Автоматическая дуговая сварка и её разновидности (стр. 4 из 4)

Замечательный русский изобретатель Н.Г.Славянов был по образованию инженером, металлургом.

Последняя четверть прошлого века явилась периодом становления электротехники-науки о процессах, связанных с практическим применением электрических явлений. 30-летний руководитель орудийных и механических производств на одном из крупнейших в России пушечных заводов в Перми,
Н.Г.Славянов увидел в электротехнике будущее металлургии, обработки металлов. Он глубоко изучил эту область науки.
Через шесть лет после открытия Н.Н.Бенардосом дуговой сварки, в 1888 году Н.Г.Славянов творчески развил эту идею, разработав и применив сварку металлическим электродом. Впервые в мире этот способ был внедрен Славяновым на Пермском заводе.
Он сконструировал и опробовал автоматическое приспособление для регулировки длины дуги. Это был прообраз современных сварочных аппаратов. Изобретение обессмертило его имя и имеет огромное значение и по сей день.
Так Славяновым была написана одна из страниц истории важнейшей области техники – дуговой сварки металлов, находящей самое широкое применение в современной промышленности и строительстве.

Зависимости от способа дуговой сварки

В зависимости от способа дуговой сварки, т.е. от материала применяемого электрода, свойства электрической дуги меняются. Так, при горении дуги между свариваемым металлическим изделием и угольным электродом дуги имеет большую длину и несколько иную форму чем дуга, горящая между изделием и металлическим электродом. В последнем случае явления, происходящие в дуге, значительно сложнее, так как в дуговом промежутке помимо паров, образуемых при сгорании электрода, присутствуют капли расплавленного и пары сгорающего в дуге электродного покрытия. Если дуговая сварка по способу Бенардоса производится голым угольным электродом, то при сварке по способу Славянова на плавящийся металлический электрод обычно наносится покрытие, в зависимости от состава и толщины наносимого слоя может быть ионизирующим либо так называемым качественным, т.е. обеспечивающим получение повышенного качества наплавленного металла.

Ионизирующие покрытия наносятся на электрод слоем, не прерывающим по толщине 0,3-0,5 мм; в состав этих покрытий входят обычно вещества, ионизирующие дуговой промежуток, т.е. способствующие устойчивому горению дуги даже при питании её от источника переменного тока. Ионизирующее покрытие никакой защиты металла от воздуха не осуществляется.

Качественные покрытия наносятся на электрод слоем, достигающим по толщине 1,5 – 3 мм; в состав этих покрытий входит шлакообразующие и газообразующие вещества, защищающие жидкую ванну и капли электродного металла от окружающего воздуха; вещества, способствующие ионизации дуги, а также некоторые легирующие элементы, улучшающие механические свойства наплавленного металла. За счет правильного подбора электродных покрытий сварной шов во многих случаях получает механические свойства более высокие, чем основной свариваемый металл.

Сварка угольным электродом стали, а также чугуна и цветных металлов производится с применением флюса, наносимого на присадочные стержни и на кромки свариваемых деталей.
Различают сварку током примой и обратной полярности. Прямая полярность – это когда положительный вывод источника сварочного тока присоединён к свариваемым изделиям, а отрицательный – к электрододержателю. При этом в дуговом разрядном промежутке изделие являются анодом, а электрод – катодом.

В дуге действует механические силы, направленные вдоль столба дуги
(дутье). Под действием этих сил в жидком металле сварочной ванны образуется лунка, так называемый кратер. В конце швов при затвердевании металла в результате его усадки также образуется углубление, которое называется конечным кратером. Конечный кратер при необходимости либо заваривают, повторно расплавляя металл в этом месте, либо шов выходят на планку, которая удаляется после сварки. При сварке шин с этой же цели швы выводятся в лунке угольных брусков, формующих стыки шин с торцов.

Сварка в среде защитных газов

Разновидностью дуговой сварки является электросварка в среде защитных газов (аргон, углекислый газ), называемое иногда газоэлектрической сваркой, что не совсем правильно отражает сущность процесса.

Дуговая сварка в среде защитных газов заключается в том, что сварочная ванна, конец электрода и присадочного путка, определенные участки шва и околошовной зоны основного металла предохраняются от окисления в процессе сварки при помощи газа. Этот газ подается в зону сварки через сопло специального электродержателя – горелки.

В качестве защитного газа при сварки алюминия и меди применяют нейтральный газ аргон, не взаимодействующий с металлом, а при сварки стали
– углекислый газ, который не является нейтральным и в какой – то мере вступает во взаимодействие с металлом.

Общие требования для автоматической и полуавтоматической сварки под флюсом

Для автоматической и полуавтоматической сварки под флюсом, плавящимся электродом, предъявляется ряд общих требований:

1. Обеспечение стабильности горения дуги и процесса сварки;
2. Получение заданного химического состава металла сварных швов и их свойств;
3. Обеспечение хорошего формирования металла и шлаков;
4. Получение швов без трещин, с минимальным количеством шлаковых включений и пористостью;
5. Легкая отделяемость шлаковой корки от поверхности швов.

Решение этих задач связано с составом свариваемого металла и применяемой электродной проволоки. В связи с этим применяют и разнообразные флюсы.

Иногда при режимах дуговой сварки под флюсом полезно вводить в состав флюсов тонизирующие составляющие. К некоторым высококремнистым флюсам добавляют различные составляющие (К2О, Na2O, CaO и СaF2), для обеспечения стабильности дуги по ее разрывной длине. Повышение стабильности горения дуги позволяет более широко варьировать режимы сварки и в ряде случаев добиваться лучшего формирования швов.

Химический состав металлов швов формируется как за счет основного и электродного металла, так и их химических изменений при сварке, в данном примере, вследствие взаимодействия свариваемых металлов с флюсом.

Применение высокремнистых флюсов при сварке высоколегированных хромоникелевых сталей, дает более грубую столбчатую структуру шва, чем при сварке под низкокремнистыми флюсами. Соответственно, свойства металла шва при грубой структуре хуже.
Естественно, что на химический состав металла влияет также степень защиты от воздуха реакционного сварочного пространства. Определяется она как образующимся, в результате горения дуги, шлаковым куполом над реакционной зоной, так и высотой слоя твердых частиц флюса над этой зоной. Высота слоя, насыпаемого на место сварки флюса, зависит от режима сварки.

Заключение

Автоматизация и механизация процесса дуговой электросварки может быть признана одной из важнейших задач современной сварочной техники. Ручная дуговая сварка слишком трудоемка, требует большого количества квалифицированных кадров, сравнительно дорога, и, естественно, не может обеспечить однородность продукции, а так как последующий контроль качества сварки затруднителен, недостаточно надежен и не всегда выполним, то доверие к качеству сварки снижается и заведомо уменьшаются допускаемые напряжения для сварных швов.

В автоматизации дуговой электросварки за последние годы достигнуты такие успехи, что уже сейчас этот процесс по степени автоматизации основных операций может считаться одним из наиболее передовых и прогрессивных технологических процессов металлообработки.
Автоматизации хорошо поддаются все основные виды дуговой сварки. По степени механизации процесса различают автоматы и полуавтоматы; в последних сохраняется еще значительная доля ручного труда.

Используемая литература:

1. «Технология и оборудование сварки плавлением и термической резки», В.П. Куликов;

2. «Технология конструкционных материалов», А.М. Дальский;

3. Интернет, википедия.