Основы сварочного дела

Технология аргонодуговой сварки

При аргонодуговой сварке по­стоянным током неплавящимся элект­родом используют прямую полярность. Дуга горит устойчиво, обеспечивая хорошее формирование шва. При об­ратной полярности устойчивость про­цесса снижается, вольфрамовый элек­трод перегревается, что приводит к не­обходимости значительно уменьшить сварочный ток. Вследствие этого производительность сварки снижает­ся. При автоматической и полуавтома­тической сварке плавящимся электро­дом применяется постоянный ток об­ратной полярности, при котором обес­печивается высокая производитель­ность. Кроме того, при сварке алю­миния, магния и их сплавов происхо­дит мощная бомбардировка поверх­ности сварочной ванны положительны­ми ионами, что наряду с процессом катодного распыления приводит к разрушению пленки оксидов алюми­ния и магния, облегчая процебс качественной сварки без применения флюсов.

При сварке переменным током неплавящимся электродом необходи­мо, чтобы источник тока имел более высокое напряжение холостого хода. Это обеспечивает устойчивое горение дуги и стабилизирует процесс сварки. Однако в связи с ограничением напряжения по условиям техники безопасности применяют ток допусти­мого напряжения, на который на­кладывают ток высокой частоты, включая в сварочную цепь осцилля­тор.

При сварке переменным током происходит частичное выпрямление тока вследствие различной электрон­ной эмиссии вольфрамового электрода и свариваемого изделия. В периоды, когда вольфрамовый электрод являет­ся катодом, электронная эмиссия имеет большую интенсивность, прово­димость дугового промежутка повы­шается, а напряжение на дуге понижается. Вследствие этого свароч­ный ток увеличивается. В периоды, когда катодом является изделие, электронная эмиссия менее интенсив­на, в результате чего сварочный ток уменьшается. Ввиду этого появля­ется некоторая составляющая по­стоянного тока, что приводит к умень­шению тепловой мощности дуги, значительно затрудняет разрушение оксидной пленки при сварке алюми­ниевых и магниевых сплавов и тем самым способствует образованию по­верхностных и внутренних дефектов. Поэтому при сварке переменным током принимают меры по устранению или снижению составляющей постоян­ного тока. Для этой цели в сва­рочную цепь включают последова­тельно конденсаторную батарею ем­костью 100 мкФ на каждый ампер сварочного тока или аккумуляторную батарею (положительный полюс бата­реи присоединяют к электроду). При­меняется также последовательное включение в сварочную цепь активно­го сопротивления, но такая мера сни­жает устойчивость горения дуги и поэ­тому при такой схеме сварочной цепи приходится использовать источники питания дуги с повышением напря­жением холостого хода до 90... 120 В.

Возбуждение дуги при ручной сварке неплавящимся электродом производят на угольной или графито­вой пластинке. Возникающей дугой некоторое время разогревают элект­род, а затем быстро переносят дугу в начало разделки кромок. При сварке переменным током возбуждение дуги осуществляют с помощью осциллятора без короткого замыкания электрода на изделие. При полуавтоматической и автоматической сварке возбуждение дуги производят путем касания элект­родной проволокой вводной планки, которую устанавливают для преду­преждения дефекта в начале сва­риваемого шва.

Аргонодуговой сваркой можно вы­полнять швы стыковых, тавровых и угловых соединений. При толщине листов до 2,5 мм рекомендуется сварку производить с отбортовкой кромок. При малой величине зазора (порядка 0,1...0,5 мм) можно свари­вать тонколистовой материал толщи­ной 0,4...4 мм без отбортовки и

разделки кромок. При этом чем мень­ше толщина свариваемых встык лис­тов, тем меньше допустимый зазор. Листы толщиной 4... 12 мм сваривают встык с V-образной разделкой кромок при угле разделки 50...70°. Допусти­мый зазор в стыке составляет не более 1,0 мм. Расход аргона должен обеспечить надежную защиту элект­рода и металла сварочной ванны от воздействия воздуха. Следует учиты­вать конфигурацию свариваемого из­делия, чтобы при экономном расходо­вании газа создать хорошую защиту шва. Рекомендуются следующие соот­ношения:

Диаметр вольфрамового электрода, мм. 1,5...2,0 2,5...3 3,5...4 4,5...6

Диаметр выходного отверстия сопла, мм 5....7 7...9 9...12 12...14

Расход аргона, л/мин........................................ 2...3 4...5 0...8 10...18

Перед началом сварки следует про­дуть шланг и горелку небольшой порцией аргона. Дугу возбуждают спустя 3...4 с после подачи аргона в горелку. Струя аргона должна защищать не только сварочную ванну, но и обратную сторону шва. Если доступ к обратной стороне шва затруд­нен, то применяют подкладки или флю­совую подушку.

Ручную сварку листов малой тол­щины (до ~6 мм) производят левым способом, при котором горелка перемещается по шву справа налево. Листы большой толщины (более 12 мм) сваривают правым способом, т. е. горелку ведут слева направо. Ось мундштука горелки при сварке тон­ких листов (толщиной до 4 мм) должна составлять с поверхностью свариваемых листов 75...80°. Приса­дочный пруток вводится в зону дуги под углом 10... 15° к поверхности свариваемых листов, т. е. почти пер­пендикулярно оси мундштука горелки. При сварке листов большей толщины ось мундштука горелки располагают почти перпендикулярно поверхности

TOC o "1-5" h z Диаметр электродной проволоки, мм 0,5

Вылет электрода, мм.... 5...6

Минимальный ток, А. . . . 25...30

Сварочный ток влияет на харак­тер переноса металла в шов: с

его увеличением капельный перенос металла электрода сменяется струй­ным и глубина проплавления увеличи­вается. Значение тока, при котором металл электрода начинает стекать в сварочную ванну в виде тонкой струи, называют критическим. Прак - свариваемых листов. Длина дуги при арногодуговой сварке небольшая и составляет 1,5...2,5 мм при длине вы­ступающего вольфрамового электрода

6.. . 12 мм. Дугу следует гасить посте­пенно, увеличивая дуговой промежу­ток. Подачу аргона в зону дуги сле­дует прекратить лишь спустя 10... 15 с после гашения дуги, чтобы защитить металл шва от воздействия воздуха до его затвердевания.

Автоматическая и полуавтомати­ческая сварка плавящимся электро­дом производится при постоянной ско­рости подачи электродной проволоки независимо от напряжения дуги. Постоянство длины дуги поддержи­вается автоматическим саморегулиро­ванием. Электродная проволока при­меняется диаметром 0,5...2,0 мм. Ли­сты толщиной до 5 мм соединяют стыковой сваркой без разделки кро­мок, а при толщине листов более 5 мм производят V-образную разделку шва с углом разделки 30...50°.

Вылет электрода устанавливают в зависимости от диаметра электродной проволоки:

0,8 .1,0 1,6 2,0

6.. .7 7...9 10...12 12...15

35.. .40 45...55 80...90 100...130

тика показала, что при сварке алю­миниевых сплавов критический ток составляет 70 А на 1 мм2 сечения электродной проволоки, а при сварке сталей — от 60 до 120 А на 1 мм2 сечения проволоки.

Подготовка поверхностей под сварку включает обезжиривание раст­ворителями, бензином авиационным

или ацетоном техническим и затем удаление оксидной пленки механичес­кой зачисткой или химическим спосо­бом. Механическую зачистку произ­водят металлическими щетками из проволок диаметром до 5 мм. Химичес­кий способ включает травление в течение 0,5... 1,0 мин (раствором, сос­тоящим из 45...55 г едкого натра технического и 40...50 г фтористого натрия технического в 1 л воды), промывку проточной водой, нейтрали­зацию в 25...30%-ном водном растворе азотной кислоты в течение 1...2 мин, промывку в проточной воде, затем в горячей воде, сушку до полного испарения влаги. Обработку рекомендуется выполнять не более чем за 2...4 ч до сварки.