Виды сварки

Наибольшее применение имеют  средне — и толстопокрытые сварочные электроды, предназначенные для ручной дуговой сварки и наплавки, изготовляемые в специальных цехах или на заводах.

В последнее время получает распространение плазменная сварка, где дуга между инертными неплавящимися  электродами используется для высокотемпературного нагрева промежуточного носителя, например — водяного пара. Известна также  сварка атомарным водородом, получаемым в дуге между вольфрамовыми электродами, и выделяющем тепло при рекомбинации в молекулы на свариваемых деталях.

 Аргонодуговая сварка  относится к виду сварки плавлением. Сварка плавлением разделяют  на сварку плавящимся и не  плавящимся электродом. Аргонодуговая  сварка это сварка не плавящимся  электродом. В качестве электрода применяют вольфрамовые стержни. Они имеют различный диаметр.

При аргонодуговой сварке вольфрамовые электроды выбирают от толщины металла. Вольфрам относят  к тугоплавким металлам. Поэтому, назначение вольфрамовых электродов в  зажигании и поддержании сварочной  дуги.

Аргонодуговую сварку относят  к видам газоэлектрической сварки. Газы защищают сварочную зону от воздействий  ветра, осадков и других погодных явлений. Так же алюминий, титан, никель подвержены окислению. Применение газов защищает их от окислительных процессов. В аргонодуговой сварке применяют инертные газы: аргон, гелий и их смеси. Основным газом считают аргон. Поэтому, сварка получила название аргонодуговая сварка. Аргон производят трех сортов. Сорт аргона, для аргонодуговой сварки, зависит от содержания в нем чистого аргона. Для разного вида стали, применяют различный сорт аргона. Аргон поставляют в баллонах. Электрическая часть аргонодуговой сварки, предназначена для образования сварочной дуги и ее параметров. Основным элементом ее является источник питания (сварочный аппарат). На нем выставляют силу и напряжение сварочного тока. Основным рабочим органом аргонодуговой сварки есть газоэлектрическая сварочная горелка. В нее, вставляют вольфрамовый электрод и подают аргон из баллона. Аргон подается по резиновым шлангам. Электрод из вольфрама, закрепляют механическим способом. Так же, в сварочную горелку кабелями подают ток. Рабочий процесс аргонодуговой сварки состоит в том, что сварщик нагревает электрической дугой кромки свариваемых деталей. Затем, подносит сварочную проволоку и расплавляет ее и кромки до получения сварного шва. Сварочную проволоку, для аргонодуговой сварки, подбирают по составу свариваемой марки и вида стали. Ее поставляют на производство в мотках. Сварщик нарезает ее, для удобства, по размерам сварочного шва. На производстве сварочную проволоку называют присадкой. Она должна быть без ржавчины и обезжирена. Используют аргонодуговую сварку не только для цветных металлов, но для нержавеющих и углеродистых сталей. Аргонодуговую сварку применяют в промышленных цехах и на стройплощадке. На стройплощадках, в избегание попадания ветра в зону сварки, устанавливают сварочную палатку. Выполняют аргоновую сварку в специальных кожаных перчатках. В процессе аргонодуговой сварки, сварщик использует две руки. Это требует высокой квалификации сварщика. На производстве, сварщики аргонодуговой сварки имеют 5-6 разряды. Преимуществом аргонодуговой сварки считают геометрически однородный качественный шов. Шов получают без дефектов. Так же исключены шлаковые образования . Шов выдерживает большие нагрузки на изгиб, сжатие и растяжение. Аргонодуговая сварка выделяет меньше вредных газов в работе для сварщика. Сведен риск получения ожогов, работников при сварке. Аргонодуговая сварка это один из эффективных и высококачественных видов сварки на производстве.

2.4 Ручная дуговая сварка

В англоязычной литературе именуется en:shielded metal arc welding (SMA welding, SMAW) или manual metal arc welding (MMA welding, MMAW).

Для сварки используют электрод с нанесённым на его поверхность  покрытием (обмазкой).

При плавлении обмазки  образуется защитный слой, отделяющий зону сварки от атмосферных газов (азота, кислорода), и способствующий легированию  шва, повышению стабильности горения  дуги, удалению неметаллических включений  из металла шва, формированию шва  и т. д. В зависимости от типа электрода и свариваемых материалов электросварка производится постоянным током обеих полярностей или переменным током.

Ручная (TIG) и полуавтоматическая (MIG, MAG) импульсная сварка алюминия является более сложным процессом, чем  электродуговая сварка чёрных металлов. Причиной тому — уникальные свойства алюминиевых сплавов, за которые  они и ценятся.

3 Электрошлаковая сварка.

3.1Описание процесса.

 Способ сварки, основанный  на выделении тепла при прохождении  электрического тока через расплавленный  шлак, получил название электрошлаковой  сварки. В пространстве, образованном  кромками свариваемых изделий  и формирующими приспособлениями, создаётся ванна расплавленного  шлака, в которую погружается  металлический стержень – электрод. Ток, проходя между электродом  и основным металлом, нагревает  расплав и поддерживает в нём  высокую температуру и электропроводность. Температура шлаковой ванны должна  превышать температуру плавления  основного и электродного металла.  Шлак расплавляет погруженный  в него электрод и кромки  изделия. Расплавленный основной  металл вместе с электродным собирается на дне шлаковой ванны и образует металлическую ванну, которая, затвердевая, даёт шов, соединяющий кромки изделия. По мере расплавления электрод подаётся вниз.

 Наилучшие условия  для плавления основного металла  и для получения глубокой шлаковой  ванны создаются при вертикальном  положении оси шва. Поэтому  электрошлаковая сварка применяется  наиболее часто в сочетании  с принудительным формированием  сварочной ванны. Электрошлаковая  сварка в нижнем положении  менее удобна и не получила  распространения.

3.2 Классификация разновидностей электрошлаковой сварки.

Различают две основные группы приёмов электрошлаковой сварки: 1) со свободным формированием сварочной  ванны и 2) с принудительным формированием  её. Кроме того, возможно деление  по другим признакам: по роду тока, характеристике источника питания, степени механизации  и многим другим показателям.

Электрошлаковая сварка с  принудительным формированием может  выполняться различными приёмами, зависящим  от типа электродов, способа введения их в разделку и подвода к ним  сварочного тока. Из них в настоящее  время применяются: сварка проволокой, сварка электродом большого сечения, сварка плавящимся мундштуком и стыковая электрошлаковая  сварка (контактно-шлаковая).

Для сварки металла большой  толщины электроду следует придавать  колебательные движения в направлении  толщины металла либо увеличивать  число электродов или изменять их сечение. Очень часто применяется  сочетание этих приёмов.

При сварке с колебаниями  число электродов обычно не превышает  трёх, во избежание чрезмерного усложнения аппаратуры. При сравнительно коротких швах мундштуки можно вводить  в разделку не сбоку, а сверху. В  этом случае число электродов может  быть значительно больше трёх. В  обоих случаях мундштуки вместе с подающим механизмом движутся вверх  со скоростью образования шва.

Наряду с электродами  сплошного сечения при описанных  выше схемах электрошлакового процесса может быть применена так называемая порошковая проволока или трубчатый  электрод с целью дополнительного  легирования металла шва.

Если мундштуки сделать  из того же (примерно) материала, что  и электродные проволоки, и подающий механизм при сварке не поднимать, то мундштуки при подходе к ним  шлаковой ванны будут плавиться  и переходить в шов. Этот приём  электрошлаковой сварки называется сваркой плавящимся мундштуком.

При сварке тремя пластичными  электродами, мундштуки отсутствуют, а механизм вертикального перемещения  с неподвижно закреплённым в нем  электродом движется вниз навстречу  шву.

Электроды большого сечения  могут иметь самую разнообразную  форму поперечного сечения: прямоугольную, кольцеобразную (для сварки цилиндрических деталей) или фасонную. Для уплотнения слитков, отливки, переплавки и других видов работ с большим количеством  переплавляемого металла могут  применяться электроды из брикетированной  стружки и других отходов. В некоторых  случаях для регулирования проплавления кромок могут применяться полые  электроды, заполненные металлической  крупкой.

Стыковая электрошлаковая  сварка, или, как её называют, контактно-шлаковая, отличается тем, что при ней отсутствует  присадочный металл; ток пропускается между свариваемыми частями. При  этой схеме свариваемые поверхности  занимают горизонтальное положение; шлаковая ванна находится между нижней деталью и верхней. При пропускании  тока через шлак свариваемые поверхности  оплавляются, а над нижней поверхностью образуется ванна расплавленного металла. После этого свариваемые части  сближаются; шлак вытесняется из пространства между ними, расплавленный металл затвердевает, и детали оказываются  сваренными между собой. Момент выключения тока может иногда предшествовать осадке свариваемых деталей.

Сварка проволокой в настоящее  время широко применяется в промышленности. Она даёт возможность получать швы  различной формы с достаточно равномерным проваром заданной ширины. Проволокой можно сварить металл толщиной от 20 до 500-600 мм при любой длине шва.

 Пластинчатыми электродами  сваривают прямолинейные швы  любой толщины и сравнительно  небольшой длины (до1-1,5 м). Применительно  к коротким швам сварка пластинами  удобнее сварки проволоками с  колебаниями, так как аппаратура  для неё проще и надёжнее. Кроме  того, при сварке пластинами не  требуется свободного места перед  стыком. Важным преимуществом этого  способа является возможность  использования в качестве электродов  таких материалов, как чугун, из  которого нельзя или затруднительно  изготовить проволоку.

Сварка плавящимся мундштуком может применяться для металла  любой толщины при длине шва  до 3 м, а в случае необходимости - и более. Она, как и сварка пластиной, не требует свободного места сбоку от стыка и, кроме того, допускает ограничение места над стыком. Характерной особенностью её является возможность сварки швов сложного криволинейного профиля. Аппаратура для сварки плавящимся мундштуком состоит из одного подающего механизма переносного типа, устанавливаемого, как правило, непосредственно на изделие. Это делает её удобной для сварки мелких швов, для которых другие способы невыгодны.

3. Технологические параметры процесса

электрошлаковой сварки (ЭШС).

Сущность метода принудительного  формирования состоит в искусственном  охлаждении поверхности металлической  ванны.

 Основное назначение  шлаков при эшс – преобразование электрической энергии в тепловую. Поэтому основной характеристикой шлаков является их электропроводность и зависимость её от температуры.

 Если бы существовал  шлак, не изменяющий своей проводимости  в зависимости от температуры,  то его сравнительно легко  можно было бы использовать  для целей сварки. Всегда можно  подобрать такое напряжение, которое,  будучи приложенным к постоянному  сопротивлению, вызовет выделение  в этом сопротивлении требуемой  мощности и, следовательно, будет  поддерживать в нём требуемую  температуру. В действительности  проводимость расплавленных шлаков  резко повышается с ростом  температуры, а ниже определённой  температуры шлаки практически  являются непроводниками. Это обстоятельство  усложняет стабилизацию процесса.

  Некоторые шлаки, содержащие двуокись титана, являются хорошими проводниками даже в твёрдом состоянии при комнатной температуре. Такого рода шлаки обладают электронной проводимостью, в отличие от ионной проводимости шлаков, находящихся в жидком состоянии.

  В отличие от дуговой сварки под флюсом при электрошлаковой сварке почти вся электрическая мощность передаётся шлаковой ванне, а от неё электроду и основному металлу. Условием стабильности процесса является постоянство температуры шлаковой ванны, иначе говоря, равенство получаемого и отдаваемого тепла.

 Одним из препятствий,  возникающих при практическом  применении электрошлакового процесса, является возможность появления  дугового разряда между электродом  и свободной поверхностью шлаковой  ванны либо, чаще всего в глубине  шлаковой ванны. Такой разряд  бывает очень неустойчивым, и  появление его при электрошлаковой  сварке может привести к образованию  дефектов шва. Для предупреждения дугового разряда сварку нужно вести в условиях, противоположных условиям стабилизации дугового разряда: в глубокой шлаковой ванне, на переменном токе, при низком напряжении холостого хода и с применением шлаков с низким стабилизирующими свойствами. Эти меры затрудняют появление дугового разряда и увеличивают устойчивость электрошлакового процесса.

 Однако при чрезмерном  ухудшении условия устойчивости  дугового разряда, бывают случаи  нарушения устойчивости электрошлакового  процесса вследствие, например, случайного  вытекания шлаковой ванны. Для  восстановления шлаковой ванны  требуется достаточно устойчивый  дуговой разряд при мелкой  ванне и быстрое снижение его  устойчивости при глубокой ванне.  Этого можно достичь применяя электрод малого диаметра, увеличивая зазор между кромками или изменяя соответствующим образом напряжение холостого хода сварочного трансформатора. Увеличение зазора экономически невыгодно.

  Применение шлаков на основе фтористого кальция, обладающих большой электропроводностью, значительно сокращает время, необходимое для перехода от дугового процесса к электрошлаковому.

  Чтобы электродный металл надёжно сплавлялся с основным, поверхность последнего должна быть предварительно оплавлена и иметь температуру, близкую к температуре плавления. Кроме того, поверхность металла должна быть надёжно защищена от окисления. При дуговой сварке в нижнем положении расплавление кромок и заполнение разделки металлом происходит, как правило, не одновременно. Металл из полости, выплавляемой дугой, отбрасывается назад, а полость заполняется лишь после отвода дуги. При сварке вертикальных швов это явление выражено ещё более отчётливо; металл кромок, оплавляемых дугой или шлаком, стекает вниз, образуя общую ванну с электродным металлом. В результате оплавления кромок над металлической ванной всегда образуется незаполненная металлом полость.