Файл: Котвицкий, А. Д. Сварка в среде защитных газов учебное пособие.pdf

Продолжение табл. 20

Типы Сварных соединений Изображение соединении Толщ»ша металла, мм Способ сварки

—Ц-

}= (0\5И ,5)м м

чистую газовую среду, необходимую при изготовлении от­ ветственных сварных конструкции.

Аргоно-дуговую сварку выполняют вручную, автома­ тически и полуавтоматически плавящимся и неплавящимся электродами.

А р г о н о - д у г о в а я с в а р к а н е п л а в я щ и м с я э л е к т р о д о м применяется в основном для деталей тол­ щиной до 3 мм. Сварку ведут на постоянном токе прямой полярности и на переменном токе. Автоматическую свар­ ку неплавящимся электродом осуществляют без приса­ дочной проволоки по отбортованным кромкам или по на­ ложенной на шов присадочной проволоке. При ручной сварке присадочная проволока подается в дугу вручную, при механизированной — автоматически, а дуга горит между вольфрамовым электродом и основным металлом.

Используемые способы сварки требуют 'применения электродов диаметром от 0,3 до 10 мм.

Величину сварочного тока подбирают в зависимости от диаметра электрода по таблицам (см: главу IV).

Чем выше чистота аргона, тем меньше расход вольф­ рамового электрода. Ориентировочный расход вольфрама в зависимости от чистоты аргона приведен в табл. 21.

Источниками постоянного тока для аргоно-дуговой сварки неплавящимся электродом являются обычные сва­ рочные генераторы с падающей внешней характеристи­ кой. Для сварки деталей малых толщин используются ге­ нераторы, обеспечивающие силу тока до 150—200 А, а для сварки деталей средних толщин — до 450—500 А.

В качестве источников переменного тока используют стандартные сварочные трансформаторы.

А р г о н о - д у г о в а я с в а р к а п л а в я щ и м с я э л е ­ к т ро до м осуществляется полуавтоматически и автома­ тически. Этим высокопроизводительным способом свари­

103

вают нержавеющие стали и сплавы, легкие и цветные металлы толщиной не менее 1,5 мм. Экономически из-за пористости шва нецелесообразно варить углеродистые ц низколегированные стали. Наплавленный металл получа­ ется невысокого качества и во многом зависит от ста­ бильности горения дуги и характера переноса металла. При сварке нержавеющей стали 1Х18Н9Т рекомендуется использовать силу тока, превышающую значения, приве­ денные ниже:

Так как капля расплавленного металла более длитель­ ное время находится в зоне высоких температур, в ней в большей мере выгорают различные примеси. Это учиты­ вают при выборе электродной проволоки. Для сварки в среде аргона плавящимся электродом подготовка кромок такая же, как и при сварке под слоем флюса. Сварку не­ ржавеющих сталей выполняют в чистом и техническом аргоне, а также в смесях аргона с 3% кислорода или 5% углекислого газа. Желательно, чтобы в аргоне не было азота, который увеличивает пористость металла шва. До­ бавки указанных количеств кислорода или углекислого газа к аргону понижают величину критического тока, улу­ чшают перенос металла и формирование шва, незначи­ тельно увеличивают угар титана, кремния и других эле­ ментов.

§ 16. ОСОБЕННОСТИ ГЕЛИЕ-ДУГОВОЙ СВАРКИ

Сущность этого способа заключается в том, что свар­ ку ведут в среде защитного инертного газа ■— гелия. Ха­ рактерным является то, что в среде гелия достигается вы­ сокая температура дуги— 19 600° К. Гелий целесообразно применять при сварке металлов повышенной толщины, повышенной теплопроводности и с высокой температурой плавления. Гелие-дуговую сварку применяют в тех же случаях, что и аргоно-дуговую. Сварку неплавящимся электродом ведут на постоянном токе прямой полярности, сварку плавящимся электродом — на постоянном токе об­ ратной полярности или переменном. При сварке в гелии во всех случаях необходимо вносить поправку к режимам аргоно-дуговой сварки:

104

поскольку плотность гелия меньше плотности аргона примерно в 10 раз, то при одинаковых условиях его рас­ ход должен быть на 30—50% больше (это при сварке в нижнем положении). Такой же расход газа, как и при ар­ гоно-дуговой сварке, сохраняют при сварке в потолочном положении;

гелий в три с половиной раза дороже аргона, эконо­ мичность сварки снижается. Это учитывают при выборе защитного газа с точки зрения экономичности производ­

ства; напряжение на Дуге, горящей в гелии, в два раза вы­

ше, чем в аргоне; изменение длины дуги, горящей в гелии, значительно

больше отражается на проплавлении свариваемого ме­ талла, чем изменение длины дуги, горящей в аргоне;

изменение величины сварочного тока при сварке в ге­ лии приводит к большим изменениям тепловой энергии, чем при сварке в аргоне, что увеличивает глубину про­ плавления;

автоматические регуляторы длины дуги при сварке в гелии работают более четко, чем при сварке в аргоне. Это связано с тем, что при изменении длины дуги напря­ жение на дуге, горящей в гелии, изменяется в большей степени, чем при сварке в аргоне;

при сварке в гелии удается получить большие скорос­ ти сварки, чем при сварке в аргоне;

тонколистовой материал целесообразнее варить в сре­ де аргона, так как при более низкой температуре дуги дольше не прожигается металл.

Гелиевая защита успешно применяется при сварке ме­ ди, латуни, нержавеющих сталей, никеля, титана, молиб­ дена, циркония и их сплавов. В этих случаях гелие-дуго- вая сварка обеспечивает высокое качество сварных соеди­ нений и большую производительность.

§ 17. ТЕХНОЛОГИЯ СВАРКИ В СРЕДЕ ИНЕРТНЫХ ГАЗОВ

Сварка алюминия и его сплавов

Алюминий — самый распространенный металл в при­ роде, содержание его в земной коре составляет около 8%.

Алюминий обладает ценными свойствами: малой плот-

105

ностыо, высокой электро- и теплопроводностью. Но этот металл имеет высокую пластичность и малую прочность. Чистый алюминий применяется главным образом в хими­ ческом машиностроении, а также служит основой для алюминиевых конструкционных сплавов. Для алюминия скрытая теплота плавления составляет 9,3 кал/ч, поэтому для его расплавления при сварке требуется большая за­ трата тепла, чем, например, для меди, имеющей более высокую температуру плавления. Алюминий химически активен и легко окисляется с образованием тонкой пленки А120 з, ввиду этого он слабо корродирует на воздухе и в других средах. Примеси, особенно нерастворимые в алю­ минии, снижают его сопротивление коррозии. Алюминий имеет плотность 2,7 г/см3, температуру плавления 685°С, пленка окисла АЬ03 плавится при температуре 2050° С. При нормальной температуре толщина пленки составляет 0,002 мм. Алюминий пластичен, допускает глубокую штамповку, легко прокатывается и прессуется.

Механические свойства чистого алюминия: предел

Алюминий более чистых сортов (технический) имеет максимальную чистоту 99,7%. Более низкие сорта алюми­

Недостаточная прочность ограничивает применение алюминия в чистом виде. Очень широко применяют спла­ вы алюминия. Они отличаются малой плотностью, высо­ кой прочностью, жесткостью и др. Ряд сплавов алюминия приобретает способность к упрочнению в процессе термо­ обработки (закалки и старения). Однако такие сплавы

106

формируемые и литейные. Деформируемые сплавы, в свою очередь, подразделяются на сплавы неупрочняемые и уп­ рочняемые термической обработкой. Сплавы, лежащие до предела насыщения, у которых при нагреве можно полу­ чить однофазную структуру, обладают высокой пластич­ ностью в нагретом состоя­ нии и относятся к сплавам, упрочняемым термообработ­

кой.

Упрочнение сплавов до­ стигается закалкой и после­ дующим старением, под ко­ торым понимают вылежива­ ние сплава при нормальной комнатной температуре в те­ чение 5—7 суток (естествен­ ное старение) или несколь­ ких часов при повышенной температуре (искусственное старение).

Термически обрабатыва­ емыми являются сплавы А1—Си, А1—Си—Mg (по­ следние носят название дюралюминов). В них еще вво­ дят марганец для повыше­ ния главным образом корро­ зионной стойкости.

Кроме дюралюминов, из­ вестны еще деформируемые сплавы: авиаль, содержащий

1,2% кремния, 0,9% магния, 0,6%_меди, и сплав В-95, со­ держащий медь, магний и цинк.

К неупрочняемым термообработкой относятся сплавы типа АМг (до 7% магния) и АМц (до 2% марганца) (рис. 33). Все термоупрочняемые сплавы свариваются, однако прочность металла шва у них составляет 50—70% прочности материала. •

НетермообрабатываемЫе и литейные сплавы алюми­ ния свариваются сравнительно хорошо и обеспечивают

107

75—95% прочности основного металла. Они не дают хрупких изломов, имеют высокую коррозионную пластичность швов.

Окисная пленка, плавящаяся при высокой температу­ ре, мешает процессу сварки алюминиевых сплавов. Ос­ новная трудность сварки заключается в разрушении этой пленки. Кроме того, поглощение газов в разогретом со­ стоянии, большая величина усадки также снижают каче­ ство сварного соединения.

Таким образом, к особенностям сварки алюминия и его сплавов относятся:

высокая окисляемость и наличие тугоплавкой окисной пленки А120 3;

поглощение водорода и азота расплавленным метал­ лом сварочной ванны;

высокая теплопроводность и электропроводность; большой коэффициент линейного и объемного расши­

рения и связанная с этим большая усадка; изменение механических свойств в зоне термического

влияния термообрабатываемых сплавов; трудность определения точки плавления свариваемого

металла.

Сварку алюминия и его сплавов ведут на постоянном токе обратной полярности плавящимся электродом и на переменном токе, в среде аргона или гелия. Так как рас­ плавленный алюминий активно поглощает газы, то в ка­ честве защитного газа применяют аргон марки Б, чисто­ той 99,96% или гелий высокой чистоты. В аргоне не до­ пускается более 0,55—0,63% азота при сварке сплавов АМц или 0,2—0,4% при сварке сплава Д-16.

При сварке неплавящимся электродом на переменном токе разрушение окисной пленки достигается изменением полярности тока: пленка эта хрупкая и легко разрушается в процессе катодного распыления в течение одного полупериода. При сварке плавящимся электродом на постоян­ ном токе обратной полярности разрушение окисной плен­ ки путем катодного распыления ее на поверхности окис­ ленной детали происходит непрерывно. Кроме того, бомбардировка электронами конца электродной проволо­ ки влечет к активному плавлению ее и увеличению ско­ рости наплавки на очищенную поверхность.

На постоянном токе прямой полярности сварку не ве­ дут, так как при прямой полярности разрушения пленки не происходит.

108