Сварка неплавящемся электродом в среде инертных газов. Разновидности способов и области их применения.

По применению в промышленности развитых стран этот вид сварки является самым востребованным т.к. объём его применения достигает 45% общего объёма сварочных работ. Эта востребованность обуславливается тем, что во первых технологии сварки (ручные и механизированные) универсальны, т.е. могут применяться во всех пространственных положениях, и в широком диапазоне изменения погонных энергий, во вторых обеспечивают высокое качество сварных швов и в третьих достаточно экономичны и производительны.

Способы организации этой защиты подразделяются на камерную, струйную и канальную. Камерная газовая защита выполняется в мелких и крупных камерах от 5÷10 дм³ до 2500 м³. При камерной защите применяются инертные газы.

Струйная газовая защита осуществляется на воздухе струёй защитного газа истекающей из сопла ручной горелки, горелки для полуавтомата или головки сварочного автомата.

Канальная газовая защита осуществляется устройствами обеспечивающими защиту тыльной стороны и лицевой части разогретого до высоких температур шва.

Инертные газы -Ar, Не применяются при всех видах сварки плавлением металлов, имеющих большое химическое сродство к кислороду, азоту и водороду таких как титан, цирконий, ванадий, молибден и алюминий. Сварку активных металлов (Ti,Мо) производит так же в смесях Ar-Не. Наиболее эффективной является смесь, состоящая из 35% Hе и 65% Ar. Она сочетает в себе глубокое проплавление с хорошим формированием поверхности шва. При сварке легированных сталей неплавящимся электродом применяются так же чистые Ar и Не или их смеси.

Сварка в азотно-аргонных смесях существенно увеличивает глубину провара и тепловложения в сварочную ванну. Азот по отношению к меди является инертным газом и поэтому сварку меди и медных сплавов - латуней, бронзы производят в смеси Ar с N2. C металлургической точки зрения можно полагать, что сварка в чистых инертных газах и их смесях практически представляет собой простые переплавы электродного и основного металла без окислительных и восстановительных реакций. Химический состав шва в этом случае изменяется по отношению к присадочному и основному материалам только за счет некоторого испарения элементов.

Сварка неплавящимся электродом производится на всех свариваемых материалах - активных (Ti,Мо), цветных (Al,Сu) и сталях, от низкоуглеродистых до высоколегированных. При сварке неплавящимся электродом применяются только чистые, т.е. высших сортов и категорий инертные газы Ar и Не. В качестве неплавящегося электрода применяются прутки керамического вольфрама, поставляемые по ГОСТ 23949-80. Электроды вольфрамовые, сварочные, неплавящиеся. Технические условия". Марки вольфрамовых электродов, поставляемых промышленностью следующие: прутки из чистого вольфрама, марка ВЧ; прутки из вольфрама с добавкой окислов тория (1,0-2,5% ThO₂) марка ВТ-15; с добавкой окислов лантана La₂O₃ марка ВЛ-10 и с добавкой окислов Y₂O₃ марка ВИ.

Сварка неплавящимся вольфрамовым электродом может производиться на биполярном переменном токе или униполярном переменном (импульсном) и постоянном токе прямой полярности. Рекомендуемые значения силы тока для электродов разных диаметров при сварке в -Ar и Hе на переменном и постоянном токе прямой полярности приведены в таблице. Сварка неплавящимся электродом выполняется как вручную, так и автоматически. Для титановых сплавов применяются технологии автоматической сварки неплавящимся электродом в гелии деталей толщиной до 60 мм без присадочной проволоки и толщиной до 130 мм с применением присадочной обесточенной проволоки диаметром 3-4 мм. На остальных свариваемых материалах, в том числе и на титановых сплавах, сварка неплавящимся электродом осуществляется вручную с подачей в зону сварки присадочных прутков, формирующих шов.

Род тока	Защитный газ	Сварочный ток, А при диаметре электрода, мм
1-2
Переменный	Аргон Гелий	20-120 10-60	100-200 60-120	150-250 100-170	200-300 150-230	250-350 200-300
Постоянный прямой полярности	Аргон Гелий	50-150 50-110	150-200 100-200	200-350 200-300	300-450 250-350	400-550 300-450

В качестве прутков при сварке сталей используются проволоки по. ГОСТ 2246-70 с химсоставом близким к химсоставу свариваемой стали.

При сварке алюминия прутки изготовляются из алюминиевых сварочных проволок, поставляемых по ГОСТ 7871-75 " Проволока сварочная из алюминия и алюминиевых сплавов"

Проволока для сварки неплавящимся электродом меди и медных сплавов поставляется по ГОСТ 16130-72 " Проволока и прутки из меди и медных сплавов на медной основе, сварочные,11, который регламентирует 9 марок проволок диаметром от 0,8 до 8 мм, а так же допускает применение в качестве присадочных материалов ряда проволок, выпускаемых по другим стандартам. При ручной сварке неплавящимся электродом титана и титановых сплавов в качестве присадки используются проволоки марок ВТ1, ВТ2, ВТ5, ОТ4-1 и др. по ГОСТ 27265-87 которые по своим прочностным и пластическим характеристикам близки к свариваемому материалу.

13.3 Схема однофазной конденсаторной контактной машины:

Машины для контактной сварки подключаются к сети переменного тока частотой 50 Гц и напряжением 380 В. По специальному заказу изготовляют оборудование на номинальное напряжение сети 660 В, а оборудование с потребляемой мощностью до 50 кВ • А — на напряжение 220 В.

По характеру загрузки сети контактные машины подразделяются на однофазные и трехфазные. К однофазным относятся машины переменного тока промышленной частоты и конденсаторные, к трехфазным — машины постоянного тока (в том числе и с промежуточным звеном повышенной частоты), низкочастотные и конденсаторные.

Однофазные контактные машины характеризуются простотой конструкции и универсальностью. Однофазный характер нагрузки —главный их недостаток (вызывает перекос питающей сети). Однофазные машины переменного тока имеют низкий cos /, что приводит к потреблению ими большой реактивной мощности.

На рисунке приведена схема однофазной контактной машины. В машинах переменного тока коммутация тока первичной обмотки сварочного трансформатора ТС и плавное регулирование сварочного тока 1СВ производятся спомощью контактора К, который состоит из двух включенных антипараллельно тиристоров. Меняя угол включения тиристоров, в каждом полупериоде тока производят плавное изменение амплитуды и длительности импульсов сварочного тока.

Для управления тиристорами контакторов используются регуляторы различных типов, построенных на основе интегральной схемотехники. В последнее время распространяются регуляторы, выполненные на базе микропроцессоров.

Конденсаторные машины контактной сварки имеют электрическую силовую схему, состоящую из двух частей: зарядной и разрядной, которые могут иметь многовариантное построение. Функцией зарядной части является обеспечение заряда накопительного конденсатора до необходимого напряжения с заданной точностью его уставки и за требуемое время. Разрядная часть обеспечивает выделение запасенной накопительным конденсатором энергии (полностью или частично) в зоне сварки.

Конденсаторные машины контактной сварки, выполняющие сварку изделий униполярными (однополярными) импульсами тока, имеют зарядную часть, состоящую из контактора К, повышающего трансформатора Т, токоограничительного элемента R и неуправляемого выпрямительного моста на диодах V. Регулировка и стабилизация напряжения на накопительном конденса торе СИ осуществляется контактором К.

В качестве токоограничительного элемента может быть включен резистор, в этом случае заряд накопительного конденсатора носит апериодический характер, либо дроссель, тогда процесс заряда колебательный. Возможно применение в качестве токоограничительного элемента конденсаторов. Часто зарядные цепи строятся с применением управляемых выпрямительных мостов на тиристорах. Тогда в этих цепях отсутствуют контакторы, и регулировка напряжения на накопительном конденсаторе осуществляется с помощью соответствующего подбора углов включения тиристоров моста.

Схема однофазной конденсаторной контактной машины:

Разрядная часть силовой электрической схемы конденсаторных машин включает коммутатор К1 (как правило, быстродействующий тиристор типа ТБ) и понижающий сварочный трансформатор ГС, вторичная обмотка которого подключена к шинам сварочного контура машины.

Отдача энергии накопительным конденсатором СН сварочному контуру может производиться в режимах полного или частичного разрядов конденсатора. В случае полного разряда выключение коммутирующего тиристора происходит после окончания прохождения импульсов разрядного тока за счет приложения к нему обратного напряжения перезаряда накопительного конденсатора. При частичном разряде накопительного конденсатора для выключения коммутирующих тиристоров к ним присоединены дополнительные цепочки. Эти цепочки состоят, как правило, из последовательно включенных дросселя с конденсатором и тиристора. Они обеспечивают в требуемый момент времени протекания через коммутирующий тиристор обратного тока с амплитудой, превышающей амплитуду прямого разрядного тока, и время, необходимое для восстановления коммутирующим тиристором заданных свойств. Обычно это время составляет десятки микросекунд. С этой целью конденсатор дополнительной цепочки заряжают от источника напряжения и в нужный момент времени, включая тиристор этой цепочки, подключают положительную обкладку конденсатора к катоду коммутирующего тиристора.

13.4 Магнитопорошковый метод дефектоскопии – сущность процесса. Область применения.

Магнитнопорошковый метод очень эффективен для обнаружения поверхностных или расположенных близко к поверхности пор и трещин. Он применяется только на материалах. способных намагничиваться (Fe,Co, Ni). Перед проверкой требуется тщательно очистить поверхность. Применяться жидкий аналог магнитного порошка или флюорисцентный магнитный порошок.

В качестве индикатора используются магнитные порошки (суспензии).

Металл подвергается воздействию сильного магнитного поля. На краях трещин и раковин поле конценрируется, что вызывает притягивание порошка. После прекращения действия магнитного поля вокруг каждои трещины или раковины наблюдается концентрация порошка. При применении флюоресцентного порошка для обнаружения концентраций место проверки следует осветить ультрафиолетовым светом.

Так как направление трещин неизвестно, проводят два тестирования. Первый раз линии магнитного поля направляются по возможности перпендикулярно шву. Второй раз – параллельно.

После обнаружения, тpeщины вскрываются для исправления.

В ГОСТ 21105-87 «КОНТРОЛЬ НЕРАЗРУШАЮЩИЙ МАГНИТОПОРОШКОВЫЙ МЕТОД» указываются требования к аппаратуре, требования к дефектоскопическим материалам, порядок подготовки и проведения контроля, способы и схема намагничивания заготовок, а также требования безопасности при проведения контроля.

По величине магнитной восприимчивости, изменяющейся в широких пределах, все металлы можно разделить на три категории: 1) диамагнитные вещества, для которых К имеет малое отрицательное значение, так что в магнитном поле они подвержены слабому отталкиванию (медь, серебро, золото и висмут); 2) парамагнитные вещества, для которых К имеет малое положительное значение, так что они слабо притягиваются магнитным полем (щелочные и щелочно-земельные металлы, а также неферромагнитные переходные металлы, в том числе и титан); 3) ферромагнитные вещества с большой положительной величиной магнитной восприимчивости К (железо, кобальт, никель и галлий). Важной особенностью металлов третьей группы, не считая сильного притяжения в магнитном поле, является то, что эти металлы остаются намагниченными и после их удаления из магнитного поля.

13.5 схемы компоновки сборочно-сварочных цехов

Размещение цеха — всех его производственных отделе­ний и участков, а также вспомогательных, административно­конторских и бытовых помещений должно по возможности пол­ностью удовлетворять всем специфическим требованиям процессов, подлежащих выполнению в каждом из этих отделений. В этом заключается одна из главных задач рационального проектирования промышленных предприятий. Поскольку в сварочных цехах основ - иыми ведущими процессами являются сборочно-сварочные работы, следовательно, удовлетворению требований этих процессов в пер­вую очередь должно быть уделено особое внимание при разра­ботке проектов сварочных производств.

Эти требования обусловливаются главным образом индиви­дуальными особенностями заданных сварных металлоизделий и соответствующих рационально выбранных способов их изготовле­ния; характерными особенностями типа производства и организа­ционных форм его осуществления, которые должны быть преду­смотрены в зависимости от количественного состава заданного выпуска продукции; степенью производственной связи основных (сборочно-сварочных) отделений и участков с другими производ­ственными и вспомогательными отделениями цеха.

В соответствии с различными (см. п. 3) типами сварочных про­изводств и разновидностями их организации в практике проекти­рования одноэтажных сборочно-сварочных цехов установились определенные типовые схемы (табл. 23) взаимного расположения (компоновки) включаемых в их состав следующих производствен­ных отделений и участков, а также вспомогательных, бытовых и прочих помещений: I — склад металла; II — кузнечно-прессовое отделение; III — заготовительное отделение; IV — промежуточ­ный комплектовочный склад деталей; V — отделение узловой сборки и сварки; VI — отделение общей сборки и сварки; VII — отделение покрытий и отделки продукции; VIII — склад готовой продукции; IX — административно-конторские, служебные и бы­товые помещения; X — пожарные проезды (см. рис. 31—36).

Каждая типовая схема удовлетворяет требованиям организации отдельных разновидностей сварочных производств. Направления грузопотоков в пределах цеха, а также ввоза металла в цех и вы­воза продукции из цеха показаны на рис. 31—36 стрелками. При­меры рациональных планировок участков, поточных линий и отде­лений цеха для выполнения сборочно-сварочных работ приведены в гл. VIII. В практике проектирования промышленных предприя­тий использование указанных в табл. 23 компоновочных схем сборочно-сварочных цехов обеспечивает в каждом конкретном случае рациональный выбор исходной отправной схемы плани­ровки и тем самым позволяет значительно ускорить проектирова­ние на высоком техническом уровне.

В дополнение к представленным выше (табл. 23) схемам компо­новок сборочно-сварочных цехов необходимо отметить, что даль­нейшее развитие этих типовых схем получило отражение в исполь­зовании сблокированного расположения в одном здании несколь­ких взаимно связанных цехов со всеми необходимыми их отделе­ниями. При этом административно-конторские и бытовые помеще­ния блока цехов вынесены в отдельное здание, соединенное под­земным тоннелем с расположенным вблизи производственным корпусом. Такая новая схема планировки цехов сварочного про­изводства появилась в результате роста специализации и концент-