ГЛАВА III. СУЩНОСТЬ, ТЕХНИКА РАЗЛИЧНЫХ СПОСОБОВ  СВАРКИ И ОБОРУДОВАНИЕ

 

Назад: 2.4.4. Подготовка кромок и техника сварки

 

2.4.5. Разновидности сварки неплавящимся электродом

 

Импульсно - дуговая сварка

В последние годы для сварки тонколистового металла находит при­менение импульсная дуга. Основной металл расплавляется дугой, горя­щей периодически отдельными импульсами постоянного тока (рис.12) с определенными интервалами во времени. При большом перерыве в горе­нии дуги дуговой промежуток деионизируется, что приводит к за­труднению в повторном возбуждении дуги. Для устранения этого недос­татка постоянно поддерживается вторая, обычно маломощная дежурная дуга от самостоятельного источника питания. На эту дугу и наклады­вается основная импульсная дуга. Дежурная дуга, постоянно поддер­живая термоэлектронную эмиссию с электрода, обеспечивает стабильное возникновение основной сварочной дуги.

 

Рис.12. Изменение тока и напряжения при импульсной сварке (а);

Iсв - сварочный ток; Iдеж - ток дежурной дуги; tп - время паузы; tсв - время сварки);

швы в плоскости (б) и продольном сечении (в)

 

Шов в этом случае состоит из отдельных перекрывающих друг дру­га точек. Величина перекрытия зависит от свойств металла и его толщины, силы сварочного тока и тока дежурной дуги, скорости сварки и т.д. Рекомендуемое перекрытие 1/3 диаметра сварной точки.

С увеличением силы тока и длительности его импульса ширина шва и глубина проплавления увеличиваются. Размеры шва в боль­шей степени зависят от силы тока, чем от длительности его импульса. Благоприятная форма отдельных точек, близкая к кругу, уменьшает воз­можность вытекания расплавленного металла из сварочной ванны (про­жога) . Поэтому сварку легко выполнять на весу без подкладок при хо­рошем качестве во всех пространственных положениях.

 

Сварка с использованием магнитного поля

Магнитное поле используется для отклонения или перемещения непрерывно горящей ду­ги. Внешнее переменное или постоянное магнитное поле, параллельное или перпендикулярное к направлению сварки, создается П-образными электромагнитами. При использовании постоянного магнитного поля ду­гу можно отклонить в любую сторону относительно направления сварки.

При отклонении дуги в сторону направления сварки (магнитное поле также параллельно направлению сварки) наблюдается такой же эффект, как и при сварке наклонным электродом - углом вперед. В этом случае уменьшается глубина проплавления. При отклонении дуги в обратном на­правлении наблюдается увеличение глубины проплавления, как при свар­ке с наклоном электрода углом назад.

При переменном внешнем магнитном поле дуга колеблется с часто­той внешнего магнитного поля. В результате изменяются условия ввода теплоты в изделие и, в частности, ее перераспределение по поверхности. При колебании дуги поперек направления сварки увеличивается ширина шва и уменьшается глубина проплавления, что позволяет сваривать тон­колистовой металл. Удобно использовать этот способ для сварки разно­родных металлов (например, меди, стали и др.) небольшой толщины при отбортовке кромок.

Колебания, сообщаемые расплавленному металлу сварочной ванны, изменяют характер его кристаллизации и способствуют измельчению зер­на. В результате улучшаются свойства наплавленного металла. Поэтому этот способ используют при сварке металлов, характеризующихся крупно­зернистым строением шва, таких как алюминий, медь, титан и их сплавы. Имеется положительный опыт использования способа и при сварке высокопрочных сталей и сплавов.

 

Сварка электрозаклепками.

Сварная точка образуется за счет теплоты неподвижной дуги, обес­печивающей сквозное проплавление верхнего листа и сквозное или час­тичное проплавление нижнего. В отличие от контактной, дуговая сварка возможна при одностороннем подходе к месту соединения, что не огра­ничивает размеры изделия. Можно сваривать углеродистые, коррозийно-стойкие стали и титановые сплавы.

Сварку можно выполнять в любом пространственном положении. Для получения хорошего провара и формирования головки заклепки сое­динение следует собирать с минимальным зазором между листами. Ка­чество соединений и их механические свойства зависят главным образом от силы сварочного тока, времени горения дуги и ее длины. Для регулирования времени горения дуги служат реле. При использовании в качестве защитного газа гелия диаметр заклепки получается больше, а глубина проплавления меньше, чем при использовании аргона.

Для сварки применяются специальной конструкции писто­леты, с помощью которых поджимают верхний лист к нижнему, закреп­ляют электрод, подводят сварочный ток и защитный газ. Хорошее ка­чество заклепок достигается при толщине верхнего листа до 2 мм

Для предупреждения образования подрезов, трещин и пор в заклепке, вызванных высокой скоростью кристаллизации металла, применяют повторное кратковременное возбуждение дуги или плавное уменьшение сварочного тока.

 

Сварка вольфрамовым электродом с подогреваемой присадочной проволокой

Подогрев присадочной проволоки осуществляется за счет выделения тепла при прохождении тока через проволоку от дополнительного транс­форматора. Механизм подачи присадочной проволоки и токоподвод должны быть электрически изолированы от изделия. Присадочная проволока, как правило, подается в сварочную ванну сзади дуги и направляется под углом 30-60° от оси горелки. Возможна подача проволоки впереди дуги. При взаимодействии сварочного тока и магнитного поля тока по­догрева происходит незначительное колебание столба дуги, не оказы­вающее заметного влияния на процесс сварки.

Применение подогретой проволоки позволяет существенно увеличить производительность процесса. При сварочном токе 330 А наибольшая производительность наплавки в случае применения холодной присадочной проволоки составляет 1,3 кг/ч, а при горячей - 3,5 кг/ч., при токе 500 А с по­перечными колебаниями дуги производительность наплавки увеличивается до 12 кг/ч.

Другим преимуществом процесса является снижение вероятности образования горячих трещин при сварке ряда сталей аустенитного класса. Нагрев присадочной проволоки обеспечивает снижение пористости в наплавленном металле. Этот процесс находит при­менение при сварке сосудов и поворотных стыков труб из углеродис­тых, нержавеющих сталей и медно-никелевых сплавов.

Особенно эффективно применение подогрева проволоки для заполнения стыков труб, имеющих разделку с параллельными кром­ками.

 

Сварка стыков труб

Сварка кольцевых стыков труб (диаметром до 300 мм) в поворотном положении не представляет значительных трудностей. Однако швы вы­полняются только с одной наружной стороны, что затрудняет провар корня шва и формирование обратного валика на весу без приме­нения специальных приспособлений.

Применение при автоматической сварке поперечных колебаний электрода значительно облегчает провар корня шва и формирование слоев в последующих проходах. Амплитуда и частота поперечных колебаний электрода зависят от ширины разделки и параметров режима.

Сбор­ку труб осуществляют в помощью центраторов или на прихватках. Прихватки выполняют длиной до 15 мм обычно без присадочной проволоки за счет расплавления притупления кромки. При сварке прихватки полностью перевариваются. Для предупреждения вытекания расплавленного металла из сварочной ванны электрод смещают с зенита навстречу вращению труб. Величина смещения зависит от диаметра труб и режима сварки (10..20 мм).

Сварку неповоротных стыков труб осуществляют в различных пространственных положениях. Ручную сварку вольфрамовым электродом выполняют без разделки или с V -образной разделкой кромок, используя присадочную проволоку диаметром 1,2…3 мм. Трубы с толщиной стенки до 1,5 мм сваривают за один проход, при большей толщине - в несколь­ко проходов. Сварку труб диаметром 100 мм и более следует выполнять вразброс. При толщине стенки более 5 мм применяют комбинированный способ - первый слой - вольфрамовым электродом, а остальные автоматической - плавящимся электродом.

Автоматическую сварку вольфрамовым электродом выполняют раз­личными способами. Трубы диаметром 8…26 мм с толщиной стенки 1…2 мм сваривают без разделки кромок и без присадочной проволоки. Однако в процессе сварки наблюдается постепенное увеличение ширины шва и глубины проплавления ввиду разогрева трубы. Поэтому необходи­мо изменять в процессе сварки ее скорость - использовать установки с программированием скорости сварки. Указанные трубы можно сваривать с подготовкой кромок с присадочным выступом, создаваемым путем раскатки торца трубы. Усиление шва создается бла­годаря расплавлению металла присадочного выступа. Сварку обычно выполняют за один проход.

Трубы большего диаметра и с большей толщиной стенки сваривают, используя покладное кольцо, служащее для хорошего формирования обратного валика. Первый проход, выполняют без присадочной проволоки, при этом следят за полным расплавлением подкладного кольца и прилегающей части кромок. Последую­щие проходы выполняют с присадочной проволокой или плавящимся эле­ктродом.

 

         Далее: 2.4.6. Сварочное оборудование