Цели работы:
1. Изучить технологическое оборудование и методы защиты сварного шва от вредного воздействия воздуха.
2. Обосновать режимы сварки деталей способами:
- электродуговым в среде углекислого газа;
- аргонно-дуговым в среде аргона;
3. Провести сварку деталей и оценить ее качество.
Оборудование: полуавтомат сварочный ПДГ – 250 «Рикон»; сварочная установка «Русич – 165»; разрывное приспособление.
Введение
Качество сварки во многом зависит от уровня защиты сварного шва от вредного воздействия воздуха. Известно, что кислород воздуха приводит к выгоранию углерода и легирующих элементов в сварном шве, водород – к образованию трещин, азот – к образованию нитридов.
В практике машиностроения и строительства наиболее распространены следующие способы, обеспечивающие защиту сварного шва от вредного воздействия воздуха:
- ручная электродуговая сварка плавящими электродами с защитным покрытием;
- сварка порошковой проволокой;
- сварка под слоем флюса;
- электрошлаковая сварка;
- сварка в среде защитных газов: углекислого газа, аргона, гелия и смеси газов;
- электронно-лучевая сварка в вакууме.
При реализации первых четырех способов плавятся флюс, обмазка или порошок; горение дуги происходит под слоем шлака, поэтому воздух не проникает к сварочной ванне.
При сварке в средах защитных газов специальный газ из баллона подается в зону горения и оттесняет воздух от сварочной ванны, а при сварке в вакууме, в зоне сварки, естественно, нет воздуха.
Сварочное оборудование
Установки для наплавки в среде углекислого газа ранее комплектовались блочно, т.е. отдельно источник питания и механизм подачи проволоки. В современных установках все это монтируется в одном блоке. Углекислый газ подается от баллона с углекислотой, а на крупных предприятиях имеются системы трубопроводов централизованной подачи газа к рабочим местам.
Установки аргонно-дуговой сварки деталей из обычных и нержавеющих сталей, алюминия, меди, латуни, титана, сплавов магния и других материалов неплавящим вольфрамовым электродом могут работать на постоянном, переменном или импульсном токе. В блок питания чаще всего входят сварочный трансформатор (выпрямитель) и осциллятор, который преобразует переменное напряжение 220 (380) В частотой 50 Гц в высокочастотное (130…260 кГц) напряжение (2…8 кВ). Этот высокочастотный ток высокого напряжения накладывается на основной сварочный ток и способствует разрушению окисных пленок металлов, а аргон, поступая из баллона в зону горения дуги, защищает от проникновения воздуха к сварному шву.
Полуавтомат сварочный трехфазный ПДГ – 250 «Рикон»
Полуавтомат предназначен для ручной электродуговой сварки тонколистовых металлических конструкций из углеродистых и низколегированных сталей в среде защитного углекислого газа плавящим электродом из сплошной стальной проволоки.
Техническая характеристика полуавтомата ПДГ – 250 «Рикон»
1. Напряжение питания - 380 В.
2. Максимальная потребляемая мощность - 6 кВА:
3. Диапазон регулирования скорости подачи электродной
проволоки - 3,5…12 м/мин (60…200 мм/с).
4. Диаметр сварочной проволоки - 0,8…1,2 мм.
5. Максимальный сварочный ток - 250 А.
6. Напряжение холостого хода на ступенях регулирования (не менее):
I - 18 В;
II - 20 В;
III - 22 В;
IV - 26 В;
V - 30 В.
В полуавтомат (рис. 34) входят: сварочный блок с механизмом подачи проволоки; горелка со шлангом для газоэлектрической сварки; баллон с углекислотой, редуктор и шланги.
В корпусе смонтированы силовой понижающий трансформатор и блок выпрямителей. Механизм подачи проволоки роликами подает с катушки сварочную проволоку в горелку.
На лицевой панели расположены:
- разъем для подключения горелки;
- клемма минусового провода;
- ручка переключения силы сварочного тока «Режим»;
- тумблер переключения направления подачи проволоки;
- ручка регулятора скорости подачи проволоки «Подача»;
- автомат включения сети «Сеть».
Сетевое 3–х фазное напряжение 380 В подается на первичные обмотки трансформатора, а переменный ток с вторичной обмотки выпрямляется диодами выпрямителя и поступает плюс (+) на сварочную горелку, а минус (-) через кабель минусового провода к детали, т. е. реализуется при сварке обратная полярность.
Клавиша, расположенная на сварочной горелке, служит для включения полуавтомата в работу. Сварочная проволока подается в зону сварки механизмом подачи через разъемный шланг и сопло сварочной горелки. Защитный газ в зону горения дуги подается из баллона через редуктор, электропневмоклапан, шланг и газовое сопло сварочной горелки.
При сварке в среде углекислого газа (СО2)из-за охлаждающего воздействия газа и обратной полярности будет минимальное коробление деталей, что и необходимо для сварки тонколистовых материалов.
Установка аргонно-дуговой сварки
 |
Установка включает (рис. 35) в себя сварочный трансформатор «Русич – 165», газовую горелку, баллон с аргоном, редуктор и соединительные шланги.
Сварочный трансформатор «Русич – 165А» предназначен для проведения сварочных работ плавящим электродом. Трансформатор представляет собой композицию однофазного (220 В) сварочного трансформатора и возбудителя –стабилизатора дуги, обеспечивающего облегченное зажигание дуги, а также ее стабилизацию и мгновенное восстановление в моменты «просечек» дуги. Это придает дуге свойства «мягкости горения», уменьшения количества брызг и искр во время сварки и, как следствие, возможность сварки высоколегированных, в том числе нержавеющих сталей, алюминия, чугуна и других материалов.
Технические характеристики трансформатора:
1. Номинальное напряжение питающей дуги - 220 В;
2. Напряжение: холостого хода - 34 В;
в режиме сварки - 20…26 В;
3. Сварочный ток - 165 А;
4. Диаметр сварочного электрода - 2,5; 3 мм;
5. Продолжительность максимальной нагрузки - 35 %.
При работе сварочного трансформатора используются различные выходы: первый - сварочный кабель «Земля», а второй - сварочный кабель при ручной электродуговой сварке или специальная клемма для аргонно-дуговой сварки.
Регуляторы расхода газа
Регуляторы (табл. 18) предназначены для понижения давления газа, поступающего в регулятор из баллона (10…20 МПа) и автоматического поддержания постоянным заданного расхода. Давление (расход) газа устанавливается с помощью регулировочного винта (маховичка), а поддерживается автоматически с помощью мембраны, которая периодически открывает и закрывает клапан, соединяющий камеру высокого давления (баллон) и рабочую камеру.
Таблица 18.
Характеристики регуляторов расхода газа
| Показатель | Значения показателя для регуляторов | ||
| У – 30П - 2 | АР – 40 - 2 | АР –10 -2 | |
| Редуцируемый газ | Углекислый газ | Аргон | Аргон |
| Давление газа на входе, МПа (кгс/см2): наибольшее наименьшее | 10(100) 0,8(8) | 20(200) 0,8(8) | 20(200) 1,5(15) |
| Максимальная пропускная способность (дюза № 2, красная шкала), м3/ч (л/мин) | 1,8(30) | 2,4(40) | 0,6(10) |
| Интервал пропускной способности (дюза № 1, черная шкала), м3/ч (л/мин) | 0,3…0,72 (5…12) | 0,3…0,84 (5…14) | 0,03…0,15 (0,5…2,5) |
В корпусе регулятора установлен предохранительный клапан, отрегулированный на давление: 0,6…1,0 МПа для регуляторов У–30П–2 и АР–40-2; 1,2…1,6 МПа - для регулятора АР–10-2. Регулятор расхода углекислого газа У–30П–2 комплектуется электроподогревателем, обеспечивающим работоспособность регулятора при отрицательных температурах окружающего воздуха.
Защитные газы
В качестве защитных газов используются аргон, гелий, углекислый газ или смеси газов. Инертные защитные газы (аргон и гелий) применяются при сварке интенсивно окисляющихся металлов и сплавов: алюминия, титана, молибдена, легированных хромом, никелем и титаном сталей и других материалов. Гелий очень дорогой газ и применяется редко. Аргон поставляется в баллонах (серый цвет окраски поверхности баллона, давление 15 МПа) трех сортов:
- высшего качества, содержит примесей не выше 0, 01%;
- первого качества – не выше 0, 02%;
- второго качества – не выше 0, 05%.
Высший сорт используется для сварки титана, циркония и вольфрама; первый – для алюминия и магния; второй – для стали.
Углекислый газ имеет низкую стоимость, не дефицитен и эффективно используется для сварки конструкций из низкоуглеродистых и низколегированных сталей, поэтому очень широко применяется при изготовлении строительных конструкций. Поставляется углекислый газ в баллонах, (черный цвет окраски поверхности), примесей в газе может быть до 0, 5…1,0%.
При сварке в среде углекислого газа используется плавящий электрод (сварочная проволока), а в среде аргона - неплавящий (вольфрамовый) электрод. В первом случае сварной шов образуется из металла проволоки, а во втором случае в зону горения дуги между неплавящим электродом и деталью вводится присадочный материал, который плавится и после кристаллизации образует сварной шов.
Присадочные материалы
Для сварки сталей в защитных средах используется стальная сварочная проволока. Так как при сварке в среде углекислого газа выгорают легирующие элементы и углерод, то используются специально легированные кремнием и марганцем проволоки (СВ–08ГС, СВ–12ГС,…). Присадочную проволоку изготавливают диаметрами: 0,3; 0,5; 0,8; 1,0; 1,2; 1,6; 2,0; 2,5; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0; 8,0; 10,0 и 12,0 мм. Наиболее распространены в производстве сварочные проволоки диаметрами 0,8;1,0 и 1,2 мм.
Порошковая проволока представляет собой смесь порошкообразных материалов (раскисляющих, легирующих, шлакообразующих и др.), заполненных в трубчатую оболочку из стальной низкоуглеродистой ленты. При сварке плавится оболочка и флюс, в результате металл оболочки образует сварной шов, а расплавленный флюс защищает сварочную ванну от вредного воздействия воздуха, раскисляет и легирует наплавленный металл.
Порошковая проволока применяется при различных способах сварки: под слоем флюса, в среде защитных газов, в том числе очень широко в среде СО2 и без дополнительной защиты.
Порошковую ленту изготовляют методом прокатки и спекания различных порошковых материалов. Лента имеет толщину 1 мм, а ширину от 30 до 100 мм. Лента очень гибкая и поставляется в рулонах.
При сварке в среде аргона в качестве присадочного материала часто используется сплав, аналогичный по составу свариваемому материалу.
