4.1 Сварка неплавящимся электродом (с присадкой и без)
П
ри
сварке неплавящимся электродом в
защитном газе (рисунок 2) в зону дуги,
горящей между неплавящимся электродом
и изделием через сопло подаётся защитный
газ, защищающий неплавящийся электрод
и расплавленный основной металл от
воздействия активных газов атмосферы.
Теплотой дуги расплавляются кромки
свариваемого изделия. Расплавленный
металл сварочной ванны, кристаллизуясь,
образует сварной шов.
Рисунок 2. Схема сварки неплавящимся электродом
Неплавящийся электрод изготавливают из графита, вольфрама, меди, меди со вставкой из тугоплавкого металла - вольфрама, циркония, гафния.
Защитный газ должен быть инертен к металлу электрода и к свариваемому металлу. В качестве защитного газа при сварке вольфрамовым электродом применяют аргон, гелий, смесь аргона и гелия; для сварки меди медным электродом или медным электродом со вставкой из гафния (циркония) можно применить азот.
Для рационального расходования дорогостоящих инертных газов (Ar, He) при сварке сталей создают комбинированную защиту (рисунок 3).
Рисунок
3. Схема сварки неплавящимся электродом
с комбинированной защитой
При сварке металла большой толщины для обеспечения проплавления основного металла и получения требуемых геометрических параметров сварного шва, сварку ведут по зазору или с разделкой кромок с добавлением присадочного (чаще всего в виде проволоки) металла (рисунок 4)
Достоинства способа сварки неплавящимся электродом:
Высокая устойчивость дуги независимо от рода (полярности) тока;
Возможно получение металла шва с долей участия основного металла от 0 до 100%;
И
зменяя
скорость подачи и угол наклона, профиль,
марку присадочной проволоки можно
регулировать химический состав металла
шва и геометрические параметры сварного
шва.
Рисунок 4. Схема сварки неплавящимся электродом с присадкой
Недостатки способа сварки неплавящимся электродом:
Низкая эффективность использования электрической энергии (коэффициент полезного действия от 0,40 до 0,55);
Необходимость в устройствах, обеспечивающих начальное возбуждение дуги;
Высокая скорость охлаждения сварного соединения.
Области применения способа сварки неплавящимся электродом:
Сварка тонколистового металла;
Сварка сталей всех классов, цветного металла и их сплавов;
Возможно получение качественных сварных соединений при сварке разнородных металлов.
5.1 Ручная плазменная и микроплазменная сварка
Плазменная сварка применяется в сварке тонколистовых материалов (0,1 – 8 мм). В диапазоне толщин до 1 мм – микроплазменная сварка. Сварка больших толщин за один проход (до 40 мм) – в заготовительном производстве.
Преимущества:
примерно на порядок выше концентрация источника нагрева, соответственно (по сравнению с дуговой сваркой плавящимся электродом) более стабильная дуга, меньше зона термического влияния и ширина шва, более высокие скорости сварки;
применительно к малоамперным дугам позволяет работать в диапазоне тока до 0,1 А (все другие способы сварки 10 А и выше), соответственно позволяет осуществлять прецизионную сварку металлической фольги.
Недостаток:
Значительно более сложная технология и оборудование по сравнению с аргонно-дуговой сваркой вольфрамовым электродом, соответственно требует более высокой культуры производства и дороже.
Р
ежимы
сварки плазменной сварки продольных
стыков труб
из коррозионно-стойкой стали
Режимы сварки алюминиевого сплава AlMgSi проволокой того же состава
Для получения плазменной дуги служит устройство, называемое плазмотроном. Существует два способа подключения плазмотрона для генерации дуги прямого действия (рисунок 2,а) и для генерации дуги косвенного действия, называемой плазменной струёй (рисунок 2,б).
Плазмотроны, подключаемые для генерации дуги называют плазмотронами прямого действия, а для генерации плазменной струи косвенного действия. Чаще плазмотроны косвенного действия конструктивно отличаются от плазмотронов прямого действия системой охлаждения соплового узла плазмотрона, у первых она более эффективна.
В плазмотронах прямого действия плазменная дуга возбуждается между стержневым (как правило, вольфрамовым) электродом, вмонтированным в газовую камеру, и свариваемым изделием. Сопло электрически нейтрально от электродного (катодного) узла и служит для сжатия и стабилизации дуги.
В плазмотронах косвенного действия плазменная дуга создается между электродом и соплом, а поток плазмы выдувает плазменную струю.
Рисунок 2. Схемы плазмообразования
Для плазменной сварки металлов обычно применяют плазмотроны с дугой прямого действия.
Сжатие столба дуги происходит следующим образом: рабочий газ, проходящий через столб дуги, нагревается, ионизируется и выходит из сопла плазмотрона в виде плазменной струи.
Плазменная дуга прямого действия имеет почти цилиндрическую форму, немного расширяющуюся у поверхности изделия.
Плазменная дуга косвенного действия (струя) имеет форму ярко выраженного конуса с вершиной, обращенной к изделию и окруженной факелом. Слой газа, омывающий столб дуги снаружи, остается относительно холодным, образуя тепловую и электрическую изоляцию между плазменной дугой и каналом сопла. Плотность тока дуги в плазмотронах достигает 100 А/мм2, а температура 15000 - 30000 0С.
Плазменная струя, истекающая из плазматрона с дугой прямого действия, совмещена со столбом дуги в отличие от плазматронов с дугой косвенного действия и поэтому характеризуется более высокой температурой и тепловой мощностью.
Процесс возбуждения дуги непосредственно между электродом и изделием осуществить очень трудно. В связи с этим сначала возбуждается дуга между электродом и соплом (дежурная), а затем при касании ее факела изделия происходит автоматическое зажигание основной дуги между электродом и изделием. Дежурная дуга при устойчивом процессе горения основной дуги отключается. Дежурная дуга обычно питается от того же источника, что и основная, через токоограничивающие сопротивления.
В плазмотронах с дугой прямого действия в изделие вводится дополнительное тепло за счет электронного тока и КПД их значительно выше, чем у плазмотронов с дугой косвенного действия. В связи с этим плазмотроны с дугой прямого действия целесообразно применять для сварки, резки, наплавки, а плазмотроны с дугой косвенного действия для напыления, нагрева и т.п.