ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Сварка неплавящимся электродом в среде инертных газов из "Монтаж и сварка конструкций из нержавеющей стали и алюминия " Этот метод широко применяется для сварки алюминия и его сплавов, так как он обеспечивает высокое качество сварки без применения каких-либо химически активных веществ, остатки которых могли бы привести к коррозии. [c.85] Особенности электрической дуги. Для сварки алюминия неплавящимся электродом в среде инертных газов, как было указано выше, пригоден только переменный ток. В полупериод, когда основной металл является катодом (—), разрушается пленка окислов на алюминии дуга при этом неустойчива, вольфрамовый электрод получает большую тепловую нагрузку. В полупериод прямой полярности дуга горит устойчиво, прогревая основной металл, вольфрам несколько охлаждается пленка окислов в это время не разрушается. [c.85] Защита дуги и расплавленного металла осуществляется инертными газами — аргоном или гелием, потенциал ионизации которых сравнительно высок (15,7 в для аргона и 24,5 в для гелия). При сварке обмазанными электродами дуга легко возбуждается и поддерживается, так как пары щелочных металлов, входящих в обмазку, имеют потенциал ионизации всего 4—5 в. При сварке в среде инертных газов этих паров нет и ток через столб дуги может проходить только за счет ионизации аргона или гелия. [c.85] При изменении полярности 100 раз в секунду ток и напряжение на дуге проходят через нулевое значение дуга в это время гаснет. Для надежного восстановления дуги на обратной полярности источнику питания необходимо иметь напряжение холостого хода свыше 200 в. Такое напряжение не может быть применено по условиям техники безопасности и экономическим соображениям. На практике сварочную дугу питают от трансформатора с напряжением холостого хода около 60 в. Зажигание и восстановление горения дуги осуществляют при помощи посторонних ионизаторов, включенных в схему осцилляторов или генераторов импульсов. Осцилляторы на сварочную дугу подают переменное напряжение от 3000 до 6000 в, которое является безопасным, так как его частота составляет 150—500 кгц. Осцилляторы позволяют зажигать дугу, не касаясь непосредственно электродом изделия. Генераторы импульсов подают на дугу строго синхронно (в начале полу-периода обратной полярности) импульсы напряжения величиной около 300 в, обеспечивающие стабильное горение дуги, обычно возбужденной при помощи осциллятора. [c.86] Превышение допустимой плотности приводит к повышенному оплавлению вольфрамового электрода и загрязнению шва вольфрамовыми включениями. [c.86] На устойчивость и характеристику дуги влияют состав и свойства защитных газов, скорость их истечения, наличие примесей в газах. Так, например, в среде гелия дуга менее устойчива и требует более высокого напряжения источника, чем в среде аргона. Слишком большая скорость истечения газов вследствие охлаждения вольфрама и столба дуги снижает устойчивость дуги, которая может также нарушаться из-за попадания воздуха в зону дуги. [c.86] Важнейшее свойство дуги вольфрам — алюминий — ее выпрямляющее действие на переменный ток. В полупериоды, когда нагретый вольфрамовый электрод является катодом, проводимость дуги, а следовательно, и ток больше, чем в полупериоды обратной полярности. В сварочной цепи таким образом появляется постоянная составляющая переменного тока. Длительность полу-периодов обратной полярности, в течение которых 15 разрушается пленка оки-слов, уменьшается. Это 20 приводит к нарушению процесса сварки, неспла-влению из-за наличия неразрушенной пленки окислов. На шве появляется серый налет, ухудшается формирование шва. Для ликвидации или уменьшения постоянной составляющей переменного тока в сварочном оборудовании предусматриваются специальные устройства (см. гл. VI). [c.87] Газовая защита дуги. Качество газовой защиты при сварке алюминия оказывает решающее влияние на качество сварки. Инертный газ, вытекающий из сопла, должен надежно защищать от атмосферы ванну расплавленного металла, нагретые концы присадочной проволоки и вольфрамового электрода. [c.87] К чистоте инертного газа при сварке алюминия предъявляются жесткие требования. Если в аргоне содержится 0,3% кислорода и более, то резко ухудшается формирование шва, уменьшается зона катодного распыления, окисляется вольфрам, образуя летучиежел-тые окислы. Примеси азота ухудшают формирование шва, насыщают металл шва иглами нитридов, образуя на поверхности коричневый налет. При сварке магниевых сплавов эти явления обнаруживаются при содержании азота свыше 0,15%. Примесь водорода (свыше 1%) приводит к образованию пористости и пленки серого цвета на шве уменьшается также катодное пятно. Особенно плохо на качество сварки влияют водяные пары, которые при температуре дуги диссоциируют на кислород и водород. Допустимое содержание влаги в защитном газе—около 0,05% (точка росы примерно—50°С). [c.87] На эффективность газовой защиты (далее рассматривается в основном защита аргоном) влияют многие факторы, важнейший из них — характер газовой струи, выходящей из сопла. Речь идет о ламинарном (упорядоченном, параллельном) и турбулентном (завихряющемся) истечении. При завихрении струи газа возможен захват воздуха струей защита ванны при этом нарушается. Характер истечения газа зависит от скорости истечения, формы и размеров сопла. При больших скоростях истечения, а следовательно, при больших расходах газа ламинарность газового потока может нарушиться. При слишком малых скоростях истечения (малых расходах) газ легко отклоняется от сварочной ванны, особенно при большой скорости сварки или при работе на сквозняке. Скорость истечения при заданном расходе газа зависит от диаметра сопла, который, в свою очередь, зависит от диаметра электрода. Диаметры сопел для аргоно-дуговой сварки приведены ниже. [c.88] Наилучший характер истечения газовой струи обеспечивают сопла с цилиндрической формой выходного отверстия, несколько хуже — сопла с конической формой. Имеются данные о положительном влиянии на характер газового потока так называемых газовых линз — пористых перегородок, помещаемых на выходе струи из сопла. [c.88] Аргон в 1,4 раза тяжелее воздуха, а гелий в 7 раз его легче. Поэтому поведение газовых струй после выхода из сопла горелки будет различным. Аргон, дойдя до свариваемой детали, тонким слоем растекается по ней, оттесняя воздух при сварке в нижнем положении гелий сразу поднимается вверх, открывая доступ воздуху с боков (рис. 33). [c.88] Учитывая нагрев защитного газа от сварочной дуги, соотношение плотностей газа и воздуха будет несколько иным, изменяющимся в зависимости от длины и мощности дуги. После нагрева плотность гелия еще больше уменьщается, поэтому расход гелия при сварке в нижнем положении примерно в 2—2,5 раза больше. [c.88] Завихрения газовой струи могут возникать из-за неровностей обреза сопла, а также брызг металла, осевших внутри сопла. Эти завихрения нарушают защиту дуги и приводят к дефектам сварки, причины образования которых на первый взгляд трудно объяснить. [c.89] При сварке встык листов и труб, собранных с зазором, возможен подсос воздуха через зазор в стыке. Для устранения этого явления изменяют угол наклона горелки 5 (рис. 34), приближая его к 90°. При сварке ответственных трубопроводов внутрь трубы поддувается аргон или гелий, защищающий корень шва и устраняющий подсос воздуха. [c.90] Разработаны и другие методы увеличения эффективности газовой защиты и снижения расхода сравнительно дорогих инертных газов используется двойная газовая защита, когда небольшую струю инертного газа защищает наружная струя воздуха. Имеются сведения о подогреве защитного газа до температуры 650° С, что вызывает увеличение объема выходящего газа. [c.90] Оптимальные нормы расхода аргона и гелия приведены в таблицах режимов сварки. Большинство авторов считает, что расход гелия примерно на 30% больше, чем расход аргона. Однако, по данным Ф. И. Раздуя, специально изучавшего сварку в среде гелия, расход последнего должен быть в 2—2,5 раза больше, чем расход аргона. Ниже расходы гелия приведены по данным Ф. И. Раздуя [32]. [c.91] Техника ручной аргоно-дуговой сварки алюминия. Даже при наличии осциллятора целесообразно зажигать дугу на графитовой или угольной пластинке, чтобы разогреть конец вольфрамового электрода. После нагрева электрода дугу быстро возбуждают в месте сварки. Следует помнить, что нельзя касаться изделия электродом, так как вольфрам при этом загрязняется, нарушается устойчивость дуги, резко ухудшается формирование шва. Если касание все же произошло, то загрязненный конец электрода надо очистить наждачным кругом или удалить загрязнения путем их испарения, задержав на 5—7 сек дугу на графитовой пластине. [c.91] Угол между присадочной проволокой и электродом должен быть около 90 . Поперечные колебания вольфрамового электрода не допускаются для уменьшения опасности окисления размеры ванны должны быть минимальными. Длина дуги должна быть стабильной, так как от нее зависит величина сварочного тока и, следовательно, глубина проплавления. При увеличении длины дуги уменьшаются тепловая мощность дуги и глубина провара, а ширина зоны расплавления увеличивается. В этом случае снижается производительность сварки, увеличиваются коробления и загрязнения шва. Поэтому сварку алюминия надо вести с минимальной длиной дуги на максимальных для данной толщины сварочном токе и скорости сварки. Практически длина дуги устанавливается от 1 до 5 мм. [c.91] На качество и производительность сварки алюминия большое влияние оказывает подготовка кромок. Наиболее простой и производительной оказалась сварка без присадки по отбортованным кромкам, применимая для толщин до 2—3 мм, если при этом не образуется щелей и пазух, нарушающих коррозионную стойкость алюминия (рис. 37). Следует избегать нахлесточных и тавровых швов, заменяя их стыковыми. Одностороннюю сварку встык целесообразно производить на подкладке из нержавеющей стали с формирующей канавкой. Алюминий толщиной до 5—6 мм можно сваривать ручной сваркой без снятия фасок. [c.92] Вернуться к основной статье