Montagpena.ru

Строительство и Монтаж
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Савинов А. В, Лапин И. Е, Лысак В. И. Дуговая сварка неплавящимся электродом

Савинов А. В., Лапин И. Е., Лысак В. И. Дуговая сварка неплавящимся электродом

Савинов А. В., Лапин И. Е., Лысак В. И. Дуговая сварка неплавящимся электродом Савинов А. В., Лапин И. Е., Лысак В. И. Дуговая сварка

Приведены электрофизические и энергетические характеристики сварочной дуги с неплавящимся электродом, описаны основные процессы, протекающие в приэлек-тродных областях, показано влияние конструкции электрода на тепловой баланс дуги. Представлены электрофизические и технологические аспекты устойчивости малоамперной дуги постоянного и переменного тока, выявлены пути и средства ее повышения, показано влияние состава защитного газа и конструкции электрода на силовое и газодинамическое воздействие дуги на сварочную ванну и ее проплавляющую способность. Приведены новые конструкции неплавящихся электродов, обеспечивающие горение дуги с диффузным катодным пятном и позволяющие повысить производительность и качество процесса сварки.

Представляет интерес для исследователей, изучающих процессы и явления при дуговой сварке неплавящимся электродом в инертных газах, а также может быть полезной инженерно-техническим работникам промышленных предприятий и студентам вузов, специализирующихся в области сварки.

Предисловие

Глава 1. ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИ-СТИКИ СВАРОЧНОЙ ДУГИ С НЕПЛАВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ

1.1. Процессы в приэлектродных областях и столбе дуги
1.2. Статические и динамические характеристики дуги
1.3. Тепловой баланс дуги

1.4. Энергетические характеристики дуги

Глава 2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СВАРОЧНОЙ ДУГИ С НЕПЛАВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ

2.1. Устойчивость малоамперной дуги
2.1.1. Электрофизические и технологические аспекты устойчивости малоамперной дуги постоянного тока
2.1.2. Пути и средства повышения устойчивости малоамперной дуги переменного тока
2.2. Газодинамическое воздействие дуги на сварочную ванну
2.2.1. Силовое воздействие дуги и нарушение формирования швов при сварке неплавящимся электродом
2.2.2. Характер распределения давления сварочной дуги и его влияние на формирование сварного соединения
2.3. Проплавляющая способность дуги постоянного тока и с импульсами тока прямоугольной формы

Глава 3. НЕПЛАВЯЩИЕСЯ ЭЛЕКТРОДЫ И ГОРЕЛКИ ДЛЯ СВАРКИ

3.1. Материалы и конструкции неплавящихся электродов
3.2. Тепловые условия работы неплавящихся электродов
3.2.1. Нагрев неплавящихся электродов при сварке дугой постоянного тока
3.2.2. Нагрев неплавящихся электродов при сварке дугой переменного тока
3.2.3. Особенности тепловых условий работы неплавящихся электродов при сварке дугой переменного тока с прямоугольной
3.3. Технологические свойства неплавящихся электродов
3.3.1. Стойкость неплавящихся электродов
3.3.2. Ресурс работы неплавящихся электродов и пути его увеличения
3.4. Изготовление неплавящихся электродов
3.5. Горелки для сварки ультратонкими неплавящимися электродами
3.6. Горелки для сварки неплавящимися электродами – полыми катодами

Глава 4. ОПЫТ СВАРКИ НЕПЛАВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ НА ПРЕДПРИЯТИЯХ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОГО КОМПЛЕКСА

4.1. Решение некоторых проблем сварки конструкций из алюминия и его сплавов
4.2. Применение неплавящихся электродов новых конструкций для сварки тонколистовых материалов
4.3. Внедрение новых технологий сварки на предприятиях электротранспорта и металлургии

Разновидности и особенности сварки неплавящимся электродом в среде защитного инертного газа

При сваривании неплавящимся электродом дуга возникает между электродом, находящимся в горелке, из которой подается защитный газ, и изделием. Для образования шва при этом в сварочную ванну подается присадочный материал. Если сварка ручная, то присадка подается непосредственно сварщиком, если автоматическая, процесс происходит без его участия.

Данный способ сваривания используется для сваривания неферромагнитных материалов, среди которых: магний, алюминий, цирконий, никель, титан, бронза, медь, нержавеющая сталь и другие. Этот метод сварки позволяет сварщику тонко чувствовать глубину проплавления металлов, что способствует хорошему качеству шва. При ручной сварке специалист сам управляет горелкой и присадочным материалом, что избавляет изделие от непроваров и других дефектов сварочного шва.

Читайте так же:
Чем смазать дрель внутри

Область применения метода

Этот метод применяется в основном для сваривания тонкостенных цветных металлов. Он используется в производстве велосипедов, изготовлении различных заготовок. С его помощью изготавливаются различные предметы интерьера из нержавеющей стали и других материалов. Последующая обработка шва делает его практически незаметным.

Неплавящиеся электроды и их типы

На сегодняшний день при изготовлении металлоконструкций с помощью описываемого способа используются такие виды электродов:

  • вольфрамовые. Наиболее распространенный вид, используемый при сварке неплавящимся электродом. Представляет собой стержень диаметром 1-4 мм. Вольфрам имеет очень высокую температуру плавления, что позволяет применять этот материал для изготовления электродов. Делятся на стандартные, иттрированные, лантанированные, торированные;
  • угольные. Часто применяются для сварки изделий из цветных металлов и сталей, имеющих малую толщину стенок и для воздушно-дуговой резки металлов. Используются как с присадкой, так и без, могут складываться по линии сварки или подаваться непосредственно в сварочную ванну. Сварочный процесс при использовании этих материалов проводится на токе величиной не больше 580 А;
  • графитовые. Особенно активно эти электроды применяются при работе с кабелями из меди. Отлично приспособлены к обработке, устойчивы к температурному воздействию и не подвержены быстрому износу. Благодаря всем этим качествам, весьма распространены на отечественном рынке.

Технология, особенности и оборудование необходимое для сварки

Способ сваривания неплавящимся электродом чаще всего применяют для соединения металлов с толщиной не более 5-6 мм, но это не значит, что его нельзя использовать для сваривания более толстостенных металлов. При сварке без применения присадки шов формируют, оплавляя кромки металла, при использовании присадки она подается в место формирования шва по тому же принципу, что и сварочная проволока при газосварке.

Оборудование, необходимое для сварки неплавящимся электродом, включает в себя:

  • источник сварочного тока, на котором расположен регулятор силы тока, и вольтметр с амперметром для контроля процесса регулирования;
  • TIG-горелку и рукав, которые подсоединяются к сварочному источнику. По рукаву на горелку подается защитный газ, в случае с использованием водяного охлаждения подается также охлаждающая жидкость;
  • газовый баллон с защитным газом, подсоединенный с помощью рукава к источнику сварочного тока и оборудованный регулятором расхода и расходомером газа;
  • обратный кабель для соединения изделия с источником сварочного тока.

При автоматической сварке используются автоматизированные системы для подачи изделий и управления инструментами для сварки.

Аргонная сварка неплавящимся электродом выполнятся переменным (TIG-AC) и постоянным (TIG-DC) токами. При сварке постоянным током может применяться обратная и прямая полярности. Если электрод подключен к плюсовому полюсу источника сварочного тока, то полярность является обратной, и в таком случае для сваривания применяются электроды большего диаметра, чем при прямой. Сваркой на переменном токе пользуются в основном для соединения беррилия, магния и алюминия, имея при этом не такую хорошую стабильность дуги, как на прямом токе, что, впрочем, исправляется наличием режима импульсной сварки на некоторых сварочных аппаратах.

В процессе сваривания длина дуги должна составлять 1,5-3 мм, её напряжение — 22-34 В. Размер вылета неплавящегося электрода не должен быть больше 3-5 мм, а в случае со стыковыми и угловыми швами — не более 5-7 мм.

В роли защитного газа чаще всего используются аргон или смесь аргона с гелием, они немного ухудшают стабильность сварочной дуги, но при этом усиливают её энергию, тем самым увеличивая скорость сварки. Для сваривания изделия толщиной до 10 мм применяют левый тип положения горелки для того, чтобы защитный газ имел прямой доступ к месту формирования шва. Для сварки более толстостенных материалов способ меняют на правый.

Читайте так же:
Профнастил технические характеристики размеры

Сварка неплавящимся электродом

Сварка является популярной технологией, при помощи которой можно создать прочные и надежные конструкции из металла. Она используется в разных областях производство, где важно высокое качество и гарантия прочности изготовляемых изделий.

Однако не каждый вид данной технологии позволяет получить прочный и идеальный шов, все зависит от вида металла и используемых материалов. Высокой популярностью среди сварщиков пользуется сварка неплавящимся электродом.

Она достаточно простая и ее могут использовать даже не профессионалы, она может использоваться в непромышленных условиях. Но все же перед тем как к ней приступать стоит рассмотреть ее главные особенности.

Фото: сварка неплавящимся электродом

Особенности

При дуговой сварке неплавящимся электродом обычно используются неплавящиеся расходные материалы, которые позволяют получить сварные швы высокого качества. Однако стоит учитывать, что у технологии с покрытыми электродами наблюдается низкая производительность.

Главное достоинство сварки в инертных газах неплавящимся электродом состоит в том, что можно производить сплавление черного металла с заготовками, которые могут отличаться от него по структуре, включая изделия из высоколегированных и низкоуглеродистых сталей. Данный метод можно применять для сваривания разнородных по составу металлов.

Сварка, при которой применяются неплавящиеся электроды, обладает несколькими характерными особенностями. Одна состоит в использовании специальных элементов, которые покрывают электроды — из вольфрама, графита и другие виды.

Вторая особенность состоит в использовании инертных газов. Они ограничивают доступ кислорода к области сварки. Также они защищают электрод и сварочную ванну от окисления.

Преимущества и недостатки

Многие начинающие сварщики часто задаются вопросом — что такое дуговая сварка неплавящимся электродом? Это удобная технология, которая позволяет сварить разные металлические заготовки. Она имеет простое проведение, не требует наличия специальных навыков и опыта.

Неплавящиеся электроды могут применяться при проведении сварки в домашних условиях, но их также часто применяют в промышленности для осуществления следующих условий:

  • Они могут осуществить качественную сварку тонких металлических листов;
  • Они отлично подходят для проведения сварочных работ со сталями всех классов, цветных металлов, а также их сплавов;
  • Плавящиеся электроды позволяют получить высококачественные сварные швы при сваривании разных видов металлов.

Кроме этого стоит обратить внимание на то, что сварка неплавящимся электродом в среде аргона имеет некоторые преимущества и недостатки. К положительным особенностям данной технологии стоит отнести:

  • Дуга обладает высокой устойчивостью, которая никак не зависит от показателей полярности тока;
  • Она предоставляет возможность получить сварные швы с долей участия главного металла от 0 до 100 %;
  • Имеется возможность регулирования химического состава и геометрии соединения во время изменения скорости подачи, угла наклона, профиля, марки присадочного материала.
Читайте так же:
Расчет прогиба балки на двух опорах

Но не стоит забывать про негативные качества:

  • Обладает низкими показателями эффективности используемой электроэнергии;

Требуется использование специальных устройств для обеспечения начального возбуждения дуги;
Наблюдается высокая скорость охлаждения изготовленных швов.

Разновидности электродов

При проведении автоматической или ручной дуговой сварки неплавящимся электродом могут применяться расходные материалы, которые могут обладать разным составом. Они помогают получить качественное и прочное соединение.

Обычно во время сварочного процесса используются следующие виды неплавящихся электродов:

  • Из угля;
  • Из чистого графита;
  • Из вольфрамовой основы.

При этом каждый вид электродов может обладать важными особенностями и качествами, которые обязательно нужно учитывать при проведении сварочного процесса.

Фото: ручная дуговая сварка

Угольные

Угольные расходные материалы часто используются во время проведения воздушно-дугового сварочного процесса. Также они могут применяться для устранения разных дефектов и повреждений, которые имеются на поверхности заготовок.

Ручная аргонодуговая сварка неплавящимся электродом, который имеет угольное покрытие, может проводиться в режимах с токами с показателями напряжения 500-600 Ампер. Его вполне хватает для соединения массивных конструкций из стали, для исправления дефектов на литых изделиях.

Сам процесс сваривания может производиться с использованием присадочной проволоки, которая подается в область формирования сварного шва, и также без нее.

Графитовые

Электроды из чистого графита часто применяются при работе с цветными металлами — алюминием или медью. Также они могут использоваться во время сварки сплавов и данных металлов. Это вид материала неплавящегося материала в отличие от образцов из угля экономичный и его выгодно применять на практике.

Графитовые стержни имеют некоторые важные достоинства:

  • Они имеют стойкость к воздействиям высоких температур;
  • Обладают хорошей износостойкостью;
  • Имеют простую подготовку к рабочему процессу.

Вольфрамовые

Вольфрамовые стержни неплавящегося вида часто применяют при проведении сварочного процесса на производстве и в бытовых условиях. Именно они позволяют осуществить сварку неплавящимся электродом в защитных газах алюминия и других видов металлов, сплавов.

Данный расходный материал изготавливается в виде длинного прутка с покрытием, которые имеют диаметр от 1 до 4 мм. Они обладают тугоплавкой структурой. Показатель температуры плавления у электродов из вольфрамовой основы намного больше показатели для рабочей дуги. Именно это делает стержни универсальными и их можно использовать даже для сваривания нержавейки, которая имеет сложную обработку.

Часто при изготовлении вольфрамовых электродов в их состав добавляются разные компоненты — торий, оксид лантана, иттрий. Каждый стержень с добавлением одного из этих вещества предназначен для определенного вида сварки.

Используемое оборудование

Какое оборудование применяется при проведении ручной, автоматической и аргонодуговой сварки неплавящимся электродом? Все зависит от объема сварочных работ, от размера собираемых конструкций. Обычно сварщики используют оборудование двух видов — универсальное и специальное.

Фото: оборудование для сварки неплавящимся электродом

Часто применяется первый класс аппаратов, потому что второй наиболее подходит для больших объемов и зачастую для механизированных. Универсальные ручные и автоматизированные сварочные аппараты имеют простое использование, также их легко обслуживать. По этой причине их часто применяют про проведение сварки в маленьких цехах и на огромных производствах.

Читайте так же:
Обработка заготовок на станках токарной группы

Устройства для ручной дуговой сварки неплавящимся электродом в защитных газах имеют следующие компоненты:

  • В них установлен источник постоянного или переменного тока. Иногда встречаются устройства, которые могут производить два разных вида тока;
  • Горелки различных размеров. Они могут применяться для разных показателей тока;
  • Осциллятор, который поджигает первичную дугу;
  • Компоненты, которые обеспечивают газовую подачу аргона;
  • Элементы, которые управляют сварочным процессом.

Требования к аргонодуговой сварке неплавящимся электродом

Аргонодуговая сварка неплавящимся электродом часто применяется для сваривания заготовок из разных видов металла. При помощи нее можно получить прочные швы с высокой износостойкостью. Но чтобы в процессе сварки заготовки могли нормально плавиться под воздействием плавящегося электрода и аргона, обязательно нужно выполнять важные требования аргонодугового сварочного процесса.

Фото: аргонодуговая сварка

К главным требованиям аргонодуговой сварки относятся:

  • Неплавящийся стержень из вольфрамовой основы при сварке может глубоко проникать в область зазора между заготовками. Для процесса следует использовать короткую дугу. Это позволит провести глубокую плавку, которая может отразиться на качестве соединения. Оно получится небольшим и прочным;
  • При механизированной аргонодуговой сварке плавящимся электродом движение стержня должно выполняться по центральной части зазора и посередине. Даже небольшие нарушения могут привести к снижению прочности соединения, они могут негативно отразиться на его внешнем виде;
  • Присадочный элемент должен постоянно прибывать в зоне с аргоном, он не должен выходить за пределы свариваемой зоны. Именно это защищает сварную ванну от отрицательного влияния кислорода и азота, которые присутствуют в воздухе. Влияние данных веществ может привести к усилению хрупкости соединения. Данные требования также относятся к неплавящемуся электроду;
  • Ни в коем случае не стоит резко подавать присадочную проволоку в область сварной ванны. Это вызовет сильное разбрызгивание металла и в итоге будет его чрезмерный перерасход;
  • При проведении ручной сварки присадочный материал должен подаваться под углом. Не должно наблюдаться поперечных нарушений;
  • Не стоит при окончании сварочного процесса производить обрыв соединения при помощи отвода электрода из области сваривания. Достаточно погасить дугу реостатом;
  • Подача и отключение защитного газа после окончания сварочного должно проводиться через или за 10 секунд. Это защитит неостывшую плавящуюся металлическую основу, которая при контакте с воздухом быстро покрывается оксидной пленкой;
  • Перед началом автоматической аргонодуговой сварки неплавящимся электродом нужно подготовить соединяемые заготовки из металлической основы. Все стыкуемые зоны требуется очистить от грязи, ржавчины и других загрязнений. Для очистки рекомендуется использовать железную щетку или болгаркой с металлической щетковидной насадкой. Чистить необходимо до появления металлического блеска. Если имеются пятна из масла или жира, то дополнительно следует провести обработку растворителем;
  • Обязательно должно проводиться сопоставление режимов аргонодуговой сварки неплавящимся электродом с показателем толщины стыкуемых заготовок. При этом требуется учитывать диаметр неплавящегося электрода.

Итоги

Проведение сварочных работ с неплавящимся электродом должно быть правильное, от этого зависит качество полученного сварного соединения. В первую очередь стоит разобраться, что такое дуговая сварка в защитном газе неплавящимся электродом и для чего ее проводят.

Этот метод считается популярным среди профессионалов и начинающих сварщиков. При помощи него можно произвести сваривание больших конструкций из разных видов металлов. Этот метод применяется в бытовых и промышленных условиях.

Читайте так же:
Старинная сабля макет своими руками

Интересное видео

Pereosnastka.ru

Ручная дуговая сварка плавящимся электродом
Ручная дуговая сварка плавящимся электродом

Наибольший объем среди других видов сварки занимает ручная дуговая сварка плавящимся электродом. Сварку выполняют электродами, которые вручную подают в зону горения дуги и перемещают вдоль свариваемого изделия. Дуга горитмеж-ду стержнем электрода и основным металлом. Под действием тепла дуги электрод и основной металл плавятся, образуя металлическую сварочную ванну. Капли жидкого металла с расплавляемого электродного стержня переносятся в ванну через дуговой промежуток. Вместе со стержнем плавится покрытие электрода, образуя газовую защиту вокруг дуги и жидкую шлаковую ванну на поверхности расплавленного металла.

Металлическая и шлаковая ванны вместе образуют сварочную ванну. По мере движения дуги сварочная ванна затвердевает и образуется сварной шов. Жидкий шлак по мере остывания образует на поверхности шва твердую шлаковую корку, которая удаляется после остывания шва. Для обеспечения заданного состава и свойств шва сварку выполняют покрытыми электродами, к которым предъявляют специальные требования.

Рабочим местом для ручной сварки служит сварочный пост, оснащенный источником питания, токоподводом, необходимыми инструментами, принадлежностями и приспособлениями. Схема питания дуги приведена на рис. 2.

Сварочные посты могут быть стационарными и передвижными. К стационарным постам относятся посты, расположенные в цехе, преимущественно в отдельных сварочных кабинах, в которых сваривают изделия небольших размеров. Передвижные сварочные посты, как правило, применяют при монтаже крупногабаритных изделий (трубопроводы, металлоконструкции, сосуды) и

ремонтных работах. При этом часто используют переносные источники питания.

В зависимости от свариваемых материалов и применяемых электродов для ручной дуговой сварки применяют источники переменного или постоянного тока с крутопадающей характеристикой.

Основным рабочим инструментом сварщика при ручной сварке служит электрододержатель, который предназначен для зажима электрода и подвода сварочного тока. Применяют электрододержатели пружинного и пластинчатого типов.

Согласно ГОСТ 14651—78, электрододержатели выпускают трех типов в зависимости от силы сварочного тока: I типа — для тока 125 А; II — 125—315 А, III — 315—500 А.

Для подвода тока от источника питания к электрододержателю и изделию используют сварочные провода. Сечения проводов выбирают по установленным нормативам для электротехнических установок — 5—7 А/мм2.

Для предохранения лица и глаз сварщика от лучей электрической дуги служат специальные защитные приспособления — щитки и маски из жаростойких диэлектриков (фибры, пропитанной специальным раствором фанеры и т. п.) с защитными стеклами —светофильтрами (размер 52×102 мм). Для предохранения тела применяют спецодежду из плотного брезента или сукна, иногда из асбестовой ткани.

К вспомогательным инструментам для ручной сварки относятся стальные проволочные щетки для зачистки кромок перед сваркой и для удаления с поверхности швов остатков шлака, молоток-шлако-отделитель для удаления шлаковой корки, особенно с угловых и корневых швов в глубокой разделке, зубило, набор шаблонов для проверки размеров швов, стальное клеймо для клеймения швов, выполненных сварщиком, метр, стальная линейка, отвес, угольник, чертилка, мел, а также ящик для хранения и переноски инструмента.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector