Дуговая сварка сущность сварки плавления



Дуговая сварка плавлением

В настоящее время около 70% всех сварочных работ выполняются ме­тодами плавления. Источником теплоты при дуговой сварке служит электрическая дуга, кото­рая горит между электродом и заготовкой. В зависимости от материала и числа элек­тродов, а также способа включения элек­тродов и заготовки в цепь электрического тока различают следующие виды дуговой сварки:

сварка неплавящимся (графитовым или вольфрамовым) электродом 1 дугой прямого действия 2 (рис. 5.1, а), при кото­рой соединение выполняется путем рас­плавления только основного металла 3 либо с применением присадочного метал­ла 4;

сварка плавящимся (металлическим) электродом 1 дугой прямого действия 2 (рис. 5.1, б) с одновременным расплавле­нием основного металла 3 и электрода, который пополняет сварочную ванну жидким металлом; сварка косвенной дугой 5 (рис. 5.1, в), горящей между двумя, как правило, неплавящимися электродами 7; при этом основной металл 3 нагревается и расплавляется теплотой столба дуги; свар­ка трехфазной дугой 6 (рис. 5.1, г), при которой дуга горит между электродами 1, а также между каждым электродом и ос­новным металлом 3.

Питание дуги осуществляется посто­янным или переменным током. При при­менении постоянного тока различают сварку на прямой и обратной полярностях. В первом случае электрод подключают к отрицательному полюсу (катод), во вто­ром — к положительному (анод).

Кроме того, виды дуговой сварки раз­личают также по способу защиты дуги и расплавленного металла и степени меха­низации процесса

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И ТЕПЛОВЫЕ СВОЙСТВА ДУГИ

Дуга — мощный стабильный электри­ческий разряд в ионизированной атмосфе­ре газов и паров металла. Ионизация дуго­вого промежутка происходит во время зажигания дуги и непрерывно поддержи­вается в процессе ее горения. Процесс за­жигания дуги в большинстве случаев включает три этапа:

короткое замыкание электрода на заготовку,

отвод электрода на расстояние 3 . 6 мм и возникновение устойчивого дугового разряда. Короткое за­мыкание (рис. 5.2, а) выполняется для разо­грева торца электрода 1 (катода) и заготов­ки 2 (анода) в зоне ее контакта с электро­дом.

После отвода электрода (рис. 5.2, б) с его разогретого торца под действием элек­трического поля начинается термоэлек­тронная эмиссия электронов 3. Столкно­вение быстро движущихся от катода к аноду электронов с молекулами газов и паров металла приводит к их ионизации 4. По мере разогрева столба дуги и повыше­ния кинетической энергии атомов и моле­кул происходит дополнительная их иони­зация. В результате дуговой промежуток становится электропроводимым. Процесс зажигания дуги заканчивается возникно­вением устойчивого дугового разряда в столбе дуги 6 (рис. 5.2, в).

Возможно зажигание дуги без коротко­го замыкания и отвода электрода с помо­щью высокочастотного электрического разряда через дуговой промежуток, обес­печивающего его первоначальную иони­зацию. Для этого в сварочную цепь на короткое время подключают источник высокочастотного переменного тока вы­сокого напряжения (осциллятор). Этот способ применяют для зажигания дуги при сварке неплавящимся электродом.

Рис. 5.3. Статическая амперная характериси ги (а) и зависимость жения дуги (Уд от ее

Источник

Сварка плавлением Дуговая сварка

Источником теплоты является электрическая дуга, которая горит между электродом и заготовкой.

Сварочной дугой называется мощный электрический разряд между электродами, находящимися в среде ионизированных газов и паров.

В зависимости от материала и числа электродов, а также способа включения электродов и заготовки в цепь электрического тока различают следующие разновидности дуговой сварки (рис.7):

сварка неплавящимся (графитовым или вольфрамовым) электродом 1 дугой прямого действия 2 (рис.7а), при которой соединение выполняется путем расплавления только основного металла 3, либо с применением присадочного металла 4;

Читайте также:  Дюбель 6х60 с шипами распорный полипропилен

сварка плавящимся электродом (металлическим) 1 дугой прямого действия с одновременным расплавлением основного металла и электрода, который пополняет сварочную ванну жидким металлом (рис.7б);

сварка косвенной дугой 5, горящей между двумя, как правило, неплавящимися электродами, при этом основной металл нагревается и расплавляется теплотой столба дуги (рис.7в);

сварка трехфазной дугой, при которой дуга горит между каждым электродом и основным металлом (рис.7г).

Рис.7 Схемы дуговой сварки

Разновидности дуговой сварки различают по способу защиты дуги и расплавленного металла и степени механизации процесса.

Ручная дуговая сварка

Ручную дуговую сварку выполняют сварочными электродами, которые подают вручную в дугу и перемещают вдоль заготовки. В процессе сварки металлическим покрытым электродом (рис.8) дуга 8 горит между стержнем 7 электрода и основным металлом 1.

Стержень электрода плавится, и расплавленный металл каплями стекает в сварочную ванну 9. Вместе со стержнем плавится покрытие электрода 6, образуя защитную газовую атмосферу 5 вокруг дуги и жидкую шлаковую ванну 4 на поверхности расплавленного металла. По мере движения дуги сварочная ванна затвердевает и формируется сварной шов 3. Жидкий шлак образует твердую шлаковую корку 2.

Рис. 8 Схема процесса сварки металлическим покрытым электродом

Ручная сварка позволяет выполнять швы в любых пространственных положениях: нижнем, вертикальном, горизонтальном, вертикальном, потолочном. Ручная сварка удобна при выполнении коротких криволинейных швов в любых пространственных положениях, при выполнении швов в труднодоступных местах, а также при монтажных работах и сборке конструкций сложной формы.

Оборудование для ручной сварки: источник питания дуги, электрододержатель, гибкие провода, защитная маска или щиток.

Автоматическая дуговая сварка под флюсом

Для сварки используют непокрытую электродную проволоку и флюс для защиты дуги и сварочной ванны от воздуха.

Схема автоматической дуговой сварки под флюсом представлена на рис. 9.

Рис.9. Схема автоматической дуговой сварки под флюсом

Подача и перемещение электродной проволоки механизированы. Автоматизированы процессы зажигания дуги и заварки кратера в конце шва. Дуга 10 горит между проволокой 3 и основным металлом 8. Столб дуги и металлическая ванна жидкого металла 9 со всех сторон плотно закрыты слоем флюса 5 толщиной 30…50 мм. Часть флюса плавится и образуется жидкий шлак 4, защищающий жидкий металл от воздуха. Качество защиты лучше, чем при ручной дуговой сварке. По мере поступательного движения электрода металлическая и шлаковая ванны затвердевают с образованием сварного шва 7, покрытого твердой шлаковой коркой 6. Проволоку подают в дугу с помощью механизма подачи 2. Ток к электроду подводят через токопровод 1.

Для сварки под флюсом характерно глубокое проплавление основного металла.

Преимущества автоматической сварки под флюсом по сравнению с ручной: повышение производительности процесса сварки в 5…20 раз, повышение качества сварных соединений и уменьшение себестоимости 1 м сварного шва.

Применяемые флюсы различают по назначению.

Флюсы для сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей предназначены для раскисления шва и легирования его марганцем и кремнием. Для этого применяют высококремнистые марганцевые флюсы, которые получают путем сплавления марганцевой руды, кремнезема и плавикового шпата в электропечах.

Флюсы для сварки легированных и высоколегированных сталей должны обеспечивать минимальное окисление легирующих элементов в шве. Для этого применяют керамические низкокремнистые, безкремнистые и фторидные флюсы, которые изготавливают из порошкообразных компонентов путем замеса их на жидком стекле, гранулирования и последующего прокаливания. Основу керамических флюсов составляют мрамор, плавиковый шпат и хлориды щелочно-земельных металлов.

Дуговая сварка в защитных газах.

При сварке в защитном газе электрод, зона дуги и сварочная ванна защищены струей защитного газа (инертного – аргон, гелий; активного – углекислый газ, азот, водород).

Читайте также:  Алмазный диск по плитке на дрель

Сварку в инертных газах можно выполнять неплавящимся и плавящимся электродами.

В качестве неплавящегося электрода применяется пруток вольфрама, а в качестве плавящегося – проволока из основного металла или близкого ему по химическому составу. Область применения аргонодуговой сварки охватывает широкий круг материалов и изделий (узлы летательных аппаратов, элементы атомных установок, корпуса и трубопроводы химических аппаратов). Аргонодуговую сварку применяют для легированных и высоколегированных сталей, цветных (алюминия, магния, меди) и тугоплавких (титана, ниобия, ванадия, циркония) металлов и их сплавов.

Сварка в углекислом газе выполняется только плавящимся электродом. Защита сварочной ванны осуществляется углекислым газом. Углекислый газ химически активен по отношению к жидкому металлу. При нагреве он диссоциирует на оксид углерода и кислород, который окисляет железо и легирующие элементы. Окисляющее действие кислорода нейтрализуется введением в проволоку дополнительного количества раскислителей. Для сварки углеродистых и низколегированных сталей применяют сварочную проволоку с повышенным содержанием кремния и марганца. Хорошее качество сварного шва получается при использовании специальной порошковой проволоки.

Обычно свариваются конструкции из углеродистых и низколегированных сталей (газо- и нефтепроводы, корпуса судов и т.п.). При сварке меди, алюминия, титана и редких металлов невозможно связать свободный кислород введением раскислителей.

Преимуществами данного способа являются низкая стоимость углекислого газа и высокая производительность.

Основной недостаток – разбрызгивание металла (на зачистку расходуется 30…40% времени сварки).

Источник

2. Сущность метода электродуговой сварки плавлением.

Электродуговой называют сварку, при которой для расплавления кромок соединяемых деталей используют теплоту электрической дуги, питаемой постоянным или переменным током

Питание дуги электрическим током (напряжением 30—60 В) осуществляется специальными сварочными генераторами или понижающими трансформаторами, которые обеспечивают резкое падение напряжения при возрастании силы тока. Это условие необходимо для устойчивого и непрерывного горения дуги даже при некоторых изменениях ее длины из-за колебаний руки сварщика. От сварочного аппарата электрический ток, достигающий нескольких сот ампер и мощностью не менее 5—10 кВт, подводится к электроду и свариваемому изделию. Прикосновение электрода к изделию приводит к образованию дуги с температурой 5000—6000°С Тепло электрической дуги расплавляет кромки свариваемых деталей и конец электрода, при этом металл электрода заполняет углубление между деталями и образует шов. Электроды, применяемые при электродуговой сварке, представляют собой металлические стержни со специальным покрытием (обмазкой). Покрытие в процессе плавления электрода способствует ионизации газового промежутка дуги, а также защищает шов от окисления и выгорания углерода и металла. Для сварки обыкновенной конструкционной стали применяют электроды с обмазкой из мела и жидкого стекла. Наиболее распространены электроды с диаметрами от 2,5 до 12 мм и длиной от 350 до 450 мм.

3. Полиморфные превращения металлов.

У некоторых металлов в твердом состоянии в зависимости от температуры нагревания, скорости охлаждения или изменения давления в пределах твердого состояния изменяются форма и периоды кристаллических решеток. Такие изменения называют полиморфными превращенниями.

Они протекают при постоянной температуре и сопровождаются поглощением или выделением тепла. Изменившееся строение кристаллической решетки при полиморфном превращении, которое произошло при более низкой температуре, для большинства металлов принято обозначать буквой а, при более высокой — буквой р, при дальнейшем повышении температуры у и т. д.

Полиморфные превращения наблюдаются у многих металлов и могут быть обратимыми в зависимости от изменения температуры и давления в пределах твердого состояния. Например, известны полиморфные превращения у железа Fe „ =etFep 5=tFer ^Fe6; марганца Mna=i* Mnp=^ Mnv« Mn9; олова Sna^Snp и т. д.

Читайте также:  Как измерить саморез линейкой

Полиморфные превращения можно обнаружить термическим методом, который заключается в следующем. В тигель с расплавленным металлом помещают соединенный с самопишущим температурно-измерительным прибором (потенциометром, осциллографом) термоэлектрический термометр. Расплав медленно охлаждают. Прибор записывает кривую охлаждения в координатах «температура — время охлаждения». Точки перегиба на кривой будут соответствовать полиморфным превращениям.

Полиморфные превращения сопровождаются изменением в твердом состоянии структуры металлов и сплавов, при этом изменяются их механические, физические и химические свойства. Такое явление широко используется в технике, например при термической обработке металлов и сплавов. Так, при закалке стальных или чугунных изделий в результате быстрого охлаждения происходит полиморфное превращение, при котором резко возрастает твердость сплавов.

Изменение в твердом состоянии структуры металлов н сплавов в результате перемены внешних условий (температуры, давления в пределах твердого состояния) называют перекристаллизацией. При перекристаллизации очень часто изменяется объем вещества, а следовательно, и плотность металла.

Так, плотность FeY на 3% больше плотности Fea. Такие изменения объема влияют на форму и размеры деталей при их термической обработке, что необходимо учитывать на практике.

Источник

2. Сущность основных способов сварки плавлением

Сварка покрытыми электродами

Ручная дуговая сварка

Сварка в защитном газе:

1 – сварочная проволока;

1 – неплавящийся электрод;

4 – присадочная проволока (присадка, пруток)

Сварка под флюсом

1 – сварочная дуга;

3 – сварочная проволока;

5 – сварочная ванна;

6 – жидкая пленка флюса;

8 – шлаковая корка;

9 – остаток флюса

1 – сварочная проволока;

4 – шлаковая ванна;

5 – металлическая ванна;

6 – капли электродного металла

Лекция №2 Теоретические основы электродуговой сварки плавлением – 4 ч

1. Сварочная дуга и сущность протекающих в ней процессов, основные участки сварочной дуги.

2. Статическая вольт-амперная характеристика сварочной дуги.

3. Действие магнитных полей и ферромагнитных масс на сварочную дугу.

4. Перенос металла через дугу.

5. Тепловые процессы при ЭДС плавлением.

6. Технологические особенности и условия устойчивого горения сварочной дуги.

1. Сварочная дуга и сущность протекающих в ней процессов, основные участки сварочной дуги

Сварочная дуга – это электрический разряд в атмосфере газов и паров металла.

Дуга прямого действия:

Дуга косвенного действия

(изделие не включено в электрическую цепь)

1 – катодное пятно

2 – анодное пятно

Та,к  3500 К (температура кипения металла).

Тст.д.  6000 К – пар металла (покрытый электрод, СО2, под флюсом).

Способы зажигания сварочной дуги: касанием; с помощью осциллятора.

Процессы в сварочной дуге: эмиссия (появление электронов проводимости), ионизация (образование положительно заряженных частиц), рекомбинация (объединение отрицательных электронов и положительных ионов в нейтральные атомы).

2. Статическая вольт-амперная характеристика сварочной дуги

Статическая вольтамперная характеристика дуги (зависимость напряжения дуги от протекающего через сварочную дугу тока)

Статическая вольтамперная характеристика дуги

Кривую статической характеристики можно разделить на три области: падающую (1), жесткую (2) и возрастающую (3).

Горение дуги в первой области отличается малой устойчивостью.

Сварка дугой с жесткой статической характеристикой применяется преимущественно при ручной сварке.

Дуга с возрастающей статической характеристикой широко используется при автоматической и механизированной сварке под флюсом и в защитных газах с применением тонкой сварочной проволоки.

Источник

Оцените статью
toolgir.ru
Adblock
detector