Сварочные работы: современное оборудование н техноло­гия работ

Технология проведения дуговой сварки в защитных газах

Сущность дуговой сварки в защитных газах

Сущностью и отличительной особенностью дуговой сварки в защитных газах является защита расплавленного и нагретого до высокой температуры основного и электродного металла от вред­ного влияния воздуха защитными газами, обеспечивающими физическую изоляцию металла и зоны сварки от контакта с воз­духом и заданную атмосферу в зоне сварки. Используют инерт­ные и активные защитные газы. При этом способе в зону дуги подается защитный газ, струя которого, обтекая электрическую дугу и сварочную ванну, предохраняет расплавленный металл от воздействия атмосферного воздуха, окисления и азотирования.

Сварку в защитных газах отличают следующие преиму­щества:

- высокая производительность (в 2-3 раза выше обычной дуговой сварки);

- возможность сварки в любых пространственных положе­ниях, хорошая защита зоны сварки от кислорода и азота атмосферы, отсутствие необходимости очистки шва от шла­ков и зачистки шва при многослойной сварке;

- малая зона термического влияния;

- относительно малые деформации изделий;

- возможность наблюдения за процессом формирования шва;

- доступность механизации и автоматизации.

Недостатками этого способа сварки являются необходимость

принятия мер, предотвращающих сдувание струи защитного газа в процессе сварки, применение газовой аппаратуры, а в некоторых случаях и применение относительно дорогих защитных газов.

Были разработаны следующие разновидности сварки в за­щитном газе: в инертных одноатомных газах (аргон, гелий), в нейтральных двухатомных газах (азот, водород), в углекислом газе. Наиболее широкое применение получили аргонодуговая сварка и сварка в углекислом газе. Инертный газ гелий применя­ется очень редко вввду его большой стоимости. Сварка в двуха­томных газах (водород и азот) имеет Ограниченное применение, так как водород и азот в зоне дуги диссоциируются на атомы и активно взаимодействуют с большинством металлов.

Сварка в углекислом газе, благодаря его дешевизне, по­лучила широкое применение при изготовлении и монтаже раз­личных строительных конструкций из углеродистых и низ­колегированных сталей. Углекислый газ, подаваемый в зону дуги, не является нейтральным, так как под действием высо­кой температуры он диссоцйируется на оксид углерода и сво­бодный кислород. При этом происходит частичное окисление расплавленного металла сварочной ванны, и, как следствие, металл шва подучается пористым, с низкими механическими свойствами. Для уменьшения окислительного действия сво­бодного кислорода применяют электродную проволоку с по­вышенным содержанием раскисляющих примесей (марганца, кремния). Шов получается беспористый, с хорошими механи­ческими свойствами.

По способу защиты различают местную и общую защиту сва­риваемого узла (сварку в контролируемой атмосфере). Основным способом местной защиты является струйная, при которой защит­ная среда создается газовым потоком при центральной, боковой или комбинированной подаче газа. При центральной подаче газа дуга, горящая между электродом и основным металлом, со всех сторон окружена газом, подаваемым под небольшим избыточным давлением из сопла горелки, расположенного концентрично оси электрода. Это самый распространенный способ защиты.

С целью экономии инертных газов, а также получения оптимальных технологических и металлургических свойств защитной среды применяют горелки, конструкция которых обеспечивает комбинированную защиту двумя концентрически­ми потоками газов (рис. 91). Например, внутренний поток обра­зуется аргоном, а внешний — углекислым газом. При сварке высокоактивных металлов надо защищать не только расплавлен­ный металл, но и зону металла, нагреваемую при сварке до тем­пературы более 300°С, с лицевой и обратной стороны шва. Для расширения струйной защиты с лицевой стороны шва применя­ют дополнительные колпаки-приставки, надеваемые на сопло го­релки. Защита обратной стороны шва обеспечивается поддувом защитного газа. Боковую подачу газа применяют ограниченно. Наиболее эффективная защита металла шва и зоны термическо­го влияния обеспечивается при сварке в камерах с контролируе­мой атмосферой. Камеры предварительно продувают или вакуу - мируют, потом заполняют защитным (инертным) газом под небольшим давлением.

Сварку в защитных газах можно осуществлять вручную, полуавтоматически и автоматически. Ручная сварка применя­ется при соединении кромок изделий толщиной до 25-30 мм при выполнении коротких и криволинейных швов. Полуавто­матическая и автоматическая сварки применяются при массо­

вом и крупносерийном производствах. Сварка в защитных га­зах производится какяеплавящимся, так и плавящимся элект< родом.

Неплавящиеся электроды служат только для возбуждения и поддержания горения дуги. Для заполнения разделки кромок в - зону дуги вводят присадочный металл в виде прутков или прово­локи. Применяются вольфрамовые, угольные и графитовые не­плавящиеся электроды.

Вольфрамовые электроды изготовляют из проволоки мар­ки ВТ-15 диаметром 0,8-6 мм, содержащей 1,5-2,0% диок­сида тория. Торий способствует более легкому возбуждению и устойчивому горению дуги. Однако торий является радио­активным веществом и его применение сопряжено с соблюде­нием специальных санитарных правил. Для сварки алюминия И его сплавов успешно применяют электроды из проволоки марки ВЛ-10 (вольфрам с присадкой лантана). Лантан сни­жает расход вольфрама и повышает устойчивость горения дуги. Расход вольфрама при сварке незначителен и составля­ет при сварочном токе 300-400 А около 0,05-0,06 г на метрі, сварного шва.

Угольные и графитовые электроды применяют редко, так как они не обеспечивают достаточно устойчивого горения дуги и сварной шов получается пористым с темным налетом.

Плавящиеся электроды применяют в виде соответствую­щих сварочной или порошковой проволоки.