СВАРОЧНЫЕ РАБОТЫ

ТЕХНОЛОГИЯ СВАРКИ В ЗАЩИТНЫХ ГАЗАХ

Дуговая сварка в среде защитных газов получает все большее распространение, поскольку отличается рядом тех­нологических достоинств:

— обеспечивает высокую производительность труда и степень концентрации тепла источника питания, поэтому можно существенно уменьшить зону термического воздей­ствия;

— дает возможность соединять металлы без использо­вания электродных покрытий и флюсов, т. е. исключает такую стадию сварки, как очистка швов от шлака;

— позволяет автоматизировать и механизировать про­цесс сваривания и вести его в разных пространственных по­ложениях;

— применяется при работе как со сталями, так и с цвет­ными металлами и их сплавами.

Сварка в среде защитных газов является общим назва­нием различных видов дуговой сварки, в процессе которой в зону горения сварочной дуги через сопло горелки подают струю газа. Это могут быть инертные газы (аргон, гелий), ак­тивные газы (углекислый газ, азот, кислород, водород) и их смеси, в частности:

— аргон, углекислый газ и кислород. Эта смесь исполь­зуется при сварке сталей плавящимся электродом, миними­зирует потери металла на разбрызгивание, стабилизирует горение сварочной дуги, устраняет пористость и дает шов хо­рошего качества;

— аргон и кислород, применяющиеся для сварки низко­углеродистых и легированных сталей. При сварке капельный перенос металла сменяется струйным, благодаря чему произ­водительность возрастает, а потери на разбрызгивание ме­талла сокращаются;

— аргон и углекислый газ. Область применения данной смеси такая же, как и у предыдущей. Ее использование пре­пятствует образованию газовых пор в шве, стабилизирует горение дуги и способствует формированию качественного сварного шва.

В стальных баллонах может содержаться как чистый газ (для контроля его расхода предназначен специальный при­бор — ротаметр, а подача регулируется отдельным редукто­ром), так и их смеси.

Классификация сварки в среде защитных газов основы­вается на следующих признаках:

— по применяемому в процессе работы газу (активному или инертному);

— по способу защиты (отдельным газом или смесью);

— по используемому электроду (плавящемуся или непла - вящемуся);

— по характеру сварочного тока (постоянному или пере­менному).

Наибольшее распространение в последнее время по­лучила сварка плавящимся и неплавящимся электродами в. среде инертных газов.

Сварка неплавящимся электродом представляет собой процесс, в котором источником тепла служит дуга, зажигае­мая между вольфрамовым или угольным электродом и метал­лом изделия (рис. 81).

Наибольшего проплавления свариваемого металла до­биваются при использовании постоянного тока прямой по­лярности. При этом источники питания должны обладать крутопадающей вольт-амперной характеристикой, например ВДУ-601, ВСВУ-300 и др. Для сварки на переменном токе применяют стабилизатор горения дуги ВСД-01. Сварочный процесс ведут как с присадками, так и без них.

Помимо источника питания, к оборудованию, необходи­мому для сварки на постоянном токе, относятся:

— сварочные горелки (табл. 29);

— устройство для первоначального возбуждения дуги (ОСППЗ-ЗОО М, ОСПЗ-2 М и др.). Необходимость в нем объяс­няется тем, что защитные газы, поступившие в зону горения

сварочной дуги, снижают температуру дугового промежутка, вследствие чего возбуждение дуги затрудняется;

— аппаратура для управления сварочным циклом. Дуговая сварке в среде аргона обеспечивает высоко­качественный шов (особенно при соединении высоколегиро­ванных тонколистовых сталей), поскольку надежно защища­ет рабочую зону от воздействия атмосферного воздуха. Для сварки стали толщиной до 1 мм используют ток прямой по­лярности, при толщине до 3 мм — обратной полярности (ва­рить сталь толщиной более 3 мм экономически невыгодно). Режимы, на которые можно ориентироваться при сварке, приведены в табл. 30.

При сварке плавящимся электродом дуга возбуждается между концом проволоки, которую подают в зону горения дуги с помощью особого механизма со скоростью, совпада-

ющей со скоростью ее расплавления, и свариваемым метал­лом. Жидкий металл электродной проволоки поступает в сва­рочную ванну и формирует шов.

Если применяется плавящийся электрод, сварку ведут короткой или длинной дугой. В первом случае расплавлен­ный электродный металл переносится мелкокапельным способом, что позволяет снизить величину сварочного тока, уменьшить потери при разбрызгивании, обеспечить стабильный сварочный процесс. Во втором случае возмож­ны разные способы переноса расплавленного металла — мелко-, крупнокапельный, струйный. При этом достаточно сложно поддерживать струйный перенос металла при рабо­те в аргоне или его смеси с гелием. Стабильность сварки возрастает при добавлении к аргону 5% кислорода либо 20% углекислого газа.

Сварка в углекислом газе производится в любых про­странственных положениях (рис. 82) и используется для угле­родистых и легированных сталей. Преимуществами данного способа являются высокая производительность, широкий диапазон допустимой толщины материала и экономичность. Но на открытом воздухе сварку в среде углекислого газа практически не применяют, поскольку в таких условиях труд­но обеспечить защиту сварочной ванны.

Сварку в углекислом газе ведут разными способами — автоматическим, полуавтоматическим или плавящимся элек­тродом. Ниже приведены ее параметры:

1. Величина, род и полярность тока. Сварку осуществля­ют при постоянном токе (переменный не подходит, поскольку он не обеспечивает стабильность горения дуги и дает плохой сварной шов) обратной полярности, чтобы избежать воз­никновения пористости, характерной для сварки при прямой полярности. Источник питания должен иметь жесткую или возрастающую внешнюю характеристику. Величина свароч­ного тока и диаметр электродной проволоки определяются толщиной металла и пространственным положением шва. От величины тока зависят глубина проплавления и произво­дительность сварки. Для регуляции этого параметра изменя­ют скорость подачи электродной проволоки.

2. Напряжение на дуге. При повышении напряжения на­блюдается уширение сварного шва, а качество его формиро­вания улучшается. Но одновременно с этим возрастают по­тери кремния и марганца, разбрызгивание расплавленного металла и чувствительность дуги к магнитному дутью. С пони­жением напряжения сварной шов формируется хуже. Поэто­му важно соблюсти баланс между напряжением и величиной тока, диаметром и составом электродной проволоки. Как правило, напряжение на дуге не превышает 22-28 В.

3. Диаметр, наклон, скорость подачи и вылет электродной проволоки. Для сварки применяют проволоку Св-08 Г2 С, в состав которой входят марганец и кремний, играющие роль раскислителей. Они препятствуют образованию газовых пор. Для полуавтоматической сварки подбирают проволоку диаметром 0,8,1,1,2,1,6 или 2 мм, а для автоматической — 3 мм. Для различных видов стали используют сварочную про­волоку разных марок:

— для углеродистых и низколегированных — Св-08 ГС и Св-08 Г2 С, рассчитанных на величинутока 300-400 и 600- 750 А соответственно;

— для низколегированных повышенной прочности — Св-10 ХГ2 С;

— для теплоустойчивых сталей типа 20 ХМФ — Св-08 ХГСМФ и т. д.

Вылет сварочной проволоки в зависимости от величины сварочного тока может варьироваться в пределах 7-14 мм при токе 60-150 А и 15-25 мм при токе 200-500 А.

4. Расход углекислого газа (7-20 л/мин).

5. Скорость сварки (20-80 м/ч).

Примерные режимы для сварки в углекислом газе пред­ставлены в табл. 31, причем скорость подачи проволоки опре­деляется методом подбора под соответствующий режим.

В процессе сварки не следует задерживать горелку в зоне сварочной ванны, чтобы не усилить разбрызгивание металла. При выполнении нижних швов горелку нужно дер­жать под углом в 5-15° вперед либо назад (второй вариант предпочтительнее, поскольку при этом надежнее защищает­ся металл сварочной ванны).

При механизированной сварке тонколистового металла (1-2 мм) совершение колебательных движений не требуется, а горелку рекомендуется держать под углом в 30-45° (углом назад).

Стыковые соединения металла толщиной 1,5-3 мм вы­полняют на весу. Более тонкий металл варят в вертикальном положении сверху вниз и ограничиваются только одним про­ходом.

Нахлесточные соединения при толщине металла 0,8-2 мм обычно варят на весу, иногда на медной подкладке. Скорость сварки может быть увеличена при условии качественной сборки.

При сварке меди зону сварочной дуги защищают азо­том. Азотно-дуговую сварку ведут угольными или графитными стержнями, поскольку применение вольфрамовых стержней экономически невыгодно (на их поверхности образуются легкоплавкие соединения (нитриды вольфрама), что приво­дит к увеличению расхода вольфрама), при постоянном токе прямой полярности. Диаметр угольного электрода составля­ет 6-8 мм при величине тока 150-500 АВ; расход азота — 3-10 л/мин; напряжение на дуге — 22-30 В. Для фиксации стержней горелка должна быть оснащена сменными нако­нечниками.