Отчёт по МПС

1. Цель работы - ознакомиться с конструкцией установки для микроплазменной сварки, научиться настраивать её на заданный режим работы, освоить технологию микроплазменной сварки.

2. При микроплазменной сварке в качестве источника тепла используется сжатая дуга, стабильно горящая при очень малых токах, недоступных для аргонодуговой сварки. На рис.1 показана схема процесса микроплазменной сварки металлов. Не расходуемый вольфрамовый электрод диаметром 0,8-2 мм с острозаточенным концом выставляется по оси водоохлаждаемого сопла с малым диаметром канала, глубина погружения электрода внутрь сопла меньше или равна диаметру сопла. В горелку подаётся плазмообразующий газ (аргон), вытекающий на отверстия канала сопла. Между электродом и соплом возбуждается малоамперная дежурная дуга и горит непрерывно в потоке плазмообразующего газа, который выдувает из отверстия сопла плазменную струю.

Для предотвращения взаимодействия сварочной ванны и зоны термического влияния с атмосферой по кольцевому зазору между водоохлаждаемым и дополнительным соплом подаётся защитный газ: Ar, He, N₂ и их смеси. Применяемые защитные газы способствуют получению устойчивого в пространстве столба дуги малого диаметра.

Преимущества микроплазменной сварки по сравнению с аргонодуговой сваркой металлов малых толщин связаны с особенностью процесса горения микроплазменной дуги. Можно осуществлять сварку малых толщин (до 0,01 мм). Высокая плотность тока обеспечивает получение узкого шва при достаточном проплавлении и малой зоной термического влиянии. При микроплазменной сварке возникают более меньшие сварочные деформации, чем при аргонодуговой сварке.

В основном, сварка производится в непрерывном или импульсном режимах на прямой полярности. Импульсный режим горения дуги применяется для получения качественных сварных соединений. В этом режиме нагрев и плавление металла осуществляется в течении импульса тока длительностью t_и дугой прямой полярности. Во время t_п сварочная ванна остывает, металл кристаллизуется и формируется сварная точка. Частота импульсов выбирается таким образом, чтобы обеспечить определённую величину перекрытия сварных точек. Импульсный режим не заменим для получения прочноплотных соединений из сплавов, содержащим легкоиспаряющиеся компоненты.

Микроплазменная сварка алюминия, магния и др. металлов и сплавов, покрытых тугоплавкой окисной плёнкой, выполняется последовательно чередующимися разнополярными импульсами.

Микроплазменной сваркой можно выполнять стыковые, торцевые и угловые соединения (рис.2). Разделка кромок для всех типов соединений не производится.

Сварка стыковых соединений выполняется на технологической подкладке с канавкой овального, треугольного или прямоугольного сечений (рис.3) для формирования обратной стороны шва.

Торцевые соединения выполняются в большом диапазоне толщин и являются для микроплазменной сварки наиболее благоприятными. Желательно применять при этом способе сварки следующие типы соединений: торцевые или с отбортовкой кромок.

Микроплазменная сварка требует тщательной сборки изделий. С уменьшением толщины и размеров свариваемых деталей роль сборки под сварку возрастает.

При сварке нержавеющих сталей, цветных и тугоплавких металлов и сплавов применяется защитные аргоно-водородные смеси. Для меди, латуни, титана и некоторых активных металлов рекомендуются смеси аргона и гелия, для низкоуглеродистых сталей - смеси аргона с водородом. Расход защитного газа выбирается в зависимости от качественной защиты сварочной ванны. Расход колеблется 2-8л/мин. Расход плазмообразующего газа составляет обычно 0,1-0,6л/мин. Рабочую длину дуги рекомендуется выбирать 2-3мм. Для свариваемых материалов любых марок величину сварочного тока выбирают пропорционально толщине металла. На рис.4 представлены зависимости тока от скорости сварки при различной толщине металла, для каждой толщины металла существует оптимальная скорость сварки.

Соотношение параметров импульсной микроплазменной сварки должно обеспечивать перекрытие точек 60-70%, рекомендуется жёсткость режима t_п/t_и=0,5-4.

3. Описание конструкции и работы установки для микроплазменной сварки типа МПУ-4.

Установка микроплазменной сварки МПУ-4 предназначена для ручной сварки чёрных, цветных, лёгких и тугоплаких металлов и сплавов малых толщин (0,1-1)мм. Техническая характеристика устаноки приведена в таблице №1.

Показатель	Величины
Толщина свариваемого металла, мм Сталь Алюминий и его сплавы	0,1-1,5 0,05-0,8
Ток основной дуги, А Прямая полярность Обратная полярность	2-30 4-11
Ток дежурной дуги, А	3,6
Длительность протекания тока дуги, с Прямая полярность Обратная полярность (или пауза)	02-0,5 0,02-0,5
Расход плазмообразующего газа, л/мин	0,2-0,8
Расход защитного газа, л/мин	2-6
Масса, кг	150

4. Диаграммы режимов работы установки МПУ-4.

Режим «А» - сварка постоянным током прямой полярности с плавным регулированием тока от 2,5-30 А.

Режим «В» - сварка импульсным током прямой полярности с плавной регулировкой тока от 2,5-30 А и дискретной регулировкой длительности импульсов и пауз в пределах 0,02-0,5 с.

Режим «С»- сварка импульсным током разной полярности с плавной регулировкой тока прямой полярности от 2,5-30А, и дискретной регулировкой длительности импульсов тока обратной полярности в пределах 0,02-0,5 с.

Режим «Д»- сварка постоянным током обратной полярности с плавным регулированием тока от 4-12А.

Установка комплектуется плазмотроном типа ОЗ-1160. В нём используется вольфрамовый электрод диаметром 0м, который закреплён с помощью втягивающей цанги и изолируется керамической втулкой. Корпус горелки состоит из двух частей, которые склеены через керамическую шайбу. В нижнюю часть корпуса ввинчивается сменным молибденовый наконечник (плазменное сопло) с диаметром отверстия 0,8-1,5 мм. В корпусе установки размещены: передняя панель, блок трансформаторов, выдвижная и распределительная панели, реле расхода воды, блок резисторов. Органы управления и контроля выведены на переднюю панель, размещённую в верхней части корпуса (рис.6).

5. Методика эксперимента: свариваемый материал – нержавеющая сталь, соединение – торцевое, толщина свариваемых элементов , сварка происходит в приспособлении после прихватки образцов на конденсаторной машине. Режим сварки: режим «А» непрерывный, I_св=8-10А, U_д=28-30В, V_св=20м/ч, защитный газ Ar+5%H₂, расход плазмообразующего газа Q= 0,2л/мин, расход защитного газа Q=2л/мин. Качество сварного соединения зависит от режима сварки и рабочей длинны дуги. Чем меньше длина дуги, тем более эффективна защита сварочной ванны, а значит более качественное формирование сварного соединения. В результате проведённых экспериментов в сварных соединениях были обнаружены такие дефекты, как поры, оксидные включения, повышенная чешуйчатость, различные отслоения. Это говорит о том, что была большая длина дуги, а также не соответствующий режим сварки.

Вывод: в ходе работы ознакомились с конструкцией установки для микроплазменной сварки, подбором режима сварки, а также с технологией микроплазменной сварки.