книги из ГПНТБ / Котвицкий, А. Д. Сварка в среде защитных газов учебное пособие

ниже температуры плавления, окисляться, соединяться с азотом,.водородом, кислородом, и это затрудняет получе­ ние высококачественных сварных соединений. Некоторые металлы активно реагируют с флюсами, что также неже­ лательно.

Не всегда удовлетворительна местная защита шва инертными газами от окружающей среды. Иногда прихо­ дится защищать поверхности больших размеров в околошовной зоне, делать поддув с обратной стороны шва. Все это создает неудобства и влечет большой расход инерт­ ных дорогостоящих газов. С учетом этих трудностей бы­ ли созданы установки, в которых имелись специальные резервуары (камеры) с защитной атмосферой. Изделия целиком помещались в эти камеры, камеры продувались аргоном, и сварка велась в атмосфере аргона.

В МВТУ имени Н. Э. Баумана созданы две такие ус­ тановки с большой и малой камерами. В установке с большой камерой деталь перемещается, а сварочная го­ ловка остается неподвижной; в установке с малой каме­ рой — наоборот.

Сварка ведется вольфрамовым неплавящимся элект­ родом. Успешно свариваются молибден и цирконий тол­ щиной 1—2 мм. Ниже приведена техническая характерис­ тика установки КЗ-1.

Техническая характеристика установки КЗ-1

ние процессом сварки дистанционное, наблюдение ведет­ ся через смотровой люк.

На рис. 59 показана другого типа установка — ВУАС-1 для автоматической дуговой сварки в атмосфе­

191

ре защитных газов плавящимся и вольфрамовым элект­ родами прямолинейных и кольцевых швов. При сварке в вакууме не требуется дополнительно расходовать до­ рогостоящий газ аргон, так как сам вакуум является хо­ рошей защитной средой.

Разработки способов сварки в вакууме привели к при­ менению в качестве источника нагрева электронного лу­ ча. Так возник способ сварки электронным лучом в ва-

Рнс. 59. Установка для автоматической дуговой сварки в атмосфере защитных газов:

кууме (рис. 60). Впервые этот метод был разработан во Франции и одновременно в Советском Союзе (в 1958 г.) Н. А. Ольшанским и Ю. Н. Зоримым под руководством Г. А. Николаева. При этом способе сварки поверхность металла расплавляется за счет энергии, отдаваемой пото­ ком электронов при ударах об эту поверхность. Направ­ ляя пучок электронов на место сварки, производят сплав­ ление металла свариваемых деталей.

При сварке пучком электронов на обрабатываемой по­ верхности создают так называемое пятно нагрева требу­ емого размера. Энергия, выделяющаяся в пятне нагрева, зависит от величины тока и напряжения. Оперируя пят­ ном, получают различные тепловложеиия на единицу

192

площади шва. Пучок электронов можно фокусировать так, что величина пятна займет площадь около 0,1 мм2.

Фокусировкой можно увеличить пятно нагрева до б—8 мм2, доведя тепловложение до 5 • 104 Вт. Это позво­ ляет сваривать такие тугоплавкие металлы, как молибден

{2600° С), вольфрам (3380° С), тантал (2950° С). При

-сварке в вакууме достигается разрежение 10-5 мм рт. ст., создание которого значительно проще и дешевле, чем применение для этих же целей инертных газов.

Рис. 60. Схема электроннолучевой сварки:

сокоиольтный трансформатор, 6 — кенотрон, 7 — трансформа­ тор кенотрона, 8 — свариваемая деталь, 9 — вакуумная ка­ мера, 10 —- отклоняющая система, — электронный луч

При сварке электронным лучом возможно как переме­ щение детали относительно сфокусированного луча, так и отклонение луча и перемещение его по шву. Отклонение луча осуществляют наклоном или перемещением элект­ ронной пушки, а также при помощи электромагнитной отклоняющей системы или использованием статического электрического поля. Наиболее простой системой являет­ ся магнитная, представляющая две катушки, укреплен­ ные на замыкающем магнитное поле кольце.

Установка представляет собой вакуумную цилиндри­ ческую камеру с электронной пушкой в верхней части и столом внизу. Анодом является деталь, катодом — воль­

фрамовая спираль. На рис. 60 изображена схема элект­ роннолучевой установки с управляющей электросхемой.

большой разности потенциалов между катодом и анодом электроны, покинувшие катод (вольфрамовую спираль) 2, будут двигаться к свариваемой детали 8, развивая при этом высокую скорость. При напряжении 100 000 В ско­ рость может достичь 160 000 км/с.

Электронный луч на своем пути проходит через фоку­ сирующую линзу 1, отклоняющую магнитную систему 10, которые фокусируют электронный луч 11 и направляют по разделке кромок. Электронный луч фокусируется про­ ходя через электромагнитную линзу 1, которая представ­ ляет собой тороид—кольцевой замкнутый электрический контур, регулируемый величиной тока, который его пи­ тает.

При сварке в вакууме электронным лучом вредных газов (кислорода, азота и др.) в камере содержится в 3000—20 000 раз меньше, чем при сварке в защитной ат­ мосфере аргона. Естественно, что и качество сварных соединений выше. Изменение электрических параметров влечет за собой изменение ширины валика и глубины проплавления.

При увеличении напряжения, величины тока, мощнос­ ти электронного луча увеличивается в большей мере глу­ бина проплавления и несколько меньше ширина валика шва или ванны. Это говорит о том, что электронный луч является сосредоточенным источником тепла. Увеличение скорости сварки пропорционально уменьшает и ширину и глубину проплавления. Электронным лучом сваривают швы с отбортовкой кромок, встык и др. с присадкой и без нее. При сварке присадку укладывают в разделку шва. В табл. 63 приведены некоторые режимы сварки элект­ ронным лучом.

Сварку алюминия, магния и их сплавов не удается осуществить электронным лучом непрерывного действия вследствие наличия на поверхности этих металлов туго­ плавкой окисной пленки, препятствующей образованию сварного шва. Для сварки этих металлов и сплавов при­ меняют электронный луч импульсного действия. Пульса­ ция тока луча позволяет увеличить провар и разрушить тугоплавкую окисную пленку. Этим методом сваривают весьма тонкие детали. Швы, сваренные электронным лу-

194

чом, отличаются высокой пластичностью, отсутствием де­ фектов (пор, газовых включений и др.).

Создана установка для сварки изделия длиной до 1 м, шириной до 0,7 м, толщиной 4—5 мм. В этой установке (ИЭС имени Е. О. Патона) высокое напряжение прикла­ дывается не к детали (изделию), а к электронной пушке и сетчатому аноду. Фокусировка осуществляется подвиж­ ной электростатической линзой, а"управление — магнит­ ной линзой (рис. 61).

Сварка электронным лучом позволяет выполнять са­ мые тонкие, мелкие, ювелирные по точности работы, что невозможно выполнить каким-либо другим способом. Электронным лучом осуществляют также переплав ме-

П р и м е ч а н и я :

1. Смесь аргона с кислородом или углекислым газом для сварки конструкций, работающих при температуре до 400° С.

2 . С в а р к у т и т а н а в г е л и и в е д у т н а п е р е м е н н о м т о к е .

Г л а в а VII

КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

§ 31. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

При электрической дуговой сварке в среде защитных газов возможны почти те же дефекты, что и при других способах сварки. Для получения соединения высокого ка­ чества необходимы надежные методы контроля сварных соединений. При сварке в среде защитных газов контро­ лируют качество сварных соединений тонколистовых кон­ струкций, конструкций из цветных металлов и сплавов, швов, расположенных в разных пространственных поло­ жениях. В отличие от дуговых способов сварки под слоем флюса или ручной дуговой сварки покрытыми электрода­ ми при сварке в среде защитных газов значительно мень­ ше дефектов, связанных со шлаковыми включениями.

Основными дефектами при сварке в среде защитных газов могут быть: непровары, пористость, подрезы, сме­ щение кромок, трещины (внутренние и наружные), на­ плывы, натеки, прожоги, незаделанные кратеры, дефор­ мации сварных конструкций. Сварные конструкции под­ вергают контролю (испытанию) с разрушением конструк­ ций и без разрушения. Испытания с разрушением конст­ рукций или образцов дают возможность определить механические прочностные данные металла шва и сварно­ го соединения (временное сопротивление, ударную вязко­ сть) и пластические свойства (твердость, относительное удлинение, относительное сужение, угол загиба).

Испытания образцов и конструкций без разрушения позволяют определить плотность швов, выявить поверхно­ стные трещины, внутренние трещины и включения, поры, ■ нарушения формы швов и проплавы.

Виды технического контроля качества сварных соеди­ нений и конструкций делят на шесть групп в соответствии с условиями контроля.

200