Механизированная сварка в среде защитных газов

Механизированная сварка в среде защитных газов

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Какие факторы влияют на степень окисления:

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

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

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

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

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

Источник: studwood.ru

Технология и режимы механизированной сварки в среде защитных газов

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Читать еще:  Что необходимо для сварки полуавтоматом

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

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

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

НВ = 40 + 310√ Оэ , 7.8.

Где Оэ – эквивалентное содержание кислорода.

Его, в свою очередь, определяют по формуле

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

— контактная сварка – машины типа МТП-К1;

— диффузионная сварка в вакууме;

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

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

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

— не подвержены электрохимической коррозии;

— высокая удельная прочность;

— плохо проводят тепло и др.

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

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

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

Методы сварки пластмасс:

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

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

в) сварка трением;

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Охрана труда работающего персонала является важной обязанностью руководителей сварочного производства.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Источник: studopedia.ru

Сварка в защитных газах

Сущность способа

Сварку в защитных газах можно выполнять неплавящимся, обычно вольфрамовым, или плавящимся электродом. В первом случае сварной шов получается за счет расплавления кромок изделия и, если необходимо, подаваемой в зону дуги присадочной проволоки. Плавящийся электрод в процессе сварки расплавляется и участвует в образовании металла шва. Для защиты применяют три группы газов: инертные (аргон, гелий); активные (углекислый газ, азот, водород и др.); смеси газов инертных, активных или первой и второй групп. Выбор защитного газа определяется химическим составом свариваемого металла, требованиями, предъявляемыми к свойствам сварного соединения; экономичностью процесса и другими факторами.

Смесь инертных газов с активными рекомендуется применять и для повышения устойчивости дуги, увеличения глубины проплавления и изменения формы шва, металлургической обработки расплавленного металла, повышения производительности сварки. При сварке в смеси газов повышается переход электродного металла в шов.

Смесь аргона с 1—5% кислорода используют для сварки плавящимся электродом низкоуглеродистой и легированной стали. Добавка кислорода к аргону понижает критический ток, предупреждает возникновение пор, улучшает форму шва.

Смесь аргона с 10—25% углекислого газа применяют при сварке плавящимся электродом. Добавка углекислого газа при сварке углеродистых сталей позволяет избежать образование пор, несколько повышает стабильность дуги и надежность защиты зоны сварки при наличии сквозняков, улучшает формирование шва при сварке тонколистового металла.

Смесь аргона с углекислым газом (до 20%) и с не более 5% кислорода используют при сварке плавящимся электродом углеродистых и легированных сталей. Добавки активных газов улучшают стабильность дуги, формирование швов и предупреждают пористость.

Смесь углекислого газа с кислородом (до 20%) применяют при сварке плавящимся электродом углеродистой стали. Эта смесь имеет высокую окислительную способность, обеспечивает глубокое проплавление и хорошую форму, предохраняет шов от пористости.

Смесь углекислого газа с кислородом (до 20%) применяют при сварке плавящимся электродом углеродистой стали. Эта смесь имеет высокую окислительную способность, обеспечивает глубокое проплавление и хорошую форму, предохраняет шов от пористости.

Читать еще:  Что значит hss на сверле

В зону сварки защитный газ может подаваться центрально (см. рис. XI.2 и XI.3, а,в), а при повышенных скоростях сварки плавящимся электродом — сбоку (см. рис. XI.3,б). Для экономии расхода дефицитных и дорогих инертных газов используют защиту двумя раздельными потоками газов (см. рис. XI.3,в); наружный поток — обычно углекислый газ. При сварке активных материалов для предупреждения контакта воздуха не только с расплавленным, но и с нагретым твердым металлом применяют удлиненные насадки на сопла (подвижные камеры, см. рис. XI.3,г). Наиболее надежная защита достигается при размещении изделия в стационарных камерах, заполненных защитным газом. Для сварки крупногабаритных изделий используют переносные камеры из мягких пластичных обычно прозрачных материалов, устанавливаемых локально над свариваемым стыком. Теплофизические свойства защитных газов оказывают большое влияние на технологические свойства дуги, а значит на форму и размеры шва. При равных условиях дуга в гелии по сравнению с дугой в аргоне является более «мягкой», имеет более высокое напряжение, а образующийся шов имеет меньшую глубину проплавления и большую ширину. Углекислый газ по влиянию на форму шва занимает промежуточное положение.

XI.2. Схемы сварки в защитных газах а, б — неплавящимся, плавящимся электродом; 1 — сварочная дуга; 2 — электрод; 3 — защитный газ; 4 — газовое сопло (горелка); 5 — присадочная проволока

XI.3. Схемы подачи защитного газа в зону сварки
а — центральная; б — боковая; в — двумя концентрическими потоками; г — в подвижную камеру (насадку); 1 — электрод; 2 — защитный газ; 3, 4 — наружный и внутренний потоки защитных газов; 5 — насадка; 6 — распределительная сетка

Преимущества и недостатки способа

Широкий диапазон применяемых защитных газов обусловливает большое распространение этого способа как в отношении свариваемых металлов, так и их толщин (от 0,1 мм до десятков миллиметров). Основными преимуществами рассматриваемого способа сварки являются следующие:

  • высокое качество сварных соединений па разнообразных металлах и их сплавах разной толщины, особенно при сварке в инертных газах из-за малого угара легирующих элементов;
  • возможность сварки в различных пространственных положениях;
  • отсутствие операций по засыпке и уборке флюса и удалению шлака;
  • возможность наблюдения за образованием шва, что особенно важно при механизированной сварке;
  • высокая производительность и легкость механизации и автоматизации процесса;
  • низкая стоимость при использовании активных защитных газов.

К недостаткам способа относятся: необходимость применения защитных мер против световой и тепловой радиации дуги; возможность нарушения газовой защиты при сдувании струи газа движением воздуха или при забрызгиванни сопла; потерн металла на разбрызгивание, при котором брызги прочно соединяются с поверхностями шва и изделия; наличие газовой аппаратуры и в некоторых случаях необходимость водяного охлаждения горелок.

Подготовка кромок и их сборка под сварку

Способы подготовки кромок под сварку (механические, газовые и т. д.) такие же, как и при других способах сварки. Вид разделки кромок и ее геометрические размеры должны соответствовать ГОСТ 14771—76 или техническим условиям на изготовление изделия. При механизированной сварке плавящимся электродом можно получить полный провар без разделки кромок и без зазора между ними при толщине металла до 8 мм. При зазоре или разделке кромок полный провар достигается при толщине металла до 11 мм. При автоматической сварке стыковых соединений производительность процесса значительно возрастает при использовании разделки без скоса кромок (щелевой разделке см. рис. Х.11). При толщине металла до 40 мм зазор между кромками в нижней части стыка до 10 мм. Для обеспечения постоянства зазора в зоне сварки из-за поперечной усадки при сварке каждого прохода выполняют шарнирное закрепление деталей с углом раскрытия кромок, зависящим от толщины свариваемого металла.

XI.11. Схема расположения присадочной проволоки относительно сварочной ванны
1 — присадочная проволока; 2 — сварочная ванна; 3 — электрод; 4 — границы струи защитного газа. Стрелкой указано направление сварки

При сварке в углекислом газе многослойных швов на сталях перед наложением последующего слоя поверхность предыдущего слоя следует тщательно очищать от брызг и образующего шлака. Для уменьшения забрызгивання поверхности детали из углеродистой стали ее покрывают специальными аэрозольными препаратами типа «Дуга». Сварку можно вести при непросохшем препарате. Детали собирают с помощью струбцин, клиньев, скоб или на прихватках. Прихватки лучше выполнять в защитных газах тем же способом, которым будет проводиться и сварка. Прихватки перед сваркой осматривают, а при сварке переваривают.

Общие рекомендации по технике сварки

Ручную и механизированную сварку обычно ведут на весу. Автоматическую сварку можно осуществлять так же, как и при сварке под флюсом, на остающихся или съемных подкладках и флюсовых подушках. Однако во многих случаях наиболее благоприятные результаты достигаются при использовании газовых подушек (рис. XI.4). Они улучшают формирование корня шва, а при сварке активных металлов способствуют и защите нагретого твердого металла от воздействия с воздухом. Подаваемые в подушку газы по составу могут быть аналогичными применяемым для защиты зоны сварки.

XI.4. Схемы газовых подушек
а, б — односторонняя и двусторонняя сварка; 1 — защитный газ; 2 — медная подкладка

Качество шва в большой степени определяется надежностью оттеснения от зоны сварки воздуха. Необходимый расход защитного газа устанавливают в зависимости от состава и толщины свариваемого металла, конструкции сварного соединения, скорости сварки, состава защитного газа.

Влияние скорости сварки на надежность защиты зоны сварки видно из рис. XI.5. Ветер и сквозняки также снижают эффективность газовой защиты. В названных случаях рекомендуется на 20—30% повышать расход защитного газа, увеличивать диаметр выходного отверстия сопла или приближать горелку к поверхности детали. При сварке на повышенных скоростях полезно также наклонять горелку углом вперед, а при автоматической сварке применять боковую подачу газа (см. рис. XI.3,б). Для защиты от ветра зону сварки закрывают щитками. Для достаточной защиты соединений, указанных на рис. XI.6,в,г, необходим повышенной расход газа. При их сварке рекомендуется устанавливать сбоку и параллельно шву экраны, задерживающие утечку защитного газа. При равных условиях расход гелия благодаря его меньшей плотности должен быть увеличен по сравнению с аргоном или с углекислым газом.

XI.5. Влияние скорости сварки на эффективность газовой защиты
а—в — сварка соответственно на малой, средней и очень большой

XI.6. Схемы (а—г) расположения границы струи защитного газа при сварке различных типов соединений

Источник: www.deltasvar.ru

Сварка в среде защитных газов

Защитные газы являются одним из лучших средств, которые могут уберечь сварочную ванну от влияния внешних факторов. Чтобы условия сварки были максимально приемлемыми, на расплавленный металл не должно ни что воздействовать, кроме электрической дуги и ничего не должно попадать в нее, кроме расплавленного присадочного материала. Сварка в среде защитных газов соответствует заявленным условиям и поэтому активно применяется в промышленности, строительстве, ремонтных цехах и прочих областях.

Здесь удачно объединяется технология использования газа и электрической дуги. Это позволяет объединить преимущества обоих вариантов и получить такое средство соединения металла, которое бы могло гарантировать надежность эксплуатации. Универсальность применения обусловлена большим количеством газов, используемых здесь. Для каждого типа металла можно подобрать свою разновидность, особенности которой будут соответствовать заданным условиям. Механизированная сварка в среде защитных газов позволяет соединять все типы металлов, которые применяются в производстве. Это касается их сплавов и даже разнородных деталей.

Преимущества

Свою популярность сварка в среде защитных газов получила благодаря своим положительным качествам, среди которых стоит отметить следующие:

  • Качество соединения существенно превосходит многие другие способы сварки;
  • Некоторые виды защитных газов имеют относительно невысокую стоимость;
  • Освоение данной методики для сварщиков, которые уже обладают опытом работы, не составляет большого труда;
  • Соединение может происходить как на малых толщинах, так и для более толстых деталей;
  • Сварка получает высокий уровень производительности;
  • Работа с нержавейкой, алюминием, медью и прочими цветными металлами и их сплавами уже не вызывает большого труда, так как благодаря газовой защите, многие проблемы с ними решились.

Недостатки

Недостатки сварки в защитных газах оказываются не столь существенными, как преимущества, но все же имеются:

  • Ветер может сдувать защитный газ, который выходит с горелки, что в итоге лишает сварку основного преимущества;
  • Применение в закрытых помещениях, где нет проветривания, также не рекомендуется, так как это связано с риском взрыва и загазованности помещения;
  • Подготовка полуавтомата занимает много времени, так что его применяют только для серьезных работ;
  • Такие газы как аргон обладают высокой стоимостью и некоторые швы оказывается делать не выгодно с экономической точки зрения.

Режимы

Для сварки в защитном газе применяют чаще всего инверторные полуавтоматы. Они выступают в качестве основного источника питания и регулируют параметры выходного тока и напряжения. Диапазон регулировки зависит от конкретной модели. Но если брать стандартные параметры соединения, когда не нужно работать со сверхвысокой толщиной, то с ней может справиться практически любой аппарат. Помимо этого к основным параметрам, влияющим на режим, входит расход газа и скорость подачи проволоки. Здесь приведены стандартные данные для полуавтоматов:

Читать еще:  Что можно проверить осциллографом
Диаметр проволоки, мм Величина тока, А Напряжение, В Скорость подачи проволоки, м/ч Расход газа 1,5 0,8 120 19 150 1 150 20 200 7 2 1,2 170 21 250 1,4 200 22 490 12 4-5 1,6 250 25 680 1,6 300 30 700

Технология сварки

Сварка в защитных газах оказывается весьма эффективной, но для достижения высокопоставленных результатов нужно точно придерживаться технологии. Технология сварки в защитных газах имеет ряд отличий от других способов, что сказывается на технологии ее проведения.

В самом начале идет подготовка металла под сварку. Хоть здесь она оказывает на столь большое влияние, но ее стоит привести. После этого идет подключение и настройка оборудования, чтобы оно соответствовало требуемым режимам сваривания. Дальнейшим этапом будет розжиг дуги, который производится одновременно с подпаливанием пламени горелки.

Если процедура сваривания требует предварительного подогрева, то стоит включить горелку заранее и прогреть ею заготовку.»

После того, как сварочная ванна начала образовываться вокруг электрической дуги, можно подавать проволоку. Для этого используется специальное механизированное устройство, которое позволяет обеспечить подачу с постоянной скоростью. Это удобно, когда нужно сделать длинный шов, не разрывая дуги. Неплавкий электрод позволяет поддерживать дугу максимально длительный период времени.

При использовании постоянного тока, сварка производится на обратной полярности. В данном случае сокращается вероятность разбрызгивания, но увеличивается расход металла. Дело в том, что коэффициент наплавления в данном случае будет значительно снижен. При прямой полярности он оказывается в 1,5 раза выше. Ведение ванны желательно осуществлять слева направо, чтобы специалист мог видеть, как формируется шов, а не действовать вслепую. Все манипуляции осуществляются по направлению к себе.

Формирование шва происходит просто, так что мастеру нужно только ровно вести аппарат на одинаковой скорости. При хорошо настроенном механизме подачи так можно провести до самого конца шва. После отрыва дуги, который должен совершаться по направлению обратному, куда шел шов, может потребоваться дополнительное прогревание.

Используемые защитные газы

Защитный газ для сварки полуавтоматом подбирается для каждого случая в отдельности, так как у всех них свои свойства. Есть, конечно же, и универсальные газы, но везде есть особенности применения.

Аргон является как раз тем самым универсальным вариантом. Он отличается более высокой стоимостью и высоким уровнем защиты, которые существенно превосходит остальных. Это инертный газ, создающий непроницаемую оболочку. Он оказывается вреден для здоровья при использовании, так что здесь обязательно нужно использовать средства индивидуальной защиты.

Водород относится к редко используемым газам. Он поставляется в баллонах в сжиженном состоянии под большим давлением. Особенности сварки в защитных газах с водородом выводят его в особую категорию. Лучше всего он подходит для сварки меди.

Азот также дает защитную среду во время сварки. Механизированное соединение металлических изделий в среде азота обходится относительно недорого и при этом обладает высокими прочностными характеристиками. Газ без запаха и цвета, а также не взрывоопасен.

Углекислота очень часто используется в качестве защитного газа. Она обладает невысокой стоимостью и хорошо подходит для сварки сталей со средним и низким содержанием углерода. Ею можно выполнять основную массу производственных операций.

Данный процесс производится согласно ГОСТ 14771-76. Этот стандарт включает в себя положения о сварных швах, создаваемых электродуговой сваркой проводимой во всех видах защитных газов.

Заключение

Среди современного разнообразия методик, данный тип сварки занимает уверенное место. Соотношение стоимости получения шва, его качества и простоты применения является одними из лучших на сегодняшний день.

Источник: svarkaipayka.ru

Механизированная дуговая сварка в среде защитных газов.

При изготовлении конструктивных элементов нефтегазохимического оборудования и технологических трубопроводов необходимо совершенствовать технологические процессы производства конструкций. Процессы должны быть направлены на:

¾ реализацию преимуществ применения механизированных процессов сварки;

¾ создание сварных изделий с уменьшенной массой наплавленного металла, с достаточной надежностью во все более усложняющихся условиях эксплуатации, с высокой технологичностью, с минимальной материалоемкостью.

Известные режимы механизированной сварки хромистых сталей несовершенны и трудоемки. Вследствие склонности рассматриваемых сталей к воздушной закалке существующие технологии механизированной сварки регламентируют ведение сварочного процесса с подогревом до 350…400 °С, что не исключает мартенситные превращения в зонах воздействия тепла сварочной дуги. При полуавтоматической сварке в среде защитного газа регламентируется использование лишь однородных (перлитных) сварочных материалов, не исключающих последующую высокотемпературную термическую обработку сварных соединений. Возрастание тепловложений при автоматической сварке под флюсом закаливающейся стали марки 15Х5М способствует перенагреву металла в околошовных зонах и огрублению структуры, получению широких участков подкалки, что соответственно вызывает необходимость ограничения режимов автоматической сварки.

Для ограничения размеров твердых прослоек в околошовных зонах необходимо применение такой технологии сварки, которая позволила бы регулировать параметры термических циклов непосредственно в процессе сварки и способствовала бы получению «сжатого» термического цикла сварки с малой протяженностью области их распространения по зоне термического влияния. Для этих целей наиболее подходят способы полуавтоматической сварки в среде защитного газа взамен ручной электродуговой сварки, занимающей на сегодня ведущее место при изготовлении нефтегазохимического оборудования и трубопроводов из жаропрочных сталей типа 15Х5М. При этих способах сварки наиболее технологично можно обеспечить сопутствующее принудительное охлаждение. Определяющими предпосылками использования рассматриваемых механизированных способов сварки являются уменьшение объема металла в зоне термического влияния, претерпевающего сдвиговые мартенситные превращения и формирование при этом структуры с минимальной чувствительностью к образованию трещин.

В этом отношении как способы газоэлектрической сварки в среде защитного газа, так и автоматическая сварка под флюсом обеспечивают более благоприятное распределение теплового баланса дуги с точки зрения повышения трещиностойкости сварных соединений из закаливающихся сталей типа 15Х5М.

Проведение исследований с применением полуавтоматической сварки в среде углекислого газа имело также цель расширения области использования механизированных способов сварки при изготовлении изделий из закаливающихся сталей типа 15Х5М без последующей термической обработки сварных соединений.

Помимо технологических достоинств (простая техника сварки, возможность наблюдать за формированием шва, возможность сварки во всех пространственных положениях и т. д.) механизированная сварка в среде защитного газа имеет меньшую стоимость, чем сварка под флюсом или ручная электродуговая покрытыми электродами, при этом условия труда сварщиков становятся более благоприятными (отсутствие значительных выделений вредных газов при сварке и повышение культуры производства).

Применительно к сварке закаливающихся сталей полуавтоматическая сварка в среде защитного газа за счет высокой степени сосредоточения тепла в небольшом объеме зоны дуги должна создавать меньшую зону теплового влияния и соответственно позволит уменьшить относительные размеры твердых зон подкалки в зоне термического влияния [3]. При этом уменьшение тепловложения за счет меньшей температуры ванны и охлаждения ее струей защитного газа должно способствовать и измельчению размеров зерен на участке перегрева в околошовной зоне. Это, в свою очередь, способствует уменьшению остаточных напряжений и пластических деформаций при сварке.

Кроме того, механизированная дуговая сварка в среде защитных газов плавящимся электродом имеет ряд весьма существенных преимуществ, например, в ремонтном производстве. Использование сварочной проволоки малого диаметра и высокая плотность тока при этом будут способствовать увеличению провара, качественному исправлению дефектных сварных стыков и других видов повреждений (коррозионные язвы, трещины, риски т. п.)[4].

Практические исследования разработки установки механизированной сварки в среде углекислого газа заключались в:

¾ подборе соответствующей сварочной проволоки;

¾ установлении оптимального режима;

¾ регулировании термических циклов сварки.

Механизированная дуговая сварка в среде защитных газов имеет ряд весьма существенных преимуществ применительно к номенклатуре свариваемых изделий и конструкций нефтехимии и нефтепереработки из жаропрочных сталей типа I5X5M. В частности, можно вести сварку неповоротных стыков различного диаметра, выполнить более качественно корневые швы с хорошим формированием обратного валика и без подкладных колец. Повышается производительность сварочных процессов в 1,5-2,5 раза по сравнению с ручной электродуговой сваркой сталей толщиной более 10 мм.

Технология газоэлектрической сварки голой сварочной проволокой повышает стойкость сварных соединений против холодных трещин и с точки зрения водородной теории охрупчивания. Понижение содержания водорода достигается применением осушенных газов и проволоки с чистой поверхностью.

Среди существующих способов сварки закаливающихся хромистых сталей в среде защитных газов практическое применение нашла сварка с защитой зоны дуги углекислым газом и аргонно-дуговая сварка. Однако требует доработки технология сварки в среде углекислого газа для широко применяемых сталей марок 12Х2М1, 15Х5М, 15Х5ВФ, 15X5, 12Х8ВФ и т. д. Главным в технологии сварки в углекислом газе является надлежащий выбор сварочной проволоки, от которого зависит необходимое качество сварного шва при сварке в среде активного газа. [1].

Дата добавления: 2015-04-19 ; просмотров: 1326 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник: helpiks.org

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector