СВАРКА РАЗНОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ

СОЕДИНЕНИЕ РАЗНОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ ПРИ СВАРКЕ — ПАЙКЕ

По характеру теплового воздействия на основной металл источники тепла для сварки подразделяются на две группы: источники зависимые (типа дуги прямого действия) и неза­висимые (типа косвенной дуги) от изделия. Для первой груп­пы (рис. 10, а, б, в) источников характерна жесткая связь между энергиями, расходуемыми на плавление основного и присадочного металлов. Фактически при сварке плавя­щимся электродом функционируют два источника нагрева для расплавления основного металла: собственно дуговой разряд, подобный дуге при сварке вольфрамовым электро­дом в среде инертного газа, и перегретая струя или капли
электродного металла (в зависимости от характера перено­са металла в дуговом промежутке).

Для второй группы методов сварки (рис. 10, г, д, е) дей­ствие первого источника резко ослабевает и может вооб­ще быть подавлено. Действие второго источника, наоборот,

Рис. 10. Схема основных видов сварки, обеспечи­вающих минимальное проплавление:

а — дуговая сварка с колебаниями электрода; б — свар­ка ленточным электродом; в — дуговая сварка с распре­делением тока между основным металлом и добавочным электродом; г — косвенная (независимая) дуга; д — сварка трехфазной дугой; е— наплавка струей перегре­того металла.

усиливается и может регулироваться в широком диапазоне. В этом заключается принципиальное различие указанных методов сварки металлов,

Получение однородного наплавленного металла без пе­ремешивания с основным в зоне сплавления (сварка — пайка) для первой группы источников встречает большие трудности, так как на изделии находится активное пятно
дугового разряда с достаточно высокой температурой для мгновенного расплавления основного металла, перегрева ванны расплавленного металла и, как следствие, увели­чения, против необходимой для образования металличе­ской связи, длительности контакта жидкой и твердой фаз. Количество расплавляемого при сварке основного металла зависит от тепловой мощности источника и продолжитель­ности его действия. При любом методе сварки имеются воз­можности регулировать величину зоны проплавления.

Если для первой группы источников преимущественно можно регулировать продолжительность теплового воздей­ствия, то для второй группы источников появляются воз­можности регулировать оба параметра, влияющие на раз­бавление наплавляемого металла основным.

При дуговой сварке плавящимся электродом продолжи­тельность теплового воздействия дуги на основной металл регулируется за счет перемещения (колебания) дуги по­перек шва или с помощью специального вибратора попереч­ных колебаний (рис. 10, а), или автоматически (бегающая по торцу ленточного электрода дуга (рис. 10, б).

Уменьшение тепловой мощности источника против опти­мальной при дуговой сварке плавящимся электродом нежелательно, так как это приводит к ухудшению формирова­ния шва при низких значениях сварочного тока. Уменьше­ние тепловой мощности источника до определенных преде­лов возможно только при наложении на плавящийся элек­трод колебаний, увеличивающих скорость плавления проволоки за счет уменьшения размеров капель, или за счет подключения добавочного электрода под промежуточным потенциалом (рис. 10, в). Добавочный электрод касается в воне дуги поверхности изделия, и дуга горит так, что ток распределяется как бы на две самостоятельные ветви: часть тока проходит через добавочный электрод, а часть — через изделие. Однако ни одним из существующих способов ду­говой сварки плавящимся электродом не удается получить нацдавШШЫЙ металл без перемешивания с основным. Так,

—* ' 1 ’ ' ^ • ч. ”

при наплавке под флюсом на горизонтальную поверхность доля основного металла в металле наплавки составляет обычно 65%. Перераспределение энергии дуги между элек­тродом и изделием (рис. 10, в) позволяет снизить долю основного металла до 10—15%, а при наплавке ленточным электродом — до 5—10%.

Ко второй группе источников тепла относятся: косвен­ная (независимая) дуга между двумя вольфрамовыми элек­тродами в струе инертного газа (рис. 10, г); трехфазная независимая от изделия дуга между тремя плавящимися электродами (рис. 10, 5); струя перегретого металла, нано­симого на поверхность изделия с предварительным подогре­вом последнего или без подогрева (рис. 10, е).

Достоинства всех перечисленных источников нагрева второй группы заключаются в том, что процессы плавления основного и присадочного металлов разделены и могут ре­гулироваться независимо друг от друга. Однако все эти источники имеют более или менее существенные недостатки, которые тормозят их широкое применение при сварке и наплавке.

Косвенная дуга между двумя вольфрамовыми электро­дами в струе инертного газа обладает весьма низкой удель­ной тепловой мощностью и, соответственно, очень низкой производительностью расплавления присадочного металла. Трехфазная независимая дуга между тремя плавящимися электродами требует сложной автоматики для подачи про­волок в зону дугового разряда. Для наплавки струей пере­гретого металла требуется специальный плавильник с ме­та л л осборн иками, что очень громоздко. К тому же перечис­ленные тепловые источники не дают надежных результатов по формированию наплавленного валика: наблюдаются не- провары по его краям и местные несплавления.

По этой причине усилия ряда исследователей сосредо­точились на доведении до большого совершенства способов сварки на основе источников тепла первой группы: сварка с поперечным колебанием электрода, вибродуговая сварка, наплавка ленточным электродом, сварка с распределением тока между основным и присадочным металлами и другие способы. Но при всех этих способах сварки и наплавки не удается снизить долю основного металла в наплавленном ниже 5%.

Был разработан и исследован новый источник тепла — плазменная струя, выделенная из столба дугового разряда [7]. Как тепловой источник для целей сварки она, подобно косвенной дуге, обладает весьма низкой эффективной теп­ловой мощностью для расплавления присадочной проволо­ки. Введение в плазменную струю токоведущей присадки резко увеличивает производительность сварки и наплавки и позволяет разделить процесс плавления основного и при­садочного металлов в широком диапазоне, гарантировать образование металлической связи при наплавке (ввиду до­статочного для образования соединения перегрева наплав­ляемого металла) и производить сварку на стандартном обо­рудовании.