Технологія конструкційних матеріалів та матеріалознавство (стр. 57 )

5.Галузі застосування. Автоматичне зварювання під флюсом застосову­ють у серійному і масовому виробництвах при виготовленні котлів, мостових балок, резервуарів для зберігання рідин і газів, корпусів суден, зварних труб великих діаметрів та інших виробів, які зварюють в нижньому положенні.

Під флюсом зварюють вуглецеві і леговані сталі, алюміній, мідь та їхні сплави завтовшки 2...100 мм.

6.Переваги і недоліки зварювання під флюсом. Автоматичне зварю­вання під флюсом порівняно з ручним дуговим має такі переваги: в 10... 15 разів підвищується продуктивність зварювання, досягається однорідність шва і підвищується якість наплавленого металу; економиться зварюваль­ний дріт у зв'язку зі зменшенням втрат металу на вигар та розбризкуван­ня і відсутністю недогарків; полегшується праця робітника.

Продуктивність зварювання під флюсом підвищується переважно за рахунок застосування більших зварювальних струмів і безперервності про­цесу. Під час зварювання відкритою дугою максимально допустимі стру­ми 500...600 А. Більші струми спричинюють підвищене розбризкування металу і порушують формування шва. Занурення дуги у флюс дає змогу збільшувати силу струму до 3000...4000 А без погіршення якості шва і значних втрат на вигар та розбризкування. Звичайно ці втрати при зва­рюванні під флюсом не перевищують 1,5...2 %, тоді як при зварюванні відкритою дугою вони досягають 20...30 %.

Щоб при використанні великих густин струму зварювальний дріт за­надто не нагрівався, під час автоматичного зварювання струм підводять до дроту в безпосередній близькості від дуги (30…70 мм), внаслідок чого автомат працює ніби коротким, безперервно поновлюваним електродом.

Недоліки способу зварювання під флюсом такі: місце зварювання за­крите флюсом завтовшки 50...60 мм, тому підвищуються вимоги до точ­ності підготовки і складання виробів для зварювання; важко виконувати шви невеликої довжини і складної конфігурації, а особливо такі, які роз­міщені в різних просторових положеннях.

Дугове зварювання в захисних газах

1. Суть способу зварювання в захисних газах полягає в тому, що для захисту розплавленого металу від шкідливої дії кисню і азоту повітря у зону дуги, яка горить між зварюваним виробом і плавким або неплавким електродом, крізь сопло пальника безперервно подається струмінь захис­ного газу, що відтискає повітря від місця зварювання. В деяких випадках зварювання відбувається в герметичних камерах, заповнених захисним (інертним) газом.

Як захисні гази використовують одноатомні, або інертні, гази (аргон і гелій), які не взаємодіють з розплавленим металом, і активні гази (вугле­кислий газ, водень, азот, пари води, а також їхні суміші - аргон з киснем, аргон з азотом або вуглекислим газом, вуглекислий газ із киснем тощо), які частково взаємодіють з розплавленим металом.

Інертні гази використовують для зварювання хімічно активних мета­лів, а також тоді, коли потрібно дістати зварні шви, однорідні зі складом основного і присадного металів.

Активні гази використовують, коли задані властивості металу мож­на забезпечити металургійною обробкою, наприклад відновленням, окис­ленням.

2. Аргонодугове зварювання. Для цього виду зварювання використо­вують аргон, який добувають з повітря, де його за об'ємом міститься близь­ко 1 %. Транспортують і зберігають аргон у балонах місткістю 40 л під тиском 15 МПа.

Аргонодугове зварювання здійснюють неплавким (переважно воль­фрамовим) і плавким електродами. Неплавкі електроди призначені лише для збудження і підтримання горіння дуги; для заповнення місця розкриття між кромками зварюваних виробів у зону зварювання подається присад­ний метал у вигляді прутків або дроту. За хімічним складом вони близькі до основного металу.

Зварювання неплавким електродом здійснюють на постійному і змінно­му струмі ручним, напівавтоматичним і автоматичним способами. По­стійним струмом на прямій полярності зварюють корозієстійкі і жароміцні сталі, мідь та її сплави, нікель і його сплави, титан, цирконій, молібден та деякі інші метали завтовшки 0,1...6,0 мм.

Як джерела постійного струму використовують зварювальні генерато­ри або зварювальні випрямлячі з пологоспада зовнішньою характерис­тикою.

Змінним струмом зварюють алюміній, магній і їхні сплави. При цьому в ті напівперіоди, коли катодом є виріб, його поверхня бомбардується важкими позитивними іонами аргону і відбувається так зване катодне розпилення тугоплавких оксидних плівок алюмінію або магнію. Тому від­падає потреба в застосуванні флюсів для їх видалення.

Зварювання плавким електродом здійснюють тільки автоматичним і на­півавтоматичним способами. Його застосовують для зварювання алюмі­нію, магнію і їхніх сплавів, а також корозієстійких сталей. Зварювання ви­конують на постійному струмі при зворотній полярності, який одержують від джерел з жорсткою або зростальною зовнішньою характеристикою.

При напівавтоматичному зварюванні використовують спеціальні шлан­гові напівавтомати, в яких подача зварювального дроту в зону зварю­вання здійснюється не крізь шланг а крізь тримач. Для цього в самому тримачі є протягувальні ролики, які дають змогу застосовувати м'який невеликого діаметра дріт, починаючи від 0,8 мм.

Аргонодугове зварювання в ряді випадків застосовують в суміші з ак­тивними газами. Це покращує стабільність горіння дуги, збільшує глиби­ну проплавлення, поліпшує формування швів, зменшує розбризкування, покращує перенесення металу в дузі, підвищує продуктивність зварюван­ня. Так, добавка 1...5 % кисню до аргону, який застосовують для зварю­вання маловуглецевої і легованої сталі, сприяє перетворенню крапельного перенесення металу в дузі в струменеве. Це дає змогу одержати більш щіль­ні шви і збільшити продуктивність зварювання. Метод зварювання плав­ким електродом забезпечує високі швидкості зварювання (200...300 м/год).

Основним недоліком зварювання в інертних газах є їхня дефіцитність і висока вартість. До переваг цього способу належать: 1) висока продуктив­ність; 2) висока якість зварних швів; 3) можливість зварювати алюміній, магній та їхні сплави без флюсів, які також є дорогими, дефіцитними і потребують копіткого очищення виробів після зварювання; 4) можливість візуально спостерігати процес зварювання і виконувати зварні з'єднання в будь-яких просторових положеннях.

2. Зварювання у вуглекислому газі характеризується високою продук­тивністю і низькою вартістю, внаслідок чого цей спосіб дедалі більше поширюється для зварювання маловуглецевих, низьколегованих і деяких високолегованих сталей. Вуглекислий газ для потреб зварювання добу­вають з відхідних газів хімічних виробництв. Поставляють його у зрідже­ному стані в сталевих балонах місткістю 40 л, в яких під тиском 7,5 МПа міститься 25 л рідкої вуглекислоти. При випаровуванні її утворюється 12 750 л вуглекислого газу.

Вуглекислий газ при високій температурі дуги частково дисоціює на оксид вуглецю й атомарний кисень, який сприяє окисленню металу. Для нейтралізації окислювальної дії вуглекислого газу при зварюванні вугле­цевих і низьколегованих сталей використовують зварювальний дріт з під­вищеним вмістом мангану і силіцію (Св-08ГСА, Св-08Г2СА).

Зварювання у вуглекислому газі здійснюють плавким електродом пе­реважно напівавтоматичним способом. Живлять зварювальну дугу від джерела постійного струму із жорсткою або зростальною зовнішньою ха­рактеристикою при зворотній полярності.

Електрошлакове зварювання

1. Суть процесу. При електрошлаковому зварюванні основний і присад­ний метали розплавлюються теплотою, що виділяється під час проходжен­ня електричного струму через розплавлений шлак.

Електрошлакове зварювання широко застосовують у важкому машино­будуванні при виготовленні зварно-литих і зварно-кованих конструкцій, у виробництві товстостінних котлів високого тиску, станин потужних пресів і верстатів, валів гідротурбін та ін.

Для електрошлакового зварювання використовують автомати спеціаль­ної конструкції, які притискуються до зварюваних деталей за допомогою механічних або магнітних притискачів. Як джерела струму застосовують зварювальні трансформатори з жорсткою зовнішньою характеристикою і великою силою струму.

Плазмове зварювання

Електронною плазмою називають дуже іонізований газ стовпа дуги, який складається з нейтральних атомів і молекул, іонів і електронів. Щоб одержати плазмову дугу, яка горить між катодом і анодом, через вузький канал водоохолоджувального мідного сопла З спеціального плазмового паль­ника (рис. У. 14) пропускають потік газу. При збільшенні струму стовп дуги в обмеженому стінками каналу соплі пальника розширятися не може, тому за рахунок його стиснення, а також за рахунок стиснення газовим потоком температура стовпа дуги і ступінь іонізації газу різко підвищу­ється. Практично майже весь газ, який проходить крізь стовп стисненої дуги, іонізується і перетворюється в плазму.

Розрізняють плазмову дугу прямої і побічної дії.

Лекція Газове зварювання. Суть процесу газового зварювання

Щоб виготовити зварне з'єднання газовим зварюванням, кромки ос­новного металу і присадний метал нагрівають до розплавленого стану полум'ям горючих газів, які спалюють за допомогою спеціальних зварю­вальних пальників у суміші з киснем.

Як горючий газ найчастіше застосовують ацетилен, який при згорянні в кисні дає температуру полум'я, достатню для зварювання сталей і більшості інших металів та їхніх сплавів. Для зварювання металів (свинцю, алюмінію тощо), температура плавлення яких нижча за температуру плавлення ста­лі, можуть бути використані й інші горючі гази, наприклад водень, природ­ний газ тощо, які дають більш низьку температуру полум'я.

Найчастіше газове зварювання застосовують при виготовленні листо­вих і трубчастих конструкцій з маловуглецевих і низьколегованих сталей завтовшки до 3...5 мм, при виправленні дефектів на виливках із чавуну і бронзи, а також для зварювання кольорових металів та їхніх сплавів.

Кисень, його добування і зберігання

1. Принцип добування кисню з повітря. Кисень у промислових масштабах добувають переважно з повітря. В повітрі є близько 21 % кисню, 78 % азоту, 0,93 % аргону, 0,03 % вуглекислого газу і 0,0019 % благородних газів.