ОСНОВЫ СВАРОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА

Аргонодуговая сварка

Аргонодуговую сварку применяют для соединения: цветных (алюминий, медь, магний), тугоплавких (титан, ниобий, цирконий) металлов и их сплавов; легированных и высоколегированных сплавов.

Сварку можно производить плавящимся, или неплавящимся электродом.

Сварку неплавящимся электродом применяют при соединении заготовок толщиной от 0,8 до 6 мм. При толщине заготовок до 3 мм возможна сварка без применения присадочного материала (с расплав­лением только материала заготовок). При необходимости получение выпуклого шва или толщине заготовок более 3 мм применяют приса­дочный пруток или присадочную проволоку. Неплавящиеся электро­ды изготавливают из стержней вольфрама (Тплавления 3370оС) с добав­кой 1. 3% оксидов тория, лантана и иттрия. Добавка оксидов повы­шает эмиссионную способность электрода и повышает его стойкость. Электроды выпускаются диаметром от 0,2 до 12 мм. Присадочный пруток или проволоку подбирают по соответствию химическому со­ставу металлу свариваемых заготовок. Диаметр присадочной прово­локи или прутка выбирают в пределах 0,5.0,7 диаметра электрода.

Для сварки листовых заготовок толщиной 0,2.1,5 мм приме­няют автоматическую сварку в импульсном режиме. Между электро­дом и заготовками постоянно горит маломощная (дежурная) дуга, ко­торая обеспечивает ионизацию сварочного промежутка. На дежурную

дугу накладывают мощные импульсы дуги заданной частоты и дли­тельности. Импульсный режим позволяет точно дозировать тепловые вложения и снизить минимальную толщину свариваемого металла.

Сварку неплавящимся электродом ведут на постоянном токе прямой полярности. Сварочный ток выбирают по известной зависи­мости: /св=Мэ, где: к - опытный коэффициент; d - диаметр электрода. Дуга горит устойчиво при напряжении 10.15 В и минимальном токе 10 А, что при непрерывной дуге обеспечивает возможность сваривать заготовки от 0,8 мм. При применении обратной полярности возрастает напряжение дуги и уменьшается устойчивость ее горения. Однако ду­га обратной полярности позволяет очищать свариваемые поверхности заготовок от окисных и оксидных пленок (сварка алюминиевых и магниевых сплавов). Это явление получило название «катодное рас­пыление» и может быть объяснено тем, что поверхности заготовок бомбардируются тяжелыми положительными ионами аргона, которые механически разрушают пленки. Совместить устойчивость дуги (пря­мая полярность) с катодным распылением (обратная полярность) по­зволяет применение переменного тока. Однако асимметрия электри­ческих свойств дуги (при прямой полярности проводимость дуги больше, чем при обратной) приводит к появлению постоянной состав­ляющей тока прямой полярности. Дуга горит неустойчиво, ухудшают­ся ее очищающие свойства, нарушается непрерывность процесса фор­мирования шва. Поэтому, для питания дуги переменным током ис­пользуют специальные источники, включающие в себя дополнитель­ный стабилизатор горения дуги. Стабилизатор подает дополнительное напряжение в сварочную цепь в полупериод обратной полярности. Иногда применяют преобразователи, изменяющие полупериоды пе­ременного тока по фазе и амплитуде.

Сварку плавящимся электродом применяют для соединения за­готовок толщиной от 3 мм, с ручной или автоматической подачей го-

л

релки. Плотность тока должна быть не менее 100 А/мм. При меньших плотностях тока идет крупнокапельный перенос металла с электрода в сварочную ванну, приводящий к пористости сварного шва и сильному разбрызгиванию расплавленного металла. При больших плотностях тока, с учетом действия электромагнитных сил наблюдается струйный перенос металла, что обеспечивает глубокое проплавление и форми­рование плотного сварного шва с ровной поверхностью. При этом ис­пользуют сварочную проволоку небольших диаметров (0,6.3,0 мм) и большую скорость ее подачи. Сварку выполняют на постоянном токе обратной полярности, так как электрические свойства дуги определят­ся наличием ионизированных атомов металла электрода в столбе дуги. Поэтому дуга обратной полярности горит устойчиво.

Для снижения критической плотности сварочного тока приме­няют смесь аргон плюс 5% кислорода. Кислород уменьшает поверх­ностное натяжение капель расплавленного металла и позволяет перей­ти на струйный перенос при меньших токах.