Протекающие в дуге многоообразные физические явления вызывают как
положительные, так и отрицательные эффекты в процессе сварки,
усиливаемые или ослабляемые путем изменения разнообразных физических
факторов. Наиболее общей характеристикой производительности труда
(главного показателя электродугового сварочного процесса) является
площадь свариваемых кромок в единицу времени. Как в случае получения
швов главным образом за счет основного металла без разделки кромок, так
и за счет присадочного повышению производительности сварки способствуют
следующие факторы:...
Основными способами возбуждения дуги являются следующие: 1)
возбуждение разведением электродов (после их соприкосновения); 2)
возбуждение дополнительным импульсом высокого напряжения и высокой
частоты (от осциллятора); кроме того, возможны и другие способы
(дополнительной дугой, промежуточнойвставкой и т. д.). Механизм
возбуждения дуги после короткого замыкания связан с тем, что
соприкосновение реальных твердых тел при небольшом давлении происходит,
как известно, небольшим числом микровыступов. Проходящий через них ток
вызывает быстрый нагрев и испарение контактных мостиков, в результате
которого возникают два важных для возбуждения дуги процесса...
Электрическая дуга как элемент цепи тока обладает ярко выраженной
нелинейностью, т. е. между ее током I и напряжением U нет
пропорциональной связи. Зависимости U = f (I) при прочих неизменных
условиях для таких элементов чаще всего изображаются в виде кривых,
называемых вольт-амперными характеристиками. Если величины U измерены в
состояниях устойчивого равновесия разряда при разных токах, то
характеристики называются статическими. Построение вольт-амперных
характеристик связано с большими трудностями не только из-за сложности
измерения длины дуги между плавящимися электродами, но и поддержания
неизменными прочих условий...
При сварке деталей из алюминия и его сплавов предъявляются особые
требования к подготовке материалов и оборудования. Среди сварщиков,
занимающихся изготовлением конструкций из алюминия, бытует выражение: "Хорошо подготовлено — наполовину сварено". Имеется
ряд рекомендаций по подготовке поверхностей алюминиевых деталей и
проволоки, которые отличаются от рекомендаций для стали. Например, не
допускается зачищать поверхность под сварку абразивами, наждачной
бумагой, дробеструйной обработкой и т. п...
В дугах прямого действия подлежащие нагреву или плавлению металлы
являются электродами разряда и им передается кинетическая и
потенциальная энергия заряженных частиц. Поэтому электроды весьма
интенсивно нагреваются и плавятся...
Явления прохождения электрического тока через газы получили название
газовых разрядов. В физике известны многие виды таких разрядов,
отличающихся друг от друга главным образом величиной разрядного тока,
напряжением, температурой и давлением газа (плазмы) между электродами. В
технике различают и используют темный, тлеющий, дуговой, искровой и
коронный разряды. Строгих количественных границ между ними провести не
удается, так как один вид разряда часто переходит в другой без заметного
внешнего воздействия...
Защитные газы изолируют сварочную ванну от атмосферного воздействия, поэтому металлургические процессы протекают только между элементами, содержащимися в основном и присадочном металлах. Наиболее эффективными являются инертные газы (аргон, гелий), которые не взаимодействуют с другими элементами. Защитная роль инертных газов значительно повышается при тщательной зачистке свариваемых кромок, на которых могут быть посторонние элементы, влияющие на химические процессы, происходящие в сварочной ванне...
Особенности техники сварки соединений основных типов. Стыковые соединения металла толщиной 0,8—1,2 мм можно сваривать на медных, стеклянных и керамических подкладках, а также на весу. Для получения швов высокого качества необходимы: тщательная сборка, точное направление электрода по шву и поддержание неизменным режима сварки. Для соединения металла такой толщины применяют следующие способы: 1. Сварка в СO2 проволоками ф0,8—1,2 мм током обратной полярности с использованием источников питания с комбинированной характеристикой и высокими скоростями нарастания Iк.з..
Вертикальные швы на металлах большой толщины на практике сваривают в защитных газах с принудительным формированием с помощью охлаждаемых ползунов. В зависимости от толщины металла сварку ведут одной или несколькими электродными проволоками. Защитный газ подается в зазор через специальное сопло в ползуне. Помимо принудительного формирования, водоохлаждаемые ползуны позволяют обеспечить благоприятный термический цикл металла шва и околошовной зоны, несмотря на повышенные значения погонной энергии процесса.
Магнитное управление дугой позволяет увеличить скорость сварки, уменьшить зону перегрева и повысить пластичность металла, воздействовать на микроструктуру путем электромагнитного перемешивания сварочной ванны. Управление дугой при помощи магнитного поля облегчает сварку деталей малых толщин. При сварке в пульсирующем режиме или в знакопеременном магнитном поле титана, а также алюминиевых и магниевых сплавов отмечено измельчение структуры в шве и околошовной зоне.
В качестве источника тепла используется дуговой разряд с полым катодом (ДРПК). Процесс сварки осуществляется стабильно в диапазоне давления в камере от 1 до 1 * 10-2 Па при подаче через полость катода аргона 1—2 мг/с (2—4 л/ч). При этом эффективный к. п. д. составляет 0,8— 0,85. Возможность регулирования процесса эффективной мощностью и распределением плотности теплового потока в пятне нагрева в широких пределах за счет изменения тока разряда, длины дугового промежутка, подачи аргона через катод и воздействия аксиального и поперечного магнитных полей позволяет получать качественные сварные соединения тугоплавких и химически активных сплавов толщиной от 0,5 до 20 мм (и более).
Для сварки тугоплавких и активных металлов, часто выполняемой вольфрамовым электродом, для улучшения защиты нагретого и расплавленного металлов от возможного подсоса в зону сварки воздуха используют специальные камеры. Небольшие детали помещают в специальные камеры, откачивают воздух до создания вакуума до 1 * 10-2 Па и заполняют инертным газом высокой чистоты. Сварку выполняют вручную или автоматически с дистанционным управлением.
В этом способе используют вольфрамовый электрод увеличенного диаметра (6—10 мм) и повышенный сварочный ток. Соединение собирают встык без разделки кромок, без зазора. При увеличении подачи защитного газа до 40—50 л/мин дуга углубляется в основной металл и горит в образовавшейся в нем полости. Это позволяет опустить электрод так, чтобы дуга горела ниже поверхности металла. Этим способом можно сваривать титан, алюминий, высоколегированные стали и другие металлы толщиной до 36 мм с двух сторон.
Сварка несколькими вольфрамовыми электродами, расположенными вдоль линии шва, является эффективным способом получения швов без подреза при высоких скоростях сварки. На практике используются двух- или трехэлектродные горелки. Расстояния между электродами устанавливаются в пределах 15—30 мм.
Подогрев присадочной проволоки 1 осуществляется за счет джоулева тепла при пропускании тока через проволоку от дополнительного трансформатора 2. Механизм подачи присадочной проволоки и токоподвод 3 должны быть электрически изолированы от изделия.
К двум вольфрамовым электродам и свариваемому изделию подводится переменный ток от трехфазного источника питания. Одновременно горят три дуги — две между каждым из электродов и изделием и независимая дуга меньшей мощности между электродами. Сварочная ванна защищена струей инертного газа. Высокая проплавляющая способность трехфазной дуги открывает возможность сварки материалов больших толщин без разделки кромок (для алюминиевых сплавов до 20 мм) за один проход.
Технологические возможности дуговой сварки в защитных газах можно значительно расширить, если применять в качестве источника тепла импульсную (пульсирующую) дугу. Сущность способа сварки импульсной (пульсирующей) дугой состоит в том, что скорость и количество вводимой в изделие теплоты определяются режимом пульсации дуги, который в свою очередь устанавливается по определенной программе в зависимости от свойств свариваемого материала, его толщины, пространственного положения шва и т. п. При сварке неплавящимся электродом импульсная дуга предназначена для регулирования процесса проплавления основного металла и формирования шва, при сварке плавящимся электродом — для регулирования процесса расплавления и переноса электродного металла.
При сварке плавящимся электродом в защитных газах (СПЭЗГ) дуговой разряд существует между кондом непрерывно расплавляемой проволоки и изделием. Проволока подается в зону дуги с помощью механизма со скоростью, разной средней скорости ее плавления; этим поддерживается постоянство средней длины дугового промежутка. Расплавленный металл электродной проволоки переходит в сварочную ванну и таким образом участвует в формировании шва.
Сварка неплавящимся электродом в защитных газах (СНЭЗГ) — это процесс, в котором в качестве источника теплоты применяют дуговой разряд, возбуждаемый между вольфрамовым или угольным (графитовым) электродом и изделием.
Рельефную сварку можно определить как вид контактной сварки, при которой детали соединяются но поверхности их касания, ограниченной искусственными или естественными выступами (рельефами). При рельефной сварке в отличие от точечной положение контакта между деталями определяется положением рельефов или формой самих участков деталей, подлежащих сварке, а не положением сварочных электродов. Форма и площадь контакта между деталями, распределение тока и тепловыделение в них также в значительной степени определяются формой и размерами рельефов или свариваемых поверхностей.
