10.4. Аргонодуговая сварка неплавящимся электродом

При этом способе сварки решение технических проблем обеспечивается тем, что в зону горения электирческой дуги подают поток защитного нейтрального газа (аргон). Для сварки используют специальную сварочную горелку (рис. 10.5). В связи с особеннностями ионизации аргона при этом способе сварки используют тонкий (до 1,8 мм) неплавящийся вольфрамовый электрод. Для повышения стойкости электрода и стабилизации горения дуги в его состав вводят (до 1–3%) оксида тория, лантана и итрия. Температура плвления вольфрама –3370 С.

Аргон – абсолютно нейтральный бесцветный газ, в 1,38 раза тяжелее воздуха, нерастворим в жидких и твердых металлах. Поставляют аргон в стальных стандартных баллонах, где он находится в газообразном состоянии под давлением 150 ати. Для сварки используют аргон высшего или первого сорта высокой чистоты (до 99,99%).

Сварку неплавящимся электродом ведут на постоянном токе прямой полярности при силе тока от 10 до 120 А (напряжение 10–15 В). Небольшая мощность определяет низкую производительность способа, поэтому сварка осуществляется, в основном, ручным способом. Присадочная проволока подается в зону сварки также вручную. Сварочные горелки с механизированной подачей проволоки применяют ограниченно.

Расплавление основного металла и присадочной проволоки, а также кристаллизация металла сварного шва происходят в атмосфере аргона, что исключает образование окислов и выгорание полезных примесей и обеспечивает высокое качество соединения. Небольшая мощность дуги позволяет варить тонкостенные заготовки (до 0,2 мм) из стали и цветных, сильно окисляющихся металлов.

В сварочной горелке вольфрамовый электрод закреплен в специальном зажимном устройстве, к которому подводится электрический ток. Через отверстие в рукоятке поступает из баллона аргон (расход 3–6 л/мин). При сварке сначала включают подачу аргона и, спустя 5–7 сек, возбуждают сварочную дугу.

Имеются варианты сварки в атмосфере аргона с использованием тока обратной полярности, или переменного тока, но они имеют ограниченное применение.

Достоинства процесса: отсутствие шлаковой корки; высокое качество корневого шва; возможность сварки тонкостенных (до 0,1 мм) заготовок; возможность сварки цветных, сильно окисляющихся металлов и сплавов (на основе алюминия, магния, титана, циркония и др.), возможность сварки в любом положении; возможность визуального контроля.

Недостатки: низкая производительность процесса; необходимость в аргоне высшего или первого сорта; высокая стоимость аргона; необходимость в обжиге присадочной проволоки (для удаления масла); высокая чувствительность к сквознякам; необходимость в тщательной подготовке кромок и строгой фиксации заготовок под сварку; ограниченная толщина свариваемых заготовок (до 10 мм).

10.5. Механизированная сварка в среде углекислого газа

При этом способе в качестве защитного используют углекислый газ. Однако, в связи с особенностями ионизации последнего, сварку ведут на повышенных плотностях постоянного тока (100–600 А/мм² электрода) только плавящимся электродом. При высоких плотностях перенос металла с электрода становится мелкокапельным и даже струйным. Для уменьшения разбрызгивания металла при этом применяют ток обратной полярности (рис. 10.6). В связи с большой силой и мощностью потребляемого тока процесс расплавления электродной проволоки идет с большой скоростью, что требует механизированной ее подаче в зону сварки. Диаметр сварочной проволоки –0,5–3 мм. Для уменьшения разбрызгивания металла при этом способе применяют также смеси газов (углекислый газ с добавлением 20–30% кислорода или аргон с добавлением 20–30% углекислого газа). Углекислый газ поставляется в стальных балоннах (находится в сжиженном виде).

Особенность сварки в атмосфере углекислого газа состоит в том, что при высоких температурах сварочной дуги газ диссоциирует на оксид углерода и атомарный кислород, в результате чего из металла сварного шва выгорают полезные примеси (при сварке стали – кремний и марганец). Для компенсации их потерь применяют сварочную проволоку с повышенным содержанием этих элементов (Св-08ГС, Св-10Г2С и др.). Поверхность сварного шва содержит оксиды, а также пленки шлака. Данным способом сваривают в основном конструкции из углеродистых и легированных сталей (в том числе газо и нефтепроводы, корпуса судов, вагоны).

Достоинства процесса: высокая производительность (за счет «струйного» эффекта при высокой плотности тока); отсутствие шлаковой корки; низкая стоимость углекислого газа и процесса в целом; возможность сварки во всех пространственных положениях; возможность визуального контроля.

Недостатки: высокое разбрызгивание металла; необходимость использования легированной сварочной проволоки (из-за выгорания полезных примесей); необходимость в обжиге сварочной проволоки; склонность к парообразованию; недопустима температура окружающей среды ниже + 7 С (из-за загустевания сжиженного газа в баллонах).

Р ис. 10.1. Схема ручной дуговой сварки покрытым электродом:

1 – основной металл, 2 – шлаковая корка, 3 – сварной шов, 4 – жидкая шлаковая ванна,

5 – газовая защитная атмосфера, 6 – покрытие, 7 – стержень электрода, 8 – дуга,

1 0 –металлическая ванна

Рис. 10.2. Порошковая проволока: а, б, в – простые трубчатые, г – с одним загибом

оболочки, д – с двумя загибами оболочки, е – двухслойные

Рис. 10.3. Автоматическая сварка под флюсом: 1 – электродная проволока, 2 – заготовка,

3 – токопровод, 4 – механизм подачи, 5 – кассета с проволокой, 6 – флюс, 7 – бункер

с флюсом, 8 – сварной шов, 9 – ванна жидкого металла, 10 – дуга, 11 – шлаковая корка,

12 – жидкий шлак, 13 – флюсоотсасывающее устройство

Рис. 10.4. Электрошлаковая сварка:

1 – подача воды, 2 – сварочная ванна, 3 – шлаковая ванна, 4 – проволока, 5 – мундштук,

6 – заготовка, 7 – ползуны, 8 – сврочный шов, 9 – вводная планка, 10 – выходные планки

Рис. 10.5. Аргонодуговая сварка:

а – ручная, б – с механизированной подачей сварочной проволоки (1 – сварочный пруток или проволока), 2 – сопло, 3 – мундштук, 4 – корпус горелки, 5 – вольфрамовый электрод, 6 – рукоять горелки, 7 – защитный газ, 8 – сварочная дуга, 9 – ванна жидкого металла, 10 – кассета с проволокой, 11 – механизм подачи

Рис. 10.6. Механизированная сварка в среде углекислого газа:

1….11 – то же, что и на рис. 10.5.; 12 – сварочная проволока

(плавящийся металлический электрод)

123