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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Технология полуавтоматической  сварки в аргоне алюминия марки АД1

4.1. Трудности при  сварке алюминия

Высокая активность алюминия с кислородом способствует созданию на его поверхности тугоплавкой пленки оксида алюминия (А12О3), которая препятствует сплавлению основного и электродного металлов. Это происходит из-за большой разницы температур, требуемых для плавления. Так как для плавления основного металла требуется всего 658°С, а оксид алюминия плавится при температуре 2050°С, то в массиве сварочного шва появляются непровары и шлаковые включения. Это отрицательно сказывается на механической прочности сварного соединения и чтобы преодолеть эту технологическую трудность, нужно применять ряд специальных способов.

Свариваемости алюминия мешают органические водосодержащие загрязнения (пыль, жировая пленка и т.д.), имеющиеся на кромках свариваемых деталей, а легирование некоторых сплавов повышенной прочности цинком и магнием становится причиной появления холодных трещин.

Адсорбированная влага, газонасыщенность основного и присадочного материалов способствуют появлению большого количества пор. Учитывая все вышеизложенные явления, препятствующие нормальному свариванию алюминия, кромки и поверхности перед сваркой нужно тщательно готовить.

 

 

4.2 Выбор   режима полуавтоматической сварки в аргоне алюминия марки АД1 толщиной 6мм

Параметры режима сварки выбирают в зависимости от марки и толщины свариваемого металла, типа сварного соединения. Ориентировочные режимы ручной и механизированной сварки приведены в справочной литературе. Литературные данные требуют экспериментальной проверки и корректировки. При отсутствии сведений в справочной литературе параметры режима определяют экспериментально на образцах из свариваемого металла. 

Таблица 4.2.1 – Режимы полуавтоматической сварки алюминия

 

 

4.3. Описание технологии  полуавтоматической сварки в аргоне алюминия марки АД1 толщиной 6мм и длиной 200мм

При толщине листов свыше 5мм применяют односторонний скос кромок с углом раскрытия 60°.

При сварке зазор между кромками должен выбираться по таблице 4.3.1.

 

Таблица 4.3.1 – Значение зазоров при сварке алюминия

Толщина листов, мм	До 12	14-20	25 и более
Зазор, мм (не блее)	1	2	2,5
Местные зазоры, мм, на длине до 300мм (не более)	До 3	До 4	До4

 

 

Сварку осуществляют с подогревом металла до температуры 200-250°С при толщине металла 6-10мм.

Длина нагреваемого участка должна быть не менее 200 мм. Сварка производится на поддерживающих прокладках. При толщине до 14 мм шов сваривается в 1—2 слоя, свыше 14 мм — в 2—3 слоя.

Свариваемые кромки заготовок, деталей должны быть обработаны механическим способом (строжкой, фрезерованием, обработкой на токарныхстанках). В отдельных случаях допустимо получение заготовок (деталей)резкой механическими ножницами, штамповкой без последующей обработки свариваемых кромок режущим инструментом. Форма и геометрические параметры свариваемых кромок должны соответствовать:

- ГОСТ 14806-80 – Дуговая  сварка алюминия и алюминиевых  сплавов в инертных газах. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры;

- ГОСТ 27580-88 – Дуговая  сварка алюминия и алюминиевых  сплавов в инертных газах. Соединения сварные под острыми и тупыми углами. Основные типы, конструктивные элементы и размеры.

Заготовки (детали) перед сваркой необходимо обезжирить и химическим способом удалить окисную пленку. Малогабаритные заготовки обрабатывают полностью. Поверхность крупногабаритных заготовок полностью обезжиривают. Окисную пленку допускается удалять химической обработкой только на участке шириной не менее 100 мм от свариваемых кромок с обеих сторон. Если невозможно обрабо-тать поверхность этих заготовок химическим способом, то в отдельных слу-чаях после обязательной экспериментальной проверки допускается зачисткастальными проволочными щетками с предварительной и последующей про-тиркой зачищенных участков поверхности спиртом или ацетоном. Щетки должны быть изготовлены из проволоки диаметром не более 0,2 мм. В про-цессе работы их необходимо периодически промывать в растворителе.

Отрезок времени между химической обработкой и механической зачисткой не должен быть более 4 часов. Нельзя для этого использовать обработку абразивными кругами или шлифовальной бумагой, в также нельзя применять пескоструйные и дробеструйные аппараты, так как это может привести к появлению шлаковых включений в массиве шва и к другим дефектам, что будет отражаться на качестве сварного соединения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 4.3.1 - Схема процесса сварки вольфрамовым электродом в среде аргона

 

Сборку под сварку выполняют в сборочно-сварочных приспособлениях.

Наиболее рациональны приспособления с зажимами клавишного типа. Приспособление должно быть укомплектовано сменной подкладкой. т.к. сварку стыковых соединений обычно выполняют на подкладках с канавкой, обеспечивающих сохранение сварочной ванны и формирование обратной стороны шва. Для подкладок применяют пластины из нержавеющей стали или меди, предварительно выполнив в них канавки, ширина которых должна быть не менее двух-трех кратной толщины свариваемых деталей. При сварке на больших токах применяют специальные прокладки с водяным охлаждением. При толщине свариваемых деталей до 3 мм прихватку выполняют на всю их глубину, а при большей их толщине глубина прихватки будет зависеть от формы разделки и требований, которым должно отвечать сварное соединение.

 Непосредственно перед  установкой заготовок в приспособление  торцы их свариваемых кромок необходимо прошабрить; подкладку протереть спиртом или ацетоном. Поджатие свариваемых кромок к подкладке допустимо с зазором не более 0,5 мм. Допустимо смещение кромок не более 0,5 мм.

Для предупреждения попадания вольфрама в металл шва сварочную дугу зажигают на технологической планке из того же (свариваемого) металла или графита. Расстояние между поверхностью пластины и электродом устанавливают 1,5...2 мм. (При отсутствии осциллятора сварочную дугу зажигают касанием электрода поверхности пластины). Защитный газ для продувки магистрали подают за 10...15 с до зажигания дуги.

После зажигания дуги и разогрева торца электрода ее переносят (не прерывая горения дуги) на свариваемое изделие. Угол наклона электрода к изделию устанавливают равным 60...80°. Угол между вольфрамовым электродом и присадочной проволокой 80...90°. Расстояние между нижним срезом сопла и поверхностью должно быть минимальным (5...10 мм), но достаточным для наблюдения за дугой и формированием сварного шва. Длина выступающей из сопла части электрода обычно равна 2...5 мм при сварке стыковых соединений и до 8 мм при сварке угловых, тавровых соединений. Сварку выполняют при минимальной длине дуги (1...5 мм).

      Перемещение  электрода и присадочной проволоки  должно быть равномерным. Нагретый  конец присадочной проволоки не должен находиться за пределами газовой защиты. Поперечные колебания присадки и вольфрамового электрода недопустимы. Как правило, ручную дуговую сварку выполняют  «левым» способом. При левом способе сварки горелку перемещают справа налево, а присадочная проволока должна быть впереди горелки. При этом пламя направляют от шва, в этом случае сварщик хорошо видит шов и может обеспечить равномерную ширину и высоту валика, т. е. хороший внешний вид его. Данный способ применяется при толщине металла до 4-5 мм.

      Для уменьшения  внутренних усилий и деформаций  свариваемых узлов, изделий из алюминия и его сплавов при полуавтоматической сварке  неплавящимся электродом с присадкой и без неё в аргоне используют те же технологические приемы,  что и при РДС покрытыми металлическими электродами сталей и сплавов: сварку от середины к краям; обратноступенчатый способ; сварку “каскадом”, “горкой” и т.п., т.к длина шва составляет 200мм, то сварку можно выполнять на проход.

      При механизированной  сварке сварщик-оператор после установки заготовок в сборочно-сварочном приспособлении проверяет правильность сборки (зазоры, смещение кромок), направление оси электрода вдоль свариваемых кромок, расстояние между торцом электрода и поверхностью заготовок, готовность к работе аппарата. Установив аппарат в начальное (исходное) положение, оператор запускает его. Как правило, в сварочном аппарате после нажатия кнопки “Пуск” предусмотрены: продувка магистрали защитного газа15...20 с; автоматическое включение осциллятора и отключение его после возбуждения дуги; пуск механизмов перемещения дуги и подачи присадочной проволоки после заданной выдержки времени или при достижении заданного значения сварочного тока. В процессе сварки оператор контролирует параметры режима сварки и положение сварочной дуги относительно свариваемых кромок. Для окончания сварки он использует кнопку “Стоп”. При этом прекращается перемещение аппарата и подача присадочной проволоки. Сварочный ток плавно снижается до обрыва дуги. Подача защитного газа продолжается 25...30 с. после обрыва дуги для защиты нагретого металла и вольфрамового электрода.

   При многопроходной  сварке, при перекрытии (замыкании) швов или их участков, при механизированной и ручной дуговой сварке необходима тщательная зачистка от окисной пленки поверхности ранее выполненных швов или их участков перед выполнением последующих. (Зачистка проволочными щетками с последующей протиркой спиртом или ацетоном).

Для получения мелкозернистой структуры металла шва охлаждение детали после сварки должно быть замедленным. После остывания сварной шов следует слегка проковать.

Чтобы уменьшить внутренние напряжения деталей из литых сплавов, их после сварки отжигают при 300—350° С с последующим медленным охлаждением.

 

 

 

 

 

 

 

5.  Мероприятия  по технике безопасности и охране труда при полуавтоматической сварки неплавящимся электродом в среде аргона

 

В нашей стране забота о людях - одна из основных задач, выдвигаемых при организации производственных участков. В связи с этим исключительно большое внимание на отечественных предприятиях уделяется вопросам техники безопасности и охраны труда. Знание правил техники безопасности и охраны труда совершенно необходимо при всех видах электродуговой сварки. Это объясняется тем, что электродуговая сварка при неправильной организации сварочных работ сопровождается рядом явлений, вредно действующих на здоровье сварщиков и окружающих их лиц. К этим явлениям относятся: а) излучения электрической дуги, вызывающие ожог кожи и заболевание глаз; б) поражение электрическим током, приводящее к нервному расстройству, а в некоторых случаях к смерти; в) вынужденное неудобное положение тела сварщика; г) загрязнение воздуха пылью и вредными газами, результатом чего может быть поражение легких и отравление организма; д) разбрызгивание расплавленного металла, нагрев электродов и основного металла, что приводит к ожогам. Действие всех вышеперечисленных факторов может быть полностью ликвидировано. Это возможно при соблюдении правил по охране труда и технике безопасности.

5.1 защита от излучения электрической дуги

Электрическая сварочная дуга - сильный источник лучистой энергии. Электрическая дуга излучает невидимые инфракрасные, видимые световые и невидимые ультрафиолетовые лучи. Являясь составными частями одного лучевого потока, эти лучи вызывают различные заболевания. Невидимые инфракрасные лучи, особенно при длине волны от 0,00076 до 0,0015 мм и длительном облучении, вызывают общую потерю зрения. Это заболевание носит название катаракта хрусталика. При правильном подборе защитных стекол инфракрасные лучи полностью поглощаются.

Видимые световыё лучи, имея длину волны от 0,00076 до 0,0004, при кратковременном облучении действуют ослепляюще, а при длительном вызывают ослабление зрения. Это объясняется тем, что яркость видимых лучей электрической дуги больше примерно в 10000 раз яркости лучей, которые могут быть .переносимы без напряжения незащищенным глазом. Ультрафиолетовые лучи, имея длину волны от 0,0004 до 0,00022 мм, даже при сравнительно кратковременном облучении (в течение нескольких минут) вызывают заболевание глаз. Это заболевание носит название светобоязнь и сопровождается острой болью и слезотечением. Светобоязнь при нормальном исходе проходит через 2-3 дня, не вызывая никаких последствий.

Облучение ультрафиолетовыми лучами в течение 1-3 час.вызывает ожог кожи. Ожог кожи наблюдается, главным образом, у сборщиков и у работающих вблизи мест сварки. У сварщиков тело защищается во время работы одеждой, лицо и шея щитком, а руки рукавицами.

Действие ультрафиолетовых лучей уменьшается с увеличением расстояния, и на расстоянии более 10 м сильно ослабевает. Для защиты глаз при сварочных работах на отечественных предприятиях применяются темные стекла марки ЭС. Эти стекла снижают яркость видимой части светового потока электрической дуги, а также поглощают инфракрасные и ультрафиолетовые лучи. Стекла ЭС выпускаются трех номеров: ЭС-100 (самое светлое), применяющееся при сварке на токе до 100 а, ЭС-300, применяющееся при сварке на токе 100-300 а и ЭС-500, применяющееся при сварке на токе свыше 300 а. Стекла ЭС имеют размер 115X52 мм и вставляются в щитки и маски электросварщиков. Стекла ЭС предохраняются от брызг расплавленного металла обычными прозрачными стеклами, которые сменяются по мере загрязнения. Заменять стекла ЭС какими-либо иными стеклами или набором цветных стекол запрещается, так как это может привести к заболеванию глаз.

Для предупреждения ожогов кожи и заболевания глаз под действием лучей электрической дуги необходимо предусматривать, помимо индивидуальных средств защиты, общие средства-Эти общие средства должны надежно предохранять от лучей лиц, окружающих сварщика. К ним относятся: 1) кабины с дверями, закрытыми брезентовыми занавесками, в случае, когда сварочные работы ведутся на одном месте; 2) переносные щиты и ширмы, если сварочные работы носят временный характер. Кроме того, все работники сварочных цехов и работники, имеющие отношение к этим цехам, должны проходить специальный инструктаж, так как заболевание глаз из-за поражения лучами дуги наблюдается чаще у вновь принятых на работу.

На видных местах в сварочных цехах и отделениях необходимо иметь плакаты с надписями: «Береги глаза от света электрической дуги», «Не смотри на электрическую дугу, это приводит к заболеванию глаз», «Смотри на электрическую дугу через защитное стекло марки ЭС».