Электрогазосварка. Электросварка. Газосварка

§ 71. Технология аргоно-дуговой сварки различных металлов

Аргоно-дуговая сварка тонколистовой нержавеющей и жароупорной аустенитной стали. Производится без использования или с использованием присадочного металла, что зависит от толщины металла и способа подготовки кромок. Присадочный металл вводится в сварочную ванну или закладывается в шов до сварки Типы сварных соединений, применяемых при сварке тонколистовой стали, показаны на рис 111. Перед сваркой поверхность кромок должна зачищаться до блеска стальной щеткой, а затем промываться растворителем (дихлорэтаном, ацетоном, авиабензином) для удаления жира, следы которого вызывают пористость шва и уменьшают устойчивость дуги.

Перед сваркой детали прихватываются через каждые 50—75 мм. При ручной и механизированной сварке нержавеющей стали обычно применяют вольфрамовые электроды, допускающие повышенную плотность тока, вследствие чего увеличивается производительность сварки.

При сварке плавящимся электродом используется проволока того же состава, что и свариваемый металл.

Аргон, предназначенный для сварки сплавов, содержащих более 20% хрома, не должен содержать влаги и углекислоты, а содержание кислорода в нем не должно превышать 0,05 %.

Сварку ведут справа налево. Угол между присадочным прутком и свариваемым металлом не должен превышать 15—20°. Пруток лучше укладывать на линию шва. В этом случае струя аргона надежнее защищает плавящийся металл прутка и изделия. Присадочный металл вводится в ванну равномерно, так как он перемещается по шву впереди горелки. Поперечные движения прутком делать нельзя, так как при этом в зону сварки может попадать кислород и окислять металл.

При сварке без присадочного металла электрод держат по отношению к листу под углом 90°. В целях уменьшения расхода вольфрамовых электродов нельзя прекращать подачу аргона сразу после окончания сварки; это рекомендуется делать спустя 1—1,5 мин, когда конец электрода уже охладится. Дуга зажигается при касании электродом металла, после чего электрод отводят, поддерживая длину дуги 1,5—2 мм.

При сварке вольфрамовым электродом на переменном токе для облегчения зажигания дуги в том месте, где начинают сварку, укладывают графитовый стержень. Зажженную на этом стержне дугу затем переводят на свариваемый металл.

Ручная сварка нержавеющих и жароупорных аустенитных сталей вольфрамовым электродом в среде аргона производится на постоянном токе прямой полярности; может применяться и переменный ток с использованием осциллятора. Сталь толщиной более 3 мм сваривают плавящимся электродом из проволоки нержавеющей стали на постоянном токе обратной полярности.

Режимы ручной сварки вольфрамовым электродом из тонкой нержавеющей стали в среде аргона приведены в табл. 35. Для сварки швов на вертикальной плоскости ток снижают на 10—15%, а для потолочных швов — на 20% против величин, указанных в табл. 35.

Для защиты обратной стороны шва от воздействия воздуха используют медные и стальные подкладки. При этом во время сварки струю аргона подводят также под нижнюю поверхность кромок свариваемых листов, для чего в подкладке делается канавка, расположенная вдоль линии шва.

Аргоно-дуговая сварка легких сплавов. Эти сплавы при нагревании, склонны к окислению кислородом воздуха. Они покрываются тугоплавкой пленкой окиси, сильно затрудняющей сварку. Магниевые сплавы, кроме того, способны в расплавленном виде поглощать азот, образуя нитриды магния. Применение для этих сплавов аргоно-дуговой сварки особенно целесообразно.

При сварке легких сплавов применяются такие же типы соединений, как и при сварке тонколистовой нержавеющей стали (см. рис. 111). Перед сваркой кромки листов должны быть на ширине 25—30 мм очищены шкуркой или щеткой из тонкой проволоки. Кромки деталей из алюминиевых сплавов можно очищать травлением в растворе хромовой кислоты. Перед травлением кромки обезжиривают растворителем или теплым раствором каустика. После травления кромки промывают горячей водой и тщательно протирают. Сварка должна производиться не позже чем через 8 час после травления, иначе поверхность листов вновь покроется слоем окислов

При ручной сварке легких сплавов толщиной до 5—6 мм применяют вольфрамовые электроды. Для сварки магниевых сплавов следует брать аргон, содержащий не более 0,05% кислорода и не более 0,4% азота. В отдельных случаях можно применять аргон даже с большим содержанием азота, но обязательно очищенный от следов кислорода и влаги. Алюминиевые сплавы можно сваривать в аргоне, содержащем не более 0,03% кислорода. Для этих сплавов особенно вредной является примесь влаги в аргоне, которую следует удалять тщательной осушкой газа, а также самих баллонов перед наполнением их аргоном.

Присадочным материалом служит проволока или полоски из того же сплава, что и свариваемый. Для сварки термообрабатываемых алюминиевых сплавов используют алюминиевую проволоку АК, содержащую до 5% кремния.

Сварка производится в приспособлении, зажимающем свариваемые листы в нужном положении. Свариваемые листы укладывают на подкладку из нержавеющей стали, имеющую вдоль линии шва канавку, обеспечивающую формирование обратной стороны шва.

Присадочный пруток во время сварки держат под углом 10—30°, а электрод — 70—80° к плоскости сварки. Поперечные колебания электродом и присадочным прутком не производятся. Сварку следует вести с максимально возможной скоростью, при которой еще происходит нормальное сплавление присадочного металла с кромками. При сварке легких сплавов вольфрамовым электродом применяется переменный ток и используется осциллятор. Необходимо также указанными выше способами уменьшать величину составляющей постоянного тока в дуге и повышать устойчивость горения дуги. Режимы сварки легких сплавов на переменном токе приведены в табл. 36.

Сварку плавящимся электродом из проволоки того же сплава, что и свариваемый, ведут на постоянном токе обратной полярности.

Аргоно-дуговая сварка меди. Сварка производится вольфрамовым электродом на постоянном токе прямой полярности. В качестве инертного газа вместо аргона лучше применять гелий.

Технология сварки меди этим способом разработана ВНИИАвтогеном. Для изготовления присадочных прутков могут использоваться следующие сплавы: хромистая медь, содержащая 1 — 1,2% хрома, остальное — медь; кремнемарганцовистая медь (эвердур) марки КМЦ-3-1, содержащая 1—1,5% марганца, 2,75—3,5% кремния, остальное — медь.

Лучшие результаты получаются при сварке хромистой медью. Для сварки меди толщиной 2—3 м применяют следующий режим: ток 100— 165 а, скорость сварки 22—24 м/час, расход гелия 550—600 л/час, диаметр вольфрамового электрода 2— 2,5 мм, диаметр присадочной проволоки 2,5—3 мм, диаметр отверстия мундштука 6 мм.

Если в качестве защитного газа применяют аргон или азот, то в этом случае для получения требуемых механических свойств наплавленного металла присадочным прутком служит медная проволока, покрытая флюсом. В состав флюса вводятся раскислители (фосфор, кремний и марганец) в виде ферросплавов: феррофосфора, ферросилиция и ферромарганца. Флюс можно наносить не на проволоку, а насыпать в канавку подкладки, расположенную под швом.

Механизированная сварка. Аргоно-дуговую сварку легко можно механизировать и автоматизировать. При механизированной сварке неплавящимся вольфрамовым электродом сварочную горелку соответствующей конструкции укрепляют на самоходной тележке, двигающейся вдоль шва с заданной скоростью, или на специальном станке, перемещающем изделие (например, вращающем обечайку при приварке к ней днищ).

Скорость процесса сварки увеличивается в два-три раза по сравнению с ручной сваркой, расход вольфрамовых электродов снижается на 15—20%, улучшается качество наплавленного металла и внешний вид шва.

Для механизированной сварки плавящимся электродом в среде аргона (или гелия) применяют специальные полуавтоматы и автоматы,

по своему устройству близкие к полуавтоматам и сварочным тракторам, используемым при сварке под флюсом.

Комплект оборудования для сварки плавящимся электродом включает: источник сварочного тока, сварочную головку, механизм для перемещения головки вдоль шва (или для перемещения изделия при неподвижной головке), баллон с защитным газом и газовую аппаратуру Аргоно-дуговая сварка плавящимся электродом производится на постоянном токе обратной полярности В качестве источников сварочного тока применяют низковольтные генераторы постоянного тока типов: ПСГ-350, ПСГ-500, АЗД 7,5/30, ЗП-7,5/30, ГСР-9000 и др., а также сварочные полупроводниковые выпрямители, имеющие пологопадающую или возрастающую

внешнюю характеристику. Для сварки проволокой диаметром более 2 мм можно использовать обычные сварочные преобразователи с падающей внешней характеристикой Данные об источниках тока приведены в главе XIX.

Для полуавтоматической сварки легких сплавов проволокой диаметром 1,6—2,5 мм током до 300 а применяют полуавтоматы ПШПА-6 и ПШПА-7, состоящие из переносного пульта управления, механизма подачи проволоки с кассетой и электрододержателя пистолетного типа. В электрододержателе имеются ролики, которые протягивают проволоку через шланг из кассеты к контактам электрододержателя Ролики вращаются механизмом подачи через гибкий валик.

Для сварки металла малых толщин проволокой диаметром 0,5— 1,2 мм током до 180 а применяется ранцевый полуавтомат ПШП-9. Механизм подачи проволоки у него расположен в электрододержателе и имеет малогабаритный электродвигатель Проволока протягивается через шланг из кассеты, находящейся в ранце за спиной сварщика.

Полуавтоматической сваркой плавящимся электродом в среде аргона можно сваривать металл большой толщины многослойными швами

Этим способом можно, например, сваривать изделия из алюминия с толщиной стенки 100 мм и выше, а также заваривать дефекты в литье из алюминиевых и магниевых сплавов.

На рис. 112, а в качестве примера показана установка типа УДПГ-300 для автоматической сварки в среде защитных газов, а на рис. 112, б — сварочная головка для этой установки.

Универсальная установка УДС-58 служит для газодуговой сварки цветных и черных металлов плавящимся электродом в среде аргона, гелия, а также углекислого газа; она разработана ВНИИАвтогеном (рис. 113). Установка имеет два варианта комплектовки: УДС-1-58 для ручной и механизированной сварки и второй— УДС-2-58 только для ручной сварки.

Сварочная головка (пистолет) установки УДС-1-58 для подачи проволоки снабжена легким, малогабаритным тянущим механизмом, что позволяет пользоваться как жесткими, так и мягкими проволоками различных диаметров. Кассету с проволокой крепят на пульте управления или на заплечном ранце.

Технические данные установки УДС-58 следующие:

Ток, а………………………………………….. 40 — 500

Диаметр проволоки, мм…………………………….. 0,5 — 2

Расход газа, л/мин……………………………….. 6 — 30

Скорость подачи проволоки, м/мин …. 2 — 15 Вес пистолета, кг 1,4

вверх страницы