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

лой проточной воде (40° С); осветление в 15—18%-ном растворе азотной кислоты при температуре 60—65° С в течение 2—5 мин; промывка в холодной проточной воде,

сушка.

После такой обработки с поверхности проволоки уда­ ляются окисные пленки, однако они вновь могут легко образоваться на открытом воздухе.

Поэтому после обработки проволоку, предназначен­ ную для сварки, хранят на открытом воздухе только в течение 8—16 ч. Допускается увеличение срока хранения проволоки в специальной герметичной упаковке до 6 ме­ сяцев. Присадочные прутки хранят в специальных пена­ лах, а кассеты (катушки) в обеспечивающих герметич­ ность футлярах.

Для сварки алюминиево-магниевых и алюминиево­ цинковых сплавов механизированным * способом приме­ няют электродную проволоку диаметром до 2,5 мм, т. е. как при автоматической и полуавтоматической сварке. При ручной сварке применяют сварочные присадочные прутки несколько больших диаметров (табл. 4).

Т а б л и ц а 4

Рекомендуемый диаметр присадочной проволоки для сварки металла

При сварке неплавящимся электродом алюминиевых сплавов рекомендуется применять следующие марки присадочной проволоки (табл. 5).

При сварке титана и его сплавов используют титано­ вую проволоку повышенной чистоты — марок ВТ1-0 или ВТ1-00. Допускается также применение нарезанных прутков из свариваемого основного металла. Перед свар­ кой 'присадочную проволоку тщательно зачищают и тра-

* Механизированный способ газоэлектрической сварки отличает­ ся от ручной сварки тем, что присадочная проволока подается в зо­ ну дуги при помощи специального механизма, а дуга горит между неплавящимся электродом л изделием.

гз

Т а б л и ц а 5

Рекомендуемые марки присадочной проволоки для сварки алюминиевых сплавов

* Для сварки литейных алюминиевых сплавов отливаются прутки того же состава. Проволока марки АК является универсальной и применяется для сварки различных алюминиевых сплавов.

вят в растворе 660 см3 воды, 350 см3 соляной техниче­ ской кислоты, 50 г фтористого натрия. Травление произ­ водится для снятия поверхностной пленки, насыщенной газами (кислородом, азотом). Для удаления водорода проволоку отжигают при температуре 900—950° С в течение4чв вакууме при давлении не менее 10_3ммрт. ст.

В металле шва не должно быть примесей более (%): 0,15 кислорода, 0,04 азота, 0,01 водорода, 0,1 углерода.

§ 6. ТЕРМООБРАБОТКА

Во многих случаях при газоэлектрической сварке, как и при других видах сварки, применяется термическая обработка основного металла и шва. Это делается с целью придать металлу определенные пластические и прочностные качества. Ниже приведены наиболее часто применяемые виды термической обработки металлов

(табл. 6).

§ 7. ЗАЩИТНЫЕ ГАЗЫ

К л а с с и ф и к а ц и я и о б л а с т ь при мен е- н и я, При сварке в среде защитных газов применяются два основных вида газов: инертные, не взаимодействую­ щие с металлом шва (аргон, гелий и их смеси); химиче-

24

Т а б л и ц а 6

Виды термообработки стали

П р и м е ч а н и е . Точка АсЗ берется из диаграммы состояния железо — углерод. Это линия аустенитного превращения.

ски активные газы, участвующие в реакциях с металлом шва и электродом.

По свойствам различают три группы активных газов: с восстановительными свойствами (водород, окись угле­ рода) ; с окислительными свойствами (углекислый газ, водяные пары); выборочной активности (азот — активен к черным металлам, алюминию и др. и инертен к меди, ее сплавам, золоту, серебру). В зависимости от характе­ ристики эти газы применяют для сварки определенных металлов (и определенными методами).

Инертные газы (аргон, гелий и их смеси) целесооб­ разно применять для сварки металлов (например, алю­ миния, магния, титана) и сплавов, склонных при нагреве к энергичному взаимодействию с кислородом, азотом, водородом; инертные газы с добавками кислорода или углекислого газа — для сварки легированных сталей и сплавов; азот — для сварки металлов и сплавов, не вза­ имодействующих с этим газом (например, медь, некото­ рые аустенитные стали); углекислый газ.— для сварки углеродистых и легированных сталей, а также других металлов и сплавов, не имеющих большого химического

25

зообразном й «кМжейиом. Ё завйсйМосШ бт состояния газы хранят и транспортируют в баллонах различных конструкций. Например, аргон, гелий, азот, водород, кислород хранят в баллонах типа 150 под давлением 150 ат в газообразном сжатом состоянии. Наиболее ши­ роко используются баллоны с водяной емкостью 40 л. При давлении 150 ат такой баллон вмещает около 6 м3 газа. Объем газа, находящегося в баллоне, ориентиро­ вочно подсчитывают умножением емкости баллона на рабочее давление. Для определения количества израсхо­ дованного газа умножают емкость баллона на падение давления в баллоне:

V = v - ( p 2 — р :) м 3,

Соответственно часовой расход определяют по фор­ муле

у _ ^ v(pi —p\)

где t — время расходования газа, ч.

Ряд сжиженных газов хранят и транспортируют при более низких давлениях, используя сварные тонкостен­ ные сосуды (например, для пропан-бутана, растворенно­ го ацетилена и др.). Выход газов определяют по другим эмпирическим зависимостям, по массе и т. п.

Баллон представляет собой цельнотянутый стальной сосуд диаметром 219 мм с толщиной стенки 6—8 мм. Окрашивается баллон соответственно находящемуся в нем газу (табл. 7). В верхней части баллона имеется паспортная часть, на которой высечены № баллона, № завода-изготовителя, серия выпуска, емкость, рабочее давление, испытательное давление, клеймо ОТК, срок очередного испытания.

Испытываются баллоны раз в 5 лет. При проверке и клеймении устанавливается месяц и год очередного ис­ пытания. При наполнении баллонов изымают из эксплуа­ тации те баллоны, срок клеймения которых истек.

Для проверки оптимального расхода газа производят опытные наплавки на пластины, содержащие высокоак­ тивные легирующие элементы (например, титан) е раз­ личным расходом газов. Затем производят химический

26

Т а б л и ц а 7

Характеристика баллонов для хранения защитных газов

анализ наплавленного металла. Тот расход защитных газов, при котором в металле шва не отмечается влияния воздуха (т. е. кислорода или азота), считают оптималь­ ным. Такой способ используется при сварке в среде ине­ ртных газов.

При сварке в среде углекислого газа защитный газ оказывает окислительное воздействие на металл шва. Выяснить, откуда взялся кислород в металле шва — из воздуха или из защитной среды, — трудно. В этом случае производят анализ на наличие в шве азота.

При надежной защите в металл шва азот не попадает. Только недостаточная защита шва может привести к доступу азота из воздуха.

При сварке в среде азота также трудно определить, откуда в шве появился азот — из воздуха или из защит­ ной среды? При достаточной защите азотной ' средой в металле шва не может быть кислорода. Появиться он может только при недостаточной защите из воздуха. По­ этому при азотной защите шва химический анализ про-

27

водят на наличие кислорода в металле шва. Если кисло­ род есть, значит защита шва недостаточная, нужно уве­ личить расход защитного газа.

Оптимальный расход защитного газа зависит от многих факторов: диаметра сопла горелки, рабочего дав­ ления газа, условий сварки (наличие сквозняка, ветра и т. п.), расстояния от с'опла горелки до свариваемого ме­ талла, от плотности газа и др. При увеличении размера сопла горелки расход защитного газа увеличивают соот­ ветственно увеличению площади сечения сопла горелки; при увеличении давления газа соответственно увеличива­ ется расход.

Рис. 5. Отставание газовой защитной струн:

а — при неподвижной горелке, б — при средней скорости пере­ мещения горелки, о — при большой скорости перемещения го­ релки

Увеличение расстояния от сопла горелки до сваривае­ мого металла приводит к необходимости увеличивать дав­ ление, а следовательно, и расход; физические данные газов также влияют на расход, например плотность арго­ на по отношению к воздуху на 38% больше, он стремится опуститься и заполнить нижнюю часть околошовного пространства, а гелий легче воздуха в девять раз и стре­ мится подняться, поэтому при сварке в нижнем положе­ нии его расход должен быть для нижнего положения на 30—50% больше, а для потолочных швов аналогичен расходу аргона для нижнего положения шва.

Состояние атмосферы играет большую роль в надеж­ ности газовой защиты шва. При наличии сквозняка, вет­ ра расход защитного газа увеличивают, повышают рабо­ чее давление. Подвижная атмосфера и увеличение скоро­ сти сварки отклоняют газовую защиту и приводят к вза­ имодействию воздуха с расплавленным металлом шва

(рис. 5, а, б, в).

28

Углекислым газом, обладающим окислительными свойствами, осуществляют защиту от азота воздуха, так как в процессе сварки углекислый газ, разлагаясь, вы­ деляет : СОг ’"СО+ О.

Водяной пар, насыщая металл шва кислородом и во­ дородом, не является идеальным защитным газом и его используют только для неответственной сварки и на­

плавки.

Ниже приведены характеристики основных защитных

газов.

А р г о н — инертный газ без цвета, запаха, тяже­ лее воздуха примерно на 38%. Плотность аргона 0,001783 г/см3, а по отношению к воздуху 1,38. В воздухе аргона содержится ничтожное количество — 0,935%. Так как температура сжижения аргона равна — 185° С, полу­ чают его из воздуха методом глубокого охлаждения, час­ то как побочный продукт при получении кислорода из жидкого воздуха.

Температура сжижения кислорода —183° С, азота —196° С, а аргона —185° С. Таким образом, при ректифи­ кации (разделении) жидкого воздуха первым испаряется азот, затем аргон и кислород. Эти газы улавливают, на­ копляют в емкостях, а затем компрессорами наполняют

тый (марки А, Б, В — чистота 99,99, 99,96 и 99,9%); аргон технический чистотой 82—83 %.

Степень чистоты аргона для сварки является сущест­ венным фактором. Аргон технический низкой чистоты применяют только для некоторых видов металлообработ­ ки. Для сварки высокоактивных цветных'металлов приме­ няют более чистые сорта аргона. Это связано с образова­ нием окисных пленок на поверхности металла, препятст­ вующих формированию шва.

По рекомендациям А. В. Петрова, добавка водорода в количестве 5—10% к аргону является весьма полезной, так как улучшает формирование шва благодаря раскис­ лению окисных пленок.

Чистый аргон марки А предназначен для защиты шва при сварке титановых сплавов, циркония, молибдена и других активных металлов и их сплавов, а также особо ответственных изделий из сталей; марки Б — для сварки плавящимся и неплавящимся электродом алюминиевых

29