МИКРО ПЛАЗМЕННАЯ СВАРКА

СВАРКА ТОНКОСТЕННЫХ ТРУБ И СИЛЬФОННЫХ УЗЛОВ

Тонкостенные трубы из высоколегированных нержавеющих сталей диаметром 5—10 мм и толщиной 0,15—0,5 мм широко применяют при изготовлении теплообменных аппаратов, гибких металлических рукавов, измерительных приборов и других кон­струкций. До освоения микроплазменной сварки тонкостенные трубы изготавливали бесшовными. Цельнотянутые трубы обла­дают рядом недостатков: высокой стоимостью, серповидное і ыо в сечении и наличием на поверхности металла технологической

Рис. 124.

Схема соединения:

/ — основание, медь МБ; 2 — технологическое кольцо, медь МБ; S — сильфон, сталь X 181110Г;.

4 — технологическое кольцо» бронза КМцЗ-Ij

5 — втулка, бронза КМи.3-1.

смазки, используемой в процессе многократной опрессовки и перетяжки труб. Аріонодуговая сварка такого рода изделий не обеспечивала стабильного качества соединений. Более эф­фективной в данном случае оказалась автоматическая микро­плазменная сварка [78]. Микроплазменную сварку производят на специальных установках с использованием источников пи­тания А-1255 и МПУ-М, укомплектованных малогаОаритными плазмотронами. Схема процесса микроплазменной сварки осо - ботонкостеиных труб приведена на рис. 126.

' В горелкодержатель 1 устанавливают электрически изолиро­ванный от нее плазмотрон 2. Заютовку трубы 5 подают к филь­ере 4, установленной в фильеродержателе 6. Для уменьшения деформаций заготовки в процессе сварки применяют предва­рительное деформирование кромок с помощью ролика 3. Филь­ера в данном случае не только выполняет функцию калибрую­щего устройства, но и является микрокамерой, заполненной аргоном под некоторым избыточным давлением. Такой прием обеспечивает высокую эффективность защиты сварного соеди­нения при незначительных расходах защитного газа. При свар­ке труб диаметром 8,8 мм из ленты толщиной 0,2 мм (сталь Х18Н10Т) расход плазмообразующего газа равен 0,2 л/мин, а защитного газа (Аг + 5% Н2) — 1 л/мин. Скорость сварки составляет 70 м/ч при сварочном токе 6 А. Получаемые микро­плазменной сваркой швы характеризуются высокой стабиль­ностью размеров, не имеют провисаний, ослаблений и наплы­вов, характерных для аргонодуговой сьарки. Высокая эффек-

Рис. 126.

Схема процесса микроплазменной сварка тонкостенных труб.

тионость защиты сварных соединений при сьарке труб с при­менением фильеры приближает этот процесс к условиям сварки в камере с контролируемой атмосферой.

Ресурс изделий, изготовленных из сварных труб диаметром 8,8 X 0,2 мм увеличивается в 2—3 раза по сравнению с изде­лиями, выполненными из цельнотянутых труб и труб, изготов­ленных аргонодуговой сваркой. Технико-экономический анализ показал, что при массовом производстве сварные особотонко­стенные трубы в среднем в 10 раз экономичнее цельнотянутых бесшовных труб. Дальнейшее повышение эффективности при­менения микроплазменной сварки трубок достигается за счет использования оборудования, обеспечивающего одновременную сварку несколькими дугами.

Основное техническое требование, предъявляемое к силь - фонным узлам — получение прочноплотных и закуумноплотных сварных соединений с сохранением упругих и антикоррозион­ных свойств сильфона. Для обеспечения необходимой работо­способности сильфона нагрев его рабочих частей в процессе сварки не должен превышать 200° С. На рис. 127 представлен оптимальный вариант соединения сильфона с деталями арма­туры. Технологические разработки реализованы на сильфонах из стали Х18Н10Т диаметром от 15 до 72 мм, толщиной 0,12— 0Л5 мм. В качестве источников питания используют установки

МПУ м.

Микроплазменную сварку сильфона к стенке производят при вертикальной оси вращения узла. Экспериментально уста­новлены оптимальные размеры элементов свариваемых кромок (рис. 128). Удоьлєївориюлъные свойства сварных соединений получены при величине притупления кромки 0,3 мм, угле скоса 20° и высоте буртиков не менее 1 мм.

Существенное влияние на качество сварных соединений ока­зывает величина зазора между телом сильфона и деталями

Рис. 127.

Соединение сильфона g деталями арматуры.

стенки. Установлено, что максимальный зазор не должен пре­вышать 0,05 мм. Несоблюдение этого требования приводит к несплавлению кромок, для устранения которого требуется повышать сварочный ток и соответственно увеличивать объем расплавленного металла. Последнее неблагоприятно сказыва­ется на качестве соединений. Несовпадение кромок по торцу имеет не столь существенное значение. В этом случае допу­скается превышение сильфона над стенкой на величину 0,2 мм.

При сварке сильфонных узлов больших диаметров (более 72 мм) необходима предварительная прихватка кромок для предупреждения возникновения чрезмерных зазоров при на­греве элемеьгоь сильфона в процессе сварки. Прихватку про­изводят непосредственно перед сваркой на рабочих режимах с шагом не более 50 мм. Опытами установлена возможность получения качественных соединений в относительно широком диапазоне режимов сварки: /св~6^9 А; {/д=^25чг-28 В;

t;c„ = 8 12 м/ч. В качестве плазмообразующего газа приме­

няют аргон, в качестве защитного — гелий или аргоноводород­ную смесь с 7% водорода. Сравнение микроплазменного и ар­гонодугового способов сварки показывает, что без снижения качества швов микроплазменная сварка позволяет применять более низкую погонную энергию дуги (в 2 раза ниже, чем при аргонодуговой сварке). Уменьшение погонной энергии благо­приятно сказываемся на точности изготовления сильфонного узла и его работоспособности в целом.

Для разработки технологии микроплазменной сварки силь­фонов со штуцерами проведены опыты по сварке сильфонов 15X0,12 и 18x0,12 к штуцерам, толщина стенки которых со­ставляла 2—4 мм. Большое различие в толщинах соединяемых деталей и, следовательно, в теплоотводе в процессе сварки

Рис. 129-

Пол готов ка кромок под сварку сильфона со штуцером (а) и фланцем (б).

вызывало определенные затруднения. Установлено, что для устранения прожогов кромок сильфона необходимо использо­вать «козырьки» (рис. 129) и оснастку, обеспечивающую интен­сивный отвод тепла от тела сильфона. Для этого сильфонный узел зажимают в оправку таким образом, что вся рабочая часть сильфона находится внутри оправки, а стык выступает из нее на величину около 2 мм. Возможны два варианта вы­полнения сварки — при горизонтально расположенной оси вра­щения и при наклоне ее под углом 45°. Ось плазмотрона во всех случаях должна быть вертикальной. В диапазоне скоро­стей сварки 1,5—3 м/ч полное расплавление козырька при удовлетворительном оплавлении и отсутствии прожогов до­стигнуто при сварочном токе 14—20 А. Для данных соединений оптимальный режим сварки: /св— 14-ь16 А; диаметр вольфра­ма 1 мм, Uд =18-4-20 В; /д = 2-=-4 мм; асв=3 м/ч; расход плазмообразующего газа (аргона) 0,4 л/мин; расход защит­ного газа (гелия или аргоноводородной смеси) 3—4 л/мин. Если конструкция сильфонного узла позволяет производить сварку под углом 45°, величина сварочного тока может быть повышена до 18—20 А. При этом уменьшается вероятность образования прожогов.

Технология микроплазменной приварки сильфонов к флан­цам и заглушкам одинакова. Применение микроплазменной сварки позволяет упростить конструкцию соединений, отказать­ся от дополнительных теплозащитных колец и существенно снижает тепловложение в околошовную зону. Как показали замеры, температура нагрева рабочей части сильфона в про­цессе сварки при таком типе соединения не превышает 80° С. Узлы сильфонов, выполненных микроплазменной сваркой, про­шли успешное испытание на прочность и герметичность. Раз­рушение образцов при испытаниях на растяжение во всех слу­чаях происходило по основному металлу при ов> 50 кге/мм2,