплавящегося электрода можно применять угольные или торированные вольфрамовые стержни. Неторированные вольфрамовые стержни частично плавятся при сварке в азоте и загрязняют металл шва вольфрамом.

В среде углекислого газа можно сваривать трубы диаметром от 10 до 1000 мм с толщиной стенки от 0,5 до 30 мм.

Важно

Применение углекислого газа позволяет механизировать сварку швов, расположенных в любом пространственном положении, в том числе и в потолочном. Преимуществом сварки в защитных газах является небольшая стоимость углекислого газа. Углекислый газ в 12 раз дешевле аргона.

Жидкую углекислоту, предназначенную для сварки, транспортируют в стальных баллонах при давлении 50—60 кгс/см2. Баллоны должны быть окрашены в черный цвет и иметь надпись «Углекислота». В обычный стандартный баллон емкостью 40 л заливают 25 кг углекислоты. При испарении 25 кг жидкой углекислоты образуется 12 600 л газа.

Рис. 83. Автомат АТВ для аргонодуговой сварки неповоротных стыков труб

Рис. 84. Головка ТСГ-7 для автоматической сварки поперечноколеблющимся электродом поворотных стыков труб

Для сварки можно использовать жидкую «пищевую» углекислоту.

Для сварки труб в среде углекислого газа плавящимся электродом применяют малоуглеродистую проволоку с повышенным содержанием марганца и кремния марок СВ-08ГС и СВ-08Г2С. Сварку в среде углекислого газа ведут на постоянном токе обратной полярности.

Устойчивость процесса возможна только при использовании специальных сварочных генераторов с жесткой или возрастающей внешней характеристикой, а также выпрямителей.

В качестве источников питания используют сварочные преобразователи ПСГ-350 или ПСГ-500 или универсальные преобразователи ПСУ-500.

Сварку неповоротных стыков труб, приварку фланцев и штуцеров выполняют с помощью полуавтоматов А-547 и А-607. Для сварки поворотных стыков труб могут быть также использованы автоматы АСП-60, А-537, АДСП-2, головка ТСГ-7, ранцевый полуавтомат А-765.

Для полуавтоматической сварки в углекислом газе применяют полуавтомат ПДПГ-500 и подающие механизмы полуавтоматов ПШ-5, ПШ-54, ПДШП-500, используемых при сварке под флюсом.

Полуавтоматическую сварку труб применяют для выполнения первого слоя шва (с учетом сварки последующих слоев под флюсом) или для полной заварки стыка в два-три слоя.

Совет

Головка ТСГ-7 (рис. 84) предназначена для сварки поворотных стыков труб с условным проходом 50—1000 мм при толщине стенки 2 мм и более одной поперечно колеблющейся электродной проволокой. Поперечно колеблющаяся электродная проволока позволяет сваривать стыки труб и деталей с повышенными зазорами и смещением кромок.

1. В чем преимущества и недостатки сварки труб в среде защитных газов по сравнению со сваркой под флюсом?

2. Что такое неплавящиеся электроды, из какого металла их изготовляют?

3. Для каких сталей применяют аргонодуговую сварку?

4. Какое оборудование и какие приспособления используют для ручной аргонодуговой сварки?

5. Укажите область применения сварки в среде углекислого газа.

6. Какое оборудование применяют для сварки в среде углекислого газа?

Читайте также:  Виды и функции сварочных флюсов

Все материалы раздела «Сварка труб» :

● Способы сварки трубопроводов и виды сварных соединений

● Подготовка труб под сварку

● Технология газовой сварки и резки

● Кислородно-флюсовая и дуговая резка

● Технология ручной электродуговой сварки, электроды

● Источники питания сварочной дуги

● Автоматическая и полуавтоматическая сварка под флюсом

● Автоматическая и полуавтоматическая сварка в защитных газах

● Сварка трубопроводов из легированной стали

● Сварка трубопроводов высокого давления, термообработка сварных соединений

● Сварка трубопроводов из алюминия и его сплавов, из меди и ее сплавов

● Пайка трубопроводов, дефекты сварных швов

● Контроль качества сварных швов

● Виды сварки и применяемое оборудование

● Сварка и склеивание винипластовых труб

● Сварка полиэтиленовых трубопроводов

● Правила техники безопасности при резке и сварке трубопроводов

Источник: http://shkval-antikor.ru/mess645.htm

Дуговая сварка в защитных газах

Дуговая сварка в защитных газах имеет высокую производительность, легко поддается автоматизации и позволяет выполнять соединение металлов без применения электродных покрытий и флюсов. Этот способ сварки нашел широкое применение при изготовлении конструкций из сталей, цветных металлов и их сплавов. Классификация способов дуговой сварки в защитных газах приведена на рисунке.

Классификация видов дуговой сварки в защитных газах

Дуговая сварка в защитных газах может быть выполнена плавящимся и неплавящимся (вольфрамовым) электродами.

Для защиты зоны сварки используют инертные газы гелий и аргон, а иногда активные газы — азот, водород и углекислый газ. Применяют также смеси отдельных газов в различных пропорциях. Такая газовая защита оттесняет от зоны сварки окружающий воздух.

При сварке в монтажных условиях или в условиях, когда возможно сдувание газовой защиты, используют дополнительные защитные устройства. Эффективность газовой защиты зоны сварки зависит от типа свариваемого соединения и скорости сварки.

На защиту влияет также размер сопла, расход защитного газа и расстояние от сопла до изделия (оно должно быть 5— 40 мм).

Преимущества сварки в защитных газах следующие:

  • нет необходимости применять флюсы или покрытия, следовательно, не требуется очищать швы от шлака;
  • высокая производительность и степень концентрации тепла источника позволяют значительно сократить зону структурных превращений;
  • незначительное взаимодействие металла шва с кислородом и азотом воздуха;
  • простота наблюдения за процессом сварки;
  • возможность механизации и автоматизации процессов.

Иногда применяют двойную защиту сварочной дуги (комбинированную). Надежность защиты зоны сварочной дуги зависит от теплофизических свойств и расхода газа, а также от конструктивных особенностей горелки и режима сварки.

Подаваемые в зону сварочной дуги защитные газы влияют на устойчивость дугового разряда, расплавление электродного металла и характер его переноса.

Размер капель электродного металла уменьшается с увеличением сварочного тока, а увеличение глубины проплавления с увеличением сварочного  тока  связано  с  более   интенсивным   вытеснением  жидкого металла из-под электрода вследствие давления  сварочной дуги.

При сварке плавящимся электродом дуга горит между изделием и расплавляемой сварочной проволокой, подаваемой в зону сварки. По сварке неплавящимся электродом (вольфрамовые прутки) сварочная дуга может быть прямого или косвенного действия. Разновидностью сварочной дуги косвенного действия может быть дуга, горящая между вольфрамом, и беспрерывно подаваемой в зону дуги сварочной проволокой.

Защитное свойство струи инертного газа зависит от чистоты газа, параметров струи и режима сварки.

Одним из наглядных способов оценки защитных свойств является определение диаметра зоны катодного распыления при возбуждении дуги переменного тока между вольфрамовым электродом и свариваемым металлом.

В период, когда катодом является свариваемый металл, происходит вырывание частиц металла с поверхности сварочной ванны и соседних зон относительно холодного металла.

Обратите внимание

Степень катодного распыления зависит главным образом от массы положительных ионов, которые в процессе сварки бомбардируют катод. Например, в среде аргона наблюдается более интенсивное катодное распыление, чем в среде гелия. По убывающей склонности к катодному распылению металлы располагают в следующем порядке: Мg, Аl, Si, Zn, W, Fe, Ni,  Рt, Сu, Вi, Sn,  Sb, Рb, Аg, Cd.

Сварочную дугу в защитных газах можно классифицировать по следующим основным признакам:

  • применяемому для защиты зоны сварки газу — активному или нейтральному;
  • способу защиты зоны сварки — одиночным газом, смесью газов или комбинированным;
  • применяемому для сварки электроду — плавящемуся или неплавящемуся;
  • применяемому току — постоянному или переменному.

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 (аргона или гелия) 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.

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.

Сварка плавящимся электродом

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.

Важно

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 сжимающему действию электромагнитных сил. Сила воздействия сварочной дуги на ванну расплавленного металла характеризуется ее давлением, которое будет тем больше, чем концентрированнее поток 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 святящимися парами металла. Внешняя зона имеет менее яркий свет и представляет собой ионизированный газ.

Металлургия сварки в защитных газах

Газы по защитному свойству расплавленного металла сварочной ванны от воздействия азота и кислорода воздуха подразделяются на инертные и активные.

К инертным газам относятся аргон и гелий, которые практически не взаимодействуют с расплавленным металлом сварочной ванны.

К активным газам относятся углекислый газ, азот, водород и кислород.

Активные газы по своему химическому взаимодействию с расплавленным металлом сварочной ванны могут быть нейтральными и реагирующими. Например, азот по отношению к меди является нейтральным газом, т. е. не образует с медью никаких химических соединений. Активные газы и продукты их распада в процессе дугового разряда, т. е.

Совет

во время сварки, могут соединяться с расплавленным металлом сварочной ванны и растворяться в нем, из-за чего резко снижаются механические свойства сварного шва, а его химический состав не будет соответствовать установленным требованиям стандартов.

Однако следует отметить, что некоторые растворимые в металле активные газы не всегда бывают вредными примесями.

Например, азот в углеродистых сталях является вредной примесью (образуются нитриды), из-за чего резко снижаются механические свойства сварного шва и стойкость к ста­рению, тогда как в сталях аустенитного класса азот является полезной добавкой.

При аргонодуговой сварке углеродистых сталей для поддува можно применять не только аргон или углекислый газ, но и азот, если в сварочную ванну будут введены элементы-раскислители в виде кремния и марганца.

Поэтому выбор газа и присадочного материала должны обеспечивать заданные механические свойства, химический состав и структуру сварного шва.

При сварке в защитной среде инертных газов расплавленный металл сварочной ванны изолирован от воздействия кислорода и азота воздуха; поэтому металлургические процессы могут происходить между элементами, содержащимися только в расплавленном металле сварочной ванны.

Читайте также:  Способы защиты от налипания сварочных брызг

Так, например, если в сварочной ванне содержится некоторое количество кислорода в виде закиси железа РеО, то при наличии достаточного количества углерода будет образовываться нерастворимая в металле окись углерода  [C] + [O] = CO,

Вследствие того, что расплавленный металл сварочной ванны кристаллизуется, а газ выйти не успевает, то в нем будут образовываться поры.

Обратите внимание

Расплавленный металл сварочной ванны может насыщаться кислородом, находящимся в инертном газе, в виде Свободного кислорода и паров воды. Поэтому для подавления реакции окисления углерода в период кристаллизации расплавленного металла сварного шва в сварочную ванну через присадочный материал должны быть введены элементы-раскислители в виде кремния и марганца.

При сварке легированных сталей, имеющих в своем составе необходимое количество раскислителей, реакция образования окиси углерода подавляется.

Таким образом, при сварке в защитных газах для подавления образования окиси углерода, способной образовывать поры в сварном шве и устранения азотирования сварного шва, необходимо в сварочную ванну ввести элементы-раскислители.

При сварке в защитной среде углекислого газа последний, защищая расплавленный металл сварочной ванны от кислорода и азота воздуха, сам в свою очередь, разлагаясь в дуговом разряде, является окислителем металла

где FеО — закись железа, растворяющаяся в железе.

Таким образом, как и при сварке в защитной среде инертных газов, в этом случае образуется окись углерода, которая в процессе кристаллизации металла сварочной ванны создает в нем поры. Для подавления образования окиси углерода (СО) через присадочную проволоку в расплавленный металл сварочной ванны вводятся элементы-раскислители — кремний и марганец. 

Источник: http://build.novosibdom.ru/book/export/html/332

Сварка в защитных газах. Аргонодуговая сварка. Достоинства сварки в среде защитных газов

Лекция 4

Сварка в защитных газах

1.Основные виды газов2.Сопло горелки3.Электродная проволока или неплавящийся электрод (в этом случае применяется ещё и присадочная проволока)4.Сварочная ванна5.Сварочный шов6.Тонкий слой шлаковой ванны

Рис. 16 Схема сварки в защитных газах

При данном виде сварки основным способом защиты сварочной дуги и шва является струйная защита газами.

В качестве защитных газов применяют инертные газы ( аргон , гелий ) и активные газы (углекислый газ , азот и др.), иногда — смеси газов . В машиностроении наиболее распространено применение аргона ( Аr) и углекислого газа ( СО2).

Защитный газ Назначение
Аргон (Аr) Высший сорт 99,992% Активные и тугоплавкие металлы и сплавы (Al, Mg., Ti, Nb, Zr…).
Первый сорт 99,987% Легированные и высоколегированные жаропрочные и жаростойкие стали.
Углекислый газ (СO2) Сварочный99,5% Углеродистые и низколегированные стали

         Аргон – бесцветный, неядовитый, невзрывоопасный, без запаха и вкуса газ, почти в 1,5 раза тяжелее воздуха, поэтому опасен удушьем в закрытом помещении. В природе аргон присутствует только в свободном состоянии. Объемная концентрация аргона в воздухе 0,93%. С большинством элементов аргон не образует химических соединений, в металле аргон нерастворим.

Хранят и транспортируют аргон в  40-литровых баллонах под давлением. Баллон для аргона окрашен в серый цвет, надпись зеленого цвета.

         Углекислый газ – бесцветен, неядовит, имеет слабый кисловатый запах и вкус, хорошо растворяется в воде, тяжелее воздуха в 1,6 раза. В воздухе содержится 0,03% CO2..

Газ нетоксичен до содержания  более 5% (оказывает вредное влияние на здоровье человека). Углекислый газ вступает в химические реакции с расплавленным металлом ванны. CO2.

, подаваемый в зону дуги , под действием высокой температуры диссоциирует на окись углерода и свободный кислород  CO2=CO+½O2.

   Выделяющийся при диссоциации кислород окисляет жидкий металл с образованием закиси железа FeO , растворимой в жидком металле , и ряда нерастворимых окислов элементов , входящих в состав металла (SiO2, MnO, Аl2О3 и др.). При взаимодействии с углеродом образуется нерастворимая в металле окись углерода СО по следующей схеме:

СO2 = СО+½ О2;

O2+ 2Fе = (FeO) → [ FeO ] [ FeO ] + [ С ] =  СО + Fe ;

СO2+ [ С ] = 2 СО

(элементы и соединения в квадратных скобках растворены в металле).

Как следствие, металл шва получается пористым с низкими механическими свойствами.

Наиболее распространенные пути получения CO2.:

·  из газов при брожении спирта, пива, расщеплении жиров как побочный продукт, почти чистый;

·  из отходящих газов химических производств – синтетического аммиака и метанола, где отходящие газы содержат примерно 90% CO2 :

·  из дымовых газов промышленных котельных, сжигающих уголь, природный газ и другое топливо. Дымовой газ содержит от12% до 20% CO2..

Хранят и транспортируют углекислоту (CO2.) в  40-литровых стальных баллонах под давлением. Баллон окрашен в черный цвет, надпись желтого цвета.

Смеси газов применяются в производстве для получения швов повышенного качества, так как они обладают лучшими технологическими свойствами.

Смесь CO2.+ O2 (2-5%) обеспечивает мелкокапельный перенос металла и уменьшает разбрызгивание на 30%, улучшает формирование шва.

Смесь из гелия (70%) + аргона (30%) повышает производительность сварки алюминия, увеличивает глубину проплавления, улучшает формирование шва.

Смесь газов аргона (88%) + CO2.(12%) повышает стабильность дуги при сварке стали, заметно уменьшает и измельчает разбрызгивание металла, улучшает формирование шва.

Аргонодуговая сварка

Рис . 17 . Виды сварки  в автоматическом и полуавтоматическом режимах

плавящимся и неплавящимся электродом в среде аргона.

1 — присадочный пруток или проволока ; 2 — сопло ; 3 — токоподводящий мундштук ; 4 -корпус горелки ; 5 — неплавящийся вольфрамовый электрод ; 6 — рукоять горелки ; 7 -атмосфера защитного газа ; 8 — сварочная дуга ; 9 — ванна расплавленного металла ; 10 — кассета с проволокой ; 11 — механизм подачи ; 12 — плавящийся металлический электрод (сварочная проволока).

         Неплавяшиеся  электроды служат только для возбуждения и поддержания горения дуги (рис 17 а,б). Применяют неплавящиеся электроды угольные, графитовые, вольфрамовые

Источник: https://vunivere.ru/work98112

Сварка конструкций в среде защитных газов

Сварка конструкции штучными электродами в заводских условиях применяется в тех случаях, когда использование механизированных способов сварки затруднено из-за чрезмерно малой длины выполняемых швов или когда по технико-экономическим соображениям механизированная сварка не рациональна (выполнение прихваток, приварка фиксирующих и монтажных приспособлений, сварка специальных сталей в ограниченных объемах и т. п.).

Из механизированных способов сварки при изготовлении основной номенклатуры сварных строительных конструкций наибольшее применение находит сварка в среде защитных газов.

Сущность сварки в защитных газах заключается в том, что электрическая дуга горит в струе газа, поступающего через сварочную горелку в зону сварки, оттесняющего воздух из зоны сварки и защищающего дугу и расплавленный металл от вредного влияния его составляющих.

Сварка может производиться как плавящимся, так и неплавящимся электродом.

Важно

При сварке неплавящимся электродом (см. рис. 6, б) электрическая дуга прямой полярности (минус на электроде) горит между угольным или вольфрамовым электродом и изделием.

Шов сварного соединения образуется за счет расплавления отбортованных кромок или за счет подачи присадочной проволоки в зону горения дуги. .Этим способом сваривается металл толщиной до 1 мм.

В качестве источников тока применяют сварочные выпрямители с повышенным напряжением холостого хода.

Сварка плавящимся электродом в среде углекислого газа по сравнению с другими способами дуговой сварки при изготовлении строительных металлоконструкций обладает рядом технико-экономических преимуществ.

Этот способ сварки применяется при изготовлении изделий из углеродистых и низколегированных сталей толщиной свыше 0,8 мм во всех пространственных положениях при любой длине и конфигурации швов.

Сварка плавящимся электродом может производиться полуавтоматами и автоматами.

Производительность полуавтоматической сварки в защитных газах в 2,5—4 раза, а автоматической — в 4— 10 раз выше ручной дуговой сварки.

Сварку швов в нижнем положении допускается выполнять на форсированных режимах (на токе до 650 А). Качество швов при этом, как правило, высокое, разбрызгивание малое, а производительность значительно выше, чем при сварке на обычных режимах.

Сварка в углекислом газе плавящимся электродом в соответствии с ГОСТ 14771—76 в технической документации может обозначаться буквами УП, а сварки в инертных газах и их смесях с активными газами плавящимся электродом обозначается буквами ИП. Эффективность газовой защиты зависит от типа соединения, скорости сварки, расстояния между соплом и изделием, расхода газа и скорости движения окружающего воздуха.

В качестве защитных газов применяют активные (азот, углекислый газ) и инертные (аргон, гелий) газы и смеси углекислого газа с кислородом, углекислого газа с аргоном и кислородом, аргона с углекислым газом. Наиболее высокое качество сварных швов можно получить при сварке в среде инертных газов, так как эти газы не реагируют с расплавленным металлом.

Совет

Из активных газов чаще применяют углекислый газ и его смесь с кислородом. При сварке в среде активных газов из основного и присадочного металла выгорает углерод, кремний и марганец.

Для раскисления расплавляемого дугой металла и компенсации потерь выгорающих элементов в сварочную ванну вводят присадочный материал с повышенным содержанием марганца и кремния.

Чаще при сварке в среде защитных газов применяют сварочную проволоку Св-08Г2С.

Источник: http://www.stroitelstvo-new.ru/svarka/konstrukciy-v-srede-zaschitnyh-gazov.shtml

Ссылка на основную публикацию