Сварка в среде защитных газов реферат

Обновлено: 15.05.2024

Содержание работы

1. ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………….. 3
2. ПРОЦЕСС СВАРКИ В УГЛЕКИСЛОМ ГАЗЕ………………………….3
3. ОПРЕДЕЛЕНИЯ, КЛАССИФИКАЦИЯ СВАРКИ В ЗАЩИТНЫХ ГАЗАХ………………………………………………………………………. 4
4. ВИДЫ СВАРКИ В ЗАЩИТНЫХ ГАЗАХ……………………………….7
4.1. ПОЛУАВТОМАТИЧЕСКАЯ СВАРКА В УГЛЕКИСЛОМ ГАЗЕ…. 7
4.2. АВТОМАТИЧЕСКАЯ СВАРКА В СРЕДЕ ЗАЩИТНЫХ ГАЗОВ…..10
5. МАТЕРИАЛЫ И ОБОРУДОВАНИЕ…………………………………….12
6. МЕРЫ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ СВАРКЕ В ЗАЩИТНЫХ ГАЗАХ……13
7. ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………..…………………………..13
8. СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ…………………………..14

Файлы: 1 файл

Сварка в защитных газах. Углекислота.doc

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ИЖЕВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕССКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

КАФЕДРА «М и ТОМД ИСП»

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №1

По дисциплине: «Теория Сварочных Процессов»

Тема: «Сварка в защитных газах. Углекислота»

Выполнил студент гр.

Руководитель: к.т.н., доцент

2. ПРОЦЕСС СВАРКИ В УГЛЕКИСЛОМ ГАЗЕ………………………….3

3. ОПРЕДЕЛЕНИЯ, КЛАССИФИКАЦИЯ СВАРКИ В ЗАЩИТНЫХ ГАЗАХ………………………………………………………………… ……. 4

4. ВИДЫ СВАРКИ В ЗАЩИТНЫХ ГАЗАХ……………………………….7

4.1. ПОЛУАВТОМАТИЧЕСКАЯ СВАРКА В УГЛЕКИСЛОМ ГАЗЕ…. 7

4.2. АВТОМАТИЧЕСКАЯ СВАРКА В СРЕДЕ ЗАЩИТНЫХ ГАЗОВ…..10

5. МАТЕРИАЛЫ И ОБОРУДОВАНИЕ…………………………………….12

6. МЕРЫ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ СВАРКЕ В ЗАЩИТНЫХ ГАЗАХ……13

8. СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ…………………………..14

Сварочная техника и технология занимают одно из ведущих мест в современном производстве. Свариваются корпуса гигантских супертанкеров и сетчатка человеческого глаза, миниатюрные детали полупроводниковых приборов и кости человека при хирургических операциях. Многие конструкции современных машин и сооружений, например космические ракеты, подводные лодки, газо- и нефтепроводы, изготовить без помощи сварки невозможно. Развитие техники предъявляет все новые требования к способам производства и, в частности, к технологии сварки. Сегодня сваривают материалы, которые еще относительно недавно считались экзотическими. Это титановые, ниобиевые и бериллиевые сплавы, молибден, вольфрам, композиционные высокопрочные материалы, керамика, а также всевозможные сочетания разнородных материалов. Свариваются детали электроники толщиной в несколько микрон и детали тяжелого оборудования толщиной в несколько метров. Постоянно усложняются условия, в которых выполняются сварочные работы: сваривать приходится под водой, при высоких температурах, в глубоком вакууме, при повышенной радиации, в невесомости. Все это предъявляет повышенные требования к квалификации специалистов в области сварки, в особенности рабочих-сварщиков, так как именно они непосредственно осваивают новые способы и приемы сварки, новые сварочные машины.

Сегодня мы рассмотрим один из самых эффективных, надежных и популярных видов сварки, сварка в защитных газов, а конкретно в среде углекислоты.

Советскими исследователями К. В. Любавским и Н. М. Новожиловым в начале 50-х годов был разработан способ сварки в защитной среде углекислого газа, который в настоящее время нашел широкое применение во всех странах мира.

Сущность процесса сварки в углекислом газе заключается в следующем. Поступающий в зону сварки углекислый газ защищает ее от вредного влияния атмосферы воздуха. Причем при высокой температуре сварочной дуги углекислый газ частично диссоциируется на окись углерода и кислород 2СО₂ 2СО + O₂.

В результате в зоне дуги образуется смесь из трех различных газов: углекислого газа, окиси углерода и кислорода.

Вследствие того, что температура дуги не везде одинакова, неодинаков и состав газовой смеси в зоне дуги. В центральной части, где температура дуги высокая, углекислый газ диссоциирует почти полностью. В области, прилегающей к сварочной ванне, количество углекислого газа преобладает над суммарным количеством кислорода и окиси углерода. Все три компонента газовой смеси защищают металл от воздействия воздуха, в то же время окисляют его как при переходе капель электродной проволоки в сварочную ванну, так и на поверхности [1].

Порядок и интенсивность окисления элементов зависят от их химического сродства к кислороду. Вначале окисляется кремний, имеющий большее сродство к кислороду, чем другие элементы. Окисление марганца также происходит значительно интенсивнее, чем окисление железа и углерода. Следовательно, нейтрализовать окислительный потенциал углекислого газа можно введением в присадочную проволоку избыточного кремния и марганца, В этом случае погашаются реакции окисления железа и образования окиси углерода, но сохраняются защитные функции углекислого газа в отношении атмосферы воздуха.

ОПРЕДЕЛЕНИЯ, КЛАССИФИКАЦИЯ СВАРКИ В ЗАЩИТНЫХ ГАЗАХ.

Общие сведения Сущностью и отличительной особенностью дуговой сварки в защитных газах является защита расплавленного и нагретого до высокой температуры основного и электродного металла от вредного влияния воздуха защитными газами, которые обеспечивают физическую изоляцию металла и зоны сварки от воздуха и заданную атмосферу в зоне сварки. Разновидности сварки в защитных газах можно классифицировать по следующим признакам рис. 2 [1]: типу электрода—плавящимся и неплавящимся электродами; типу защитного газа — инертные, активные, их смеси; способу защиты — струйная, в контролируемой атмосфере; характеру горения дуги — стационарной, импульсной; механизации — ручная, полуавтоматическая, автоматическая. В нашем случае сварку в среде углекислого газа по физическим показателям (допустим дуговая сварка в среде защитных газов) классифицируется как термический класс сварки, а по техническим показателям как сварка в среде защитных, активных газах. Классификация разновидностей сварки по типу электрода. В качестве плавящегося электрода используют сварочные проволоки, по химическому составу соответствующие свариваемым материалам. Неплавящиеся электроды служат для возбуждения и поддержания горения дуги. В основном используют вольфрамовые, реже угольные и графитовые электроды (при сварке в активных газах). Для повышения устойчивости горения дуги и стойкости электрода в состав вольфрамового электрода вводят обычно 1,5—3% окислов активирующих редкоземельных металлов (тория, лантана, иттрия), повышающих эмиссионную способность электрода. В качестве электродов для сварки применяют вольфрамовые прутки диаметром 0,2—12 мм, выпускаемые промышленностью: вольфрам чистый (ЭВЧ), вольфрам торированный (ЭВТ5, ЭВТЮ, ЭВТ15), вольфрам лантанированный (ЭВЛ10, ЭВЛ20), вольфрам иттрированный (ЭВИЗО). Угольные и графитовые электроды (стержни) изготовляют из электротехнического угля или синтетического графита диаметром 4—18 мм и длиной 250—700 мм. Графитовые электроды имеют лучшую электропроводность и более стойки против окисления при высоких температурах, чем угольные электроды. Защитные газы защищают дугу и сварочную ванну от вредного воздействия окружающей среды. В качестве защитных газов применяют инертные и активные газы, а также их смеси. Инертным и называются газы, которые химически не взаимодействуют с металлом и не растворяются в нем. В качестве инертных газов используют аргон (Аг), гелий (Не) и их смеси. Активным и защитными газами называют газы, вступающие в химическое взаимодействие со свариваемым металлом и растворяющиеся в нем (углекислый газ, водород, пары воды и др.). Основным активным защитным газом является углекислый газ, который поставляется по ГОСТ 8050—76 «Двуокись углерода газообразная и жидкая». Для сварки используют сварочный углекислый газ чистотой 99,5%. Углекислый газ хранят и транспортируют в жидком виде преимущественно в стальных баллонах емкостью 40 л под давлением 6,0—7,0 МПа. В баллоне находится 60—80% жидкой углекислоты, а остальное — испарившийся газ. Цвет баллона черный, надпись желтого цвета. Смеси газов обладают в ряде случаев лучшими технологическими свойствами, чем отдельные газы. Например, смесь углекислого газа с кислородом (2—5%) способствует мелкокапельному переносу металла, уменьшению разбрызгивания (на 30—40%), улучшению формирования шва. Смесь из 70% Не и 30% Аг увеличивает производительность сварки алюминия, улучшает формирование шва и позволяет сваривать за один проход металл большей толщины. По способу защиты различают местную и общую защиту свариваемого узла (сварку в контролируемой атмосфере). Основным способом местной защиты является струйная защита шва. При этом способе защитная среда в зоне сварки создается газовым потоком при центральной, боковой комбинированной подаче газа. При центральной подаче газа дуга, горящая между электродом и основным металлом, со всех сторон окружена газом, подаваемым под небольшим избыточным давлением из сопла горелки, расположенного концентрично оси электрода. Этот способ защиты является наиболее распространенным. В ряде случаев с Целью экономии инертных газов, а также получения оптимальных технологических и металлургических свойств защитной среды применяют горелки, конструкция которых обеспечивает комбинированную защиту двумя концентрическими потоками газов. Например, внутренний поток образуется аргоном, а внешний — углекислым газом. При сварке высокоактивных металлов (Ti, Zr, Та, Nb, Mo, W) необходимо защищать не только расплавленный металл, но и зону металла, нагреваемую при сварке до температуры более 300°С с лицевой и обратной сторон шва. Для расширения струйной защиты с лицевой стороны шва применяют дополнительные колпаки-дриставки, надеваемые на сопло горелки. Защита обратной стороны шва обеспечивается поддувом защитного газа. Боковую подачу газа применяют ограниченно.

Рис. 2. Виды сварки в защитных газах.

4.1. ПОЛУАВТОМАТИЧЕСКАЯ СВАРКА В УГЛЕКИСЛОМ ГАЗЕ

Полуавтоматическая сварка в углекислом газе (СО2) является основной и наиболее распространенной технологией сварки плавлением на предприятиях машиностроительной отрасли. Она является экономичной, обеспечивает достаточно высокое качество сварных швов, особенно при сварке низкоуглеродистых сталей, возможна в различных пространственных положениях, требует более низкой квалификации сварщика, чем ручная дуговая сварка.

Защитный газ, выходя из сопла, вытесняет воздух из зоны сварки. Сварочная проволока подается вниз роликами, которые вращаются двигателем подающего механизма. Подвод сварочного тока к проволоке осуществляется через скользящий контакт рис.3 [4].

В зависимости от свариваемого металла и его толщины в качестве защитных газов используют инертные, активные газы или их смеси. В силу физических особенностей стабильность дуги и ее технологические свойства выше при использовании постоянного тока обратной полярности. При использовании постоянного тока прямой полярности количество расплавляемого электродного металла увеличивается на 25 . 30 %, но резко снижается стабильность дуги и повышаются потери металла на разбрызгивание. Применение переменного тока невозможно из-за нестабильного горения дуги.

При сварке плавящимся электродом шов образуется за счет проплавления основного металла и расплавления дополнительного металла — электродной проволоки. Поэтому форма и размеры шва помимо прочего (скорости сварки, пространственного положения электрода и изделия и др.) зависят также от характера расплавления и переноса электродного металла в сварочную ванну. Характер переноса электродного металла определяется в основном материалом электрода, составом защитного газа, плотностью сварочного тока и рядом других факторов.

При традиционном способе сварки можно выделить три основные формы расплавления электрода и переноса электродного металла в сварочную ванну. Процесс сварки с периодическими короткими замыканиями характерен для сварки электродными проволоками диаметром 0,5 . 1,6 мм при короткой дуге с напряжением 15 . 22 В. После очередного короткого замыкания (1 и 2 на рис.4 ниже, а [5]) силой поверхностного натяжения расплавленный металл на торце электрода стягивается в каплю. В результате длина и напряжение дуги становятся максимальными.

Во все стадии процесса скорость подачи электродной проволоки постоянна, а скорость ее плавления изменяется и в периоды 3 и 4 меньше скорости подачи.

Поэтому торец электрода с каплей приближается к сварочной ванне (длина дуги и ее напряжение уменьшаются) до короткого замыкания (5). При коротком замыкании резко возрастает сварочный ток и как результат этого увеличивается сжимающее действие электромагнитных сил, совместное действие которых разрывает перемычку жидкого металла между электродом и изделием. Во время короткого замыкания капля расплавленного электродного металла переходит в сварочную ванну. Далее процесс повторяется.

Частота периодических замыканий дугового промежутка может изменяться в пределах 90 . 450 в секунду. Для каждого диаметра электродной проволоки в зависимости от материала, защитного газа и т.д. существует диапазон сварочных токов, в котором возможен процесс сварки с короткими замыканиями. При оптимальных параметрах процесса сварка возможна в различных пространственных положениях, а потери электродного металла на разбрызгивание не превышают 7 %.

Увеличение плотности сварочного тока и длины (напряжения) дуги ведет к изменению характера расплавления и переноса электродного металла, перехода от сварки короткой дугой с короткими замыканиями к процессу с редкими короткими замыканиями или без них. В сварочную ванну электродный металл переносится нерегулярно, отдельными крупными каплями различного размера, хорошо заметными невооруженным глазом.

При этом ухудшаются технологические свойства дуги, затрудняется сварка в потолочном положении, а потери электродного металла на угар и разбрызгивание возрастают до 15 %.

Для улучшения технологических свойств дуги применяют периодическое изменение ее мгновенной мощности - импульсно-дуговая сварка (см. рис.). Теплота, выделяемая основной дугой, недостаточна для плавления электродной проволоки со скоростью, равной скорости ее подачи.

Вследствие этого длина дугового промежутка уменьшается. Под действием импульса тока происходит ускоренное расплавление электрода, обеспечивающее формирование капли на его конце. Резкое увеличение электродинамических сил сужает шейку капли и сбрасывает ее в направлении сварочной ванны в любом пространственном положении.

Можно использовать одиночные импульсы (см. рис. 3.49) или группу импульсов с одинаковыми или различными параметрами. В последнем случае первый или первые импульсы ускоряют расплавление электрода, а последующие сбрасывают каплю электродного металла в сварочную ванну. Устойчивость процесса зависит от соотношения основных параметров (величины и длительности импульсов и пауз). Соответствующим подбором тока основной дуги и импульса можно повысить скорость расплавления электродной проволоки, изменить форму и размеры шва, а также уменьшить нижний предел сварочного тока, обеспечивающий устойчивое горение дуги.

При достаточно высоких плотностях постоянного по величине (без импульсов или с импульсами) сварочного тока обратной полярности и при горении дуги в инертных газах может наблюдаться очень мелкокапельный перенос электродного металла. Название "струйный" он получил потому, что при его наблюдении невооруженным глазом создается впечатление, что расплавленный металл стекает в сварочную ванну с торца электрода непрерывной струей (см. рис. выше, в). Изменение характера переноса электродного металла с капельного на струйный происходит при увеличении сварочного тока до "критического" для данного диаметра электрода.

Значение критического тока уменьшается при активировании электрода (нанесении на его поверхность тем или иным способом некоторых легкоионизирующих веществ), увеличении вылета электрода. Изменение состава защитного газа также влияет на значение критического тока. Например, добавка в аргон до 5 % кислорода снижает значение критического тока. При сварке в углекислом газе без применения специальных мер получить струйный перенос электродного металла невозможно. Он не получен и при использовании тока прямой полярности.

При переходе к струйному переносу поток газов и металла от электрода в сторону сварочной ванны резко интенсифицируется благодаря сжимающему действию электромагнитных сил. В результате под дугой уменьшается прослойка жидкого металла, в сварочной ванне появляется местное углубление. Повышается теплопередача к основному металлу, и шов приобретает специфическую форму с повышенной глубиной проплавления по его оси. При струйном переносе дуга очень стабильна -колебаний сварочного тока и напряжений не наблюдается. Сварка возможна во всех пространственных положениях.

4.2. АВТОМАТИЧЕСКАЯ СВАРКА В СРЕДЕ ЗАЩИТНЫХ ГАЗОВ.

Автоматическая сварка может производиться неплавящимся и плавящимся электродом. Рассмотрим автомат УДПГ-300 для сварки в защитном газе. 1 - сварочная головка; 2 - механизм подачи; 3 - электродная проволока; 4 - кассета с электродной проволокой; 5 - кнопка управления; 6 - электродвигатель механизма подачи. Применяются специализированные сварочные тракторы типа АДСП-2 для сварки черных и цветных металлов толщиной 0,8 мм и более. Автоматы типа АТВ предназначены для сварки труб различного диаметра неплавящимся вольфрамовым электродом и присадочной проволокой диаметром 1,6. 2 мм. Сварка в углекислом газе производится полуавтоматическими и автоматическими аппаратами. Схема полуавтоматической установки, предназначенной для сварки в углекислом газе. Установка состоит из сварочного преобразователя постоянного тока, газоэлектрической горелки механизма подачи электродной проволоки, аппаратного шкафа баллона с углекислым газом, осушителя, подогревателя, редуктора и расходомера. В качестве сварочных преобразователей применяются ПС-300 или ПС-500. Хорошие результаты дают генераторы G жесткой или возрастающей внешней характеристикой. Применяются также генераторы о невысоким напряжением холостого хода ГСР-6000, ГСР-9000, ГСР-12000, ГСР-15000.? Газоэлектрические горелки служат для подвода газа и подачи электродной проволоки в зону дуги и для подвода сварочного тока к электродной проволоке. Они выпускаются различных типов для малых сварочных токов (до 300 А) и для сварки на больших токах до 1000 А. Последние снабжены водяным охлаждением. Механизм подачи электродной проволоки используется от полуавтоматов ПШ-5 и ПШ-54

сварка в защитных газах. Реферат сварка в защитных газах. Реферат по учебной практике наименование дисциплины c варка в защитных газах

Введение
Газы – защитники на страже качества и красоты. Практически два века электросварка уверенно удерживала лидирующие позиции в сфере создания металлоконструкций, при необходимости дополняясь газовой сваркой. В последние десятилетия все активнее применяются альтернативные варианты соединения металлов посредством плавления. На смену традиционным разновидностям приходит более современный гибрид, вобравший в себя лучшее от каждой из них – сварка в среде защитных газов (ГОСТ был разработан в СССР в 1980 году). Она активно теснит другие методы, обладая высокими характеристиками и большой областью применения.
Цель работы: изучить принцип работы, технологию, а также извлечь преимущества и недостатки использования сварочных соединений в защитных газах.

История развития

Сварка в струе защитных газов была изобретена русским изобретателем Николай Николаевичем Бенардосом (26.06.1842 – 21.09.1905) в 1883 году. Защита от воздуха, по его предложению, осуществлялась светильным газом. Но этот метод Бенардоса нашел применение лишь спустя почти пол века и был необоснованно назван американцами «способом Александера». В период Второй мировой войны в США получила развитие сварка в струе аргона или гелия неплавящимся вольфрамовым электродом и плавящимся электродом. Этим способам сварки присвоена аббревиатура TIG и MIG. TIG (Tungsten Inert Gas) – сварка неплавящимся (вольфрамовым) электродом в среде инертного защитного газа, например так называемая аргонодуговая сварка. MIG (MechanicalInertGas) – механизированная (полуавтоматическая или автоматическая) сварка в струе инертного защитного газа. Вскоре эта технология пришла и в Европу. Сначала применялись только инертные газы или аргон, содержащий лишь небольшие доли активных компонентов (например, кислорода), поэтому такая технология сокращенно называлась S.I.G.M.A. Эта аббревиатура означает «shielded inert gas metal arc» – «дуговая сварка металлическим электродом в среде инертного газа». В настоящее время сварка в струе различных газов – аргона, гелия, азота – применяется во многих отраслях техники от небольших мастерских до крупных предприятий.

Принципиальная схема сварки в защитном газе

На рисунке 1 показана принципиальная схема поста для сварки в защитном газе.

Рисунок 1 – Принципиальная схема

Принципиальная схема сварки в защитном газе:

1 — баллон с жидкой углекислотой; 2 — вентиль; 3 — предредукторный осушитель газа; 4 — подогреватель газа; 5 — редуктор; 6 — регулятор давления (расхода) углекислого газа; 7 — электромагнитный клапан; 8 — реле давления; 9— резиновый рукав для, подачи газа; 10 — газоэлектрическая горелка; 11 — подающий механизм; 12 — шкаф распределительного устройства.
Параметрами режима сварки в углекислом газе являются род, полярность и величина сварочного тока, диаметр электродной проволоки, напряжение дуги, скорость сварки и подачи проволоки и расход газа. Сварка производится постоянным током прямой и обратной полярности, а также переменным током с осциллятором. В качестве источников тока применяются стандартные и специально переоборудованные агрегаты с жесткой или возрастающей характеристикой. Сварка на повышенных режимах (большой ток и напряжение) способствует стабилизации дуги, уменьшению разбрызгивания металла, увеличению глубины проплавления кромок и производительности процесса.

Используемые газы

Сварка в защитных газах производится с применением нескольких их разновидностей. Одноатомные, инертные газы, не взаимодействующие с металлами: аргон, гелий. Чистоту и показатели газов контролирует ГОСТ. Не представляют опасности при соблюдении элементарной техники безопасности. Активные двухатомные газы, взаимодействующие с металлами: азот, водород, углекислый газ. Ввиду взрывоопасности требуют повышенной осторожности при использовании. Смеси газов: в основном смесь аргона с другими газами в процентном соотношении. Наиболее распространена сварка в среде аргона и углекислого газа (особенно в бытовом применении), что объясняется физическими свойствами этих защитных газов и их доступностью. Гелий позволяет получать лучшее качество шва, но слишком дорогой для обычного применения и используется для самых тонких металлов на предприятиях. Азот и водород используются ограниченно, ввиду взаимодействия с большинством металлов.

Защитный газ для сварки полуавтоматом подбирается для каждого случая в отдельности, так как у всех них свои свойства. Есть, конечно же, и универсальные газы, но везде есть особенности применения.

Аргон является как раз тем самым универсальным вариантом. Он отличается более высокой стоимостью и высоким уровнем защиты, которые существенно превосходит остальных. Это инертный газ, создающий непроницаемую оболочку. Он оказывается вреден для здоровья при использовании, так что здесь обязательно нужно использовать средства индивидуальной защиты.

Водород относится к редко используемым газам. Он поставляется в баллонах в сжиженном состоянии под большим давлением. Особенности сварки в защитных газах с водородом выводят его в особую категорию. Лучше всего он подходит для сварки меди.

Азот также дает защитную среду во время сварки. Механизированное соединение металлических изделий в среде азота обходится относительно недорого и при этом обладает высокими прочностными характеристиками. Газ без запаха и цвета, а также не взрывоопасен.

Углекислота очень часто используется в качестве защитного газа. Она обладает невысокой стоимостью и хорошо подходит для сварки сталей со средним и низким содержанием углерода. Ею можно выполнять основную массу производственных операций.
Технология сварки в защитных газах

Сварка в защитных газах оказывается весьма эффективной, но для достижения высокопоставленных результатов нужно точно придерживаться технологии. Технология сварки в защитных газах имеет ряд отличий от других способов, что сказывается на технологии ее проведения. В самом начале идет подготовка металла под сварку. Хоть здесь она оказывает на столь большое влияние, но ее стоит привести. После этого идет подключение и настройка оборудования, чтобы оно соответствовало требуемым режимам сваривания. Дальнейшим этапом будет розжиг дуги, который производится одновременно с подпаливанием пламени горелки. Если процедура сваривания требует предварительного подогрева, то стоит включить горелку заранее и прогреть ею заготовку. После того, как сварочная ванна начала образовываться вокруг электрической дуги, можно подавать проволоку. Для этого используется специальное механизированное устройство, которое позволяет обеспечить подачу с постоянной скоростью. Это удобно, когда нужно сделать длинный шов, не разрывая дуги. Неплавкий электрод позволяет поддерживать дугу максимально длительный период времени. При использовании постоянного тока, сварка производится на обратной полярности. В данном случае сокращается вероятность разбрызгивания, но увеличивается расход металла. Дело в том, что коэффициент наплавления в данном случае будет значительно снижен. При прямой полярности он оказывается в 1,5 раза выше. Ведение ванны желательно осуществлять слева направо, чтобы специалист мог видеть, как формируется шов, а не действовать вслепую. Все манипуляции осуществляются по направлению к себе.
Классификация
На базе основных физических явлений технология сварки в защитных газах классифицируется по двум признакам:

Сварка неплавящимся электродом: в процессе расплавления соединяемых металлов в защитных газах материал электрода не становится элементом соединения, он служит исключительно для возбуждения дуги. Шов образуется посредством плавления кромок свариваемого металла и присадки. Расход электрода вызван испарением или оплавлением при избыточных показателях тока. Изготавливаются неплавящиеся электроды из вольфрама с присадками.

Сварка плавящимся электродом: в процессе расплавления соединяемых металлов в защитных газах электродный материал тоже плавится и становится элементом шва. Плавящиеся электроды могут использоваться в качестве присадочной проволоки, если выпущены по ГОСТ 2246–70 или из соответствующего свариваемым металла.
Область применения

Способ сварки в среде защитных газов применяют для сложных конструкций с повышенными требованиями к прочности и выносливости. Соединение всевозможных трубопроводов, деталей автомобилей, в промышленности и подобное. Сваривают цветные и черные металлы и их сплавы. Наиболее востребована способ соединения алюминия, нержавеющей стали, магния, циркония, титана и их сплавов. При этом используются определенные газы для определенных металлов. Инертные газы: соединение быстро окисляющихся металлов и сплавов алюминия, титана, магния, высоколегированных хромоникелевых и никелевых сплавов. Углекислый газ: соединение легированных и углеродистых сталей. Азот: соединение меди. Смесь аргона с водородом (5 – 10%): магний, алюминий.

Сварка в защитных газах. Углекислота

или полуавтоматов ПШПА-б, ПШПА-7. Подача электродной проволоки производится с постоянной скоростью независимо от напряжения дуги. Аппаратный шкаф содержит электрооборудование, необходимое для подвода сварочного тока и тока цепей управления к соответствующей аппаратуре установки. Осушитель газа типа РОК-1, начиненный обезвоженным медным купоросом, применяют для предохранения попадания влаги в шов и предупреждения образования пористости металла шва. Подогреватель 2 с электронагревательным элементом служит для подогрева углекислоты. Это необходимо для предупреждения замерзания редуктора, которое может произойти от понижения температуры газа при редуцировании. Различные полуавтоматы разработаны Институтом электросварки им. Е. О. Патона (А-537, А-547у, А-547р, А-607), заводом «Электрик» (ПДПГ-300), ЦНИИТмашем (ПГШ-2, ПГШ-3) НИАТом (ПШП-13), МВТУ им. Баумана (ПГД-2М). Большое применение получил полуавтомат А-547у конструкции Института электросварки им Е. О. Патона. Он предназначен для сварки листового материала толщиной до 3 мм во всех пространственных положениях электродной проволокой диаметром 0,8. 1,2 мм, постоянным током обратной полярности. Источниками питания дуги являются выпрямители типа ВС-300 или ВДГ-301. Сварочный ток устанавливается в пределах от 60 до 300 А. Механизм подачи электродной проволоки вмонтирован в чемоданчик и состоит из электродвигателя постоянного тока, роликов и катушки с проволокой. Реостат, включенный в обмотку двигателя, позволяет плавно изменять скорость вращения электродвигателя и тем самым изменять скорость подачи электродной проволоки в пределах 100. 340 м/ч. Электродная проволока применяется марок Св-12ГС, Св-08ГС и Св-08Г2С. Для автоматической сварки применяют специальные сварочные аппараты типов АДПГ-500, АСУ-6У или используют сварочные тракторы типа АДС-1000-2 или ТС-17м, переоборудованные для сварки в углекислом газе (например, АДС-1000-2У).

Углекислый газ имеет следующие особенности:

- при повышении давления превращается в жидкость;

- при охлаждении без давления переходит в твердое состояние — сухой лед;

- сухой лед при повышении температуры переходит непосредственно в газ, минуя жидкое состояние.

Для сварки применяют углекислоту по ГОСТ 8050 — 76, поставляемую в баллонах в жидком состоянии. При испарении 1 кг жидкой углекислоты при 0°С и 760 мм рт. ст. образуется 506,8 л газа. В стандартный баллон емкостью 40 л заливают 25 кг жидкой углекислоты, что составляет 12,67 м3 газа. Вредными примесями в углекислом газе являются азот и влага.

Влага удаляется из газа осушителем, который заполняется силикагелем, алюминием или медным купоросом, которые перед заправкой в осушитель необходимо прокалить при температуре 250 —300°С в течение 2 — 2,5 ч.

Рекомендуется также для снижения влажности углекислого газа баллон с углекислотой ставить вентилем вниз (рис. 100) и дважды через 15 — 20 мин после опрокидывания баллона спускать воду.

Сварочная проволока применяется в зависимости от марки свариваемой стали.

6. МЕРЫ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ СВАРКЕ В ЗАЩИТНЫХ ГАЗАХ.

При сварке в защитных газах, кроме соблюдений мер, общих для всех способов сварки, необходимо учитывать, что углекислый газ и аргон в 1,5-2 раза тяжелее воздуха. Эти газы могут скапливаться в нижней части отсека, помещения, в связи с чем устройства вытяжной вентиляции нужно устанавливать не только в зоне дыхания сварщика, но и в нижней части помещения. Выбрасывать воздух нужно за пределы рабочих зон. Мощность вытяжной вентиляции на 1 кг наплавленного металла не менее 150 м3/ч.

При раскрытие данной темы я изучил процессы сварки в углекислом газе, определили классификацию сварки как термический класс сварки, а так же рассмотрел виды сварки в защитных газах. Рассмотрел материалы и оборудование для выполнения сварки в среде защитных газов и узнал необходимые меры безопасности для производства работ.

Дуговая сварка в среде защитных газов. Защитные газы для дуговой сварки.

Зарегистрируйся в два клика и получи неограниченный доступ к материалам, а также промокод на новый заказ в Автор24. Это бесплатно.

Сваркой называется технологический процесс получения неразъёмных соединений. Сварку применяют для соединения однородных и разнородных металлов и сплавов, металлов с некоторыми неметаллическими материалами (керамикой, графитом, карборундом, стеклом и др.), а также пластмасс [1].
Сварка — экономичный, высокопроизводительный и в значительной степени механизированный технологический процесс; её широко применяют практически во всех отраслях машиностроения и строительной промышленности. Сварку, как один из основных технологических процессов используют в авиации, ракето- и судостроении (при изготовлении цельносварных корпусов судов), при строительстве домн, резервуаров для хранения жидкости и газов, нефти и газопроводов, в транспортном машиностроении (при изготовлении цистерн, цельнометаллических вагонов), в энергомашиностроении (при производстве котлов, паровых и гидравлических турбин и многих других машин и конструкций).
Необходимость автоматизации сварочных процессов определяется, прежде всего, такими их характерными особенностями, как высокие энергетические параметры, скоротечность отдельных этапов энергетических преобразований и процесса формирования сварного соединения, труднодоступность зоны сварки для непосредственного измерения и контроля, повышенный уровень вредных воздействий на здоровье человека и необходимость оперативной оптимизации сварочных процессов в соответствии с выбранным критерием. В этой связи наиболее перспективной является автоматическая сварка под слоем флюса.
Цель работы – рассмотреть особенности сварки в среде защитных газов и алгоритм расчёта её параметров.

1. Схема сварки в среде защитных газов и её основные параметры
Сварка в среде защитных газов производится согласно ГОСТ 14771-76 «Дуговая сварка в защитном газе. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры». Схема сварки показана на рисунке 3.2.

1 - сварочная проволока; 2 - газовое сопло; 3 - токоподводящий мундштук; 4 - корпус горелки; 5 - рукоять горелки; 6 - механизм подачи проволоки; 7 - атмосфера защитного газа; 8 - сварочная дуга; 9 - сварочная ванна
Рисунок 3.2 – Схема сварки
Подвижная проволока 1 под напряжением проходит сквозь газовое сопло 2, расплавляется под действием электродуги, однако сохранность постоянной длины дуги обеспечивает автоматический механизм подачи 6.
Основные параметры установок сварки находятся в следующих пределах:
- сварочный ток 40…600 А;
- напряжение на дуге 16…40 В;
- скорость сварки 4…20 мм/с;
- диаметр электродной проволоки 0,5…3 мм;
- вылет проволоки 8…25 мм;
- скорость подачи (расход) электродной проволоки - 35…250 мм/с;
- расход защитного газа - 3…60 л/мин.
Сила тока устанавливается в зависимости от диаметра электрода и толщины материала. С её увеличением растёт глубина проплавления и производительность в целом. Скорость подачи проволоки напрямую связана с силой тока и устанавливается исходя из требований стабильности проведения процесса сварки. А скорость проведения сварки зависит от толщины свариваемого материала при условии сохранения качества накладываемого шва. Рекомендуется применять узкие швы на высокой скорости, поскольку медленные приведут к расползанию и неизбежным дефектам.
Существуют следующие разновидности сварки в среде защитных газов:
- ИН - в инертных газах, неплавящимся электродом без присадочного металла;
- ИНп - в инертных газах неплавящимся электродом с присадочным металлом;
- ИП - в инертных газах и их смесях с углекислым газом и кислородом плавящимся электродом;
- УП - в углекислом газе и его смеси с кислородом плавящимся электродом.
В следующем разделе рассмотрим особенности применения отдельных защитных газов для сварки.

2. Виды защитных газов для сварки
Для защиты дуги при электрической сварке плавлением применяют такие газы как аргон, гелий, углекислый газ, азот, водород, кислород и их смеси

Зарегистрируйся, чтобы продолжить изучение работы

и получи доступ ко всей экосистеме Автор24

2. Виды защитных газов для сварки
Для защиты дуги при электрической сварке плавлением применяют такие газы как аргон, гелий, углекислый газ, азот, водород, кислород и их смеси . Аргон и гелий являются одноатомными инертными газами. Они бесцветны, не имеют запаха. Аргон тяжелее воздуха, что обеспечивает хорошую защиту сварочной ванны. Аргон, предназначенный для сварки, регламентируется ГОСТ 10157-79 и поставляется двух сортов в зависимости от процентного содержания аргона и его назначения. Аргон высшего качества предназначен для сварки ответственных изделий из цветных металлов. Аргон первого сорта предназначен для сварки сталей. Смеси аргона с другими газами в определённых отношениях поставляют по особым ТУ (техническим условиям). Гелий значительно легче воздуха. ГОСТ 20461-75 предусматривает два сорта газообразного гелия: гелий высокой чистоты и гелий технический. Углекислый газ в нормальных условиях представляет собой бесцветный газ с едва ощутимым запахом. Углекислый газ, предназначенный для сварки, должен соответствовать ГОСТ 8050-85, в зависимости от содержания он выпускается трёх марок: сварочный, пищевой и технический. Летом в стандартные баллоны ёмкостью 40 дм3 заливается 25 дм3 углекислоты, при испарении которой образуется 12600 дм3 газа. Зимой заливается 30 дм3 углекислоты, при испарении которой образуется 15120 дм3 газа. Сварочную углекислоту не разрешается заливать в баллоны из-под пищевой и технической углекислоты. Водород в чистом виде представляет собой газ в 14,5 раза легче воздуха, не имеет запаха и цвета. ГОСТ 3022-80 предусматривает три марки технического водорода. Водород применяет только в смесях. Кислород применяется как добавка к аргону или углекислому газу. ГОСТ 5583-78 предусматривает три сорта кислорода 1, 2-й и 3-ий. В последние годы все большее применение находят смеси таких газов, как СО2, Аr, О2 (кислород). При сварке в газовых смесях для точной дозировки газов применяют смесители.

3. Алгоритм расчёта режимов сварки в среде защитных газов
Алгоритм расчёта режимов сварки в среде защитных газов представляет собой следующую последовательность действий.
1) В зависимости от толщины свариваемых заготовок выбрать тип сварного соединения по ГОСТ 14771-76 и принять сечение шва [1].
2) В соответствии с ГОСТ 2246-70 для сварки выбрать сварочную проволоку.
3) Выполнить оценку влияния легирующих добавок на свариваемость, расчёт которой определяется углеродным эквивалентом Се, который рассчитывают по формуле [3]:

Оценку свариваемости выполняем в соответствии с таблицей 3.1.
Таблица 3.1 - Методика оценки свариваемости стали
Се h, мм Свариваемость Тпод., ºС Дополнительные мероприятия
≤0,27 б/о Высокая - -
0,28…0,39 ≤20 Ограниченная 100…200

>15
200…300
0,51…0,65 б/о
400…500 Отжиг или нормализация
Сделать вывод о характере свариваемости деталей и о необходимости подогрева.
4) Рассчитать химический состав шва.
Содержание каждого элемента определяется по формуле:

где ЭО – содержание элемента в основном металле;
ЭН – содержание элемента в электроде;
- доля основного металла в металле шва;
- доля наплавленного металла в металле шва;

где F0, FН, FШ – соответственно, площадь основного, наплавленного металла, и общая площадь шва (рисунок 3.1).

Рисунок 3.1 – К расчёту площади основного, наплавленного металла и общей площади шва
5) Рассчитать химический состав шва как среднее арифметической химических составов наплавленного и основного металла.
Температура подогрева:

6) Рассчитать геометрические характеристики шва. Глубина провара определяется по формуле:

Высота зоны перекрытия:

7) Для выбора диаметра проволоки оценить плотность тока:

8) Рассчитать силу сварочного тока.

где F – площадь поперечного сечения проволоки.
9) Определить напряжение дуги:

10) Определить коэффициенты формы провара для выбранного диаметра проволоки.
11) Рассчитать ширину шва:

Читайте также: