Сварка при производстве электромонтажных работ

Сварка в среде защитных газов

Разновидностью дуговой сварки является электросварка в среде защитных газов (аргон, углекислый газ), называемая иногда газоэлектрической сваркой, что не совсем правильно отражает сущность процесса.

Дуговая сварка в среде защитных газов заключается в том, что сварочная ванна, конец электрода и присадочного прутка, определенные участки шва и околошовной зоны основного металла предохраняются от окисления в процессе сварки при помощи газа. Этот газ подается в зону сварки через сопло специаль­ного электрододержателя— горелки.

В качестве защитного газа при сварке алюминия и меди применяют нейтраль­ный газ аргон, не взаимодействующий с металлом, а при сварке стали — углекис­лый газ, который не является нейтральным и в какой-то мере вступает во взаимо­действие с металлом.

Рис. 1-3. Схемы процессов сварки в среде аргона: а — сварка плавящимся электро­дом (полуавтоматическая); б — сварка неплавящимся (вольфрамовым) электродом; в — плазменная сварка

1 — свариваемые изделия; 2 — защитный газ — аргон; 3 — српло пистолета сварочного по­луавтомата; 4 — электродная проволока; 5 — провода к ис­точнику сварочного тока; б — сопло горелки; 7 — вольфрамовый электрод; 8 — аргон, используемый в качестве плазмообразующего газа; 9 — токо­ограничивающий резистор; 10 — плазмообразующее сопло; 11 — сопло для аргона, используемого в качестве защитного газа; 12 *=* конден» сатор; 13 — плазменная струя

Аргонодуговую сварку выполняют плавящимся электродом (проволока), который подается непрерывно в зону сварки специальным толкающим или тяну­щим устройством (полуавтоматическая сварка) (рис. 1-3, а), а также неплавя­щимся (вольфрамовым) электродом (рис. 1-3, б). В последнем случае присадочный материал вводится в шов из прутка, погружаемого периодически в сварочную ванну. Для сварки вольфрамовый электрод закрепляют в специальном держателе внутри сопла, через которое к месту сварки подается аргон.

Сварку в среде углекислого газа выполняют только металлическим электро­дом и как полуавтоматическую. При этом получают швы отличного качества при высокой производительности, особенно при сварке стали малой толщины (1—4 мм).

Преимуществами сварки в среде защитных газов являются надежная за­щита металла от окружающего воздуха и возможность выполнять сварку в лю­бых пространственных положениях, что особенно важно при монтаже ошиновок из алюминия и меди (сварка неповоротных стыков токопроводов). Кроме того, при сварке алюминия достигается большая коррозионная стойкость сварных соеди­нений благодаря тому, что сварку производят без флюсов. Это позволяет применять сварку на открытом воздухе и в сырых помещениях, где сварка с флюсами запре­щена, так как остатки их могут вызывать коррозию металла в присутствии атмо­сферной влаги.

Важной особенностью аргонодуговой сварки алюминия на постоянном токе обратной полярности является то, что в этом случае наблюдается эффект само­очищения поверхности металла от окиси. Окись разрушается в результате так называемого катодного распыления, вызываемого бомбардировкой потоком положи­тельных ионов. При этом происходит испарение частиц металла, как бы выры­вание их с поверхности совместно с пленкой окиси и другими загрязнениями. При сварке на переменном токе это явление наблюдается только в те полупериоды тока, когда свариваемые изделия являются катодом. Разрушение окиси может быть эффективным только при очень малой толщине окисной пленки. Поэтому перед сваркой все же требуется предварительная тщательная очистка свариваемых кромок и специальная подготовка сварочной проволоки. Очистка необходима также и для уменьшения количества окиси, попадающей в шов, так как при ка­тодном распылении происходит только «взламывание» пленки, но не полное уда­ление окиси (в противоположность тому, что наблюдается при использовании флюсов, когда окись переводится в легкоплавкий шлак, всплывают, ий на по­верхность сварочной ванны и затем удаляемый).

Другой особенностью аргонодуговой сварки вольфрамовым электродом на переменном токе является эффект частичного выпрямления тока, что приводит к появлению постоянной составляющей тока, затрудняющей сварку. Зто объяс­няется тем, что при наличии постоянной составляющей тока катодное распыление уменьшается, что отрицательно влияет на качество сварки: процесс сварки де­лается менее устойчивым, наблюдается значительное разбрызгивание металла. Включением в сварочную цепь балластных реостатов (см. табл. 3-1) удается сни­зить постоянную составляющую тока до значений, при которых она существенно не влияет на процесс сварки и качество швов.

К - К. Хренов [18] отмечает, что при аргонодуговой сварке плавящимся електродом при плотностях тока более 100 А/мм2 меняется характер переноса металла с электрода в шов. При плотностях тока, меньших указанного значения, перенос металла происходит редкими крупными каплями; при больших же плот­ностях металл стекает с электрода частыми мелкими каплями, образующими как бы непрерывную струю. При этом наблюдаются более глубокое проплавление ме­талла и более плотные швы. К. К. Хренов объясняет это усилением электродинами­ческого действия дуги на сварочную ванну (давлением), которое растет приблизи-. тельно пропорционально току.

Значительное увеличение плотности тока при аргонодуговой сварке плавя­щимся электродом по ряду причин невозможно. Задача использования преиму­ществ, связанных с увеличением плотности тока, успешно решается импульсно - дуговой сваркой. При импульсно-дуговом процессе сварочная цепь питается от двух источников тока, включенных параллельно. G помощью одного источника поддерживается постоянный ток относительно небольшой силы, обеспечивающий поддержание дуги и плавление электрода. Другой источник дает периодически повторяющиеся импульсы тока большой амплитуды (например, 800 А) и малой продолжительности (1,2—2 мс), накладывающиеся на ток первого источника. Основное значение импульсов в том, что благодаря увеличению электродинами­ческих сил происходит ^трыв капель от электрода и обеспечивается принудитель­ное движение их по направлению оси электрода в сварочную ванну, а также уве­личивается глубина проплавлення металла.

Благодаря импульсно-дуговой сварке появляется возможность управлять процессом сбрасывания капель металла, регулируя величину импульсов, увеличи­вается производительность сварки, возрастает устойчивость дуги и, что особенно важно для монтажной практики, упрощается сварка в потолочном и вертикальном положениях и улучшается формирование шва.