Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Svarka_MT / Лекция 8.doc
Скачиваний:
131
Добавлен:
17.03.2015
Размер:
1.64 Mб
Скачать

МЕХАНИЗИРОВАННАЯ СВАРКА В СРЕДЕ ЗАЩИТНЫХ ГАЗОВ.

ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ

СЛАЙД 2 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.

СЛАЙД 3 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 металл сварочной проволоки. Расплавленный ме­талл сварочной ванны, кристаллизуясь, образует шов. Схема подачи защитного газа показана на рис.1.

СЛАЙД 4 Схема подачи защитного газа в зону сварки

Рис.1. 1 - сопло; 2 – электрод (сварочная проволока); 3 - зона дуги;

4 - защитный газ; 5 - расплавленный металл сварочной ванны;

6 – свариваемое изделие

СЛАЙД 5 На рис.2 показано устройство для подачи защитного газа и проволоки в зону сварки (сварочная горелка)

Рис.2. Устройство для подачи защитного газа и сварочной проволоки в зону сварки (сварочная горелка).

СЛАЙД 6 На рис.3 показан процесс механизированной сварки в среде защитных газов.

Рис.3. Процесс механизированной сварки в среде защитных газов (GMAW)

СЛАЙД 7 Сварка в среде защитных газов согласно стандарту AWS А3.0 «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 (Ar + He, Ar + CO2, Ar + O2, CO2 + O2 и др.). Данный вид сварки обозначается как MAG (metal active gas). Выбор защитного газа зависит от свариваемого материала и применяемого электрода.

СЛАЙД 8 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.

СЛАЙД 9 МЕХАНИЗИРОВАННАЯ СВАРКА В СРЕДЕ

УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА

Механизированная дуговая сварка в среде СО2 плавящимся электродом относится к MAG сварке, получила широ­кое распространение в промышленности при сварке углеродистых, низколегированных и других сталей.

Наибольшее применение сварка в СО2 нашла в судостроении, машиностроении, строительстве трубопроводов, при выполнении монтажных работ, изготовлении котлов и аппаратуры различного назначения и т.д.

СЛАЙД 10 Основными достоинствами способа сварки в углекислом газе являются:

1) высокая производительность сварки, которая достигается вследствие хорошего использования тепла сварочной дуги;

2) высокое качество сварных швов;

3) возможность сварки в различных пространственных положениях;

4) низкая стоимость защитного газа;

5) возможность сварки на весу без подкладки;

6) требуется менее квалифицированный персонал по сравнению с ручной сваркой.

СЛАЙД 11 Производительность сварки в углекислом газе в 2-4 раза выше, чем при ручной сварке покрытыми электродами.

Стоимость наплавки 1 кг металла при сварке в углекислом газе в 2-2,5 раза меньше, чем при ручной сварке.

При сварке в среде СО2 под воздействием высокой температу­ры дуги молекулы СО2 диссоциируют полностью по реакции:

СО2 ↔ СО + (0); СО ↔ С + (0).

Поэтому при сварке в среде СО2 происходит окисление атомов элементов (C , Fe, Mn , Si и др.), содержащихся в электродной проволоке и в основном металле.

СЛАЙД 12 При указанных условиях в зоне сварки протекают следующие реакции окисления элементов и восстановления их из окислов:

Fe + CO2 ↔ FeO + CO↑ (газ)

Fe + O ↔ FeO

FeO + C ↔ Fe + CO↑ (газ)

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

СЛАЙД 13 Для повышения количества марганца и кремния в металле шва, уменьшающегося в результате окисления (угара), и подавления реакции окис­ления углерода при сварке в углекислом газе применяют электродную проволоку с повышенным содержанием марганца и кремния (свыше одного процента).

СЛАЙД 14 С повышением напряжения на сварочной дуге окисление увеличивается, а при возрастании сварочного тока и уменьшении диаметра проволоки (повышении плотности тока) – уменьшается. 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 более плотных швов.

СЛАЙД 15 Перенос металла и горение дуги в атмосфере углекислого га­за отличается особенностями. Дуга в углекислом газе характеризуется интенсивным свечением и погружением ее в жидкий металл ванны. Столб дуги сжат вследствие охлаждения окружающего его слоев газа благодаря интенсивному отводу тепла, расходуемому на диссоциацию и ионизацию молекул газа. Дуга в атмосфере углекислого газа горит ус­тойчиво, но менее стабильно, чем в атмосфере аргона. Большая устойчивость дуги в углекислом газе и меньшее разбрызгивание, а также мелкокапельный перенос металла достигается при сварке постоянным током и плотностях тока 100 – 300 А/мм2.

СЛАЙД 16 Принцип работы оборудования для механизированной дуговой сварки основан на применении устройства, производящего подачу электродов по мере сгорания и обеспечивающего устойчивое горение дуги. Вместо отдельных коротких электродов, применяемых в процессе ручной сварки, при механизированной сварке используется электродная проволока большой длины, в мотках или бухтах, сматываемая электродвигателем установки и подаваемая в зону дуги по мере её плавления.

СЛАЙД 17 Проволока подаётся через передаточный механизм и ведущие ролики и через правильный механизм, устраняющий кривизну и придающий сматываемой с бухты проволоке прямолинейность. Проволока по шлангу поступает в сварочную горелку. По шлангу одновременно с проволокой проходит защитный газ.

СЛАЙД 18 Схема полуавтоматической сварочной установки

Рис. 2. 1 - баллон с СО2; 2 - электроподогреватель газа; 3 - осушитель; 4 – редуктор; 5 -манометр давления в баллоне; 6 - манометр давления в шланге; 7 - газовый шланг; 8 –источник питания; 9 – пульт управления; 10 - цепь сварочного тока; 11- механизм подачи сварочной проволоки; 12 - гибкий шланг полуавтомата; 13 - сварочная горелка; 14 - объект сварки

Конструктивно механизм подачи выполнен в виде переносных устройств с регуляторами скорости подачи проволоки, режимов управления, подачи газа и др.

СЛАЙД 19 ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ РЕЖИМОВ

МЕХАНИЗИРОВАННОЙ СВАРКИ В СРЕДЕ УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА

Для сварки низкоуглеродистых сталей режим сварки подбирают, исходя из получения нормального (оптимального) формирования сварного шва, то есть получения шва с заданными размерами. При этом параметры режима сварки должны обеспечивать устойчивость процесса, необходимое проплавление свариваемого металла и оптимальную скорость сварки.

СЛАЙД 20 Диаметр электродной проволоки выбирают в зависимости от конструктивных и технологических данных сварного соединения (толщины свариваемых изделий, размера сварного шва, положения сварного шва в пространстве и т. д.). Сварные швы на практике чаще всего имеют катеты (ширину валика) 2…6 мм (рис.3), сварку которых проводят в зависимости от диаметрами электродной проволоки.

СЛАЙД 21 Рис. 3. Геометрические параметры угловых сварных швов: к –катеты сварного шва; а – толщина шва; р – расчётная высота шва; q – выпуклость шва.

СЛАЙД 22 Зависимость катета шва и диаметра электродной проволоки, приведена в таблице 1. Данные, приведённые в таблице 1, определены из оптимальных режимов сварки, обеспечивающих хорошее формирование шва и высокую производительность сварки относительно соответствующего катета шва.

Таблица 1

Режимы механизированной сварки в углекислом газе

низкоуглеродистых сталей

Катет

шва,

мм

Диаметр

проволоки,

мм

Режим сварки

Вылет

электрода,

мм

Производительность, г/с

Сила

тока, А

Напряжение

на дуге, В

Расход газа,

м3/с 10-4

3,0

1,0

1,2

150

180

21-22

22-23

1,67-2,0

10-12

12-15

0,82

1,09

4,0

1,2

1,4

200

270

22-23

24-25

2,0-2,33

12-15

15-18

0,99

1,09

5,0-6,0

1,4

1,6

320

380

27-28

27-29

2,33-2,67

18-20

1,36

1,44

СЛАЙД 23 Напряжение дуги является основным параметром режима сварки, определяющим длину дуги и качество металла шва. Изменение напряжения и длины дуги влияют на величину разбрызгивания, наличие пор и надрезов, внешний вид и качество шва. Рекомендуемая зависимость между напряжением, диаметром электродной проволоки и пространственным положением шва указана в таблице 2.

СЛАЙД 24 Взаимосвязь диаметра электродной проволоки с напряжением дуги и расположением шва в пространстве

Диаметр

электродной

проволоки,

мм

Напряжение на дуге, (В) при расположении шва

в пространстве

Нижнем

Вертикальном, горизонтальном,

потолочном

0,8

17-22

17-20

1,6

21-34

-

2,0

23-37

-

СЛАЙД 25 Напряжение сварочной дуги можно определить по формуле:

U = 8(dэ + 1,6)

В качестве источников питания при механизированной дуговой сварке используются те же источники, что и при ручной дуговой сварке штучными электродами. Отличительной особенностью является то, что данное оборудование работает при пологих (жёстких) внешних вольтамперных характеристиках (рис. 8, область 2).

Рис. 8. Вольтамперная характеристика сварочной дуги, совмещённая с вольтамперными характеристиками источников питания сварочной дуги при ручной (1) и механизированной сварке (2), автоматической сварке.

Сварочная дуга горит устойчиво, если её напряжение равно напряжению источника.

Механизированная сварка корневого слоя шва труб в среде защитных газов проволокой сплошного сечения процессом stt Область применения сварки труб процессом stt

СЛАЙД 26 Способ сварки методом STT предназначен для односторонней механизированной (полуавтоматической) сварки корневого слоя шва неповоротных и поворотных стыков труб проволокой сплошного сечения в среде углекислого газа труб диаметром 325-1420 мм с толщинами стенок до 20 мм включительно, а также для сварки всех слоев шва стыков аналогичных диаметров с толщинами стенок до 8 мм включительно.

СЛАЙД 27 Аббревиатура STT расшифровывается как «Surface Tension Transfer» - это так называемый процесс переноса расплавленной капли с помощью сил поверхностного натяжения. Этот процесс реализуется при дуговой сварке короткими замыканиями в среде защитных газов с одним важным отличием - расплавленный металл переносится за счет сил поверхностного натяжения сварочной ванны, которая втягивает в себя жидкую каплю образовавшуюся на конце сварочной проволоки.

СЛАЙД 28 Этот вид переноса позволяет значительно сократить разбрызгивание и дымообразование в отличие от традиционных методов. Процесс прост в использовании, обеспечивает контроль образования сварочной ванны и позволяет значительно снизить вероятность образования несплавлений. Он не требует от сварщика высокой квалификации для выполнения качественного сварного соединения. Кроме этого, простота процесса STT сокращает время обучения сварщиков.

СЛАЙД 29 Компанией Lincoln Electric специально для этого процесса разработан инверторный источник питания Invertec STT II (рис. 5.61) , реализующий технологию автоматического управления сварочным током. Invertec STT II не является, ни источником с жесткой характеристикой, ни источником с крутопадающей характеристикой. Аппарат отслеживает основные этапы переноса капли и мгновенно реагирует на процессы, происходящие между электродом и сварочной ванной, изменяя при необходимости величину сварочного тока.

СЛАЙД 31 Основными параметрами сварки STT являются: скорость подачи сварочной проволоки, пиковый ток, базовый ток, длительность заднего фронта импульса.

Скорость подачи сварочной проволоки - влияет на скорость наплавки. Более высокая скорость подачи определяет более высокую скорость сварки.

Пиковый ток - управляет длиной дуги и формой наплавленного валика. Увеличение пикового тока приводит к увеличению длины дуги и формированию более плоской внешней поверхности шва. Высокие значения пикового тока могут привести к образованию вогнутой поверхности. Величина пикового тока обычно выше базового и лежит в диапазоне от 250 до 400 А.

СЛАЙД 32 Базовый ток - определяет общее тепловложение и форму обратного валика. Если базовый ток очень высокий, то в верхней части кромки будет наблюдаться чрезмерное проплавление, а в потолочном положении - провал. Значение базового тока ниже пикового и составляет 25-100 А.

Горячий старт - регулирует время действия стартового тока, превышающего на 25 - 50 % установленное значение, для облегчения зажигания и компенсации влияния холодных кромок труб на процесс сварки. Шкала регулятора стартового тока проградуирована до 10. Максимальное значение шкалы соответствует четырем секундам.

СЛАЙД 33 Длительность заднего фронта импульса – с увеличением длительности заднего фронта импульса увеличивается тепло, вводимое в сварочную ванну, без изменения длины дуги. Это рекомендуется при сварке высоколегированной проволокой нержавеющих сталей. При увеличении данного параметра необходимо понизить базовый и/или пиковый ток, чтобы выдержать необходимую форму наплавленного валика.

СЛАЙД 35 На рис. 5.67 показана рекомендуемая разделка кромок труб для сварки процессом STT.

V- образная

Комбинированная

Рис. 5.67 Разделка кромок для сварки процессом STT

СЛАЙД 34 Расход газа – расход газа в данном процессе обычно ниже, чем при обычной сварке в среде защитных газов, т.к. размер ванны меньше. Расход газа может регулироваться в пределах 10 -16 л/мин.

СЛАЙД 30 Рис. 5.61 Источник питания InvertecSTT II

Источник не осуществляет регулировку напряжения дуги. Напряжение, требуемое дугой, автоматически устанавливается самой машиной. Это приводит к тому, что величина тепла, вводимого в сварочную ванну, не зависит от скорости подачи проволоки. Помимо этого, улучшаются условия контроля за формированием сварочной ванны.

СЛАЙД 36 Процесс STT рекомендуется для выполнения корневых швов при сварке труб с зазором, а также для сварки тонколистового металла. Он позволяет сваривать низколегированные углеродистые стали и сплавы с высоким содержанием никеля.

Источник Invertec STT II рекомендуется использовать с механизмами подачи LN-27, LF-37 при работе в полевых условиях, LN-742 и STT-10 при сварке в заводских стационарных условиях. Также он может применяться с механизмами подачи LN-7GMA, LN-9GMA и системами автоматической сварки NA-5 и NA-5R. В комплекс поставляемого оборудования также входят сварочная горелка Magnum 200 (рис. 5.63) со шлангом, коаксиальный кабель, газовые баллоны с редуктором и подогреватели газа. Для сварки рекомендуется проволока сплошного сечения Super Arc L-56 (Lincoln Electric Company) диаметром 1,14 мм.

СЛАЙД 37 Рис. 5.62 Корневой сварной шов, выполненный процессом STT:

1 – сварной шов; 2 – термозащитный пояс

СЛАЙД 38 Механизированная сварка заполняющих и облицовочного слоев шва труб самозащитной порошковой проволокой типа Иннершилд

Соседние файлы в папке Svarka_MT