Класифікація способів зварювання в захисних газах. Загальні рекомендації з техніки зварювання. Напівавтомати та автомати для зварювання в захисних газах

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Вступ

Зварювання - це процес одержання нероз'ємного з'єднання шляхом встановлення міжатомних зв'язків між зварюваними частинами при їх місцевому або загальному нагріванні, пластичною деформацією або їх спільною дією. Залежно від виду енергії зварювання поділяють на три класи: термічний, термомеханічний та механічний. До термічного класу належать види зварювання за допомогою плавлення, в яких для розплавлення металу використовують теплову енергію:

- дугове зварювання, нагрівання здійснюється електричною дугою;

- плазмове зварювання, нагрівання здійснюється стиснутою дугою;

- газове зварювання, нагрівання здійснюється полум'ям газів;

- електрошлакове зварювання, для нагрівання використовують тепло, яке виділяється при проходженні електричного струму через розплавлений електропровідний шлак;

- електронно-променеве зварювання, для нагрівання використовують тепло електричного променя, яке виділяється за рахунок бомбардування зони зварювання направленим потоком електронів;

- лазерне зварювання, розплавлення здійснюється енергією світлового променя, одержаного від оптичного квантового генератора;

- термітне зварювання, використовується тепло, утворене в результаті спалювання термітного порошку, який складається з суміші алюмінію та оксиду заліза.

До термомеханічного класу належать види зварювання, в яких використовується теплова енергія й тиск:

- контактне зварювання, із використанням тиску та нагрівання при проходженні електричного струму через контактні поверхні;

- дифузійне зварювання проходить через взаємну дифузію атомів контактних поверхонь при тривалому впливі підвищеної температури і незначній пластичній деформації;

- пресове зварювання, нагрівання здійснюється полум'ям газів (газопресове зварювання), дугою (дугопресове зварювання), електрошлаковим процесом (шлакопресове зварювання), індукційним нагріванням (індукційно-пресове зварювання), термітом (термітно-пресове зварювання).

До механічного класу належить зварювання, яке виконується з використанням механічної енергії й тиску:

- ультразвукове зварювання, тиск створюється ультразвуковими коливаннями;

- холодне зварювання, використовується тиск при значній пластичній деформації без нагрівання;

- зварювання вибухом відбувається в результаті викликаного вибухом удару швидко рухомих частин;

- зварювання тертям відбувається в результаті стискання і нагрівання зварюваних деталей за рахунок тертя при їх обертанні;

- імпульсно-магнітне зварювання, тиск електрода підсилюється імпульсним магнітним полем, завдяки чому подача електрода в період стискання прискорюється настільки, що набирає ударного характеру.

Процеси дугового зварювання називаються механізованими у випадку, коли за допомогою різних приводів і механізмів (електричних, пневматичних, гідравлічних та ін.) виконуються основні зварювальні операції, наприклад, подача електродного дроту в зону зварювання, підвід електричного струму, подача захисного газу, переміщення зварювальної дуги вздовж шва, подача флюсу тощо.

Із механізованих способів зварювання плавленням широко використовуються автоматичне і напівавтоматичне зварювання під флюсом, у захисних газах, електрошлакове та ін.

Зварювання і паяння - прогресивні технологічні процеси отримання нероз'ємних з'єднань деталей, що дозволяють створювати сучасні конструкції з високими експлуатаційними якостями. Якість зварних з'єднань сприяє широкому застосуванню їх у виробах різного призначення. Ці процеси дозволяють заощаджувати матеріали і час на виробництво конструкцій. Відкриваються нові, більш широкі можливості механізації та автоматизації виробництва, створюються умови для підвищення продуктивності праці, вивільняється робоча сила, збільшується випуск продукції без розширення виробничих площ і вимагається все менше капітальних вкладень.

Пошук прогресивних технологічних рішень часто пов'язаний з розробкою і використанням нових матеріалів і устаткування, організацією зварювально-складального виробництва різноманітних типів конструкцій, створенням унікальних комплексно-механізованих ліній по виробництву металевих конструкцій, опануванням сучасних методів зварювання елементів даних конструкцій.

1. Класифікація способів зварювання в захисних газах

Дугове зварювання в захисних газах - це зварювання, при якому дуга й розплавлений метал знаходяться в захисному газі, який подається в зону зварювання за допомогою спеціальних пристроїв. Цей вид зварювання широко застосовують при виготовленні машинобудівельних і будівельних конструкцій.

Основні переваги зварювання в захисних газах:

– висока продуктивність (у 2,5 рази вища порівняно з ручним дуговим зварюванням покритими електродами), низька вартість при використанні активних захисних газів;

– простота механізації та автоматизації;

– можливість зварювання в різних просторових положеннях;

– мала зона термічного впливу й відносно невеликі деформації виробу внаслідок високого ступеня концентрації дуги;

– висока якість захисту, немає потреби захищати шов при багатошаровому зварюванні;

– доступність процесу зварювання металу різної товщини (від десятих часток міліметра до десятків міліметрів), можливість спостереження за утворенням шва.

– висока якість зварних металів та їх сплавів різної товщини;

– відсутність операцій з засипання й прибирання флюсу та видалення шлаку.

Недоліки зварювання в захисних газах:

– відкрита дуга, що підвищує небезпеку ураження зору світловим випромінюванням;

– потреба захисту зони зварювання від протягу (при струминному захисті), що утруднює зварювання в монтажних умовах на відкритому повітрі;

– втрати металу на розбризкування, наявність газової апаратури, в деяких випадках необхідність водяного охолодження пальників.

Існує багато видів дугового зварювання в захисних газах які можна класифікувати за найсуттєвішими ознаками (рис. 1).

Рис. 1. Класифікація способів дугового зварювання в середовищі захисних газів

2. Загальні рекомендації з техніки зварювання

Ручне й напівавтоматичне зварювання виконують «на вазі». Автоматичне зварювання можна виконувати на підкладках, які знімаються або залишаються, чи на флюсових подушках. Найкращі результати одержують при використанні газових подушок (рис. 9.18). Вони покращують формування кореня шва, а при зварюванні активних металів сприяють захисту нагрітого твердого металу від взаємодії з повітрям. Гази, що подаються в подушку, за складом можуть бути такими ж, як і ті, що застосовуються для захисту зони зварювання.

Якість шва визначається надійністю витіснення від зони зварювання повітря. Необхідні витрати захисного газу встановлюються залежно від складу й товщини металу, який зварюється, конструкції зварного з'єднання, швидкості зварювання, складу захисного газу.

Вітер і протяги знижують ефективність газового захисту. Тому витрати захисного газу необхідно підвищувати на 20-30%, а також збільшувати діаметр отвору сопла, наближати пальник до поверхні деталі. При зварюванні на підвищених швидкостях пальник слід нахиляти кутом уперед, а при автоматичному зварюванні застосовувати бокову подачу газу.

Так, при ручному зварюванні при збільшенні товщини зварюваних елементів із алюмінієвих сплавів з 2 до 4 мм виграти вольфраму збільшуються з 23 до 88 г на 100м шва, а при напівавтоматичному -- з 11 до 38 г на 100 м шва. При напівавтоматичному зварюванні витрати вольфраму в 2-3 рази менші, ніж при ручному. Дуга постійного струму при прямій полярності (мінус на вольфрамовому електроді) добре запалюється і стійко горить, напруга дуги дорівнює 10-15 В і тільки при великих струмах підвищується до 25-30 В; електрод майже не нагрівається, допустимі високі щільності струму, витрати вольфраму незначні. При зворотній полярності (плюс на вольфрамовому електроді) збільшується напруга дуги, зменшується її стій кість, підвищується нагрівання електрода, зменшуються витрати електрода, зменшується глибина проплавлення основного металу.

Дуга при зворотній полярності виконує функцію очищення, тому що електрод бомбардується електронами, а поверхня металу -- важкими іонами аргону, які подібно до піскоструминного процесу розбивають плівку оксидів і здувають її з поверхні.

Негативна дія зворотної полярності на стійкість горіння дуги і сильний нагрів вольфрамового електрода дають можливість застосування змінного струму при зварюванні алюмінієвих і магнієвих сплавів.

При зварюванні електродами малого діаметра на змінному струмі витрати вольфраму майже в 1,5 рази більше витрат при зварюванні на постійному струмі. Вуглецеві й леговані сталі, корозійностійкі та жароміцні сталі й сплави, мідь і мідні сплави, нікель і нікелеві сплави, титанові сплави та інші метали, що майже не окиснюються, доцільно зварювати дугою постійного струму прямої полярності (табл. 1).

Таблиця 1. Зварюваність металів при аргонодуговому зварюванні вольфрамовим електродом

3. Газова апаратура й прилади

Пост для зварювання в захисних газах складається із балона з газом, підігрівача та осушувача, що застосовуються тільки при використанні вуглекислого газу, а також редуктора, витратоміра, газоелектричного клапана і шланга, який з'єднує ці елементи із зварювальним пальником.

Балон -- стальна ємність, призначена для зберігання й транспортування стиснутих, зріджених і розчинених газів під тиском. Виготовляють із суцільнотягнутих труб. Коли з балона випускають рідку вуглекислоту, то вона випаровується, а температура газу різко зменшується. Для попередження замерзання вологи в каналах редуктора і заповнення їх льодом, між вентилем балона і редуктором установлюють електричний підігрівам.

Наявність навіть невеликої кількості вологи в балоні призводить до різкого збільшення вологості вуглекислого газу при зниженні його тиску. При цьому в металі шва утворюються пори.

Для зниження вологості вуглекислого газу балон після промивання необхідно просушити (продуваючи гарячим повітрям). Для зменшення потрапляння вологи в зону зварювання, вуглекислий газ пропускають через осушувач. Використовуються осушувачі двох видів -- високого і низького тиску.

Осушувачі складаються з корпусу, решіток, фільтрів, вологопоглинача і кришки. Осушувач високого тиску має пружину, призначену для ущільнення вологопоглинача. Фільтри призначені для відокремлення від газу твердих частин. У якості вбирача вологи використовують силікогель, або алюмогликоль, інколи мідний купорос і хлористий кальцій. Вбирач вологи пропарюється при температурі 200-250°С протягом 1-2 год. Осушувач розрахований на осушування 30-35 м3 вуглекислого газу при одній зарядці. Порошок після використання замінюють або прожарюють один раз у 10--15 днів залежно від інтенсивності завантаження зварювального апарата чи напівавтомата.

Осушувач низького тиску, який має значні розміри, встановлюють після понижуючого редуктора. Він не потребує частої заміни вбирача вологи, тож його раціонально застосовувати при централізованому газопостачанні.

Осушувач високого тиску встановлюється до понижуючого редуктора, має малі розміри і вимагає частої заміни вологопоглинача. Це створює певні незручності при роботі.

Редуктор призначений для зниження тиску газу, який відбирають із балона і підтримання цього тиску сталим, незалежно від зниження тиску газу в балоні.

Редуктори-витратоміри серій АР, А, Г, В використовують для фіксації тиску в балоні, тиску після першого ступеня та робочого тиску (за манометром-витратоміром, який вимірює витрати газу у літрах за хвилину).

Залежність витрат газу від показів шкали манометра низького тиску редуктора ДКГІ-1-65 наведені нижче:

Таблиця 2

Витрати захисного газу фіксуються показами манометра низького тиску газового редуктора.

Витратоміри, або ротаметри призначені для вимірювання й точного контролю витрат газів. Застосовують витратоміри різних типів, найпоширеніші поплавкового й дросельного типу.

Витратомір поплавкового типу складається із скляної трубки, нанесеної шкали і конічного отвору. Ротаметр розташовується строго вертикально широким кінцем отвору догори. Всередині трубки розташовується поплавок, що вільно в ній переміщується. Газ, який проходить знизу догори через трубку, підіймає поплавок доти, поки кільцевий зазор між ним і стінкою трубки не досягне величини, при якій тиск струменю газу врівноважує масу поплавка. Чим більші витрати газу та його щільність, тим вище підіймається поплавок.

Поплавки ротаметрів виготовляють із різних матеріалів.

Витратомір дросельного типу сконструйований на принципі вимірювання перепаду тиску на ділянках до і після дроселюючої діафрагми (Р1 і Р2), який залежить від витрат газу і вимірюється манометрам.

4. Напівавтомати та автомати для зварювання в захисних газах

До основних вузлів напівавтоматів відносяться: механізм подачі зварювального дроту, шафа керування з електровимірювальною й пускорегулюючою апаратурою, пальник з шлангом для подачі електродного дроту, а також пристрій для захисту зони дуги.

Зварювальні напівавтомати можна класифікувати не тільки за принципом дії механізму подачі дроту, але й за призначенням -- спеціальні або загального призначення, за діаметром дроту -- малого (0,5-1,4 мм) і великого (понад 1,6 мм), за характером переміщення в процесі зварювання -- стаціонарні, переносні, пересувні.

Стаціонарні напівавтомати мають різні механізми подачі дроту і пульт керування. Маса дроту і механізму подачі може досягти 100 кг. Стаціонарні напівавтомати призначені для зварювання дрібно-габаритних деталей.

У переносних напівавтоматах легкі механізми подачі дроту: маса зварювального дроту, намотаного на касету, невелика. Механізм подачі дроту і касета розміщуються в портативному ящику. Напівавтомати цієї групи достатньо транспортабельні й маневрені. Більшість напівавтоматів типу А-547А, А-537, ПДПТ-500, А-1114М, А-1230М мають переносні механізми подачі, які успішно використовуються в стаціонарних і пересувних напівавтоматах.

Пересувні напівавтомати бувають з легким механізмом подачі, Що вільно відділяється від інших вузлів (А-765) або встановлені на візках (А-1035, А-1197) і змонтовані разом із джерелом живлення та балоном із вуглекислим газом на платформі з колесами.

Легкі пересувні напівавтомати розраховані на переміщення їх з одного місця на інше. Пульт керування цих напівавтоматів установлюється стаціонарно на робочому місці на деякій відстані від механізму подачі дроту поряд з джерелом живлення або монтується на ньому. Таке розміщення вузлів напівавтоматів затрудняє регулювання або контроль режиму зварювання.

Більшість зварювальних напівавтоматів мають швидкість подачі дроту від 60 до 900 м/год і розраховані на зварювання струмами силою до 500 А.

Напівавтомати для зварювання і наплавлення виготовляються згідно з ГОСТ ом 18130-79Е (табл. 3.)

Таблиця 3. Загальні характеристики напівавтоматів для дугового зварювання плавким електродом

Список використаних джерел

зварюваний редуктор міжатомний

1. Биковський О.Г., Піньковський І.В. Довідник зварника. - К.: Техніка, 2002. - 336с.

2. Глизманенко Д.Л. Газове зварювання та різання металу.-К.: Техніка, 1971.

3. Гуменюк І.В. Обладнання і технологія газозварювальних робіт. -К.: Грамота, 2005.

4. Технология металлов и сварка. Учебник для вузов. Под ред. П.И. Полухина. М., «Высшая школа», 1977.

5. Рыбаков В.М. Дуговая и газовая сварка: - М.: Высшая школа, 1981.

Размещено на Allbest.ru