Сварка в защитных газах - Технология механизированной сварки

Подробности

Опубликовано 25.05.2012 16:07

Просмотров: 51268

Технология механизированной сварки порошковой и само защитной проволокой. Сварка порошковой проволокой — дуговая сварка, выполняемая плавящимся электродом из порошковой проволоки. Сварку порошковой проволокой можно выполнять открытой дугой без дополнительной защиты, в углекислом газе и под флюсом. Сварка порошковой проволокой открытой дугой — основной путь механизации сварки в тех случаях, когда затруднено применение механизированных способов сварки в углекислом газе и под флюсом, прежде всего в монтажных условиях, на открытых строительных площадках. Порошковая проволока представляет собой трубчатую (часто со сложным внутренним сечением) проволоку, заполненную порошкообразным наполнителем — шихтой (рис. 64). Оболочку порошковой проволоки изготовляют из стальной (чаще низкоуглеродистой) ленты толщиной 0,2—0,5 мм. Наполнитель представляет собой смесь порошков из газо-и шлакообразующих компонентов, а также легирующих компонентов, которые обеспечивают защиту зоны сварки и требуемые свойства сварного шва. Наиболее широко используют порошковую проволоку диаметром от 1,6 до 3,0 мм. При сварке такой проволокой расплавляется и трубка и компоненты сердечника. В результате плавления шлакообразующих и разложения органических составляющих шихты обеспечивается газошлаковая защита расплавленного металла от воздуха. По составу шихты сердечника порошковые проволоки делятся на две основные группы — рутилового и основного типов. Основой шлакообразующих компонентов шихты проволок рутилового типа является двуокись титана (минерал рутил), газовая защита осуществляется введением органических материалов. Эти проволоки малочувствительны к влаге и ржавчине, но относительно малопроизводительны, их целесообразнее использовать для сварки тонкого металла. В проволоках основного типа используются шлако-и газообразующие компоненты шихты с основными и амфотерными свойствами (мрамор, магнезит и др.). Проволоки этого типа более чувствительны к влаге и ржавчине, не допускают длинной дуги из-за образования пористости шва, однако они производительнее и обеспечивают более высокие механические свойства. Сварку порошковыми проволоками всех типов обычно выполняют на постоянном токе обратной полярности с использованием источников питания с жесткими внешними характеристиками. Недостатками самозащитной проволоки является узкий диапазон параметров режима сварки, отклонения от которых приводят к резкому ухудшению качества сварного соединения. Этот недостаток компенсируется при сварке порошковыми проволоками с дополнительной защитой углекислым газом. В зависимости от состава шихты порошковую проволоку можно использовать для механизированной сварки и наплавки сталей и чугуна как без защиты, так и с дополнительной защитой (флюсом, защитным газом) от воздуха. Для сварки углеродистых и легированных сталей открытой дугой применяют порошковые проволоки ПП-АН 1, ПП-АНЗ, ПП-АН6 и др., при сварке в углекислом газе — Г1П-АН4, ПП-АН5, ПП-АН8, ПП-АН9. Преимуществом порошковой проволоки является воз можность за счет наполнителя в широких пределах регули ровать химический состав шва, что используется при на плавке. Ими можно наплавлять изделия под флюсом, в за щитных газах и открытой дугой. Разработаны порошковые проволоки ПП-АН120, ПП-АН121, ПП-АН122—для наплав ки под флюсом деталей машин из углеродистых сталей, ПП-АН 105 — для наплавки высокомарганцовистых ста лей, ПП-АН170 — для наплавки высокохромистых сталей, порошковые ленты ПЛ-АН101, ПЛ-АН102 и др. При дуговой наплавке порошковыми проволоками и лентами применяют меньшие плотности тока по сравнению с электродами сплошного сечения, что обеспечивает меньшую глубину проплавления и меньшее перемешивание наплавленного металла с основным. Подготовка и сборка металла под сварку производятся так же, как при сварке в углекислом газе и под флюсом. Свариваемые поверхности должны быть очищены от грязи, масла и ржавчины. Прихватка выполняется полуавтоматами порошковой проволокой или вручную качественными электродами. Параметры режима и техника сварки в основном те же, что при сварке в углекислом газе: диаметр проволоки, сила сварочного тока и связанная с ним скорость подачи проволоки устанавливаются в зависимости от толщины свариваемого металла, количества слоев для заполнения разделки и положения шва в пространстве. Сварку выполняют короткой дугой для уменьшения разбрызгивания жидкого металла, улучшения защиты его от кислорода и азота воздуха, уменьшения выгорания легирующих элементов. При слишком короткой дуге в связи с падением напряжения в ней ухудшается стабильность горения дуги и качество шва. С увеличением диаметра проволоки от 1,4 до 3 мм соответственно увеличивается вылет электрода от 7—10 до 20— 25 мм. Ориентировочные режимы механизированной сварки низкоуглеродистой стали приведены в табл. 13. Сварка само защитной проволокой сплошного сечения предназначена для механизации сварки при монтаже на открытых площадках, а также в заводских условиях, когда неприемлема сварка в углекислом газе.

При сварке открытой дугой происходит интенсивное окисление свариваемого и присадочного металла, угар легирующих элементов, порообразование. Для предотвращения этих процессов сварочную проволоку легируют элементами, обладающими большим сродством к кислороду, чем выгораемые элементы. В качестве таких легирующих элементов используют Al, Ti, Zr и редкоземельные элементы (церий, лантан и др.). Эти элементы активно связывают 02, N2, S в стойкие неметаллические соединения и за счет этого можно получить свойства сварных соединений по прочности и пластичности на уровне металла шва, получаемого при сварке покрытыми электродами типа Э46—Э50. Микролегирование проволоки церием повышает стабильность процесса сварки и пластичность и вязкость металла шва. Для сварки низкоуглеродистых сталей этим способом используют проволоки Св-15ГСТЮЦА и Св-20ГСТЮА. Подготовка кромок, сборка металла, техника сварки, производительность аналогичны сварке в углекислом газе. Сварку выполняют постоянным током как прямой, так и обратной полярности. Ориентировочные режимы механизированной сварки приведены в табл. 14. Технологические свойства дуги при сварке этим способом несколько хуже, чем при сварке в углекислом газе; шов покрывается толстой пленкой окислов, плотно сцепленных с его поверхностью. Сварочные полуавтоматы. Сварочным полуавтоматом называется сварочный аппарат с механизированной подачей сварочной проволоки, но перемещаемый в процессе варки вручную.

Для механизированной сварки и наплавки применяют шланговые полуавтоматы с различными горелками, а также специальные типы полуавтоматов, в которых используются дополнительные устройства, например прижимные механизмы при сварке электрозаклепками. Шланговые полуавтоматы применяют для сварки как плавящимся, так и неплавящимся электродами. Механизированная сварка характеризуется высокой маневренностью, возможностью сварки всех видов соединений практически во всех пространственных положениях, в том числе и в труднодоступных местах. Шланговые полуавтоматы классифицируют по следующим признакам: по способу защиты дуги — для сварки в защитных газах, под флюсом, без внешней защиты (при сварке порошковыми и само защитными проволоками), универсальные, приспособленные для сварки с несколькими различными способами защиты дуги; по типу применяемой электродной или присадочной проволоки — для сварки сплошной стальной (жесткой) проволокой, проволокой из алюминиевых сплавов (мягкой), порошковой проволокой, универсальные; по способу и скорости регулирования подачи проволоки— толкающего, тянущего, тянуще-толкающего типа; с плавным, ступенчатым и смешанным регулированием скорости подачи; по компоновке — однокорпусные (с механизмом подачи, встроенным в корпус источника питания) и с вынесенным подающим механизмом; с аппаратурой управления, встроенной в источник питания дуги или в специальный шкаф управления; по транспортабельности — стационарные и с транспортируемым во время сварки подающим механизмом, который может быть передвижным и переносным (чемоданного типа, ранцевый, ручной с подающим механизмом и катушкой проволоки, встроенной в держатель горелки); по способу охлаждения горелки — с естественным (воздушным) и искусственном (водяным или газовым). В состав наиболее распространенных полуавтоматов —; шланговых — для сварки в защитных газах входят (рис. 65): горелка 1 или комплект горелок со шлангом 2, механизм 3 подачи электродной проволоки, катушка 4 или другие устройства для электродной проволоки, шкаф или блок управления 5 (если он не объединен с источником питания), а также провода для сварочной цепи и цепей управления, аппаратура для регулирования подачи защитного газа и измерения параметров (состава, расхода, давления), шланг для газа, источник питания. Полуавтоматы под флюсом состоят из тех же узлов, но вместо газовой аппаратуры они снабжены устройствами для подачи флюса. Отличительной особенностью полуавтоматов для сварки без внешней защиты дуги является отсутствие газовой аппаратуры и устройств для подачи флюса. Большинство используемых горелок (~90%) — горелки с естественным (воздушным) охлаждением токоведущих и нагреваемых теплотой дуги частей. Водяное охлаждение обычно применяют в горелках, рассчитанных на токи свыше 400 А. По характеру взаимного расположения основного корпуса и рукоятки различают горелки молоткового и пистолетного типов, последние составляют не более 10% от общего числа горелок. Наиболее распространенными полуавтоматами являются полуавтоматы толкающего типа, т. е. такие, в которых электродная проволока проталкивается по шлангам (гибким направляющим каналам) от подающего механизма. Подавляющее большинство горелок снабжено шлангами длиной до 3 м, как правило, для стальной электродной проволоки. Для сварки тонкой проволокой (диаметром 0,6— 1 мм) и проволокой из мягких алюминиевых сплавов горелки комплектуют шлангами длиной 1,5—2 м. Механизмы подачи электродной проволоки или подающие механизмы обычно состоят из электродвигателя, редуктора и системы подающих и прижимных роликов. Ведущий ролик, который приводится во вращение электродвигателем через редуктор, проталкивает проволоку через шланг в зону сварки. Скорость подачи проволоки регулируют ступенчато сменными шестернями или роликами, а также плавным регулированием частоты вращения при использовании двигателя постоянного тока. В зависимости от назначения применяют схемы с одним приводным роликом (тонкая стальная проволока), двумя приводными роликами (стальная проволока 1,6—2,5 мм, иногда алюминиевая проволока) и четырьмя приводными роликами (алюминиевая и порошковая проволоки). В состав комплекта приборов и арматуры для подачи защитного газа от баллона или сети до электромагнитного газового клапана полуавтомата входят газовый редуктор и расходомер, которые иногда объединены в одном приборе — редукторе-расходомере. При сварке в углекислом газе в этот комплект входит также подогреватель газа, который может быть встроен в редуктор-расходомер (см. рис. 60). Требования безопасности труда при сварке в защитных газах соответствуют требованиям.

Контрольные вопросы

В чем заключается сущность сварки в защитных газах?

Какие способы защиты зоны сварки используют при сварке в защитных газах?

Назовите основные параметры режима при сварке плавящимся электродом в защитных газах.

В чем заключаются особенности сварки в углекислом газе?

Почему для сварки в защитных газах плавящимся электродом используют источники питания с жесткой характеристикой?

Какие разновидности аргонодуговой сварки вольфрамовым электродом вы знаете?

Что такое сварочный полуавтомат? Дайте классификацию полуавтоматов.

Для обеспечения более медленного охлаждения применяют предварительный подогрев изделия. При сварке в условиях низких температур такой подогрев обязателен даже для низкоуглеродистых сталей. Для снятия внутренних напряжений иногда применяют термическую обработку изделий, главным образом отжиг или нормализацию. Отжиг применяют полный или низкотемпературный. Полный отжиг заключается в нагреве изделия из стали до 800 ... 950° С, выдержке при этой температуре и последующем медленном охлаждении вместе с печью. В результате такой обработки пластичность и вязкость наплавленного металла и металла около шовной зоны возрастают, а твердость металла снижается. При этом в сварном изделии полностью снимаются внутренние напряжения. Низкотемпературный отжиг (или высокий отпуск) заключается в нагреве сварного изделия до 600 ... 650° С, выдержке при этой температуре и последующем охлаждении вместе с печью. Так как нагрев производится до температуры ниже критической, в металле структурные изменения не происходят. При меньших температурах нагрева сварочные напряжения частично остаются в изделии. Нормализация производится нагревом изделия до температуры на 30 ... 40° выше критической, выдержкой при этой температуре и охлаждением на воздухе (т. е. с несколько большей скоростью, чем при отжиге). Такая обработка является наилучшей для сварных изделий, так как не только снимает внутренние напряжения, но позволяет получить мелкозернистую структуру металла. Особенно следует рекомендовать нормализацию для сварных изделий из низкоуглеродистых сталей, содержащих углерода менее 0,25%. Для термообработки крупногабаритных сварных изделий применяют специальные мощные термопечи.