Материал: Сварка и свариваемые материалы. Технология и оборудование

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

определяют с помощью магнита— закаленная сталь немагнитна). Аустенит­ ные стали подвержены сильному короблению, поэтому их сваривают с приме­ нением различных зажимов или обратно-ступенчатым способом и т. п.

1.3. Контроль качества сварных соединений

Методы контроля качества сварных соединений установлены ГОСТ 3242—79. В нем определены методы контроля в зависимости от вида и размера дефек­ тов, их расположения, толщины материалов, а также способов сварки.

Г л а в а 2 ДУГОВАЯ СВАРКА В ЗАЩИТНЫХ ГАЗАХ

2.1. Общие сведения

Сварка в защитных газах — один из распространенных способов сварки плав­ лением. По сравнению с другими способами он имеет ряд преимуществ, из которых главные: возможность визуального, в том числе и дистанционного, наблюдения за процессом сварки; широкий диапазон рабочих параметров ре­ жима сварки в любых пространственных положениях; возможность механи­ зации и автоматизации процесса, в том числе с применением робототехники; высокоэффективная защита расплавленного металла; возможность сварки ме­ таллов разной толщины в пределах от десятых долей до десятков милли­ метров.

2.1 Л. Определения, классификация и основные схемы

Сварка в защитных газах (СЗГ) — общее название разновидностей дуговой сварки, осуществляемой с вдуванием через сопло горелки в зону дуги струи защитного газа. В качестве защитных применяют: инертные (Аг, Не), актив­ ные (С02, 0 2| N2, Н2) газы и их смеси (Аг+С02+ 0 2, А г+02, Аг+ + С 0 2 и др.).

Разновидности СЗГ можно классифицировать по таким признакам, как: тип защитных газов, характер защиты в зоне сварки, род тока, тип электрода и т. д. (рис. 2.1) [1]. По совокупности основных физических явлений процесс дуговой сварки в защитных газах можно классифицировать по двум основ­ ным схемам — это сварка неплавящимся (СНЭЗГ) (рис. 2.2, а) и плавящимся (СПЭЗГ) (рис. 2.2, б) электродами.

Сварочная дуга в среде защитных газов характеризуется относительно большим разрядным током (от 5 до 500 А и выше) и низким катодным паде­ нием напряжения.

Для сварки неплавящимся электродом применяют в основном инертные газы Аг и Не, а также их смеси в любом соотношении. Эти газы, особенно Не, обладают высокими потенциалами ионизации, что затрудняет первоначальное возбуждение дуги. Однако напряженность электрического поля (Е) в столбе дуги в инертных газах имеет сравнительно низкое значение и поэтому дуговой разряд в инертных газах отличается высокой стабильностью. При сварке пла­ вящимся электродом напряжение дуги и стабильность ее существования су­

щественно зависят от состава защитного газа (рис. 2.3).

Повышение напряжения дуги с увеличением концентрации молекулярных

газов

(Н2, N2, 0 2 и С02) объясняется интенсивным охлаждающим действием

этих

газов в связи с затратами энергии на диссоциацию и отводом

теплоты

за счет высокой теплопроводности. Увеличение напряжения дуги

приводит

к снижению ее устойчивости.

 

 

 

 

 

Дуговаясворна

 

В инертных

 

 

В снеси инертного

 

 

газах

 

 

и активного газов

 

 

1_________________________________________________

 

 

 

 

 

1

Аг

 

|

A r + Nt

|-----

 

 

 

|

Ар + Ht

[—

1__________Не

1------

1

а Г + 5

1—

 

 

 

 

 

 

|

Аг + ОД

|—

|

Аг + Не

 

|

A r + Ot+CO*

|— 1

I

Неплавящимся электродом

В активных

 

 

-- Г —

 

 

 

 

 

 

газах

 

 

 

 

 

|_ СО;

 

I—

 

 

г

^2

п -

 

 

 

г

н 2

п -

 

 

 

г

Н]0 (пар)

 

1-

 

 

 

г

С0г + 0 2

___ —

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Импульсной дугой

 

 

Плавящимся электродом

|

С короткими замыканиями

|

|

без коротких замыканий

|

Проволокой сплошного сечения

|

|

Проволокой с флюсом

|

|

___________ c z z z z —

,

~

I Полуадтонатическая \

\ Абт онат ачесмя

|

Рис. 2.1. Классификация способов сварки в среде защитных газов

Защитный

ваз

Рис. 2.2. Схема процесса сварки

в защитном газе электродом:

а — неплавящимся

(/ — электрод

вольфрамовый;

2 — сопло; 3 — дуга;

4 — металл шва;

5 — изделие);

б — плавящимся

(/ — электрод; 2 —

цанга; 3 — сопло;

4 — дуга; 5 — металл)

 

Примеси аргона, %

Рис.

2.3.

Зависимость напряжения

дуги

от

состава защитного газа

2.1.2. Защитные газы

Инертные газы. Практически полностью нейтральными по отношению ко всем свариваемым металлам являются инертные одноатомные газы. Инертные газь/ применяют для сварки химически активных металлов и сплавов, а также ва всех случаях, когда необходимо получать сварные швы, однородные по со' ставу с основным и присадочным металлами.

В сварочном производстве используемый аргон поставляется в газообраз' ном (табл. 2.1) и в жидком состояниях. Газообразный аргон отпускают, хра^ нят и транспортируют в стальных баллонах (по ГОСТ 949—73) или автоци^ стернах под давлением 15±0,5 или 20±1,0 МПа при 293 К.

 

СОСТАВ

ГАЗООБРАЗНОГО

АРГОНА,

%

 

 

 

 

(ПО ГОСТ

10157 — 79)

 

 

 

 

 

 

Показатель

 

 

 

 

Сорт

 

 

 

 

 

ВЫ СШ ИЙ

первый

 

 

 

 

 

 

Объемная доля, %:

 

 

 

>99,993

>99,987

аргона

 

 

 

 

кислорода

 

 

. .

. .

<0,0007

<0,002

азота

 

 

<0,005

<0,01

Массовая концентрация водяного пара при 293 К

<0,007

<0,01

и давлении 0,1 МПа, г/м3

 

 

 

Объемная доля суммы углеродсодержащих соеди­

<0,0005

<0,001

нений в пересчете на С02, %

 

 

При поставке аргона в

баллонах (по ГОСТ 949—73)

вместимостью 40 дм3

объем газа

в баллоне составляет 6,2 м3 (при

номинальном давлении

15 МПа

и 293 К).

для сварки поставляется

по ТУ 51-689—75 трех сортов:

марки

Г е л и й

А, Б и В (табл. 2.2). Транспортируют и хранят гелий

в

стальных баллонах

вместимостью 40 дм3 в газообразном

состоянии

при

давлении

15 МПа или

в сжиженном состоянии при давлении до 0,2 МПа. Стоимость гелия значи­ тельно выше, чем аргона, поэтому его применяют в основном при сварке хи­ мически чистых и активных металлов и сплавов. Применение гелия обеспечи­ вает получение большей глубины проплавления (благодаря высокому значе­ нию потенциала ионизации), поэтому его применяют иногда в тех случаях, когда требуется усиление проплавляющей способности дуги или получение специальной формы шва.

Активные защитные газы. В качестве активных защитных газов при сварке широко используют углекислый газ (см. гл. 3). К активным газам мо­ гут быть отнесены также азот и водород, используемые в некоторых свароч­ ных процессах как составная часть защитного газа.

В сварочном производстве а з о т иногда используют для сварки меди и ее сплавов, по отношению к которым азот является инертным газом. По отно­ шению к большинству других металлов азот является активным газом, часто вредным, и его концентрацию в зоне плавления стремятся ограничить.

В о д о р о д в

сварочном производстве используют достаточно редко для

атомноводородной

сварки и дуговой сварки в смеси (Аг+Н2 до 12%). Водо­

род используют только в специальных областях сварки, поскольку он играет важную роль в металлургических процессах сварки. Ввиду возможности обра-

 

 

Т А Б Л И Ц А 2.2

СОСТАВ ГЕЛИЯ (ПО ТУ 51-689-75),

% (объемы.)

 

Компонент

Нормы для гелия марок

А

Б

в

 

Гелий (не менее)

99,995

99,99

99,99

Водород (не более)

0,0001

0,0025

0,0025

Азот (не более)

0,0005

0,004

0,004

Кислород (не более)

0,0001

0,001

0,001

Аргон (не более)

0,001

0,001

Водяные пары

0,0005

0,002

0,002

зования взрывоопасной смеси между водородом и воздухом при работе с ним следует строго соблюдать требования техники безопасности.

Смеси газов. В ряде случаев для расширения технологических возможно­ стей дуговой сварки целесообразно применять смеси аргона и гелия. Добавка гелия способствует повышению проплавляющей способности дуги.

1.Смесь Аг+(10ч-30% N2). Добавка N2 к аргону также способствует повышению проплавляющей способности дуги. Эту смесь применяют при сварке меди и аустенитной нержавеющей стали некоторых марок.

2.Смесь А г+(1--5% 0 2). Примесь кислорода к аргону понижает крити* ческий ток, при котором капельный перенос металла переходит в струйный, что позволяет несколько увеличить производительность сварки и уменьшить разбрызгивание металла. Аргонокислородную смесь применяют для сварки малоуглеродистой и легированной стали.

3.Смесь Аг+(10-т-20% С02). Углекислый газ при сварке малоуглероди­ стой и низколегированной стали способствует устранению пористости в свар­ ных швах. Добавка С02 к аргону повышает стабильность дуги и улучшает

формирование шва при сварке тонколистовой стали.

4. Тройная смесь 75 % Аг — 20 % С02—5 % 0 2 обеспечивает высокую стабильность дуги с плавящимся электродом при сварке стали, минимальное разбрызгивание металла, хорошее формирование шва, отсутствие пористости.

При отсутствии готовых газовых смесей смешивание газов можно осу­ ществлять на сварочном посту. Состав смеси, подаваемой в горелку, регули­ руется изменением расхода газов, входящих в смесь. Расход каждого газа регулируется отдельным редуктором и измеряется ротаметром типа РС-3.

Способы газовой защиты. По отношению к электроду защитный газ можно подавать центрально или сбоку. Защиту сварочной ванны газом, исте­ кающим из горелки, принято называть струйной. Струйная защита относится к наиболее распространенному способу местной защиты при сварке. Качество струйной защиты зависит от конструкции и размеров сопла, расхода защит­ ного газа и расстояния от среза сопла до поверхности свариваемого металла. Наилучшая защита расплавленного металла обеспечивается при ламинарном характере истечения газового потока из сопла горелки [2].

 

 

 

 

 

 

 

Т А Б Л И Ц А

2.3

РАСХОД

АРГОНА ДЛЯ

СОЕДИНЕНИЙ

ВСТЫК

 

 

 

И ВНАХЛЕСТКУ

ПРИ

СВАРКЕ ВОЛЬФРАМОВЫМ ЭЛЕКТРОДОМ

 

 

 

 

 

Расход, л

на 1 м шва,

при скорости

Свариваемый

Толщина,

Расход

 

 

 

сварки,

м/ч

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

материал

 

мм

Аг*.

 

ручной

 

механизированной

 

л/мин

 

 

 

 

 

 

4

6

10

15

10

15

20

30

Алюминиевые

 

1

6

90

60

36

24

36

24

18

12

сплавы

1,5—3,0

7

105

70

42

28

42

28

21

14

Коррозионностой­

 

> 5

15

225

150

S0

60

90

60

45

30

 

0,5

3

45

30

18

22

18

12

9

6

кие стали

0,8—1,0

4

60

40

24

16

24

16

12

8

 

1,2—1,5

6

90

60

36

24

36

24

18

12

Титановые сплавы

2,0—3,0

8

120

80

48

32

48

32

24

16

 

1,0

6

90

60

36

24

36

24

18

12

 

1,9—3,0

7

105

70

42

28

42

28

21

14

• Только на сварку.

Источник: https://tut-files.ru/previewfile/74097