Автоматичне електродугове зварювання
Зварювання під флюсом. При автоматичному дуговому зварюванні керування електричною дугою, подачу присадного матеріалу та флюсів, встановлення та пересування каретки вздовж шва здійснюють спеціальні механізми.
Схема установки та процес автоматичного зварювання горизонтального стикового шва електродним дротом під шаром флюсу показано на рис. 1.
Мал. 1. Автоматичне дугове зварювання під флюсом: а - схема установки: 1 - бункер, 2 - флюсовідсмоктуючий пристрій; 3 - касета, 4 - електродна головка; 5 - механізм, що подає зварювальної головки; 6-шлакова кірка; 7 - флюс; 8 - зварний шов; б - процес зварювання; 1 - електрод, 2 - газовий міхур; 3 - флюс: 4 - шар шлаку; 5 - метал шва; 6 - ванна рідкого металу; h - глибина провару
При автоматичному зварюванні під шаром флюсу застосовують струм до 3000-4000 А.
Застосування автоматичного дугового зварювання під товстим шаром флюсу (зварювання закритою дугою) дозволяє значно збільшити потужність дуги Сде 150 кВт та більше); підвищити продуктивність зварювання в 5-10 разів у порівнянні з ручним за рахунок глибокого проплавлення основного металу; поліпшити властивості міцності і отримати більш чистий наплавлений метал, ніж при ручному дуговому зварюванні. Це пояснюється повнішим захистом розплавленої ванни та кращою металургійною обробкою розплавленого металу шлаком.
Збудлива дуга розплавляє як електрод і основний метал, а й частина флюсу. Розплавлений метал електрода у вигляді окремих крапель перемішується з розплавленим флюсом і осідає у зварювальній ванні. Пару, що утворюються при високій температурі, і газоподібні речовини — продукти часткового випаровування металу, розкладання флюсів і залишки повітря, що знаходиться в шарі гранульованого порошкоподібного флюсу — створюють поблизу дуги.замкнуту газову порожнину. Остання ізолює дугу від повітря.
Велика щільність струму і спрямований тиск газів сприяють руху металу і шлаку в розплавленій ванні, забезпечують глибоке проварювання основного металу і, зрештою, високі механічні властивості.
Універсальний зварювальний трактор ТС-17-М (рис. 2) - широко застосовуваний агрегат автоматичного зварювання під шаром флюсу. Трактор працює при постійній швидкості подачі електродного дроту і призначений для зварювання прямолінійних та кільцевих швів у нижньому положенні: стикових, кутових та нахлесткових з'єднань металів товщиною 2-20 мм. Трактор можна використовуватиме отримання внутрішніх кільцевих швів. Зварювання проводять на постійному та змінному струмі.
Інший поширений автомат - трактор А ДС-1000-2, що дозволяє легко змінювати режим зварювання.
Напівавтомат ПШ-5 представляє універсальний та високоманеврений зварювальний агрегат, що працює при постійній швидкості подачі електродного дроту. Він може працювати також під час живлення постійним струмом від зварювального генератора.
При автоматичному зварюванні властивості зварного шва визначаються в основному складом металу, що зварюється, електродного дроту і флюсу. Зварювальний дріт повинен бути очищений від іржі та забруднень. Цим умовам задовольняє холоднотягнутий зварювальний дріт.
Мал. 2. Зварювальний трактор ТС-17-М; 1 - механізм подачі дроту; 2 - бункер для флюсу; 3 - кнопковий пульт управління; 4 - касета для дроту; 5 - електродвигун; 6 - мехаїчм пересування
При зварюванні маловуглецевих та конструкційних сталей велике значення мають процеси окислення марганцю та інших елементів. Флюс треба вибирати так, щоб він добре розкисляв метал у зварювальній ванні.Температура плавлення флюсу при автоматичному зварюванні не повинна перевищувати 1200°С, а його в'язкість у розплавленому стані має бути незначною. Для автоматичного зварювання застосовують флюси, до складу яких зазвичай входить феросиліцій, марганцева руда, вапняк, доломіт, плавиковий шпат, глинозем.
Для легування наплавленого металу при автоматичному зварюванні відкритою дугою застосовують трубчасті електроди (порошковий дріт), всередину яких насипають порошок з різних феросплавів.
Електродугове зварювання серед захисних газів. Особливість цього виду зварювання в тому, що електрична зварювальна дуга горить у струмені газу, що захищає метал від шкідливого впливу навколишнього повітря. Як захисні застосовують інертні та активні гази (водень, окис вуглецю або їх суміш з азотом). Найбільшого поширення набули аргоио-дуговая зварювання і зварювання серед вуглекислого газу.
Зварювання електродом, що не плавиться, зазвичай ведуть на змінному струмі із застосуванням осциляторів або на постійному струмі зворотної полярності. Таку схему включення застосовують при зварюванні алюмінієвих сплавів, коли завдяки ефекту катодного розпилення відбувається руйнування поверхневих окисних плівок. При зварюванні електродом, що не плавиться (рис. 3, а) дуга горить між вольфрамовим (або вугільним) електродом 3 і зварюваним виробом I. У зону полум'я дуги 5 подається присадковий пруток 2, виготовлений з матеріалу, близького за хімічним складом до основного металу. Металевий пруток та основний метал утворюють ванну 6 розплавленого металу. Зварювання здійснюється спеціальним пальником, в якому укріплений електрод 3. По каналу пальника до зони дуги подається аргон 4.
При зварюванні на постійному струмі прямої полярності з пальниками без водяного охолодження максимально допустимий зварювальнийСтрум визначають за формулою
де I – сила струму. A; d – діаметр електрода, мм. При зварюванні на змінному струмі
При зварюванні з водяним охолодженням зварювальний струм збільшують на 20-30%. При ручному зварюванні діаметр присадного прутка визначають за формулою
де s - Товщина металу, мм. Зварювання електродом, що плавиться, здійснюють дротом діаметром 0,6—3,0 мм. Хімічний склад електродного дроту вибирають в залежності від металу, що зварюється, необхідної міцності шва і т. д.
Застосування електрода, що плавиться, показано на рис. 3, б. Пруток металу 8 автоматично подається в наконечник пальника 7. Захисний газ через спеціальний каїал наконечника пальника 4 потрапляє в полум'я дуги 5.
Аргоно-дутове зварювання застосовують для товстостінних виробів з вуглецевої та легованої сталі та сплавів на основі алюмінію, магнію та титану.
Атомноводородна» зварювання є різновидом зварювання в середовищі захисних газів. Особливість процесу в тому, що молекулярний водень під впливом високої температури дуги в проміжку між електродами перетворюється на атомарний за реакцією Н2↔2Н. У нижній частині дуги при зіткненні газу з холодним металом, що зварюється, атомарний водень перетворюється на молекулярний. При цьому виділяється велика кількість тепла.
Водень не тільки оберігає метал шва від впливу кисню та азоту атмосферного повітря, а й відновлює оксиди металів, що утворюються у зоні зварювання.
Мал. 3. Схеми зварювання в середовищі захисних газів: а — аргоно-дугове зварювання нсплввящимся електродом: б — електродом, що плавиться; в - атомно-родневе зварювання: г - зварювання н втмосферс вуглекислого газу
Схема атомноводневої зварювання наведена на рис. 3, ст. Зварювальна дуга збуджується двома вольфрамовими або вугільними електродами1 розташованими під кутом 45°. Уздовж кожного електрода каналом подається струмінь водню. Напруга джерела струму для полегшення запалення дуги становить 250-350 В, а робоча напруга дорівнює 30-120 В. Зварювальний струм відносно невеликий (10-70 А).
Атомноводневе зварювання здійснюють пальником особливої конструкції. Присадковий метал 2 вводять у зону зварювання 3 звичайним способом. Порівняно обмежене застосування цього способу пояснюється складністю та високою вартістю обладнання, а також небезпекою ураження струмом високої напруги.
Зварювання серед вуглекислого газу — найбільш економічний спосіб зварювання маловуглецевих і среднелегированных сталей. Вуглекислий газ транспортують у балонах ємністю 40 дм³ під тиском 5-10 МН/м² (Па). У такому балоні міститься 25 кг рідкої кислоти, яка, випаровуючись, утворює 12,725 ма вуглекислого газу. У харчовій вуглекислоті міститься трохи більше 1,5% домішок, зокрема трохи більше 0,1 % вологи.
Схема зварювання представлена на рис. 3, г. Установка складається з джерела живлення зварювального струму 1, газоелектричного пальника 2, механізму подачі електродного дроту 3, покажчика витрати вуглекислого газу (ротаметра) 4, редуктора 5 (зазвичай після редуктора встановлюють осушувач вологи) і балона 6 с вугілля Газоелектричні пальники для малих струмів (до 300 А) не мають водяного охолодження, а для струмів більше 300 А обладнані таким охолодженням, щоб уникнути сильного перегріву при зварюванні.
Для отримання щільного, безпористого металу шва та зменшення розбризкування металу при зварюванні необхідно підтримувати найбільш коротку дугу (1,5-4 мм).
Газоелектричне зварювання в атмосфері вуглекислого газу є найбільш ефективним для з'єднання тонких деталей. При зварюванні деталей малої товщини (до 2 мм) напруга надузі має бути приблизно 22, струм 60-150 А, відстань від сопла пальника до металу 7-14 мм. Для зварювання деталей середньої товщини приймають струм 250-500 А, напруга на дузі 26-34, відстань від сопла пальника до металу 15-25 мм.
Зварювання, як правило, здійснюють на постійному струмі зворотної полярності. Витрата вуглекислого газу, достатня для захисту зони зварювання від повітря, становить 15-25 дм³/хв при робочому тиску 50 кН/ма (кПа).
На напівавтоматичних та автоматичних установках швидкість зварювання досягає 60 м/год.
Переглядів: 8024 Створено: 2012-09-16 Джерело: Трубні технології