Механическая сварка в среде защитных газов реферат

Обновлено: 02.07.2024

Замечательный русский изобретатель Н.Г.Славянов был по образованию инженером, металлургом.

Последняя четверть прошлого века явилась периодом становления электротехники-науки о процессах, связанных с практическим применением электрических явлений. 30-летний руководитель орудийных и механических производств на одном из крупнейших в России пушечных заводов в Перми, Н.Г.Славянов увидел в электротехнике будущее металлургии, обработки металлов. Он глубоко изучил эту область науки.

Через шесть лет после открытия Н.Н.Бенардосом дуговой сварки, в 1888 году Н.Г.Славянов творчески развил эту идею, разработав и применив сварку металлическим электродом. Впервые в мире этот способ был внедрен Славяновым на Пермском заводе.

Он сконструировал и опробовал автоматическое приспособление для регулировки длины дуги. Это был прообраз современных сварочных аппаратов. Изобретение обессмертило его имя и имеет огромное значение и по сей день.

Так Славяновым была написана одна из страниц истории важнейшей области техники — дуговой сварки металлов, находящей самое широкое применение в современной промышленности и строительстве.

1. Сущность дуговой сварки

При сварке в зону дуги 1 через сопло 2 непрерывно подается защитный газ 3. Теплотой дуги расплавляется основной металл 4 и, если сварку выполняют плавящимся электродом, расплавляется и электродная проволока. Расплавленный металл сварочной ванны, кристаллизуясь, образует шов. При сварке неплавящимся электродом электрод не расплавляется, а его расход вызван испарением металла или частичным оплавлением при повышенном допустимом сварочном токе.

Образование шва происходит за счет расплавления кромок основного металла или дополнительно вводимого присадочного металла. В качестве защитных газов применяют инертные: аргон (бесцветный газ, в 1,38 раза тяжелее воздуха, нерастворим в жидких и твердых металлах. Аргон выпускают высшего и первого сортов. Поставляют и хранят аргон в стальных баллонах в сжатом газообразном состоянии под давлением 15 МПа) и гелий и активные: углекислый газ (бесцветный, со слабым запахом, в 1,52 раза тяжелее воздуха, нерастворим в твердых и жидких металлах. Выпускают углекислый газ сварочный, пищевой и технический. Для сварки газ поставляют и хранят в стальных баллонах в сжиженном состоянии под давлением 7 МПа) , водород, кислород и азот, газы, а также их смеси (Аг + Не, Аг + СО2, Аг + О2, СО2 + О2 и др.).

Технология дуговой наплавки металлов

. наплавки Дуговая наплавка под флюсом. Нагрев и расплавление металла, так же как при сварке, осуществляются теплом дуги, горящей между плавящимся электродом и основным металлом под слоем флюса. Наплавка . металл расплавляется и перемешивается с электродным металлом, а в хвостовой части происходят кристаллизация расплава и образование металла шва. Наплавлять можно слои металла . аргоне или гелии. Наплавка .

По отношению к электроду защитный газ можно подавать центрально или сбоку. Сбоку газ подают при больших скоростях сварки плавящимся электродом, когда при центральной защите надежность защиты нарушается из-за обдувания газа неподвижным воздухом. Сквозняки или ветер при сварке, сдувая струю защитного газа, могут резко ухудшить качество сварного шва или соединения. В некоторых случаях, особенно при сварке вольфрамовым электродом, для получения необходимых технологических свойств дуги, а также с целью экономии дефицитных и дорогих инертных газов используют защиту двумя концентрическими потоками газа.

Сварку в защитных газах отличают следующие преимущества:

Ш высокая производительность (в 2-3 раза выше обычной дуговой сварки);
Ш возможность сварки в любых пространственных положениях, хорошая защита зоны сварки от кислорода и азота атмосферы, отсутствие необходимости очистки шва от шлаков и зачистки шва при многослойной сварке;
Ш малая зона термического влияния;
Ш относительно малые деформации изделий;
Ш возможность наблюдения за процессом формирования шва;
Ш доступность механизации и автоматизации.

Недостатками этого способа сварки являются необходимость принятия мер, предотвращающих сдувание струи защитного газа в процессе сварки, применение газовой аппаратуры, а в некоторых случаях и применение относительно дорогих защитных газов.

2. Технологические параметры процессы

Углекислый газ по влиянию на форму шва занимает промежуточное положение.

Широкий диапазон используемых защитных газов, обладающих значительно различающимися теплофизическими свойствами, обусловливает большие технологические возможности этого способа как в отношении свариваемых металлов (практически всех), так и их толщин (от 0,1 мм до десятков миллиметров).

Сварку можно выполнять, используя также неплавящийся (угольный, вольфрамовый) или плавящийся электрод.

По сравнению с другими способами сварка в защитных газах обладает рядом преимуществ:

Ш высокое качество сварных соединений на разнообразных металлах и сплавах различной толщины;
Ш возможность сварки в различных пространственных положениях;
Ш возможность визуального наблюдения за образованием шва, что особенно важно при полуавтоматической сварке;
Ш отсутствие операций по засыпке и уборке флюса и удалению шлака;
Ш высокая производительность и легкость механизации и автоматизации;
Ш низкая стоимость при использовании активных защитных газов.

К недостаткам способа по сравнению со сваркой под флюсом относится необходимость применения защитных мер против световой и тепловой радиации дуги.

Курсовая работа сварка в защитном газе

. окисления в зону горения дуги под небольшим давлением подают защитный газ. Общий вид рабочего поста для сварки алюминия аргонодуговой сваркой представлен на рисунке . 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 Для сварки применяют тугоплавкие электроды .

При сварке в среде защитных газов различают следующие основные способы: сварка постоянной дугой, импульсной дугой; плавящимся электродом и неплавящимся электродом.

Наиболее широко применяется сварка в среде защитных газов плавящимся и неплавящимся электродами.

Сварка неплавящимся электродом в защитных газах — это процесс, в котором в качестве источника теплоты применяется дуга, возбуждаемая между вольфрамовым или угольным (графитовым) электродом и изделием.

Сварка постоянным током прямой полярности позволяет получать максимальное проплавление свариваемого металла.

При сварке плавящимся электродом в среде защитных газов различают следующие две основные разновидности процесса: сварка короткой дугой и сварка длинной дугой.

Сварка неплавящимся электродом

Условием стабильного горения дуги при дуговой сварке в защитной среде инертных газов на переменном токе является регулярное восстановление разряда при смене полярности. Потенциал возбуждения и ионизации инертных газов аргона и гелия выше, чем у кислорода, азота и паров металла, поэтому для возбуждения дуги переменного тока требуется источник питания с повышенным напряжением холостого хода. Сварочная дуга в среде инертных газов (аргона или гелия) отличается высокой стабильностью и для ее поддержания требуется небольшое напряжение. Высокая подвижность электронов обеспечивает достаточное возбуждение и ионизацию нейтральных атомов при столкновении с ними электронов.

В том случае, когда катодом является вольфрам, дуговой разряд происходит главным образом за счет термоэлектронной эмиссии благодаря высокой температуре плавления и относительно низкой теплопроводности вольфрама, что обусловливает неодинаковые условия горения дуги при прямой и обратной полярности. При обратной полярности (изделие является катодом — минус) напряжение при возбуждении дуги должно быть больше, чем при прямой полярности. Поэтому из-за значительной разницы в свойствах вольфрамового электрода и свариваемого металла кривая напряжения дуги имеет не симметричную форму, а в ней появляется постоянная составляющая, которая вызывает появление в сварочной цепи постоянной составляющей тока. Постоянная составляющая тока в свою очередь создает постоянное магнитное поле в сердечнике трансформатора и дросселя, что приводит к уменьшению мощности сварочной дуги и ее устойчивости. Появление в цепи постоянной составляющей тока не обеспечивает нормального ведения процесса сварки и особенно при сварке алюминиевых сплавов, так как сварочная ванна даже при небольшом содержании кислорода и азота покрывается тугоплавкой пленкой окислов и нитридов, которые препятствуют сплавлению кромок и формированию шва.

Очищающее действие сварочной дуги при сварке переменным током проявляется в те полупериоды, когда катодом является изделие благодаря катодному распылению, так как в этом случае происходит разрушение окисной и нитридной пленок.

Технологические основы процесса сварки металлов и сплавов (её .

. свой век. До практического применения дуги для целей сварки прошло 80 лет. Н.Н.Бенардос впервые применил электрическую дугу между угольным электродом и металлом для сварки. Он применил созданный им . тогда впервые в мире были разработаны новые высокопроизводительные виды сварки, это электрошлаковая, в углекислом газе, диффузная и другие. Фундаментальные исследования по разработке новых процессов .

При обратной полярности применяют низкие плотности тока, а практически такая дуга не применяется. При прямой полярности тепла выделяется меньше на электроде, так как его значительная часть расходуется на плавление свариваемого металла.

Сварка плавящимся электродом

При дуговой сварке плавящимся электродом в среде защитных газов геометрическая форма сварного шва и его размеры зависят от мощности сварочной дуги, характера переноса металла через дуговой промежуток, а также от взаимодействия газового потока и частиц металла, пересекающих дуговой промежуток, с ванной расплавленного металла.

В процессе сварки на поверхность сварочной ванны оказывает давление столб дуги за счет потока газов, паров и капель металла, вследствие чего столб дуги погружается в основной металл, увеличивая глубину проплавления. Поток газов и паров металла, направляемый от электрода в сварочную ванну, создается благодаря сжимающему действию электромагнитных сил. Сила воздействия сварочной дуги на ванну расплавленного металла характеризуется ее давлением, которое будет тем больше, чем концентрированнее поток газа и металла. Концентрация потока металла увеличивается с уменьшением размера капель, который определяется составом металла, защитного газа, а также направлением и величиной сварочного тока.

Сварочная дуга, образованная в результате плавления электрода в среде инертных газов, имеет форму конуса, столб которой состоит из внутренней и внешней зоны. Внутренняя зона имеет яркий свет и большую температуру.

Во внутренней зоне происходит перенос металла, и ее атмосфера заполнена святящимися парами металла. Внешняя зона имеет менее яркий свет и представляет собой ионизированный газ.

3. Область применения

электрод флюс шлак сварка

Области применения сварки в защитных газах охватывают широкий круг материалов и изделий (узлы летательных аппаратов, элементы атомных установок, корпуса и трубопроводы химических аппаратов и т. п.).

Аргонодуговую сварку применяют для цветных (алюминия, магния, меди) и тугоплавких (титана, ниобия, ванадия, циркония) металлов и их сплавов, а также легированных и высоколегированных сталей.

В углекислом газе сваривают конструкции из углеродистой и низколегированной сталей (газо- и нефтепроводы, корпуса судов и т. д.).

Преимущество полуавтоматической сварки в СО ₂ с точки зрения ее стоимости и производительности часто приводит к замене ею ручной дуговой сварки покрытыми электродами.

Заключение

Сварку в среде защитных газов различают на следующие основные способы: сварка постоянной дугой, импульсной дугой; плавящимся электродом (сварка короткой дугой и сварка длинной дугой) и неплавящимся электродом.

Так как дуговую сварку в среде защитных газов можно использовать разными способами сваривания, то данная сварка нашла большое применение в сфере строительства. При такой сварке получается шов высококачественного сварочного соединения на разнообразных металлах и сплавах различной толщины. В таких швах отсутствует необходимость очистки шва от шлаков и зачистки шва при многослойной сварке.

Библиографический список

УДК 625. Полосин М. Д. П52 Машинист дорожных и строительных машин .

. 2,6. 11,9 назад 4,1. 8,4 4,1. 8,4 4,1. 8,4 3,4. 6,1 4,1 . 7,8 Дорожный просвет, мм 380 330 380 330 330 Объем грунта, . При необходимости экстренного вмешательства в работу такой системы машинист бульдозера вручную включает соответствующую секцию гидрораспределителя. . Отвал соединен с базовым трактором двумя брусьями и винтовыми раскосами. Благодаря изменению длины раскосов, вручную .

2. Ганенко А.П. и др. Оформление текстовых и графических материалов при подготовке дипломных проектов, курсовых и письменных экзаменационных работ (требования ЕСКД): Учеб. для нач. проф. образования: Учебник для сред. Проф. образования. — М.: ПрофОбрИздат, 2001. — 352с.

Примеры похожих учебных работ

ДП ПЗ. Разработка технологии сборки и сварки емкости для хранения нефтепродуктов. .

. программу подготовки электросварщиков для данного вида сварки; Изм. докум. Подпись Дата 7 7 1 Описание конструкции 1.1 Назначение и условия работы цистерны Конструкция представляет собой ёмкость для .

Сварка плавлением

. и высокой температуры на конце электрода происходит плавление металла, образование и отрыв капли, которая переносится . Для уменьшения разбрызгивания металла при дуговой сварке плавящимся электродом сварку проводят с повышенной плотностью сварочного .

Оборудование для ручной дуговой и механизированной сварки

. применяется при дуговой автоматической сварке. 3. Изучить оборудование, которое применяется при механизированной сварке. 1. Оборудование для ручной дуговой сварки 1.1 Сущность ручной дуговой сварки С помощью ручной дуговой сварки выполняется большой .

Возникновение и развитие сварки (2)

. газа с кислородом и др. Газовая сварка осуществляется путём нагрева до . сварки перед этими процессами следующие: экономия металла – 10. 30% и более в зависимости от сложности конструкции уменьшение трудоёмкости работ, сокращение сроков работ .

Технология сварки металлов

. увеличение прочности, ударной вязкости при незначительном снижении пластичности. 2. Технология сварки металлов сталь электродуговой сварка пайка Сварка - технологический процесс получения неразъемных соединений материалов посредством установления .

Общая характеристика процесса механизированной сварки в среде защитных газов. Установка для механизированной сварки А-547-Р. Основные параметры режимов механизированной сварки в среде CO2. Механизированная сварка труб с использованием процесса STT.

Рубрика	Производство и технологии
Вид	реферат
Язык	русский
Дата добавления	24.06.2015
Размер файла	435,4 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

1. Механизированная сварка в среде защитных газов

Механизированной (полуавтоматической) дуговой сваркой называется дуговая сварка, при которой подача плавящегося электрода или присадочного металла или относительное перемещение дуги и изделия выполняется с помощью механизмов.

При механизированной сварке в качестве плавящегося электрода используется проволока сплошного сечения, порошковая и самозащитная порошковая проволока. В случае применения проволоки сплошного сечения или порошковой проволоки для защиты сварочной дуги и наплавленного металла применяются защитные газы. Защитный газ, обтекая зону дуги, защищает её от окружающей среды. При отсутствии специальных защитных мер химический состав и механические свойства наплавленного металла резко ухудшаются. Теплотой дуги расплавляется основной и присадочный металл. Расплавленный металл сварочной ванны, кристаллизуясь, образует шов. Схема подачи защитного газа показана на рис. 1.

Рис. 1. Схема подачи защитного газа в зону сварки: 1 - сопло; 2 - электрод; 3 - зона дуги; 4 - защитный газ; 5 - расплавленный металл сварочной ванны; 6 - свариваемое изделие

В качестве защитных газов применяют инертные (аргон и гелий) газы. Данный вид сварки обозначается как MIG (metal inert gas). А также активные (углекислый газ, водород, кислород и азот) газы или их смеси (Аг + Не, Аг + С02, Аг + 02, СОг + 02 и др.). Данный вид сварки обозначается как MAG (metal active gas). Выбор защитного газа зависит от свариваемого материала и применяемого электрода.

В инертных газах (аргоне, гелии) и их смесях сваривают нержавеющие, жаропрочные и другие стали, цветные металлы (титан, никель, медь, алюминий). Инертные газы не взаимодействуют с расплавленным металлом и его окислами, они только защищают зону дуги и жидкую сварочную ванну от кислорода и азота воздуха.

Сварка в инертных газах применяется в тех случаях, когда сварка другими методами дает худшие результаты или вообще не может быть использована.

Механизированная дуговая сварка в среде С02 плавящимся электродом относится к MAG сварке, получила широкое распространение в промышленности при сварке углеродистых, низколегированных и других сталей.

Наибольшее применение сварка в С02 нашла в судостроении, машиностроении, строительстве трубопроводов, при выполнении монтажных работ, изготовлении котлов и аппаратуры различного назначения и т.д.

- высокая производительность сварки, которая достигается вследствие хорошего использования тепла сварочной дуги;

- высокое качество сварных швов;

- возможность сварки в различных пространственных положениях с применением полуавтоматической и автоматической сварки;

- низкая стоимость защитного газа;

- возможность сварки на весу без подкладки.

- требуется менее квалифицированный персонал по сравнению с ручной сваркой.

Какие факторы влияют на степень окисления:

При сварке в среде СO2 под воздействием высокой температуры дуги молекулы СO2 диссоциируют полностью по реакции:

Поэтому при сварке в среде СO2 происходит окисление атомов элементов (С , Fe, Mn , Si и др.), содержащихся в электродной проволоке и в основном металле.

Для повышения количества марганца и кремния в металле шва, уменьшающегося в результате угара, и подавления реакции окисления углерода при сварке в углекислом газе применяют электродную проволоку с повышенным содержанием марганца и кремния.

На степень окисления углерода, кремния и марганца при сварке в углекислом газе влияют: напряжение, величина и полярность сварочного тока, а также диаметр электродной проволоки. С повышением напряжения окисление увеличивается, а при возрастании сварочного тока и уменьшении диаметра проволоки (повышении плотности тока) - уменьшается. Сварка на постоянном токе обратной полярности дает меньшее окисление, чем на токе прямой полярности. При сварке проволокой диаметром 0,5 - 1,0 мм происходит значительно меньшее окисление элементов, чем при сварке проволокой больших диаметров. Поэтому более тонкая проволока обеспечивает получение плотных швов.

2. Установка для механизированной сварки А-547-Р

Установка А-547-Р предназначена для электродуговой сварки плавящимся стальным электродом в среде углекислого газа, стыковых, нахлёстанных и угловых соединений. В установке используется электродная проволока диаметром 0,8 1,0 мм марки Св-08ГС, Св-08Г2С и др.

Сварочная установка состоит из пункта электрогазового питания и полуавтомата.

Пункт электрогазового питания включает в себя двухпостовой сварочный преобразователь (или выпрямитель) и рампу из шести баллонов с углекислым газом для питания двух сварочных постов, установленных на общей раме, источник тока размещен под защитным кожухом. Для сварки в углекислом газе применяют также специальные генераторы, имеющие жесткую или пологопадаюшую характеристику и хорошие динамические свойства, характеризуемые быстрым нарастанием сварочного тока в момент короткого замыкания.

Углекислотная рампа состоит из шести баллонов, коллектора, подогревателя газа, осушителя и редуктора. Газ через коллектор поступает в электроподогреватель, осушитель и в редуктор для понижения давления газа. Подготовленный рабочий газ по шлангу подается на горелку полуавтомата.

Двухпостовой полуавтомат А-547-Р состоит из двух переносных механизмов подачи электродной проволоки, двух горелок со шлангами, пусковых кнопок и пультов управления. Переносный механизм подачи проволоки собран в небольшом чемодане вместе с кассетой-катушкой для электродной проволоки.

Подача электродной проволоки осуществляется приводом с электродвигателем постоянного тока. Скорость подачи изменяется плавно за счет изменения числа оборотов электродвигателя или ступенчато за счет смены подающего ролика в пределах от 120 до 460 м/ч.

Сварочная горелка полуавтомата малогабаритная, облегченная без водяного охлаждения. Сопло и наружные части горелки изолированы от токоведущих частей. Гибкий шланг состоит из двух спиралей, обтянутых тремя слоями медной токоведущей оплетки и помещенных в общую резиновую трубку. Изготовленные по этой схеме шланги обладают достаточной прочностью, гибкостью и удобны в работе. Длина гибкого шланга полуавтомата равна 1500 мм. По стальной внутренней спирали шланга подается электродная проволока к сварочной горелке. Наружная спираль служит для придания гибкому шлангу упругости.

Рис. 2: 1 - баллон с СО2; 2 - электроподогреватель газа; 3 - осушитель; 4 - редуктор; 5 -манометр давления в баллоне; 6 - манометр давления в шланге; 7 - газовый шланг; 8 -источник питания; 9 - пульт управления; 10 - цепь сварочного тока; 11- механизм подачи сварочной проволоки; 12 - гибкий шланг полуавтомата; 13 - сварочная горелка; 14 - объект сварки

Конструктивно механизм подачи выполнен в виде переносных устройств с регуляторами скорости подачи проволоки, режимов управления, подачи газа и др. Пульт управления полуавтомата монтируется на выпрямителе или преобразователе. На щитке пульта управления смонтированы контактор для включения и выключения сварочного тока, реостат регулировки скорости подачи электродной проволоки, выключатель, амперметр, вольтметр и розетка для подключения подогревателя газа.

3. Основные параметры режимов механизированной сварки в среде CO2

Для сварки низкоуглеродистых сталей режим сварки подбирают, исходя из получения нормального (оптимального) формирования сварного шва, то есть получения шва с заданными размерами. При этом параметры режима сварки должны обеспечивать устойчивость процесса, необходимое проплавление свариваемого металла и оптимальную скорость сварки.

механизированный дуговой сварка

Диаметр электродной проволоки выбирают в зависимости от конструктивных и технологических данных сварного соединения (толщины свариваемых изделий, размера сварного шва, положения сварного шва в пространстве и т. д.). Сварные швы на практике чаще всего имеют катеты 2. 6 мм (рис.3), сварку которых целесообразно производить в сочетании с диаметрами электродной проволоки.

Таблица 2. Взаимосвязь диаметра сварочной проволоки с напряжением дуги и расположением шва в пространстве

Диаметр электродной проволоки, мм

Напряжение на дуге, В, при расположении шва в пространстве

Зависимость катета шва и диаметра электродной проволоки, приведена в табл. 1. Данные, приведённые в табл. 1, определены из оптимальных режимов сварки, обеспечивающих хорошее формирование шва и высокую производительность сварки относительно соответствующего катета шва.

Напряжение дуги является основным параметром режима сварки, определяющим длину дуги и качество металла шва. Изменение напряжения и длины дуги влияют на величину разбрызгивания, наличие пор и надрезов, внешний вид и качество шва. Рекомендуемая зависимость между напряжением, диаметром электродной проволоки и пространственным положением шва указана в табл. 2.

4. Механизированная сварка труб с использованием процесса STT

Аббревиатура STT расшифровывается как "Surface Tension Transfer" -- это так называемый механизм переноса капли с помощью сил поверхностного натяжения. Он представляет собой одну из разновидностей процесса переноса короткими замыканиями, который реализуется при дуговой сварке в среде защитных газов с одним важным отличием -- расплавленный металл переносится за счет сил поверхностного натяжения сварочной ванны, которая как бы втягивает в себя жидкую каплю металла с конца проволоки. Электромагнитное сжимающее давление (Пинч-эффект) дополнительно помогает капле отделиться, но не является основным механизмом переноса, как это наблюдается при обычной сварке короткими замыканиями. Этот вид переноса позволяет значительно сократить разбрызгивание и дымообразование в отличие от традиционных методов. Процесс прост в использовании, обеспечивает хороший контроль сварочной ванны и позволяет значительно снизить вероятность образования несплавлений. Он не требует от сварщика высокой квалификации для того, чтобы выполнить качественное сварное соединение. Кроме этого, простота способа STT сокращает время обучения сварщиков. Компанией “Lincoln Electric” специально для этого процесса разработан 2250 амперный инверторный источник питания “Invertec STT II”, реализующий технологию управления сварочным током. При сварке за счет регулирования выходного тока (аналогичной импульсно-дуговой сварки) добиваются вышеуказанных преимуществ. “Invertec STT II” отличается от обычных сварочных источников. Он не является ни источником с жесткой характеристикой, ни источником с крутопадающей характеристикой. Аппарат имеет обратную связь, которая отслеживает основные этапы переноса капли и мгновенно реагирует на процессы, происходящие между электродом и сварочной ванной, изменяя величину сварочного тока. “Invertec STT II” во многом отличается от обычных машин.

Сварка с использованием процесса STT предназначена для односторонней механизированной сварки корневого слоя шва стыков труб проволокой сплошного сечения в среде углекислого газа труб диаметром 325-1220 мм с толщинами стенок до 20 мм включительно, а также для сварки всех слоев шва стыков труб аналогичных диаметров с толщиной стенки до 8 мм включительно.

Процесс STT рекомендуется для выполнения корневого слоя швов при сварке труб с зазором, а также для сварки тонколистового металла. Он позволяет сваривать все стали, начиная с простой углеродистой, кончая сплавами с высоким содержанием никеля

- скорость подачи сварочной проволоки;

- длительность заднего фронта импульса.

Напряжение, требуемое дугой, автоматически устанавливается источником питания. Это приводит к тому, что количество тепла, вводимого в сварочную ванну, не зависит от скорости подачи проволоки. Помимо этого, улучшаются условия контроля за формированием сварочной ванны. Этап Пинч-эффекта также автоматически контролируется источником.

Сварка корневого шва неповоротных стыков труб

Сварка корневого слоя швов стыков труб традиционно является наиболее сложным этапом сварочно-монтажных работ при сооружении трубопроводов. Применение сварки методом STT, с его возможностью управлять механизмом переноса и контролем за формированием сварочной ванны, удается значительно облегчить выполнение корневого слоя шва.

Режимы сварки процессом STT имеют более широкий диапазон по сравнению с обычной сваркой в среде защитных газов.

Если при обычной сварке труб (заданной марки и типоразмера) для получения качественного соединения используются конкретные значения напряжения дуги и скорости подачи сварочной проволоки (сварочного тока), то при процессе STT могут использоваться различные варианты режимов для этих целей. При сварке аппаратом “Invertec STT II” может применяться проволока большего диаметра по сравнению с той, которая применяется при аналогичных работах с источником, имеющим жесткую характеристику.

При сварке труб процессом STT используется V- образная разделка кромок в соответствии со стандартом API (рис.4).

Рис. 4. Разделка кромок для сварки процессом STT

Процесс менее чувствителен к плохой сборке, чем обычные методы сварки. Вылет электрода составляет 9,5-15,9 мм. Обычной ошибкой при сварке является слишком большой вылет. Для лучшего контроля за вылетом электрода необходимо, чтобы контактный наконечник выступал от торца сопла сварочной горелки на расстоянии 6,4 мм.

Техника сварки STT

Механизированную сварку процессом STT корневого слоя шва неповоротных стыков труб ведут на спуск (рис.5). Процесс начинают в верхней части трубы в положении 12-ти часов. Возбуждение дуги производят на одной из кромок. Затем дугу переносят на противоположную кромку, формируя при этом сварочную ванну. На этом участке трубы сварку осуществляют с дугообразными колебаниями небольшой амплитуды. Дугу следует располагать внутри сварочной ванны в первой 1/4 или 1/3 от ее переднего фронта. Дугу нельзя располагать на передней кромке сварочной ванны. В позициях от 12- ти до 10-го часов сварку производят с наклоном электрода назад под углом 45°. Совершая дугообразные колебания, не следует задерживаться на кромках трубы. Прямолинейные колебания с кромки на кромку приводят к увеличению проплавления.

Кажется, что при расположении дуги в сварочной ванне нельзя добиться необходимого проплавления, как это наблюдается при обычной полуавтоматической сварке в защитных газах, где увеличение проплавления происходит при размещении дуги на передней кромке ванны. Однако при сварке STT большая глубина проплавления достигается при горении дуги внутри сварочной ванны.

С позиции 10-ти часов амплитуду колебаний можно уменьшить и затем совсем прекратить их, продолжая двигаться вдоль стыка и располагая дугу внутри сварочной ванны в первой трети от её переднего фронта. Угол наклона электрода на этом участке уменьшают на 10°. В позиции 4:30-5:00 часов колебания можно возобновить и увеличить угол наклона электрода. Это зависит от зазора и притупления свариваемых кромок. При прекращении сварки дуга прерывается на одной из кромок. По внешнему виду наплавленного валика можно судить о необходимости корректировки сварочных параметров. Существуют различные комбинации величин пикового и базового тока, которые позволяют получить необходимую форму корневого шва. Увеличение разбрызгивания наблюдается при слишком низком значении пикового тока.

Влияние сварочных параметров процесса STT на форму корневого слоя шва

При заданной скорости подачи сварочной проволоки форму корневого слоя шва (наружный и обратный валик) можно независимо контролировать.

Пиковый ток управляет длиной сварочной дуги, которая влияет на форму корневого шва (рис.6). Базовый ток регулирует общее тепловложение, которое влияет на форму обратного валика.

Регулировка длительности заднего фронта импульса "TAILOUT" -- это дополнительная регулировка тепловыделений на дуге. В большинстве случаев при сварке корневых швов регулятор "TAILOUT" устанавливают в позицию "О".

При выполнении прихватки возбуждение дуги производят на одной из кромок. Затем дугу переносят на противоположную кромку, формируя при этом сварочную ванну. Прихватку выполняют требуемой длины. Прерывание дуги обязательно производят на одной из кромок, а не в зазоре.

Начало и конец каждой прихватки необходимо сошлифовать, чтобы обеспечить плавный переход от корневого шва к прихватке.

Процесс STT не позволяет полностью проплавить прихватку. В процессе сварки корневого шва при заходе и выходе с прихватки колебания прекращают, чтобы обеспечить хорошее сплавление.

Список используемой литературы

1. Технология и оборудование механизированной сварки: Учебно-методическое пособие. /сост. Мустафин Ф.М., Собачкин А.С.- Уфа: УГНТУ, 2007. -29 с.

Подобные документы

Классификация электрической сварки плавлением в зависимости от степени механизации процесса сварки, рода тока, полярности, свойств электрода, вида защиты зоны сварки от атмосферного воздуха. Особенности дуговой сварки под флюсом и в среде защитных газов.

презентация [524,2 K], добавлен 09.01.2015

Выбор и обоснование способов сварки и сварочных материалов, рода тока и полярности. Характеристика основного металла. Описание механизированного сборочно-сварочного приспособления. Расчет режимов для ручной дуговой и механизированной сварки в среде СО2.

курсовая работа [221,6 K], добавлен 20.01.2014

Общий критерий выбора технологии и режима сварки. Химический состав сварочной проволоки Св-08Г2С. Параметры режимов механизированной сварки, оказывающие влияние на размеры и форму шва. Контроль сварочных материалов и мероприятия по технике безопасности.

курсовая работа [197,4 K], добавлен 12.03.2014

Сущность процесса дуговой сварки в среде защитных газов. Описание сварной конструкции. Обоснование выбора материала, типа производства и оборудования. Расчет режимов сварки. Техника безопасности, противопожарные мероприятия и охрана окружающей среды.

курсовая работа [1,3 M], добавлен 13.02.2012

Характеристика материала и сварки стали 20Х12ВНМФ как разновидности жаропрочной высоколегированной стали. Виды сварки: ручная дуговая, под флюсом, электрошлаковая, в среде защитных газов. Схема переноса жидкого металла при электронно-лучевой сварке.

Сваркой называется технологический процесс получения неразъёмных соединений. Сварку применяют для соединения однородных и разнородных металлов и сплавов, металлов с некоторыми неметаллическими материалами (керамикой, графитом, карборундом, стеклом и др.), а также пластмасс [1].
Сварка — экономичный, высокопроизводительный и в значительной степени механизированный технологический процесс; её широко применяют практически во всех отраслях машиностроения и строительной промышленности. Сварку, как один из основных технологических процессов используют в авиации, ракето- и судостроении (при изготовлении цельносварных корпусов судов), при строительстве домн, резервуаров для хранения жидкости и газов, нефти и газопроводов, в транспортном машиностроении (при изготовлении цистерн, цельнометаллических вагонов), в энергомашиностроении (при производстве котлов, паровых и гидравлических турбин и многих других машин и конструкций).
Необходимость автоматизации сварочных процессов определяется, прежде всего, такими их характерными особенностями, как высокие энергетические параметры, скоротечность отдельных этапов энергетических преобразований и процесса формирования сварного соединения, труднодоступность зоны сварки для непосредственного измерения и контроля, повышенный уровень вредных воздействий на здоровье человека и необходимость оперативной оптимизации сварочных процессов в соответствии с выбранным критерием. В этой связи наиболее перспективной является автоматическая сварка под слоем флюса.
Цель работы – рассмотреть особенности сварки в среде защитных газов и алгоритм расчёта её параметров.

1 - сварочная проволока; 2 - газовое сопло; 3 - токоподводящий мундштук; 4 - корпус горелки; 5 - рукоять горелки; 6 - механизм подачи проволоки; 7 - атмосфера защитного газа; 8 - сварочная дуга; 9 - сварочная ванна
Рисунок 3.2 – Схема сварки
Подвижная проволока 1 под напряжением проходит сквозь газовое сопло 2, расплавляется под действием электродуги, однако сохранность постоянной длины дуги обеспечивает автоматический механизм подачи 6.
Основные параметры установок сварки находятся в следующих пределах:
- сварочный ток 40…600 А;
- напряжение на дуге 16…40 В;
- скорость сварки 4…20 мм/с;
- диаметр электродной проволоки 0,5…3 мм;
- вылет проволоки 8…25 мм;
- скорость подачи (расход) электродной проволоки - 35…250 мм/с;
- расход защитного газа - 3…60 л/мин.
Сила тока устанавливается в зависимости от диаметра электрода и толщины материала. С её увеличением растёт глубина проплавления и производительность в целом. Скорость подачи проволоки напрямую связана с силой тока и устанавливается исходя из требований стабильности проведения процесса сварки. А скорость проведения сварки зависит от толщины свариваемого материала при условии сохранения качества накладываемого шва. Рекомендуется применять узкие швы на высокой скорости, поскольку медленные приведут к расползанию и неизбежным дефектам.
Существуют следующие разновидности сварки в среде защитных газов:
- ИН - в инертных газах, неплавящимся электродом без присадочного металла;
- ИНп - в инертных газах неплавящимся электродом с присадочным металлом;
- ИП - в инертных газах и их смесях с углекислым газом и кислородом плавящимся электродом;
- УП - в углекислом газе и его смеси с кислородом плавящимся электродом.
В следующем разделе рассмотрим особенности применения отдельных защитных газов для сварки.

2. Виды защитных газов для сварки
Для защиты дуги при электрической сварке плавлением применяют такие газы как аргон, гелий, углекислый газ, азот, водород, кислород и их смеси

Зарегистрируйся, чтобы продолжить изучение работы

2. Виды защитных газов для сварки
Для защиты дуги при электрической сварке плавлением применяют такие газы как аргон, гелий, углекислый газ, азот, водород, кислород и их смеси . Аргон и гелий являются одноатомными инертными газами. Они бесцветны, не имеют запаха. Аргон тяжелее воздуха, что обеспечивает хорошую защиту сварочной ванны. Аргон, предназначенный для сварки, регламентируется ГОСТ 10157-79 и поставляется двух сортов в зависимости от процентного содержания аргона и его назначения. Аргон высшего качества предназначен для сварки ответственных изделий из цветных металлов. Аргон первого сорта предназначен для сварки сталей. Смеси аргона с другими газами в определённых отношениях поставляют по особым ТУ (техническим условиям). Гелий значительно легче воздуха. ГОСТ 20461-75 предусматривает два сорта газообразного гелия: гелий высокой чистоты и гелий технический. Углекислый газ в нормальных условиях представляет собой бесцветный газ с едва ощутимым запахом. Углекислый газ, предназначенный для сварки, должен соответствовать ГОСТ 8050-85, в зависимости от содержания он выпускается трёх марок: сварочный, пищевой и технический. Летом в стандартные баллоны ёмкостью 40 дм3 заливается 25 дм3 углекислоты, при испарении которой образуется 12600 дм3 газа. Зимой заливается 30 дм3 углекислоты, при испарении которой образуется 15120 дм3 газа. Сварочную углекислоту не разрешается заливать в баллоны из-под пищевой и технической углекислоты. Водород в чистом виде представляет собой газ в 14,5 раза легче воздуха, не имеет запаха и цвета. ГОСТ 3022-80 предусматривает три марки технического водорода. Водород применяет только в смесях. Кислород применяется как добавка к аргону или углекислому газу. ГОСТ 5583-78 предусматривает три сорта кислорода 1, 2-й и 3-ий. В последние годы все большее применение находят смеси таких газов, как СО2, Аr, О2 (кислород). При сварке в газовых смесях для точной дозировки газов применяют смесители.

3. Алгоритм расчёта режимов сварки в среде защитных газов
Алгоритм расчёта режимов сварки в среде защитных газов представляет собой следующую последовательность действий.
1) В зависимости от толщины свариваемых заготовок выбрать тип сварного соединения по ГОСТ 14771-76 и принять сечение шва [1].
2) В соответствии с ГОСТ 2246-70 для сварки выбрать сварочную проволоку.
3) Выполнить оценку влияния легирующих добавок на свариваемость, расчёт которой определяется углеродным эквивалентом Се, который рассчитывают по формуле [3]:

Оценку свариваемости выполняем в соответствии с таблицей 3.1.
Таблица 3.1 - Методика оценки свариваемости стали
Се h, мм Свариваемость Тпод., ºС Дополнительные мероприятия
≤0,27 б/о Высокая - -
0,28…0,39 ≤20 Ограниченная 100…200

>15
200…300
0,51…0,65 б/о
400…500 Отжиг или нормализация
Сделать вывод о характере свариваемости деталей и о необходимости подогрева.
4) Рассчитать химический состав шва.
Содержание каждого элемента определяется по формуле:

где ЭО – содержание элемента в основном металле;
ЭН – содержание элемента в электроде;
- доля основного металла в металле шва;
- доля наплавленного металла в металле шва;

где F0, FН, FШ – соответственно, площадь основного, наплавленного металла, и общая площадь шва (рисунок 3.1).

Рисунок 3.1 – К расчёту площади основного, наплавленного металла и общей площади шва
5) Рассчитать химический состав шва как среднее арифметической химических составов наплавленного и основного металла.
Температура подогрева:

6) Рассчитать геометрические характеристики шва. Глубина провара определяется по формуле:

Высота зоны перекрытия:

7) Для выбора диаметра проволоки оценить плотность тока:

8) Рассчитать силу сварочного тока.

где F – площадь поперечного сечения проволоки.
9) Определить напряжение дуги:

10) Определить коэффициенты формы провара для выбранного диаметра проволоки.
11) Рассчитать ширину шва:

Прочность скрепления деталей зависит не только от навыков специалиста, но и от условий, в которых ведётся работа. Чтобы соединение получилось на надлежащем уровне, в точке плавления повинны присутствовать исключительно электрод и присадочные материалы. Попадание второстепенных элементов способно оказать негативное воздействие на спайку. Решить задачу помогла эксплуатация специальных газообразных субстанций, а сама технология появились в далёком 1920 году. Помимо защищающего слоя они помогают сделать швы чистыми, без шлака и трещин, что соответствует ГОСТУ. Это ключевая причина, по которой промышленность предприимчиво употребляет подобные сварочные методы.

Сущность способа

Сварка заготовок в среде защитных газов – одна из подвидов дугового скрепления, но здесь в точку расплавки подаётся аргон, азот, кислород и прочее. Если есть необходимость интегрировать низкоуглеродистую или легированную сталь, к газу добавляют 1-5% кислорода. Такие пропорции снижают критическое напряжение, что уберегает от возникновения пор и повышает качество спайки.

Для производства с плавящимся стержнем смешивают аргон и 10-20% диоксида углерода. Это даёт такие же показатели, как и в предыдущем случае, однако, прибавляет постоянства дуге и оберегает область от сквозняков. Сама методика пользуется популярностью преимущественно в обработке тонких листов металла.

Схема дуговой сварки в среде защитных газов

Несмотря на высочайшие результаты, стыковочная плоскость вынуждена быть тщательно обработана последующими методиками:

выравнивание;
очистка от ржавчины;
удаление зазубрин;
подогрев.

Если подготовительные манипуляции будут выполнены неправильно, это приведёт к возникновению сварного брака.

Технология сварки

Дуговая сварка, проходящая в защитном газе, подразумевает использование двух подходов: неплавящимся и плавящимся шпилями. Первая разновидность делает сварной спай при помощи расплавления углов сплава. Во втором случае переплавленный стержень играет роль главного вещества для интеграции. Чтобы обеспечить оптимальную сохранность среды потребляют несколько вариаций:

Инертные – не имеют цвета и запаха, а инертность обуславливается наличием у атомов плотной электронной оболочки. К таким типам относятся гелий, аргон и другие.
Активные – вступают в реакцию с заготовкой, и растворяются в ней. К данной категории относятся двуокись углерода, азот водород и прочие.
Комбинированные примеси. Сюда относятся комбинации предыдущих пунктов. Автоматическая сварка в среде настоящих защитных газов нужна для улучшения технических атрибутов и формирования качественного шва.

Технология сварки в защитном газе

Выбор будет отличаться от химического состава металла, экономностью процедуры, свойством скрепления и иными нюансами.

Для манипуляций разрешено применять и электродуговую аппаратуру.

Инертные газообразные примеси повысят устойчивость дуги и дадут возможность проводить более глубокую расплавку. Смесь подаётся в динамическую область несколькими потоками: центральным (параллельно стержня), боковым (сбоку, отдельно от стержня), парой концентрических струй и в подвижную насадку, которую монтируют над рабочей средой. Дуговая сварка в любом защитном газе создаёт приемлемые тепловые параметры, которые положительно сказываются на модели, размере и качестве шва.

Для снабжения газового потока расходуют специализированные сопла, но в некоторых обстоятельствах объекты помещаются в прозрачные камеры, которые устанавливаются над стыком. К данному приёму прибегают довольно редко, и, в основном, для скрепления крупногабаритных составляющих.

Режимы

Для этих операций чаще пускают в дело инверторные агрегаты полуавтоматического класса. С их поддержкой проводится настройка электричества и подаваемого напряжения. Также эти станции служат базовым источником питания, а их мощность и опции регулирования варьируются в зависимости от модели. Если есть потребность провести стандартную деятельность (без оборота толстых и непопулярных сплавов), можно выбрать самую простую аппаратуру.

Режимы сварки в углеродном газе

Дуговая автоматизированная сварка в защитных газах может различаться по многим величинам, большинство из которых определяется по положениям: 1-е радиус проволоки, 2-е её диаметр, 3-е сила электричества, 4-е напряжение, 5-е скорость подачи контакта, 6-е расход газа. А выглядит всё так:

15см, 0.8мм, 120А, 19В, 150м\ч, 6ед\мин;
7мм, 1мм, 150А, 20В, 200м\ч, 7ед\мин;
2мм, 1.2мм, 170А, 21В, 250м\ч, 10ед\минут;
3мм, 1.4мм, 200А, 22В, 490м\ч, 12ед\мин;
4-5мм, 0.16см, 250А, 25В, 680м\ч, 14ед\минут;
более 0.6см, 1.6мм, 300А, 30В, 700м\ч, 16ед\мин.

Эти характеристики являются стандартными, и рассчитаны для процессов с углекислотой.

Ручной способ и сваривание в камере

Агрегаты полуавтоматического типа, сопровождаемые использованием оградительной среды, подразделяются на два подхода: локальный и общий типы. В большинстве случаев эксплуатируют первая версия, где защитная субстанция поступает на прямую из сопла. Такая методика даёт возможность варить любые изделия, однако, результат не всегда может быть на удовлетворительном уровне. Попадание воздуха в зону плавления сильно снизит характеристики шва, и чем больше предмет, тем выше шансов получить спайку низкого качества.

Поэтому для крупногабаритных рекомендуется эксплуатировать камеры с регулировкой атмосферы внутри. Проходит она следующим образом:

из полости откачивается весь воздух до состояния вакуума;
затем идёт закачка нужного газа;
проводиться варка с дистанционным управлением.

Камера для сваривания

Есть и другие способы дуговой сварки ручного типа в защитных газах: некое пространство заполняют соответствующим элементом, а специалист выполняет все действия в скафандре с индивидуальной системой дыхания.

Это довольно сложные деяния, которые требуют подготовки и навыков. Но это даёт абсолютную гарантию на то, что спайка будет находиться в надёжной обороне. А это немаловажное требование для производства сложных заготовок. Что касается электродов, то использовать можно как плавящиеся, так и неплавящиеся модели.

Подготовка кромок и их сборка под сварку

Подготовительные действия проводятся во всех вариантах аналогично. Образ разделки кромок обязан заключать правильные геометрические параметры и соответствовать ГОСТу или другим техническим правилам. При механической варке можно полностью проварить сплав, не разделяя края и не оставляя зазора между ними. При наличии некоторого отступа или разделке краёв можно провести проварку, но толщина предмета должна быть не более 11 мм. Есть способы увеличить производительность процесса автоматического приёма сваривания, и для этого вынуждена проводиться разделка боковых углов без откоса.

В ходе приварки происходит усадка металла, которая сказывается на правильности зазора. Чтобы избежать трудностей, выполняется шарнирное прикрепление с определённым углом открытия кромок, который будет зависеть от размера объекта.

В работе с защитой углекислоты всю плоскость приходится очищать от шлака и капель грязи. Чтобы уменьшить предстоящее загрязнение, которое может образоваться в ходе манипуляция, плоскость обрабатывают специальными жидкостями. При этом нет необходимости ожидать полного высыхания аэрозоля. Последующая сборка проходит с использованием стандартных запчастей: клинья, скобы, прихватки и прочее. Также перед началом следует осмотреть конструкцию.

Достоинства и слабые места процесса

К положительным сторонам нужно отнести следующие пункты:

в отличие от других методов, характер шва получается с более высокими характеристиками;
большинство элементов стоят не дорого, однако, это не мешает им обеспечивать высококлассную защиту;
у опытного сварщика не возникнет проблем с освоением подобной технологии, поэтому крупное производство может с лёгкостью поменять специфику манёвров;
в защитной среде может проводиться сваривание как тонколистового, так и толстолистового проката;
данная методика показывает большие показатели производительности;
техника отлично подходит для процедур с алюминием, цветными металлами и другими видами, которые наделены устойчивостью к коррозии;
такой подход легко поддаётся модернизации, его легко перенести в автоматический порядок, и можно приспособить к любым условиям.

Недостатки сварки в среде защитных газов выглядят таким образом:

при приварке на открытом пространстве следует позаботиться о хорошей герметичности камеры. В противном случае высока вероятность выветривания газообразных примесей;
варка в закрытом пространстве обязана сопровождаться высококлассной функциональностью вентиляции;
некоторые виды газов, например, Аргон, дорого стоят.

В остальном технология является довольно удачной, и существенных недостатков не заключает.

Какие газы применяют

Применение этого класса необходимо для спайки самых популярных сплавов: титан, алюминий и другие. Если сталь обладает повышенной устойчивостью к температуре и плохо плавиться, разумно пускать в ход неплавящийся электрод.

Газы, применяемые для сварки

Активные газы тоже пользуются определённой популярностью, ведь к этой категории относятся недорогие разновидности: водород, азот, кислород.

Но чаще всего используют двуокись углерода, поскольку это самый выгодный вариант.

Описание каждой версии:

В углекислоте

Сварка в углекислоте

В азотной среде

Нужна для соединения медных заготовок или деталей из нержавейки. Такая специфика наблюдается потому, что этот газ не вступает в реакцию с данными сплавами. Ещё для сварки необходимы графитовые или угольные контакты. Вольфрамовые вызывают их перерасход, что делает манипуляцию очень неудобной.

Что касается настройки оборудования, то оно варьируется в зависимости от сложности. Чаще они выглядят так: напряжение тока 150-500 А, дуга 22-30 В, расход газа до 10 л в минуту. Внешний вид агрегатов не имеет отличительных черт, за исключением специального прихвата для угольного электрода.

Сварка в азотной среде

Оборудование

Используется при сварке в защитной среде стандартные источники питания, на которых есть функция регулировки напряжения. Также здесь имеются механизмы автоматического снабжения проволоки и специализированные газовые узлы в виде шлангов и баллонов. Сама процедура проводиться при постоянной подаче высокочастотного электричества.

Главные опции, которые требуют внимательного отношения – регулятор тока, обеспечивающий стабильное горение дуги, скорость движения проволоки.

И всё это обязано работать как единый механизм. Режимы могут сильно отличаться друг от друга, даже если сварка проходит с одной разновидностью железа.

Есть ещё масса разновидностей, каждый из которых обладает своими преимуществами и недостатками. Не сложно догадаться и про то, что каждый автомат предназначен для ограниченного круга варки.

Варианты защиты

Любые сварочные работы – завышенная степень опасности, поэтому каждый работник должен позаботиться об обороне кожных покровов, глаз и органов дыхания. Даже кратковременная переварка в собственном гараже должна проводиться с комплектом:

маска;
термоустойчивые перчатки;
респиратор.

Только так можно провести качественную операцию без ущерба для собственного здоровья.

Читайте также: