Материал: Сварка и свариваемые материалы. Технология и оборудование

лей является анодом, вторая — катодом. При взаимодействии тока дуги / и радиальной составляющей магнитного поля Вр создается усилие Г, приводящее дугу во вращение. Эта сила, направление которой перпендикулярно направлению тока в дуге и направлению магнитного поля, заставляет дугу перемещаться по поверхности торцов со скоростью, достигающей нескольких десятков метров в секунду. При многократном обходе дуги по торцу трубы разогрев происходит по всему периметру. При на­

с ниппелями, сплошные сечения, изделия некруглого сечения (квадратные, прямоугольные, овальные), а также могут быть приварены трубы и стержни к плоской поверхности и др.

В табл. 19.1 приведены наиболее распространенные формы сварных соединений и размеры деталей, для которых имеется подробно разработанная технология.

С помощью дугоконтактной сварки свариваются: малоугле­ родистая сталь, легированная сталь, аустенитные стали, медь, латунь, бронза, возможна также сварка металлов и в таких сочетаниях, как сталь с медью, алюминий с медью и др. Хо­ рошо свариваются металлы и сплавы с разными видами по­ крытий (оцинкованные, омедненные и др.).

Условия сварки наилучшие при одинаковой толщине стенки. В случае сварки изделий разных сечений, например трубы со стержнем, желательно обеспечить одинаковые сечения в зоне сварки на глубину всего лишь 2—3 мм.

19.3. Технические преимущества способа

Основными преимуществами дугоконтактной сварки являются:

—высокая производительность процесса — в 2—5 раз больше, чем при общепринятых способах сварки;

—не требуются сварочные материалы;

—незначительный расход электроэнергии — в 3—5 раз меньше по сравнению с другими способами сварки;

—экономия материала свариваемых деталей. Припуск на оп­ лавление в 3—4 раза меньше, чем при контактной сварке оплавлением и сварке трением;

—прочность сварного соединения выше прочности основного металла без заметного снижения пластичности; отсут­ ствуют поры, раковины, инородные включения и другие дефекты;

—высокая герметичность. Сварные соединения выдерживают высокое давление;

—сохранение антикоррозионных покрытий; покрытие разруша­ ется только в зоне шва;

—грат (наружный и внутренний) значительно меньше, чем при стыковой контактной сварке, и равномерно распределен по периметру.

19.4.Область применения

Основные направления применения дугоконтактной сварки:

—сварка трубопроводов в монтажных условиях непосредст­ венно на объектах строительства, сварка на производствен­ ных базах труб в плети, заготовка сварных блоков с после­ дующим соединением их на объектах;

—' сварка деталей транспортного и сельскохозяйственного ма­ шиностроения: валов, осей, амортизаторов, патрубков и др.;

сварка в котлостроении: теплообменников, экономайзеров и др.;

—• сварка Т-образных соединений: приварка фланцев, угольни­ ков, тройников;

сварка отходов, например труб.

19.5. Технология сварки

Основными п арам етрам и при дугоконтактной сварке являю тся: сварочный ток, врем я разогрева, скорость перемещ ения дуги, скорость и усилие осадки, величина рабочего зазо р а м еж ду св а ­ риваемыми частям и .

Удовлетворительное формирование шва возможно при раз­ ных значениях сварочного тока и длительности разогрева. Каж­ дому сечению соответствует свой диапазон сварочных токов, в пределах которого обеспечивается удовлетворительное фор­

мирование шва.

На рис. 19.3 приведена зависимость длительности разогрева от величины сварочного тока для разных сечений полых изде­ лий с толщиной стенки до 6 мм.

Важным параметром при выборе режима сварки является значение величины радиальной индукции в зазоре, определяю­

сварного соединения. Исходя из этого определяется радиаль­ ная индукция в зазоре.

При сварке на мягких режимах может быть применено про­ граммирование режима по току. Весь процесс разогрева в этом случае состоит из двух стадий: 1) подогрев на малом токе;

2)импульсное увеличение тока (длительность <1 с). Величина удельного давления и скорость осадки несколько

выше, чем при контактной сварке. Так, удельное давление (Н/мм2) составляет 70—80 для малоуглеродистой стали, 200 для аустенитных сталей и 120—150 при сварке труб с пласти­ ной. Скорость осадки должна составлять 80—100 мм/с для низ­ колегированных и аустенитных сталей. При сварке аустенит­ ных сталей и цветных металлов в качестве защитного газа при­ меняется аргон.

Оптимальная величина рабочего зазора между сваривае­ мыми частями изделия мало меняется от размеров сваривае­ мых изделий. Например, она составляет 2 мм для труб диамет­ ром до 60 мм и 2,5—3 мм для труб диаметром от 60 до 120 мм. Разность величин зазора в двух диаметрально противополож­ ных точках не должна превышать 1 мм.

Изучение свойств сварных соединений показало, что стыки, выполненные дугоконтактной сваркой, отличаются высоким ка­ чеством. Прочность сварного металла превышает прочность ос­ новного металла без заметного снижения пластичности. Эти свойства соединений обусловлены отсутствием пор, раковин, инородных включений и других дефектов. Соединения, выпол­ ненные на постоянном режиме, отличаются стабильностью ме­ ханических свойств. Разброс показателей предела прочности, угла загиба, ударной вязкости не превышает 5—10%. Вели­ чина грата, образующегося при сварке, равна примерно поло­ вине толщины стенки свариваемого изделия.

19.6. Контроль качества соединений

Для труб, сваренных дугоконтактной сваркой, приемлемы ме­ тоды контроля, применяемые при контактной сварке. При раз­ рушающем методе контроля сварные соединения испытывают на растяжение, изгиб, скручивание, ударную вязкость. Ведутся работы в направлении создания неразрушающих методов кон­ троля. Наиболее перспективным является создание метода ав­ томатического контроля параметров режима сварки в процессе разогрева и осадки: сварочного тока, времени разогрева, напря­ жения на дуге, скорости вращения дуги, усилия и скорости осадки.

19.7. Система возбуждения дуги

При сварке дугой, управляемой магнитным полем, для созда­ ния магнитного поля между свариваемыми изделиями приме­ няются системы возбуждения, состоящие из обмоток возбужде­ ния или из постоянных магнитов.

При дугоконтактной сварке, как правило, используются сим­ метрично расположенные с каждой стороны стыка одинаковые магниты, включенные так, чтобы магнитные потоки были на­ правлены навстречу один другому. При таком расположении желательна небольшая толщина магнитов.

Системы возбуждения магнитного поля выполняются не­ разъемными и разъемными. Неразъемные системы использу­ ются, когда сварное изделие можно протянуть через всю ма­ шину, а разъемные, когда это нецелесообразно или невозможно. Неразъемная система электромагнитов состоит из двух многовитковых обмоток.

При разъемной системе возбуждения обмотка состоит из не­ скольких отделяемых при разъеме катушек, каждая из которых имеет участки, образующие при установке их в рабочее положе­ ние два активных контура, создающих радиальное магнитное поле в зазоре. Обмотки возбуждения могут питаться от отдель­ ного источника, либо включаются последовательно в сварочную цепь. Значительно более просты системы возбуждения на по­ стоянных магнитах.

В неразъемных системах наиболее часто применяются коль­ цевые магниты, а в разъемных — набор магнитов, например, по­ луколец или сегментов, образующих в рабочем положении коль­ цевой магнит.

19.8.П ромыш ленные установки

Всостав установок для дугоконтактной сварки входят: подвжные и непод­ вижные зажимные механизмы, устройство, обеспечивающее создание рабо­ чего зазора, система возбуждения магнитного поля, механизм осадки, аппаратура управления процессом сварки, источник питания сварочной дуги.

Стационарное оборудование, как правило, содержит дополнительно уст­ ройство для механизированной загрузки заготовок и выгрузки сваренных изделий.

Зажимные механизмы предназначены для зажатия свариваемых деталей

иподвода сварочного тока.

Встационарных установках зажимные механизмы — самоцентрирующие,

обеспечивают соосность свариваемых заготовок с точностью до 0,1 мм. В за жимных устройствах предусмотрены синхронизирующие элементы, осуществ­ ляющие синхронное сближение зажимов относительно оси.

Механизмы зажатия вместе со свариваемыми заготовками в течение всего процесса разогрева остаются неподвижными, что существенно упро­ щает конструкцию установок. Один из механизмов зажатия выполняется

изолированным.

Конструкция устройства, обеспечивающего создание рабочего зазора ме­ жду свариваемыми заготовками, зависит от способа возбуждения дуги.