Анализ аргонодуговой сварки

Аргонодуговая сварка представляет собой процесс дуговой сварки в среде инертного газа аргона. Сварку можно выполнять вручную или на аппарате плавящимся или неплавящимся вольфрамовым электродом.

Аргон является химическим элементом, не вступающим в воздействие с расплавленным металлом и газами в зоне горения. Аргон на 30% тяжелее, чем воздух, что позволяет вытеснить воздух из зоны сварки и изолировать сварочную ванну от контакта с воздухом из атмосферы. [5]

При аргонодуговой сварке электродный металл может переноситься крупнокапельным или струйным путем. Крупнокапельный перенос менее устойчив, и металл сильно разбрызгивается. Величина тока при крупнокапельном переносе составляет 120–240 А. Когда сила тока повышается до 260 и выше ампер, возникает струйный перенос электродного металла, процесс сварки стабилизируется, и разбрызгивание уменьшается. В то же время такие большие токи не всегда отвечают технологическим требованиям. Поэтому целесообразнее использовать импульсный ток, при котором переход к струйному переносу происходит при токе 100 А.

Если аргонодуговая сварка осуществляется неплавящимся электродом из вольфрама, в зону сварки подается присадочный металл, не включенный в электрическую цепь.

Аргонная сварка в этом случае также бывает ручной, когда сварщик держит в руках горелку и присадочный металл, и автоматической, когда горелка и присадочный металл перемещаются без участия сварщика.

Аргонная сварка неплавящимся электродом не может зажигать дугу при касании электродом основного металла. Это связано с высоким потенциалом ионизации аргона, и достичь ионизации в дуговом промежутке достаточно сложно. Кроме того, при касании вольфрамовый электрод загрязняется и оплавляется. Поэтому при таком виде сварки параллельно источнику питания подключается осциллятор. Прибор подает на электрод импульсы высокой частоты и напряжения, которые ионизируют дуговой промежуток и зажигают дугу. При подключении переменного тока в качестве сварочного осциллятор после зажигания переходит в стабилизатор, подающий на дугу импульсы при смене полярности и для предотвращения деионизации. [3]

Аргонодуговая сварка применяется для соединения цветных металлов и нелегированной стали, титановых и алюминиевых сплавов при изготовлении изделий из металла. При небольшой толщине металла можно выполнять сварку неплавящимся электродом без присадки. Сварка формирует хороший шов и поддерживает точную глубину проплавления, что особенно важно при одностороннем доступе к металлу.

Недостатком аргоновой сварки является ее небольшая производительность при ручном способе. Автоматическая сварка возможна только для коротких швов.

Основная область применения аргонодуговой сварки неплавящимся электродом – соединения из легированных сталей и цветных металлов. При малых толщинах аргонная сварка может выполняться без присадки. Способ сварки обеспечивает хорошее качество и формирование сварных швов, позволяет точно поддерживать глубину проплавления металла, что очень важно при сварке тонкого металла при одностороннем доступе к поверхности изделия. Он получил широкое распространение при сварке неповоротных стыков труб, для чего разработаны различные конструкции сварочных автоматов. В этом виде сварку иногда называют орбитальной. Сварка неплавящимся электродом – один из основных способов соединения титановых и алюминиевых сплавов.

Аргоновая сварка плавящимся электродом используется при сварке нержавеющих сталей и алюминия. Однако объем ее применения относительно невелик. [2]

Сварка алюминия и его сплавов затруднена вследствие его особых теплофизнческих свойств. Температура плавления алюминия 660 °С. При контакте с воздухом на поверхности алюминия образуется плотная тонкая пленка оксида АlO3, которая предохраняет металл от дальнейшей коррозии, но одновременно ухудшает условия сварки, так как температура плавления оксида алюминия 2050 °С, поэтому перед сваркой надо удалить с поверхности алюминия оксид. Алюминий легко окисляется при сварке, и оксидная пленка, образующаяся на каплях и в ванне, загрязняет шов. В расплавленном состоянии алюминий хорошо растворяет водород, который при повышенной скорости охлаждения, вызванной высокой теплопроводностью металла, не успевает выделиться в момент кристаллизации и вызывает пористость. Вследствие высокого коэффициента линейного расширения (в два раза больше, чем у стали) сварка алюминия вызывает повышенные деформации, а большая жидкотекучесть и трудность наблюдения за процессом сварки (алюминий не меняет цвета при нагреве и расплавлении) вызывают необходимость применения подкладок для предупреждения вытекания жидкого металла за пределы шва. [6]

Для алюминия и его сплавов используют все виды сварки плавлением. Наибольшее применение нашли автоматическая и полуавтоматическая дуговая сварка неплавящимся и плавящимся электродом в среде инертных защитных газов, автоматическая дуговая сварка с использованием флюса (открытой и закрытой дугой), электрошлаковая сварка, ручная дуговая сварка плавящимся электродом, электронно-лучевая сварка.

Дуговую сварку в среде инертных газов осуществляют неплавящимися (вольфрамовыми чистыми, лантанированными и иттрированными) и плавящимися электродами. Используемые инертные газы: аргон высшего и первого сорта по ГОСТ 10157-79, гелий повышенной чистоты, смесь аргона с гелием. Выбор конкретного способа сварки определяется конструкцией изделия и условиями производства.

Сварка неплавящимся электродом диаметром 2... 6 мм используется для узлов с толщиной стенки до 12 мм. Толщины 3 мм сваривают за один проход на стальной подкладке, толщины 4... 6 мм - за два прохода (по проходу с каждой стороны), более 6 мм - за несколько проходов с предварительной разделкой кромок (V- или Х-образной). Присадочный металл выбирают в зависимости от марки сплава: для технического алюминия - проволоку марок АО, АД или АК, для сплавов типа АМг - проволоки той же марки, но с увеличенным (на 1... 1,5 %) содержанием магния для компенсации его угара. Диаметр проволок 2... 5 мм.

Аргонная сварка не имеет ничего общего с пайкой или плазменным напылением. Сварка алюминия - процесс сложный и требующий от специалиста высокой квалификации. В первую очередь это связано с химическими особенностями алюминия.

При нагреве алюминия и его соприкосновении с кислородом воздуха, на поверхности образуется пленка окисла, которая препятствует работе с ним с использованием обычной электродуговой сварки. Для предотвращения взаимодействия нагретого алюминия с содержащимся в воздухе кислородом применяют один из инертных газов.

Для сварки применяют тугоплавкие электроды из вольфрама. Электрод окружен керамическим соплом, из которого под высоким давлением к месту сварки нагнетается аргон. Благодаря этому в области сварки аргоном поддерживается среда с очень низким содержанием кислорода, что позволяет держать электрическую дугу между деталью и окончанием неплавящегося электрода. Главная цель создаваемой таким путем электродуги – это плавка самой детали и присадочной проволоки.

Аргонная сварка также подходит для различных сплавов. Присадочный материал выбирается близкий по составу к металлу, из которого изготовлена деталь. Шов, получившийся после дуговой сварки с аргоном, представляет собой единое целое со свариваемыми деталями, что позволяет обеспечить прочность, герметичность, и долговечность будущего изделия. [3]

Дата добавления: 2015-05-06