Таблица 3.1. Физические свойства газов

В про­мыш­леннос­ти ар­гон по­луча­ют из воз­ду­ха в раз­де­лительных ко­лон­ках пу­тем из­би­рательно­го ис­па­рения с пос­ле­ду­ющим глу­боким ох­лажде­ни­ем и фрак­ци­он­ной пе­регон­кой. По­лучен­ный та­ким пу­тем ар­гон со­дер­жит не­кото­рое ко­личес­тво кис­ло­рода. Пос­кольку для свар­ки раз­личных спла­вов цвет­ных ме­тал­лов тре­бу­ет­ся ар­гон раз­личной чис­то­ты, про­мыш­ленность вы­пус­ка­ет его трех ма­рок (табл. 3.2).

Таблица 3.2. Массовая доля компонентов газообразного аргона, % (ГОСТ 10157—79)
Мар­ка	Ar, не ме­нее	О2	N2	Вла­га
		Не бо­лее
А	99,99	0,003	0,01	0,03
Б	99,96	0,005	0,04	0,03
В	99,90	0,005	0,10	0,03

Ар­гон мар­ки А ре­комен­ду­ют ис­пользо­вать при свар­ке ак­тивных и ред­ких ме­тал­лов и их спла­вов (Ti, Zr, Nb); мар­ки Б — для свар­ки спла­вов на ос­но­ве маг­ния, алю­миния; мар­ки В — для свар­ки кор­ро­зи­он­но-стойких, жа­роп­рочных и ока­линос­тойких ста­лей.

От­пуска­ет­ся, тран­спор­ти­ру­ет­ся и хра­нит­ся ар­гон в стальных бал­ло­нах в га­зо­об­разном ви­де при дав­ле­нии 15 МПа или в жид­ком пе­ре­ох­лажден­ном сос­то­янии (Т < -186°С, р = 0,1…1,0 МПа).

Для свар­ки пла­вящим­ся элек­тро­дом уг­ле­родис­тых ле­гиро­ван­ных ста­лей не­об­хо­дим ар­гон, со­дер­жа­щий 1…5% О₂. Та­кой ар­гон по сос­та­ву бли­зок к ар­го­ну мар­ки В.

В про­мыш­леннос­ти ге­лий при­меня­ют в меньших объемах, чем ар­гон. Ге­лий не об­ра­зу­ет хи­мичес­ких со­еди­нений с большинс­твом эле­мен­тов. Ге­лий — бес­цвет­ный газ, без за­паха и вку­са, не ядо­вит, хо­рошо диф­фунди­ру­ет че­рез твер­дые те­ла, зна­чительно лег­че воз­ду­ха и ар­го­на (см. табл. 3.1). Ге­лий по­луча­ют в ос­новном из при­род­ных га­зов пу­тем их сжи­жения. Для свар­ки ис­пользу­ют ге­лий вы­сокой чис­то­ты и сор­та А (табл. 3.3).

Таблица 3.3. Массовые доли компонентов гелия, % (ТУ 51-689—75)
Сорт	Не, не ме­нее	Н2	N2	О2	Уг­ле­водо­роды	Ne2
		не бо­лее
Вы­сокой чис­то­ты	99,985	0,0025	0,005	0,002	0,003	0,002
А	99,950	0,008	0,02	0,005	0,007	—

Тран­спор­ти­ру­ют и хра­нят ге­лий в га­зо­об­разном сос­то­янии в стальных бал­ло­нах при p = 15 МПа или в сжи­жен­ном сос­то­янии при p ≤ 2 МПа. Сто­имость ге­лия зна­чительно вы­ше, чем ар­го­на, по­это­му при­меня­ют его в ос­новном при свар­ке хи­мичес­ки чис­тых и ак­тивных ма­тери­алов и спла­вов, а так­же спла­вов на ос­но­ве алю­миния и маг­ния.

На прак­ти­ке из­редка при­меня­ют сме­си ар­го­на и ге­лия (50% Аr + 50% Не и 40% Аr + + 60% Не). Смесь по­луча­ют сме­шива­ни­ем двух га­зов, от­би­ра­емых из двух от­дельных бал­ло­нов.

В сва­роч­ном про­из­водс­тве азот при­меня­ет­ся ог­ра­ничен­но. Его ис­пользу­ют для свар­ки ме­ди и ее спла­вов, по от­но­шению к ко­торым азот яв­ля­ет­ся инер­тным га­зом. По от­но­шению к большинс­тву дру­гих ме­тал­лов он яв­ля­ет­ся ак­тивным га­зом, час­то вред­ным, и от не­го стре­мят­ся из­ба­виться. Азот — бес­цвет­ный, не­ядо­витый газ (табл. 3.4).

Таблица 3.4. Объемные доли компонентов азота, % (ГОСТ 9293—74)
Сос­то­яние	N2, не ме­нее	О2, не бо­лее
Га­зо­об­разный:
элек­тро­ваку­ум­ный	99,9	0,1
1-го сор­та	99,5	0,5
2-го сор­та	99,0	1,0
Жид­кий	96,0	4,0

Неп­ла­вящи­еся элек­тро­ды. В ка­чес­тве неп­ла­вяще­гося элек­тро­да ис­пользу­ют пре­иму­щес­твен­но стер­жни из вольфра­ма. При­меня­емые вольфра­мовые элек­тро­ды дол­жны от­ве­чать тре­бова­ни­ям ГОСТ 23949—80. Вольфра­мовые элек­тро­ды мо­гут со­дер­жать ак­ти­виру­ющие до­бав­ки ок­си­да лан­та­на (ЭВЛ), ит­трия (ЭВИ), ди­ок­си­да то­рия (ЭВТ). Эти до­бав­ки об­легча­ют за­жига­ние и под­держи­ва­ют го­рение ду­ги, по­выша­ют эмис­си­он­ную стойкость элек­тро­да. На­ибо­лее рас­простра­нены элек­тро­ды ЭВЛ и ЭВИ ди­амет­ром 0,5…10,0 мм, вы­дер­жи­ва­ющие мак­си­мальную то­ковую наг­рузку. Из-за окис­ле­ния вольфра­мовых элек­тро­дов и их быс­тро­го раз­ру­шения для за­щиты не до­пус­ка­ет­ся ис­пользо­вать га­зы, со­дер­жа­щие кис­ло­род.

Ар­го­ноду­говая свар­ка вольфра­мовым элек­тро­дом мо­жет вы­пол­няться с мес­тной или об­щей за­щитой, без по­дачи или с по­дачей при­садоч­ной про­воло­ки, на пос­то­ян­ном или пе­ремен­ном то­ке. Большинс­тво ме­тал­лов сва­рива­ют на пос­то­ян­ном то­ке пря­мой по­ляр­ности. Свар­ку алю­миния, маг­ния и бе­рил­лия ве­дут на пе­ремен­ном то­ке.

При свар­ке на пос­то­ян­ном то­ке пря­мой по­ляр­ности обес­пе­чива­ют­ся луч­шие ус­ло­вия для тер­мо­элек­трон­ной эмис­сии с элек­тро­да, вы­ше его стойкость и до­пус­ти­мый пре­дел си­лы то­ка (табл. 3.5). Ду­га на пря­мой по­ляр­ности лег­ко воз­бужда­ет­ся и го­рит при нап­ря­жении 10…15 В в ши­роком ди­апа­зоне плот­но­стей то­ка.

Таблица 3.5. Зависимость силы тока от диаметра вольфрамового электрода и рода сварочного тока (защитный газ — аргон)
Элек­трод	Род то­ка	Си­ла то­ка, А, при ди­амет­ре элек­тро­да, мм
		2	3	4	5	6	7
Чис­тый вольфрам	Пос­то­ян­ный пря­мой по­ляр­ности	50	170	370	470	560	—
	Пос­то­ян­ный об­ратной по­ляр­ности	30	40	55	65	85	110
	Пе­ремен­ный	20	50	80	220	260	310
Вольфрам с ок­си­дом лан­та­на	Пос­то­ян­ный пря­мой по­ляр­ности	150	250	500	710	1000	—
	Пос­то­ян­ный об­ратной по­ляр­ности	35	45	60	80	100	125
	Пе­ремен­ный	100	160	220	280	340	410

Ду­га об­ратной по­ляр­ности об­ла­да­ет важ­ным тех­но­логи­чес­ким свойством: при ее воз­действии на по­вер­хность сва­рива­емо­го ме­тал­ла про­ис­хо­дит очис­тка по­вер­хнос­ти ме­тал­ла, уда­ление по­вер­хностных ок­си­дов. Про­цесс уда­ления по­вер­хностных ок­си­дов по­лучил наз­ва­ние ка­тод­но­го рас­пы­ления (ка­тод­ной очис­тки). Это свойство ис­пользу­ют при свар­ке пе­ремен­ным то­ком алю­миния, маг­ния, бе­рил­лия и их спла­вов, име­ющих на по­вер­хнос­ти проч­ные ок­сидные плен­ки. Уда­ление плен­ки про­ис­хо­дит в по­лупе­ри­од с об­ратной по­ляр­ностью сва­роч­но­го то­ка, ког­да сва­рива­емое из­де­лие яв­ля­ет­ся ка­тодом. Та­ким об­ра­зом, при свар­ке вольфра­мовым элек­тро­дом на пе­ремен­ном то­ке ре­али­зу­ют­ся пре­иму­щес­тва ду­ги пря­мой и об­ратной по­ляр­ностей, обес­пе­чива­ют­ся ус­тойчи­вость элек­тро­да и раз­ру­шение по­вер­хностных ок­си­дов на из­де­лии.

При свар­ке на пе­ремен­ном то­ке ра­бочий ко­нец вольфра­мово­го элек­тро­да за­тачи­ва­ют в ви­де по­лус­фе­ры. При свар­ке на пос­то­ян­ном то­ке ко­нец элек­тро­да за­тачи­ва­ют под уг­лом 60° на дли­не двух-трех ди­амет­ров или в ви­де че­тырех­гран­ной пи­рами­ды. Рас­ход вольфра­мовых элек­тро­дов не­велик. Для его уменьше­ния по­дачу за­щит­но­го га­за сле­ду­ет на­чинать за 10…15 с до воз­бужде­ния ду­ги, а за­кан­чи­вать — че­рез 5…10 с пос­ле об­ры­ва ду­ги для ох­лажде­ния элек­тро­да в струе га­за. Для пре­дуп­режде­ния заг­рязне­ния вольфра­мово­го элек­тро­да ду­гу воз­бужда­ют, не ка­са­ясь кон­цом элек­тро­да из­де­лия, а ис­пользуя ос­цилля­торы или раз­ряд кон­денса­торов, без ка­сания кон­цом элек­тро­да из­де­лия или за­мыка­ния ду­гово­го про­межут­ка угольным стер­жнем.

Сва­роч­ная про­воло­ка из ста­ли. При свар­ке ста­лей в ос­новном ис­пользу­ют хо­лод­но­тяну­тую стальную сва­роч­ную про­воло­ку, из­го­тов­ленную по ГОСТ 2246—70, ко­торый пре­дус­матри­ва­ет из­го­тов­ле­ние про­воло­ки 75 ма­рок. В за­виси­мос­ти от уров­ня ле­гиро­вания сва­роч­ная про­воло­ка (ГОСТ 2246—70) под­разде­ля­ет­ся на низ­ко­уг­ле­родис­тую, ле­гиро­ван­ную и вы­соко­леги­рован­ную.

Низ­ко­уг­ле­родис­тую про­воло­ку из­го­тав­ли­ва­ют шес­ти ма­рок: Св-08, Св-08А, Св-08АА, Св-08ГА, Св-ЮГА и Св-10Г2. Ле­гиро­ван­ную про­воло­ку из­го­тов­ля­ют 30 ма­рок. Вы­соко­леги­рован­ную про­воло­ку из­го­тов­ля­ют 39 ма­рок.

В за­виси­мос­ти от наз­на­чения стальную сва­роч­ную про­воло­ку под­разде­ля­ют на про­воло­ку для свар­ки (нап­лавки) и про­воло­ку для из­го­тов­ле­ния элек­тро­дов (ус­ловное обоз­на­чение — Э). Под­разде­ление про­воло­ки по наз­на­чению обус­ловле­но бо­лее жес­тки­ми пре­дельны­ми от­кло­нени­ями по ди­амет­ру про­воло­ки для из­го­тов­ле­ния элек­тро­дов.

По ви­ду по­вер­хнос­ти низ­ко­уг­ле­родис­тую и ле­гиро­ван­ную про­воло­ку под­разде­ля­ют на не­омед­ненную и омед­ненную (О). По тре­бова­нию пот­ре­бите­ля про­воло­ка дол­жна из­го­тов­ляться из ста­ли, вып­лавлен­ной элек­трош­ла­ковым (Ш) или ва­ку­ум­но-ду­говым (ВД) пе­реп­ла­вом или в ва­ку­ум­но-ин­дукци­он­ных пе­чах (ВИ).

В ус­ловном обоз­на­чении сва­роч­ной про­воло­ки ука­зыва­ют ди­аметр и мар­ку про­воло­ки, при­веден­ные вы­ше ин­дексы, ха­рак­те­ризу­ющие спо­соб вып­лавки ста­ли, наз­на­чение и вид по­вер­хно­сти про­воло­ки, а так­же обоз­на­чение стан­дарта.

В низ­ко­уг­ле­родис­той и ле­гиро­ван­ной про­воло­ке со­дер­жа­ние мышьяка дол­жно быть не бо­лее 0,08%. С сог­ла­сия пот­ре­бите­ля в про­воло­ке ма­рок Св-08 и Св-08А до­пус­ка­ет­ся ос­та­точ­ное со­дер­жа­ние алю­миния до 0,05%. В низ­ко­уг­ле­родис­той про­воло­ке ма­рок Св-08ГА, Св-ЮГА и Св-10Г2 и ле­гиро­ван­ной про­воло­ке (не ле­гиро­ван­ной алю­мини­ем) ос­та­точ­ное со­дер­жа­ние алю­миния не дол­жно пре­вышать 0,05%.

В про­воло­ке, не ле­гиро­ван­ной мо­либ­де­ном, ос­та­точ­ное со­дер­жа­ние мо­либ­де­на не дол­жно пре­вышать 0,15% в ле­гиро­ван­ной про­воло­ке и 0,25% в вы­соко­леги­рован­ной про­воло­ке.

В про­воло­ке, не ле­гиро­ван­ной ти­таном, ос­та­точ­ное со­дер­жа­ние ти­тана не дол­жно пре­вышать 0,04% в ле­гиро­ван­ной про­воло­ке и 0,20% в вы­соко­леги­рован­ной про­воло­ке. По тре­бова­нию пот­ре­бите­ля в про­воло­ке ма­рок Св-04Х19Н11М3 и Св-08Х21Н10Г6 ос­та­точ­ное со­дер­жа­ние ти­тана не дол­жно пре­вышать 0,10%.

В ле­гиро­ван­ной про­воло­ке, не ле­гиро­ван­ной ва­нади­ем, ос­та­точ­ное со­дер­жа­ние ва­надия не дол­жно пре­вышать 0,05%, за ис­клю­чени­ем про­воло­ки ма­рок Св-08Х3Г2СМ и Св-10Х5М, в ко­торых ос­та­точ­ное со­дер­жа­ние ва­надия до­пус­ка­ет­ся до 0,08%.

В про­воло­ке, не ле­гиро­ван­ной медью, ос­та­точ­ное со­дер­жа­ние ме­ди не дол­жно пре­вышать 0,25%. По тре­бова­нию пот­ре­бите­ля ос­та­точ­ное со­дер­жа­ние ме­ди дол­жно быть не бо­лее 0,20%.

Про­воло­ку с не­омед­ненной по­вер­хностью пос­тавля­ют свер­ну­той в мот­ки. Раз­ме­ры и мас­са мот­ков дол­жны со­от­ветс­тво­вать дан­ным, при­веден­ным в табл. 3.6.

Таблица 3.6. Размеры и масса мотков проволоки
Ди­аметр про­воло­ки, мм	Внут­ренний ди­аметр вит­ков мот­ка про­воло­ки, мм	Мас­са мот­ка про­воло­ки, кг, не ме­нее
		Низ­ко-угле­родис­той	Ле­гиро­ван­ной	Вы­соко-леги­рован­ной
0,3 и 0,5	150…300	2	2	1,5
0,8	200…350	5	5	3,0
1,0 и 1,2	200…400	20	15	10,0
1,4 и 1,5	300…600	25	15	10,0
1,6 и 2,0	300…600	30	20	15,0
2,5 и 3,0	400…600	40	30	20,0
4,0…10,0	500…750	40	30	20,0
12,0	600…800	40	30	20,0
При­ме­ча­ние. До­пус­ка­ет­ся пос­тав­ка мот­ков мас­сой, уменьшен­ной до 50% от при­ве­ден­ной, в объеме не бо­лее 10% об­щей мас­сы про­во­ло­ки в пар­тии.

Про­воло­ку с омед­ненной по­вер­хностью пос­тавля­ют в мот­ках пря­мо­угольно­го се­чения. Для про­волок ди­амет­ром 1,6…3,0 мм тре­бу­емые раз­ме­ры мот­ков ого­вари­ва­ют в за­казе.

Про­воло­ка в мот­ках (ка­туш­ках, кас­се­тах) дол­жна пред­став­лять со­бой один от­ре­зок, свер­ну­тый не­пере­путан­ны­ми ря­дами и плот­но увя­зан­ный та­ким об­ра­зом, что­бы ис­клю­чить воз­можность рас­пу­шива­ния или раз­ма­тыва­ния мот­ка. Кон­цы про­воло­ки дол­жны лег­ко об­на­ружи­ваться. До­пус­ка­ет­ся кон­так­тная сты­ковая свар­ка от­дельных кус­ков про­воло­ки од­ной плав­ки; при этом по­вер­хность про­воло­ки в зо­не свар­но­го со­еди­нения дол­жна со­от­ветс­тво­вать тре­бова­ни­ям ГОСТ 2246—70.

По­вер­хность про­воло­ки дол­жна быть чис­той и глад­кой, без тре­щин, рас­сло­ений, плен, за­катов, ра­ковин, за­бо­ин, ока­лины, ржав­чи­ны, мас­ла и дру­гих заг­рязне­ний. На по­вер­хнос­ти про­воло­ки до­пус­ка­ют­ся рис­ки (в том чис­ле за­тяну­тые), ца­рапи­ны, мес­тная ря­биз­на и от­дельные вмя­тины. Глу­бина ука­зан­ных по­роков не дол­жна пре­вышать пре­дельно­го от­кло­нения по ди­амет­ру про­воло­ки.

На по­вер­хнос­ти низ­ко­уг­ле­родис­той и ле­гиро­ван­ной про­воло­ки не до­пус­ка­ет­ся на­личие тех­но­логи­чес­ких сма­зок, за ис­клю­чени­ем сле­дов мыльной смаз­ки без гра­фита и се­ры.

С сог­ла­сия пот­ре­бите­ля про­воло­ку ма­рок Св-18ХГС и Св-18ХМА для пре­дох­ра­нения от кор­ро­зии раз­ре­ша­ет­ся пок­ры­вать сплош­ным сло­ем нейтральной смаз­ки, хо­рошо рас­тво­римой в бен­зи­не.

Вы­соко­леги­рован­ная про­воло­ка дол­жна пос­тавляться в трав­ленном и от­бе­лен­ном сос­то­янии или пос­ле тер­ми­чес­кой об­ра­бот­ки в инер­тной ат­мосфе­ре со свет­лой, свет­ло-ма­товой или се­рой по­вер­хностью, без вся­ких сле­дов смаз­ки.

Про­воло­ка дол­жна быть при­нята тех­ни­чес­ким кон­тро­лем пред­при­ятия-из­го­тови­теля. Из­го­тови­тель дол­жен га­ран­ти­ровать со­от­ветс­твие пос­тавля­емой про­воло­ки тре­бова­ни­ям ГОСТ 2246—70.

Сва­роч­ная про­воло­ка из алю­миния и алю­мини­евых спла­вов. При свар­ке плав­ле­ни­ем алю­миния и его спла­вов в ос­новном ис­пользу­ют тя­нутую и прес­со­ван­ную сва­роч­ную про­воло­ку из алю­миния и алю­мини­евых спла­вов, про­из­ве­ден­ную по ГОСТ 7871—75, ко­торый пре­дус­матри­ва­ет из­го­тов­ле­ние про­воло­ки 14 ма­рок.

Овальность про­воло­ки не дол­жна пре­вышать пре­дельных от­кло­нений по ди­амет­ру. По­вер­хность про­воло­ки ди­амет­ром 4 мм и ме­нее под­верга­ют хи­мичес­кой об­ра­бот­ке. Пос­ле об­ра­бот­ки про­воло­ка дол­жна иметь блес­тя­щую по­вер­хность с па­рамет­ра­ми ше­рохо­ватос­ти Ra < 2,5 мкм.

Внеш­ний ряд на­мотан­ной про­воло­ки дол­жен на­ходиться на рас­сто­янии 5…7 мм от на­руж­но­го края щек ка­тушек ди­амет­ром 100 мм и на рас­сто­янии 10…12 мм от на­руж­но­го края щек ка­тушек ди­амет­ром 200, 300 и 430 мм.

Про­воло­ку из спла­вов ма­рок Св-А97, Св-А85Т, Св-А5 и Св-АМц на­маты­ва­ют на ка­туш­ки в на­гар­то­ван­ном сос­то­янии с вре­мен­ным соп­ро­тив­ле­ни­ем раз­ры­ву не ме­нее 100 МПа, а про­воло­ку из спла­вов ма­рок Св-АМг3, Св-АМг5, Св-1557, Св-АМг6, Св-АМг63, Св-АМг61, Св-АК5 и Св-1201 по за­казу пот­ре­бите­ля на­маты­ва­ют в отож­женном или на­гар­то­ван­ном сос­то­янии.

Про­воло­ка на ка­туш­ках дол­жна сос­то­ять из од­но­го от­резка. До­пус­ка­ет­ся сты­ковая свар­ка про­воло­ки од­ной плав­ки; при этом про­воло­ка в мес­тах свар­ки дол­жна удов­летво­рять тре­бова­ни­ям стан­дарта. Про­воло­ку ди­амет­ром бо­лее 4 мм пос­тавля­ют в мот­ках или пуч­ках дли­ной не ме­нее 1 м, без хи­мичес­кой об­ра­бот­ки по­верх­нос­ти. Внут­ренний ди­аметр мот­ка дол­жен быть не бо­лее 750 мм.

Про­воло­ка в мот­ках дол­жна иметь чис­тую по­вер­хность, без плен, тре­щин, за­катов, вмя­тин, за­усен­цев, рас­сло­ений и рез­ких пе­реги­бов. Не до­пус­ка­ют­ся мес­тные де­фек­ты по­вер­хнос­ти про­воло­ки, глу­бина ко­торых (при их уда­лении) пре­выша­ет пре­дельные от­кло­нения по ди­амет­ру. На по­вер­хнос­ти про­воло­ки до­пус­ка­ют­ся бе­лые и тем­ные пят­на без ше­рохо­ватос­тей, а так­же цве­та по­бежа­лос­ти.

Про­воло­ка пос­тавля­ет­ся пар­ти­ями. Каж­дая пар­тия дол­жна сос­то­ять из про­воло­ки од­но­го ди­амет­ра, спла­ва од­ной мар­ки, од­ной плав­ки и од­но­го сос­то­яния. Мас­са пар­тии не ог­ра­ничи­ва­ет­ся.

Ка­туш­ки с про­воло­кой по­меща­ют в по­ли­эти­лено­вый ме­шок вмес­те с кон­трольным па­кетом по­рош­ка обез­во­жен­но­го си­лика­геля-ин­ди­като­ра и гер­ме­тизи­ру­ют при от­но­сительной влаж­ности ок­ру­жа­юще­го воз­ду­ха ме­нее 20% в те­чение 30 мин пос­ле хи­мичес­кой об­ра­бот­ки. Гер­ме­тич­ность упа­ков­ки оце­нива­ют ви­зу­ально по цве­ту си­лика­геля-ин­ди­като­ра. Гер­ме­тич­ность сле­ду­ет счи­тать на­рушен­ной, ес­ли по­рошок си­лика­геля-ин­ди­като­ра име­ет ро­зовый цвет.

Гер­ме­тизи­рован­ные по­ли­эти­лено­вые меш­ки с ка­туш­ка­ми упа­ковы­ва­ют в кар­тонные, плас­тмас­со­вые или де­ревян­ные ящи­ки.

Сва­роч­ную про­воло­ку из дру­гих алю­мини­евых спла­вов из­го­тав­ли­ва­ют по тех­ни­чес­ким ус­ло­ви­ям, раз­ра­ботан­ным, сог­ла­сован­ным и ут­вер­жден­ным в ус­та­нов­ленном по­ряд­ке.

Сва­роч­ная про­воло­ка из ме­ди и спла­вов на ее ос­но­ве. При свар­ке, нап­лавке и пайке ме­ди и ее спла­вов ис­пользу­ют сва­роч­ные про­воло­ку и прут­ки из ме­ди и спла­вов на мед­ной ос­но­ве, из­го­тов­ленную по ГОСТ 16130—90.

Сва­роч­ную про­воло­ку по ука­зан­но­му стан­дарту из­го­тав­ли­ва­ют из ме­ди и ее спла­вов 17 ма­рок: M1; MCp1; МНЖ5-1; МНЖКТ5-1-0,2-0,2; БрКМц3-1; БрОЦ4-3; БрАМ­цЭ-2; БрОФ6,5-0,15; БрАЖ­МцЮ-3-1,5; БрХ0,7; БрХНТ; БрНЦр; БрНЦрТ; Л63; ЛО60-1; ЛК62-0,5; ЛКБО62-0,2-0,04-0,5.

Хи­мичес­кий сос­тав про­воло­ки и прут­ков из ме­ди ма­рок M1; M1p и М3р, бронз ма­рок БрКМц3-1; БрАМ­цЭ-2; БрАЖ­МцЮ-3-1,5; БрОЦ4-3 и БрОФ6,5-0,15, ла­туней ма­рок Л63; ЛМц58-2; ЛО60-1 и ЛЖМц59-1-1, а так­же из спла­ва мар­ки МНЖ5-1 дол­жен удов­летво­рять тре­бова­ни­ям ГОСТ 859—2001, ГОСТ 493—79, ГОСТ 18175—78, ГОСТ 5017—2005, ГОСТ 15527—2004 и ГОСТ 17217—79 со­от­ветс­твен­но.

По­вер­хность про­воло­ки дол­жна быть чис­той и глад­кой, без тре­щин и рас­сло­ений. На по­вер­хнос­ти про­воло­ки и прут­ков не до­пус­ка­ют­ся де­фек­ты (пле­ны, за­каты, ра­кови­ны, ца­рапи­ны, уко­лы, вмя­тины и др.), глу­бина ко­торых (при их уда­лении) пре­выша­ет по­лови­ну пре­дельных от­кло­нений по ди­амет­ру. Пок­расне­ние по­вер­хнос­ти пос­ле трав­ле­ния и цве­та по­бежа­лос­ти бра­ковоч­ным приз­на­ком не яв­ля­ют­ся.

Про­воло­ка дол­жна пос­тавляться мяг­кой (М), по­лут­вердой (Пт) и твер­дой (Т). Нап­ри­мер, про­воло­ка ди­амет­ром 2 мм, мар­ки ЛК62-0,5, мяг­кая: про­воло­ка ЛК62-0,5-М-2 ГОСТ 16130—90.

Про­воло­ку и прут­ки пос­тавля­ют пар­ти­ями. Каж­дая пар­тия дол­жна сос­то­ять из про­воло­ки или прут­ков од­ной мар­ки, од­но­го ди­амет­ра и од­но­го сос­то­яния пос­тавки. Мас­са пар­тии не дол­жна пре­вышать 1000 кг.

В ГОСТ 16130—90 со­дер­жится ре­комен­ду­емое при­ложе­ние, в ко­тором ука­зано наз­на­чение про­воло­ки и прут­ков из ме­ди и спла­вов на мед­ной ос­но­ве. Сва­роч­ную про­воло­ку из ме­ди и ее спла­вов дру­гих ма­рок из­го­тав­ли­ва­ют по тех­ни­чес­ким ус­ло­ви­ям, раз­ра­ботан­ным, сог­ла­сован­ным и ут­вер­жден­ным в ус­та­нов­ленном по­ряд­ке.

При свар­ке ни­келя и его спла­вов ис­пользу­ют про­воло­ку ди­амет­ром 3…5 мм Н-1 (ГОСТ 2179—75) и НП-1, НП-2 (ГОСТ 492—2006). В ка­чес­тве при­садоч­но­го ме­тал­ла при­меня­ют так­же про­воло­ку из спла­ва НМц-2,5 и них­ро­ма (Х20Н80), из­го­тов­ленную по ГОСТ 492—2006. Для свар­ки ни­келя раз­ра­бота­ны спе­ци­альные ком­плексно-ле­гиро­ван­ные про­воло­ки, со­дер­жа­щие ти­тан, алю­миний, мар­га­нец, крем­ний, ма­рок НМцАТ3-1,5-0,6 и НМцТК1-1,5-2,5-0,15 (ТУ 48-21-284-73). При­садоч­ные прут­ки для свар­ки свин­ца и цин­ка обыч­но име­ют тот же сос­тав, что и ос­новной ме­талл.

Для свар­ки се­реб­ра при­меня­ют се­реб­ря­ную про­воло­ку, рас­кислен­ную алю­мини­ем (0,5…1,0% Аl) или со­дер­жа­щую ред­ко­земельные ме­тал­лы. При свар­ке дру­гих бла­город­ных ме­тал­лов сос­тав при­садоч­ной про­воло­ки не от­ли­ча­ет­ся от сос­та­ва ос­новно­го ме­тал­ла.

Ти­тано­вую сва­роч­ную про­воло­ку вы­пус­ка­ют ди­амет­ром 1…7 мм. Про­воло­ку пос­тавля­ют с чис­той и ос­ветлен­ной ме­тал­ли­че­ской по­вер­хностью, в трав­ле­ном и де­гази­рован­ном сос­то­янии (со­дер­жа­ние во­доро­да — не бо­лее 0,003%). Про­воло­ку ВТ1-00 при­меня­ют для свар­ки тех­ни­чес­ко­го ти­тана, а так­же на­ряду с про­воло­кой ВТ2св — для низ­ко­леги­рован­ных a- и псев­до-a-спла­вов, про­воло­ку СПТ-2 и СП-15 — для вы­сокоп­рочных (a + β)-спла­вов.

 

3.4Техника ручной дуговой сварки неплавящимся вольфрамовым электродом

Ду­говой свар­кой вольфра­мовым элек­тро­дом мож­но сва­ривать раз­ные ти­пы со­еди­нений в раз­личных прос­транс­твен­ных по­ложе­ни­ях. При­мене­ние это­го спо­соба це­лесо­об­разно для со­еди­нения ме­тал­ла тол­щи­ной до 5…6 мм, од­на­ко его мож­но ис­пользо­вать и для свар­ки ме­тал­ла большей тол­щи­ны. Свар­ку вы­пол­ня­ют без при­садоч­но­го ме­тал­ла, ког­да шов фор­ми­ру­ет­ся за счет рас­плав­ле­ния кро­мок, и с при­садоч­ным ме­тал­лом, по­дава­емым в зо­ну ду­ги в ви­де сва­роч­ной про­воло­ки. Как пра­вило, свар­ку ве­дут при нап­ря­жении ду­ги 22…34 В; при этом дли­на ду­ги дол­жна быть 1,5…3,0 мм. Вы­лет кон­ца элек­тро­да из соп­ла не дол­жен пре­вышать 3…5 мм, а при свар­ке уг­ло­вых швов и сты­ковых с раз­делкой — 5…7 мм.

Руч­ную свар­ку ме­тал­ла тол­щи­ной до 10 мм вы­пол­ня­ют «ле­вым» спо­собом (рис. 3.6). По­ток за­щит­но­го га­за дол­жен на­деж­но ох­ва­тывать всю об­ласть сва­роч­ной ван­ны и ра­зог­ре­тую часть при­садоч­ной про­воло­ки. При уменьше­нии тол­щи­ны сва­рива­емо­го ме­тал­ла угол меж­ду го­рел­кой и из­де­ли­ем уменьша­ют. Для свар­ки ма­тери­ала тол­щи­ной бо­лее 10 мм сле­ду­ет при­менять «пра­вый» спо­соб свар­ки, а угол меж­ду го­рел­кой и из­де­ли­ем дол­жен быть бли­зок к 90°. Та­кое по­ложе­ние го­рел­ки от­но­сительно из­де­лия ре­комен­ду­ет­ся и при свар­ке уг­ло­вых со­еди­нений. Про­воло­ку вво­дят не в столб ду­ги, а сбо­ку, и про­из­во­дят ею воз­врат­но-пос­ту­пательные дви­жения при свар­ке тон­ко­лис­то­вого ме­тал­ла. При свар­ке мно­гос­лойных швов от­дельные ва­лики ре­комен­ду­ет­ся вы­пол­нять не на всю ши­рину раз­делки.

Рис. 3.6.Схема ручной сварки вольфрамовым электродом:
1 — сопло горелки; 2 — вольфрамовый электрод; 3 — сварочная дуга; 4 — присадочный металл; v _св — скорость сварки

При­садоч­ный ме­талл по ме­ре не­об­хо­димос­ти по­да­ет­ся в го­лов­ную часть сва­роч­ной ван­ны. Свар­щик вруч­ную кон­тро­лиру­ет пе­реме­щени­ем сва­роч­ной го­рел­ки по­дачу про­воло­ки. Ко­личес­тво при­садоч­но­го ме­тал­ла, по­дава­емо­го в сва­роч­ную ван­ну, вы­бира­ют из ус­ло­вия обес­пе­чения тре­бу­емой до­ли учас­тия при­садоч­но­го ме­тал­ла в об­ра­зова­нии шва. При свар­ке сты­ковых со­еди­нений без раз­делки кро­мок при­садоч­ный ме­талл не­об­хо­дим в ос­новном для соз­да­ния вы­пук­лости шва.

Пе­реход при­садоч­но­го ме­тал­ла в сва­роч­ную ван­ну, ми­нуя ду­говой про­межу­ток, ис­клю­ча­ет его раз­брыз­ги­вание. Сок­ра­ща­ют­ся по­тери на ис­па­рение и ог­ра­ничи­ва­ет­ся вза­имо­действие рас­плав­ленно­го ме­тал­ла с га­зами стол­ба ду­ги. При свар­ке на пос­то­ян­ном то­ке ду­га го­рит без трес­ка, щел­чков и жуж­жа­ния.

Ос­новной не­дос­та­ток про­цес­са — низ­кая про­из­во­дительность. Дру­гой не­дос­та­ток — не­об­хо­дима большая прак­ти­ка и вы­сокая ква­лифи­кация свар­щи­ка. К не­дос­таткам про­цес­са свар­ки неп­ла­вящим­ся вольфра­мовым элек­тро­дом, по срав­не­нию со свар­кой пок­ры­тым элек­тро­дом, от­но­сит­ся не­об­хо­димость при­мене­ния до­пол­ни­тельных за­щит­ных мер про­тив све­товой и теп­ло­вой ра­ди­ации ду­ги.

Свар­ка неп­ла­вящим­ся вольфра­мовым элек­тро­дом про­из­во­дит­ся на пря­мой по­ляр­ности (ми­нус на элек­тро­де). Пря­мая по­ляр­ность поз­во­ля­ет по­лучить уз­кую скон­цен­три­рован­ную ду­гу, обес­пе­чива­ющую глу­бокое проп­лавле­ние и большую ско­рость свар­ки. Элек­трод по­луча­ет меньшую часть теп­ло­вой энер­гии ду­ги и бу­дет иметь меньшую тем­пе­рату­ру, чем при свар­ке на пе­ремен­ном то­ке или при свар­ке на об­ратной по­ляр­ности, что, в свою оче­редь поз­во­ля­ет уменьшить ди­аметр вольфра­мово­го элек­тро­да и сни­зить рас­ход за­щит­но­го га­за.

При об­ратной по­ляр­ности по­ток элек­тро­нов так­же дви­жет­ся от от­ри­цательно­го элек­тро­да к по­ложи­тельно­му, но в дан­ном слу­чае — от из­де­лия к элек­тро­ду. Сле­дова­тельно, больше теп­ло­ты скон­цен­три­рова­но в ду­ге око­ло вольфра­мово­го элек­тро­да. Пос­кольку элек­трод по­луча­ет зна­чительно больше теп­ло­ты при свар­ке на об­ратной по­ляр­ности, чем на пря­мой, для пре­дот­вра­щения пе­рег­ре­ва элек­тро­да при­ходит­ся ис­пользо­вать элек­тро­ды уве­личен­но­го ди­амет­ра и уменьшать сва­роч­ный ток. Сва­рива­емая де­таль при свар­ке на об­ратной по­ляр­ности по­луча­ет меньше теп­ло­ты и, сле­дова­тельно, по­луча­ет­ся меньшая глу­бина проп­лавле­ния.

Не­кото­рые цвет­ные ме­тал­лы, нап­ри­мер алю­миний и маг­ний, быс­тро об­ра­зу­ют на по­вер­хнос­ти ок­сидную плен­ку. Преж­де чем сва­ривать алю­миний, не­об­хо­димо уда­лить ок­сидную плен­ку, тем­пе­рату­ра плав­ле­ния ко­торой зна­чительно вы­ше тем­пе­рату­ры плав­ле­ния ос­новно­го ме­тал­ла. Уда­ление ок­сидной плен­ки мо­жет про­из­во­диться ме­хани­чес­ки, нап­ри­мер щет­ка­ми, или хи­мичес­ки — трав­ле­ни­ем, но как только плен­ка уда­лена, ме­талл тут же сно­ва на­чина­ет окис­ляться, зат­рудняя свар­ку.

Ок­сидную плен­ку с по­вер­хнос­ти ме­тал­ла во вре­мя свар­ки на об­ратной по­ляр­ности мо­жет уда­лять са­ма ду­га. По­ложи­тельно за­ряжен­ные и­оны, ко­торые дви­гались от ос­новно­го ме­тал­ла из­де­лия к элек­тро­ду при свар­ке на пря­мой по­ляр­ности, те­перь дви­га­ют­ся от элек­тро­да к из­де­лию. Уда­ря­ясь с дос­та­точ­ной си­лой о по­вер­хность из­де­лия, они дро­бят и рас­щепля­ют хруп­кую ок­сидную плен­ку, тем са­мым очи­щая по­вер­хность.

Очи­ща­ющее действие ду­ги при свар­ке на об­ратной по­ляр­но­сти на­илуч­шим об­ра­зом под­хо­дит для свар­ки алю­миния, маг­ния и их спла­вов.

Ос­новным тре­бова­ни­ем для за­жига­ния и го­рения ду­ги яв­ля­ет­ся и­они­зация га­за в ду­говом про­межут­ке. И­они­зиро­ван­ный газ яв­ля­ет­ся хо­рошим про­вод­ни­ком элек­три­чес­ко­го то­ка. И­они­заци­ей на­зыва­ет­ся про­цесс, при ко­тором из нейтральных ато­мов и мо­лекул об­ра­зу­ют­ся по­ложи­тельные и от­ри­цательные и­оны. В обыч­ных ус­ло­ви­ях воз­дух, как и все га­зы, об­ла­да­ет сла­бой элек­троп­ро­вод­ностью. Это объяс­ня­ет­ся ма­лой кон­цен­тра­ци­ей сво­бод­ных элек­тро­нов и и­онов, по­это­му для то­го что­бы выз­вать в воз­ду­хе или га­зе мощ­ный элек­три­чес­кий ток, т. е. элек­три­чес­кую ду­гу, не­об­хо­димо и­они­зиро­вать воз­душный про­межу­ток (или дру­гую га­зо­об­разную сре­ду) меж­ду элек­тро­дами.

И­они­зацию мож­но про­из­вести, ес­ли при­ложить к элек­тро­дам вы­сокое нап­ря­жение, тог­да име­ющи­еся в га­зе (в ма­лом ко­личес­тве) сво­бод­ные элек­тро­ны бу­дут раз­го­няться элек­три­чес­ким по­лем и, по­лучив большие энер­гии, смо­гут раз­бить нейтральные ато­мы и мо­леку­лы на и­оны.

При свар­ке в за­щит­ном га­зе теп­ло­ты, вы­деля­емой ду­гой, дос­та­точ­но для и­они­зации га­за. Од­на­ко при свар­ке на пе­ремен­ном си­нусо­идальном то­ке при пе­рехо­де то­ка че­рез ну­левое зна­чение теп­ло­ты, вы­деля­емой ду­гой, ста­новит­ся не­дос­та­точ­но и она гас­нет. Для ус­тра­нения это­го яв­ле­ния при свар­ке на пе­ремен­ном си­нусо­идальном то­ке и для на­чально­го за­жига­ния ду­ги без ко­рот­ко­го за­мыка­ния элек­тро­да на де­таль при­меня­ют ос­цилля­торы. Они пред­став­ля­ют со­бой ис­точни­ки вы­соко­го нап­ря­жения и вы­сокой час­то­ты, спо­соб­ные вы­зывать ис­кро­вой раз­ряд меж­ду элек­тро­дом и де­талью. Для про­боя меж­элек­трод­но­го про­межут­ка дли­ной 1 мм в воз­ду­хе тре­бу­ет­ся нап­ря­жение око­ло 1…3 кВ.

Как пра­вило, при свар­ке на пе­ремен­ном то­ке дли­на ду­ги дол­жна быть рав­на ди­амет­ру элек­тро­да. При свар­ке на пос­то­ян­ном то­ке пря­мой по­ляр­ности за­ос­трен­ным кон­цом элек­тро­да дли­на ду­ги мо­жет быть зна­чительно меньше ди­амет­ра элек­тро­да.

Для то­го что­бы обес­пе­чить нуж­ный га­зовый ох­ват зо­ны свар­ки, вы­ход­ной ди­аметр соп­ла дол­жен быть не ме­нее трех ди­амет­ров вольфра­мово­го элек­тро­да.

Вы­лет элек­тро­да — рас­сто­яние, на ко­торое выс­ту­па­ет из соп­ла вольфра­мовый элек­трод.

Элек­трод мо­жет выс­ту­пать из тор­ца соп­ла, но не бо­лее вы­ход­но­го ди­амет­ра соп­ла. При большем вы­лете по­яв­ля­ет­ся ве­ро­ят­ность при­кос­но­вения к сва­роч­ной ван­не, сва­роч­ной про­воло­ке, по­дава­емой свар­щи­ком, или к бо­ковой по­вер­хнос­ти уг­ло­вого шва. Об­щее пра­вило — на­чинать свар­ку нуж­но с вы­лета, рав­но­го од­но­му ди­амет­ру элек­тро­да. При свар­ке кор­ня сты­ковых и уг­ло­вых швов вы­лет элек­тро­да уве­личи­ва­ют.

За­жига­ние ду­ги. Сов­ре­мен­ные ус­та­нов­ки поз­во­ля­ют про­из­во­дить кон­так­тный вы­соко­час­тотный под­жиг ду­ги и кон­так­тное за­жига­ние ду­ги. Бес­контак­тное за­жига­ние ду­ги про­из­во­дит­ся при свар­ке на пе­ремен­ном то­ке, кон­так­тное — на пос­то­ян­ном то­ке.

Для бес­контак­тно­го за­жига­ния ду­ги не­об­хо­димо приб­ли­зить элек­трод го­рел­ки к де­тали, но не ка­саться его; на­жать кноп­ку вклю­чения триг­ге­ра (при этом про­изойдут и­они­зация ду­гово­го про­межут­ка и воз­бужде­ние ду­ги). Ес­ли в те­чение 1 с ду­га не за­горит­ся, то элек­трон­ная схе­ма от­клю­чит ос­цилля­тор. От­пустив кноп­ку триг­ге­ра и пов­торно на­жав ее, де­ла­ют вто­рую по­пыт­ку воз­бужде­ния ду­ги. В большинс­тве слу­ча­ев воз­бужде­ние ду­ги об­легча­ет­ся, ес­ли при­кос­нуться кра­ем соп­ла к из­де­лию.

При кон­так­тном за­жига­нии ду­ги элек­трод приб­ли­жа­ет­ся к де­тали в мес­те на­чала свар­ки и на 1…2 с слег­ка ка­са­ет­ся по­вер­хнос­ти де­тали; при этом про­ис­хо­дит ра­зог­рев за­ос­трен­но­го кон­ца элек­тро­да. За­тем элек­трод мед­ленно при­под­ни­ма­ет­ся вверх. Ра­зог­ре­тый ко­нец вольфра­мово­го элек­тро­да яв­ля­ет­ся хо­рошим ис­точни­ком элек­тро­нов. Про­ис­хо­дят и­они­зация ду­гово­го про­межут­ка и воз­бужде­ние ду­ги. Ду­га фор­ми­ру­ет­ся, ког­да элек­трод под­нят.

Ре­жим кон­так­тно­го за­жига­ния име­ет ог­ра­ниче­ние сва­роч­но­го то­ка при ка­сании элек­тро­дом из­де­лия. Это пре­дох­ра­ня­ет вольфра­мовый элек­трод от пе­рег­ре­ва и при­липа­ния, а ме­талл свар­но­го шва — от заг­рязне­ния.

Опи­сан­ный ме­тод кон­так­тно­го за­жига­ния ду­ги тре­бу­ет оп­ре­делен­но­го на­выка. Бо­лее прос­той ме­тод пред­став­лен на рис. 3.7. Для за­жига­ния ду­ги нуж­но слег­ка при­кос­нуться к из­де­лию 1 и на­жать на кноп­ку триг­ге­ра; при этом нач­нет по­даваться за­щит­ный газ и не­большой ток пойдет че­рез элек­трод. За­тем сле­ду­ет мед­ленно нак­ло­нить го­рел­ку так, что­бы соп­ло кос­ну­лось из­де­лия 2, и про­дол­жить нак­лон, что­бы элек­трод отор­вался от из­де­лия; ду­га за­жига­ет­ся 3. Пос­ле это­го на­до при­под­нять го­рел­ку; ток под­ни­мет­ся до за­дан­но­го уров­ня в те­чение за­дан­но­го вре­мени на­рас­та­ния 4.

Рис. 3.7.Контактное зажигание дуги:
1 … 4 — последовательность действий

По­луче­ние свар­но­го шва. Пос­ле то­го как за­горит­ся ду­га, нуж­но дер­жать го­рел­ку пер­пенди­куляр­но по­вер­хнос­ти из­де­лия и со­вер­шать не­большие кру­говые дви­жения, по­ка не сфор­ми­ру­ет­ся сва­роч­ная ван­на. Пос­ле то­го как сфор­ми­ру­ет­ся сва­роч­ная ван­на не­об­хо­димо­го раз­ме­ра, сле­ду­ет нак­ло­нить го­рел­ку под уг­лом 75° к по­вер­хнос­ти из­де­лия и на­чать мед­ленно и рав­но­мер­но пе­реме­щать ее вдоль свар­но­го шва. Ско­рость пе­реме­щения вы­бира­ет­ся та­кой, что­бы сва­роч­ная ван­на все вре­мя ос­та­валась яр­кой и жид­кой. Ни­каких ко­леба­ний или дру­гих пе­реме­щений, кро­ме ус­тойчи­вого дви­жения впе­ред, про­из­во­дить не сле­ду­ет.

За­тем пе­ремес­тить го­рел­ку на зад­ний край сва­роч­ной ван­ны и до­бавить ме­талл при­садоч­ной про­воло­ки быс­трым ка­сани­ем про­воло­кой внеш­не­го края сва­роч­ной ван­ны. При­садоч­ную про­воло­ку нуж­но дер­жать под уг­лом 15° к по­вер­хнос­ти де­тали.

Пос­ле это­го нуж­но уда­лить при­садоч­ную про­воло­ку и пе­ремес­тить ду­гу на внеш­ний край сва­роч­ной ван­ны. Ког­да сва­роч­ная ван­на вновь ста­нет яр­кой и жид­кой, сле­ду­ет пов­то­рить опе­рацию по до­бав­ле­нию при­садоч­но­го ме­тал­ла. Вы­сота и ши­рина ва­лика свар­но­го шва за­висит от ско­рос­ти свар­ки (про­дольно­го пос­ту­пательно­го дви­жения), по­переч­но­го пе­реме­щения го­рел­ки и ко­личес­тва при­садоч­но­го ме­тал­ла, вво­димо­го в сва­роч­ную ван­ну.

В про­цес­се свар­ки го­рячий ко­нец при­садоч­ной про­воло­ки не дол­жен вы­ходить из зо­ны ох­ва­та за­щит­но­го га­за. Пос­ле прек­ра­щения свар­ки еще не­кото­рое вре­мя в сре­де инер­тно­го га­за дол­жны на­ходиться не только элек­трод и сва­роч­ная ван­на, но и го­рячий ко­нец при­садоч­ной про­воло­ки.

Свар­ка сты­ково­го шва без раз­делки кро­мок в ниж­нем по­ложе­нии. Свар­ку сты­ково­го шва в ниж­нем по­ложе­нии про­из­во­дят по опи­сан­ной ме­тоди­ке (по­луче­ние свар­но­го шва). При вы­пол­не­нии свар­ки не­об­хо­димо сле­дить, что­бы ду­га все вре­мя рас­по­лага­лась по ли­нии сты­ка. Ско­рость свар­ки вы­бира­ют та­кой, что­бы по­лучить нуж­ную глу­бину проп­лавле­ния. За­кан­чи­вая шов, что­бы за­варить кра­тер, нуж­но уменьшить угол нак­ло­на го­рел­ки и дать больше при­садоч­но­го ме­тал­ла.

Свар­ка со­еди­нения внах­лес­тку в ниж­нем по­ложе­нии. Воз­бу­див ду­гу, нуж­но сфор­ми­ровать сва­роч­ную ван­ну так, что­бы она пе­рек­ры­вала то­рец вер­хне­го лис­та и по­вер­хность ниж­не­го лис­та, об­ра­зуя рав­носто­рон­ний тре­угольник. Пос­кольку рас­плав­ленная по­вер­хность края вер­хне­го лис­та стре­мит­ся стечь с об­ра­зова­ни­ем под­ре­за, очень важ­но по­доб­рать пра­вильный угол нак­ло­на го­рел­ки. При­садоч­ная про­воло­ка по­да­ет­ся в пе­ред­ний край сва­роч­ной ван­ны че­рез каж­дые 5…6 мм в ко­личес­тве, дос­та­точ­ном для об­ра­зова­ния пол­нопро­фильно­го шва. За­кан­чи­вать свар­ной шов, что­бы не бы­ло кра­тера, сле­ду­ет так же, как и в слу­чае сты­ково­го со­еди­нения.

Свар­ка уг­ло­вого шва тав­ро­вого со­еди­нения в ниж­нем по­ложе­нии. При свар­ке сле­ду­ет учи­тывать, что бо­ковая (вер­ти­кальная) по­вер­хность наг­ре­ва­ет­ся сильнее и быс­трее на­чина­ет пла­виться. Угол нак­ло­на го­рел­ки дол­жен быть та­ким, что­бы бњльшая часть теп­ло­ты при­ходи­лась на го­ризон­тальную по­вер­хность. Для то­го что­бы дер­жать ко­рот­кую ду­гу и иметь воз­можность для про­вара кор­ня шва, не­об­хо­димо уве­личить вы­лет элек­тро­да. При­садоч­ную про­воло­ку по­да­ют на край сва­роч­ной ван­ны в точ­ку, где на­чина­ет­ся плав­ле­ние ме­тал­ла. Кор­ректи­ров­ка в про­цес­се свар­ки уг­ла нак­ло­на го­рел­ки и раз­ме­щения при­садоч­ной про­воло­ки по­мога­ет из­бе­жать под­ре­зов. Кро­ме то­го, впа­дина сва­роч­ной ван­ны во из­бе­жание вог­ну­тос­ти шва дол­жна за­пол­няться при­садоч­ной про­воло­кой.

Свар­ка уг­ло­вого со­еди­нения в ниж­нем по­ложе­нии и «в ло­доч­ку». Вы­пол­не­ние шва «в ло­доч­ку» рас­смот­рим на при­мере свар­ки об­ратной сто­роны уг­ло­вого сты­ка в ниж­нем по­ложе­нии. Оба края при­мыка­ющих де­талей дол­жны пла­виться, а сва­роч­ная ван­на дол­жна про­ходить по сред­ней ли­нии; при­садоч­ный ме­талл до­бав­ля­ют в ко­личес­тве, дос­та­точ­ном для по­луче­ния вы­пук­ло­го шва. При свар­ке тон­ких ма­тери­алов мож­но об­хо­диться без при­ем­но­го ма­тери­ала, сплав­ляя кром­ки сты­ку­емых де­талей.

В про­цес­се свар­ки, не­зави­симо от ти­па со­еди­нения и его по­ложе­ния в прос­транс­тве, все вни­мание дол­жно быть скон­цен­три­рова­но на сва­роч­ной ван­не.

Сва­роч­ная ван­на — это зо­на, в ко­торой про­ис­хо­дит рас­плав­ле­ние и сли­яние ме­тал­лов.

Уп­равле­ние сва­роч­ной ван­ной и глу­биной проп­лавле­ния име­ет пер­восте­пен­ное зна­чение при свар­ке в лю­бом прос­транс­твен­ном по­ложе­нии.

Пра­вила для вы­пол­не­ния ка­чес­твен­но­го со­еди­нения в лю­бом прос­транс­твен­ном по­ложе­нии ос­та­ют­ся те­ми же, что и при свар­ке в ниж­нем по­ложе­нии. Ос­новные пра­вила: чис­то­та сва­рива­емой по­вер­хнос­ти, хо­рошая сбор­ка под свар­ку, пред­ва­рительный наг­рев, ес­ли он тре­бу­ет­ся, дос­та­точ­ный по­ток за­щит­но­го га­за и пра­вильно выб­ранный сва­роч­ный ток. Кро­ме то­го, при свар­ке (кро­ме ниж­не­го по­ложе­ния) сле­ду­ет ис­пользо­вать большой сва­роч­ный ток и нап­лавлять большой ва­лик свар­но­го шва. Нап­равлять ду­гу сле­ду­ет так, что­бы не до­пус­кать пе­рег­ре­ва сва­рива­емых де­талей. Пе­рег­рев при­водит к сви­санию ме­тал­ла шва или про­жогу. Фор­ми­рова­ние ва­лика свар­но­го шва и по­рядок действий по до­бав­ле­нию при­садоч­но­го ме­тал­ла не­об­хо­димо вы­пол­нять пра­вильно, что­бы га­ран­ти­ровать пол­ное сли­яние меж­ду пор­ци­ями до­бав­ленно­го ме­тал­ла.

Свар­ка в го­ризон­тальном по­ложе­нии. При свар­ке в го­ризон­тальном по­ложе­нии за­жигать ду­гу нуж­но на краю сты­ка. За­тем сле­ду­ет спо­зици­они­ровать го­рел­ку (нак­лон от го­ризон­та­ли вниз — 15°, от­кло­нение на­зад (от нап­равле­ния свар­ки) — 15°). Пос­ле то­го как сва­роч­ная ван­на сфор­ми­рова­на, нуж­но под­вести сва­роч­ную про­воло­ку на внеш­ний край сва­роч­ной ван­ны к вер­ху де­тали, за­тем пе­ремес­тить го­рел­ку по хо­ду свар­ки (рис. 3.8). Пра­вильно выб­ранная дли­на ду­ги с со­от­ветс­тву­ющей ей ско­ростью свар­ки пре­дот­вра­тит про­жоги и сквоз­ное плав­ле­ние.

Рис. 3.8.Сварка в горизонтальном положении:
1 — горелка; 2 — присадочная проволока; 3 — шов; 4 — свариваемые детали

Свар­ка в вер­ти­кальном по­ложе­нии. При свар­ке в вер­ти­кальном по­ложе­нии сни­зу вверх свар­ка на­чина­ет­ся вни­зу со­еди­нения с до­бав­ле­ни­ем при­садоч­но­го ме­тал­ла свер­ху. Не­об­хо­димо по­пытаться соз­дать «по­лоч­ку» и с каж­дым при­кос­но­вени­ем сва­роч­ной про­воло­кой под­ни­мать ее вы­ше и вы­ше. Все вре­мя дол­жна быть пло­щад­ка для на­ложе­ния сле­ду­ющей пор­ции при­садоч­но­го ме­тал­ла. Ес­ли свар­ной шов ши­рокий, то соз­да­ют по­лоч­ку сна­чала с од­ной сто­роны шва, за­тем с дру­гой и со­еди­ня­ют их пе­ремыч­кой.

При свар­ке сты­ково­го шва с раз­делкой кро­мок нуж­но уве­личить вы­лет элек­тро­да, а то­рец соп­ла мо­жет опи­раться на край шва. Го­рел­кой со­вер­ша­ют­ся не­большие ко­леба­ния вверх и вниз. Эта тех­ни­ка свар­ки спо­собс­тву­ет ус­тойчи­вос­ти ру­ки, но зат­рудня­ет наб­лю­дение за сва­роч­ной ван­ной.

При свар­ке свер­ху вниз ис­пользу­ют по­вер­хностное на­тяже­ние рас­плав­ленно­го ме­тал­ла и дав­ле­ние ду­ги, зас­тавля­ющей дер­жать рас­плав­ленный ме­талл в сва­роч­ной ван­не. Свар­ка свер­ху вниз в вер­ти­кальном по­ложе­нии при­меня­ет­ся пре­иму­щес­твен­но для свар­ки тон­ко­го ме­тал­ла. На рис. 3.9 по­каза­но по­ложе­ние го­рел­ки и при­садоч­ной про­воло­ки при свар­ке в вер­ти­кальном по­ложе­нии.

Рис. 3.9.Положение горелки 1 и присадочной проволоки 2 при сварке в потолочном положении

Свар­ка в по­толоч­ном по­ложе­нии. Свар­ка в по­толоч­ном по­ложе­нии на­ибо­лее труд­ная. Как и при свар­ке в вер­ти­кальном по­ложе­нии, си­ла тя­жес­ти, зас­тавля­ющая вы­текать рас­плав­ленный ме­талл из сва­роч­ной ван­ны, ус­ложня­ет свар­ку.

В от­ли­чие от свар­ки сни­зу вверх в вер­ти­кальном по­ложе­нии, ког­да мож­но соз­дать «по­лоч­ку» и, пос­те­пен­но ее на­ращи­вая, по­лучать свар­ной шов, при свар­ке в по­толоч­ном по­ложе­нии при­ходит­ся по­лагаться только на по­вер­хностное на­тяже­ние рас­плав­ленно­го ме­тал­ла сва­роч­ной ван­ны, дав­ле­ние ду­ги и ком­би­нацию уменьше­ния сва­роч­но­го то­ка и ско­рос­ти свар­ки.

При свар­ке сты­ковых швов без раз­делки кро­мок и уг­ло­вых швов в по­толоч­ном по­ложе­нии мож­но уве­личить вы­лет элек­тро­да и опи­раться тор­цом соп­ла го­рел­ки об од­ну или обе сто­роны сты­ка. В про­цес­се свар­ки свар­щик мо­жет опи­раться нес­кольки­ми пальца­ми ру­ки или всей ру­кой, дер­жа­щей го­рел­ку или при­садоч­ную про­воло­ку, на по­вер­хность сва­рива­емой де­тали, что­бы при­дать ус­тойчи­вость ру­ке.

Уро­вень теп­ловло­жения в сва­роч­ную ван­ну при свар­ке в по­толоч­ном по­ложе­нии чрез­вы­чайно ва­жен. Теп­ловло­жение в свар­ной шов дол­жно быть меньше, чем при свар­ке в го­ризон­тальном и ниж­нем по­ложе­нии, т. e. не­об­хо­димо уменьшить сва­роч­ный ток на 5…10%. Это да­ет меньший раз­мер сва­роч­ной ван­ны и тем са­мым пре­дот­вра­ща­ет вы­тека­ние и па­дение из сва­роч­ной ван­ны рас­плав­ленно­го ме­тал­ла свар­но­го шва. Кро­ме то­го, меньшая сва­роч­ная ван­на яв­ля­ет­ся бо­лее уп­равля­емой.

По­ток же за­щит­но­го га­за, на­обо­рот, нуж­но уве­личить. На рис. 3.10 по­каза­но по­ложе­ние го­рел­ки и при­садоч­ной про­воло­ки при свар­ке в по­толоч­ном по­ложе­нии. Не­сом­ненно, свар­ка в по­толоч­ном по­ложе­нии очень труд­на и уто­мительна для свар­щи­ка, по­это­му про­цесс свар­ки мед­ленный и дол­гий. Большинс­тво не­опыт­ных свар­щи­ков счи­та­ют свар­ку в по­толоч­ном по­ложе­нии не­удоб­ной, по­это­му при свар­ке в по­толоч­ном по­ложе­нии же­лательно при­нять ком­фор­тную по­зу. Это по­может дер­жать го­рел­ку ус­тойчи­во, ров­но и ма­нипу­лиро­вать при­садоч­ной про­воло­кой.

Рис. 3.10.Положение горелки и присадочной проволоки при сварке в потолочном положении:
1 — шов; 2 — присадочная проволока; 3 — горелка; 4 — свариваемые детали

Свар­ка труб. Свар­ка неп­ла­вящим­ся вольфра­мовым элек­тро­дом да­ет са­мые вы­соко­качес­твен­ные швы при свар­ке труб с ми­нимальной де­фор­ма­ци­ей. Свар­ка труб тре­бу­ет большо­го уме­ния, и только свар­щик, ос­во­ив­ший свар­ку сты­ковых швов во всех прос­транс­твен­ных по­ложе­ни­ях, мо­жет ка­чес­твен­но ее вы­пол­нить.

Пос­кольку в большинс­тве слу­ча­ен свар­ка труб про­из­во­дит­ся с за­зором, не­об­хо­димо за­щищать свар­ной шов. Это мож­но сде­лать кон­це­вой заг­лушкой, на­дева­емой на тру­бу, с по­дачей внутрь за­щит­но­го га­за, или прос­то зак­рыть то­рец тру­бы бу­магой и уп­лотнить скот­чем, но обя­зательно по­дать внутрь за­щит­ный газ.

Для свар­ки труб не­об­хо­димо при­менять только вольфра­мовые элек­тро­ды с со­дер­жа­ни­ем 1,5% лан­та­на или 2,0% то­ра. Кро­ме то­го, ко­ничес­кая за­точ­ка элек­тро­да дол­жна иметь при­туп­ле­ние ди­амет­ром 0,5 мм. Эта не­большая плос­кая точ­ка по­мога­ет рав­но­мер­но рас­пре­делить ду­гу на сов­ме­ща­емых кра­ях сты­ка.

На­ибо­лее по­пуляр­на тех­ни­ка свар­ки, ког­да соп­ло опи­ра­ет­ся на края свар­но­го со­еди­нения. Эта тех­ни­ка поз­во­ля­ет ис­пользо­вать спе­цифи­че­ский спо­соб ма­нипу­лиро­вания го­рел­кой с ком­би­наци­ей чрез­вы­чайно больших га­зовых со­пел и поз­во­ля­ет хо­рошо сфор­ми­ровы­вать свар­ной шов при ми­нимальной ус­та­лос­ти свар­щи­ка. При свар­ке сек­ций тру­боп­ро­вода меж­ду ни­ми ос­та­ет­ся за­зор, ко­торый дол­жен быть меньше ди­амет­ра при­садоч­ной про­воло­ки. Про­воло­ка дол­жна опи­раться на кром­ки за­зора, не прос­кальзы­вая внутрь.

Для кор­не­вого про­хода опи­ра­ют­ся га­зовым соп­лом на обе кром­ки свар­но­го шва, слег­ка по­вора­чивая го­рел­ку от од­ной сто­роны к дру­гой. Пос­ле фор­ми­рова­ния сва­роч­ной ван­ны со­вер­ша­ют не­большие мед­ленные пе­реме­щения го­рел­ки впе­ред-на­зад, пос­те­пен­но прод­ви­га­ясь по хо­ду свар­ки.

Сва­роч­ная про­воло­ка не пог­ру­жа­ет­ся пе­ри­оди­чес­ки в сва­роч­ную ван­ну, а пос­то­ян­но дер­жится на ее пе­ред­нем крае. Ког­да кор­не­вой про­ход за­вер­шен, на го­рел­ку ус­та­нав­ли­ва­ет­ся большее соп­ло так, что­бы соп­ло опи­ралось на кром­ки за­зора и на по­верх­ность шва кор­не­вого про­хода. Во вре­мя свар­ки со­вер­ша­ют не­большие мед­ленные пе­реме­щения го­рел­ки впе­ред-на­зад, пос­те­пен­но прод­ви­га­ясь по хо­ду свар­ки. Сва­роч­ную про­воло­ку дер­жат на пе­ред­нем крае сва­роч­ной ван­ны, не оку­ная ее в рас­плав­ленный ме­талл. Тре­тий и пос­ле­ду­ющие про­ходы вы­пол­ня­ют так же.

Ме­тоди­ка свар­ки труб с опи­рани­ем соп­ла на кром­ки шва тре­бу­ет уве­личен­но­го вы­лета элек­тро­да, но элек­трод не дол­жен ка­саться рас­плав­ленно­го ме­тал­ла сва­роч­ной ван­ны.

По окон­ча­нии про­цес­са свар­ки ду­гу сле­ду­ет об­ры­вать по­ниже­ни­ем сва­роч­но­го то­ка или пос­те­пен­ным ее уд­ли­нени­ем.

Свар­ка им­пульсной ду­гой. При свар­ке вольфра­мовым элек­тро­дом ду­га мо­жет го­реть как при прак­ти­чес­ки пос­то­ян­ной си­ле сва­роч­но­го то­ка, так и при ее из­ме­нении по оп­ре­делен­ной прог­рамме. Дан­ный спо­соб при­меня­ет­ся при свар­ке ме­тал­ла тол­щи­ной от до­лей мил­ли­мет­ров до 3…4 мм. Ис­пользо­вание то­ка, дос­та­точ­но­го по зна­чению для ста­бильно­го го­рения ду­ги и вклю­ча­емо­го пе­ри­оди­чес­ки им­пульса­ми, с час­то­той до 25 им­пульсов в се­кун­ду, уменьша­ет раз­ме­ры сва­роч­ной ван­ны (рис. 3.11). Шов об­ра­зу­ет­ся из от­дельных рас­плав­ленных ванн. В пе­реры­ве меж­ду им­пульса­ми то­ка сва­роч­ная ван­на час­тично крис­талли­зу­ет­ся, сни­жая ве­ро­ят­ность про­жогов. Од­на­ко при больших пе­реры­вах меж­ду им­пульса­ми ду­говой про­межу­ток те­ря­ет но­сите­лей за­рядов (и­оны); пов­торное воз­бужде­ние ду­ги зат­рудня­ет­ся. Для уменьше­ния вли­яния дан­но­го фак­то­ра в па­узах меж­ду им­пульса­ми под­держи­ва­ет­ся де­жур­ная ду­га с уменьшен­ным то­ком. Ре­гули­руя со­от­но­шение меж­ду то­ком ос­новной ду­ги, то­ком де­жур­ной ду­ги, дли­тельностью им­пульса и дли­тельностью па­узы, из­ме­ня­ют фор­му и раз­ме­ры шва. Этот спо­соб поз­во­ля­ет сва­ривать сты­ковые со­еди­нения «на ве­су» во всех прос­транс­твен­ных по­ложе­ни­ях.

Рис. 3.11.Изменение силы тока и напряжения при импульсной аргонодуговой сварке (а) и форма шва в плоскости листа (б) и в продольном сечении (в):
I _св — ток дуги в импульсе; I _деж — ток дуги в дежурном режиме (пауза); t _св — длительность импульса; t _п — длительность паузы; U _д — напряжение на дуге

 

3.5Техника плазменной сварки

Плаз­менная свар­ка яв­ля­ет­ся вы­соко­про­из­во­дительным про­цес­сом, при ко­тором в ка­чес­тве ис­точни­ка теп­ло­ты ис­пользу­ют плаз­менную струю — по­ток и­они­зиро­ван­ных час­тиц, об­ла­да­ющих большим за­пасом энер­гии. Тем­пе­рату­ра плаз­менной струи дос­ти­га­ет 20000…30000°С.

От ду­гово­го спо­соба свар­ки плаз­менная свар­ка от­ли­ча­ет­ся фор­мой ду­ги. Ду­га при свар­ке неп­ла­вящим­ся элек­тро­дом в сре­де инерт­но­го га­за име­ет фор­му ко­локо­ла. При плаз­менной свар­ке вследс­твие об­жа­тия стен­ки соп­ла ду­га при­нима­ет ци­лин­дри­че­скую фор­му (так на­зыва­емая сжа­тая ду­га) (рис. 3.12). Плаз­мо­об­ра­зу­ющий газ по­да­ет­ся в ка­меру го­рел­ки и, вы­текая че­рез соп­ло 3, сжи­ма­ет ду­гу. Часть га­за, про­ходя че­рез столб ду­ги, наг­ре­ва­ет­ся, и­они­зиру­ет­ся и вы­ходит из соп­ла 3 в ви­де плаз­менной струи. На­руж­ный слой, омы­ва­ющий столб ду­ги, ос­та­ет­ся от­но­сительно хо­лод­ным и соз­да­ет элек­три­чес­кую и теп­ло­вую изо­ляцию меж­ду ду­гой и соп­лом, пре­дох­ра­няя его от раз­ру­шения. При плаз­менной свар­ке ду­га мо­жет быть двух ви­дов: пря­мого и кос­венно­го действия. Ду­га, го­рящая меж­ду элек­тро­дом 1 и де­талью 5, на­зыва­ет­ся ду­гой пря­мого действия, а ду­га, го­рящая меж­ду элек­тро­дом 1 и соп­лом 3, — ду­гой кос­венно­го действия. Че­рез га­зоза­щит­ное соп­ло (на рис. 3.12 не по­каза­но) осу­щест­вля­ет­ся до­пол­ни­тельная за­щита зо­ны свар­ки инер­тным га­зом, ко­торая не­об­хо­дима в свя­зи с тем, что вы­соко­тем­пе­ратур­ная струя ис­те­ка­ет с большой ско­ро­стью и ув­ле­ка­ет с со­бой в зо­ну свар­ки ок­ру­жа­ющий воз­дух. В ос­новном при­меня­ют­ся го­рел­ки пря­мого действия.

Рис. 3.12.Схема процесса плазменной сварки:
1 — вольфрамовый электрод; 2 — цанга; 3 — сопло; 4 — плазменная дуга; 5 — свариваемая деталь

Мик­роплаз­менная свар­ка. Для соз­да­ния плаз­менной струи ис­пользу­ют ду­говой раз­ряд зна­чительной дли­ны, воз­бужда­емый меж­ду стер­жне­вым элек­тро­дом и плос­ким элек­тро­дом с от­вер­сти­ем (соп­лом) в элек­три­чес­ки нейтральном ка­нале, че­рез ко­торый про­пус­ка­ют газ (рис. 3.13). Газ 2, про­ходя по ка­налу в нап­равле­нии от стер­жне­вого элек­тро­да 1 к соп­лу 5 че­рез плаз­му ду­ги 6, в ре­зульта­те со­уда­рения с элек­тро­нами и­они­зиру­ет­ся. Из соп­ла вы­ходит плаз­менная струя 4. Стен­ки ка­нала 7 и соп­ла ох­лажда­ют­ся во­дой 3. Струя име­ет ста­бильную фор­му яр­ко све­тяще­гося ко­нуса (яд­ра), ок­ру­жен­но­го све­тящим­ся фа­келом. Наг­рев осу­щест­вля­ет­ся в ос­новном за счет не­пос­редс­твен­ной бом­барди­ров­ки по­вер­хнос­ти наг­ре­ва­емо­го те­ла час­ти­цами струи.

Рис. 3.13.Схема создания микроплазменной струи:
1 — электрод; 2 — газ; 3 — вода; 4 — плазменная струя; 5 — сопло; 6 — дуга; 7 — канал; Е — напряженность электрического поля; l _д — длина дуги

Для свар­ки ме­тал­ла осо­бо ма­лых тол­щин, от де­сят­ков мик­ро­мет­ров до 1 мм, мел­ких и мельчайших де­талей ус­пешно ис­пользу­ет­ся раз­но­вид­ность плаз­менной свар­ки, из­вес­тная под наз­ва­ни­ем «мик­роплаз­менная свар­ка» (или свар­ка игольча­той ду­гой), по­тому что здесь струя плаз­мы ди­амет­ром 1,5…2,0 мм за­кан­чи­ва­ет­ся ос­три­ем. При­меня­емая си­ла то­ка — 0,1…10,0 А, рас­ход га­за — 10…30 л/ч, ди­аметр соп­ла — 0,8 мм. Фор­ми­ру­ющий газ при­да­ет плаз­менной струе фор­му иг­лы.

Вспо­мога­тельная ду­га за­жига­ет­ся за­мыка­ни­ем кон­такта внут­ри го­рел­ки и го­рит пос­то­ян­но. Мож­но ра­ботать ду­гой как пря­мого, так и кос­венно­го действия; ду­га ус­тойчи­ва и пос­то­ян­на, лег­ко за­жига­ет­ся при на­личии пос­то­ян­но го­рящей вспо­мога­тельной ду­ги. Ду­га под­держи­ва­ет­ся дли­ной око­ло 10…12 мм, и слу­чайные ко­леба­ния дли­ны ду­ги око­ло ±1 мм не ока­зыва­ют за­мет­но­го вли­яния на ка­чес­тво свар­ки. Спо­соб яв­ля­ет­ся эф­фектив­ным для свар­ки очень тон­ких лис­тов, про­волок и др. Плаз­менный фа­кел с ос­трым игольча­тым кон­цом и не­чувс­тви­тельностью к ко­леба­ни­ям дли­ны ду­ги до ±1 мм по­выша­ет ка­чес­тво ра­боты, а очер­та­ния швов де­ла­ет точ­ны­ми и ак­ку­рат­ны­ми. Мик­роплаз­менная свар­ка ус­пешно ис­пользу­ет­ся при со­еди­нении фольги, про­волок, из­го­тов­ле­нии сильфо­нов, при со­еди­нении про­волоч­ных се­ток и т. д.

 

 

3.6Техника сварки плавящимся электродом в защитных газах

Ду­говая свар­ка пла­вящим­ся элек­тро­дом в за­щит­ных га­зах — это про­цесс со­еди­нения ме­тал­лов плав­ле­ни­ем элек­три­чес­кой ду­гой, го­рящей меж­ду неп­ре­рыв­но по­дава­емым пла­вящим­ся элек­тро­дом и де­талью. Зо­на го­рения ду­ги за­щища­ет­ся с по­мощью га­за (рис. 3.14). За­щит­ный газ и под­вижный пла­вящийся элек­трод — две обя­зательные сос­тавля­ющие это­го про­цес­са.

Рис. 3.14.Схема процесса сварки плавящимся электродом в защитном газе:
1 — электродная проволока; 2 — защитный газ; 3 — направляющая контактная трубка; 4 — газовое сопло; 5 — сварочная ванна; 6 — дуга; 7 — основной металл; 8 — металл шва

При свар­ке пла­вящим­ся элек­тро­дом шов об­ра­зу­ет­ся за счет проп­лавле­ния ос­новно­го ме­тал­ла и рас­плав­ле­ния до­пол­ни­тельно­го ме­тал­ла — элек­трод­ной про­воло­ки. Фор­ма и раз­ме­ры шва по­мимо ско­рос­ти свар­ки, прос­транс­твен­но­го по­ложе­ния элек­тро­да и де­тали за­висят так­же от ха­рак­те­ра рас­плав­ле­ния и пе­рено­са элек­трод­но­го ме­тал­ла в сва­роч­ную ван­ну. Ха­рак­тер пе­рено­са элек­трод­но­го ме­тал­ла оп­ре­деля­ет­ся в ос­новном ма­тери­алом элек­тро­да, сос­та­вом за­щит­но­го га­за, плот­ностью сва­роч­но­го то­ка и ря­дом дру­гих фак­то­ров.

Ха­рак­тер пе­рено­са рас­плав­ленно­го ме­тал­ла име­ет большое зна­чение для ка­чес­твен­но­го фор­ми­рова­ния свар­но­го шва при свар­ке пла­вящим­ся элек­тро­дом в за­щит­ном га­зе. Уп­равляя этим про­цес­сом раз­личны­ми спо­соба­ми (ис­пользуя спе­ци­альные сва­роч­ные про­цес­сы), мож­но всег­да по­лучить ка­чес­твен­ное свар­ное со­еди­нение.

При свар­ке пла­вящим­ся элек­тро­дом в за­щит­ных га­зах мож­но вы­делить нес­колько ос­новных форм рас­плав­ле­ния элек­тро­да и пе­рено­са элек­трод­но­го ме­тал­ла в сва­роч­ную ван­ну:

§ цик­ли­чес­кий ре­жим свар­ки ко­рот­кой ду­гой без раз­брыз­ги­вания;

§ ре­жим свар­ки оп­ти­мизи­рован­ной ко­рот­кой ду­гой;

§ круп­но­капельный про­цесс свар­ки;

§ ре­жим им­пульсной свар­ки;

§ ре­жим струйно­го (Spray) пе­рено­са ме­тал­ла;

§ ре­жим неп­ре­рыв­но­го вра­ща­юще­гося пе­рено­са ме­тал­ла (ро­таци­он­ный пе­ренос).

Ре­жим струйно­го и круп­но­капельно­го, а так­же неп­ре­рыв­но­го вра­ща­юще­гося пе­рено­са ме­тал­ла свя­зан со срав­ни­тельно вы­сокой энер­ги­ей ду­ги и обыч­но ог­ра­ничи­ва­ет­ся свар­кой в ниж­нем и го­ризон­тальном по­ложе­нии ме­тал­ла тол­щи­ной бо­лее 3 мм. Цик­ли­чес­кий ре­жим свар­ки ко­рот­кой ду­гой без раз­брыз­ги­вания и им­пульсная свар­ка име­ют низ­кие энер­ге­тичес­кие по­каза­тели, но обыч­но поз­во­ля­ют сва­ривать ме­талл тол­щи­ной до 3 мм во всех прос­транс­твен­ных по­ложе­ни­ях.

Цик­ли­чес­кий ре­жим свар­ки ко­рот­кой ду­гой без раз­брыз­ги­вания (про­цесс свар­ки с пе­ри­оди­чес­ки­ми ко­рот­ки­ми за­мыка­ни­ями). Дан­ный про­цесс ха­рак­те­рен для свар­ки элек­трод­ны­ми про­воло­ками ди­амет­ром 0,5…1,6 мм при ко­рот­кой ду­ге нап­ря­жени­ем 15…22 В и си­ле то­ка 100…200 А. Пос­ле оче­ред­но­го ко­рот­ко­го за­мыка­ния (ста­дии 8 и 9 на рис. 3.15) си­лой по­вер­хностно­го на­тяже­ния рас­плав­ленный ме­талл на тор­це элек­тро­да стя­гива­ет­ся в кап­лю, приб­ли­жая ее к пра­вильной сфе­ре (ста­дии 1 — 3), соз­да­вая тем са­мым бла­гоп­ри­ят­ные ус­ло­вия для плав­но­го объеди­нения со сва­роч­ной ван­ной, в ре­зульта­те че­го дли­на и нап­ря­жение ду­ги ста­новят­ся мак­си­мальны­ми.

Рис. 3.15.Циклический режим сварки короткой дугой без разбрызгивания (1 — 9 — стадии процесса)

На всех ста­ди­ях про­цес­са ско­рость по­дачи элек­трод­ной про­воло­ки пос­то­ян­на, а ско­рость ее плав­ле­ния из­ме­ня­ет­ся и в ста­ди­ях 3 и 4 меньше ско­рос­ти по­дачи, по­это­му то­рец элек­тро­да с кап­лей приб­ли­жа­ет­ся к сва­роч­ной ван­не (дли­на ду­ги и ее нап­ря­жение уменьша­ют­ся) до ко­рот­ко­го за­мыка­ния (ста­дия 4). Во вре­мя ко­рот­ко­го за­мыка­ния кап­ля рас­плав­ленно­го элек­трод­но­го ме­тал­ла пе­рехо­дит в сва­роч­ную ван­ну, да­лее про­цесс пов­то­ря­ет­ся.

При ко­рот­ком за­мыка­нии рез­ко воз­раста­ет сва­роч­ный ток — до 150…200 А и уве­личи­ва­ет­ся сжи­ма­ющее действие элек­тро­маг­нитных сил (ста­дии 6, 7), сов­мес­тное действие ко­торых раз­ры­ва­ет пе­ремыч­ку жид­ко­го ме­тал­ла меж­ду элек­тро­дом и де­талью. Кап­ля мгно­вен­но от­ры­ва­ет­ся, обыч­но раз­ру­ша­ясь и раз­ле­та­ясь в сто­роны, что при­водит к раз­брыз­ги­ванию. Кро­ме то­го, ток та­кой ве­личи­ны, пы­та­ясь пройти че­рез уз­кую пе­ремыч­ку, об­ра­зовав­шу­юся меж­ду кап­лей и ван­ной, при­водит к вып­леску ме­тал­ла.

Для уменьше­ния раз­брыз­ги­вания элек­трод­но­го ме­тал­ла не­об­хо­димо сжи­ма­ющее уси­лие, воз­ни­ка­ющее в про­вод­ни­ке при ко­рот­ком за­мыка­нии, сде­лать бо­лее плав­ным. Это дос­ти­га­ет­ся вве­дени­ем в ис­точник сва­роч­но­го то­ка ре­гули­ру­емой ин­дуктив­ности. Ве­личи­на ин­дуктив­ности оп­ре­деля­ет ско­рость на­рас­та­ния сжи­ма­юще­го уси­лия. При ма­лой ин­дуктив­ности кап­ля быс­тро и сильно сжи­ма­ет­ся и элек­трод на­чина­ет брыз­гать. При большой ин­дуктив­ности уве­личи­ва­ет­ся вре­мя от­де­ления кап­ли и она плав­но пе­рехо­дит в сва­роч­ную ван­ну. Свар­ной шов по­луча­ет­ся бо­лее глад­ким и чис­тым. В табл. 3.7 при­веде­но вли­яние ин­дуктив­ности на ха­рак­тер свар­ки.

Таблица 3.7. Влияние индуктивности на характер сварки
Ми­нимальная ин­дуктив­ность	Мак­си­мальная ин­дуктив­ность
1. Большая глу­бина проп­лавле­ния. 2. Бо­лее жид­кая сва­роч­ная ван­на. 3. Глад­кий свар­ной шов. 4. Ров­ный ва­лик свар­но­го шва	1. Ис­пользу­ет­ся только при свар­ке от­кры­тых учас­тков ус­тойчи­вой ду­гой. 2. Бо­лее вы­пук­лый ва­лик свар­но­го шва. 3. Уси­лен­ное об­ра­зова­ние брызг. 4. Бо­лее низ­кая тем­пе­рату­ра сва­роч­ной ду­ги

Час­то­та пе­ри­оди­чес­ких за­мыка­ний ду­гово­го про­межут­ка при цик­ли­чес­ком ре­жимe свар­ки ко­рот­кой ду­гой мо­жет из­ме­няться в пре­делах 90…450 за­мыка­ний в се­кун­ду. Для каж­до­го ди­амет­ра элек­трод­ной про­воло­ки в за­виси­мос­ти от ма­тери­ала, за­щит­но­го га­за и дру­гих фак­то­ров су­щес­тву­ет ди­апа­зон сва­роч­ных то­ков, в ко­тором воз­мо­жен про­цесс свар­ки с ко­рот­ки­ми за­мыка­ни­ями. Дан­ный ре­жим удо­бен для свар­ки тон­ко­лис­то­вого ме­тал­ла и при­годен для по­лу­ав­то­мати­чес­кой свар­ки во всех прос­транс­твен­ных по­ложе­ни­ях. При оп­ти­мальных па­рамет­рах про­цес­са по­тери элек­трод­но­го ме­тал­ла на раз­брыз­ги­вание не пре­выша­ют 7%.

Ре­жим свар­ки оп­ти­мизи­рован­ной ко­рот­кой ду­гой. Дан­ный про­цесс со­чета­ет в се­бе цик­ли­чес­кий ре­жим свар­ки ко­рот­кой ду­гой и очень вы­сокую ско­рость по­дачи сва­роч­ной про­воло­ки, что поз­во­ля­ет ис­пользо­вать ко­рот­кую и мощ­ную ду­гу (нап­ря­жение на ду­ге до 26 В при то­ке до 300 А). Дан­ный ре­жим поз­во­ля­ет по­лучать и сва­ривать со­еди­нения с ми­нимальным теп­ловло­жени­ем и низ­кой сте­пенью окис­ле­ния ме­тал­ла шва.

Круп­но­капельный про­цесс свар­ки. Уве­личе­ние плот­ности сва­роч­но­го то­ка (нап­ря­жения) ду­ги (нап­ря­жение на ду­ге — от 22 до 28 В; си­ла то­ка — от 200 до 290 А) спо­собс­тву­ет из­ме­нению ха­рак­те­ра рас­плав­ле­ния и пе­рено­са элек­трод­но­го ме­тал­ла, пе­рехо­ду от свар­ки ко­рот­кой ду­гой с ко­рот­ки­ми за­мыка­ни­ями к про­цес­су с ред­ки­ми ко­рот­ки­ми за­мыка­ни­ями или без них. В сва­роч­ную ван­ну элек­трод­ный ме­талл пе­рено­сит­ся не­регу­ляр­но, от­дельны­ми круп­ны­ми кап­ля­ми раз­лично­го раз­ме­ра, хо­рошо за­мет­ны­ми не­во­ору­жен­ным гла­зом. При этом ухуд­ша­ют­ся тех­но­логи­чес­кие свойства ду­ги, зат­рудня­ет­ся свар­ка в по­толоч­ном по­ложе­нии, а по­тери элек­трод­но­го ме­тал­ла на угар и раз­брыз­ги­вание воз­раста­ют до 15%.

Круп­но­капельный про­цесс свар­ки ха­рак­те­ризу­ет­ся не­качес­твен­ным фор­ми­рова­ни­ем свар­но­го шва.

При ис­пользо­вании инер­тных за­щит­ных га­зов дос­ти­га­ет­ся осе­ори­ен­ти­рован­ный пе­ренос элек­трод­но­го ме­тал­ла без раз­брыз­ги­вания. Дли­на ду­ги при этом дол­жна быть дос­та­точ­ной, что­бы га­ран­ти­ровать от­де­ление кап­ли, преж­де чем она кос­нется рас­плав­ленно­го ме­тал­ла (рис. 3.16).

Рис. 3.16.Крупнокапельный перенос металла при сварке:
а — осеориентированный перенос электродного металла при сварке в инертных газах; б — неосеориентированный перенос капель электродного металла при сварке в углекислом газе; 1 — дуга; 2 — капля электродного металла

Ис­пользо­вание уг­ле­кис­ло­го га­за в ка­чес­тве за­щит­но­го при круп­но­капельном пе­рено­се всег­да да­ет не­осе­ори­ен­ти­рован­ный пе­ренос ка­пель ме­тал­ла. Это яв­ля­ет­ся следс­тви­ем элек­тро­маг­нитно­го от­талки­ва­юще­го воз­действия на них рас­плав­ленных ка­пель. При уг­ле­кис­лотной за­щите ко­нец элек­трод­ной про­воло­ки пла­вит­ся теп­ло­той ду­ги, пе­редан­ной че­рез рас­плав­ленную кап­лю. Кап­ли в ви­де бес­формен­ных ша­риков, про­из­вольно нап­равля­емые че­рез ду­гу, да­ют сильное раз­брыз­ги­вание (рис. 3.17). Свар­ной шов по­луча­ет­ся гру­бый, с вол­нистой по­вер­хностью.

Рис. 3.17.Струйный (а) и крупнокапельный (б) перенос электродного металла:
1 — электродная проволока; 2 — дуга; 3 — капля металла; 4 — сварочная ванна; 5 — основной металл

Ре­жим им­пульсной свар­ки. Для улуч­ше­ния тех­но­логи­чес­ких свойств ду­ги варьиру­ют пе­ри­оди­чес­кое из­ме­нение ее мгно­вен­ной мощ­ности — это им­пульсно-ду­говая свар­ка. Теп­ло­та, вы­деля­емая ос­новной ду­гой, не­дос­та­точ­на для плав­ле­ния элек­трод­ной про­воло­ки со ско­ростью, рав­ной ско­рос­ти ее по­дачи, вследс­твие че­го дли­на ду­гово­го про­межут­ка уменьша­ет­ся.

Под действи­ем им­пульса то­ка про­ис­хо­дит ус­ко­рен­ное рас­плав­ле­ние элек­тро­да, обес­пе­чива­ющее фор­ми­рова­ние кап­ли на его кон­це. Рез­к