2 Характеристика способов сварки
Для сварки нашей конструкции целесообразно применить два способа сварки.
Ручную дуговую сварку покрытыми электродами и механизированную сварку в среде защитных газов для сварки фланцев с обечайкой, а для продольного шва самой обечайки рассмотрим только механизированную сварку в среде защитных газов.
2.1 Дуговая сварка покрытыми электродами
С помощью ручной дуговой сварки выполняется большой объем сварочных работ при производстве сварных конструкций. Наибольшее применение находит ручная дуговая сварка покрытыми электродами. При этом способе выполняется газошлаковая защита расплавленного металла от взаимодействия с воздухом. Кроме того, шлаки позволяют проводить необходимую металлургическую обработку металла в ванне. Для выполнения функций защиты и обработки расплавленного металла покрытия электродов при расплавлении должны образовывать шлаки и газы с определенными физико-химическими свойствами. Поэтому для обеспечения заданного состава и свойств шва при выполнении соединений на разных металлах для сварку применяют электроды с определенным типом покрытий, к которым предъявляют ряд специальных требований.
При сварке покрытыми электродами перемещение электрода вдоль линии сварки и подачу электрода в зону дуги по мере его плавления осуществляют вручную. При этом возникают частые изменения длины дуги, что отражается на постоянстве основных параметров режима: напряжения дуги и силы сварочного тока. С целью поддержания более стабильного теплового режима в ванне при ручной дуговой сварке применяют источники питания с крутопадающими вольтамперными характеристиками.
Рациональная область применения дуговой сварки покрытыми электродами — изготовление конструкций из металлов с толщиной соединяемых элементов более 2 мм при небольшой протяженности швов, расположенных в труднодоступных местах и различных пространственных положениях.
Основными преимуществами способа являются универсальность и простота оборудования. Недостаток — невысокая производительность и применение ручного труда. Невысокая производительность обусловлена малыми допустимыми значениями плотности тока. Для увеличения производительности используют сварку погруженной дугой, пучком электродов или применяют электроды с железным порошком в покрытии.
2.2 Характеристика механизированной сварки в защитном газе
Активные газы или продукты диссоциации в процессе сварки взаимодействуют с металлом сварочной ванны, растворяются в нём или образуют с элементами, входящих в его состав, химические соединения. Сварка в углекислом газе осуществляется главным образом плавящимся электродом, а иногда угольным электродом. В качестве плавящегося электрода служат низколегированные сварочные проволоки сплошного сечения и порошковые проволоки. Сварку низколегированными проволоками сплошного сечения ведут постоянным током обратной полярности. При сварке постоянным током прямой полярности, в следствии более высокого содержания в металле шва водорода, наблюдается интенсивное образование пор. Сварка активной проволокой сплошного сечения возможна и на прямой полярности. Питание дуги переменным током возможно пи сварке порошковой проволокой, в состав в которой введены стабилизирующие дугу вещества. Использование вольфрамового электрода нецелесообразно, так как углекислый газ при высоких температурах является энергичным окислителем, приводящим к сгоранию электрода. Защита углекислым газом в основном применима при полуавтоматической сварке низкоуглеродистых и низколегированных сталей и в некоторых специальных случаях. Полуавтоматическую сварку в углекислом газе можно выполнять во всех пространственных положениях. Расширение области её применения идёт за счёт замены ручной сварки и полуавтоматической сварки под флюсом. Широкое использование полуавтоматической сварки в защитном газе взамен сварки ручной сварки покрытыми электродами обусловлено большей производительностью, лучшими условиями труда и меньшими требованию к квалификации рабочих. Перед полуавтоматической сваркой под флюсом её преимущество заключается в возможности визуального наблюдения за расплавлением электрода, отсутствие операций по удалению и удержанию флюса.
Сварка в углекислом газе характеризуется высокой производительностью и низкой стоимостью. К тому же необходимо учитывать некоторые металлургические особенности, связанные с окислительным действием углекислого газа. При высоких температурах сварочной дуги углекислый газ (СО2) диссоциирует на оксид углерода (СО) и кислород (О2) который, если не принимать специальных мер, приводит к окислению свариваемого металла. Схема механизированной сварки в защитном газе представлена на рисунке 2.
Рисунок 1. Механизированная сварка в защитном газе (СО2):
1 – зона дуги; 2 – сопло; 3 – защитный газ; 4 – основной металл; 5 - электродная проволока.