11-12-2012_09-23-52 / 11 выбор сварки

Камеры с однократным использованием инертного газа получили наибольшее распространение в производстве сварных изделий из титана и его сплавов.

Сварка осуществляется оператором, находящимся вне камеры. При ручной сварке он продевает руки в специальные перчатки из резины повышенной плотности, герметично закрепленные в гнездах камеры. Корпус камеры изготавливают из стали или прозрачного пластика. В корпусе размещены также смотровые люки, токовводы, трубопровод отбора инертного газа для контрольного анализа атмосферы и др.

Камеру с размещенными в ней изделиями, подлежащими сварке, подвергают вакуумированию до давления 10^-3 мм рт. ст., а затем заполняют инертным газом. Давление аргона в камере может быть нормальным и пониженным, что значительно сокращает его расход.

Локальные камеры наиболее выгоднее при защите инертным газом сварочной ванны и зоны термического влияния от окружающего воздуха.

Такие камеры применяются для сварки в основном кольцевых швов поворотных и неповоротных стыков.

Заполнение камеры инертным газом после сборки может быть выполнено двумя способами. Первый предусматривает предварительное вакуумирование камеры до 10^-3 мм рт.ст. с последующим заполнением. При втором способе заполнение камеры происходит вытеснением воздуха из нее при пропускании инертного газа. Аргон с большим удельным весом постепенно вытесняет воздух из камеры. Во время работы внутри камеры поддерживается избыточное давление (0,07—0,1 кгс/см²). Обычно в таких камерах состав атмосферы не контролируется. Защиту корня шва осуществляют поддувом во внутреннюю полость детали инертного газа.

Сварка неплавящимся электродом на воздухе получила наибольшее распространение, хотя обеспечить надежную защиту зоны сварки инертным газом в этом случае достаточно сложно (рис. 11.8 и 11.9). Для этого разработаны

Рис.11.8. Насадка на аргонодуговую горелку для защиты горячего металла шва

Рис.11.9. Схема горелки для автоматической сварки листов титана большой толщины плавящимся электродом:

1 — смотровое устройство;

2 — корпус горелки;

3 — мундштук;

4 — секционное защитное приспособление гусеничного типа;

5 — распределитель газа.

специальные горелки, насадки, подкладки и другие приспособления (рис. 11.10). Характеристики горелок для ручной АДС:

• максимальный сварочный ток от 150 до 500 А;

• диаметр вольфрамового электрода от 1 до 6 мм;

• вес 0,3 – 0,5 кг.

Горелки для сварки неплавящимся электродом для ручной и автоматической сварки принципиально не отличаются по конструкции. В зависимости от условий и метода сварки изменяются способы крепления, перемещения и подачи защитного газа. Схема сварочного поста ручной и автоматической сварки показана на рис.11.11.

Автоматическую и ручную аргонодуговую сварку вольфрамовым электродом используют для сварки стыковых соединений элементов толщиной 0,8 - 3, 0 мм с прямолинейными и кольцевыми швами из:

• легированных сталей,

• коррозионно-стойких сталей,

• жаропрочных сталей и сплавов,

• титана и его сплавов.

При сборке деталей под сварку требуется весьма тщательная подгонка свариваемых кромок.

Аргонодуговую сварку вольфрамовым электродом с присадкой применяют для сварки деталей толщиной более 0,8 мм:

• стыковых,

• тавровых

• угловых соединений

Сварку элементов больших толщин можно выполнять, используя:

• разделку свариваемых кромок (X, Y, V, U);

• сварка погруженной дугой. Конец вольфрамового электрода располагается ниже поверхности свариваемого металла. Это увеличивает эффективность тепловой мощность дуги и позволяет сваривать без разделки кромок листы толщиной до 15 мм;

• узкую щелевую разделку кромок. Сварка неплавящимся вольфрамовым электродом в щель шириной 7 - 14 мм может выполняться электродом с изогнутым на 20 – 25 ° концом длиной 8 – 12 мм. Свариваются листы толщиной до 60 мм и более.

Для обеспечения высокого качества стыковых соединений элементов малой толщины большое значение имеют конструкция подкладок и плотность прижатия к ним кромок листов. Материал подкладок, а также форма и размеры канавок могут быть различными в зависимости от материала изделия, толщины свариваемых элементов и расположения шва. Так, например, при сварке тонколистовых элементов из жаропрочных и коррозионно-стойких сталей используют медные подкладки с прямоугольными канавками (рис.11.12).

Для обеспечения более полной защиты в канавку подкладки часто вводится струя защитного газа (рис.11.13).

Для прижатия кромок к подкладке применяются различные прижимы. Чтобы обеспечить достаточно равномерное давление защитного газа по длине для сварки тонких листов прижимы рекомендуется осуществлять в виде раздельных сегментов длиной 100 - 150 мм.

В некоторых случаях применяются газонепроницаемые ленты, приклеивающиеся с обратной стороны сварного соединения (рис.11.14). В образующийся карман подается защитный газ.

Для металла шва, который еще не успел остыть и есть вероятность его окисления, применяют специальные насадки.

В качестве источников сварочного тока могут использоваться преобразователи типа ПС-300, ПС-500, ПСМ-1000, выпрямители типа ВД-301, ВД-306, ВДУ-504, «Дуга-318», «Дуга-408» и другие.

Для осуществления ручной аргонодуговой сварки могут применятся установки аргонодуговой сварки типа УДГ 501 и горелки типа ГДС 160, ГДС-500, «АГНИ 03».

Автоматическую сварку можно выполнять автоматами типа АДС или специально разработанными аппаратами.

Примеры аргонодуговой сварки приведены на рис. 11.15 – 11.19.

Автоматическая сварка плавящимся электродом производится электродной проволокой диаметром 1,6 – 5,0 мм в среде инертных газов. Применяется для стыковых, тавровых, нахлесточных соединений толщиной листов от 3 мм и более в нижнем положении.

Для сварки применяются модернизированные автоматы типа АДС с системой газовой защиты (рис.11.20).

Рис.11.15. Аргонодуговая сварка крыльевых устройств

Рис.11.16 Сварочный автомат для сварки неплавящимся электродом.

Рис.11.17. Пост ручной аргонодуговой сварки

Рис.11.18. Автомат для аргонодуговой сварки кольцевых швов.

Рис. 11. 19. Автомат тдля аргонодуговой сварки соединений «труба – трубная доска»

Рис. 11.20. Сварочный агрегат «Ритм 3УХЛ4» для сварки плавящимся электродом титановых листов в вертикальном положении шва.

Ориентировочные режимы автоматической аргонодуговой сварки неплавящимся электродом приведены в табл. 11.7 - 11.9.

Таблица 11.7. Ориентировочные режимы автоматической аргонодуговой сварки неплавящимся электродом стыковых соединений

Толщина металла, мм	Число проходов	Сварочный ток, А	Напряжение дуги, В	Скорость сварки, м/ч	Диаметр проволоки, мм	Расход аргона, л/мин
						Горелка	Насадка	Защита обратной стороны шва
1	1	60 – 80	8 – 10	25 – 30	–	5 – 7	5 – 8	1 -2
2	1	120 – 160	8 – 10	20 – 25	–	8 – 10	10 -13	3 – 4
3	1	200 – 240	10 – 12	15 – 20	–	12 – 15	14 – 18	4 – 5
5	1	180 – 210	9 – 11	10 – 13	–	14 – 16	16 – 20	4 – 6
	2 – 3	200 – 240	13 – 15	13 – 15	2,5	14 – 16	16 – 20	4 – 6
6	1	180 – 210	10 – 12	10 - 15	–	14 – 16	16 – 20	5 – 8
	2 – 3	220 – 250	11 - 13	10 - 15	2,5	14 – 16	16 – 20	5 – 8
8	1	190 – 240	10 – 12	6 – 10	–	15 - 18	16 – 20	5 – 8
	2 – 3	240 – 280	11 - 13	6 – 10	2,5	15 - 18	16 – 20	5 – 8
При сварке больших толщин следует увеличить число проходов

Таблица 11.8. Ориентировочные режимы автоматической аргонодуговой сварки неплавящимся электродом погруженной дугой

Толщина металла, мм	Сварочный ток, А	Напряжение дуги, В	Скорость сварки, м/ч	Зазор в стыке, мм	Число проходов
4	210 – 250	12 – 14	15 – 20	0+0,3	1 – 2
7	320 – 350	13 – 15	12 – 14	0+0,5	1 – 2
8 – 10	340 – 380	13 – 15	10 – 12	0+0,5	1 – 2
13 – 15	450 – 500	13 – 15	7 – 8	0+0,7	1 – 2
23 – 24	800 – 850	15 – 16	13 – 15	0+1	1 – 3

Таблица 11.9. Ориентировочные режимы автоматической аргонодуговой сварки плавящимся электродом стыковых соединений без разделки кромок

Толщина металла, мм	Диаметр проволоки, мм	Сварочный ток, А	Напряжение дуги, В	Скорость сварки, м/ч	Вылет электродной проволоки, мм	Расход защитного газа, л/мин
3 – 8	1,6	350 – 450	28 – 36 22 – 28	25 – 40	20 – 25	30 – 40 20 – 30
10 – 12	1,6 – 2	440 – 520	38 – 40 30 – 34	20 – 35	20 – 28	70 – 90 35 – 45
15	3	600 – 650	42 – 48 30 – 32	25 – 30	25 – 30	70 – 100 35 – 50
16 – 36	5	780 - 1200	46 – 52 34 – 38	15 – 25	40 – 55	100 – 120 50 – 60
Числитель – гелий Знаменатель – аргон

Импульсно-дуговая сварка. При изготовлении конструкций из титана и его сплавов применяются импульсно-дуговые процессы сварки (ИДС) плавящимся и неплавящимся электродами. Они позволяют повысить концентрацию нагрева за счет увеличения сосредоточенности тепла дуги, а это благоприятно сказывается на снижении временных и остаточных напряжений, особенно в изделиях из тонколистовых материалов.

Импульсно-дуговая сварка используется при выполнении швов во всех пространственных положениях. К преимуществам ИДС необходимо отнести большие допуски на подготовку кромок, установку подкладок и фокусирующих приспособлений, лучший контроль за проплавлением и короблением свариваемых листов. Эти преимущества позволяют снизить затраты на сварочные работы в связи с уменьшением времени сварки и резким сокращением количества дефектов [233].

При ИДС титана (b = 0,5 — 3 мм) применяется ручная и автоматическая сварка неплавящимся электродом в среде инертных газов с присадкой и без нее. Основные режимы:

• сварка ведется импульсами постоянного тока прямой полярности;

• продолжительность импульса изменяется от 0,12 до 0, 38 с, а паузы от 0,1 до 5 с;

• сварочный ток может составлять от 30 – 50 А до 250 – 300 А;

• скорость сварки изменяется от 10 до 24 м/ч.

Необходимым условием получения удовлетворительно сформированных швов при НДС является стабильность возбуждения дуги с поддержанием заданных длительностей импульса и паузы (рис.11.21).

Между вольфрамовым электродом и свариваемым изделием постоянно поддерживается (от отдельного источника питания) малоамперная (I_Д = 0,8 - 2 А) дуга, на которую накладывается импульсная дуга. Благодаря постоянно горящей «дежурной» дуге горячее катодное пятно стабилизируется на конце электрода. Ток дежурной дуги обеспечивает необходимую термоэлектронную эмиссию с конца электрода, которая постоянно поддерживает дуговой промежуток в ионизированном состоянии. В результате при повторных возбуждениях сварочной импульсной дуги она зажигается с конца электрода.

Регулируя ток, скорость, а также длительность импульса и паузы, можно в широких пределах изменять размеры шва (рис.11.22).

16