На каком токе следует выполнять механизированную сварку плавящимся электродом
Род тока. Для механизированной сварки следует применять переменный ток. Дуга переменного тока стабильна и при наложении высокочастотного тока осциллятора зажигается без труда. При достаточной мощности осциллятора зажигание дуги достигается включением осциллятора с помощью контактора. Другим способом зажигания дуги является замыкание дугового промежутка заостренным концом угольного электрода с изолированным держателем. Этот способ требует навыка, так как уголь может загрязнить конец электрода, вызвав его плавление и способствуя образованию на нем чересчур большого утолщения в виде шарика. Наличие такого большого шарика на конце электрода при механизированной сварке нежелательно, так как приводит к блужданию дуги. Для обеспечения стабильности дуги в этом случае электрод необходимо отшлифовать до первоначального диаметра. Механизированную сварку можно выполнять на переменном токе и без осциллятора от трансформатора с повышенным напряжением холостого хода. Чем выше напряжение холостого хода, тем при меньшей силе тока удается получить устойчивую дугу. При напряжении холостого хода около 200 в дуга становится устойчивой при токе 100 а. При напряжении холостого хода 380 в устойчивая дуга может быть достигнута при токе в несколько ампер. В качестве источника с таким напряжением холостого хода может быть использован сварочный трансформатор от атомно-водородного аппарата. Следует, однако, иметь в виду неэкономичность применения высоких напряжений холостого хода и небезопасность их для сварщика.
Устойчивую дугу при токе, начиная от 40 а, можно получать от аппарата с осциллятором.
Требования к защитному газу. Требования к защитному газу для механизированной сварки сплавов типа Х18Н9-Х18Н10 остаются те же, что и при сварке этих сплавов вручную. Как указывалось, при сварке сплавов типа Нимоник требования к чистоте защитного газа повышаются. Однако при механизированном процессе эти требования могут быть несколько ослаблены. Меньшая степень окисления при механизированной сварке объясняется большей скоростью сварки, меньшей поверхностью расплавленного металла, а при сварке соединений с наложенной присадкой и без присадки - отсутствием капельного переноса присадочного металла в ванну. Но для обеспечения однородных результатов и получения сварного шва высокого качества рекомендуется подвергать защитный газ очистке от кислорода, влаги и углекислого газа.
Материал электродов. Данные о материале электродов относятся и к механизированному процессу. Данные о расходе вольфрамовых электродов при сварке в среде аргона с различными примесями азота приведены в табл. 43.
Таблица 43. Расход вольфрамовых электродов при механизированной аргоно-дуговой сварке сплава 12Х18Н10Т толщиной 1,0 мм:
Режимы сварки. При обычной электродуговой сварке металлическим плавящимся электродом мощность дуги и производитель-кость расплавления электрода взаимно связаны, так что не представляется возможным изменять ток и скорость сварки в широких пределах. При сварке в среде аргона с использованием неплавя-щегося вольфрамого электрода ток и скорость сварки можно изменять в широких пределах, получая примерно одинаковую величину проплавления. Ограничением являются лишь допустимые плотности тока для вольфрамого электрода данного диаметра и появление подрезов при очень больших скоростях сварки. Максимально допустимые плотности тока можно увеличить, улучшая охлаждение электрода, например, применяя водяное охлаждение горелки. Устранения подрезов можно добиться, прикладывая сжимающие усилия, действующие в процессе сварки по оси дуги поперек шва. Этим пользуются, например, при сварке труб на трубосварочных станах.
Помимо появления подрезов недостатком процесса сварки на больших скоростях является то, что сварщик не успевает наблюдать за дугой и регулировать ее, вследствие чего имеют место отклонения шва от стыка. В табл. 44 приведены рациональные величины наибольших и наименьших скоростей механизированной или автоматической сварки с присадочным металлом и без такового.
Данные, приведенные в табл. 44, соответствуют технологии сварки без сжимающих усилий.
Таблица 44. Рациональные скорости механизированной и автоматической
В табл. 45 приведены режимы механизированной сварки в техническом аргоне сплава Я1Нб в пределах рациональных скоростей.
Таблица 45. Режимы механизированной аргоно-дуговой сварки сплава Я1Н6:
В табл. 46 даны режимы механизированной сварки в техническом аргоне сплава 12Х18Н10Т в пределах скоростей 30-180 см/мин.
Таблица 46. Режимы механизированной аргоно-дуговой сварки сплава 12Х18Н10Т:
На фиг. 190, а и б приведены графики выбора скорости сварки и соответствующего ей тока для сплава 12Х18Н10Т толщиной 1,0 мм с присадкой (фиг. 190, а) и без присадки (фиг. 190,6), при применении технического аргона.
б) Режимы механизированной сварки сплава типа Нимоник приведены в табл. 47, а на фиг. 191 и 192 приведены графики выбора скорости сварки и тока для сварки изделий из сплава типа Нимоник с толщиной стенки 1,0 и 1,5 мм с присадкой (фиг. 191, а и 192, б) и без присадки (фиг. 191, б и 192, а).
Свойства соединений, выполненных механизированной сваркой. а) Свойства сварных соединений стали Я1Нб при механизированной сварке в чистом аргоне. Швы, выполненные механизированной сваркой, имеют красивый внешний вид; швы по качеству внешнего вида могут быть расположены в следующей последовательности: соединение встык с наложенной присадкой из полосок, соединение встык с наложенной присадкой из проволоки, соединение встык без присадки.
В швах отсутствуют макродефекты. Зерна литой структуры швов ориентированы по следам дендритной структуры, причем размер зерна уменьшается соответственно указанной выше последовательности типов соединений, достигая для соединения встык без присадки размера зерен основного металла. Это объясняется увеличением скоростей охлаждения при сварке швов указанными способами в данной последовательности.
Микроструктура переходных зон мало отличается от структуры основного металла. Сварные соединения имеют высокую стойкость против коррозии.
Механические свойства сварных соединений при повышенной температуре (табл. 48) и пластичность соединений (табл. 49) достаточно высоки.
Таблица 48. Результаты кратковременных испытаний на растяжение при повышенных температурах соединений стали Я1Нб, выполненных механизированной сваркой (средние значения из трех испытаний):
Таблица 49. Результаты проб на продавливание соединений, выполненных ручной и механизированной сваркой (средние значения из трех однотипных проб):
б) Свойства соединений стали 12Х18Н10Т, выполненных механизированной сваркой с применением технического аргона. Прочность сварных соединений стали 12Х18Н10Т, выполненных в среде технического аргона, составляет 95%, а прочность металла шва - 80% прочности основного металла.
Ударная вязкость соединений, выполненных механизированной сваркой, равна ударной вязкости основного металла (табл. 50).
Таблица 50. Механические свойства соединений стали 12Х18Н10Т, выполненных механизированной сваркой с применением технического аргона (средние значения из трех испытаний):
в) Свойства соединений сплава типа Нимоник, выполненных механизированной сваркой с применением чистого аргона. Прочность сварных соединений при сварке встык без присадки составляет 85% прочности основного металла, а прочность металла шва - 75% прочности основного металла.
Сварные соединения обладают также высокой прочностью при повышенной температуре и высокой ударной вязкостью (табл. 51).
Таблица 51. Механические свойства соединений сплава типа Нимоник, выполненных механизированной сваркой с применением чистого аргона (средние значения из трех испытаний):
Автор: Администрация
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
Технология механизированной сварки плавящимся электродом
МП с управляемым переносом капель через дуговой промежуток (методами STT, УКП, ВКЗ) реализуется с помощью специализированных источников сварочного тока, обеспечивающих изменение сварочного тока и напряжения по определенному алгоритму. Алгоритм изменения сварочного тока определяет название процесса. Способ предназначен для сварки корневого слоя сварных соединений труб диаметром от 100 до 1220 мм с толщинами стенок от 3 мм, а также заполняющих и облицовочных слоев при сварке соединений с толщиной до 8 мм включительно.
В качестве защитного газа следует применять 100 % углекислый газ высшего сорта по ГОСТ 8050.
Сварка осуществляется способом сверху-вниз на постоянном токе обратной полярности.
Способ сварки может быть использован для выполнения корневого слоя шва при специальных сварочных работах (сварке разнотолщинных соединений, захлестов, соединений труба – фитинг и труба – запорная арматура).
9.5.1 Технология МП методом STT (диаметр свариваемых труб более 100 мм)
9.5.1.1 Расход газа при выполнении сварки должен составлять от 10 до 16 л/мин.
9.5.1.2 Вылет электродной проволоки при сварке должен составлять от 10 до 15 мм. Допускается вылет до 20 мм.
9.5.1.3 В положении от 00:00 до 01:00 (01:30) сварка осуществляется с небольшими поперечными колебаниями без задержки на кромках. В положении от 01:00 (01:30) до 06:00 сварка осуществляется без поперечных колебаний.
9.5.1.4 Режимы сварки корневого слоя шва представлены в таблице 9.27.
9.5.1.5 Значение параметра горячего старта от 1,5 до 3,0 А.
Таблица 9.27 – Режимы сварки корневого слоя шва при МП методом STT проволокой диаметром 1,14 мм
| № п/п | Наименование слоя | Параметры процесса | |
| Скорость подачи проволоки, дюйм/мин | Пиковый ток, А | Базовый ток, А | Длительность заднего фронта импульса |
| Корневой | От 90 до 120* От 120 до 160** | От 400 до 420 | От 45 до 55 |
| * Для сварки в положении от 12:00 до 1:00. ** Для сварки в положении от 1:00 до 6:00. |
9.5.2 Технология МП методом УКП (диаметр свариваемых труб более 100 мм)
9.5.2.1 Расход газа при выполнении сварки должен составлять от 15 до 20 м 3 /мин.
9.5.2.2 Вылет электродной проволоки в процессе сварки должен составлять
от 5 до 10 мм.
9.5.2.3 В положении от 00:00 до 01:00 (01:30) сварка осуществляется с небольшими поперечными колебаниями без задержки на кромках. В положении от 01:00 (01:30) до 06:00 сварка осуществляется без поперечных колебаний.
9.5.2.4 Режимы сварки корневого слоя шва представлены в таблице 9.28.
Таблица 9.28 – Режимы сварки корневого слоя шва МП методом УКП проволокой диаметром 1,14 мм
| № п/п | Наименова-ние слоя | Параметры процесса | |||
| Скорость подачи проволоки, мм/с | Пиковый ток, А | Базовый ток, А | Скорость колебаний электрода, мм/с | Время задержки электрода на кромках, с | |
| Корневой | От 45 до 55 | От 250 до 270 | От 40 до 60 | От 12 до 18 | От 0,4 до 0,5 |
| Примечание – Перемещение горелки на спуск от нижнего до потолочного положения совпадает с движением стрелки по циферблату часов начиная от 12:00 до 06:00. |
9.5.3 Технология МП методом ВКЗ (диаметр свариваемых труб более 100 мм)
9.5.3.1 Расход газа при выполнении сварки должен составлять от 12 до 16 л/мин.
9.5.3.2 Вылет проволоки должен составлять от 10 до 15 мм. Допускается вылет до 20 мм.
9.5.3.3 В положении от 00:00 до 01:00 сварка осуществляется с небольшими поперечными колебаниями без задержки на кромках. В положении от 01:00 до 06:00 сварка осуществляется без поперечных колебаний. Угол наклона электрода (назад) при сварке корневого шва:
- в положении от 00:00 до 05:00 – от 10° до 30°;
- в положении от 05:00 до 06:00 - от 0° до 10°.
9.5.3.4 Режимы сварки корневого слоя шва представлены в таблице 9.29.
Таблица 9.29 – Режимы сварки корневого слоя шва МП методом ВКЗ проволокой сплошного сечения диаметром 1,14
| № п/п | Наименование слоя | Скорость подачи проволоки, м/мин | Защитный газ, % | Расход газа, л/мин | Род тока, полярность | Напряжение на дуге, В |
| Корневой | От 2,8 до 4,7 | 100 CO2 | От 12 до 16 | Постоянный, обратная | От 16,5 до 18,5 |
9.5.4 Технология сварки методом МПС (диаметр свариваемых труб более 325 мм)
9.5.4.1 МПС предназначена для сварки корневого, заполняющих и облицовочного слоев шва стыков труб диаметром от 325 до 1220 мм с толщинами стенок от 6 до 19 мм. Сварка труб с толщиной стенки более 19 мм выполняется в соответствии с требованиями 9.5.6.
9.5.4.2 МПС может быть использована для выполнения заполняющих и облицовочных слоев сварных соединений, в том числе разнотолщинных соединений труб и захлестов (раздел 10).
9.5.4.3 Сварка методом МПС осуществляется способом сверху-вниз на постоянном токе прямой полярности. Перед началом сварки на механизме подачи проволоки следует установить два параметра: скорость подачи проволоки и напряжение на дуге.
9.5.4.4 Перед выполнением первого слоя шва необходимо осуществить тщательную шлифовку корневого слоя (горячего прохода) абразивным кругом до состояния «чистый металл».
9.5.4.5 В связи с неравномерностью заполнения разделки по периметру стыка и ослаблением сечения шва в вертикальном положении перед выполнением облицовочного слоя в положении от 01:00 до 04:30 выполняется дополнительный (корректирующий) слой.
9.5.4.6 Заполняющие и облицовочный слои шва стыков труб с толщинами стенок до 13 мм включительно следует выполнять по методу «слой за один проход».
9.5.4.7 При использовании труб с заводской разделкой кромок при сварке стыков с толщинами стенок более 14 мм слои начиная со второго выполняются по методу «слой за два прохода». При этом ширина каждого прохода слоя не должна превышать 15 мм.
9.5.4.8 Состав оборудования:
- механизм подачи проволоки;
- сварочная горелка со шлангом и кабелями;
9.5.4.9 МПС проволокой типа Innershield в стандартную разделку
Вылет проволоки, в зависимости от пространственного положения, должен составлять:
- 20 мм – в положении от 00:00 до 04:30 (05:00);
- от 25 до 30 мм – в положении от 04:30 (05:00) до 06:00 ч.
Угол наклона горелки от перпендикуляра (углом назад), в зависимости от пространственного положения, должен составлять:
- от 25° до 45° в положении от 00:00 до 04:30 (05:00);
- от 25° до 0° в положении от 04:30 (05:00) до 05:30;
- от 5° до 10° углом вперед в положении от 05:30 до 06:00.
Режимы при сварке в стандартную заводскую разделку проволокой диаметром 1,7 и 2,0 мм приведены в таблице 9.30.
Таблица 9.30 – Режимы при сварке в стандартную заводскую разделку методом МПС
| № п/п | Наименование слоя | Диаметр проволоки, мм | |
| 1,7 | 2,0 | ||
| Скорость подачи проволоки, дюйм/мин | Напряжение, В | Скорость подачи проволоки, дюйм/мин | Напряже-ние, В |
| Горячий проход | |||
| Заполняющие | |||
| Корректирующий | |||
| Облицовочный |
Минимальное количество слоев шва в зависимости от толщины стенки трубы приведено в таблицах 9.31.
Таблица 9.31 – Минимальное количество слоев шва в зависимости от толщины стенки трубы при МПС
| № п/п | Толщина стенки, мм | Наименование слоя |
| Заполняющие | Облицовочный | |
| Более 6 до 10 мм включ. | ||
| Более 10 до 12 мм включ. | ||
| Более 12 до 16 мм включ. | ||
| Более 16 до 19 мм включ. |
9.5.4.10 Сварка в специальную узкую разделку кромок
Для выполнения сварки корневого слоя шва, заполняющих и облицовочного (облицовочных) слоев шва сварных соединений труб с толщинами стенок от 14 до 22 мм диаметром от 1020 до 1220 мм класса прочности от К55 включительно до К60 МПС в специальную разделку кромок.
В состав оборудования входят:
- сварочная горелка со шлангом и кабелями.
Подготовка кромок производится в соответствии требованиями, приведенными на рисунке 9.16.
Рисунок 9.16 – Форма специальной узкой разделки кромок
Сварка корневого слоя шва выполняется самозащитной порошковой проволокой типа E71T-GS по AWS A5.29 [10] или аналогом по ГОСТ 26271 диаметром 1,7 (1,6) мм.
При наличии недопустимых дефектов корневого слоя шва выполнить подварку ручной дуговой сваркой электродами с основным видом покрытия.
Сварка заполняющих слоев шва самозащитной порошковой проволокой типа E81T8 по AWS A5.29 [10] аналогом по ГОСТ 26271 диаметром 2,0 мм выполняется по методу «слой за один проход».
Сварка облицовочного слоя шва выполняется самозащитной порошковой проволокой типа E81T8 по AWS A5.29 [10] аналогом по ГОСТ 26271 диаметром 2,0 мм по методу «слой за один проход» для труб с толщинами стенок до 19 мм и «слой за два прохода» для труб с толщинами от 20 до 22 мм.
Режимы сварки при использовании специальной узкой разделки кромок приведены в таблице 9.32.
Таблица 9.32 – Режимы сварки методом МПС в специальную узкую разделку кромок
| № п/п | Наименование слоя | Диаметр проволоки, мм | ||
| 1,7 | 2,0 | |||
| Скорость подачи проволоки, см/мин (дюйм/мин) | Напряжение,В | Скорость подачи проволоки, см/мин (дюйм/мин) | Напряжение, В | |
| Корневой слой | 178/203 (70/80) | 15/16 | - | - |
| Подварочный слой | 228/254 (90/100) | 18/19 | - | - |
| Горячий проход | - | - | 228/254 (90/100) | 19/20 |
| Заполняющие | - | - | 228/254 (90/100) | 19/20 |
| Корректирующий, облицовочный | - | - | 178/203 (70/80) | 17/18 |
Минимальное количество слоев шва в зависимости от толщины стенки трубы приведено в таблице 9.33.
Таблица 9.33 – Минимальное количество слоев при сварке стыков со специальной узкой разделкой кромок методом МПС
| № п/п | Толщина стенки, мм | Наименование слоя |
| Заполняющие | Корректирующий | Облицовочный |
| От 14 до 16 мм включ. | ||
| Более 16 до 18 мм включ. | ||
| Более 18 до 20 мм включ. | ||
| Более 20 до 22 мм включ. |
9.5.5 Технология сварки методом МПИ (диаметр свариваемых труб более 159 мм)
9.5.5.1 МПИ предназначена для сварки заполняющих и облицовочного слоев шва стыков труб диаметром от 159 до 1220 мм с толщинами стенок от 5,0 до 32,0 мм.
9.5.5.2 Рекомендуемые режимы сварки методом МПИ проволокой диаметром 1,2 мм приведены в таблице 9.34.
Таблица 9.34 – Рекомендуемые параметры режимов сварки методом МПИ проволокой диаметром 1,2 мм
| № п/п | Параметры | Наименование слоя шва | |
| Первый заполняющий (горячий проход) | Последующие заполняющие | Облицовочный | |
| Направление сварки | На спуск/на подъем | На подъем | На подъем |
| Скорость подачи проволоки, м/мин | От 5 до 6,5* | От 4,5 до 7* | От 4,0 до 6,5* |
| Род тока, полярность | Постоянный; обратная | ||
| Сила тока, А | От 180 до 190 | От 210 до 220 | От 170 до 200 |
| Напряжение на дуге, В | От 21 до 23 | От 22 до 24 | От 21 до 23 |
| Вылет проволоки, мм | От 8 до 12 | От 8 до 12 | От 8 до 12 |
| Расход газа, л/мин. | От 30 до 40 | От 30 до 40 | От 30 до 40 |
| * При сварке в положении от 04:30 до 06:00 скорость подачи сварочной проволоки может быть снижена до 2,5 – 3,0 м/мин. Примечание – Параметры режимов сварки могут быть откорректированы при подготовке к производственной аттестации технологии сварки. При проведении производственной аттестации технологии сварки все параметры режимов сварки должны быть зафиксированы и при положительных результатах производственной аттестации внесены в операционную технологическую карту сборки и сварки. |
9.5.5.3 Рекомендуемый вылет сварочной проволоки от 8 до 16 мм. Допускается вылет сварочной проволоки до 20 мм.
9.5.5.4 МПИ заполняющих и облицовочного слоев шва выполняется на постоянном токе обратной полярности. Направление сварки – на подъем, при этом первый заполняющий слой шва (горячий проход) может выполняться на спуск.
9.5.5.5 Возбуждение дуги должно проводиться только на кромках свариваемых элементов или ранее выполненном сварном шве. Для предотвращения образования пор обрыв дуги следует проводить на одной из свариваемых кромок.
9.5.5.1 Количество операторов, одновременно выполняющих сварку корневого слоя шва, должно быть не менее двух для сварных соединений диаметром более 530 мм.
9.5.5.2 Начальный и конечный участок каждого прохода следует обработать механическим способом (абразивным кругом) для обеспечения плавного перехода для возобновления сварки.
9.5.5.3 После завершения сварка заполняющих слоев шва выполняется облицовочный слой шва. Амплитуда колебаний мундштука сварочной горелки при сварке облицовочного слоя шва должна обеспечивать необходимую величину перекрытия свариваемых кромок труб на величину от 1,0 до 2,5 мм включительно.
9.5.5.4 При выполнении заполняющих слоев шва сварку следует выполнять от кромки до кромки за один проход, при превышении ширины раскрытия кромок более чем на 14 мм, сварку следует выполнять за несколько проходов. Ширина каждого валика заполняющих и облицовочного слоев шва не должна превышать 14 мм.
Технология механизированной сварки
Механизация облегчает труд сварщика, особенно, когда работы ведутся на конструкциях больших размеров с протяженными сварными швами. Главное достоинство механизации: минимизируется человеческий фактор, повышается повторяемость формы и качества сварных швов, повышается производительность и экономическая выгода проведения сварочных работ.
Особенности
Механизированная сварка плавящимся электродом (чаще такой вид называют полуавтоматическим) осуществляется не покрытыми штучными электродами, а проволокой, которая подается с катушки. Проволока подается с катушки специальным приводом, состоящим из электродвигателя, редуктора, подающих и прижимных роликов и регулирующей аппаратуры (платы управления). Сюда же, в зону сварки, подается защитный газ, который обеспечивает изоляцию сварочного шва от воздействия атмосферных газов. Это справедливо при сварке плавящимся электродом в среде защитных газов.
Такое устройство не сильно изменяет условия труда сварщика. Его главным преимуществом можно считать увеличение производительности труда. Кроме того, существенно улучшается качество шва. Однако, это один из самых простых механизмов. В настоящее время механизированная сварка достигла высокой степени механизации.
Область применения
Трудно найти отрасль, в которой не применяются сварочные полуавтоматы. Это и производственные цеха машиностроения, и открытые строительные площадки. Мелкие предприятия и даже частные приусадебные хозяйства и гаражные кооперативы. Способ этот универсален, как по списку свариваемых материалов (малоуглеродистые конструкционные и высоколегированные стали, алюминий и другие цветные металлы и сплавы), так и по ассортименту соединяемых деталей (трубы, прокат). Лучший аргумент в пользу этого вида – доля сварочных работ, производимых таким способом. К началу 21 века эта доля дошла до 80%.
Способ имеет одно слабое место, но недостаток этот легко устраним. Зона сваривания нуждается в защите от ветра. Такую защиту легко организовывать переносными ширмами, палатками, либо любым подручным листовым материалом. Заодно и обеспечивается защита персонала, работающего рядом с местом проведения сварочных работ, от вредного воздействия электрической дуги.
Виды механизированной сварки
Виды механизированной сварки различаются в зависимости от того, каким способом осуществляется защита сварного шва от влияния атмосферы:
- в среде углекислого газа;
- в среде газовой смеси на основе аргона;
- в среде чистого 100% аргона;
- порошковыми газозащитными и самозащитными проволоками.
В среде углекислого газа
Химическая сущность процесса сваривания деталей в среде углекислого газа состоит в следующем: под действием высоких сварочных температур углекислый газ распадается на угарный газ и кислород. Эти газы активно реагируют с железом и углеродом свариваемых деталей.
Для нейтрализации этого вредного явления, в сварочную проволоку вводят кремний и марганец. Являясь более активными металлами, они вытесняют (замещают) из реакций окисления железо и углерод. Для уточнения необходимо отметить, что такой вид называется сваркой в среде активного защитного газа.
Низкая стоимость и универсальность процесса сделали этот вид сварки самым распространенным при ремонте кузовов легковых автомобилей. Необходимо учитывать, что стандартного баллона хватает на 16 – 20 часов непрерывного процесса. Интересно, что качество шва напрямую зависит от расхода углекислого газа. Чем больше газа, тем лучше шов. Задача сварщика найти компромисс в этом вопросе.
В инертных газах и смесях
В качестве инертных газов чаще всего используют смеси на основе аргона. Применяется также чистый аргон для некоторых металлов и сплавов. Состав оборудования и технология механизированной сварки в инертных газах очень похожи на сварку в среде углекислого газа. Сваривание деталей в среде инертного газа можно проводить плавящимся электродом, который по составу максимально соответствует свариваемым деталям. Преимущества сварки в среде защитного газа на основе аргона – это, прежде всего, высокая стабильность электрической дуги, сниженное разбрызгивание электродного металла и меньшее тепловложение в свариваемые детали по сравнению со сваркой в углекислом газе.
Очень перспективны последние изобретения в этой технологии. На крупносерийных производствах с целью повышения производительности труда и уменьшения себестоимости изделий применяют современные защитные смеси на основе аргона с добавлением гелия, кислорода, углекислого газа с различным процентным содержанием компонентов.
Средства автоматизации и механизации процесса
Механизированная сварка плавящимся электродом в среде защитного газа может осуществляться на механизмах с различной степенью автоматизации. Степень автоматизации определяется тем, как перемещают сварочную горелку: сварочная горелка закреплена неподвижно (перемещается свариваемое изделие) или перемещается специальным устройством – кареткой, позиционером, роботом и другими устройствами. В обоих случаях происходит существенный рост производительности за счет увеличения скорости перемещения сварочной горелки, отсутствия человеческого фактора, высокой повторяемости.
При применении автоматизации процесса требуется особо качественная подготовка кромок к сварке, грамотный выбор сварочной проволоки, режимов работы в зависимости от марки металла соединяемых деталей, конфигурации соединения, положения сварки.
Порошковые проволоки
Очень распространенный вид сварки низколегированных, углеродистых сталей и различных сплавов. Для таких работ чаще всего используют смесь аргона с углекислым газом или только углекислый газ. Процесс соединения металлов таким способом аналогичен работе с другими видами проволоки.
Порошковая проволока – специально изготавливаемая проволока, заполненная специальным флюсом или металлическим порошком. Такая проволока изготавливается по особой технологии с разными наполнителями для сварки различных марок стали. Проволока, наполненная металлически порошком, применяется для существенного увеличения коэффициента наплавленного металла. Ограничение по применению – только нижнее пространственное положение.
Применяемое оборудование
Используемое для этих целей оборудование организуется в сварочные посты. Они могут несколько отличаться по составу, но основная комплектация содержит:
- источник сварочного тока;
- механизм подачи проволоки;
- комплект соединительных шлангов, управляющего и силовых кабелей;
- сварочную горелку;
- газобаллонную аппаратуру: баллоны с защитным газом или магистраль, редуктор, газовый коллектор, соединительные шланги.
Технология механизированной сварки
Описание технологического процесса включает в себя подготовку кромок перед началом работ. В технологии подробнейшим образом должны быть перечислены все материалы с указанием ГОСТов. Процесс планируется с учетом типа шва. В зависимости от материала и толщины свариваемых деталей выбирается режим работы и вид защитного газа. Полуавтоматическая сварка в среде защитного газа – сложный процесс и учесть все его тонкости могут только квалифицированные технологи.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ТЕХНОЛОГИИ МЕХАНИЗИРОВАННОЙ ДУГОВОЙ СВАРКИ ПЛАВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ
При механизированной сварке подача электродной проволоки в зону горения дуги осуществляется механизированным способом, а перемещение дуги вдоль свариваемых кромок производится вручную.
Механизированная сварка плавящимся электродом может выполняться под слоем флюса, в защитных газах и самозащитной порошковой проволокой. В настоящее время использование механизированной сварки под флюсом весьма ограничено. Общие требования и технология выполнения в общем аналогичны, как и в случае автоматической дуговой сварки под слоем флюса. Более широкое применение нашли два последних варианта. Механизированной сваркой в защитных газах сваривают соединения, имеющие стыковые и угловые швы. Сварка выполняется шланговыми полуавтоматами с постоянной скоростью подачи электродной проволоки. Применяемые источники питания дуги имеют жесткую вольт-амперную характеристику.
Стыковые швы могут выполняться вертикальным электродом при движении горелки на себя, слева направо и справа налево. Изделие толщиной до 6-8 мм можно сваривать односторонним швом без разделки кромок, при больших толщинах — двусторонним швом с разделкой кромок и многослойном варианте. При выполнении стыковых соединений однослойными швами, а также при наложении первого слоя многослойного шва горелку перемещают обратно-поступательно по оси шва без поперечных колебаний электрода (рис. 15.1). При наложении последующих сварных слоев горелку перемещают по вытянутой спирали. Последние сварные слои выполняют при зигзагообразном движении горелки «змейкой» или же по вытянутой спирали, но с большей амплитудой колебания.
Во время сварки горелка не должна задерживаться на одном месте, так как в противном случае значительно увеличивается размер сварочной ванны, что вызывает перегрев металла. После заварки кратера и выключения сварочного тока для защиты металла ванны от окисления необходимо в течение 3-5 с подержать горелку над кратером, не прекращая поступления защитного газа до полного затвердевания жидкого металла. Заканчивать процесс сварки растягиванием дуги и отводом горелки не рекомендуется.
Рис. 15.1. Перемещение горелки при механизированной сварке многослойных стыковых швов в углекислом газе: а — первый слой; б — заполняющий слой; в — замыкающий слой
Для выполнения стыковых соединений сварку можно вести также с наклоном электрода как углом вперед, так и назад. В первом случае при наклоне электрода до 10-30° глубина проплавления несколько меньше, шов шире, удобнее направлять дугу при разделке шва, можно добиться существенного уменьшения разбрызгивания, сварку можно выполнять с большими скоростями, чем вертикальным электродом. При сварке углом назад рекомендуется наклонять горелку на 5-15°. В этом случае можно несколько увеличить глубину провара, но ширина шва уменьшается. Для расширения шва сварку выполняют поперечными к оси шва колебаниями электрода.
Угловые швы могут выполняться как наклонным (рис. 15.2), так и вертикальным электродом «в лодочку». При сварке наклонным электродом горелка наклоняется поперек шва под углом 30-45° к вертикали, а вдоль шва — на 5-15°.
Рис. 15.2. Положение горелки при механизированной сварке угловых швов
Торец электрода направляют в угол соединения или смещают от него на расстояние до 1 мм от горизонтальной детали. В процессе сварки горелку перемещают возвратно-поступательно по оси шва без поперечных колебаний. Желательно вести сварку на спуск с наклоном изделия на 6-10°. Это улучшает формирование шва, позволяет повышать скорость сварки и уменьшать разбрызгивание металла. Основной трудностью при выполнении угловых швов наклонным электродом является растекание жидкого металла по горизонтальной плоскости, что может привести к подрезам и непроварам. Во избежание этого за один проход обычно формируют угловые швы катетом не более 8 мм. При выполнении угловых швов «в лодочку» особых трудностей не возникает.
Основные типы, конструктивные элементы и размеры швов сварных соединений при механизированной сварке в защитных газах те же, что и при автоматической.
Механизированная сварка в защитных газах может производиться во всех пространственных положениях шва, из которых наиболее удобным является нижнее. Колебательные движения поперек оси шва сообщают электроду в зависимости от требуемой ширины шва, толщины свариваемого металла и формы подготовленных кромок.
Вертикальные стыковые и угловые швы могут выполняться снизу вверх и сверху вниз. Сварку сверху вниз применяют при соединении тонколистовых деталей, а также при наложении первого слоя многослойного шва. В начале процесса сварки, чтобы обеспечить хороший провар начала шва, электрод располагают перпендикулярно основному металлу. После образования сварочной ванны его наклоняют на 10-15° ниже горизонтали и направляют на переднюю часть ванны, предупреждая ее стекание, увеличивая проплавление корня шва и исключая не — сплавления и натеки по краям шва. При толщине металла более 6 мм сварку производят снизу вверх как углом вперед, так и назад. Второй способ применяют в случае сварки металла большей толщины. Для улучшения формирования шва электроду сообщают колебательные движения. При сварке снизу вверх получается глубокий провар корня шва и отсутствуют несплавления по его краям.
В горизонтальном положении при толщине деталей до 3 мм сварку ведут без скоса кромок, с небольшим зазором при сборке, что обеспечивает полный провар швов и небольшую выпуклость шва. Сварку ведут с наклоном электрода снизу вверх и углом назад без поперечных колебаний электрода. При толщине металла более 3 мм делают скос на кромке верхнего листа, электрод также направляют снизу вверх, что предупреждает стекание металла на нижнюю кромку.
В потолочном положении сварку выполняют углом назад при минимальных напряжениях и силе тока. Дугу и поток защитного газа направляют на ванну жидкого металла, что уменьшает ее стекание. Для этой цели рекомендуется увеличивать расход защитного газа. Стыковые швы в потолочном положении выполняют с разделкой кромок и с поперечными колебаниями электрода.
Технология выполнения поворотных кольцевых стыковых швов во многом подобна технологии выполнения продольных швов. Электрод при этом располагается сверху с небольшим смещением от верхней точки окружности в сторону, противоположную направлению вращения изделия.
Сварку толщиной до 2,5 мм, а также наложение первого слоя на металл большой толщины рекомендуется вести в вертикальном положении сверху вниз или в полупотолочном положении (рис. 14.3). Дугу и поток защитного газа следует направлять на ванну жидкого металла. Это обеспечивает получение полного проплавления соединения с обратным формированием шва без прожогов, даже при значительных переменных зазорах.
Рис. 15.3. Расположение горелки при выполнении кольцевых швов: а — сверху вниз; б — полупотолочное
Подготовка кромок и сборка под механизированную сварку, а также выбор электродной проволоки производятся в основном так же, как и при автоматической сварке в защитных газах. Во всех случаях, где это возможно, рекомендуется собирать и сваривать соединения в приспособлениях без прихваток. При сборке на прихватках последние следует устанавливать с обратной стороны соединения. Прихватку можно выполнять сваркой неплавящимся электродом, тонкой проволокой в защитном газе и др. Во избежание протекания жидкого металла в зазоры, стыковые соединения тонких деталей должны выполняться сваркой на медных или керамических подкладках.
Механизированная сварка в углекислом газе является наиболее распространенным способом механизированной сварки плавящимся электродом в защитных газах. В настоящее время этот способ, как более производительный, успешно конкурирует с ручной дуговой сваркой покрытыми электродами и по своей маневренности. Технологические условия и режимы механизированной сварки в углекислом газе примерно те же, что и при автоматической сварке. Во избежание появления прожогов механизированную сварку выполняют с меньшей силой тока, чем автоматическую, и, как следствие, с меньшей скоростью.
Читайте также: