436

Дуговая сварка в среде защитных газов

Технология дуговой сварки в среде инертных газов

437

При указанном способе сварки применяются головки или горелки — писто­леты, назначением которых является закрепление электрода, подача защитного газа в зону дуги, возбуждение и поддержание дуги в течение заданного вре­мени .

Во избежание загрязнения сварочной ванны и быстрого расходования воль­фрамового электрода дуга возбуждается без соприкосновения электрода с из­делием с помощью осциллятора. После возбуждения дуги осциллятор автомати­чески отключается.

Качество точечных соединений и постоянство» их механических свойств за­висит главным образом от тока, времени горения и длины дуги (фиг. 89 и 90). Постоянство времени горения дуги обеспечивается применением электронного реле времени.

к Г

В00

1,6мм

0_У9мм 0,7мм

1,2мм

600

1

100

Зсек

Время

0,6 OJ 1,0 1,2 1,Ь MM Длина дуги

Фиг. 90. Зависимость прочности точки на

срез от длины дуги при разных толщинах

материала [9].

). Зависимость прочности точки на срез от времени горения дуги [9].

Фиг.

17. Режимы аргоно-дуговой точечной сварки малоуглеродистых и нержавеющих сталей

(без подкладки)

Толщина	Сварочный	Время горе-	Полный цикл	Диаметр	Минимальное разрушающее
свариваемого	ток в а	ния дуги	сварки	ядра	усилие среза
материала в лип		в сек.	в сек.	в мм	в кГ
	Малоуглеродистая ст			ал ь
0,5+0,5	50—70	0,5—1	2—3	3—4	120
0,5+1	70—90	1—2	3-4	4-5	150
1+1	90-130	1—2,5	4—5	5—7	250
1 + 1,2	90—130	1,2—2,6	4-5	6-8	300
1,5+1,5	90—110	4—7	С—9	7—9	500
1,5+2	90—110	6—16	8-20	7—10	600
	Нержавеющая стал!
0,4+0,4	50—90	0,2-0,3	2	3—3,5	150
0,8+0,8	70—120	0,8—1,8	3	4—5	250
0,8+1	80—130	1,2—2,5	4	5-6	400
0,8+1,2	90—140	1,3—2,6	5	5—7	400
1+1	Я0—140	1,3—2,6	5	^ 7	400
1 + 1,5	90—140	2,5-4	С-7	6,5-7,5	500
1,5+1,5	90—140	3—6	8—10	7—8	700
1,5+2	90—130	4—7	9—11	8—9,5	800
1,5+2,5	00—130	6-12	10-15	8—10	900
2+2,5	100—130	8—16	12—24	9—12	1200

Для получения точек без подрезов, трещин и пор необходимо обеспечить за медленную кристаллизацию сварочной ванны. Это достигается двумя путями: повторным кратковременным возбуждением дуги [8] и планпым уменьшением сварочного тока [9].

В качестве электродов применяются торированные вольфрамовые прутки, заточенные на конце под углом 40—60°. Оптимальной защитной средой, обеспе чивающей стабильное возбуждение дуги при хорошей проплавляющей способ ности, является смесь 40% Аг + 60% Не.

Ориентировочные режимы сварки для некоторых сочетаний свариваемых материалов приведены в табл. 17.

Сварка плавящимся электродом

При дуговой сварке плавящимся электродом в среде защитных газон образуется за счет проплавления основного металла и расплавления электрод ной проволоки. Размеры и форма шва зависят при этом не только от МОЩНОСТИ дуги, но также и от процесса плавления проволоки, от переноса металла черев дуговой промежуток и от взаимодействия газового потока и частиц метал И пересекающих дуговой промежуток, с ванной расплавленного металла

Поток газов, паров и капель металла в столбе дуги оказывает давление и I поверхность сварочной ванны, в результате чего столб дуги погружается I 01 новной металл, увеличивая глубину проплавления.

Поток газов и металла, направляемый от электрода в сторону сварочной ванны, создается благодаря сжимающему действию ЭЛектрОмагииТНЫ* Ш I

Аксиальная сила F воздействия дугового потока на сварочную ванну про­порциональна квадрату тока,

F

Аксиальная сила зависит от услоЛЬй сварки (табл. 18).

Is. Зависимость коэффициента к от условий сварки в среде аргона

Электрон		Полярность	К в Г1а	Источник
Материал	Диаметр в мм
Вольфрам	2—5	Прямая	2,3 • 10"5	1111
Сталь	1,6		3,7 • 10~~5
	2,0		3,1 • 10~5
	1,6 2,0 3,0 4,0 5,0	Обратная	3,8 • 10~5 3,6 • 10~5
			3,3 • 10~5 2,8 • 10~5 1,8 • 10~5

438

Дуговая сварка в среде защитных газов

Технология дуговой сварки в среде инертных газов

439

Интенсивность механического воздействия дуги на сварочную ванну харак­теризуется ее давлением, которое будет тем больше, чем концентрированнее поток газа и металла. Концентрация потока металла увеличивается с уменьше­нием диаметра капель.

25 50 мп

Вылет электрода

Фиг. 92. Зависимость критического тока от вылета электрода [13]. Диа метры электрода в мм: 1 —- 2.4: 2 — 1,6; 3 — 1,1; rf — 0,7

Фиг. 91. Схема переноса металла в дуге при сварке плавящимся электродом в среде защит­ных газов: а — капельный; б — струйный.

Размер капель электродного металла определяется составом металла и за­щитного газа, а также направлением и величиной тока. При сварке стали и неко­торых сплавов током, превышающим некоторый критический [12], капельный перенос металла (фиг. 91, а) сменяется струйным (фиг. 91, б). В этом случае

сжимающее действие тока становится настолько большим, что расплавленный .металл на конце электрода стекает в дуговой промежуток в виде конической струи.

Критический ток для проволоки марки 1Х18Н9Т разных диаметров при горении дуги в среде аргона имеет следующие значения:

Диаметр электрода в мм 1,0 1,6 2,0 2,5 3,0

Критический ток в а 190 240 280 320 350

Критический ток зависит также от вылета электрода [13] (фиг. 92).

При сварке металлов, склонных к образованию тугоплавких окисных пленок (например, алюминия), пе­реход от талла к

капельного переноса ме-струйному происходит в менее явной форме

Фиг. 93. Влияние примесей азота и кисло­рода в аргоне на критический ток.

П роцесс формирования капель на конце электрода, а также вели­чина критического тока зависят от поверхностного натяжения металла: чем больше поверхностное натяже-

ипе, тем больше критический ток. Следовательно, критический ток опреде­ляется составом защитного газа [14], так как последний обусловливает поверх­ностное натяжение. Критический ток увеличивается при добавке к аргону азота или водорода и уменьшается при добавке кислорода (фиг. 93). Перенос металла в дуге в разных средах показан на фиг. 94.

С изменением состава защитного газа изменяется разбрызгивание металла при. сварке (фиг. 95).

На величину критического тока влияет также активация электрода щелоч­ными и щелочно-земельными элементами путем введения их в состав проволоки или нанесения на поверхность в небольшом количестве, около 0,003% от веса

Фиг. 94 Перенос металла в дуге при сварке в рапных защитных газах [141: а — Аг:

%Г

вО %С0_гЛ

i t — Ат + 10%Н»; " — СО»

			-—'
	у.
/ .
0	10 15 %U2,H

85

90

100

0 7-Нг

20

60% Нг

а) б)

Фиг 95. Влияние состава защитного газа на разбрызгивание металла [14]. а — примеси

НзОз";- 6 — примеси N2CO2-

электрода [15]. Это влияние в наибольшей степени проявляется при сварке то­ком прямой полярности (фиг. 96).

При сварке плавящимся электродом в среде инертных газов дуга имеет форму конуса. Дуговой столб состоит из двух зон: внутренней и внешней (фиг. 97). Перенос металла происходит в пределах внутренней яркой зоны, имеющей наи­большую температуру. Ее 'атмосфера наполнена светящимися парами металла. Внешняя зона, менее яркая, представляет собой ионизированный газ.

При переходе к струйному переносу металла, а также при укорочении дуги увеличивается давление дуги и повышается интенсивность теплового потока в сварочную ванну. С увеличением тока увеличивается проплавленце основного металла (фиг 98) и при переходе к струйному переносу металла в ванне шва появляется местное углубление (фиг. 99, а, б, в).

Влияние длины дуги и диаметра электрода на проплавление основного ме­талла показано на фиг. 100 и 101. От состава защитного газа зависит напряже­ние дуги (фиг. 102) и, следовательно, тепловая мощность дуги, а также харак­тер переноса металла в дуге (см. фиг. 94). В соответствии с этим изменяются форма и размеры проплавлетшя (фиг. 103).

434

Дуговая сварка в среде защитных газов

Технология дуговой сварки в среде инертных еавош

43Г>

Продолжение табл. 15

Вид соединения

В стык с отбортовкой

Т-образное

Внахлестку

Угловые

Форма разделки кромок под сварку

± i

Толщина

материала

ь мм

0,5—1,0 1,0—2,0 2,0—2,5

0,5—1,0 1,0-2,0 2,0—2,5

0,8—1,0 1,0—2,0

0,8—1,0 1,0—1,5

3—12

0,8—2,0 2,0—10,0

0,8—1,5 1,5—3,0

3—12

Величина забора в мм при сварке

присадкой

Сез присадки

0—0,5 0—0,8 0—1,0

0—0,5 0—0,8 0—1,0

0—0,5

0—0,2 0-0,5

0—0,2 0—0,3

0—0,2 0—0,3

0-0,5

0—0,5

0—0,5

0,5—1,0

0—0,8

0—0,5 0—0,8

0—0,8

и мм

1,5—2

2 (6 + 6,)

1

1,5 2,5

1

1,5 2,5

1 1,5

Для качественной автоматической и полуавтоматической сварки металлов, особенно тонколистовых, необходимо обеспечить точную сборку и подгонку свариваемых кромок. Допускаемые зазоры при автоматической сварке приве­дены в табл. 15. При сборке и сварке следует избегать смещения свариваемых кромок друг относительно друга. Для этого сварку необходимо производить в приспособлениях, обеспечивающих прижим свариваемых кромок к подкладке, как можно ближе к стыку (табл. 16).

Толщина	Допу-	Расстояние
свариваемого	скаемое	прижима от
материала		стыка в мм
в мм	кромок в мм	(не более)
0,4—0,5	0,15	3
1,8—1,0	0,15	4
1,2—1,5	0,30	5—6
1,5-2,0	0,35	6-8
2,0—3,0	0,40	8—10