Аргонно дуговая сварка реферат

Обновлено: 02.07.2024

Инертные газы при сварке металлов должны присутствовать. Многим сварщикам интересно знать, зачем они нужны и если нужны, как их можно использовать. В этой статье мы рассмотрим назначение инертных газов и их применение.

Инертные газы являются своеобразной защитной оболочкой при сваривании. Во время сварочного процесса производится плавка металла. Если в этот момент вмешиваются другие газы, то сваривание уже не получится прочным и металл может стать слабее. Поэтому существуют газы, которыми можно ускорять сварочный процесс, например Гелий.

Гелий является инертным газом, не имеющим цвета, вкуса и запаха. Гелий намного легче воздуха. В Космосе Гелия предостаточно и он составляет около 20% космической массы. На Земле Гелия намного меньше. Он содержится в земной коре и образуется в результате распада радиоактивных элементов.

Гелий производят с помощью метода фракционной конденсации из природных газов, которые образуются при распаде пород, которые содержат в своем составе уран.

Гелия является газом, который не горит, не токсичен и не взрывоопасен. Однако если его концентрация превышена, вдыхая такой воздух, может возникнуть состояние недостатка кислорода, вследствие чего может возникнуть удушье. Жидкий Гелий является бесцветной низкокипящей жидкостью, которая способна вызвать обморожение или поразить слизистую оболочку глаз.

Помещения, в которых хранится Гелий, должна хорошо проветриваться, чтобы находящиеся в нем люди не могли получить от него вред. Баллоны с Гелием нельзя чрезмерно нагревать. Вентили самих баллонов нужно открывать постепенно. Как маркируются баллоны с гелием вы можете посмотреть из статьи "Что нужно чтобы варить аргоном"

Гелий используется при сварке нержавеющих видов стали, а также цветных металлов и химически активных материалов. Он имеет способность обеспечивать повышенное проплавление, благодаря чему его используют для сваривания металла большой толщины. Также он применяется для получения специальной формы сварочного шва. Ввиду того что он имеет не совсем низкую цену и повышенный расход, некоторые сварщики предпочитают работать с аргоном.

Также гелий применяется при лазерной сварке. Он подается в смеси с другими газами, чтобы создавать рабочую среду в газовых лазерах. Смесь газов подается в зону лазерной сварки в качестве плазмоподавляющего газа. При плазменной сваркеего обычно используют как добавку в плазмообразующий газ – аргон.

Из этой статьи можно увидеть, что использовать такой инертный газ как Гелий не очень выгодно, однако его все-таки используют многие сварщики для проведения сварочных работ нержавеющих сталей, цветных и других металлов, которые нуждаются в качественной проплавке и скреплению между собой.

История развития сварки в защитных газах

Инертные газы.

Инертными называют газы, не способные к химическим реакциям и практически не растворимые в металлах. Это одноатомные газы, атомы которых имеют заполненные электронами наружные электронные оболочки, чем и обусловлена их химическая инертность. Из инертных газов для сварки используют аргон, гелий и их смеси.

Аргон — негорючий и невзрывоопасный газ. Он не образует взрывчатых смесей с воздухом. Будучи тяжелее воздуха, аргон обеспечивает хорошую газовую защиту сварочной ванны. Аргон газообразный чистый поставляется согласно ГОСТ 10157—62 трех марок: А, Б и В (табл. 7-40). Содержание влаги для газообразного аргона всех трех марок не должно превышать 0,03 г/м 3 .

Аргон марки А рекомендуется применять для сварки и плавки активных и редких металлов (титана, циркония и ниобия) и сплавов на их основе, а также для сварки особо ответственных изделий из других материалов на заключительных этапах изготовления. Аргон марки Б предназначен для сварки и плавки плавящимся и неплавящимся вольфрамовым электродом сплавов на основе алюминия и магния, а также других сплавов, чувствитель ных к примесям растворимых в металле газов. Аргон марки В рекомендуется для сварки и плавки хромоникелевых коррозионностойких и жаропрочных сплавов, легированных сталей различных марок и чистого алюминия.

ТАБЛИЦА 7-40. СОСТАВ ГАЗООБРАЗНОГО АРГОНА (ГОСТ 10157—62), ОБ. %

Содержание	A	Б	В
Аргона Кислорода Азота	99,99 0,003 0,01	99,96 0,005 0,04	99,90 0,005 0,10

Особенно богаты гелием природные газы в США, что определяет широкое применение гелия для сварки в этой стране. В небольшом количестве гелий содержится в воздухе, и его подобно аргону получают в качестве побочного продукта в кислородных установках.

Инертные газовые смеси состоят, как правило, из аргона и гелия. Обладая большей плотностью, чем гелий, такие смеси лучше защищают металл сварочной ванны от воздуха. Особенно хорошими защитными свойствами обладает инертная газовая смесь, состоящая из 70 об.% аргона и 30. об.% гелия. Плотность такой смеси близка к плотности воздуха. Для сварки химически активных металлов находит применение инертная смесь, содержащая 60—65 об. % гелия, а остальное аргон. Инертные газовые смеси хотя заметно дороже, чем аргон, но превосходят его по интенсивности выделения теплоты электрической дуги в зоне сварки. Это имеет существенное значение при сварке металлов с высокой теплопроводностью.

Инертные газовые смеси требуемого состава обычно получают путем смешивания газов, поступающих из двух- отдельных баллонов, при помощи специальных смесителей. Некоторые зарубежные фирмы поставляют в баллонах готовую аргоно-гелиевую смесь требуемого состава.

Смеси инертных и активных газов находят все более широкое применение при сварке плавящимся электродом сталей различных классов ввиду их технологических преимуществ: меньшей по сравнению с активными газами интенсивностью химического воздействия на металл сварочной ванны, высокой устойчивости дугового процесса, благоприятного характера переноса электродного металла через дугу. По сравнению с чистым аргоном смеси инертных и активных газов имеют преимущества при сварке конструкционных сталей. Известно, что при плавящемся электроде лучшие характеристики процесса сварки обычно достигаются на постоянном токе обратной полярности. Однако при сварке стали применение в качестве защитного газа чистого аргона сопровождается нестабильностью положения катодного пятна на поверхности изделия. В результате получаются плохо сформированные сварные швы.

Добавка к аргону небольшого количества кислорода или другого окислительного газа существенно повышает устойчивость горения дуги и улучшает качество формирования сварных швов. Наличие кислорода в атмосфере дуги способствует более мелкокапельному переносу электродного металла. Это обусловлено поверхностно-активным действием кислорода на железо и его сплавы. Растворяясь в жидком металле и скапливаясь преимущественно на поверхности, кислород значительно снижает его поверхностное натяжение. В результате облегчается образование отдельных капель металла, а их размер уменьшается. Поэтому для сварки стали применяют не чистый аргон, а смеси с кислородом и углекислым газом Аr—О₂, Аr—СО₂, Аr—СО₂—О₂.

Рис. 7-37. Форма провара при сварке в защитных газах:
а — в аргоне;
б — в углекислом газе

Для сварки аустенитных сталей плавящимся электродом рекомендуется применять аргон с добавкой 1 об. % кислорода. Такая газовая смесь обеспечивает устойчивый процесс сварки и вместе с тем слабо окисляет металл сварочной ванны. Смесь аргона с 2 или 5 об.% кислорода целесообразно применять при сварке ферритных сталей, когда требуется струйный перенос электродного металла. При сварке в таких газовых смесях качество формирования швов высокое, з разбрызгивание электродного металла очень невелико. Недостатками упомянутых смесей аргона с кислородом являются интенсивное излучение дуги и характерное для аргона пальцевидное проплавление основного металла.

В этом отношении значительно лучшими являются смеси, содержащие углекислый газ. При сварке в смесях Аr +20% СО₂ и Аr + (15-=-30%) СО₂ + 5% О₂ интенсивность излучения столба дуги относительно невелика, а форма проплавления основного металла такая же, как и у углекислого газа (рис. 7-37). Вместе с тем эти смеси по химическому воздействию на металл сварочной ванны приближаются к углекислому газу.

Неблагоприятные изменения химического состава металла сварочной ванны происходят при защите углекислым газом. Металл науглероживается, а содержание марганца, ниобия и кремния заметно снижается. В результате снижается коррозионная стойкость металла шва, характеризуемая соотношением концентраций ниобия и углерода. Металл шва, сваренный в смеси Аr +1 % О₂, наименее отличается по химическому составу от исходной сварочной проволоки. Швы, сваренные в газовых смесях, содержащих углекислый газ, занимают в этом отношении промежуточное положение. Вместе с тем окисление металла сварочной ванны входящими в состав газовых смесей активными газами имеет и положительное значение.

Аргоно-водородную смесь (до 20 об. % Н₂) применяют при микроплазменной сварке. Наличие водорода в смеси обеспечивает сжатие столба плазмы, делает его более острым, сконцентрированным. Кроме того, водород создает в зоне сварки необходимую в ряде случаев восстановительную атмосферу.

При транспортировке баллонов с газом и работе с ними необходимо соблюдать правила обращения с баллонами высокого давления. Вследствие высокого внутреннего давления стенки баллонов находятся в напряженном состоянии и всякое местное возрастание напряжений может служить причиной разрушения недостаточно высококачественного баллона. Поэтому баллоны со сжатыми газами нельзя бросать и подвергать ударам и нагреву. Особую осторожность следует соблюдать зимой. У рабочего места баллон должен быть размещен вертикально и обязательно закреплен.

Активные газы. Активными защитными газами называют газы, способные защищать зону сварки от доступа воздуха и вместе с тем химически реагирующие со свариваемым металлом или физически растворяющиеся в нем. При дуговой сварке стали в качестве защитной среды применяют углекислый газ. Ввиду химической активности его по отношению к вольфраму сварку в этом газе ведут только плавящимся электродом. Применение углекислого газа обеспечивает надежную защиту зоны сварки от соприкосновения с воздухом и предупреждает азотирование металла шва. Углекислый газ оказывает на металл сварочной ванны окисляющее, а также науглероживающее действие. Из легирующих элементов ванны наиболее сильно окисляются алюминий, титан и цирконий, менее интенсивно — кремний, марганец, хром, ванадий и др.

Препятствием для применения углекислого газа в качестве защитной среды прежде являлись поры в швах. Поры вызывались кипением затвердевающего металла сварочной ванны от выделения СО вследствие недостаточной его раскисленности. Применение сварочных проволок с повышенным содержанием кремния устранило этот недостаток, что позволило широко использовать углекислый газ в сварочном производстве.

В углекислом газе не должны содержаться минеральные масла, глицерин, сероводород, соляная, серная и азотная кислоты, спирты, эфиры, органические кислоты и аммиак. В баллонах со сварочной углекислотой, кроме того, не должно быть воды. Ввиду дефицитности сварочной углекислоты I сорта для сварки находит применение сварочная углекислота II сорта и пищевая. Повышенное содержание водяных паров в такой углекислоте может при сварке привести к образованию пор в швах и снизить пластические свойства сварного соединения.

Влажность газа повышается в начале и конце отбора газа из баллона, поэтому в этих случаях чаще всего появляются дефекты в швах. Чтобы снизить содержание влаги в поступающем на сварку углекислом газе до безопасного уровня, на его пути устанавливают осушитель. Для улавливания влаги осушитель заполнен хлористым кальцием, силикагелем или другими поглотителями влаги. При выпуске газа из баллона вследствие эффекта дросселирования и поглощения теплоты при испарении жидкой углекислоты газ значительно охлаждается. При интенсивном отборе газа возможна закупорка редуктора замерзшей влагой, содержащейся в углекислоте, а также сухим льдом. Во избежание этого рекомендуется подогревать выходящий из баллона углекислый газ.

Для сварки может быть применена и твердая двуокись углерода (сухой лед), поставляемая по ГОСТ 12162—66 двух марок — пищевая и техническая. По содержанию примесей пищевая двуокись углерода соответствует требованиям, предъявляемым к жидкой сварочной углекислоте, тогда как техническая двуокись углерода загрязнена минеральными маслами. Сухой лед вырабатывают в виде блоков цилиндрической или прямоугольной формы.

Находит промышленное применение при сварке низкоуглеродистых и низколегированных конструкционных сталей газовая смесь углекислого газа с кислородом (СО₂ + + О₂). Применяют смесь, содержащую 30 об. % кислорода, в Японии — смесь с меньшим количеством кислорода (не более 20 об. %). Смесь СО₂ + О₂ оказывает более интенсивное окисляющее действие на Жидкий металл, чем чистый углекислый газ. Благодаря этому повышается жидкотекучесть металла, что улучшает формирование шва и снижает привариваемость капель металла к поверхности изделия. Кроме того, кислород дешевле углекислого газа, что делает смесь экономически выгодной. Смесь СО₂ + 30% Оа изготовляют из чистых углекислого газа и кислорода с помощью специальных смесителей.

Водород применяется при атомно-водородной сварке. Водород не имеет цвета, запаха и является горючим газом. Ввиду того, что смеси водорода с воздухом или кислородом взрывоопасны, при работе с ним необходимо соблюдать правила пожарной безопасности и специальные правила техники безопасности. В зависимости от способа получения технический водород выпускают четырех марок: А, Б, В и Г. Наиболее чистым является технический водород марки А, полученный электролизом воды. Содержание водорода в нем Должно быть не менее 99%, остальное в основном кислород. Технический водород поставляют в стальных баллонах при давлении до 150 ат, резино-тканевых газгольдерах и по трубопроводам. Баллоны с водородом окрашены в темно-зеленый цвет с тремя красными полосами по окружности.

Азот — бесцветный газ, без запаха, не горит и не поддерживает горение. Азот не растворяется в расплавленной меди и не взаимодействует с ней, а поэтому может быть использован при сварке меди в качестве защитного газа. Согласно ГОСТ 9293—59, азот поставляют четырех сортов: газообразный электровакуумный, газообразный 1-го сорта, газообразный 2-го сорта и жидкий. Содержание азота в этих сортах должно быть соответственно не менее об.%: 99,9; 99,5; 99 и 96. Главной примесью является кислород.

Область применения и преимущества аргонодуговой сварки

Основная область применения аргонодуговой сварки неплавящимся электродом – соединения из легированных сталей и цветных металлов. При малых толщинах аргонная сварка может выполняться без присадки. Способ сварки обеспечивает хорошее качество и формирование сварных швов, позволяет точно поддерживать глубину проплавления металла, что очень важно при сварке тонкого металла при одностороннем доступе к поверхности изделия. Он получил широкое распространение при сварке неповоротных стыков труб, для чего разработаны различные конструкции сварочных автоматов. В этом виде сварку иногда называют орбитальной. Сварка неплавящимся электродом – один из основных способов соединения титановых и алюминиевых сплавов.

Аргоновая сварка плавящимся электродом используется при сварке нержавеющих сталей и алюминия. Однако объем ее применения относительно невелик.

Основное применение сварки аргоном - ремонт алюминиевых, чугунных, изделий из силумина и нержавеющей стали. В этом процессе свариваются два однородных металла на молекулярном уровне. Не путайте простой припой и свариваемый металл. Тем более забудьте о холодной сварке - это клей с наполнителем из металлосодержащего порошка.
Есть люди, которые считают, что можно заклеить алюминиевую трубку, КПП, поддон, и т.д. можно без сварки аргоном, а воспользоваться эпоксидным клеем, тефлоновым карандашом или другими всевозможными химическими соединениями. Конечно же этого делать не нужно, а тем более это не даст желаемый результат.
Существует разнообразные способы соединения нескольких металлических деталей в неразъемную, целую конструкцию.

Аргонодуговая сварка – дуговая сварка в среде инертного газа аргона. Может осуществляться плавящимся или неплавящимся электродом. В качестве неплавящегося электрода обычно используется вольфрамовый электрод.

Аргон – инертный газ с атомной массой 39,9, в обычных условиях – бесцветный, без запаха и вкуса, примерно в 1,38 раза тяжелее воздуха. Аргон считается наиболее доступным и сравнительно дешевым среди инертных газов.

Аргон занимает третье место по содержанию в воздухе (после азота и кислорода), на него приходятся примерно 1,3% массы и 0,9% объема атмосферы Земли.

В промышленности основной способ получения аргона – метод низкотемпературной ректификации воздуха с получением кислорода и азота и попутным извлечением аргона. Также аргон получают в качестве побочного продукта при получении аммиака.

Универсальным, удобным и дающим хорошее качество соединения способом является сварка аргоном.

К главным достоинствам сварки аргоном можно отнести: простое изготовлении и дешезна.

Для обозначения аргонодуговой сварки могут применяться следующие названия

РАД – ручная аргонодуговая сварка неплавящимся электродом,
ААД – автоматическая аргонодуговая сварка неплавящимся электродом,
ААДП – автоматическая аргонодуговая сварка плавящимся электродом.

Для обозначения аргонодуговой сварки вольфрамовым электродом:
TIG – Tungsten Inert Gas (Welding) – сварка вольфрамом в среде инертных газов
GTAW – Gas Tungsten Arc Welding – газовая дуговая сварка вольфрамом.

1.2 Технология аргонодуговой сварки неплавящимся электродом

Дуга горит между свариваемым изделием и неплавящимся электродом (обычно из вольфрама). Электрод расположен в горелке, через сопло которой вдувается защитный газ. Присадочный материал подается в зону дуги со стороны и в электрическую цепь не включен.

Рисунок. Аргонодуговая сварка неплавящимся электродом, схема процесса

Аргонная сварка может быть ручной, когда горелка и присадочный пруток находятся в руках сварщика, и автоматической, когда горелка и присадочная проволока перемещаются без непосредственного участия сварщика.

Осциллятор для зажигания дуги подает на электрод высокочастотные высоковольтные импульсы, которые ионизируют дуговой промежуток и обеспечивают зажигание дуги после включения сварочного тока. Если аргонная сварка производится на переменном токе, осциллятор после зажигания дуги переходит в режим стабилизатора и подает импульсы на дугу в момент смены полярности, чтобы предотвратить деионизацию дугового промежутка и обеспечить устойчивое горение дуги.

При сварке на постоянном токе на аноде и катоде выделяется неодинаковое количество тепла. При токах до 300А 70% тепла выделяется на аноде и 30% на катоде, поэтому практически всегда используется прямая полярность, чтобы максимально проплавлять изделие и минимально разогревать электрод. Все стали, титан и другие материалы, за исключением алюминия, свариваются на прямой полярности. Алюминий обычно сваривается на переменном токе для улучшения разрушения оксидной пленки.

Для улучшения борьбы с пористостью к аргону иногда добавляют кислород в количестве 3–5%. При этом защита металла становится более активной. Чистый аргон не защищает металл от загрязнений, влаги и других включений, попавших в зону сварки из свариваемых кромок или присадочного металла. Кислород же, вступая в химические реакции с вредными примесями, обеспечивает их выгорание или превращение в соединения, всплывающие на поверхность сварочной ванны. Это предотвращает пористость.

1.3 Применение аргона при сварке

Аргон используется в качестве инертного защитного газа при дуговой сварке, в том числе в качестве основы защитной газовой смеси (с кислородом, углекислым газом). Является основной защитной средой при сварке алюминия, титана, редких и активных металлов.

Аргон также применяется при плазменной сварке в качестве плазмообразующего газа, при лазерной сварке в качестве плазмоподавляющего и защитного газа.

В зависимости от требуемых объемов потребления аргона могут использоваться несколько схем его обеспечения. При объеме потребления до 10 000 м 3 /г аргон обычно доставляют в баллонах. При объеме потребления свыше 10 000 м 3 /г аргон целесообразно перевозить в жидком виде в специальных емкостях железнодорожным или автомобильным транспортом. При транспортировке по железной дороге применяются специализированные цистерны 8Г-513 или 15-558. На автомобильном транспорте наиболее часто устанавливаются универсальные газовые емкости типа ЦТК объемом от 0,5 до 10 м 3 . В этих емкостях также могут транспортироваться кислород и азот.

При централизованном снабжении схемы обеспечения сварочных постов аргоном могут быть следующими:

непосредственно от транспортной емкости через перекачивающий насос и стационарный газификатор в сеть (см. рисунок ниже);

от транспортной емкости в стационарную емкость с дальнейшей газификацией и подачей в сеть;

заполнение баллонов от транспортной газификационной установки.

Рисунок. Снабжение аргоном сварочных постов от транспортной емкости.

При аргонодуговой сварке и сварке в среде гелия химический состав металла шва лишь незначительно изменяется вследствие испарения некоторых элементов. Однако в металле шва часто наблюдаются поры, вызываемые загрязнением.. Во избежание этого необходимо следить за чистотой электродной проволоки и места сварки основного металла. Свариваемые кромки и прилегающие к ним участки поверхности шириной 20-25 мм должны быть тщательно очищены от загрязнений.

Аргонодуговая сварка, так же как и сварка в углекислом газе и смесях активных газов, может производиться во всех пространственных положениях. При сварке в вертикальном, горизонтальном и потолочном положениях используется электродная проволока диаметром 1,2 мм, при автоматической и полуавтоматической сварке в нижнем положении - проволока диаметром 1,2- 3.0 мм.

Недостатки аргонодуговой сварки

Недостатками аргонодуговой сварки являются невысокая производительность при использовании ручного варианта. Применение же автоматической сварки не всегда возможно для коротких и разноориентированных швов.

1.4 Область применения преимущества и общие характеристики

аргонодуговой сварки

Аргон практически не вступает в химические взаимодействия с расплавленным металлом и другими газами в зоне горения дуги. Будучи на 38% тяжелее воздуха, аргон вытесняет его из зоны сварки и надежно изолирует сварочную ванну от контакта с атмосферой.

При аргонодуговой сварке возможен крупнокапельный или струйный перенос электродного металла. При крупнокапельном переносе процесс сварки неустойчивый, с большим разбрызгиванием. Его технологические характеристики хуже, чем при полуавтоматической сварке в углекислом газе, так как вследствие меньшего давления в дуге капли вырастают до больших размеров. Диапазон токов для крупнокапельного переноса достаточно велик, например для проволоки диаметром d = 1,6 мм I_св = 120–240А. При силе тока I_св больше 260А происходит резкий переход к струйному переносу, стабильность процесса сварки улучшается, разбрызгивание уменьшается. Однако такие токи не всегда соответствуют технологическим требованиям. Поэтому более рационально для обеспечения стабильности процесса использовать импульсные источники питания дуги, которые обеспечивают переход к струйному переносу на токах около I_св ≈ 100А.

1.5 Аргонодуговая сварка углеродистых и легированных сталей

Сварка низкоуглеродистых и низколегированных сталей в аргоне применяется редко, так как эти стали хорошо свариваются под флюсом и в углекислом газе, и лишь в исключительных случаях, когда требуется получение швов высокого качества, используется инертный газ.

При применении чистого аргона для сварки конструкционных сталей соединения характеризуются недостаточной стабильностью и неудовлетворительным формированием шва. Добавка к аргону небольшого количества кислорода или углекислого газа существенно повышает устойчивость горения дуги и улучшает формирование шва. Растворяясь в жидком металле и скапливаясь преимущественно на поверхности, кислород значительно снижает его поверхностное натяжение. Поэтому для сварки сталей применяют не чистый аргон, а смеси с кислородом или углекислым газом.

Высокие технологические свойства при сварке сталей обеспечиваются при добавке к аргону до 1-5 % кислорода. При применении кислорода понижается критический ток, при котором капельный перенос переходит в струйный; дуга горит стабильно, обеспечивая сварку небольших толщин. Кислород способствует увеличению плотности металла шва, улучшению сплавления, уменьшению подрезов и увеличению производительности процесса сварки. Кислород снижает содержание углерода в металле шва до более низкого уровня. Избыток кислорода в защитном газе приводит к образованию пор в металле шва.

Для сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей может также применяться аргон с добавкой 10- 20 % углекислого газа. Углекислый газ способствует устранению пористости в швах и улучшению формирования шва.

Высоколегированные стали успешно свариваются в инертных газах и их смесях. При этом обеспечивается высокая стабильность дуги и минимальный угар легирующих элементов. Химический состав металла шва регулируется за счет применения проволоки нужного состава. При сварке легированных сталей обычно применяется электродная проволока такого же химического состава, как и основной металл. Выбор состава смеси зависит от состава стали и степени ее легирования. Стали, которые содержат в своем составе элементы с высокой активностью к кислороду (алюминий титан цирконий и т. п.) свариваются в атмосфере инертных газов (аргон, гелий). Режимы для сварки высоколегированных сталей различных толщин выбираются опытным путем. Ориентировочные режимы автоматической и полуавтоматической сварки стыковых соединений толщиной 4-10 мм на постоянном токе обратной полярности приведены в таблице 1.

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ САРАТОВСКОЙ ОБЛАСТИ

Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение

Подготовил: мастер п/о

Карпов Алексей Викторович

Принципы и приборы аргонной сварки

Практически любой вид работы с металлом и на производстве, и в мастерской требует применения такого вида обработки материала, как сварка. Режут и сваривают металлические детали с помощью различных сварочных агрегатов. Принципы работы у них могут отличаться, но конечный результат одинаков - получается неразъемное прочное соединение между свариваемыми элементами из металла. Наибольшей популярностью среди всех типов сварочного оборудования пользуются передвижные сварочные агрегаты. Выбор сварочного оборудования на современном потребительском рынке столь велик, что новичку не мудрено растеряться в этом многообразном сварочном изобилии. Для каждого вида и объема сварочных работ имеется наиболее подходящее сварочное оборудование. Скажем, для использования в домашних условиях наиболее приемлемым является аппарат дуговой сварки. В этом случае края соединяемых металлических деталей плавятся под воздействием электрической дуги. Вследствие относительной дешевизны электродов по сравнению с другими видами расходных материалов, любители, как правило, отдают предпочтение сварке ММА. Такой вид сварки можно осуществлять с помощью трансформаторов и инверторов. При этом если говорить о надежности этого сварочного оборудования, то недостатком трансформаторов, конечно, является переменный ток, который мешает созданию ровного шва, и солидный вес. Но в остальном это сварочное оборудование не так требовательно, как инвертор, который весьма чувствителен к влажности и пыли, и в конечном итоге трансформатор выходит более надежным и долговечным. И, все-таки, начинающему сварщику лучше остановить свой выбор на инверторе, с ним легче освоиться в новом деле сварки, поскольку здесь не возникает проблем с поджигом дуги или залипанием электродов. К тому же инверторы имеют меньший вес и размеры. Во многих отраслях промышленности применяется сварка и сварочное оборудование. Профессионалы предпочитают пользоваться универсальным сварочным оборудованием, например, трехфазным инвертером. Такие сварочные агрегаты одинаково хорошо подходят для осуществления дуговой сварки штучными электродами, аргонно-дуговой сваркой с использованием неплавящегося электрода, сваркой с применением электродной или порошковой проволоки, для пайки. Также это оборудование может быть использовано для выполнения такой операции, как точечная сварка. При этом параметры сварки задаются и регулируются с помощью микропроцессора. Сварочный агрегат поставляется в комплекте с расходными материалами и другими необходимыми принадлежностями для сварки. Предметом исследования является, сварка и применяемое оборудование аргонной сварки. Задачей исследования является, изучить аргонно-дуговую сварку, и её применение, а также технические средства аргонной сварки.

1.Сварка: понятие и история .

2 Понятие сварка

Сварка - технологический процесс получения неразъемных соединений материалов посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при их местном или пластическом деформировании, или совместным действием того и другого. Сваркой соединяют однородные и разнородные металлы и их сплавы, металлы с некоторыми неметаллическими материалами (керамикой, графитом, стеклом и др.), а также пластмассы. Сварка - экономически выгодный, высокопроизводительный и в значительной степени механизированный технологический процесс, широко применяемый практически во всех отраслях машиностроения. Физическая сущность процесса сварки заключается в образовании прочных связей между атомами и молекулами на соединяемых поверхностях заготовок. Для образования соединений необходимо выполнение следующих условий: освобождение свариваемых поверхностей от загрязнений, оксидов и адсорбированных на них инородных атомов; энергетическая активация поверхностных атомов, облегчающая их взаимодействие друг с другом; сближение свариваемых поверхностей на расстояния, сопоставимым с межатомным расстоянием в свариваемых заготовках. В зависимости от формы энергии, используемой для образования сварного соединения, все виды сварки разделяют на три класса: термический, термомеханический и механический. К термическому классу относятся виды сварки, осуществляемые плавлением с использованием тепловой энергии (дуговая, плазменная, электрошлаковая, электронно-лучевая, лазерная, газовая и др.). К термомеханическому классу относятся виды сварки, осуществляемые с использованием тепловой энергии и давления (контактная, диффузионная и др.). К механическому классу относятся виды сварки, осуществляемые с использованием механической энергии и давления (ультразвуковая, взрывом, трением, холодная и др.).

3.Понятие аргонно-дуговой сварки и её применение .

4. Применение, преимущества и недостатки аргонно-дуговой сварки

Основная область применения аргонно-дуговой сварки неплавящимся электродом - соединения из легированных сталей и цветных металлов. При малых толщинах аргонная сварка может выполняться без присадки. Способ сварки обеспечивает хорошее качество и формирование сварных швов, позволяет точно поддерживать глубину проплавления металла, что очень важно при сварке тонкого металла при одностороннем доступе к поверхности изделия. Он получил широкое распространение при сварке неповоротных стыков труб, для чего разработаны различные конструкции сварочных автоматов. В этом виде сварку иногда называют орбитальной. Сварка неплавящимся электродом - один из основных способов соединения титановых и алюминиевых сплавов. Сварка алюминия Аргоновая сварка в настоящее время широко применяется при ремонте различных узлов и агрегатов автомобиля, таких как радиатор, конденсор, поддон картера, деталей КПП, блок двигателя, различных силуминовых кронштейнов, кондиционерных трубок и т.д. При этом особенностью аргонно-дуговой сварки является возможность применения этой технологии во многих смежных областях. Аргонная сварка позволяет проводить полный спектр сварочных работ с такими металлами как алюминий, нержавеющая сталь, титан, медь, силумин, дюралюминий, а также цветными и черными металлами. Технология аргонно-дуговой сварки алюминия. Аргонная сварка не имеет ничего общего с пайкой или плазменным напылением.

Сварка алюминия - процесс сложный и требующий от специалиста высокой квалификации. В первую очередь это связано с химическими особенностями алюминия. При нагреве алюминия и его соприкосновении с кислородом воздуха, на поверхности образуется пленка окисла, которая препятствует работе с ним с использованием обычной электродуговой сварки. Для предотвращения взаимодействия нагретого алюминия с содержащимся в воздухе кислородом применяют один из инертных газов, а именно аргон. Для сварки применяют тугоплавкие электроды из вольфрама. Электрод окружен керамическим соплом, из которого под высоким давлением к месту сварки нагнетается аргон. Благодаря этому в области сварки аргоном поддерживается среда с очень низким содержанием кислорода, что позволяет держать электрическую дугу между деталью и окончанием неплавящегося электрода. Главная цель создаваемой таким путем электродуги - это плавка самой детали и присадочной проволоки. Аргонная сварка также подходит для различных сплавов. Присадочный материал выбирается близкий по составу к металлу, из которого изготовлена деталь. Сварка выполняется с двух сторон, шов получившийся после дуговой сварки с аргоном, представляет собой единое целое со свариваемыми деталями, что позволяет обеспечить прочность, герметичность, и долговечность будущего изделия.

Сварка нержавеющих сталей, и черных металлов

Изделия из нержавеющей стали изготавливают методом сварки, штамповки и механической обработки. За счет обладания антикоррозионными свойствами нержавеющая сталь заняла лидирующее место в сфере деятельности человека,ее применяют во всех отраслях начиная от пищевой и заканчивая тяжелым машиностроением. Нержавеющая сталь это материал очень практичный ,договечный, и даже в какой то степени благородный. Выбор метода сварки зависит от марки стали назначения, и не во всех случаях получаются равнозначные механические и корозионные свойства. При определении режимов сварки необходимо учитывать склонность основного металла и металла шва к растрескиванию,что связано с физическими свойствами и структурными изменениями,пртекающими в прцессе нагрева металла под сварку, прцессами , протекающими во время плавления и застывания литого металла, и процессами протекающими при охлаждении в сварном шве. Процесс сваривания нержавеющих сталей достаточно кропотливый и трудоемкий. Прежде всего сваривание нержавейки необходимо проводить в среде защитных газов (аргон). Качество сварного соединения зависит от подготовки свариваемых поверхностей. Пленку из оксида, которая образуется в процессе сваривания, нужно удалить. Изделия или элементы конструкции из нержавеющей стали свариваются при помощи электродов из вольфрама, на которые подается постоянный ток. Сама сварка производится плавно, на короткой дуге углом вперед. Угол между электродом и присадочным материаллом должен быть равным примерно 90 гр.,подача присадочного материалла должна присходить постоянно. По окончанию сварочного процесса, аргон, или другой защитный газ, нужно подавать пока температура металла не снизится до 400 С. После сварки на поверхности сварного соединения образуется пористый оксидный слой, содержащий в основном хром. Этот слой в значительной степени ослабляет стойкость сопротивления к корозии. Хром оксидного слоя в основном материалле возникает из стали, вследствие чего под оксидным слоем образуется т. н. со сниженным содержанием хрома. Если существует необходимость, что бы стойкость сварного соединения к коррозии была столь же высокой, как и у основного материалла, оксидный слой и зону со сниженным содержанием хрома следует удалить, т. е. сварное соединение должно пройти последующую обработку.

Сварка титана

Титан и его сплавы благодаря высоким физико-химическим свойствам все больше применяют в качестве конструкционного материала для авиационной и ракетной техники, химического машиностроения, приборостроения, судо- и машиностроения, в пищевой и других отрослях прмышленности. Титан почти в два раза легче стали, его плотность 4,5 г/см3, он обладает высокими механическими свойствами, коррозионной стойкостью при нормальных и высоких температурах иво многом активных средах, теплопроводность титана почти четыре раза меньше теплопроводности железа. Сварка титана затруднена его способностью активно взаимодействовать с газами при нагреваниии. Уже при температуре450 С образуются оксид титана TiO2 и слой окалины, насыщенный кислородом и называемый альфированным слоем. Такой слой при сварке способствует образованию трещин. Содержание кислорода в титановых сплавав допускается не более 0.015%. Азот активно взаимодействует с титаном, повышая его прочность и снижая пластичность. Содержание азота в сплавах титана допускается не более 0,04-0,05%. Вследствие активного взаимодействия титана и его сплавов с газами, электроды с покрытием не обеспечивают требуемого качества сварного соединения и не применяется дуговая сварка. Применяют ручную дуговую сварку вольфрамовыми электродами в аргоне, гелии или в их смеси. Сварку с местной защитой производят, подавая газ через сопло горелки, иногда с насадками, увеличивающими зону защиты. С обратной стороны стыка деталей устанавливают медные подкладные планки с канавкой, по длине которой равномерно подают аргон. При сложной конструкции деталей, когда осуществить местную защиту сложно, сварку ведут с общей защитой в камерах с контролируемой атмосферой. Это могут быть камеры-насадки для защиты части свариваемого узла (жесткие камеры из металла) или мягкие из ткани со смотровым окном и встроенными рукавицами для рук сварщика. В камеры помещают детали, сварочную остнастку и горелку. Для крупных ответственных узлов применяют обитаемые камеры обьемом до 350м3, вкоторых устанавливают сварочные автоматы и манипуляторы. Камеры ваккумируются, затем заполняются аргоном, через шлюзы в них входят сварщики в скафандрах. Аргоно дуговой сваркой вольфрамовым электродом детали толщиной 0.5-1.5 мм сваривают в стык без зазора и без присадки, а толщиной более 1.5 мм - с присадочной проволокой. Кромки свариваемых деталей и проволока должны зачищаться так, что бы был снят насыщенный кислородом альфированный слой. Проволока должна пройти ваккумный отжиг при температуре 900-1000С в течении 4 ч. Сварку ведут на обычных установках для аргонно-дуговой сварки неплавящимся электродом на постоянном токе прямой полярности. На сварочной горелке закрепляется специальная насадка для защиты инертным газом от воздуха участков металла с температурой 250-300 С и выше. Размеры этих участков, определяются расчетами по формулам распространения тепла в металлах при сварке. Обратную сторону шва защищают с применением специальных насадок и подкладок.

Сварка - экономически выгодный, высокопроизводительный и в значительной степени механизированный технологический процесс, широко применяемый практически во всех отраслях машиностроения. Аргонно-дуговая сварка - дуговая сварка в среде инертного газа аргона. Может осуществляться плавящимся или неплавящимся электродом. В качестве неплавящегося электрода обычно используется вольфрамовый электрод. Основная область применения аргонно-дуговой сварки неплавящимся электродом - соединения из легированных сталей и цветных металлов.

5. Список литературы

1.Чернышов Г.Г. Сварочное дело Сварка и резка металлов ИРПО, 2004.

2.В.Л. Лихачев Электродуговая сварка. Пособие для сварщиков и специалистов сварочного производства, 2004.

Аргонодуговая сварка – это метод сварного соединения деталей, суть которого заключается в тепловом воздействии на детали в среде инертного газа аргон.
В свою очередь, аргонодуговая сварка подразделяется на два основных типа: она может производиться плавящимся или не плавящимся электродом. В качестве твердого не плавящегося электрода обычно применяют вольфрамовые электроды. Для сварки изделий из алюминия и нержавеющей стали обычно применяют плавящиеся электроды

Вложенные файлы: 1 файл

аргоно-дуговая сварка.doc

Аргонодуговая сварка – это метод сварного соединения деталей, суть которого заключается в тепловом воздействии на детали в среде инертного газа аргон.

В свою очередь, аргонодуговая сварка подразделяется на два основных типа: она может производиться плавящимся или не плавящимся электродом. В качестве твердого не плавящегося электрода обычно применяют вольфрамовые электроды. Для сварки изделий из алюминия и нержавеющей стали обычно применяют плавящиеся электроды. Аргонодуговая сварка деталей из других металлов и сплавов производится неплавящимися вольфрамовыми электродами, а в случае автоматической сварки – электродной проволокой.

Также аргонодуговая сварка бывает ручной и автоматической.

Для обозначения аргонодуговой сварки могут применяться следующие названия:

Общие характеристики аргонодуговой сварки.

При аргонодуговой сварке возможен крупнокапельный или струйный перенос электродного металла. При крупнокапельном переносе процесс сварки неустойчивый, с большим разбрызгиванием. Его технологические характеристики хуже, чем при полуавтоматической сварке в углекислом газе, так как вследствие меньшего давления в дуге капли вырастают до больших размеров. Диапазон токов для крупнокапельного переноса достаточно велик, например, для проволоки диаметром d = 1,6 мм Iсв = 120–240А. При силе тока Iсв больше 260А происходит резкий переход к струйному переносу, стабильность процесса сварки улучшается, разбрызгивание уменьшается. Однако такие токи не всегда соответствуют технологическим требованиям. Поэтому более рационально для обеспечения стабильности процесса использовать импульсные источники питания дуги, которые обеспечивают переход к струйному переносу на токах около Iсв ≈ 100А.

Технология аргонодуговой сварки неплавящимся электродом.

Рис. Аргонодуговая сварка неплавящимся электродом, схема процесса

При этом способе сварки зажигание дуги, в отличие от сварки плавящимся электродом, не может быть выполнено путем касания электродом изделия по двум причинам.

Во-первых, аргон обладает достаточно высоким потенциалом ионизации, поэтому ионизировать дуговой промежуток за счет искры между изделием и электродом достаточно сложно (при аргонной сварке плавящимся электродом после того, как проволока коснется изделия, в зоне дуги появляются пары железа, которые имеют потенциал ионизации в 2,5 раза ниже, чем аргона, что позволяет зажечь дугу).

Область применения и преимущества аргонодуговой сварки.

Этот способ сварки очень эффективен для соединения деталей из цветных металлов и легированных сталей, а также алюминия, титана и прочих материалов, которые не получился сварить обычной сваркой. Сварка неплавящимся электродом – один из основных способов соединения титановых и алюминиевых сплавов. Если толщина свариваемых деталей небольшая, аргонодуговая сварка выполняется без присадочного материала.

Недостатки аргонодуговой сварки.

Читайте также: