1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Механизированная и автоматическая сварка в среде защитных газов

Оборудование для ручной и механизированной сварки в защитных газах

Односторонняя сварка автоматами на медном перемещающемся ползуне.

Этот способ был разработан в ИЭС им. Патона и был внедрён в производство в виде автомата ТС-32 (Рис.6.7.) и ТС-44. Это способ сварки листов по повышенному зазору с применением подвижного охлаждаемого медного ползуна, закреплённого на тележке, которая с помощью специального ножа соединялась со сварочным трактором через зазор между свариваемыми листами. Одно из требований при таком способе сварки – сохранение постоянным начального зазора между листами. Это достигалось наличием сборочных скоб, устанавливаемых поперёк будущего сварного шва через 800 – 1200 мм и которые в процессе сварки должны удаляться. Такие автоматы позволяли сваривать листы полотнищ толщиной до 12 мм. Позже в ЦНИИ ТС был разработан аналог этих автоматов — автомат типа «Бриг». Существенным недостатком этого высокопроизводительного способа сварки явилось наличие сверхнормативных остаточных местных сварочных деформаций типа «волнистости» (потеря устойчивости) на толщинах 4-6 мм и «домиков» на толщинах 8-12 мм по концам стыковых соединений на длине 800 – 1200 мм. Несмотря на этот недостаток, стоимость сборки листов полотнищ снизилась в 2 раза, а стоимость сварки – в 1,5 раза.

Полуавтоматы. Установки для сварки полуавтоматами типа ПШ-5 (ПШ-5У), ПШ-54 под слоем флюса в настоящее время в судостроении не применяются в силу их недостатков – значительный вес держателя (из-за бункера с флюсом), малый запас флюса, невозможность плавного регулирования скорости подачи проволоки.

Отечественная промышленность располагает большим числом различных автоматов и полуавтоматов для сварки в защитных газах. В судостроении находят применение автоматы для сварки плавящимся электродом: АДПГ-500, АДСП-1, ТС-35 и неплавящимся (вольфрамовым) электродом – АДСВ-2.

Автомат АДПГ-500 предназначен для сварки плавящимся стальным электродом в среде защитных газов (СО2, Аr, Hе) стыковых и угловых швов в нижнем положении. В комплект установки входят источник питания сварочной дуги ( преобразователь типа ПСГ-500), шкаф управления, сварочный трактор и газовая аппаратура. Сварочный трактор имеет детали, унифицированные с автоматом АДФ-500. Трактор – малогабаритный предназначен для сварки тонкой электродной проволокой диаметром 0,8 – 2 мм при силах тока 150 – 500 а. Скорость сварки может изменяться в пределах 15 – 70 м/ч, а скорость подачи проволоки 90 – 960 м/ч. Трактор может перемещаться по изделию. Газовая аппаратура состоит (Рис.6.8.) из баллона с защитным газом, редуктора, ротаметра (расходомер газа) и соединительных шлангов. При сварке в среде СО2 в состав газовой системы включают осушитель и подогреватель газа. Грелка с водяным охлаждением обеспечивает подачу защитного газа в пределах 600 — 1500 л/ч.

На судостроительных заводах сварку плавящимся электродом в защитных газах наиболее широко применяют как полуавтоматическую с применением полуавтоматов ПДПГ-300, ПДПГ-500, А-537Р, «Гранит» и «Нева» и др.

Полуавтоматы ПДПГ-300 и ПДПГ-500 – в состав установки входят источник сварочного тока (типа ПСГ-350 или ПСГ-500), шкаф управления, подающий механизм с гибкими шлангами и сварочными пистолетами и газовая аппаратура (Рис.6.8).

Подающий механизм обеспечивает подачу проволоки диаметром 0,8- 2,0 мм со скоростью до 960 м/ч. Полуавтоматы предназначены для сварки плавящимся электродом в среде защитных газов стыковых и угловых швов в любых пространственных положениях. Полуавтомат А-547Р (А-547, А-547У) предназначен для сварки в среде углекислого газа; создан в ИЭС им. Патона. Особенность полуавтомата – облегчённый пистолет с коротким шлангом длиной от 0,8 до 1 м (Рис.6.9). Полуавтомат рассчитан на электродную проволоку диаметром 0,Ю8 – 1,0 мм и предназначен для сварки тонколистовой стали толщиной до 3 мм и угловых швов катетом 4 мм в углекислом газе.

Для сварки титановых сплавов применяют автоматы типа АДС-1000-2М, АДС-1000-2В, АСУ-4МВ и полуавтоматы ПГТ-2, «Ритм», «Темп» и др.

Оборудование для ручной и механизированной сварки неплавящимся электродом в среде инертных газов.При этом способе сварки в качестве неплавящегося электрода используют вольфрамовые прутки, содержащие 1,5 -2% окиси лантана или иттрия, которые улучшают эмиссию электронов с электрода, что повышает устойчивость горения дуги. Наиболее широк этот способ применяется для сварки цветных металлов и сплавов и для нержавеющих сталей. Во многих случаях сварочная дуга питается от источника переменного тока, что объясняется следующим.

При сварке алюминия и его сплавов на его основе, а также магниевых сплавов, для разрушения тугоплавкой окисной плёнки, образующейся на поверхности сварочной ванны, необходима обратная полярность (минус на изделии), так как только при таком включении эмиссия электронов с изделия (катода) будет разрушать поверхностную плёнку окислов; сварку можно выполнять качественно при условии указанной очистки сварочной ванны. В тоже время, при обратной полярности вольфрамовый электрод чрезмерно нагревается. Во избежание его расплавления, сварочный ток приходится уменьшать, а это снижает производительность сварки.

При переходе на переменный ток сварочная ванна достаточно очищается в полупериод, когда изделие является катодом; одновременно переменная полярность позволяет повысить сварочный ток и производительность сварки. Однако в этом случае неизбежно появление составляющей постоянного тока Iо(Рис.6.10.) в связи с тем, что электродами являются различные металлы (один электрод – вольфрам, другой – алюминий).

Более интенсивная эмиссия электронов с вольфрамового электрода обусловливает появление несимметричной синусоиды переменного тока, из которой можно выделить постоянную составляющую. Составляющая постоянного тока имеет прямую полярность, что ухудшает качество сварного соединения (затрудняет разрушение плёнок, уменьшает глубину проплавления, ухудшает стабильность дуги). Исследования показали [ 4,5 ], что включение в последовательную сварочную цепь балластных реостатов или ёмкости уменьшает или полностью устраняет составляющую постоянного тока. Поэтому при сварке (механизированной или ручной) алюминиевых сплавов вольфрамовым электродом питание сварочной цепи осуществляют, как правило, переменным током (Рис.6.8,б).

Читать еще:  Электропривод для окна своими руками

В состав установки входят: источник тока – сварочный трансформатор 1; дроссель для регулирования силы сварочного тока 2; осциллятор для стабилизации дуги 3; балластный реостат 4 для уменьшения составляющей постоянного тока; газо -электрическая горелка 5 с вольфрамовым электродом, газовая система, включающая баллон с аргоном 6 , редуктор 7, ротаметр 8 и шланги для подвода аргона. В ручном варианте газо-электрическую горелку перемещают вручную. Укрепив на тракторе и включив в состав установки шкаф управления, можно сварку вести автоматически. Установки типа УДАР-300 и УДАР-500, а также УДГ-301 и УДГ-501 применяют в судостроении. Для устранения составляющей постоянного тока в сварочную цепь этих установок включены конденсаторные батареи и имеется электронный стабилизатор напряжения. Диаметр вольфрамового электрода – 2-6 мм. В судостроение в настоящее время очень широко применяется автомат АДСВ-2, который предназначен для автоматической сварки нержавеющих сталей и цветных металлов и сплавов неплавящимся вольфрамовым электродом в среде аргона. Сварочный ток до 400 а, скорость сварки 10-80 м/ч, диаметр присадочной проволоки – 1-2,5 мм, скорость её подачи до 800 м/ч.

Гибридная лазерно-дуговая сварка. Основные принципы.Применение дугового разряда как одного из самых распространённых и дешёвых видов источников тепла для сварки наталкивается на существенные трудности, связанные с недостаточной концентрацией энергии в электродуговой плазме и неустойчивостью горения дуги при высоких скоростях сварки [ 1, 3 ]. Поэтому на данный момент всё большее развитие получают гибридные ( помесь) способы сварки, к которым можно отнести и лазерно-дуговую сварку. Данная технология была получена объединением технологий лазерной сварки и сварки в среде защитных газов. На Рис.6.11 показаны основные методы реализации гибридно-дуговой сварки.

Процесс гибридной сварки может быть реализован по двум схемам – в первой схеме луч лазера и дуга действуют с разных сторон, во второй схеме воздействие дуги и луча осуществляется с одной стороны по отношению направлению сварки и нормали к поверхности металла. На данный момент, в силу сложности изготовления оборудования, соответствующего первой схеме, при сварке используется вторая схема. Процесс лазерно-дуговой сварки может осуществляться как неплавящимся так и плавящимся электродом. При использовании неплавящегося электрода дуга зажигается впереди по ходу сварки. Дуга прогревает металл и расплавляет его верхний слой, а лазерный осуществляет глубокое проплавление. При использовании плавящегося электрода электрическую дугу зажигают позади сфокусированного излучения, которое проплавляет только соприкасающиеся части металла. Основой системы гибридной сварки является специальная сварочная горелка, включающая в себя как лазерную оптику, так и горелку для сварки в среде защитных газов (Рис. 6.12).

Схематичное представление метода гибридной лазерно-дуговой сварки показано на Рис.6.13.

При гибридной сварке помимо лазерного излучения на сварочную ванну воздействует сварочная дуга, которая является дополнительным источником энергии, привносимой в сварочную ванну. Минимальная мощность лазера должна быть более 500Вт [2, 3].

Гибридная лазерно-дуговая сварка реализует технологический процесс, в котором взаимно усиливаются преимущества каждого из методов сварки и уменьшаются недостатки, что приводит к расширению технологических возможностей. Применение такого вида сварки – перспективно для судостроения.

Установки для механизированной сварки вертикальных швов. Применение ЭШС.При современных методах постройки корпусов судов из крупных секций или блоков наиболее ответственными являются швы монтажных соединений (межсекционные стыки), которые часто сваривают вручную за несколько проходов ( при толщинах более 15 мм). Это очень трудоёмкий и затратный процесс. В настоящее время на многих судостроительных заводах применяют автомат типа А-433М, (модернизированный для электрошлаковой сварки), разработанный специально для судостроения. Нашли применение также автоматы А-820М, А-612, А-681 и др.

Автомат А-433М (Рис.6.14.) – одноэлектродный перемещающийся по монорельсу, на котором укреплена зубчатая рейка.

На каретке автомата смонтированы сварочная головка, бункер с флюсом и пульт управления. Автомат имеет электромотора: один для вертикального перемещения каретки со скоростью 2,5-20 м/ч и второй для подачи электродной проволоки в шлаковую ванну с постоянной скоростью, которую можно регулировать в пределах 68-430 м/ч. Для формирования шва имеются два медных ползуна или формирующий ползун и подкладная планка, охлаждаемые водой. Сварочная головка автомата установлена на сдвоенном суппорте, что позволяет корректировать положение электрода по ширине и толщине стыка. Автомат рассчитан на применение проволоки диаметром 3 мм при силе тока до 12000 а и предназначен для сварки стали толщиной до 60 мм. В качестве источника питания сварочной цепи используют электромашинный преобразователь ПСМ-1000 с жёсткой внешней характеристикой. В настоящее время вместо этого автомата чаще начали применять автоматы типа А-820М, который предназначен для ЭШС вертикальных швов металла толщиной 18-50 мм. В связи с особой ответственностью монтажных швов корпуса, очень важное значение имеет стабильность качества ЭШС. Особенность подготовки таких соединений под сварку – их кромки не имеют скоса. Сборку с заданным зазором выполняют при помощи скоб (Рис. 6.15.) после обрезки припуска по монтажному стыку.

Для сварки крестообразных соединений набора (флоры и стрингеры) высоких днищевых секций в настоящее время применяют четырёхголовочные (работа одновременно четырёх дуг) автоматы типа «Балтия».

Читать еще:  Электрокотлы отопления для частных домов в астане

Механизированная и автоматическая сварка в среде защитных газов

Сущность способа сварки в защитных газах заключается в том, что дуга горит в струе защитного газа, оттесняющего воздух из зоны сварки и защищающего расплавленный металл от вредного воздействия газов, содержащихся в атмосфере.

Основными преимуществами сварки в среде защитного газа перед другими способами являются: надежная защита расплавленного металла от окисления кислородом окружающего воздуха; отсутствие обмазок и флюсов при сварке, усложняющих и удорожающих этот процесс; высокая производительность; простота процесса и возможность его механизации при сварке в различных пространственных положениях с помощью простых приспособлений; возможность сварки цветных металлов, сплавов и разнородных металлов; хороший внешний вид сварного шва и высокие механические свойства соединения; возможность качественной сварки труб без внутренних подкладных колец или ручной подварки.

К недостаткам сварки в защитных газах следует отнести осложнения при проведении сварки на открытом воздухе, особенно в ветреную погоду из-за возможности отдува защитного газа струей воздуха, а также большие выделения вредного газа на рабочем месте сварщика.

В качестве защитного газа используют инертные газы: аргон и азот, не взаимодействующие с расплавленными металлами, а также активные газы и смеси газов: водород, смесь водорода и азота, углекислый газ, смесь аргона и углекислого газа, смесь аргона и кислорода, взаимодействующие в большей или меньшей степени с расплавленным металлом. Защитный газ выбирают в зависимости от свариваемых материалов.

Сваривать в защитных газах можно плавящимся или неплавящимся электродом. При сварке плавящимся электродом электрическая дуга горит между электродной проволокой, подаваемой в зону сварки, и изделием. Дуга расплавляет электродную проволоку и основной металл. При сварке неплавящимся электродом электрическая дуга горит между неплавящимся угольным или вольфрамовым электродом и изделием. Передвигаясь вдоль кромок соединения, дуга оплавляет их. Для сварки неплавящимся электродом используют вольфрамовые стержни диаметром от 0,8 до 10 мм. Диаметр прутка выбирают с учетом требуемой величины сварочного тока.

Способ сварки в струе, аргона плавящимися и неплавящимися электродами нашел применение при изготовлении трубопроводов из нержавеющих и жаропрочных сталей, цветных металлов (алюминий, медь, титан) и их сплавов.

Промышленность выпускает аргон технический, чистый первого и второго сорта. Хранят и транспортируют аргон в стандартных стальных баллонах емкостью 40 л при давлении 150 кгс/см 2 в газообразном состоянии. Баллоны для хранения технического аргона окрашивают в черный цвет, на верхнюю часть баллона наносят белую поперечную полосу. Баллон имеет надпись «Аргон технический». Баллоны для хранения чистого аргона окрашивают в нижней части в черный, а в верхней части— в белый цвет, на верхней части черными буквами пишут «Аргон чистый».

Источником постоянного тока служат стандартные сварочные генераторы с падающей внешней характеристикой—ПС-300, ПС-500. Величину сварочного тока регулируют балластными реостатами РБ-200 от 10 до 200 а и РБ-300 от 20 до 300 а.

Источником тока при сварке на переменном токе являются стандартные сварочные трансформаторы с дросселями.

Для ручной аргонодуговой сварки неплавящимся электродом используют установку УРСА-600, предназначенную для сварки на переменном токе от 50 до 600 а. В комплект установки входят сварочные горелки, источник питания и аппаратура управления. Кроме того, промышленность выпускает установки УДАР-300 и УДАР-500. Установка УДАР-300 предназначена для сварки вольфрамовым электродом диаметром от 1,5 до 7 мм при силе тока до 300 а, а УДАР-500 — при силе тока до 500 а. В комплект установки входят две горелки, источник питания (трансформатор и дроссель насыщения) и аппаратный ящик.

В последние годы разработано значительное количество различных горелок: ГРАД-1, ГРАД-2, ГРАД-3, ЭЗР-1-54, ЭЗР-2-54. Хорошим качеством отличаются горелки АР-9 и РГС-1.

Автоматическую аргонодуговую сварку применяют для соединения поворотных и неповоротных стыков труб диаметром до 219 мм. Автоматическую сварку неповоротных стыков труб выполняют с помощью специализированных автоматов АТВ (рис. 83), AT и АГН с неплавящимся вольфрамовым электродом. Для сварки поворотных стыков труб применяют полуавтоматы с плавящимся электродом: ПШП-9, ПША-10, ПДА-300 и автоматы АДСП, АДПГ, АДСВ. Кроме указанной аппаратуры в промышленности работает большое количество специализированных установок.

В среде инертного газа — азота сваривают в основном медь и ее сплавы.

Азотно-дуговую сварку меди осуществляют только неплавящимся электродом с подачей в зону дуги присадочного материала. В качестве неплавящегося электрода можно применять угольные или торированные вольфрамовые стержни. Неторированные вольфрамовые стержни частично плавятся при сварке в азоте и загрязняют металл шва вольфрамом.

В среде углекислого газа можно сваривать трубы диаметром от 10 до 1000 мм с толщиной стенки от 0,5 до 30 мм.

Применение углекислого газа позволяет механизировать сварку швов, расположенных в любом пространственном положении, в том числе и в потолочном. Преимуществом сварки в защитных газах является небольшая стоимость углекислого газа. Углекислый газ в 12 раз дешевле аргона.

Жидкую углекислоту, предназначенную для сварки, транспортируют в стальных баллонах при давлении 50—60 кгс/см 2 . Баллоны должны быть окрашены в черный цвет и иметь надпись «Углекислота». В обычный стандартный баллон емкостью 40 л заливают 25 кг углекислоты. При испарении 25 кг жидкой углекислоты образуется 12 600 л газа.

Рис. 83. Автомат АТВ для аргонодуговой сварки неповоротных стыков труб

Рис. 84. Головка ТСГ-7 для автоматической сварки поперечноколеблющимся электродом поворотных стыков труб

Для сварки можно использовать жидкую «пищевую» углекислоту.

Для сварки труб в среде углекислого газа плавящимся электродом применяют малоуглеродистую проволоку с повышенным содержанием марганца и кремния марок СВ-08ГС и СВ-08Г2С. Сварку в среде углекислого газа ведут на постоянном токе обратной полярности. Устойчивость процесса возможна только при использовании специальных сварочных генераторов с жесткой или возрастающей внешней характеристикой, а также выпрямителей. В качестве источников питания используют сварочные преобразователи ПСГ-350 или ПСГ-500 или универсальные преобразователи ПСУ-500.

Читать еще:  Бассейн 5 метров в диаметре какой объем

Сварку неповоротных стыков труб, приварку фланцев и штуцеров выполняют с помощью полуавтоматов А-547 и А-607. Для сварки поворотных стыков труб могут быть также использованы автоматы АСП-60, А-537, АДСП-2, головка ТСГ-7, ранцевый полуавтомат А-765. Для полуавтоматической сварки в углекислом газе применяют полуавтомат ПДПГ-500 и подающие механизмы полуавтоматов ПШ-5, ПШ-54, ПДШП-500, используемых при сварке под флюсом. Полуавтоматическую сварку труб применяют для выполнения первого слоя шва (с учетом сварки последующих слоев под флюсом) или для полной заварки стыка в два-три слоя.

Головка ТСГ-7 (рис. 84) предназначена для сварки поворотных стыков труб с условным проходом 50—1000 мм при толщине стенки 2 мм и более одной поперечно колеблющейся электродной проволокой. Поперечно колеблющаяся электродная проволока позволяет сваривать стыки труб и деталей с повышенными зазорами и смещением кромок.

1. В чем преимущества и недостатки сварки труб в среде защитных газов по сравнению со сваркой под флюсом?

2. Что такое неплавящиеся электроды, из какого металла их изготовляют?

3. Для каких сталей применяют аргонодуговую сварку?

4. Какое оборудование и какие приспособления используют для ручной аргонодуговой сварки?

5. Укажите область применения сварки в среде углекислого газа.

6. Какое оборудование применяют для сварки в среде углекислого газа?

Все материалы раздела «Сварка труб» :

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

Сварка в среде защитных газов согласно AWS АЗ.О «Термины и определения» обозначается как GMAW — gas metal arc welding.

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.

Выделение газообразной окиси углерода из жидкого металла вызывает «кипение» сварочной ванны и приводит к образованию пор.

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.

Источники:

http://studopedia.ru/1_125746_oborudovanie-dlya-ruchnoy-i-mehanizirovannoy-svarki-v-zashchitnih-gazah.html
http://shkval-antikor.ru/mess645.htm
http://studwood.ru/1691762/tovarovedenie/mehanizirovannaya_svarka_srede_zaschitnyh_gazov

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector