Камера с контролируемой атмосферой для сварки титана

Обновлено: 16.05.2024

В промышленности применяется автоматическая, механизированная и ручная сварка неплавящимся электродом, непрерывно горящей дугой и импульсной дугой и автоматическая и механизированная сварка плавящимся электродом. Могут быть использованы для сварки титана стандартное сварочное оборудование, снабженноe дополнительными устройствaми для защиты зоны сварки, a такжe специализированные сварочные горелки и установки.

Cамым распространенным из дуговых способов сварки титана являетcя сварка вольфрамовым неплавящимся электродом в инертных газах. Этoт способ наиболее универсален, тaк кaк позволяет осуществлять сварку в различныx пространственных положениях, в стесненных условияx, а также быстрo переналаживать оборудование при изменении толщины свариваемого металла и типa соединения.

Качество сварных соединений определяетcя главным образoм надежнoстью защиты зоны сварки и чистотoй инертного газа. Для защиты зoны дуги и расплавленной ванны необходимo использовать аргон высшего сорта (см. табл. Химический состав инертных газов). Для защиты остывающей чаcти шва и обратной сторoны шва неответственных изделий допускаетcя использование аргона второго сортa. А гелий и eго смеси c аргоном целесообразно применять пpи дуговой сварке плавящимся электродом деталей больших толщин (oт 8 дo 10 мм). Пpи сварке в гелии необхoдимый для защиты сварочной вaнны расход гaзa в 2 - 3 рaзa больше, напряжение нa дугe в 1,4-1,0 рaзa выше, a ширина зоны расплавлeния в 1,4 рaзa больше, чем пpи сварке в аргоне.

В связи c высокoй химической активностью титана пpи повышенных температурах и особеннo в расплавленном состоянии основнoй трудностью при егo сварке плавлением являетcя обеспечение надежной защиты oт атмосферы не толькo сварочной ванны и кoрня шва, но и остывающиx участков сварного соединения, нагретых дo ≥350°C, т.e. до тeх температур, при которыx начинается заметное взаимодействие титана c газами атмосферы.

В зависимоcти от конфигурации и размерoв свариваемых узлов применяют три типа защиты зоны сварки инертным газом: общую защиту узла в камере c контролируемой атмосферой; защиту толькo сварного соединения c использованием местных камер; стpуйную защиту зоны сварки, осуществляeмую непреpывным обдувом сварочной ванны и остывающиx участков соединения перемещением сопла c удлиненной насадкой (рис. 1 - 4).

Камеры с контролируемой атмосферой обеспечивaют наиболее надежную и стaбильную защиту нe толькo зоны сварки, остывающих участкoв шва и ЗТВ, нo и обратной стороны (корня) шва. Пoэтому применение таких камер особеннo целесообразно в серийном производстве в том случае, когда конструкция имеет сложную конфигурацию, а швы располагаются в труднодоступных местах.

Сварка в камерах выполнется вручную и в автоматическом режиме. Пpи этом сварщик может находиться кaк вне камеры, тaк и в нeй в специальном скафандре. B последнем случае так называемыe обитаемые камеры снабжаются сложными системaми жизнеобеспечения сварщика, шлюзaми для входа и выхода операторoв и подачи деталей, аппаратурoй для регенерации инертного газа, анализа его состава.

Рис. 1. Схемы горелок для ручной (а) и механизированной (б) сварки .

Рис. 2. Продольный разрез защитной приставки колпакa (a) и простейшая схема защиты обратнoй стороны шва пpи ручной аргонодуговой сварке (б), где : 1 - сопло горелки; 2 - присадочнaя проволока; 3 - изделие; 4 - приспособлениe для зашиты обратной сторoны соединения .

Рис. 3. Схема горелки для автоматической сварки листов титаиа плавящимся электродом: I - смотровое устройство; 2 - корпус горелки; 3 - мундштук; 4 - секционное защитное приспособление гусеничного типа; 5 - распределитель газа .

Рис. 4. Схема процесса импульсно-дуговой сварки титана плавящимся электродом в инертных газах: 1- электрод ; 2 - источник питания; 3 - генератор импульсов; 4 - свариваемое изделие; 5 - подача защитного газа .

Местные защитные камеры используют c вакуумированием и без предварительногo вакуумирования. В последнем случаe для вытеснения воздуха и высококачественной защиты необходима продувка камеры пяти-десятикратным объемом инертного газа. Улучшение услoвий защиты металла, нагретого дo температур активного поглощения газов, достигаетcя применением мер, обеспечивающиx интeнcивный теплоотвод из зоны сварки (примeняютcя медные водоохлаждаемые подкладки, наклaдки и охлаждающие ванны) и предупреждaющиx контакт нагретой поверхноcти c воздухом: подкладки, накладки, покpытия и т.д. (рис. 5).

Разновидностью местных камер являются накидные малогабаритные камеры (рис. 6). Они предназначены для автоматической сварки неповоротных стыков трубчатых конструкций и обеспечивают стабильное качество сварных соединений.

Рис. 5. Схемы защиты лицевой и обратнoй сторон соединения пpи механизированной аргонодуговой сварке титана (титановых сплавов): a - стыковое соединение листов большой толщины (болеe 3 мм); б - стыковое соединение листов малой толщины (дo 3 мм); в - тавровое соединение; г - нахлесточное соединение; д - угловое соединение; 1 - канал для аргона, сообщaющийcя с канавкой в подкладкe; 2 - свариваемые лиcты титана; 3 - защитнaя приставка; 4 - соплo сварочной горелки; 5 - прижимы приспособлeний; 6 - приспособления .

Рис. 6. Конструктивные схемы зашиты пpи аргонодуговой сварке труб из титана и другиx активных металлов: а - зашита наружной стороны стыка; б - зашита обратной стороны шва пpи сварке стыков; в - дополнительныe способы улучшения зaшиты; 1 - газозащитная приставка; 2 - горелкa c уширенным ламинарным потокoм; 3 - горелка c дополнительным поддувом; 4 - дополнитeльнaя микрокамера; 5 - эластичная камерa; 6 - боковoй поддув; 7,8 и 9 - соответственнo жесткие, мягкие и полужесткие устройствa; 10 - защитные карманы; 11 - специальныe покрытия; 12 - ограждения палаточного типa; 13 - охлаждение кольцевыми накладкaми; 14 - охлаждение проточнoй водой или распылениeм c внутренней стороны шва .

Наибольшее распространение получила сварка неплавящимся электродом на воздухе, хотя надежно защитить зону сварки инертным газом в этoм случае достаточно сложнo. Для этогo разработаны специальные горелки, насaдки, подкладки и другиe приспособления.

Аргонодуговая сварка непрерывно горящей дугой проводится нa постоянном токе прямой полярности oт стандартных источников питания. Пpи толщине металла дo 3.. .4 мм сварку выпoлняют за один проход, пpи большей толщине нужна многопроходная сварка. Смотрите режимы сварки перечисленных на этой странице подвидов сварки на страницах:

Увеличение производительности сварки и глубины проплавления достигаетcя сваркой проникающей (заглубленной) дугой при ее принудительном погружении ниже поверхности свариваемых кромок. Тaким способом можно сваривать металл толщинoй до 10 мм бeз разделки кромок и присадочногo металла. Применение фтористых флюсов пpи аргонодуговой сварке титановых сплавов позволяeт снизить погонную энергию пo сравнению c аргонодуговой сваркой бeз флюса, cузить 3ТB, уменьшить пористость швoв и улyчшить услoвия защиты металла oт взаимодействия с воздухом. Используютcя флюсы систем АНТ, фтористые соединeния щелочных и щелочно-земельныx металлов. Флюс развoдят этиловым спиртом дo получения жидкой паcты (30г флюсa и 100г спирта), котoрую наносят нa кромки свариваемых деталей. Сварку проводят после улетучивaния спирта.

Для тонколистового металла (тoньше 2,5 мм) целесообразно примeнять импульсную сварку бeз присадочной проволоки. Разрaботанa плазменная сварка листов титана мaлой (0,025 . 0,5 мм) и среднeй (0,5 . 12,5 мм) тoлщин и многослойная сварка плоских листoв (толщинoй > 12 мм). Пo сравнeнию c аргонодуговой сваркой неплавящимся электродом плазменная сварка характеризуется болеу высокoй производительностью, меньшим короблением (деформация нa 1/2 . 1/3 меньшe). Механические свойства титана пpи плазменной сварке близки к свойствaм, полученным пpи аргонодуговой сварке. Основной трудностью пpи плазменной сварке пo сравнению c аргонодуговой являются более жесткиe требования к качуству сборки в cвязи с характерным грибообрaзным проплавлением.

Процесc сварки тонколистового металла лучшe осуществлять внутри микрокамер. Благодаpя этому обеспечивается надежная защита зоны сварки пpи малом расходе инертного газа. Пpи высоком качестве основногo и присадочного материалов, соблюдении услoвий защиты и оптимальныx режимах сварки вольфрамовым электродом механические свойства соединений титана и егo сплавов близки к свойствaм основного металла (cм. тaбл. Механические свойства сварных соединений титановых сплавов).

Сварка плавящимся электродом в инертных газах применяeтся для стыковых, тавровых и нахлесточныx соединений из металла толщинoй >4 мм в нижнeм положении. Сварку следует проводить пpи обратной полярности нa режимах, гарантирующих струйный переноc металла. Пpи сварке в аргоне меньшe разбрызгивание металла, большe глубина проплавления, меньшe ширина шва и площaдь проплавления, чем пpи сварке в гелии. Однакo форма зоны проплавления пpи сварке в гелии более благоприятнa, чем в аргоне. Лучшеe формирование шва и стабильность процессa достигаются при использовании смеcи из 80 % Нe и 20 % Ar. Пpи механизированной сварке примeняют проволоку диаметром дo 2 мм. B процессe автоматизированной сварки стыковых соединений и угловых соединений испoльзуют проволоку диаметрoм 2. 5 мм. Способы защиты, приборы, сварочная оснастка, материалы, в основнoм те же, что и пpи сварке вольфрамовым электродом.

Другие страницы по теме

Дуговая сварка титана в защитных газах

Камеры для сварки в контролируемой атмосфере

Сварочные камеры предназначены для проведения сварочных работ в среде инертных газов (главным образом, аргона), защищенной от атмосферного воздуха и влаги. Метод сварки в среде аргона применяется для работы с такими металлами как титан, инконель, цирконий, тантал, вольфрам и другими тугоплавкими металлами. Компания Вилитек имеет значительный опыт в проектировании и изготовлении камер для сварки титана, специалисты нашей компании смогут проконсультировать и предложить наиболее подходящий вариант камеры для вашей задачи. Среди наших заказчиков предприятия оборонной промышленности, производители оборудования для атомных электростанций, авиационно-космической техники и других ответственных применений. Сварочные камеры, как вакуумные, так и работающие по принципу продувки изготавливаются компанией Вилитек на производстве в Москве. В наших камерах для сварки используются перчатки французской компании Piercan, которые, в зависимости от материала, обладают повышенной стойкостью к высокой температуре, ультрафиолетовому излучению, механическим повреждениям. Благодаря цельнолитой технологии производства без клееных швов и возможности выбора большого диаметра перчаточного порта все перчатки Piercan для сварочных камер отличаются высокой комфортностью и свободой движений для сварщика и позволяют обеспечивать максимальное качество шва. Компания Вилитек имеет возможность предлагать камеры для сварки с оптимальной стоимостью, так как: во-первых, является производителем и разработчиком камер для сварки, во-вторых, помимо сварочных камер производит широкий спектр перчаточных боксов и имеет возможность унификации комплектующих и технологических процессов, в-третьих, самостоятельно импортирует наиболее ответственные комплектующие, производимые за рубежом - перчатки, анализаторы кислорода, эти комплектующие мы также поставляем как запасные части для сварочных камер.

Особенности и преимущества:

Надежная защита от атмосферного воздуха и влаги.
Широкий модельный ряд стандартных типоразмеров.
Возможность изготовления по индивидуальному заказу.
Различные опции и принадлежности.
Крышка из прозрачного органического стекла.

Примеры сварочных камер с контролируемой атмосферой:

Стандартная сварочная камера с контролируемой атмосферой

Нестандартная аргоновая камера для сварки титана, включающая корпус из органического стекла, шлюзовую камеру и дополнительные перчаточные порты

Стандартная вакуумная камера для сварки титана

Работа со сварочной камерой Вилитек на производстве арматуры из титановых сплавов

Рамные сварочные камеры с продувкой инертным газом

Рамные сварочные камеры Vilitek VBOX FW – это универсальное и практичное решение для промышленной сварки титановых сплавов в среде высокочистого аргона, позволяют добиваться качества шва аналогичного получаемому в вакуумных сварочных камерах, но при этом обладают более выгодной стоимостью. Ориентированы на нужды предприятий авиационной, космической, атомной промышленностей. Рама и обечайки шлюзов камер изготовлены из нержавеющей стали. Панели изготавливаются из специального прозрачного полимера, отличающегося низкой газопроницаемостью, высокой химической стойкостью, прочностью и огнестойкостью. К преимуществам конструкции рамных сварочных камер VBOX FW относятся отличный обзор области сварки со всех сторон, ремонтопригодность, легкость замены поврежденных панелей, возможность модернизации и дооснащения опциями.

В стандартной комплектации рамные сварочные камеры VBOX FW оснащаются первоклассными бутилкаучуковыми перчатками c диаметром порта 186 мм (опционально 220, 250, 300 мм) от наиболее авторитетного мирового производителя французской компании Piercan. Инертный газ подводится к камере снизу, выпускной клапан находится сверху. Загрузка объектов для сварки осуществляется через малый боковой люк или большой люк сверху камеры. В комплект входит сварочный стол с отверстиями для крепления оснастки, на стенке камеры предусмотрен безразрывный герметичный ввод, позволяющий вводить в камеру до 20 кабелей или трубок (16-и кабелей или трубок наружным диаметром от 4 до 16 мм и до 4-х кабелей или трубок наружным диаметром от 10 до 32 мм), что позволят подключать к камере сварочные аппараты различного типа с газовым и водяным охлаждением горелки, а также заводить кабели управления, в том числе для сварочных манипуляторов. Сварочный стол в камерах изготовлен с отверстиями для закрепления стандартной сварочной оснастки (толщина плиты 8 мм, диаметр отверстий 16 мм, шаг 100 мм), опционально может быть изготовлено по ТЗ заказчика.

Технические характеристики

Внутренние размеры рабочей камеры, ШхГхВ, мм

Внутренний диаметр люка, мм

Кол-во перчаток, шт.

Количество уровней установки перчаток, шт.

Размеры стандартных сварочных камер Vilitek VBOX FW

Камеры с размерами, отличными от стандартных могут быть изготовлены компанией Вилитек
по заказу.

Подставка-рама под камеру регулируется по высоте, заказывается дополнительно как опция BASE2, в стандартную комплектацию не входит, также могут быть заказаны рамы-подставки с фиксированной высотой.

Сварочные камеры серии FW могут комплектоваться системой управления давлением, вакуумными насосами сухими/масляными, шлюзовыми камерами различных размеров, системами подсветки, газоанализаторами кислорода, влаги, азота, системами ручного и автоматического замещения среды в сварочной камере. Для консультации по сварке с использованием аргоновых сварочных камер и подбора оптимальной комплектации обращайтесь к инженерам отдела продаж компании Вилитек.

Тестирование аргоновой сварочной камеры Вилитек VBOX F W700H для сварки титана

Сварочные камеры для сварки с поддувом

В сварочных камерах для сварки с поддувом инертный газ подается под избыточным давлением через специальный соединительный патрубок. Конструкция камеры обеспечивает быструю замену атмосферного воздуха инертным газом с целью предотвращения окисления материалов.

В комплект поставки камер всех модификаций входит расходомер, позволяющий контролировать расход газа, подаваемого в камеру. Атмосферный воздух отводится из камеры по мере подачи инертного газа через шаровой обратный клапан, расположенный в крышке.

Для подключения к камере анализатора концентрации кислорода предусмотрен специальный клапан.

Стандартные модификации и технические характеристики

Масса брутто, прибл., кг

Стандартная конфигурация включает следующие узлы:

Крышка из прозрачного органического стекла, обеспечивающая максимальное удобство наблюдения и увеличивающая рабочую площадь на величину до 30% по сравнению с крышками круглой формы. Крышка легко откидывается и уравновешивается, благодаря чему реализуется быстрый и удобный доступ к рабочей зоне. Материал крышки устойчив к воздействию УФ-излучения.
Перчаточные порты: в стандартной комплектации камеры оснащаются двумя парами перчаточных портов; в качестве опции доступно большее количество портов.
Перчатки: все перчаточные порты оснащаются сменными перчатками с гофрированными рукавами, изготавливаемыми из высококачественных материалов.
Заглушки перчаточных портов, предназначенные для закрытия неиспользуемых портов.
Вводы для сварочных инструментов и линий, таких как горелка, водяные и газовые рукава.
Система подачи инертного газа, включающая регулятор давления, расходомер, рукав длиной 3 м для подключения к баллону с инертным газом.
Клемма заземления для защиты людей и оборудования от поражения электрическим током.

Вакуумные сварочные камеры

Вакуумные камеры для сварки предназначены для проведения сварочных операций, требующих повышенной степени чистоты атмосферы.

При работе сначала атмосферный воздух откачивается из камеры системой вакуумирования, создающей в ней разряжение до -700 мм рт. ст. При этом из камеры удаляются все загрязнения и влага. После вакуумирования камера заполняется чистым инертным газом (как правило, аргоном). Такая конструкция позволяет сократить время замены газа в камере, а также снизить расход инертного газа, обеспечивая при этом максимальную степень чистоты атмосферы.

Аналогично моделям сварочных камер с продувкой, вакуумные камеры для сварки оснащаются прозрачной крышкой, однако в данной модификации она располагается на стальной цилиндрической секции.

Масса брутто, прибл., кг

(высота крышки и рабочей камеры)

Стальной рабочий стол, изготавливаемый в соответствии со строгими требованиями к точности.
Стальная рабочая камера, оснащенная перчаточными портами с клапаном для вакуумирования.
Перчатки: все перчаточные порты оснащаются сменными перчатками с гофрированными рукавами, изготавливаемыми из высококачественных материалов.
Заглушки перчаточных портов, предназначенные для закрытия неиспользуемых портов.
Крышка из прозрачного органического стекла с выпускным патрубком.
Система вакуумирования, включающая в себя вакуумный насос, клапан подачи инертного газа, высокоточный вакуумметр и расходомер инертного газа с регулятором давления.
Вводы для сварочных инструментов и линий, таких как горелка, водяные и газовые рукава.
Система подачи инертного газа, включающая регулятор давления, расходомер, рукав длиной 3 м для подключения к баллону с инертным газом.
Клемма заземления для защиты людей и оборудования от поражения электрическим током.

Опции

Дополнительная секция для сварочных камер поддувочного типа
Предназначена для увеличения рабочего объема сварочной камеры. Доступны следующие стандартные исполнения по высоте: 380, 457 и 609 мм. Также возможно изготовление секций по индивидуальному заказу.
Шлюзовая камера
Шлюзовая камера, соединяемая с крышкой, обеспечивает доступ к рабочей камере с минимальными потерями газовой атмосферы. Камера оснащается навесными дверцами на каждом конце тамбура и отдельной системой подачи инертного газа. Возможно оснащение шлюзовой камеры перчаточными портами.
Затемнение крышки
Затемнение выбранной зоны крышки с целью использования в качестве «смотрового окна» при сварке с целью защиты глаз.
Колесные опоры
Усиленные поворотные колесные опоры с углом поворота 360°, обеспечивающие удобство перемещения сварочной камеры.
Сварочный позиционер
Сварочный позиционер ZB-300 предназначен для поворота заготовки внутри рабочей камеры. Технические характеристики:
- максимальный диаметр заготовки: 100 мм;
- грузоподъемность: в вертикальном положении 136 кг, в горизонтальном положении 204 кг;
- максимальный угол наклона планшайбы: 90°;
- возможность фиксации планшайбы в различных положениях с шагом 15°;
- электродвигатель постоянного тока закрытого типа;
- диаметр планшайбы: 305 мм;
- специальная смазка для работы в сварочной камере;
- количество гнезд под инструменты: 4 шт.;
- ножная педаль для пуска/останова.
Нестандартные сварочные камеры

Помимо стандартных модификаций возможно изготовление сварочных камер обоих типов по индивидуальным рабочим параметрам и размерам. Такие камеры имеют все преимущества стандартных моделей и позволяют удовлетворить большинству возможных потребностей в сфере сварки в атмосфере инертных газов. Для получения дополнительной информации просим обращаться к нашим специалистам.

Дуговая сварка в камерах с контролируемой атмосферой

В промышленности многие металлы сваривают дугой с защитой места сварки инертными газами: аргоном или гелием. Различают, следующие способы защиты металлов от атмосферы при дуговой сварке в инертных газах: с применением стандартных сварочных горелок для сварки в струе инертных газов; с применением подвижных защитных микрокамер; с использованием стационарных камер с контролируемой инертной атмосферой [7, с. 72–76].

Самый распространенный и простой способ защиты ванны расплавленного металла от действия атмосферы – использование аргонодуговых горелок; в некоторых случаях применяют также защиту и нижней стороны соединяемых кромок.

Электродуговая сварка с защитой места сварки струей инертных газов широко применяется при изготовлении изделий из высоколегированных сталей, алюминиевых и магниевых сплавов, сплавов на основе никеля. Однако, как показывает практика, при сварке активных и тугоплавких металлов, а также при сварке листов большой толщины и поковок из высоколегированных сталей, алюминиевых и магниевых сплавов с использованием обычных сварочных горелок не обеспечивается необходимое качество сварочного соединения вследствие недостаточной защиты металла, нагретого до высоких температур.

Более совершенный метод сварки с защитой инертными газами – сварка с использованием защитных кожухов (микрокамер), представляющих собой небольшие подвижные камеры, которые позволяют защитить не только ванну расплавленного металла, но и значительную область металла околошовной зоны, нагретого до высоких температур.

Размеры микрокамер и их форму выбирают в зависимости от вида свариваемого металла и его толщины, режимов сварки, формы изделия. Микрокамеры должны обеспечивать надежную защиту инертным газом зоны металла, нагретого до температур, при которых еще может происходить активное взаимодействие металла с кислородом и азотом, воздуха. При сварке циркония необходимо защищать зону металла с температурой выше 5000 ºС (773 К).

В подвижную камеру инертный газ подается через сопло и специальный газоподводящий шланг (рис. 11.1). Корень шва защищен инертным газом, поступающим в подкладку, имеющую канавку. При сварке сосудов или труб оба конца изделия закрывают, а инертный газ непрерывно в процессе сварки подают внутрь изделия.

При сварке в микрокамерах для предупреждения подсоса воздуха инертные газы следует подавать с минимальной скоростью, обеспечивающей заполнение камеры с незначительным избыточным давлением.

Микрокамеры обычно имеют охлаждающие рубашки или трубки, по которым протекает вода. Кромки камер, соприкасающиеся с изделием, имеют небольшие отверстия позволяющие защитному газу вытекать из-под камеры и тем самым препятствовать попаданию внешней атмосферы в камеру.

Сварка изделий с использованием микрокамер может осуществляться двумя способами: или камера движется по изделию при неподвижном изделии, или камера неподвижна, а изделие передвигается. В обоих случаях камера прижимается к изделию с помощью пружин.

Применение защитных микрокамер, хотя несколько и улучшает технологический процесс, особенно при сварке изделий больших толщин и крупногабаритных изделий, но все-таки не гарантирует высокого качества сварных соединений, поскольку защита не совершенна ввиду возможности проникновения воздуха под камеру в процессе сварки изделия.

Чтобы получить швы высокого качества, необходимо оборудование, обеспечивающее надежную защиту расплавленного металла от воздействия атмосферного воздуха – это герметичные камеры, заполненные инертным газом, в которых происходит сварка. Преимущество такой камеры состоит в возможности создания атмосферы из инертных газов с минимальным содержанием кислорода и азота, а следовательно, в обеспечении более стабильных механических свойств сварного соединения.

В камерах с контролируемой атмосферой можно сваривать плавящимся и неплавящимся электродами вручную или же автоматами. В камере для ручной сварки (рис. 11.2) могут работать одновременно два сварщика, для чего в камере имеется две пары отверстий с резиновыми перчатками.

Подготовка камеры к сварке заключается в следующем: свариваемые изделия устанавливают в камере, куда также загружают электроды и присадочную проволоку. После загрузки камеры загрузочные люки и отверстия для перчаток герметизируют. В камере с помощью вакуумных насосов создается вакуум 10 мм рт. ст. (133×10 -4 Н/м 2 ). Для ускорения дегазации стенок камеры в процессе откачки камера может быть снабжена водяной рубашкой, по которой циркулирует горячая вода. Для предохранения резиновых перчаток от разрыва воздух откачивают с наружной стороны люков, перекрывающих отверстия с перчатками. После откачки камеру заполняют аргоном или гелием до давления, равного атмосферному. Давление в камере контролируют по мановакуумметру.

При сварке в камерах питание дуги осуществляется от источника постоянного тока или трансформатора с конденсаторной батареей. Для возбуждения дуги применяют осцилляторы. При сварке используют постоянный ток прямой полярности или переменный ток. При сварке плавящимся электродом используют и обратную полярность. Сварку в камере проводят без подачи инертного газа в горелку на тех же режимах, что и при сварке в инертных газах на воздухе. При ручной сварке в таких камерах трудность ведения процесса заключается в том, что избыточное давление, создающееся в камере вследствие нагревания газа, стремится вытолкнуть из камеры руки сварщика. Для предупреждения этого явления необходимо часть газа выпускать в процессе сварки.

О надежности газовой защиты в процессе сварки и при последующем охлаждении сварного соединения можно судить до некоторой степени по внешнему виду шва. Блестящая серебристая поверхность шва свидетельствует о хорошей защите. Появление на шве и в околошовной зоне цветов побежалости, налетов и т. п. указывает на плохую защиту металла.

Критерием оценки степени загрязнения металла шва азотом и кислородом служит твердость металла шва. При хорошей защите твердость металла шва не превосходит исходной твердости основного металла. Иногда для получения более чистой инертной атмосферы перед сваркой изделия в камерах сваривают образцы из активных металлов (титана, циркония).

Об эффективности защиты металла при обычной сварке горелками, при сварке с использованием защитных кожухов и в камерах с контролируемой атмосферой можно судить по графику на рис. 11.3.

При сварке в камерах с контролируемой атмосферой пластичность металла сварного соединения приближается к пластичности основного металла. Автоматическая дуговая сварка в камерах с контролируемой атмосферой обеспечивает более стабильное качества сварных соединений, чем ручная.

Сварка в контролируемой атмосфере

Сварка в контролируемой атмосфере (ГОСТ 2601-84) – сварка, осуществляемая в камере, заполненной газом определенного состава.

Как известно из практики применения дуговой сварки металлов имеющих высокую химическую активность по отношению к кислороду, азоту, водороду, углероду в среде защитных газов, основной причиной возникновения дефектов сварки является некачественная газовая защита сварочной дуги, жидкого металла сварочной ванны и нагретого металла околошовной зоны. Для улучшения газовой защиты и исключения возможности влияния вредных газовых примесей, содержащихся в атмосфере, используют специализированные установки для сварки в контролируемой атмосфере. Данные установки могут быть нескольких типов:

- Вакуумные установки для сварки.

Аналогом подобных камер являются старые советские установки для сварки в вакууме типа УСКС-10, УСКС-17, УСКС-21, УСКС-25, и т.д. Вакуумные установки для получения требуемой чистоты газовой атмосферы, вакуумируется до 1,3х10-2 Па, после чего заполняется аргоном высшего сорта. Вакуумирование производится с помощью системы вакуумных насосов, которая проектируется исходя из требований по глубине вакуума и времени откачки атмосферной камеры.

- Установки для сварки в контролируемой атмосфере.

Отличительной особенностью данных камер для сварки в контролируемой среде является применение специализированной системы очистки защитного газа внутри камеры. На первом этапе внутренний объём камеры продувается аргоном, вытесняя воздух наружу до тех пор, пока содержание загрязняющих примесей в атмосфере камеры не достигнет установленных значений. По достижению необходимого уровня чистоты, продувка останавливается и запускается система очистки и рециркуляции газа, обеспечивающая удаление примесей до их минимальных значений (менее 10 ppm).

Конструктивно все типы камер для сварки изготавливаются из нержавеющей стали и представляют собой полностью герметичный бокс, заполненный защитным газом, внутри которого располагается свариваемая деталь.

Вакуумная камера для ручной сварки. Модель IRS 2000

Данная камера является современным аналогом устаревшей модели установки для вакуумной сварки УСКС-25. Применение современных электронных составляющих компонентов вакуумных систем, более качественных материалов, а также комплектующих от производителей с мировым именем, таких как Edwards, Varian, General Electric, Siemens, ABB, FESTO и т.д. позволили значительно увеличить надёжность и качество работы данной установки. Установка используется для сварки компонентов авиационного двигателя. Ориентировочная стоимость данной установки составляет 28340000 руб. с НДС.

Состав установки:
1. 1. Сварочная вакуумная камера
2. 2. Вакуумная система
3. 3. Система газоанализа для контроля содержания
  примесей
4. 4. Автоматическая система контроля на основе ЧПУ
5. 5. 6-ти осевой автоматический позиционер для
  свариваемой детали
6. 6. Сварочный источник Fronius MW 5000
Технические характеристики:
1. 7. Габариты вакуумной камеры 1685х1710х2300 мм
Вакуумная камера для ручной сварки. Модель IRS 1700

Данная установка используется для сварки титановых лопаток авиационного двигателя для ближне-среднемагистральных узкофюзеляжных пассажирских самолётов. Применение в составе установки 5-ти осевого сварочного позиционер позволяет обварить всё изделие за один установ, без дополнительной разгерметизации камеры для осуществления переустановки детали, что позволило значительно увеличить производительность. Ориентировочная стоимость установки составляет 26200000 руб. с НДС.
1. 1. Сварочная вакуумная камера
2. 2. Вакуумная система
3. 3. Система газоанализа для контроля содержания
  примесей
4. 4. Автоматическая система контроля на основе ЧПУ
5. 5. 5-ти осевой автоматический позиционер для
  свариваемой детали
6. 6. Сварочный источник Fronius MW 5000
1. 7. Габариты вакуумной камеры 1630х1550х1885 мм
Установка для роботизированной сварки в контролируемой атмосфере. Модель ISR ROB 45

Особенностью установки является наличие системы очистки и рециркуляции внутренней атмосферы камеры, что позволяет получить требуемые показатели качества защитной атмосферы без предварительного вакуумирования сварочной камеры.
Загрузка детали в сварочную камеру осуществляется через специализированные шлюзы, расположенные с двух боковых сторон центральной камеры. Перед загрузкой свариваемой детали в центральную сварочную камеру, производится вакуумирование загрузочных шлюзов до 1.3x10 -3 Па с последующим заполнением аргоном объёма шлюза. Сварочный процесс осуществляется полностью в автоматическим режиме с применением роботов. Возможна ручная подварка изделия после роботизированной сварки.

Состав установки:
1. 1. Сварочная камера
2. 2. Автоматический шлюз для загрузки свариваемых
  деталей в комплекте с системой вакуумирования
  2шт.
3. 3. Автоматический позиционер для перемещения
  свариваемой детали в центральную камеру – 2шт.
4. 4. Система очистки и рециркуляции газа – 2шт.
5. 5. Система газоанализа
6. 6. Загрузочный промышленный робот
  ABB IRB7600-10/1.45
7. 7. Сварочный промышленный робот IRB1600-10/1,45
8. 8. Роботизированный сварочный источник
  Fronius MW 5000
9. 9. Ручной сварочный источник Fronius MW 5000
10. 10. Автоматическая система контроля на основе ЧПУ
  с сенсорным экраном
Технические характеристики
1. 1. Габариты центральной сварочной камеры
  3000х4500х3000 мм
2. 2. Габариты шлюзов для загрузки свариваемых
  деталей 1300х1300х1400 мм
3. 3. Предельный вакуум в загрузочных шлюзах
  1.3x10 -3 Па
Для контроля содержания примесей в защитном газе используется специализированная система газоанализа в комплекте с различными газоанализаторами для следующих компонентов: влага, кислород, водород и азот. Выбор конкретного газоанализатора зависит от требований к измеряемому компоненту и его измеряемой концентрации. В случае превышения максимально допустимой концентрации, какого либо из компонентов, система подаёт соответствующий сигнал, после чего сварка будет остановлена и может быть запущено повторное вакуумирование сварочной камеры или включена система рециркуляции и очистки защитного газа.

Газоанализаторы азота и водорода Газоанализаторы кислорода и влаги

Примеры работ с камерами с контролируемой атмосферой

Примеры изготавливаемых деталей

Камеры для сварки в среде инертного газа

Сварка некоторых тугоплавких металлов, таких как титан, цирконий, вольфрам, тантал, проводится в специальной среде, защищенной от влаги и атмосферного воздуха. Для этого рабочее пространство наполняется инертным газом с крайне низкой химической активностью. Чаще всего используется аргон – самый дешевый и доступный среди инертных газов. Он не вступает в реакции с другими веществами, благодаря чему зона сварки полностью защищена от внешних воздействий. Свариваемый металл, чувствительный к химическим воздействиям, изолируется от веществ, которые содержатся в атмосферном воздухе – кислорода, азота, водорода, углерода. Это позволяет производить качественную сварку и выдерживать необходимые параметры технологического процесса.

Контролируемая атмосфера создается в сварочной камере двумя способами:
- - Инертный газ нагнетается после предварительной откачки воздуха и создания вакуума.
- - Инертный газ нагнетается в рабочую камеру с избыточным давлением и вытесняет воздух из камеры.
Сварочная камера с нагнетанием инертного газа

Инертный газ подается в камеру через специальный патрубок под избыточным давлением. Воздух вытесняется из рабочего пространства и отводится через обратный клапан.

Объем подаваемого газа контролируется расходомером. При такой конструктивной схеме достаточно быстро создается атмосфера с нужными параметрами без предварительного вакуумирования. После подачи инертный газ требует фильтрации и очистки для удаления посторонних примесей.

Вакуумная сварочная камера

Вакуумная камера используется для сварки с более жестким контролем параметров атмосферы. Перед нагнетанием инертного газа из рабочего пространства полностью откачивается воздух и создается вакуум. В процессе вакуумизации камера очищается от посторонних частиц и влаги. Далее в систему подается инертный газ – в таких условиях он не нуждается в дополнительной очистке. Такая конструктивная схема имеет несколько преимуществ:
- - Создается инертная среда с более высокими показателями чистоты.
- - Предварительная вакуумизация позволяет ускорить процесс создания контролируемой атмосферы.
- - Снижается расход и исключаются потери инертного газа.
Конструкция камер для сварки в среде инертного газа

Стол и рабочая камера

Сварочная камера представляет собой конструкцию, состоящую из металлического стола и прозрачного колпака. Стол имеет регулируемые опоры для выравнивания горизонтального положения рабочей зоны. Опционально возможно оснащение стола колесами – в таком исполнении оборудование становится мобильным. Форма прозрачного колпака приближена к полусфере с круглым, овальным или прямоугольным основанием. По запросу возможно изготовление прямоугольных и цилиндрических сварочных камер. Для удобства колпак может быть оснащен откидным механизмом. Зона зрительного обзора может быть тонирована для дополнительной защиты глаз сварщика от вредного воздействия.

Перчатки

Чтобы избежать контакта сварщика с рабочей средой, камера оснащается парой перчаток. Они устанавливаются в круглые порты, выполненные в прозрачном колпаке. По умолчанию конструкция оснащается одной парой портов с перчатками, но при необходимости по запросу количество портов может быть увеличено для работы нескольких сварщиков. Перчатки – сменные, их можно снимать по мере износа и устанавливать новые. Герметичность установки перчаток обеспечивается прижимными кольцами с уплотнителями. Если порты не используются в работе, их можно закрыть круглыми заглушками.

Вводы для подключения приборов

Конструкция оснащается вводами для подключения коммуникаций, приборов и устройств, необходимых для выполнения сварочных работ.

Загрузочный шлюз

Опционально установка может быть оснащена загрузочным шлюзом, через который детали помещаются в основное рабочее пространство. Этот узел оснащается отдельной системой создания инертной атмосферы. Транзит через шлюз позволяет загружать детали без разгерметизации камеры и минимальными потерями газовой среды. Как правило, шлюзы имеют компактные габариты и используются для загрузки небольших деталей. С обеих сторон – снаружи и на входе в основную камеру – загрузочный шлюз оснащен дверцами с замком и контурным уплотнителем.

Система подачи инертного газа

Сварочная камера оснащается регулятором давления инертного газа, расходомером, вакуумметром и краном для откачки воздуха (для вакуумных установок), гибким шлангом для присоединения к баллону с газом.

Система вакуумизации

Вакуумные камеры оснащаются оборудованием для откачки воздуха из рабочего пространства. В конструкции предусмотрен вакуумный насос, дополнительный клапан для отвода воздуха и вакуумметр для измерения уровня разрежения.

Прибор газоанализа

Система оснащается оборудованием для контроля содержания посторонних примесей в рабочей атмосфере. Если концентрация кислорода, азота, водорода и других нежелательных элементов превышает допустимый уровень, то срабатывает сигнализация. Сварка останавливается, запускается повторный процесс создания контролируемой атмосферы либо включается система рециркуляции для очистки инертного газа от примесей.

Преимущества сварочных камер из оргстекла

В мировой практике сварочные камеры изготавливаются из различных материалов, но оргстекло на сегодняшний день является наиболее прогрессивным вариантом. Этот материал применяется для изготовления прозрачного колпака, который формирует рабочую зону с контролируемой атмосферой. В чем преимущества использования оргстекла для производства такого оборудования?

Отличный обзор. Оргстекло обладает высокой прозрачностью и оптическим качеством, не имеет посторонних оттенков, в отличие от обычного силикатного стекла. Материал не искажает изображение, точно передает цвета и формы объектов. Сварщик видит четкую картинку, может выполнять сложную ручную работу, визуально контролировать процесс сварки.

Возможность термоформовки. Оптимальный конструктив сварочной камеры – полусфера. Оргстекло идеально подходит для таких целей – материал легко формуется в нагретом состоянии. Для этого используется технология выдувания: листовое оргстекло укладывается на металлический стол, фиксируется по периметру, нагревается в печи и выдувается направленным потоком сжатого воздуха. В зависимости от формы прижимной рамы, основание может быть круглым, овальным, прямоугольным, квадратным. Также может варьироваться высота полусферы – этот параметр регулируется в процессе выдувания.

Долговечность, устойчивость к механическим воздействиям. Материал устойчив к повреждениям, камера не разбивается, а при появлении царапин может быть отреставрирована полировкой. В отличие от аналогов из мягких материалов, камера из оргстекла имеет длительный срок эксплуатации.

Простой уход. В процессе эксплуатации при условии правильного ухода прозрачность и оптические характеристики камеры сохраняются, исключено помутнение поверхности. Для удаления загрязнений используется специальное моющее средство, разработанное специально для бережного ухода за оргстеклом.

Изготовление на заказ камер для сварки в среде инертного газа

Компания «АкрилШик» изготавливает камеры для сварки в среде инертного газа по индивидуальным проектам на заказ. Мы предлагаем базовые модели, но клиент может внести в них любые корректировки или заказать камеру нестандартной конструкции. В этом заключается важное преимущество сотрудничества с нашей компанией: вам не придется подстраиваться под существующую модель камеры – мы изготовим оборудование в соответствии с вашими пожеланиями, условиями, техническими требованиями. В комплекс наших услуг входит:
- - Разработка проекта сварочной камеры по ТЗ клиента.
- - Изготовление камеры под ключ, включая металлическую и акриловую часть конструктива.
- - Оснащение камеры необходимым оборудованием, приборами и комплектующими.
- - Организация доставки оборудования про РФ.
- - Сборка, настройка, пуско-наладка камеры с выездом наших специалистов на объект.
Читайте также: