В атмосфері захисних газів

Напівавтоматичне й автоматичне дугове зварювання у захис­них газах поступово витісняє ручне дугове зварювання. Частка металу (%), наплавленого в атмосфері захисних газів, порівня­но з іншими способами дугового зварювання невпинно зростає і за станом на 2000 рік в країнах Європейської співдружності становила 70 % (рис. 5.1.12). За 100 % прийнято сумарну кіль­кість наплавленого металу всіма способами дугового зварюван­ня. В Україні спостерігається помітне відставання від індустрі­ально розвинених країн.

1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000

Рік

Рис. 5.1.12. Розвиток механізованих способів дугового зварювання

в атмосфері захисних газів:

в Япоиії (І); у Франції (2); у ФРН (3); в Італії (4); у СШЛ (5); в ЄС (Є); в Україні (7)

5.1.2.1. НАПІВАВТОМАТИЧНЕ ДУГОВЕ ЗВАРЮВАННЯ В АТМОСФЕРІ ЗАХИСНИХ ГАЗІВ

Напівавтоматичне дугове зварювання в атмосфері за­хисних газів відрізняється від ручного тим, що тут автоматич­но подається електродний дріт на виріб, автоматично запалю­ється та підтримується дуга і лише вручну зварник переміщає електродний дріт уздовж майбутнього шва. Як захисні викори­стовують інертні (аргон, гелій) та активні гази (вуглекислий газ, азот, водень), а також суміші двох і більше газів. Найефе­ктивнішим з-поміж захисних газів є вуглекислий газ і аргон. Гелій використовують рідше з огляду на його високу ціну. Зва­рюють постійним струмом зворотної (плюс на електроді) та пря­мої полярності, застосовуючи плавкі й неплавкі електроди.

5.1.2.1.1. НАПІВАВТОМАТИЧНЕ ДУГОВЕ ЗВАРЮВАННЯ В АТМОСФЕРІ ВУГЛЕКИСЛОГО ГАЗУ

Напівавтоматичне дугове зварювання в атмосфері вуг­лекислого газу провадять лише плавким електродом у вигляді голого дроту великої довжини діаметром 0, 8...2 мм.

Вуглекислий газ С0₂ при високій температурі дуги частково дисоціює на оксид вуглецю CO і кисень О. Виділений кисень взаємодіє із залізом і легувальними елементами, утворюючи відповідні оксиди. Газоподібний CO сприяє утворенню nop у шві й розбризкуванню металу. Оксидаціину дію вуглекислого газу нейтралізують, ввівши до складу електродного дроту надлиш­кову кількість дезоксидаторів у вигляді кремнію і марганцю.

У напівавтоматі електродний дріт 10 (рис. 5.1.13) розмоту­ється з касети // і подається двома роликами — тяговим 9 і притискним 8 в зону дуги 13. Ролик 9 обертається регульова­ним електродвигуном Д постійного струму через механічний

редуктор 12. Струм значної густини від джерела живлення під­водиться до голого дроту за допомогою контакту 6, який розта­шований недалеко від дуги, щоб не перегрівати електрод. Дугу і зварювальну ванну 2 захищає від взаємодії з повітрям стру­мінь вуглекислого газу 4, що надходить з металевого балона в корпус пальника 7 і виходить через сопло 5. Тиск газу в балоні не перевищує 7, 5 МПа, знижується до робочого й автоматично підтримується в заданих межах газовим редуктором.

Умовою автоматичного підтримування дуги є стала її дов­жина, тобто рівність швидкості подачі в дугу електродного дро­ту v„ і швидкості його розплавлення v_p:

o„ = v_p.                                   (5.1.2)

Якщо ця рівність порушується, то її необхідно швидко від­новити одним з двох способів:

— змінюючи швидкість подачі и_л електродного дроту при сталому значенні и_р;

— використовуючи явище саморегулювання довжини дуги при сталій швидкості подачі і> „ електродного дроту.

Згідно з принципом регулювання довжини дуги розрізня­ють напівавтомати з регульованою швидкістю подачі електрод­ного дроту і напівавтомати з саморегулюванням довжини дуги.

Напівавтомати з регульованою швидкістю подачі електрод­ного дроту відновлюють порушену довжину дуги до нормаль­ної, змінюючи частоту обертання вала електродвигуна Д доти, поки не відновиться рівняння (5.1.2). Задана нормальна довжи­на дуги може бути порушена різними випадковими чинниками, серед яких — коливання напруги у силовій мережі, нерівності на поверхні зварюваного металу, пробуксовування електродно­го дроту між роликами тощо. В основі такого регулювання ле­жить пропорційна залежність між довжиною дуги та її напру­гою. Тут сила зварювального струму, а отже, й величина и_р за­лишаються практично незмінними. Електрична схема двигуна Д виконана таким чином, що зі зростанням напруги дуги частота обертання його вала збільшується, а зі зниженням напруги — зменшується аж до відновлення заданої довжини дуги.

У напівавтоматах з саморегулюванням довжини дуги будь-яке її відхилення від нормальної довжини зумовлює зміну сили

струму, а отже, і швидкості розплавлення електрода, внаслідок чого довжина дуги відновлюється. Швидкість подачі v„ елек­тродного дроту залишається незмінною.

Зі збільшенням довжини дуги від нормальної І (рис. 5.1.14) до /, її вольт-амперна характеристика (пунктирна лінія) зсу­неться угору, а точка перетину зі зовнішньою характеристикою засвідчить про зменшення сили зварювального струму від І₃ до /]₃. При сталій швидкості подачі v„ електродного дроту це спри­чинить зменшення швидкості розплавлення електрода v_p, вна­слідок чого рівняння (5.1.2) відновиться. Скорочення довжини дуги до 1₂ збільшує зварювальний струм до /_2з, що сприяє збіль­шенню значення v_v і відновленню довжини дуги до нормальної. Номінальну величину і> „ регулюють, змінюючи передавальне відношення редуктора.

Напівавтомати зі сталою швидкістю подачі електродного дроту прості за конструкцією і тому надійніші в роботі порівня­но з напівавтоматами з регульованою швидкістю подачі елек­тродного дроту. Водночас варто зазначити, що саморегулювання довжини дуги ефективне лише тоді, коли густина зварювально­го струму електрода достатньо велика.

У вуглекислому газі зварюють у всіх просторових положен­нях шва газо- і нафтопроводи, корпуси суден та інші конструк­ції, виконані з конструкційних вуглецевих і низьковуглецевих сталей.

Переваги напівавтоматичного дугового зварювання в атмос­фері С0₂:

— низька вартість зварювальних робіт;

— продуктивність праці у 2...З рази вища порівняно з руч­ним дуговим зварюванням;

— є можливість спостерігати за прокладенням шва.
Недоліки:

— надмірне розбризкування металу, значне виділення диму й аерозолів;

— не завжди естетичний зовнішній вигляд шва.

5.1.2.1.2. НАПІВАВТОМАТИЧНЕ ДУГОВЕ ЗВАРЮВАННЯ В АТМОСФЕРІ АРГОНУ

Розрізняють напівавтоматичне дугове зварювання в атмос­фері аргону плавким й неплавким електродом.

Схема напівавтоматичного дугового зварювання плавким електродом в атмосфері аргону подібна до схеми зварювання в атмосфері вуглекислого газу (див. рис. 5.1.13) з тією лише відмінністю, що замість вуглекислого газу в пальник подають аргон. Аргон не розчиняється у рідкому й твердому металі, не утворює хімічних сполук з більшістю елементів, що входять до складу цього металу, й забезпечує високоефективний за­хист рідкого металу.

В атмосфері аргону зварюють легкооксидівні сплави на ос­нові алюмінію, титану, магнію, леговані та високолеговані ста­лі постійним струмом зворотної полярності та великої густини. Струм зворотної полярності руйнує оксидну плівку зварюваних країв заготовок за допомогою важких позитивно заряджених іонів. Велика густина струму забезпечує добру якість шва через перехід від дрібнокрапельного до струменевого переносу мета­лу з електрода на виріб. Завдяки цьому підвищується якість шва й продуктивність зварювання.

Зварювання плавким електродом застосовують, щоб з'єдна­ти елементи конструкцій товщиною понад 2 мм в усіх просторо-

Рис. 5.1.15. Схема напівавтоматичного дугового зварювання неплавким

електродом в атмосфері аргону:

1, 3 — зварювана заготовка; 2 — зварювальна ванна; 4 — струмінь аргону; 5 — сопло;

6 — присадний матеріал; 7 — притискний ролик; 8 — касета; 9 — тяговий ролик; 10 — механічний редуктор; 11 — вольфрамовий неплавкий електрод; 12 — електродо­тримач; IS — корпус пальника; 14 — зварювальна дуга; Д — електродвигун

вих положеннях шва. Електрична дуга живиться від зварюваль­них випрямлячів з жорсткою зовнішньою характеристикою. Переваги аргонно-дугового зварювання:

— висока продуктивність зварювання;

— добра якість зварного шва;

— не потрібно застосовувати флюси;

— можна візуально спостерігати за процесом. Недолік — висока вартість аргону.

Схема напівавтоматичного дугового зварювання неплавким електродом зображена на рис. 5.1.15. Тут вольфрамовий елект­род 11 закріплений в електродотримачі 12 пальника. Неплав­кий електрод тільки підтримує горіння дуги. Присадний мате­ріал 6 подається зі сталою швидкістю и„ у дугу 14, де він і краї заготовок 1, З розплавляються і утворюють зварювальну ванну 2. Присадний матеріал вибирають близький за складом до ос­новного металу. Зварювальну дугу живлять постійним і змін­ним струмом.

Переважно використовують постійний струм прямої поляр­ності (плюс на виробі), що забезпечує стійке горіння дуги при напрузі 10... 15 В без значного нагрівання електрода. Тонкі за­готовки з відбортованими краями можна зварювати і без присад­ного матеріалу. Струмом прямої полярності зварюють високолеговані сталі, сплави міді, титану та ін.

Алюміній і його сплави рекомендується зварювати струмом зворотної полярності, під час чого напруга дуги зростає порів­няно з відповідною напругою прямої полярності, вольфрамовий електрод перегрівається, а його втрати збільшуються.

Продуктивність зварювання неплавким електродом менша порівняно зі зварюванням плавким електродом. Проте цьому способу віддають перевагу, коли недопустиме розбризкування електродного металу й коли зварюють метал товщиною від кіль­кох десятих міліметра.

5.1.2.2. АВТОМАТИЧНЕ ДУГОВЕ ЗВАРЮВАННЯ В АТМОСФЕРІ ЗАХИСНИХ ГАЗІВ

Автоматичне дугове зварювання в атмосфері захисних газів характеризується автоматичним запалюванням та підтри­муванням дуги, автоматичною подачею електрода на виріб і ав­томатичним переміщенням електрода уздовж шва.

У більшості автоматів використовують плавкий електрод у вигляді мотків, придатних для безпосереднього застосування на зварювальних автоматах і напівавтоматах. Його хімічний склад повинен бути близький до складу основного матеріалу. Марки сталевого зварювального дроту описані в п. 5.1.1.3. Такі автомати окрім механізмів, зображених на схемі (див. рис. 5.1.13) мають каретку з механізмом переміщення уздовж шва. Каретка складається з чотирьох коліс, редуктора і регульовано­го електродвигуна. Якщо колеса переміщують автомат безпосе­редньо по виробі, то такий автомат називають зварювальним трактором. Якщо котки автомата встановлені на окремому на­прямному пристрої (рейках), то автомат називають зварюваль­ною самохідною головкою.

⇐ Предыдущая12131415161718192021Следующая ⇒

Поделиться: