Лекція 8

Тема: «Напівавтоматичне та автоматичне дугове зварювання в

атмосфері захисних газів»

План

1. Напівавтоматичне дугове зварювання в атмосфері вуглекислого газу.

2. Напівавтоматичне та автоматичне дугове зварювання в атмосфері аргону.

3. Автоматичне дугове зварювання в атмосфері захисних газів.

Напівавтоматичне й автоматичне дугове зварювання у захисних газах поступово витісняє ручне дугове зварювання. Частка металу (%), наплавленого в атмосфері захисних газів, порівняно з іншими способами дугового зварювання невпинно зростає і за станом на 2000 рік в країнах Європейської співдружності становила 70%. За 100% прийнято сумарну кількість наплавленого металу всіма способами дугового зварювання. В Україні спостерігається помітне відставання від індустріально розвинених країн.

1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000

.Рік

Рис. 8.1. - Розвиток механізованих способів дугового зварювання

в атмосфері захисних газів: в Японії (1); у Франції (2); у ФРН (3); в Італії (4); у СІЛА (5); в ЄС (6); а Україні (7)

Напівавтоматичне дугове зварювання в атмосфері захисних газів відрізняється від ручного тим, що тут автоматично подається електродний дріт на виріб, автоматично запалюється та підтримується дуга і лише вручну зварник переміщає електродний дріт уздовж майбутнього шва. Як захисні використовують інертні (аргон, гелій) та активні гази (вуглекислий газ, азот, водень), а також суміші двох і більше газів. Найефективнішим з-поміж захисних газів є вуглекислий газ і аргон. Гелій використовують рідше з огляду на його високу ціну. Зварюють постійним струмом зворотної (плюс на електроді) та прямої полярності, застосовуючи плавкі й неплавкі електроди.

Напівавтоматичне дугове зварювання в атмосфері вуглекислого газу провадять лише плавким електродом у вигляді голого дроту великої довжини діаметром 0,8...2 мм.

Вуглекислий газ С0₂ при високій температурі дуги частково дисоціює на оксид вуглецю СО і кисень О. Виділений кисень взаємодіє із залізом і легувальними елементами, утворюючи відповідні оксиди. Газоподібний СО сприяє утворенню пор у шві й розбризкуванню металу. Оксидаційну дію вуглекислого газу нейтралізують, ввівши до складу електродного дроту надлишкову кількість дезоксидаторів у вигляді кремнію і марганцю.

У напівавтоматі електродний дріт 10 (рис. 8.2) розмотується з касети 11 іподається двома роликами — тяговим 9 іпритискним 8 в зону дуги 13. Ролик 9 обертається регульованим електродвигуном Д постійного струму через механічний редуктор 12. Струм значної густини від джерела живлення підводиться до голого дроту за допомогою контакту 6, який розташований недалеко від дуги, щоб не перегрівати електрод. Дугу і зварювальну ванну 2 захищає від взаємодії з повітрям струмінь вуглекислого газу 4, що надходить з металевого балона в корпус пальника 7 і виходить через сопло 5. Тиск газу в балоні не перевищує 7,5 МПа, знижується до робочого й автоматично підтримується в заданих межах газовим редуктором.

Рис. 8.2- Схема напівавтоматичного дугового зварювання

плавким електродом в атмосфері вуглекислого газу: 1,3 — зварювана заготовка; 2 — зварювальна ванна; 4 — струмінь вуглекислого газу;

5 — сопло; 6 — контакт; 7 — корпус пальника; 8 — притискний ролик;

9 — тяговий ролик; 10 — електродний дріт; 11 — касета; 12 — механічний редуктор;

13 — зварювальна дуга; Д — електродвигун

Умовою автоматичного підтримування дуги є стала її довжина, тобто рівність швидкості подачі в дугу електродного дроту v_п і швидкості його розплавлення v_р:

v_п = v_р.

Якщо ця рівність порушується, то її необхідно швидко відновити одним з двох способів:

— змінюючи швидкість подачі і>_п електродного дроту присталому значенні v_р;

— використовуючи явище саморегулювання довжини дуги при сталій швидкості подачі v_п електродного дроту.

Згідно з принципом регулювання довжини дуги розрізняють напівавтомати з регульованою швидкістю подачі електродного дроту і напівавтомати з саморегулюванням довжини дуги.

Напівавтомати з регульованою швидкістю подачі електродного дроту відновлюють порушену довжину дуги до нормальної, змінюючи частоту обертання валу електродвигуна Д доти, поки не відновиться рівняння (5.1.2). Задана нормальна довжина дуги може бути порушена різними випадковими чинниками, серед яких — коливання напруги у силовій мережі, нерівності на поверхні зварюваного металу, пробуксовування електродного дроту між роликами тощо. В основі такого регулювання лежить пропорційна залежність між довжиною дуги та її напругою. Тут сила зварювального струму, а отже, й величина v_р залишаються практично незмінними. Електрична схема двигуна Д виконана таким чином, що із зростанням напруги дуги частота обертання його валу збільшується, а із зниженням напруги — зменшується аж до відновлення заданої довжини дуги.

У напівавтоматах з саморегулюванням довжини дуги будь-яке її відхилення від нормальної довжини зумовлює зміну с струму, а отже, і швидкості розплавлення електроду, внаслідок чого довжина дуги відновлюється. Швидкість подачі о_п електродного дроту залишається незмінною.

Із збільшенням довжини дуги від нормальної l (рис. 8.3) до 1₂ її вольт-амперна характеристика (пунктирна лінія) зсунеться угору, а точка перетину із зовнішньою характеристикою засвідчить про зменшення сили зварювального струму від І₃ до /_1а. При сталій швидкості подачі V_а електродного дроту це спричинить зменшення швидкості розплавлення електроду v_р, внаслідок чого рівняння (5.1.2) відновиться. Скорочення довжини дуги до l₂ збільшує зварювальний струм доI_2з, що сприяє збільшенню значення v_р і відновленню довжини дуги до нормальної. Номінальну величину v_п регулюють, змінюючи передавальне відношення редуктора.

Напівавтомати із сталою швидкістю подачі електродного дроту прості за конструкцією і тому надійніші в роботі порівняно з напівавтоматами з регульованою швидкістю подачі електродного дроту. Водночас варто зазначити, що саморегулювання довжини дуги ефективне лише тоді, коли густина зварювального струму електроду достатньо велика.

Рис. 8.3 - Схема саморегулювання довжини дуги:

1 — зовнішня характеристика джерела живлення;

2 — вольт-амперна характеристика зварювальної дуги;

l — нормальна довжина дуги; l₁ > l> l₂

У вуглекислому газі зварюють у всіх просторових положеннях шва газо- і нафтопроводи, корпуси суден та інші конструкції, виконані з конструкційних вуглецевих і низьковуглецевих сталей.

Переваги напівавтоматичного дугового зварювання в атмосфері СО₂:

— низька вартість зварювальних робіт;

— продуктивність праці у 2...3 рази вища порівняно з ручним дуговим зварюванням;

— є можливість спостерігати за прокладенням шва.
Недоліки:

— надмірне розбризкування металу, значне виділення диму й аерозолів;

— не завжди естетичний зовнішній вигляд шва.