Описание технологического процесса дуговой сварки стыкового соединения из алюминия марки АД1, толщиной 6мм, длиной 200мм

Выбор способа сварки во многих случаях зависит от толщины металла и типа соединения. Стыковые соединения толщиной до 3 мм предпочтительно сваривать неплавящимся электродом в аргоне. Однопроходную двухстороннюю сварку плавящимся электродом в аргоне применяют при толщинах до 16 мм; в смеси аргона и гелия – до 25 мм; по и под флюсом до 28 мм. Максимальная толщина листов, свариваемых за один проход однофазной дугой с неплавящимся электродом, 8...10 мм, трехфазной дугой 20...30 мм. Наименьшая толщина стыковых соединений – мм; использование малоамперной сжатой дуги (микроплазменная сварка) позволяет сваривать металл толщиной 0,2 мм.

Дуговая сварка в среде защитных газов является одним из широко применяемых технологических процессов в машиностроении.

Сущность процесса сварки в среде защитных газов неплавящимся и плавящимся электродами такова. В первом случае электрическая дуга возбуждается между вольфрамовым или угольным электродом и основным металлом и горит в среде защитного газа. Для заполнения разделки в дугу подается присадочная проволока.

При сварке плавящимся электродом электрическая дуга горит в среде защитного газа между сварочной проволокой и основным металлом. Проволока подается механически с постоянной скоростью или переменной, зависящей от напряжения дуги.

Установка для сварки в среде защитных газов состоит из источника тока, сварочного автомата и полуавтомата, набора газоэлектрических горелок, очистителя и баллонов с газами.

Для полуавтоматической сварки неплавящимся электродом в среде защитных газов применяются специальные шланговые полуавтоматы (ПШВ-1); сварочная головка полуавтомата перемещается вдоль шва сварщиком в ручную, выполняя шов сварочной проволокой подаваемой механически диаметром 1 - 2 мм.

Полуавтомат ПШВ-1М применяют для сварки изделий толщиной 0,5—5 мм во всех пространственных положениях. Он состоит из горелки, ранца и переносного аппаратного шкафа. На ранце установлена катушка для присадочной проволоки и электродвигатель с редуктором. Подающий механизм полуавтомата тянущего типа. На сварочной горелке расположены два подающих ролика.

Вращение от электродвигателя с редуктором с помощью гибкого валика передается на ведущий подающий ролик. Подающие ролики протягивают проволоку в горелку. Электрическая схема полуавтомата обеспечивает плавное регулирование скорости подачи присадочной проволоки диаметром 1—2 мм от 5 до 50 м/ч.

В процессе сварки горелка опирается на присадочную проволоку, которая непрерывно подается в зону сварки. Проволока оплавляется и передвигает полуавтомат вдоль шва со скоростью, равной скорости ее подачи.

Горелка полуавтомата снабжена комплектом сменных цанг, обеспечивающих закрепление неплавящегося электрода диаметром 2—6 мм. Охлаждение горелки водяное.

 

Таблица 3.1.1.- Технические характеристики

Технические характеристики	TIG 275	TIG 375
Питание, В	230/400/415/1/50-60	230/400/415/1/50-60
Диапазон сварочного тока AC, А	5-340	5-420
Диапазон сварочного тока DC, А	2-340	2-420
Напряжение холостого хода, В	75	80
Сварочный ток, А	275/40%	375/40%
Габариты, мм	787x559x660	787x559x660
Вес, кг	180	230

 

Рисунок 3.1.1.- Схема полуавтомата для аргонодуговой сварки

 

3.2. Выбор  источника  питания для полуавтоматической  сварки алюминия

Источник питания должен обеспечивать легкое зажигание и устойчивое горение дуги, создавая необходимое напряжение и силу тока в сварочной цепи.

Внешняя характеристика. Свойства источника питания определяются его внешней характеристикой, представляющей кривую зависимости между током (I) в цепи и напряжением (Uи) на зажимах источника питания.

При падающих внешних характеристиках напряжение холостого хода источника питания всегда выше рабочего напряжения дуги, что облегчает ее возбуждение.

Трансформаторы (источники питания переменным током).

Это специальные виды однофазных и трехфазных трансформаторов, а также электромашинные генераторы повышенной частоты (400—500 Гц). Существуют два основных принципа построения сварочных трансформаторов: с нормальным магнитным рассеянием и дополнительным индуктивным сопротивлением  дросселем и с искусственно увеличенным магнитным рассеянием.

 В качестве источников питания дуги переменного тока при сварке алюминия используют сварочные трансформаторы двух основных групп: с отдельным дросселем типа СТЭ-24, СТЭ-34 и др. и со встроенным дросселем типа СТН-500, СТН-700, ТСД- 500, ТСД-1000 и др.

Трансформаторы типа СТШ с магнитным шунтом также относятся ко II группе. Конструкция трансформаторов разработана Институтом электросварки им. Е. О. Патона. Магнитопровод 1 собран из листовой трансформаторной стали толщиной 0,5 мм. Катушки первичной обмотки 3 выполнены из алюминиевого провода и жестко закреплены у нижнего ярма. Катушки вторичной обмотки 2 изготовлены из голой алюминиевой шины, намотанной на ребро. Между витками катушек проложены асбестовые прокладки. Выводные концы обмоток армированы медными наконечниками.

 

Рисунок 3.2.1 – Схема трансформатор типа СТШ

 

 

Осцилляторы

           Осциллятором  называется прибор, служащий для  получения переменного тока высокой частоты (до 250 000 гц) и повышенного напряжения (до 2500 в). Ввиду малой электрической мощности осциллятора (130—150 вт) создаваемое им высокое напряжение не опасно для человека. Применение осциллятора при сварке:

а) облегчает возбуждение дуги переменного тока в начале сварки и при переходе тока через нулевое значение;

б) делает возможным сварку на переменном токе электродами без покрытия (голыми);

в) обеспечивает устойчивость процесса сварки тонкого металла переменным током малой величины.

При наличии осциллятора дуга возбуждается настолько легко, что даже не требуется касания электрода детали. С осциллятором можно сваривать тонкий металл током от 10 а и выше, что при обычном способе питания током столь малой величины затруднено в связи с неустойчивостью горения дуги. Осцилляторы используются главным образом при аргоно-дуговой сварке переменным током неплавящимся электродом, а также при сварке тонкого металла.

В зависимости от типа осциллятора применяют параллельное (рис. 3.2.2, а) и последовательное (рис. 3.2.2,б) включение его в цепь сварочного тока. Преимуществом параллельного включения является возможность использования осциллятора при любой величине сварочного тока. Недостатком же являются значительная величина выходного высокочастотного напряжения, которое при отсутствии дуги может достигать нескольких кв; в случае попадания его на обмотки сварочного трансформатора или дросселя может произойти пробой изоляции и выход оборудования из строя. Кроме того, параллельное включение требует большей мощности осциллятора и увеличивает создаваемые им радиопомехи. При последовательном включении благодаря наличию конденсатора Сб (см. рис. 3.2.2,б) высокочастотное напряжение не превышает нескольких десятков вольт, что исключает возможность пробоя изоляции и уменьшает радиопомехи. Недостатком последовательного включения является ограничение допустимой величины сварочного тока, определяемой сечением выходной обмотки осциллятора.

 

 

 

1 – осциллятор

2 – свариваемый металл

3 – электрод

Др – сварочный регулятор (дроссель)

Ст – сварочный трансформатор

Ск, Ср, С6 – конденсаторы                                 

Рисунок 3.2.2.- Схема осциллятора

 

 

 

3.3.Основные инструменты  и принадлежности  при полуавтоматической сварке алюминия марки АД1

 

Горелки делятся по применению на ручные и автоматические, по системе охлаждения —на горелки с естественным и водяным охлаждением. 
 
Для закрепления вольфрамового электрода и токо подвода к нему чаще всего применяются цанговые зажимы, с цангами, вынимающимися либо в сторону дуги, либо в противоположном направлении. Существуют также и бесцанговые конструкции, например с винтовым поджимом вольфрамового электрода. Такая конструкция более проста, не нуждается в сменных цангах, ноне обеспечивает достаточной надежности токо подвода.

Эффективность газовой защиты сварочной ванны во многом зависит от аэродинамических свойств проточной части сопла горелки. Наиболее широкое применение нашли сопла, имеющие коническую камеру на входе газа и цилиндрический канал на выходе. Длина начального участка газовой струи, осуществляющего защитные функции, для такой конструкции сопла приблизительно равна внутреннему диаметру цилиндрического канала. Это позволяет производить сварку при выдвижении вольфрамового электрода из сопла на расстояние 4—10 мм.

В большинстве конструкций горелок газ вводится в сопло через 8—16 каналов диаметром 1—2 мм. Защитные свойства газового потока улучшаются при вводе газа в сопло через сетчатые пористые мелкоячеистые фильтры.

Ориентировочная зависимость между внутренним диаметром цилиндрической части сопла и сварочным током приведена ниже:

 

Сварочный ток, А.	100	200	300	400	500
Диаметр сопла, мм	6—8	10—12	14—16	18—20	20—22

 

Конструктивное исполнение сопла горелки зависит от удобства выполнения швов в трудно доступных местах, глубоких разделках. Так, при сварке листов металлов толщиной свыше 20 мм без разделки кромок, собранных с щелевым зазором, применяются горелки, сопла которых вводятся в щелевой зазор и располагаются непосредственно над сварочной ванной. При сварке высокоактивных металлов, таких, как титан, цирконий, или в случае работы на открытых площадках при наличии сквозняков на сопла дополнительно устанавливаются защитные приставки или камеры. Качественная газовая защита в них создается надежными местными сопротивлениями движения газа по всему периметру, например в виде шторок, исключающих засасывание воздуха в защищаемое пространство.

На неплавящемся электроде выделяется значительное количество теплоты. Отвод ее может осуществляться либо непосредственно корпусом горелки, либо с помощью специального теплоносителя, чаще всего воды. Иногда горелку охлаждают защитным газом.

По конструкции горелка для ручной сварки должна быть легкой и удобной, в том числе и для сварки в труднодоступных местах. В частности, она должна иметь рукоятку (держатель); место закрепления вольфрама часто соединяют с рукояткой поворотной (гибкой) связью, позволяющей изменять угол между вольфрамовым электродом и рукояткой. Горелки для ручной сварки выпускаются на токи до 500 А и, как правило, имеют водяное охлаждение. Горелки с естественным воздушным охлаждением применяются в специальных случаях, например для сварки в монтажных условиях на токах до 150 А.

Горелка состоит из корпуса, рукоятки, соединительных проводов и шлангов. В рукоятке смонтирована кнопка для включения и выключения процесса сварки. Корпус и рукоятка соединены шарнирно, что позволяет изменять угол между ними для удобства в работе при сварке в труднодоступных местах. Для большей гибкости сварочный кабель разделен на две параллельные ветви, каждая из которых заключена в резиновую трубку. Корпус горелки, сопло и обе ветви сварочного кабеля охлаждаются проточной водой. Сопла выполнены из меди и устанавливаются на корпусе через резиновые манжеты.

 

 

1 — сопло,

2 — вольфрамовый электрод,

3 — корпус,

4 — сварочная проволока,

5 — рукоятка,

6 — механизм подачи сварочной проволоки

Рисунок 3.3.1.- Горелка для сварки неплавящимся электродом

 

Сварочные кабели Кабели сварочные предназначены для соединения электродо держателей с источником сварочного тока, поэтому к ним предъявляются особые требования. Сварочные кабели должны быть гибкими, чтобы можно было быстро менять их положение в разных положениях сварщика, поэтому они изготавливаются из тонких медных проволок, их изоляция из гибкой и прочной, влагостойкой и маслостойкой резины. Сечение жилы сварочного кабеля должно соответствовать максимальному сварочному току, получаемому от применяемых источников. В табл. 3.3.2 приведены основные данные современных сварочных кабелей, где в обозначении марки кабеля КГ и КОГ — кабель гибкий и особо гибкий, 1 — одна жила в кабеле, цифры после знака умножения — сечение жилы кабеля. Таблица 3.3.2 Данные сварочных кабелей Марка кабеля Сечение жилы, мм2 Допустимый сварочный ток, А КГх16 КОГ1х16 16 80 КГ1х25 КОГ1х25 25 125 КГ1х35 КОПх35 35 175 КГ1х50 КОГ1х50 50 25 КГ1х70 КОГ1х70 70 350 КГ1х95 КОГ1х95 95 485 КГ1х120 КОПх120 120 600