МИКРО ПЛАЗМЕННАЯ СВАРКА

СВАРКА ПРОКЛАДОК И СЕТОК

Полые металлические кольца из тонкостенных трубок малого диаметра применяют в качестве уплотнительных прокладок, работающих в условиях повышенных температур и давлений. К швам уплотнительных колец предъявляют следующие требо­вания: высокая герметичность соединений отсутствие смеще­ния кромок, провисаний шва, трещин и непроваров. Высота усиления с внутренней стороны швов должна быть не более 0,3 мм. Жесткие требования к качеству соединений и специ­фика формы изделий определяют сложность их изготовления с помощью стыковой, электроннолучевой и аргонодуговой свар­

ки. Разработанная технология микроплазменной сварки уплот­нительных колец диаметром 65—180 мм из трубок диаметром 3,5—5 мм и толщиной стенки 0,2—0,4 мм (материал трубки — сталь 1X18HI0T) полностью отвечает предъявляемым требова­ниям [79].

Перед сваркой грубки закрепляют в цанговых зажимах и соединяют торцами в стык. В процессе сварки горелку повора­чивают на 380° в плоскости стыка вокруг оси трубки, а после сварки возвращают в исходное положение.

Опыты показали, что качество швов во многом зависит от точности совмещения торцов трубок и положения оси дуги в процессе сварки относительно плоскости стыка. При сварке трубок на одном и том же режиме с постоянной скоростью вращения наблюдается значительное изменение сечения шва по его цлине, что вызвано разогревом кольца за время сварки. Типичным дефектом в данном случае являются непровары в начале шва, уширеиие и провисание проплава, а также ча­стые прожоги при окончании сварки. Установлено, что качество швов в значительной мере улучшается при равномерном сни­жении тока в процессе сварки или увеличении скорости сварки при сохранении заданного тока. Импульсный режим позволяет уменьшить провисание шва и устраняет образование прожогов.

Для стабилизации сечения шва по его длине используют многопроходную сварку с различными скоростями. При этом Дугу выключают в конце каждого прохода на время т — 30 с возврата поворотного механизма в исходное положение. Пер­вый проход осуществляют на повышенной скорости. При этом обеспечивается лишь схватывание кромок трубки. Полный про­вар достигается за последующие проходы на оптимальных ре­жимах. Наилучшие результаты получены при трехпроходной сварке в импульсном режиме с непрерывным уменьшением тока в процессе сварки при постоянной скорости в течение одного прохода и последовательном уменьшении ее от прохода к проходу.

Для сварки уплотнительных колец разработана установка ОБ-1161, позволяющая сваривать в непрерывном и импульсном режимах полые кольца диаметром 65, 137, 163 и 180 мм из стали 1Х18Н10Т диаметром 3,5—5 мм при толщине стенки 0,2—0,4 мм. Предусмотрено автоматическое уменьшение тока в процессе сварки. Установка содержит манипулятор для свар­ки полых колец, плазменную горелку, шкаф и пульт управле­ния. Она комплектуется источником питания типа А-1255И.

Малогабаритная плазменная горелка высотой 50 мм и диа­метром 20 мм укреплена на полом С-образном кронштейне, поворачивающемся в процессе сварки вокруг вертикальной оси горелки на 180°. Кольцо-заготовку подготавливают к сварке

согласно описанным требованиям, контролируют с помощью шаблона и устанавливают в соответствующем кондукторе так, чтобы стык находился в вертикальной плоскости, проходящей через ось горелки. Кондуктор вместе с кольцом вращается вокруг горизонтальной оси, перпендикулярной к плоскости сты­ка. Время поворота от исходного положения до конечного ре­гулируется в пределах 5—15 с. Благодаря одновременному вращению кольца и С-образного кронштейна кольцо повора­чивается на 380° и шов получают с перекрытием. В установке предусмотрена корректировка относительного положения го­релки и стыка в трех взаимно перпендикулярных направлениях. Трубки диаметром 3,5X0,2 мм сваривают в импульсном режи­ме с автоматическим уменьшением амплитуды тока от 10 А в начале сварки до 4 А в конце ее. Сварку осуществляют за три прохода на скоростях соответственно 7; 3,5 и 2 м/ч при /д = = 0,5 мм, <2дг = 0,2 л/мин. <2аг-из%н* = 3 л/мин.

Применение микроплазменной сварки оказалось весьма пер­спективным при изготовлении и ремонте металличеок/их тканей (сеток) в химической и целлюлозно-бумажной промышленно­сти. Установлено, что в этом случае для получения. стыковых соединений сеток предпочтительнее выполнять сборку кромок впритык, сваривать их торцовым швом, а затем развертывать сваренные полосы на 90° до получения плоского соединения.. Разработанная технология микроплазменной сварки металли­ческих сеток позволяет практически полностью исключить от­ходы немерных полос дорогостоящих фильтрующих сеток. Од­новременно создается возможность резкого сокращения простоя производственного оборудования за счет оперативного ремонта сеточных полотен, вышедших из строя іі процессе эксплуатации.

2. СВАРКА ИЗДЕЛИЙ ИЗ ЛЕГКИХ СПЛАВОВ

Способы микроплазменной сварки на переменном токе и разно­полярными импульсами успешно внедрены при изготовлении изделий из легких металлов и сплавов ъ авиационной, радио­технической, машиностроительной и других отраслях. В неко­торых случаях наряду с повышением производительности труда и улучшением качества сварных соединений микроплазменная сварка позволила создать новые тонкостенные конструкции в индивидуальном и серийном 'Производстве.

Разработана технология микроплазменной сварки алюми­ниевых корпусов бытовых электроводонагревателей типа БАС - 10/МЧ-04 емкостью 10 л (рис. 130) [80]. Данный нагреватель предназначен для обеспечения потребителей. горячей водой в ЖИЛЫХ домах, СТОЛОВЫХ, медицинских, детских ІИ других учреж- ;

дениях, не имеющих для санитарно-гигиенических и хозяйствен­но-бытовых нужд централизованного водоснабжения. Корпус электроводонагревателя изготавливают из двух штампованих заготивок (алюминиевый сплав). Соединение заготовок между собой выполняют торцовыми швами по всему периметру корпу­са. Суммарная длина швов на одном изделии 1400 мм. Сварные швы корпуса должны быть плотными, прочными и иметь удов­летворительный товарный внешний вид.

Вследствие наличия на поверхности алюминия тугоплавкой окисной пленки пр-и аргонодуговой сварке торцовых швов на­гревателей не достигается проплавление соединяемых кромок на достаточную глубину. По всей плоскости стыковки соеди­няемых кромок залегает неразрушенная окисная пленка. Ра­бочая толщина шва обычно не превышает 0,3—0,5 мм.

Благодаря высокой степени сжатия столба дуги при микро­плазменной сварке асимметричным переменным током концент­рации энергии источника нагрева более высокая, чем при арго­нодуговой сварке. Поскольку при микроплазменной сварке ка­тодное пятно не только очищает открытые поверхности торца стыкованных кромок, но и проникает в зазор между сваривае­мыми кромками, в данном случае получают высококачествен­ные торцовые швы без окисных включений с достаточной глу­биной проплавления.

Сварку корпусов электроводонагревателей производят с 'ис­пользованием аппаратов А-1281У, укомплектованных горелками ОБ 1213. Плазмообразующим газом служит аргон, защитным — гелий. В качестве н ©плавящегося электрода используют прутки лантанированного вольфрама диаметром 2,0 мм. Перед сваркой заготовки корпуса обрабатывают химическим путем в водном растворе щелочи с последующим осветлением в растворе азот­ной кислоты. При сборке заготовок под сварку величина зазора между соединяемыми кромками не должна превышать 0,2— 0,5 мм, а превышение кромок друг относительно друга должно быть не более 0,3—0,8 мм. Сварку выполняют оплавлением кромок без применения присадочной проволоки.

Форма проплавления шва существенно зависит от парамет­ров режима сварки. При увеличении сварочного тока и длины дуги глубина проплавления пропорционально повышается. Од­нако швы при этом формируются с наплывами и другими де­фектами. Оптимальный режим микроплазменной сварки корпу­сов электроводонагревателей характеризуется следующими параметрами: /пр — 60-~-70 А; /0б = 30н-35 А; /д = 2-S-4 мм; vCb — 30-S-40 м/ч; Qnл = 0,3 ч-0,4 л/мин; = 3 — 4 л/мин. При сварке на таком режиме глубина проплавления превышает толщину свариваемого металла. Наплывов и прожогов не на­блюдается. Поверхность швов гладкая с характерным для алю­миния блеском. Последующая зачистка швов для придания товарного ьида не применяется. Поры, несплавления, окисные и вольфрамовые включения в сварных швах не обнаружива­ются.

Всестороннее испытание корпусов электроводонагревателей на плотность, коррозионную стойкость, теплостойкость и резкий температурный удар показали, что свойства сварных соедине­ний полностью соответствуют техническим требованиям. Много­летний опыт эксплуатации электроводонагревателей в различ­ных условиях окружающей среды подтвердил результаты ^ка­занных испытаний.

По сравнению с аргонодуговой сваркой микроплазменная сварка позволила в данном случае в 1,5 раза повысить произ­водительность труда, улучшить качество изделия, устранить трудоемкую операцию зачистки швов и обеспечила значитель­ную экономию аргона. Экономический эффект от применения микроплазменной сварки вместо аргонодуговой составляет 45 тыс. руб. при годовом выпуске электроводонагревателей в объеме 40 ООО шт. Накопленный опыт дает основание заклю­чить, что микроплазмеиный способ может быть успешно исполь­зован для сварки торцовых соединений алюминия и его сплавов при изготовлении аналогичных конструкций ь других отраслях.

Примером применения микроплазменной сварки для стыко^ ьых соединений алюминия малой толщины являются заготовки уплотнительных прокладок химической аппаратуры. Прокладки представляют собой оболочку из алюминия, заполненную асбе­стом. Экономически наиболее целесообразно применять при­кладки из мягкого алюминия толщиной 0,2—0,3 мм. В настоя-

щее время промышленностью 'освоено производство цельноме­таллических прокладок диаметром до 600 мм. Изготовление прокладок большого диаметра невозможно из-за отсутствия фольги соответствующей ширины. Прокладки большого диамет­ра можно получить штамповкой отдельных элементов из фоль­ги и последующей сваркой их стыковыми швами. Разработана технология автоматической и ручной микроплазменной сварки стыкоьых швов заготовок асбометаллических прокладок из алю­миния марки А5 толщиной 0,2—0,3 мм (рис. 131) [81]. Для механизированной сварки прокладок создана специальная установка У-549. Сборку заготовок при ручной сварке осуще­ствляют на технологической подкладке с канавкой овальной формы для формирования обратного валика. Обратный валик позволяет вывести из рабочего сечения шва окисные включе­ния, непровары и другие дефекты. Ручную сварку производят с использованием присадочной проволоки, которая позволяет уменьшить требования к точности сборки свариваемых соеди­нений и устранить прожоги. В случае сварки без присадочной проволоки требуется весьма высокая точность сборки элементов под сварку. При этом зазор в стыке не должен превышать 0,02—0,03 мм.

Режим механизированной сварки прокладок толщиной 0,3 мм: /Св = 12-5-15 A; vCB = 30-5-40м/ч; диаметр присадочной проволоки 0,8—1,0 мм; расход аргона—0,3—0,4 л/мин; расход гелия 2—3 л/мин. При ручной сварке диаметр присадочной про­волоки 1—1,2 мм, сварочный ток 8—10 А. Ручную сварку ведут слева направо. Для - начала и конца шва на заготовках прокладок предусматривают припуски величиной 5—8 мм.

Рис. 131.

Сваренная заготовка оболочки прокладки.

После сварки эти припуски срезаюг. Механические испытания сварных прокладок из алюминия толщиной 0,3 мм показывают предел прочности на разрыв 6—7 кгс/мм2, что соответствует прочности основного металла в отожженном состоянии. Свар­ные прокладки допускают многократный изгиб в направлении, перпендикулярном к шву. Опыт эксплуатации асбомеїалличе - ских прокладок со сварной оболочкой свидетельствует об их высокой работоспособности.

Накоплен также опыт использования микроплазменной сваїр - ки на переменном токе для изготовления алюминиевых корпу­сов конденсаторов, защитных кожухов и каркасов, труб и обе­чаек, фланцевых соединений трубопроводов и других изделий различного назначения. Но всех случаях микроплазменный способ сварки обеспечивает минимальные деформации свари­ваемых конструкций и высокую плотность швов.

При разработке технологии сварки конкретных изделий из легких металлов и сплавов малых толщин следует иметь в виду, что для данных металлов во всех случаях предпочтительнее ис­пользовать автоматическую микроплазменную сварку, обеспе чивающую более равномерное формирование швов по срав-не - нию с ручным способом. При этом сборочно-сварочные установ­ки для механизированной. микроплазменной сварки целесооб­разно создавать на базе унифицированных узлов. На рис. 132 приведен общий вид установки для сборки и сварки листовых конструкций из алюминиевых сплавов толщиной 0,3—1,5 мм [82]. Сварочный автомат А-342 1 с плазмотроном ОБ-1213 2 и направляющим рельсом 3 установлен на поворотной консоли

4, отводящейся при сборке деталей и снятии готовых изделий. Сборку деталей под сварку производят в приспособлении 5, снабженном технологической подкладкой для формирования об­ратной стороны шва. Для получения швов требуемой формы применяют присадочную проволоку. При микроплазменной сварке торцовых соединений тонкого алюминия используют об­легченные автоматы без механизма подачи присадочной про­волоки (рис, 133). В данном случае тележка / перемещается вдоль шва по жестким направляющим 2. Точное направление дуги по свариваемым кромкам обеспечивают с помощью липи - рующего устройства 3, с которым связан плазмотрон 4. Фикса­цию свариваемых кромок с минимальным зазором осуществля­ют пневматическим клавишным прижимом 5. При микроплаз­менной сварке изделий более сложной конфигурации требуются специализированные сварочные установки [83].