РЕЖИМЫ СВАРКИ В АРГОНЕ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ ПЛАВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ
|
|
|
|
Первый проход |
Последующие проходы |
|||||
h, |
Тип |
п |
d3. |
|
|
|
|
|
|
|
мм |
разделки |
мм |
/ Гп, А |
U, в |
исв' |
' СВ• А |
U, В |
исв‘ |
||
|
||||||||||
|
|
|
|
СВ |
|
м/ч |
|
м/ч |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
10 |
Без раз |
2 |
2,0 |
250—300 |
22—24 |
20—25 |
370—390 |
28-30 |
20 |
|
15 |
делки |
|
2,0 |
|
24-26 |
|||||
V-образ- 4 |
2,5 |
400—440 |
26—28 |
40—45 |
400—450 |
27—29 |
15—20 |
|||
25 |
ный |
8 |
||||||||
40 X-образ |
20 |
2,0 |
280 |
25—27 |
35 |
370—390 |
27—29 |
27 |
||
|
ная |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
П р и м е ч а н и е . |
Л — толщина металла; п — число проходов; d3 — диаметр элек |
||||||||
тродной проволоки; |
/ св — ток сварки; |
U — напряжение; |
осв — скорость сварки. |
|
||||||
Накопленный опыт применения сварки конструкций из алю миниевых сплавов позволил отработать режимы, обеспечиваю щие высокое качество сварных соединений (табл. 2.13 и 2.14).
2.3А. Сварка химически активных и тугоплавких сплавов
К числу основных затруднений, встречающихся при сварке ти тановых, циркониевых, молибденовых, никелевых и других ту гоплавких сплавов, относится большая химическая активность металла при высокой температуре (особенно в расплавленном состоянии) по отношению к газам (кислороду, азоту, водо роду) [7]. Поэтому при сварке требуется защита от воздуха не только расплавленного металла, но и участков твердого ме талла, нагретого до температуры выше 660 К. Обычно это до стигается применением специальных приставок длиной до 500 мм и подачей газа с обратной стороны шва через специ альные подкладки [5, 7]. При сварке используется аргон только высшего сорта или гелий марки А.
Наиболее надежную и, стабильную защиту зоны сварки обе спечивают камеры с контролируемой атмосферой, где в каче стве защитной среды используют спектрально чистый или выс шего сорта аргон, а также вакуумные камеры, давление в ко торых не превышает (6—8)« 10~2 Па.
Во избежание излишнего перегрева околошовных участков при дуговой сварке, например титана и циркониевого сплава, ограничивают уровень сварочного тока. Максимальная его ве личина при сварке титана поверхностной дугой вольфрамовым электродом обычно ^300 А. При этом можно сваривать без ^разделки кромок за один проход сплавы толщиной 3—4 мм.
РЕЖИМЫ РУЧНОЙ АРГОНОДУГОВОЙ СВАРКИ ТИТАНА ВОЛЬФРАМОВЫМ ЭЛЕКТРОДОМ
|
|
|
|
|
|
Vд г# л/м иIH |
|
h , мм |
'« • а |
Цд. в |
rfn . П ' “ “ |
|
в горелку |
в насадку |
для защиты |
|
|
|
|
|
обратной |
||
|
|
|
|
|
|
|
стороны шва |
1 |
40—60 |
10—14 |
1,2—1,5 |
1 |
5—7 |
5—8 |
1—2 |
2 |
70—90 |
10—14 |
1,5—2,0 |
1 |
8 -1 0 |
10—13 |
3—4 |
3 |
120—130 |
10—15 |
1,5—2,0 |
2 |
12—15 |
14—18 |
4—5 |
5 |
140—160 |
11 — 15 |
2,0—2,5 |
2—3 |
12—15 |
16—20 |
4—5 |
П р и м е ч а н и е . Обозначения см. в табл. 2.12, 2.13.
Т А Б Л И Ц А 2.16
РЕЖИМЫ МЕХАНИЗИРОВАННОЙ СВАРКИ В АРГОНЕ |
|
||||
СТЫКОВЫХ |
СОЕДИНЕНИЙ ТИТАНА |
ПЛАВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ |
|||
h, мм |
d.jf мм |
/ Гп, А |
ик в |
®св- |
Уг, л/мнн |
|
|
|
|
||
3 |
1,5 |
200—220 |
20—15 |
22 |
35—40 |
6 |
2,0 |
300—330 |
22—27 |
20 |
40—50 |
6—8 |
2,0 |
320—380 |
29—31 |
22—25 |
50—100 |
15—20 |
3—4 |
600—800 |
31—34 |
18—20 |
70—120 |
Дуговой сваркой в вакууме благодаря высокой концентра ции тепловой мощности дугового разряда с полым катодом удается соединять без разделки кромок за один проход тита новые сплавы толщиной 8—10 мм. Стыковые соединения тита новых сплавов больших толщин выполняют многослойной сваркой с разделкой кромок и подачей присадочной проволоки. Режимы сварки в аргоне стыковых соединений титана приве дены в табл. 2.15, 2.16.
Г л а в а 3 СВАРКА В С 0 2
3.1. Особенности переноса электродного металла при сварке в С 0 2
При сварке в С02 проволоками Св-08ГС и Св-08Г2С в основном используют процесс с частыми принудительными короткими замыканиями и процесс с крупнокапельным переносом (табл. 3.1). При сварке порошковыми проволо ками применяют процесс с непрерывным горением дуги, а при сварке активи
рованной проволокой — струйный процесс |
(рис. 3.1). |
Процесс с ч а с т ы м и п р и н у д и т е л ь н ы м и к о р о т к и м и з а м ы |
|
к а н и я м и получают при сварке в С02 |
проволоками 0 0,5—1,4 мм путем |
ДИАПАЗОНЫ СВАРОЧНЫХ ТОКОВ ОСНОВНЫХ ПРОЦЕССОВ |
|
|
||||||||
СВАРКИ |
В СО, |
(ПОЛЯРНОСТЬ ОБРАТНАЯ. |
ИСТОЧНИК - |
ВС-600) |
|
|
||||
|
|
|
|
Диаметр, |
мм. электрода типа |
|
|
|||
Вид процесса |
|
Св-08Г2С |
|
|
|
|
Св-ОвГС |
|
|
|
|
|
0,5 |
0.8 |
I |
1,0 |
|
|
1.2 |
1.4 |
1.6 |
С принудительным коротким замыканием |
20—120 |
30—150 |
|
75—240 |
80—260 |
90—280 |
110—290 |
|||
Крупнокапельный с коротким замыканием |
30—130 |
50—180 |
|
80—260 |
85—290 |
90—320 |
110—350 |
|||
То же, без замыкания |
дугой |
100—250 |
150—300 |
|
160—400 |
190—550 |
200—650 |
210—800 |
||
С полупогруженной и погруженной |
|
180—300 |
|
260—450 |
290—550 |
320—650 |
350—800 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Продолжение |
табл. 3.1 |
|
|
|
|
Диаметр, |
мм, |
электрода типа |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
порошко |
|
|
рутнл- |
|
Вид процесса |
|
|
Св-08ГС |
|
|
|
вая |
рутиловая ПП-АН-9 |
флюорит- |
|
|
|
|
|
проволока |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
ная |
||
|
|
|
|
|
|
ПП-АН-8 |
|
|
|
|
|
|
2,0 |
3.0 |
4.8 |
|
2,0 |
3.0 |
2,0 |
3,0 |
|
С принудительным коротким замыканием |
120—300 |
220—450 |
|
|
|
|
|
150—220 |
180—250 |
|
Крупнокапельный с коротким замыканием |
150—380 |
250—500 |
|
|
|
|||||
То же, без замыкания |
|
220—1200 |
250—2000 |
270—2500 |
150—50 |
180—550 220—500 |
250—530 |
|||
С полупогруженной и погруженной дугой |
400—1100 |
500—1500 |
600—2000 |
|
|
|
|
|
||
Рис. 3.1. Внешний вид разрядного пространства и осциллограммы напряжения и тока при сварке в С 02:
а — с принудительными короткими замыканиями; б — с крупнокапельным переносом и короткими замыканиями; в — то же, без коротких замыканий; г — струйный процесс; д — мелкокапельный процесс без коротких замыканий
изменения сварочного тока, обеспечивающего изменение скорости плавления электрода и давления дуги. Весь процесс можно разделить на ряд подобных повторяющихся циклов (рис; 3.1). Теплота, выделяемая дугой, интенсивно расплавляет электродную проволоку и деталь. При этом длина дуги быстро
64
увеличивается. По мере уменьшения сварочного тока скорость расплавления проволоки и давление дуги уменьшаются. В результате капля электродного металла и ванночка сближаются, замыкая разрядный промежуток. Дуга гас нет, напряжение резко уменьшается, а сила тока в цепи возрастает. С уве личением тока растет электродинамическая сила и приводит к ускорению перехода капли в ванну и образованию шейки между электродом и каплей.
Утоненная шейка |
перегревается проходящим |
током |
и перегорает со взры |
|
вом. Напряжение |
резко возрастает, и зажигается |
дуга. После |
этого все |
|
явления повторяются. |
|
|
|
|
Основные параметры данного процесса: среднее напряжение процесса |
||||
сварки Uсо, среднее значение сварочного тока |
/ св, максимальный |
ток / к. з, ми |
||
нимальный ток /шт, длительность горения дуги /д, длительность короткого замыкания tK.3, длительность цикла Т= /Д-Ик.з, скорость нарастания тока при коротком замыкании разрядного промежутка каплей Д/К.э/Л1 и скорость снижения тока при горении дуги Д/д/Д/. С повышением напряжения увеличи вается длительность горения дуги и всего цикла, а частота коротких замыка ний уменьшается, возрастают потери на окисление и разбрызгивание, а форма
шва несколько улучшается. |
При повышении напряжения |
процесс переходит |
||||
в к р у п н о к а п е л ь н ы й . |
Характер |
течения |
процесса |
с |
частыми |
принуди |
тельными короткими замыканиями в |
большой |
степени |
зависит от |
скорости |
||
нарастания / к.з в цепи (Д/к.э/Д0При сварке проволоками 0 0,8-М,4 мм при Д/к. з/Д^>200-т-300 кА/с процесс стабилен, но сопровождается повышенным разбрызгиванием. При Д/К.э/Д*<40 кА/с процесс протекает с редкими корот кими замыканиями, импульсный характер изменения силы тока выражен слабо и на низких напряжениях процесс протекает нестабильно. При средних
значениях Д/К.з/Д*=60-т-180 кА/с |
процесс протекает стабильно и отличается |
||
небольшим разбрызгиванием. |
|
|
|
Характер процесса и технологические |
характеристики |
сварки в С02 |
|
в определенной степени зависят |
также от |
наклона внешней |
характеристики |
источника питания дуги. При пологопадающих внешних характеристиках источника тока увеличение угла наклона характеристики приводит к некото рому увеличению внешней составляющей длины дуги; дуга более подвижная и эластичная, ширина разогрева изделия и ширина шва несколько увеличива ются. Сочетание падающей внешней характеристики с высокими регулируе мыми скоростями нарастания тока короткого замыкания и регулировкой амплитудных значений тока короткого замыкания дает возможность получать процесс сварки в С02 с принудительными короткими замыканиями и процесс сварки в С02 без коротких замыканий с хорошими технологическими харак
теристиками. |
|
|
Процесс |
с к р у п н о к а п е л ь н ы м п е р е н о с о м наблюдается при |
|
сварке |
проволоками 0 0,5—1,6 мм на повышенных напряжениях, а для про |
|
волок |
> 01,6 |
мм — в широком диапазоне режимов сварки кремниймарганце- |
выми проволоками. При низких напряжениях процесс протекает с короткими замыканиями, а при высоких — без них. Процесс с крупнокапельным перено сом обычно сопровождается повышенным разбрызгиванием. Для уменьшения разбрызгивания и улучшения формирования шва при сварке с короткими за мыканиями рекомендуется снижать значение Д/к. з/Д* (например, путем уве личения индуктивности цепи и включения в цепь балластного сопротивле ния). Для получения стабильного процесса сварки в С02 с хорошим форми рованием шва и небольшим разбрызгиванием необходимо строго соблюдать определенные соотношения между током и напряжением (рис. 3.2). Для по вышения производительности процесса и уменьшения разбрызгивания целесо образно вести с в а р к у с п о г р у ж е н и е м д у г и в ванну так, чтобы внешняя составляющая дуги была равна 2—3 мм. Этот процесс реализуется на повышенных токах (табл. 3.1).
Струйный процесс в С02 можно получить только при использовании про волок, активированных цезием, рубидием, калием, натрием, барием, церием и солями РЗЭ. Процесс протекает без разбрызгивания с хорошим формирова-
ннем шва. Сварку проволоками, активированными солями рубидия и цезия,
можно |
выполнять также |
с |
наложением |
импульсов тока. Одиако до настоя |
щего времени этот процесс не нашел широкого практического применения. |
||||
При использовании |
порошковых |
проволок р у т и л - ф л ю о р и т н о г о |
||
т и п а |
сварка протекает |
с |
крупнокапельным переносом. Процесс во многом |
|
подобен сварке проволокой £в-08Г2С сплошного сечения. При использовании
порошковых |
проволок |
р у т и л о в о г о |
т и п а |
процесс с в а р к и |
ведут с не |
прерывным |
горением |
дуги и переносом |
капель |
среднего размера, |
сопровож |
дающимися небольшим разбрызгиванием и хорошим формированием шва.
В последние годы разработаны: проволока с дополнительным сердечни ком-фитилем, заполненным в основном оксидом титана (АПАН-2), и прово лока, легированная РЗЭ (Св-14Г2Сч). Эти проволоки при сварке в СО* на повышенных токах (более 30 А для 0 1,6 мм) обеспечивают хорошее форми рование шва и малое разбрызгивание.
При сварке в смесях С02+ 0 2 (15—30%) могут выполняться процессы с крупнокапельным переносом и с частыми короткими замыканиями. Добавле ние кислорода к С02 незначительно изменяет характер процесса (он харак теризуется более высоким окислительным потенциалом защитной среды и большей жидкотекучестью ванночки). Для сварки используют проволоки с по вышенным содержанием раскислителей. Формирование шва несколько лучше, чем при сварке в С02, но поверхность шва покрыта шлаком.
В смесях Аг+ С 02 (до 15 %) могут быть получены с т р у й н ы й и к р у п
н о к а п е л ь н ы й п р о ц е с с ы , а при содержании |
>20% С02 — процессы |
с частыми к о р о т к и м и з а м ы к а н и я м и и |
к р у п н о к а п е л ь н ы й . |
Сварка в смеси Аг+20—25 % С02 или 20 % С02 и 5 % 0 2 обеспечивает луч шее формирование шва и меньшее разбрызгивание, чем сварка в С02.
Перенос металла с электрода на изделие определяет технологические ха рактеристики и области применения процессов сварки плавящимся электро дом. Различают следующие основные виды переноса электродного металла при сварке в С02 и его смесях (см. рис. 3.1): с принудительными короткими замыканиями, крупнокапельный с естественными короткими замыканиямя разрядного промежутка, то же без коротких замыканий, перенос каплями среднего и малого размера без коротких замыканий и, наконец, струйный
перенос.
При крупнокапельном переносе на электроде образуются капли диамет ром >1,5 диаметра электрода. Если капля больше длины разрядного проме-