 |
Реклама. ООО ГК "Велунд Сталь Сибирь" ИНН 5405075282 Erid: 2SDnjf1Guop
| |
Сварка электрозаклепками в углекислом газе
Сварка в углекислом газе трубчатым электродом
Сварка в углекислом газе электродом с обмазкой
Применение углекислого газа при подводной резке и сварке
Применение углекислого газа при сварке неплавящимся электродом
Резка металла в защитных газах
Сварка электрозаклепками в углекислом газе
Сварка электрозаклепками под слоем флюса широко применяется в промышленности. Для осуществления этого процесса применяются разнообразные конструкции элекгрозаклепочников.
Особенности процесса сварки в углекислом газе (большая глубина проплавления, слабая чувствительность к ржавчине и отсутствие неудобств, связанных с засыпкой и уборкой флюса) позволяли предполагать, что при сварке электрозаклепками этот метод окажется эффективнее сварки под флюсом. Возможность сварки электрозаклепками в углекислом газе была практически доказана в ЦНИИТМАШе в 1955 г. Несколько позднее подобная работа была проведена и за границей. В ЦНИИТМАШе при сварке электрозаклепками использовалось оборудование, предназначенное для обычной полуавтоматической сварки в защитном газе. Процесс сварки осуществлялся с подачей электродной проволоки и принудительным обрывом дуги. Было установлено, что электрозаклепки, выполненные в углекислом газе, отличаются от электрозаклепок, выполненных под флюсом, более благоприят ной формой, характеризуемой большей глубиной проплавления и несколько меньшей величиной усиления головки. Благодаря этому сварка электрозаклепками с проплавлением верхнего листа может производиться на металле большей толщины, чем сварка под флюсом. Режимы сварки электрозаклепками в углекислом газе приведены в табл. ниже, а внешний вид и макроструктура заклепок на рисунках ниже.
Режимы сварки и геометрия электрозаклепок, выполненных в среде углекислого газа:
Прочностные свойства электрозаклепочных соединений, выполненных в углекислом газе, не уступают тем же свойствам соединений, выполненных под флюсом (табл. ниже).
Прочность сварных соединений электрозаклепками с проплавлением верхнего листа толщиной 2 мм при испытаниях на срез
Следует отметить, что для промышленного использования сварки электрозаклепками в углекислом газе необходима разработка специального оборудования, обеспечивающего надежное зажигание дуги, точное дозирование времени ее горения и исключающее возможность «примерзания» электрода в конце сварки.
Сварка в углекислом газе трубчатым электродом
Сварка в углекислом газе трубчатым электродом позволяет обеспечивать необходимый состав и свойства металла шва за счет введения в зону сварки раскисляющих и легирующих элементов через металл электрода (трубку), внутреннюю набивку ее (флюс, ферросплавы) или через металл и набивку одновременно. В настоящее время известны две разновидности сварки трубчатым электродом в углекислом газе: газофлюсовая сварка, при которой наполнителем электрода является флюс, и сварка «порошковой» проволокой, заполненной порошками ферросплавов или чистых легирующих и раскисляющих элементов.
Сварка в углекислом газе обычной электродной проволокой отличается от сварки под флюсом рядом как положительных (возможность визуального наблюдения за процессом, слабая чувствительность к ржавчине, отсутствие неудобств, связанных с засыпкой и уборкой флюса и др.), так и отрицательных (трудность использования больших токов, худшая поверхность шва и др.) особенностей.
Газофлюсовая сварка разрабатывалась с целью совершенствования положительных и устранения отрицательных особенностей, присущих обоим способам сварки. Сущность этого способа заключается в том, что сварка ведется в атмосфере углекислого газа трубчатым электродом, наполненным флюсом. При этом способе флюс, поступающий в зону сварки внутри трубчатого электрода, расплавляется и покрывает жидкий металл тонким слоем шлака, улучшающим металлургическую обработку и формирование металла шва (рис. выше). Газофлюсовая сварка применяется в полуавтоматическом и автоматическом вариантах при производстве баков для хранения жидкостей. Применяются электроды диаметром от 1,5 до 6,0 мм. Питание дуги производится постоянным током обратной полярности, но может применяться и переменный ток. Таким образом можно сваривать любые марки стали, например сталь 45, сталь 20, сталь 09Г2С, сталь 40Х и т.д.
Автоматическая установка работает на токах от 300 до 2000 а и предназначена для сварки стали толщиной 9,5 мм со скоростью 70 м/час. Полуавтоматическая установка может работать на токах от 300 до 1500 а. Ее производительность характеризуется наплавкой от 4,5 до 18 кг металла в час.
Трубчатый электрод, заполненный порошками раскисляющих и легирующих элементов (порошковую проволоку), намечается использовать при сварке легированных сталей, не имеющих широкого применения в промышленности, когда изготовление специальной электродной проволоки нерентабельно. Производство необходимых электродных проволок может быть организовано непосредственно на машиностроительных заводах, применяющих сварку в углекислом газе.
Сварка в углекислом газе электродом с обмазкой
В Англии относительно широкое применение находила автоматическая сварка непрерывным электродом с обмазкой (метод «Фьюзарк»). Обмазка в таком электроде удерживается оплеткой из тонких перекрещивающихся проволок. Применение электродов с рутиловым покрытием обеспечивает при сварке методом Фьюзарк небольшое разбрызгивание, удобство выполнения угловых вертикальных и горизонтальных швов и легкое удаление шлака. Однако сварка такими электродами на повышенных токах приводит к резкому снижению пластических свойств металла шва. Так, например, увеличение тока с 210 до 440 а вызывает уменьшение относительного удлинения металла шва с 27 до 10%, а относительного сужения с 47 до 20%.
Фирма «Квази-арк», считая недостатком сварки в углекислом газе голой электродной проволокой сложность металлургического регулирования состава металла шва, исследовала сварку в атмосфере этого газа непрерывным электродом с обмазкой. Для сварки этим способом, названным «Фьюзарк/СО2», на базе стандартной электродной проволоки были разработаны специальные электроды с рутиловым покрытием.
Сварка в углекислом газе электродом с обмазкой позволяет применять переменный ток от источников питания с напряжением холостого хода 80 в и обеспечивать более высокую производительность процесса (табл. ниже) с получением швов хорошего вида и качества. Совместное действие углекислого газа и обмазки дает возможность получать швы с низким содержанием водорода.
При испытании образцов различного типа установлено, что металл швов, выполненных на малоуглеродистой стали в углекислом газе обмазанным электродом, имеет относительное удлинение 19- 32%, а относительное сужение 51-70%. Образцы для механических испытаний сваривались на постоянном токе обратной полярности. Сварка велась электродом размером 8 (см. табл. ниже) на токе 420 а. По последним данным при сварке в углекислом газе обмазанным электродом качественные швы пока могут выполняться без затруднений только на полностью раскисленных и полураскисленных сталях.
Содержание водорода в металле шва и максимально допустимые токи при автоматической сварке непрерывными электродами с обмазкой:
Применение углекислого газа при подводной резке и сварке
При подводной электродуговой сварке основным компонентом окружающего дугу газового пузыря является водород. По данным Т.И. Авилова и К. В. Васильева, при сварке различными толстопокрытыми электродами окружающий дугу газ содержит 64-92% водорода и 5-26% окиси углерода. Присутствие в зоне сварки большого количества водорода, как указывалось выше, снижает устойчивость горения дуги и может привести к образованию пор и трещин в металле шва. Растворение водорода в металле, а следовательно, и вызываемое им вредное действие возрастает с увеличением глубины, на которой производится подводная сварка (возрастает общее давление газов в зоне сварки). По этой причине, до последнего времени, ни один из ранее известных способов автоматической и полуавтоматической сварки не удалось применить в подводных условиях.
Для уменьшения парциального давления водорода в зоне сварки и снижения его количества в переплавляемом дугой жидком металле можно эффективно использовать окислительные газы, в том числе и углекислый газ. Кислород и углекислый газ могут соединяться в атмосфере дуги с водородом, образуя практически нерастворимые в металле соединения - гидроксил и пары воды.
Характерной особенностью углекислого газа, по сравнению с эквивалентным количеством кислорода, является то, что его окислительная способность в дуге примерно в 8-10 раз, а у кислорода только в 4-6 раз выше, чем в сварочной ванне. Эта особенность углекислого газа, способствующая более полному связыванию растворяющегося в металле атомарного водорода, является ценной при сварке под водой.
Используя способность окислительных газов парализовать вредное действие водорода, в ЦНИИТМАШе был опробован и предложен метод подводной автоматической сварки и резки металла в сильно окислительной атмосфере. Сварка в лабораторных условиях проводилась в баке с водой на глубине 0,3 м.
В качестве защитной атмосферы использовался углекислый газ. При сварке на такой незначительной глубине не было необходимости добавлять кислород к углекислому газу. Сварка проводилась на пластине из кипящей стали МСт. 3 толщиной 15 мм электродной проволокой марки Св-18ХГСА диаметром 2 мм. Химический анализ основного металла, электродной проволоки и металла шва показал, что окисление элементов при сварке под водой протекает более интенсивно, чем при сварке на воздухе (табл. ниже).
Результаты химического анализа (сварка на токе 300 а, расход газа 1600-2000 л/час):
Проведенные опыты показали практическую осуществимость подводной автоматической сварки и резки металла в окислительной атмосфере.
На рис. выше приведен внешний вид, а на фиг. 86 (ниже)- макроснимки поперечного сечения швов, выполненных автоматической сваркой под водой.
Результаты опытов подтвердили отмеченную ранее К.К. Хреновым особенность процесса дуговой сварки под водой, заключающуюся в том, что глубина проплавления основного металла зависит от величины сварочного тока в значительно большей степени, чем при сварке на воздухе. При токе 400 а и выше оказалось возможным производить резку металла толщиной 14 мм (скорость перемещения горелки 15 м/час). При этом, несмотря на применение примитивного оборудования и неотработанность режима, было получено сравнительно удовлетворительное качество реза (рис. ниже).
Следует отметить, что большие возможности для автоматизации подводных работ открывает сварка в углекислом газе трубчатым электродом, заполненным плавиковым шпатом. Комбинированное взаимодействие с водородом окислительной защитной атмосферы и фтора, образующегося при разложении плавикового шпата, может обеспечить еще более высокое качество сварных соединений.
Применение углекислого газа при сварке неплавящимся электродом
Во многих отраслях промышленности большой объем работ составляет сварка сталей толщиной менее 2 мм. При сварке тонкого металла преимущественно используются малопроизводительные способы сварки: кислородно-ацетиленовая, атомно-водородная. Применение для сварки металла малых толщин высокопроизводительных способов сварки плавящимся электродом под флюсом и в защитных газах часто бывает затруднено. Тонкий металл удобнее всего сваривать неплавящимся электродом в защитных газах. Из этих способов хорошо зарекомендовала себя ручная и механизированная аргоно-дуговая сварка вольфрамовым электродом. Однако широкому распространению этого способа препятствует относительно высокая стоимость защитного газа.
Сварка угольным электродом с подачей в зону сварки углекислого газа обеспечивает более высокое качество швов и более производительна и экономична, чем кислородно-ацетиленовая сварка. Автоматическая сварка угольным электродом нашла некоторое применение при изготовлении изделий, выполненных из тонколистовой стали. Однако ручная сварка этим методом не получила промышленного применения из-за быстрого обгорания электрода, вследствие взаимодействия графита (угля) с углекислым газом при высокой температуре. Из-за этого недостатка при автоматической сварке, если электрод неподвижно закреплен в горелке, можно сваривать швы длиной не более 0,5 м. Попытки применить в качестве неплавящегося электрода при сварке в углекислом газе такие тугоплавкие металлы, как вольфрам и молибден, не дали положительных результатов из-за их окисления и большой летучести окислов. Основными требованиями, предъявляемыми к материалу, предназначенному служить в качестве неплавящегося электрода для сварки в углекислом газе, являются: высокая температура плавления, хорошая электропроводность и высокая механическая и химическая стойкость при высокой температуре в окислительной атмосфере. К сожалению, материал, отвечающий этим требованиям, пока не найден.
Сообщение о получении качественных сварных соединений при сварке в углекислом газе металлическим электродом побудило исследовать возможность использования комбинированной защитной атмосферы. В последнее время в России (НИАТ) и за границей был разработан способ сварки неплавящимся вольфрамовым электродом с комбинированной газовой защитой из углекислого газа и аргона. Комбинированная защита осуществляется путем раздельной подачи в зону сварки через концентрично расположенные сопла инертного газа и углекислого газа (фиг. 88). Инертный газ, подаваемый через внутреннее сопло горелки в небольшом количестве (около 25% общего расхода), предохраняет вольфрамовый электрод от окисления. В основном же защита зоны сварки осуществляется углекислым газом, подаваемым через наружное сопло горелки. Стоимость газов при комбинированной сварке на 60-80% ниже стоимости чистых инертных газов. Слабая окислительная способность углекислого газа по отношению к сварочной ванне (табл. 15) позволяет использовать этот способ не только при сварке сталей, но и некоторых высоколегированных сплавов (табл. 71).
Некоторые заграничные фирмы выпускают для комбинированной сварки в среде углекислого и инертного газов специальное оборудование и предполагают переоборудовать для работы по этому способу имеющиеся в промышленности горелки с вольфрамовым электродом.
Следует отметить, что защита зоны сварки углекислым газом с отдельной подачей инертного газа к электроду может во многих случаях оказаться целесообразной не только при сварке неплавящимся и при сварке плавящимся электродом некоторых легированных сталей и сплавов. Такой способ защиты позволит по сравнению с защитой инертными газами снизить стоимость сварки, а по сравнению с защитой углекислым газом уменьшить угар легирующих элементов, улучшить характер переноса электродного металла и уменьшить его разбрызгивание.
В некоторых случаях может оказаться также целесообразной сварка в смесях инертного и активного газов (с предварительным смешиванием этих газов до их поступления в зону сварки). Добавки к инертным газам углекислого газа могут несколько снизить стоимость сварки и заметно уменьшить склонность к образованию пор в металле шва. Последнее подтверждается работами, проведенными К. Н. Лемаринье по сварке стали 08КП неплавящимся электродом и А. В. Петрова по сварке сталей 30ХГСА и 1Х18Н9Т плавящимся электродом.
Режимы сварки вольфрамовым электродом в среде углекислого газа и аргона [68] (диаметр электрода 1,5 мм; постоянный ток, прямая полярность):
Резка металла в защитных газах
В настоящее время существует ряд способов резки металлов, обеспечивающих высокое качество и большую производительность (кислородная резка малоуглеродистых сталей, кислородно-флюсовая резка нержавеющей стали, чугуна и др.). Однако в практике в ряде случаев приходится применять менее производительный и менее качественный способ резки электрической дугой, основанный на сквозном расплавлении металла по линии реза.
В последние годы был разработан способ электродуговой резки металла плавящимся электродом в среде инертных газов. Этот способ позволяет эффективно резать металлы толщиной до 12 мм, как поддающиеся, так и не поддающиеся (алюминий, магний и др.) кислородной резке. Применение этого способа обеспечивает высокую производительность (скорость резки доходит до 216 м/час) и хорошее качество реза. Высокая производительность процесса обеспечивается за счет применения больших плотностей тока. Для получения хорошего качества реза необходима равномерная подача электродной проволоки, обеспечивающая горение дуги по всей толщине разрезаемого металла (рис. справа).
С целью изыскания и возможности замены инертных газов более дешевыми газами ЦНИИТМАШем была опробована резка плавящимся электродом в атмосфере воздуха и углекислого газа. Резке подвергались пластины из малоуглеродистой стали толщиной 12 мм, нержавеющей стали 1Х18Н9Т толщиной 10 мм и никеля толщиной 8 мм. Резка производилась на полуавтомате ПЭГШ-1 электродной проволокой Св-10ГС диаметром 2 мм на постоянном токе обратной полярности.
 Источником питания дуги служил преобразователь ПС-500. В качестве рабочего инструмента использовалась горелка для полуавтоматической сварки в углекислом газе конструкции ЦНИИТМАШа с прикрепленными к ней роликами от газового резака УР.
Проведенные опыты показали, что защита дуги воздухом и углекислым газом характеризуется более низким качеством реза по сравнению с кислородной резкой и резкой в инертных газах. Однако электродуговая резка металла тонким плавящимся электродом на больших плотностях тока в атмосфере воздуха или углекислого газа обеспечивает значительно более высокую производительность и лучшее качество поверхности разрезаемых кромок по сравнению с резкой обычными покрытыми электродами. Применение углекислого газа вместо воздуха вызывает несколько меньшее забрызгивание поверхности разрезаемого листа каплями расплавленного металла и несколько лучшую устойчивость процесса. Некоторые режимы резки металла в атмосфере углекислого газа приведены в табл. ниже.
Режимы резки металла плавящимся электродом в углекислом газе (электрод диаметром 2 мм, постоянный ток, обратная полярность):
| 
НОВЫЕ ОБЪЯВЛЕНИЯ
НОВОСТИ
НОВЫЕ СТАТЬИ