 |
Реклама. ООО ГК "Велунд Сталь Сибирь" ИНН 5405075282 Erid: 2SDnjf1Guop
| |
Сущность процесса
Электрическая дуга, являющаяся источником тепла, как и при дуговой электросварке плавящимися покрытыми электродами, горит между концом неплавящегося электрода (вольфрам или уголь) и изделием. Окружающее зону сварки пространство заполнено инертным газом — гелием или аргоном. Сварка может производиться в камере, наполненной инертным газом, или газ направляется в зону сварки струей, вытекающей из сопла (фиг. 1) специальной горелки. Струя инертного газа окружает зону сварки, защищая расплавленный и нагретый до высокой температуры металл, электрод и присадочный пруток (если последний применяется) от воздействия кислорода и азота воздуха, предупреждая окисление и азотирование металла Кроме того, непрерывный поток инертного газа суживает зону распространения тепла вблизи шва.
Помимо благоприятного влияния инертного газа в металлургическом отношении, последний создает особые условия для протекания электро-физических процессов в электрической дуге, способствуя увеличению устойчивости дуги. На электрофизические свойства дуги влияет также материал электродов. Дуга между неплавящимся электродом и изделием характеризуется выпрямляющим действием, интенсивность которого зависит от материала и размеров изделия.
Сварку можно выполнять с присадкой и без таковой. В случае применения присадочного металла последний можно вводить предварительно (до сварки) или в процессе сварки, подобно тому, как это делают при кислородно-ацетиленовой сварке путем расплавления присадочной проволоки нужного состава. Ручную сварку в среде инертного газа можно выполнять как в нижнем, так и в вертикальном и верхнем (потолочном) положениях.
Тепловые особенности процесса
Эффективная тепловая мощность qu дуги при аргоно-дуговой сварке растет с увеличением длины дуги и тока (фиг. 2). При одинаковых значениях тока при питании дуги переменным током qи несколько выше, чем qu при питании дуги постоянным током примой полярности (фиг. 3).
Последнее объясняется тем, что напряжение дуги при обратной полярности дуги (вольфрам - анод) выше, чем при прямой полярности (вольфрам - катод). При сварке на переменном токе вольфрамовый электрод попеременно является то анодом, то катодом, и поэтому среднее напряжение дуги возрастает по сравнению с напряжением дуги постоянного тока прямой полярности. С увеличением же напряжения растет электрическая, а с ней и тепловая мощность дуги.
Скорость сварки не влияет на тепловую мощность qu дуги (фиг. 4).
В пределах практически применяемых значений расходов аргона (3-9 л/мин) qu не зависит от расхода аргона.
Тепловая мощность дуги растет с уменьшением диаметра электрода (фиг. 5).
Эффективный к. п. д. процесса нагрева µи при аргоно-дуговой сварке с изменением тока практически не изменяется. С изменением тока в пределах 100—200 а среднее значение µи колеблется в пределах 50-55% .
Ввиду выпрямляющего действия дуги и связанного с ним искажения показаний стандартных амперметров эти значения µи являются приближенными.
Эффективный к. п. д. процесса нагрева ?и практически не зависит от расхода аргона.
С уменьшением диаметра вольфрамового электрода µи увеличивается.
С увеличением скорости сварки от 75 до 150 см/мин эффективный к. п. д. нагрева изделия дугой увеличивается с 54 до 59%, т. е. на 5%. Рост µи при увеличении скорости сварки связан с более интенсивным отводом теплоты дуги в изделие, так как с увеличением скорости дуга перемещается по более холодному металлу.
Сравнение тепловых характеристик процесса аргоно-дуговой (АДС). атомно-водородной (ABC) и кислородно-ацетиленовой (КАС) сварки, проведенное при эквивалентных режимах, показывает, что при равенстве общей эффективной тепловой мощности средние значения удельного теплового потока указанных источников тепла резко различаются между собой.
Наибольшим тепловым потоком характеризуется источник тепла при аргоно-дуговой и наименьшим при кислородно-ацетиленовой сварке.
Источники тепла при указанных способах сварки характеризуются различной степенью сосредоточенности удельного теплового потока, наибольшей при аргоно-дуговой и наименьшей при кислородно-ацетиленовой сварке.
Снижение коробления
Причиной коробления тонких свободных листов при сварке их встык является несимметрия усадки по толщине листов геометрическая и тепловая, а также несимметрия усадки по времени; несимметричность эта растет с уменьшением средней величины удельного теплового потока. По характеру кривизны листов можно заключить, что сварной шов действует на тонкие свободные листы как изгибающий момент М, приложенный по линии шва в плоскости, перпендикулярной плоскости листов. Несимметричность усадки по толщине листов поперек шва приводит к повороту свариваемых листов относительно оси стыка. Этот поворот характеризуется углом φ.
Величины М и tg φ имеют наибольшие значения при кислородно-ацетиленовой сварке, характеризующейся наименьшим средним удельным тепловым потоком. Обратная зависимость, имеет место при аргоно-дуговой сварке. Промежуточное положение в отношении коробления занимает атомно-водородная сварка.
Высокое качество сварных соединений
Микроструктура сварных швов нержавеющей стали, выполнен ных аргоно-дуговой сваркой, характеризуется литой структурой ориентированного тонкого дендритного строения.
Микроструктура сварных швов, выполненных атомно-водородной и кислородно-ацетиленовой сваркой, отличается отсутствием ориентированного дендритного строения или дендритной структурой крупного строения.
 Околошовная зона (фиг. 7) включает переходную зону 2 и зону повышенной травимости 3. На этом участке сталь подвергается тепловой обработке в критическом интервале температуры. При этом происходит выпадение хромовых дисперсных карбидов, что сообщает стали в этой зоне склонность к межкристаллитной коррозии.
Переходная зона 2 в соединениях состоит из двух частей: одна из них зона укрупненного зерна; вторая зона 2а, как правило, не отличаясь размером зерна, характеризуется пониженной травимостью.
Переходная зона и зона повышенной травимости располагаются обычно несимметрично по обе стороны сварочного шва.
Переходная зона в соединениях, выполненных атомно-водородной и кислородно-ацетиленовой сваркой, имеет большую протяженность, чем в соединении, выполненном аргоно-дуговой сваркой.
На фиг. 8 показан график зависимости ширины переходной зоны и зоны повышенной травимости от среднего удельного теплового потока.
Наибольший и наименьший баллы зерна имеют минимальное значение при аргоно-дуговой сварке (фиг. 9).
Сварные соединения стали 18-8, содержащей титан, выполненные аргоно-дуговой сваркой в среде чистого аргона при применении присадки того же состава с последующей термообработкой при 700° и выдержке 2 часа, после кипячения в растворе медного купороса в течение 48 час., не подвержены межкристаллитной коррозии, в то время как сварные соединения, выполненные кислородно-ацетиленовой сваркой, уже после 12-часового кипячения в растворе медного купороса разрушаются от межкристаллитной коррозии (см. табл. 1).
Результаты испытания на сопротивление межкристаллитной коррозии сварных соединений стали 18-8 с титаном, выполненных аргоно-дуговой, атомно-водородной и кислородно-ацетиленовой сваркой:
По стойкости против газовой коррозии сварные соединения из стали 18-8, выполненные аргоно-дуговой и кислородно-ацетиленовой сваркой, близки между собой (фиг. 10) и с основным металлом; сварные соединения, выполненные атомно-водородной сваркой, обладают резко отличной от вышеуказанных сварных соединений низкой стойкостью против газовой коррозии.
 Металл сварных швов, выполненных аргоно-дуговой сваркой, по прочности мало отличается от металла швов, выполненных атомно-водородной и кислородно-ацетиленовой сваркой, но его пластичность, составляющая 60% пластичности основного металла, намного выше пластичности металла швов, выполненных атомно-водородной и кислородно-адетиленовой сваркой (фиг. 11).
Сварные соединения, выполненные аргоно-дуговой сваркой, при испытании образцов с вырезом ( обладают наибольшим пределом прочности, близким к пределу прочности основного металла (табл. 2); они также обладают наибольшим сопротивлением ударному разрыву (табл. 3) и характеризуются наибольшей глубиной продавливания (фиг. 12) до появления первой трещины.
Пределы выносливости сварных соединений, выполненных аргоно-дуговой, атомно-водородной и кислородно-ацетиленовой сваркой, практически не различаются.
Таблица 2. Результаты испытания сварных соединений на статический разрыв плоских образцов (δ= 1,5 мм) с вырезом у шва и снятыми усилениями:
Таблица 3. Результаты испытания сварных соединений (δ = 1,5 мм) на ударный разрыв (значения средние из пяти испытаний):
Технико-экономические особенности процесса
Как указано выше, дуговая сварка в инертной среде дает возможность сваривать тонкостенные изделия. До разработки и внедрения в промышленность этого способа сварки для соединения тонкостенных изделий применяли газовую, в частности кислородно-ацетиленовую сварку.
Последняя же, как показано выше, обладает рядом крупных недостатков. К ним относятся низкая производительность, сильное коробление, вызывающее необходимость большого объема работ по правке, а также сравнительно низкие механические и противокоррозионные свойства сварных соединений. Применение же дуговой электросварки в инертной среде обеспечивает возможность сварки материалов не только тех толщин, которые ранее соединялись кислородно-ацетиленовой сваркой, но и еще более тонких. На фиг. 13 схематически представлены ориентировочные области применения различных способов сварки алюминия в зависимости от его толщины. При этом предполагается применение аргоно-дуговой сварки неплавящимся электродом зависимой и независимой дугой.
Продолжительность основных и вспомогательных операций при аргоно-дуговой и Кислородно-ацетиленовой сварке
Таблица 5. Стоимость выполнения соединения кислородно-ацетиленовой и аргоно-дуговой сваркой (стоимость при КАС взята за 100%)
Сравнение аргоно-дуговой к кислородно-ацетиленовой сварки, (табл. 4 и 5), показало, что производительность процесса аргоно-дуговой сварки в 3,4 раза выше производительности кислородно-ацетиленовой сварки сопряжений труб малого диаметра (около 50 мм) из алюминиево-магниевых сплавов, но стоимость аргоно-дуговой сварки этих сопряжений в 3 раза выше стоимости кислородно-ацетиленовой сварки, что обусловлено высокой стоимостью аргона.
Снижение интенсивности излучения дуги
При обычной дуговой электросварке излучение дуги в 4-8 раз интенсивнее, чем при аргоно-дуговой сварке. Объясняется это тем, что дуга между вольфрамом и свариваемым металлом в среде аргона беднее ультрафиолетовыми и видимыми лучами и богаче инфракрасными. Эта разница может быть обязана различию в теплопроводности аргона и воздуха, а также температуры дуги при дуговой и аргоно-дуговой сварке. При аргоно-дуговой сварке температура столба дуги, очевидно, меньше. На это указывает близость значений общей тепловой радиации и различие световой интенсивности обеих дуг. Меньшая интенсивность излучения при аргоно-дуговой сварке по сравнению с дуговой электросваркой разрешает применять более светлые защитные стекла, облегчает сварщику наблюдение за сварочной зоной и упрощает технику сварки, а также меньше отражается на зрении сварщика. | 
НОВЫЕ ОБЪЯВЛЕНИЯ
НОВОСТИ
НОВЫЕ СТАТЬИ