Импульсно-дуговая сварка плавящимся электродом в среде защитного газа
Импульсно-дуговая сварка плавящимся электродом в среде защитного газа является разновидностью аргонодуговой полуавтоматической сварки плавящимся электродом, при котором питание сварочной дуги происходит от двух источников.
Рис. 23. Схема сварочного поста полуавтоматической импульсно-дуговой сварки.
а — питание дуги от сварочного выпрямителя; б — питание дуги от преобразователя; ПРМ — полуавтомат; ВС — сварочный выпрямитель; СГ — сварочный генератор; ГИ — генератор импульсов; Д1, Д2 — диод.
Один из них является основным и непрерывно питает дугу постоянным током обратной полярности, а другой — импульсный генератор — создает в дуге кратковременные импульсы тока обратной полярности с заданной частотой их следования. Импульсный генератор включается параллельно основному источнику тока. Схема подключения приведена на рис. 23. При сварке шин в монтажных условиях получил широкое применение генератор импульсов ГИ-ИДС-2. Принципиальная схема этого генератора приведена на рис. 24.
Импульсы тока повышают стабильность горения сварочной дуги и создают в ней электромагнитную силу, отрывающую капли от электродной проволоки, которая расплавляется током от основного источника в промежутках между импульсами. В процессе сварки жидкий металл на электроде сбрасывается строго по оси электрода в направлении сварочной ванны.
Рис. 24. Схема импульсного генератора ГИ-ИДС-2.
При импульсной сварке резко уменьшается разбрызгивание металла, упрощается техника выполнения сварки, улучшается формирование шва, наложение импульсов способствует поддержанию жидкой ванны и предотвращает ее стекание при сварке вертикальных, горизонтальных и потолочных швов. При этой сварке повышается качество сварки и на 30—50% увеличивается скорость плавления электродной проволоки. Производительность труда сварщика увеличивается на 27%. Благодаря возможной регулировке импульсов, создаваемых генератором, представляется возможность управлять переносом электродного металла, физическими характеристиками дуги, глубиной проплавления и формированием шва.
Для импульсно-дуговой сварки алюминиевых шин применяют проволоку диаметром 2 мм.
Рекомендуемые режимы импульсно-дуговой сварки алюминиевых шин приведены в табл. 12.
Электрошлаковая сварка.
Способ электрошлаковой сварки основан на выделении тепла при прохождении электрического тока через расплавленный шлак, заполняющий пространство между кромками свариваемых шин и формующими медными накладками. Шлаковая ванна образуется при расплавлении флюса под действием электрической дуги, возбуждаемой в начале процесса между электродом и медным поддоном, формующим начало сварного шва. После образования шлаковой ванны достаточной глубины дуга шунтируется расплавленным шлаком и гаснет. Ток, проходя через шлаковую ванну, нагревает ее до температуры, достаточной для плавления основного металла и электрода. Расплавленный основной металл вместе с электродом образует сварочную ванну, которая после затвердевания образует сварной шов.
Установку для электрошлаковой сварки монтируют в технологической линии при изготовлении тяжелой ошиновки. При электрошлаковой сварке применяют гранулированные флюсы марок АН-А302, АН-АЗОЗ.
Флюсы хранят в герметически закрывающейся таре и перед применением просушивают при температуре 250—300°С в течение 1,5—2 ч. Тяжелые алюминиевые шины при сварке устанавливают на ребро на специальный поддон.
Особенности сварки сплава АД31.
Выполнять сварку сплава АД31 открытой дугой угольным электродом нельзя. При выполнении сварных соединений таким методом не удается получить удовлетворительных результатов, так как почти во всех случаях в момент остывания шва образуются продольные трещины.
Таблица
Режимы полуавтоматической импульсно-дуговой сварки алюминиевых шин
Толщина свариваемых шин, мм | Вид сварки | Скорость подачи сварочной проволоки, м/мин | Параметры импульсов | Сварочный ток, А | Напряжение на дуге. | Время сварки шва длиной 100 мм, с | Количество проходов | Расход на 100 мм шва | ||
Ампл-итуда, А | Дли-тель-ность, мс | аргона, л | проволоки, г | |||||||
6—8 | Нижняя | 3,5 3,2 | 450—630 | 1,5 | 180—200 150—170 | 18—20 17—19 | 20—25 25—30 | 1 1 | 15-25 | 12-25 |
10 | Нижняя | 4,5 4,0 | 480—700 | 1,5 | 220—250 170—190 | 22—25 18—20 | 35—40 45—50 | 1 | 20-30 30—40 | 30-35 |
15 | Нижняя | 5,4 5,0 | 400—700 | 1,5 | 240—260 200—220 | 25-26 21—22 | 90—100 100—120 | 3 | 40-50 80-100 | 50—70 |
20 | Нижняя | 5,4 5,0 | 580—820 | 1,8 | 240—260 200—220 | 25—26 21—22 | 160—190 180—220 | 3; 4 5; 6 | 70-90 80-100 | 90—120 |
30 | Нижняя | 5,4 5,0 | 580—820 | 1,8 | 240—260 200—160 | 25—26 21—22 | 240—280 270—300 | 6 | 100-140 120—150 | 140-160 |
При значительных сварочных токах угольной дуги образуется большая сварочная ванна. Незащищенное от кислорода воздух зеркало расплавленного металла способствует окислению и выгоранию легирующих присадок. Соединение кремния с кислородом приводит к образованию хрупкой окиси кремния (Si + О2 = SiО2). В начале при остывании металла сварочной ванны выпадают кристаллы, при дальнейшем понижении температуры кристаллы сокращаются в объеме и пытаются как бы оторваться друг от друга (межкристаллическая деформация). Наличие хрупких кристаллов окиси кремния приводит к отрыву отдельных кристаллов друг от друга, в результате чего и образуются трещины в сварном шве.
Для обеспечения доброкачественной сварки необходимо применить такой метод, при котором была бы минимальная сварочная ванна, защищенная от воздействия кислорода воздуха. Таким методом является свар ка в среде защитных газов (аргона) — ручная неплавящимся вольфрамовым электродом или полуавтоматическая плавящимся электродом. Лучшие результаты дает полуавтоматическая сварка плавящимся электродом, так как эта сварка выполняется значительно быстрее ручной и из-за менее длительного влияния теплового воздействия обеспечивается более прочное соединение (160— 170 МПа), тогда как при ручной сварке гарантируемый предел прочности шва 100—110 МПа.
При сварке сплава АД31 применяют более мощное оборудование для обработки шин.
Во избежание появления трещин в сплаве из-за его жесткости увеличивают радиус изгиба прямоугольных шин и недопускают изгиба на ребро.
Как полуавтоматическую, так и ручную сварку в среде аргона выполняют на той же аппаратуре, что и сварку алюминиевых шин и профилей.
При полуавтоматической аргонодуговой сварке применяют сварочную проволоку марки СвАК5 диаметром 1,8—2 мм для нижней сварки и диаметром 1,6 мм для вертикальной и горизонтальной.
Механическая прочность сварных соединений из сплавов АД31Т и АД31Т1 может быть повышена и почти полностью восстановлена термообработкой. Для этой цели нагревают шины в печи до температуры 520±5°С в течение 20 мин, охлаждают в воде до 18—20°С (закалка). Затем для снятия внутренних напряжений и повышения пластичности материала производят искусственное старение путем нагрева в лечи до 160±5°С Б течение 12 ч с последующим охлаждением на воздухе.
Таблица 13 Режимы сварки шин из сплава АД31Т1 вольфрамовым электродом в защитном газе
Толщина пшн, мм | Зазор между кромками шин, мм | Диаметр электрода, мм | Диаметр присадочного прутка, мм | Ниж-няя | сварка | Вертикальная и горизонтальная сварка | Расход на 10) мм шва | ||
Ток, А | Время сварки, с | Ток, А | Время сварки, с | аргона, л | при | ||||
4 | 2 | 3 | 3 | 200 | 20 | 160 | 30 | 10 | 10 |
6 | 3 | 4 | 3 | 220 | 25 | 180 | 40 | 10 | 20 |
8 | 3 | 5 | 4 | 240 | 35 | 200 | 50 | 12 | 30 |
10 | 3—4 | 6 | 6 | 270 | 45 | 230 | 60 | 14 | 45 |
Термическое упрочнение сварных соединений можно осуществить лишь в том случае, если изделие или отрезки шин могут быть загружены в печь для закалки и старения. Произвести термообработку смонтированных шин »и профилей в монтажной зоне практически невозможно.
Таблица 14
Толщина шин, мм | Ток, А* | Скорость подачи электродной проволоки диаметром 2 мм, м/мин* | Напряжение на дуге, В | Число проходов | Время сварки 103 мм шва. с | Расход на 100 мм шва | |||
Нижняя сварка] | Вертикальная и горизонтальная сварка | Нижняя сварка | Вертикальная и горизонтальная сварка | ч § | к | ||||
6-8 | 200—250 | 3,9 | 22—23 | 1 |
| 15—18 | 20—25 | 20 | 30 |
10 | 260—280 | 5,0 | 24—25 | 2 | 3 | 25—30 | 40—50 | 30 | 35 |
12.5 | 300 | 5,6 | 26—27 | 2 | 3 | 40—50 | 70—80 | 50 | 60 |
12.5 | 300 | 5,6 | 27—28 | 4 | 6 | 80—100 | 110—150 | 75 | 75 |
Так как в сварных соединениях из сплавов АД31Т и АД31Т1 снижаются прочностные характеристики, швы целесообразно располагать вблизи опорных конструкций в месте наименьшего изгибающего момента с целью снижения нагрузок на сварные соединения.
Режимы сварки шин из сплава АД31Т1 приведены в табл. 13 и 14.
Контроль качества сварных соединений шин из алюминия и его сплавов. В процессе изготовления сварных соединений шин правильность их сборки и сварки проверяют пооперационно.
Качество сварных швов осматривают и обмеряют, применяя шаблоны и приспособления. В тех случаях, когда сварку выполняют угольным или металлическим электродом, до обмера сварного шва соединение тщательно очищают от шлака и остатков флюса.
Сварные швы должны иметь чешуйчатую поверхность без наплывов и плавно переходить к основному металлу. Шов не должен иметь трещин и незаверенных кратеров. Допускаются подрезы глубиной не более 0,1 толщины шины и непровары, не превышающие 10% длины шва.
Сварочные соединения компенсаторов не должны иметь подрезов и непроваров на лентах основного пакета. В тех случаях, когда качество сварного соединения вызывает сомнение, производят технологическое испытание на вырывание лент из шва с помощью рычага (рис. 25). Если при этом окажутся неприваренными более 2% лент, соединение бракуют.
Рис. 25. Технологические испытания сварных компенсаторов с помощью рычага.
