Получение деталей из титанового сплава (стр. 4 из 4)

2.3.1 Состав и работа газодинамической системы

В состав газодинамической системы входят элементы, обеспечивающие защиту зоны наплавки выступа, формирование импульсообразующего газа, а также элементы, обеспечивающие регулировку параметров газодинамической системы (рис.2.5).

Рис.2.5 Схема и состав газодинамической системы:

1-мундштук;

2-газодинамическое сопло. Предназначено для улучшения передачи энергии импульса газа капле расплавленного металла;

3-клапан газодинамический. Предназначен для подачи импульсообразующего газа из ресивера в полость сопла;

4-ресивер. Предназначен для накопления энергии импульсообразующего газа;

5-редуктор низкого давления. Предназначен для создания заданного давления в ресивере;

6-редуктор высокого давления. Предназначен для снижения давления, поступающего из баллона;

7-расходомер защитного газа;

8-баллон с аргоном.

При наплавке защитный газ непрерывно поступает в зону горения дуги через редуктор 6, расходомер 7, обеспечивая защиту зоны нагрева детали от повторного окисления.

Импульсообразующий газ поступает в ресивер 4 через редуктор 5. При открытии клапана 3 ресивера газ повышенной скорости подается в сопло 2 и благодаря газодинамической силе сформировавшаяся капля расплавленного металла отрывается от торца электрода и переносится на изделие.

2.4 Выбор защитной среды

Титановые сплавы при повышенных температурах способны взаимодействовать с такими вредными примесями, как кислород, водород, азот, что необходимо учитывать при их обработке и сварке.

Наиболее эффективным защитным газом является аргон, который не токсичен, достаточно широко распространен. Он имеет малый потенциал ионизации и небольшое сопротивление прохождения тока, благодаря чему обеспечивается устойчивое горение дуги при значительной ее длине.

С учетом этого при дуговой точечной наплавке материала шипа деталь и электрод защищаются от действия окружающего воздуха очищенным аргоном(99,5%Ar), который непрерывно подается в зону нагрева и создает нейтральную среду.

В силу различных физических свойств аргон и гелий по разному влияют на процесс электродуговой сварки. Аргон в 1.5 раза тяжелее воздуха (плотность 1.78), а гелий гораздо легче воздуха (плотность 0.178). Поэтому при одинаковом качестве защиты зоны сварного соединения расход аргона гораздо меньше, чем гелия.

Потенциал ионизации аргона (15.7ЭВ) меньше, чем гелия (15.7ЭВ), в результате чего возбуждение и горение сварочной дуги в аргоне стабильное, даже при большой ее длине.

Характеристики дуги в аргоне и гелии различны. При одинаковых токах, напряжение дуги в гелии выше, чем в аргоне, и дуга имеет большую проплавляющую способность, обеспечивая равномерное проплавление. В аргоне проплавление неравномерное: более глубокое в центре и меньше по краям сварного соединения.

Применение гелия, а также смесей с большим содержанием гелия (от 25% до 75%), приводит к повышению качества шва за счет высокой тепловой мощности дуги. Увеличивается не только глубина проплавления основного металла и скорость сварки, о и значительно снижается пористость швов, в 6…10 раз и выше [25]. Применение чистого гелия ограничивается его высокой стоимостью и повышенным разбрызгиванием металла. Стоимость гелия примерно в 6 раз выше стоимости аргона. Учитывая высокую проплавляющую способность дуги в гелии, гелий и его смеси применяют в основном при сварке элементов большой толщины (6…32мм).

На основе проведенного анализа в качестве защитного газа выбран аргон со степенью очистки не менее 99.97%.

2.5 Определение характеристик сварочного тока

Зависимости термофизических свойств сплава ВТ6С от температуры были взяты по рекомендациям [26,27].

Эффективным способом формирования необходимой зоны расплавления является управляемый теплоотвод с нижней поверхности листа. Нагрев на теплоотводящей подставке не позволяет получить сквозное проплавление, что для изготовления ошипованных листовых деталей является необходимым условием получения качественного соединения шипа с листом. При одних и тех же условиях размерами зоны, где нет контакта между теплоотводящей подкладкой и листом. Нанесение расплавленного электродного металла через некоторый промежуток времени после выключения тока дуги приводит к резкому перераспределению температуры в листе к моменту нанесения и к уменьшению зоны расплавленного металла на поверхности листа. Ступенчатое снижение тока дуги позволяет поддерживать необходимое температурное состояние заготовки, обеспечивающее получение соединения наплавленной точки с листом.

Уменьшение тока основной дуги при постоянстве выделяемой на ней энергии приводит к уменьшению температуры и зоны расплавленного металла.

При соответствующем подборе определенной величины тока, на конечной стадии процесса нагрева, возможно поддержание стабильной температуры в заданных точках листовой заготовки.

Таблица 2.5

Максимальная температура отдельных точек листовой заготовки при нагреве ее электрической дугой

Варьируемые параметры процесса нагрева	Расстояние от оси электрической дуги до рассматриваемой точки, мм (обратная сторона листа)
	3	3,75	4,5	5,25

2.6 Цикл наплавки выступа

Процесс наплавки выступа включает в себя ряд операций. К ним относятся подача заданного отрезка электрода в зону горения дуги, возбуждение дежурной дуги, включение и выключение силовой дуги, устройство принудительного отрыва капли от электрода. Все эти операции должны выполняться в определенной последовательности и в заданные промежутки времени.

Учитывая высокие скорости течения процесса наплавки выступа, а также жёсткие требования к его стабильности, он ведется в автоматическом режиме по заданной программе.

Наплавку необходимо производить двумя каплями. В связи с этим цикл наплавки выступа имеет следующий вид (рис.3.1).

Рис.3.1 Цикл наплавки выступа

- время задержки включения силовой дуги. В течении данного времени осуществляется подача электродной проволоки , возбуждение дежурной дуги , предварительная очистка и разогрев листовой заготовки. Обычно это время колеблется в пределах 0,3…0,5 с.

- время горения силовой дуги . В течении этого времени происходит плавление вылета электрода и формирование капли заданной массы, образование расплавленной зоны соединения на листовой заготовке.

- время задержки выключения дежурной дуги и отрыва капли. Применение такой задержки повышает точность нанесения капли.

- время паузы (выстоя) между нанесением первой и второй капли. Исследованиями установлено, что данный параметр играет большую роль в формировании выступа. Чрезмерное уменьшение приводит к растеканию наплавленной первой капли, а увеличение – к низкой прочности соединения второй капли с первой.

- время действия импульсообразующего газа.

Список использованной литературы

1. Корнилов И.И. Титан.-М.: Наука, 1975 г.-310с.