Электродуговая сварка

Сварка алюминия и  его сплавов. Алюминий и его сплавы хорошо свариваются газовой сваркой только нормальным пламенем. Присадочную проволоку применяют такого же состава, как свариваемый металл. Для удаления пленки оксида алюминия используют флюсы АФ-4А, АН-4А, АН-А201, содержащие хлористые и фтористые соли лития, натрия, калия и бария. После сварки остатки флюса удаляют горячей водой. Оксидную пленку можно удалять так же, как при дуговой сварке, специальным скребком. В этом случае сварщик должен иметь большой навык, так как в шов могут попадать остатки оксидной пленки и вызывать несплавление металла.

Рабочее место сварщика, оборудованное всем необходимым для выполнения сварочных работ, называется сварочным постом.

Для организации газосварочного поста необходимы:

• кислородный баллон с редуктором;
• ацетиленовый генератор для получения ацетилена из карбида кальция или ацетиленовый баллон с редуктором;
• резиновые рукава для подачи кислорода и ацетилена в горелку или резак;
• сварочные горелки с набором наконечников, для резки — резаки с комплектом мундштуков и приспособлениями для резки;
• присадочная проволока для сварки и наплавки;
• принадлежности для сварки и резки; очки с темными стеклами для защиты глаз от сварочного пламени, набор ключей, молоток, зубило, стальные щетки и др.;
• флюсы, если они требуются для сварки данного металла;
• сварочный стол и приспособления для сборки.

Сварочный пост газосварщика показан на рис. 4.

 

 

 

                             Рис.  4.   Рабочее   место   газосварщика:

                         1— ящик для воды, 2 — стол, 3 — ящик для присадочного материала,

                             4 — кислородный редуктор, 5 — крышка стола,

                                6 — предохранительный затвор, 7 —  горелка

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.Механизированные способы  электродуговой сварки

 

Автоматическая наплавка под слоем  флюса — один из прогрессивных и широко применяемых способов восстановления деталей на ремонтных предприятиях. Впервые он был разработан Киевским институтом электросварки им. Е. О. Патона.

Сущность этого способа заключается  в следующем. К дуге 7, образующейся между электродом 6 и поверхностью вращающейся детали 1 (рис. 5), через мундштук 5 специальным устройством (автоматом) непрерывно подается электродная проволока, а из бункера 4 слоем 50...60 мм насыпается гранулированный флюс. Дуга, утопленная в массе флюса, горит под жидким слоем 2 расплавленного флюса в газовом пространстве 3. Жидкий слой 2 флюса надежно предохраняет расплавленный металл от окружающего воздуха, в большой степени уменьшает разбрызгивание металла, улучшает формирование шва 9, использование теплоты дуги и материала электродной проволоки..

 

 

 

           Рис. 5. Схема автоматической сварки  под слоем флюса:

             1 — деталь; 2 — слой флюса; 3 —  газовое пространство;

            4 — бункер с флюсом; 5 — мундштук; 6 — электрод;

                 7 — электрическая дуга; 8 — шлаковая корка;

                                  9 — наплавленный слой (шов).

 

 

 

 

 

 

 

Шлаковая корка 8, образующаяся при остывании, замедляет охлаждение расплавленного металла и улучшает условия формирования его структурных превращений. Небольшой вылет электрода (расстояние от мундштука до детали) дает возможность увеличить плотность применяемых сварочных токов до 150...200 А/мм². Значительно улучшаются условия труда сварщика. Потери на угар и разбрызгивание металла при наплавке под слоем флюса не превышают 2% от массы расплавленного металла. Коэффициент наплавки составляет 14...16 г/А • ч, то есть в 1,5...2 раза выше, чем при ручной сварке.

Производительность сварки определяют количеством металла Q_H(г/ч), наплавляемого в единицу времени по уже известному выражению

,

где Кн — коэффициент наплавки, г/(А • ч); I — сила сварочного тока, А.

При наплавке под слоем флюса  оба сомножителя в этой формуле значительно больше, чем при ручной сварке, поэтому производительность возрастает в 6...1.0 раз.

Недостатки сварки под слоем  флюса — невидимость дуги и  значительные расход и стоимость флюса. Невидимость места сварки требует повышенной точности подготовки изделия к процессу и сборке, а кроме того, затрудняет сварку при сложной конфигурации шва.

Автоматическую наплавку под флюсом применяют для восстановления плоских и цилиндрических деталей. Изношенные тракторные и автомобильные детали наплавляют на специальных токарных станках, которые оборудуют редуктором, позволяющим получать частоту вращения шпинделя в пределах от 0,2 до 5 мин .

Сварочную головку устанавливают  на суппорте станка. Для подвода  тока к детали на шпинделе устанавливают  токосъемник. Деталь, подготовленную к  наплавке, зажимают в токарном патроне  или в центрах. Наплавка деталей  диаметром менее 80 мм затруднительна. а диаметром менее 40 мм совсем невозможна. Это следует отнести к недостаткам данного способа. Чтобы получить'' шов хорошего качества на поверхности детали, электрод смещают от зенита в направлении против вращения детали на размер а (рис. 30). Смещение зависит от диаметра детали, силы сварочного тока, длины и напряжения дуги, частоты вращения. При наплавке¹ деталей диаметром 80...300 мм смещение электрода колеблется от 5 до 30 мм, с уменьшением диаметра смещение увеличивается, В каждом конкретном случае смещение электрода определяют опытным путем по качеству шва.

Хорошее качество  наплавки  во многом  зависит от применяемого флюса. При  автоматической наплавке используются плавленые и неплавленые керамические флюсы, а также флюсы-смеси.

Плавленые флюсы представляют собой сравнительно сложные силикаты, по своим свойствам близкие к стеклу. Температура их плавления не более 1200°С. По размеру зерен (0,1...5 мм) они стандартизированы на четыре группы. В состав плавленых флюсов не входят ферросплавы, свободные металлы, углеродистые вещества. Эти флюсы, как правило, слабые раскислители. В ремонтной практике наибольшее применение получили плавленые флюсы АН-348А, ОСЦ-45 и АН-15, содержащие в своем составе 35...43% закиси марганца. Такие флюсы позволяют получить наибольшую устойчивость дуги, меньше выделяют вредных примесей и в сочетании с углеродистыми и низколегированными проволоками способствуют высокому качеству наплавки.

Керамические  флюсы по своему составу и способу приготовления во многом сходны с качественными (толстыми) покрытиями электродов. Эти флюсы наряду с защитными содержат легирующие и модифицирующие элементы. В отличие от плавленых флюсов керамические позволяют в широком диапазоне легировать наплавленный слой и при использовании даже дешевой низкоуглеродистой проволоки получать качественные износостойкие покрытия. Размер зерен выпускаемых керамических флюсов 1..3 мм. Наибольшее применение для наплавки деталей получили флюсы АНК-3, АНК-30, AKK-18, АКК-19   и   ЖСН-1.

Флюсы-смеси приготавливают преимущественно из плавленых и керамических в различных соотношениях в зависимости от того, какие свойства важно получить в наплавленном металле. При смешивании необходимо, чтобы размер зерен и их плотность были близкими. Иногда в плавленые флюсы добавляют до 40% чугунной стружки, которая повышает коэффициент наплавки и твердость наплавленного слоя за счет его науглероживания.

Электродная проволока для наплавки изношенных деталей под слоем флюса выбирается принципиально так же, как и при ручной наплавке. Кроме сварочной проволоки типа Св, широко используют специальную наплавочную проволоку типа Нп (Нп-30, Нп-50Г, Нп-30Х5, Нп^45Х4ВЗФ и др.).

Все большее распространение  при восстановлении деталей получают порошковые проволоки. Они представляют собой непрерывный электрод диаметром 2,5...5,0 мм, состоящий из металлической оболочки, заполненной порошком. В качестве наполнителя применяют смесь металлических порошков, ферросплавов, шлако- и газообразующих и других элементов, подобных используемым для электродных покрытий. Изменение состава наполнительных порошков позволяет с достаточно большой точностью получать необходимое качество наплавленного слоя без дополнительной защиты зоны наплавки флюсом или другим способом.

Порошковые проволоки  марок ПП-АН1, ПП-1ДСК и другие при спарке или наплавке низко- и среднеуглеродистых сталей позволяют получать хорошее качество шва без дополнительной защиты. Самозащитные проволоки марок ПП-ЗХ13-О, ПП-ЗХ4ВЗФ-О и другие дают поверхность повышенной износостойкости с твердостью до НRC 56 без термической обработки.

Повышение    производительности    при   восстановлении   сильно изношенных деталей (опорных катков, поддерживающих роликов, направляющих колес гусеничных тракторов и др.) достигают применением двух и многоэлектродной наплавки, а также наплавки стальным или порошковым ленточным электродом.

Автоматической наплавкой под  слоем флюса восстанавливают  шейки коленчатых валов и другие ответственные детали, поверхности которых находятся в условиях повышенного изнашивания.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.Оборудование для  автоматической сварки

 

Оборудование для автоматической наплавки состоит из источника питания током, сварочной головки и станка для наплавки или переоборудованного токарного станка.

Источники питания током. Обычно используют постоянный ток, потому что при переменном токе сложнее добиться устойчивого горения дуги. В качестве источника тока используют сварочные преобразователи типа ПСО-300, ПД-501, ГД-502 или универсальные сварочные выпрямители типов ВДУ-305, ВДУ-504, ВДУ-1201 и ВДУ-1601. Кроме того, для автоматической сварки и наплавки промышленность выпускает специальные выпрямители типа ВДГ-601

Сварочная головка — основной элемент автоматической наплавочной установки. Она состоит из подающего механизма с электродвигателем и редуктором, позволяющим изменять скорость   подачи   проволоки   в   широком   диапазоне;    кассеты   для электродной проволоки; бункера для флюса и аппаратного ящика или щита управления. На ремонтных предприятиях применяют головки марок А-580М, А-874М, А-874С, А-384МК, ОКС-5523 ГОСНИТИ и др.

Наряду с автоматами для сварки и наплавки широко применяют полуавтоматы. В них механизирована только подача проволоки и флюса, а сварочную дугу перемещают вручную. Поэтому токопроводящий мундштук отделен от механизма подачи проволоки и выполнен в виде держателя для удобства пользования. Механизм подачи проволоки соединен с держателем гибким шлангом, внутри которого проходит электродная проволока. Это дает возможность большой маневренности. Таким полуавтоматом можно сваривать швы любой конфигурации даже в труднодоступных местах.

Деление сварочных аппаратов  на автоматы и полуавтоматы можно  считать условным. Достаточно закрепить  держатель полуавтомата на суппорте токарного станка, а свариваемой детали сообщить постоянную скорость движения в направлении свариваемого шва, как полуавтомат превращается в автомат. Поэтому полуавтоматы на ремонтных предприятиях используют более широко, чем автоматы. По своему назначению полуавтоматы условно разделяют на полуавтоматы для сварки под слоем флюса, в защитных газах, универсальные и специальные.

Для сварки под слоем  флюса используют полуавтоматы ПШ-54, ПДШМ-500 и ПДШР-500, но в ремонтной  практике они не получили большого применения из-за невидимости дуги при сварке и низкой маневренности. В ремонте более широко используют полуавтоматы марок А-547У, А-547Р, ПДПГ-500, А-929С и другие для сварки в защитных газах и универсальные полуавтоматы марок Л-715, А-765, А-1197 и др. Универсальные полуавтоматы снабжены сменным унифицированным оборудованием, позволяющим использовать их для сварки и наплавки под слоем флюсов, в защитных газах, а также сплошной и порошковой проволоками.

Специальные полуавтоматы выпускают для выполнения сварки в монтажных или полевых условиях и, кроме того, для сварки цветных металлов.

Переносные полуавтоматы А-1114 и  ранцевого типа ПДГ-304 предназначены  для сварки в монтажных и полевых  условиях на постоянном токе проволокой диаметрами от 0,8 до 2 мм. Полуавтомат ПШП-10 предназначен для сварки алюминия и его сплавов в защитных газах.

Станки для наплавки. В качестве устройства для перемещения наплавляемой детали, автоматической и сварочной головки на ремонтных предприятиях часто используют токарный станок, оборудованный специальным редуктором, понижающим частоту вращения шпинделя. Наплавляемую деталь крепят в шпинделе или в центрах станка, а сварочную головку — на суппорте. Но уже разработаны универсальные (У-651, У-652 и др.) и специализированные (У-425, У-427 и др.) наплавочные станки.

 

Значение силы сварочного тока при сварке под флюсом:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.6. Зависимости  коэффициента наплавки (а) и производительности дуговой сварки под флюсом (б) от силы сварочного тока I и диаметра плавящегося электрода dэ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.7. Защитные газы для дуговой сварки сталей и сплавов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.Плазменно-дуговая сварка

 

5.1.Общие сведения

Плазма — это высокотемпературное  сильно ионизированное вещество. Ионизация вызывается либо действием высокой температуры электрической дуги, либо действием электрического поля высокой частоты. В зависимости от вида возбуждения различают дуговую и высокочастотную плазму. На ремонтных предприятиях  наибольшее  применение  получает дуговая  плазма.

Устройство, в котором  получают плазменную струю (сжатую дугу), называют плазменной горелкой или плазмотроном. Принципиальные схемы плазменных горелок (плазмотронов) изображены на рисунке 8. Возможны три схемы плазмообразования: дугой прямого действия, дугой косвенного действия и комбинированной дугой.