Работа №14 Технологический процесс электродуговой сварки в среде защитных газов. Тепловые основы сварки

14.1. Цель работы

I) практическое ознакомление с различными видами дуговой сварки в среде защитных газов;

2) экспериментальное определение термического цикла заданной точки зоны термического влияния (3ТВ) и распределение температуры поперек сварного шва;

3) сравнение полученных данных с расчетными.

14.2. Теоретическое обоснование работы а. Дуговая сварка в защитных газах

Дуговая сварка в среде защитных газов нашла широкое распространение в промышленности. При этом способе сварки защита дуги, горящей между электродом и изделием, а также защита расплавленного металла от атмосферы воздуха (кислорода и азота) осуществляется специальным защитным газом. Сварка в защитных газах различается:

- по степени механизации - ручная полуавтоматическая, автоматическая и с автоматической системой управления (АСУ);

- по виду электрода - плавящийся и неплавящийся;

- по виду защитного газа - инертный (Аr, Не) и активный ( ) или их смеси (Аr+Не, Аr+ );

- по роду тока - переменный и постоянный.

Преимущества газовой защиты по сравнению с флюсовой следующие:

• большая концентрация тепла дуги;

• хорошее наблюдение за процессом;

• возможность сварки в любом, в том числе и потолочном, положении;

• не требуется зачистки шва от шлака.

Рассмотрим отдельные виды сварки.

Автоматическая сварка в среде углекислого газа.

Углекислый газ ( ) тяжелее воздуха, негорюч, дешев, неядовит. При высоких температурах в зоне дуги диссоциирует и окисляет металлы и углерод:

СО + 0; Ме +0 МеО.

Окислительное воздействие на железо можно предотвратить введением в металл электродной проволоки активных раскислителей - марганца и кремния, используя проволоку, например, типа Св-О8Г2С. Сварку ведут на постоянном токе обратной полярности при большой плотности тока, т.е. проволокой диаметром 0,8-2,0 мм. Для этого в качестве оборудования применяются источники питания с жесткой внешней вольт-амперной характеристикой и автоматы с независимой скоростью подачи сварочной проволоки. Углекислый газ поставляется потребителям в баллонах под давлением 150 атм. Давление газа снижается редуктором, газ подогревается и осушается от влаги (рис.14.1,а) Расход газа контролируется ротаметром. Этим способом можно сваривать конструкционные, углеродистые и легированные стали.

Ручная аргонодуговая сварка

Алюминиевые сплавы нашли широкое применение в конструкциях, изготовляемых с помощью сварки. Однако легкая окисляемость алюминия приводит к образованию на его поверхности до сварки и на поверхности ванны жидкого металла во время сварки окисной плёнки ( ), более тугоплавкой (2050°С), с большим удельным весом (3,6 г/см ), чем сам металл. Пленка препятствует получению сварного соединения (сплавлению), загрязняет металл шва и тем самым снижает его механические свойства, а также плохо обнаруживается современными методами дефектоскопии. Поэтому особое значение имеет зачистка свариваемых кромок металла перед сваркой. При сварке в защитном газе (Ar или Не) эта пленка разрушается за счет катодного распыления применением переменного тока. Для ручной аргоно-дуговой сварки неплавящимся электродом с применением присадочного материала широкое распространение получили установки типа ТИР и УДГ (рис.14.1,б). В качестве источника питания в них применяется трансформатор с дросселем для регулирования силы тока и конденсатором для подавления постоянной составляющей тока, возникающей вследствие выпрямительного действия дуги. Для облегчения зажигания и стабилизации дуги применяют осциллятор. В качестве неплавящегося электрода применяют прутки итрированного или лантанированного вольфрама диаметром 1,0-4,0 мм.

Автоматическая импульсно-дуговая сварка неплавящимся электродом в среде аргона.

Для сварки тонколистового материала (0,1-2,0 мм) требуется маломощная дуга, стабильное горение которой можно обеспечить только наложением на высокочастотную дежурную дугу импульсов сварочно­го тока. Сила сварочного тока (Iсв) продолжительность импульса (tн) и паузы (tn) регулируются и тем самым регулируется общая мощность дуги. Плавление металла и образование шва происходит также не непрерывно, а дискретно, что улучшает его формирование, повышает механические свойства, облегчается сварка в потолочном положе­нии и снижаются сварочные деформации. Для зажигания дуги, питания и регулировки ее мощности применяются специальные источники питания, представляющие собой сочетание лампового выпрямителя с генератором импульсов и высокочастотным разрядником (типа осциллятора для зажигания дуги).