Aniks-lift.ru

Подъемное оборудование
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Сварка неплавящимся электродом: разновидности и описание процесса, преимущества и недостатки

Сварка неплавящимся электродом: разновидности и описание процесса, преимущества и недостатки

При сваривании неплавящимся электродом дуга возникает между электродом, находящимся в горелке, из которой подается защитный газ, и изделием. Для образования шва при этом в сварочную ванну подается присадочный материал. Если сварка ручная, то присадка подается непосредственно сварщиком, если автоматическая, процесс происходит без его участия.

Данный способ сваривания используется для сваривания неферромагнитных материалов, среди которых: магний, алюминий, цирконий, никель, титан, бронза, медь, нержавеющая сталь и другие. Этот метод сварки позволяет сварщику тонко чувствовать глубину проплавления металлов, что способствует хорошему качеству шва. При ручной сварке специалист сам управляет горелкой и присадочным материалом, что избавляет изделие от непроваров и других дефектов сварочного шва.

Область применения метода

Этот метод применяется в основном для сваривания тонкостенных цветных металлов. Он используется в производстве велосипедов, изготовлении различных заготовок. С его помощью изготавливаются различные предметы интерьера из нержавеющей стали и других материалов. Последующая обработка шва делает его практически незаметным.

Неплавящиеся электроды и их типы

На сегодняшний день при изготовлении металлоконструкций с помощью описываемого способа используются такие виды электродов:

  • вольфрамовые. Наиболее распространенный вид, используемый при сварке неплавящимся электродом. Представляет собой стержень диаметром 1-4 мм. Вольфрам имеет очень высокую температуру плавления, что позволяет применять этот материал для изготовления электродов. Делятся на стандартные, иттрированные, лантанированные, торированные;
  • угольные. Часто применяются для сварки изделий из цветных металлов и сталей, имеющих малую толщину стенок и для воздушно-дуговой резки металлов. Используются как с присадкой, так и без, могут складываться по линии сварки или подаваться непосредственно в сварочную ванну. Сварочный процесс при использовании этих материалов проводится на токе величиной не больше 580 А;
  • графитовые. Особенно активно эти электроды применяются при работе с кабелями из меди. Отлично приспособлены к обработке, устойчивы к температурному воздействию и не подвержены быстрому износу. Благодаря всем этим качествам, весьма распространены на отечественном рынке.

Схема сварки неплавящимся электродом

Технология, особенности и оборудование необходимое для сварки

Способ сваривания неплавящимся электродом чаще всего применяют для соединения металлов с толщиной не более 5-6 мм, но это не значит, что его нельзя использовать для сваривания более толстостенных металлов. При сварке без применения присадки шов формируют, оплавляя кромки металла, при использовании присадки она подается в место формирования шва по тому же принципу, что и сварочная проволока при газосварке.

Оборудование, необходимое для сварки неплавящимся электродом, включает в себя:

  • источник сварочного тока, на котором расположен регулятор силы тока, и вольтметр с амперметром для контроля процесса регулирования;
  • TIG-горелку и рукав, которые подсоединяются к сварочному источнику. По рукаву на горелку подается защитный газ, в случае с использованием водяного охлаждения подается также охлаждающая жидкость;
  • газовый баллон с защитным газом, подсоединенный с помощью рукава к источнику сварочного тока и оборудованный регулятором расхода и расходомером газа;
  • обратный кабель для соединения изделия с источником сварочного тока.

При автоматической сварке используются автоматизированные системы для подачи изделий и управления инструментами для сварки.

Аргонная сварка неплавящимся электродом выполнятся переменным (TIG-AC) и постоянным (TIG-DC) токами. При сварке постоянным током может применяться обратная и прямая полярности. Если электрод подключен к плюсовому полюсу источника сварочного тока, то полярность является обратной, и в таком случае для сваривания применяются электроды большего диаметра, чем при прямой. Сваркой на переменном токе пользуются в основном для соединения беррилия, магния и алюминия, имея при этом не такую хорошую стабильность дуги, как на прямом токе, что, впрочем, исправляется наличием режима импульсной сварки на некоторых сварочных аппаратах.

В процессе сваривания длина дуги должна составлять 1,5-3 мм, её напряжение — 22-34 В. Размер вылета неплавящегося электрода не должен быть больше 3-5 мм, а в случае со стыковыми и угловыми швами — не более 5-7 мм.

В роли защитного газа чаще всего используются аргон или смесь аргона с гелием, они немного ухудшают стабильность сварочной дуги, но при этом усиливают её энергию, тем самым увеличивая скорость сварки. Для сваривания изделия толщиной до 10 мм применяют левый тип положения горелки для того, чтобы защитный газ имел прямой доступ к месту формирования шва. Для сварки более толстостенных материалов способ меняют на правый.

Читайте так же:
Машиностроительные станки на общую сумму 6 125

Разновидности сварки

Выделяют 4 виды сварки неплавящимся электродом. Разделение происходит в зависимости от сложности работы и уровня механизации сварочного процесса.

  1. Ручная;
  2. Механизированная;
  3. Автоматизированная;
  4. Роботизированная.

Как проводится сварка

Во время ручного вида рабочий ход горелки и смещение заготовки происходит ручным способом. При механизированном виде перемещение горелки происходит вручную, а подача присадочного материала — механически.

При автоматизированном варианте и перемещении сварочной горелки, и подача присадочного материала (проволока) полностью механизированы. Технологический процесс контролирует оператор.

В процессе роботизированного вида все технологические процессы автономны. Рабочие процессы происходят без вмешательства оператора, самостоятельно.

Разновидности ручной сварки и их особенности

Одним из видов неразъёмных соединений материалов является ручная дуговая наплавка. Она основана на электрической дуге, которая образуется при возникновении контролируемого короткого замыкания.

Ручная дуговая сварка проводится разными способами, которые имеют отличия в технологиях, видах использования разного оборудования, расходных материалах. Выделяют классификации, которые пользуются высоким спросом на производстве:

  • виды механизации — автоматизированный или механизированный;
  • вид и полярность тока;
  • тип электрической дуги;
  • защита сварочной области;
  • разновидность электродов.

У каждого вида имеются подвиды сварочного процесса, которые отличаются техникой использования сварочной дуги. В результате обработки разными типами электродов, деталь изменяет свой химический состав, приобретая свойства нанесённого материала. Это влияет на эксплуатационные характеристики изделия.

Виды ручной сварки классифицируют:

  • по характеру дуги: на короткую сжатую и длинную свободную;
  • по используемым электродам: с плавящимся (покрытым) стержнем и неплавящимся;
  • по воздействию на деталь: прямое, трёхфазное, косвенное.

Особенности сварки металлов неплавящимся электродом и аргоном

Чтобы свариваемые заготовки эффективно плавились под действием неплавящегося электрода и аргона, необходимо точно соблюдать некоторые особенности аргонодуговой сварки. Именно так можно добиться максимального качества конечного результата.

  • Неплавящийся вольфрамовый стержень должен как можно глубже проникать в зазор между заготовками. Сварочная дуга должна быть максимально короткой. Таким способом можно глубже проводить плавку, что отразиться на размерах сварного шва. Он будет меньше, а качество выше.
  • Движение электрода должно производиться строго по центру зазора, и посередине. Отклонения снижают качество шва и его внешний вид.
  • Присадочная проволока не должна выходить за пределы сварного участка, и всегда находиться в зоне аргона. Именно таким образом достигается защита ванны от негативного воздействия кислорода и азота, находящихся в воздухе. Их воздействие приведет к повышению хрупкости сварного шва. Те же самые требования и к неплавкому электроду.
  • Нельзя резко подавать присадку в сварную зону. Это приведет к большому разбрызгиванию металла и к его перерасходу.
  • Подача проволоки при ручной сварке должна производиться под углом. Никаких поперечных отклонений.
  • Нельзя при окончании сварки обрывать шов отводом электрода из зоны сваривания. Нужно просто погасить дугу с помощью реостата.
  • Подавать защитный газ и выключать его после окончания сварки можно только через (за) 10 секунд. Таким способом защищается еще неостывший плавящийся металл, который при соприкосновении с воздухом тут же покроется оксидной пленкой.
  • Обязательно перед началом сварочных работ производится подготовка соединяемых металлических заготовок. Это касается и стали, и алюминия, и других металлов. Нужно стыкуемые плоскости очистить от грязи, ржавчины и других материалов, используя железную щетку или болгарку с металлической щетковидной насадкой. Зачищать надо до металлического блеска. Если есть необходимость (жирные и масляные пятна), то соединяемые поверхности придется обезжирить растворителем или спиртом.
  • Обязательно сопоставляются режимы сварки с толщиною стыкуемых заготовок, учитывая диаметр неплавящегося электрода.
Читайте так же:
Граверные работы по дереву

Сварочный электрод

Сва́рочный электро́д — металлический или неметаллический стержень из электропроводного материала, предназначенный для подвода тока к свариваемому изделию. В настоящее время выпускается более двухсот различных марок электродов [1] [2] [3] , причем более половины всего выпускаемого ассортимента составляют плавящиеся электроды для ручной дуговой сварки [1] .

Сварочные электроды делятся на плавящиеся и неплавящиеся. Неплавящиеся электроды изготовляют из тугоплавких материалов, таких как вольфрам по ГОСТ 23949-80 [4] «Электроды вольфрамовые сварочные неплавящиеся», синтетический графит или электротехнический уголь. Плавящиеся электроды изготавливают из сварочной проволоки, которая согласно ГОСТ 2246—70 [5] разделяется на углеродистую, легированную и высоколегированную [6] . Поверх металлического стержня методом опрессовки под давлением наносят слой защитного покрытия. Роль покрытия заключается в металлургической обработке сварочной ванны, защите её от атмосферного воздействия и обеспечении более устойчивого горения дуги.

История сварочных электродов неразрывно связана с историей развития сварки и сварочных технологий. Впервые электрод был использован в экспериментах, связанных с исследованием свойств электрической дуги (в 1802 профессором В.В. Петровым). В 1882 году русский изобретатель Николай Николаевич Бенардос предложил использовать электрическую дугу, горящую между угольным электродом и металлической деталью, с целью соединения металлических кромок [7] .

Почти одновременно с Н. Н. Бенардосом работал другой крупнейший российский изобретатель — Николай Гавриилович Славянов, много сделавший для развития дуговой сварки. Он критически оценил изобретение Бенардоса и внес в него существенные усовершенствования, касающиеся в первую очередь металлургии сварки. Николай Гавриилович заменил неплавящийся угольный электрод металлическим плавящимся электродом-стержнем, сходным по химическому составу со свариваемым металлом. Другим важным достижением Славянова считается использование расплавленного металлургического флюса, защищающего сварочную ванну от окисления, выгорания металла и накопления в сварном соединении вредных примесей серы и фосфора [7] [8] .

В 1904 году швед Оскар Кьельберг основал в Гётеборге фирму «ESAB». Деятельность предприятия была связана с применением сварки в судостроении. В результате собственных исследований и наблюдений О. Кьельберг изобрел технологию сварки покрытыми плавящимися электродами. Покрытие стабилизировало горение электрической дуги и защищало зону дуговой сварки. В 1906 году им был получен патент «Процесс электрической сварки и электроды для этих целей» [9] . Именно использование покрытых плавящихся электродов дало повод к развитию и использованию сварочных технологий в различных отраслях производства.

Читайте так же:
Культиватор гусиные лапки своими руками чертежи

В 1911 году англичанин А. Строменгер существенно улучшил электродное покрытие. Предложенное им покрытие состояло из асбестового шнура, пропитанного силикатом натрия. Этот шнур наматывался на металлический стержень. Поверх этого покрытия ещё наматывалась тонкая алюминиевая проволока. Такая структура электродного покрытия обеспечивала защиту сварочной ванны и металла сварного шва от атмосферного воздуха за счет образования шлака. Алюминий использовался в качестве раскислителя и обеспечивал удаление кислорода. Под названием «Квази-арк» эти электроды распространились по Европе и Америке [10] .

В октябре 1914 года С. Джонсу был выдан британский патент на метод получения электрода, покрытие которого наносилось методом опрессовки. Металлический стержень проталкивался через фильеру одновременно с шихтой, ложившейся на стержень [10] .

В 1917 году американские ученые О. Андрус и Д. Стреса разработали новый тип покрытия электродов [10] . Стальной стержень был обернут бумагой, приклеенной силикатом натрия. В процессе сварки такое покрытие выделяло дым, защищая сварочную ванну от воздействия воздуха. Также было отмечено, что бумажное покрытие обеспечивало моментальное зажигание электрической дуги с первого касания и стабилизировало её горение. В 1925 году англичанин А. О. Смит использовал для улучшения качества электродного покрытия порошкообразные защитные и легирующие компоненты. В то же время французские изобретатели О. Са-разен и О. Монейрон разработали покрытие электродов, в составе которого были использованы соединения щелочных и щелочноземельных металлов: полевой шпат, мел, мрамор, сода. Благодаря низкому потенциалу ионизации таких элементов, как натрий, калий, кальций, обеспечивалось легкое возбуждение дуги и поддержание её горения [10] .

Таким образом, за первую четверть XX века были разработаны конструкции плавящихся электродов для ручной дуговой сварки, методы их изготовления, обоснован состав покрытия. Электродные покрытия содержали специальные компоненты: газообразующие — оттесняющие воздух из зоны сварки; легирующие — улучшающие состав и структуру металла шва; шлакообразующие — защищающие расплавленный и кристаллизующийся металл от взаимодействия с газовой фазой; стабилизирующие — вещества с низким потенциалом ионизации. Дальнейшие разработки в области производства сварочных электродов были сконцентрированы на компонентах, входящих в состав покрытия и электродной проволоки, на промышленных методах производства.

Большое разнообразие электродов, а также принципов их классификации затрудняет разработку единой общепринятой системы классификации электродов. Марки электродов стандартами не регламентируются. Подразделение электродов на марки производится по техническим условиям и паспортам. Каждому типу электродов может соответствовать одна или несколько марок. Возможно то, что электрод не относится к маркам. Все сварочные электроды можно разделить на две группы, которые в свою очередь подразделяются на подгруппы:

  • Графитовые
  • Угольные
  • Вольфрамовые
  • Торированные (c торием-232)[11]
  • Лантанированные
  • Иттрированные
  • Стальные
  • Чугунные
  • Медные
  • Алюминиевые
  • Бронзовые
  • и другие

Классификация покрытых металлических сварочных электродов по ГОСТ 9466-75 [12]

В соответствии с ГОСТ 9466-75 электроды покрытые металлические для ручной дуговой сварки сталей и наплавки классифицируются по назначению, механическим свойствам и химическому составу наплавленного металла (типам), видам и толщине покрытий, а также некоторым сварочно-технологическим характеристикам.

Виды электродов по назначению

  • для сварки углеродистых и низколегированных конструкционных сталей с временным сопротивлением разрыву до 60 кгс/мм² (600 МПа). Обозначаются буквой У (ГОСТ 9467-75);
  • для сварки легированных конструкционных сталей с временным сопротивлением разрыву свыше 60 кгс/мм² (600 МПа). Обозначаются буквой Л (ГОСТ 9467-75);
  • для сварки легированных теплоустойчивых сталей. Обозначаются буквой T (ГОСТ 9467-75);
  • для сварки высоколегированных сталей с особыми свойствами. Обозначаются буквой В (ГОСТ 10052-75);
  • для наплавки поверхностных слоев с особыми свойствами. Обозначаются буквой H (ГОСТ 10051-75).
Читайте так же:
Маршрутно операционная карта пример

Вышеуказанными стандартами предусмотрено разделение электродов на типы, в соответствии с механическими свойствами и химическим составом наплавленного металла. Цифры, обозначающие каждый тип электрода — Э42, Э42А, Э50 и т. д., характеризуют гарантированное минимальное временное сопротивление разрыву в кгс/мм², а буква А — повышенные пластические свойства, вязкость и ограничения по химическому составу.

Виды электродов по толщине покрытия

По толщине покрытия электроды разделяются в зависимости от отношения D/d (D — диаметр покрытого электрода; d — диаметр стержня):

  • с тонким покрытием (D/d < 1,2). Обозначаются буквой М;
  • со средним покрытием (D/d < 1,45). Обозначаются буквой С;
  • с толстым покрытием (D/d < 1,8). Обозначаются буквой Д;
  • с особо толстым покрытием (D/d > 1,8). Обозначаются буквой Г.

ГОСТ 9466 — 75 предусматривает также три группы электродов — 1, 2, 3, характеризующиеся требованиями к качеству (точности) изготовления электродов, состоянием поверхности покрытия, а также содержанием серы и фосфора в наплавленном металле.

Виды электродов по типу покрытия

  • с кислым покрытием (А);
  • с основным покрытием (Б);
  • с целлюлозным покрытием (Ц);
  • с рутиловым покрытием (Р);
  • с покрытием смешанного вида (с двойным буквенным обозначением);
  • с прочими видами покрытий (П).

Таблица соответствия маркировок электродов по типу покрытия:

Тип покрытияОбозначение по ГОСТ 9466-75Международное обозначение ISO
КислоеАA
ОсновноеБB
РутиловоеРR
ЦеллюлозноеЦC
Смешанные покрытия
Кисло-рутиловоеАРAR
Рутилово-основноеРБRB
Рутилово-целлюлозноеРЦRC
Прочие (смешанные)ПS
Рутиловые с железным порошкомРЖRR

Виды электродов по допустимым пространственным положениям сварки или наплавки

  • для сварки во всех положениях с условным обозначением 1;
  • для сварки во всех положениях, кроме вертикального сверху вниз — 2;
  • для положений нижнего, горизонтального на вертикальной плоскости и вертикального снизу вверх — 3;
  • для нижнего и нижнего в лодочку — 4.

Виды электродов по роду и полярности сварочного тока

Рекомендуемая полярность постоянного токаНапряжение холостого хода источника переменного тока, ВОбозначение
Номинальное напряжениеПредельное отклонение
Обратная
Любая50±51
Прямая2
Обратная3
Любая70±104
Прямая5
Обратная6
Любая90±57
Прямая8
Обратная9

Цифрой 0 обозначают электроды, предназначенные для сварки или наплавки только на постоянном токе обратной полярности (сварочный электрод соединяется с плюсом).

Строение покрытых металлических сварочных электродов

Электроды для ручной дуговой сварки представляют собой стержни длиной, как правило, от 250 до 450 мм, изготовленные из сварочной проволоки с нанесенным на неё слоем покрытия. Один из концов электрода длиной 20–30 мм зачищен от обмазки для его крепления в электрододержателе.

Основные положения электродуговой сварки неплавящимся электродом

Электродуговая сварка неплавящимся электродом позволяет сохранять высокую устойчивость сварочной дуги, независимо от рода тока. Также, регулируя скорость подачи и угол наклона электрода, подбирая марку присадочной проволоки, можно изменять химический состав сварного шва и его геометрические параметры. Электродуговая сварка неплавящимся электродом имеет широкий диапазон применения для сваривания разных металлов. Успешно свариваются:

  • углеродистые стали, низколегированные и высоколегированные;
  • жаропрочные стали и сплавы;
  • цветные металлы и их сплавы.

Технологии сварки разных родов металла отличаются своей спецификой, но основные параметры похожи. Например, технология сварки углеродистой и низколегированной стали:

  • Заготовка тщательно зачищается от окалины, ржавчины и грязи. Это способствует хорошему контакту электрода со свариваемой поверхностью металла;
  • Выбираются параметры тока. Обычно применяется постоянный ток прямой полярности. При этом электрод – это минус, а заготовка – это плюс. Расчет берется на 1 мм диаметра вольфрамового электрода напряжение 30 – 35 А. Сварочная дуга должна быть короткой. Это способствует глубокому проплаву;
  • Сварку ведут углом вперед. Марки стали 10, 20 свариваются только с присадочной проволокой, иначе шов может быть с порами. Для предотвращения разбрызгивания присадочного металла и окисления конца проволоки, нужно избегать резких движений проволокой.
Читайте так же:
Зернистость алмазных шлифовальных кругов

США
Россия
Украина
Беларусь
Молдова

Угольный электрод

При сварке таким электродом защитная среда образуется за счет обгорания и последующего испарения электрода. Создается своя атмосфера, содержащая СО2, СО и пары углерода. Но, для сварки ответственных деталей используют дополнительные средства, которые усиливают газовую защиту зоны сваривания металла. Сварка угольным электродом применяется для наплавки и сварки: стали, чугуна, твердых сплавов, цветных металлов.

Вольфрамовый электрод

Вольфрамовый электрод применяется чаще, в отличие от угольного электрода. Он достаточно износостойкий. Расход стержня составляет 1 -2 см. за 1 час горения сварочной дуги. Для того чтобы предотвратить быстрое окисление электрода, они работают в защитном газе. Для этого применяют гелий и аргон, они не реагируют с вольфрамом. Таким электродом можно эффективно соединять листы металла толщиной до 6мм., а также очень малой толщины менее 0,1 мм. Сварочный шов получается чистый. Электродуговая сварка неплавящимся электродом позволяет качественно выполнять сварку деталей высокоактивных металлов и тугоплавких.

Электродуговая сварка с угольным электродомЭлектродуговая сварка неплавящимся электродом

Оставьте свой комментарий Отменить ответ

Мастеру следует знать, что сварка вертикальных и потолочных швов имеет…

Читайте также

Глава 3 ИНСТРУМЕНТЫ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ РЕЗКИ И ХРАНЕНИЯ СТЕКЛА

Глава 3 ИНСТРУМЕНТЫ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ РЕЗКИ И ХРАНЕНИЯ СТЕКЛА 1. Оборудование и инструменты для резки стекла Для выполнения стекольных работ, в том числе для раскроя, бригады должны быть обеспечены следующими оборудованием и инструментами (рис. 164): столами для раскроя

1. Оборудование и инструменты для резки стекла

1. Оборудование и инструменты для резки стекла Для выполнения стекольных работ, в том числе для раскроя, бригады должны быть обеспечены следующими оборудованием и инструментами (рис. 164): столами для раскроя стекла, стеклорезами, линейками, угольниками, метрами, рулетками

Технология кислородной резки

Технология кислородной резки Суть кислородной резки заключается в сгорании разрезаемого металла под воздействием струи кислорода и удалении из разреза шлаков, образованием которых неизбежно сопровождается этот процесс (рис. 21).Углеродистые, а также низколегированные

Сварочные материалы и оборудование для дуговой сварки

Сварочные материалы и оборудование для дуговой сварки Сварочная проволока Чтобы заполнить зазор между свариваемыми частями, применяют присадочный материал, который имеет вид прутка или проволоки и вводится в зону сварочной дуги.Если осуществляется ручная дуговая

Техника дуговой сварки

Техника дуговой сварки Сварочные работы предполагают определенную подготовку деталей, которая включает в себя несколько операций:? правку, которую осуществляют на станках или вручную. Например для правки листового и полосового металла применяют различные

Техника безопасности при дуговой сварке и резке

Техника безопасности при дуговой сварке и резке Сварочные работы сопряжены с определенными факторами, которые могут быть опасными для здоровья человека.К ним относятся:? поражение электрическим током;? отравление токсичными газами и пылью;? ожоги расплавленным

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector