Атмосферой

Постоянной дугой

Импульсной дугой

-С

Неплавящимся электродом

Плавящимся электродом

Постоянным током

Переменным! током 1

Трехфазным током

С короткими замыканиями

Без коротких замыканий

Рис. 23.15. Классификация способов сварки в защитных газах

плотности, что повышает проплавляющую способность дуги. Однако меха­нические свойства сварных соединений, особенно из легких сплавов, при сварке вольфрамовым электродом несколько выше, чем при сварке плавя-

Аргон

щимся электродом, и качество их стабильнее. Поэтому если требу­ются высокая прочность и плот­ность наплавленного металла, то сварка вольфрамовым электро­дом, чаще всего трехфазной ду­гой, применяется и для металлов больших толщин.

Рис. 23.16.Схема сварки в инертном газе: а — неплавящимся электродом; б — плавящим­ся электродом; / — горелка; 2 — неплавящийся (вольфрамовый) электрод; 3 — присадочная проволока; 4 — свариваемая деталь; 5 — элек­тродная проволока (плавящийся электрод); 6 — механизм подачи

Сварка в инертных газах, прежде всего аргонодуговая, ши­роко используется в промышлен­ности. Это объясняется следую­щими основными причинами.

1. Аргонодуговая сварка
вольфрамовым электродом позво­
ляет сваривать металл толщиной
порядка 0,1—0,2 мм. Пониженное
давление дуги обеспечивает свар­
ку на весу с полным проплавлением стыковых соединений без применения
поддерживающих подкладок.

2. Сварка возможна в любых пространственных положениях.

3. Аргон как инертный газ обеспечивает высококачественную защиту расплавленного металла.

4. При аргонодуговой сварке алюминиевых, магниевых и бериллиевых
сплавов не требуется применять флюсы, так как оксидная пленка, препятст­
вующая образованию шва, активно разрушается в результате катодного рас­
пыления.

5. Возможна сварка практиче­ски всех металлов и сплавов.

Рис. 23.17.Схема автомата АДСВ-2: / — присадочная проволока, 2 — вольфрамо­вый электрод, 3 — самоходная тележка, 4 — сварочная горелка; 5 — подающий ролик, б — прижимный ролик, 7 — барабан для свароч­ной проволоки, 8 — пульт управления

При сварке особо активных к кислороду металлов и сплавов струйной защиты сварочной ванны аргоном становится недостаточно. Решением проблемы является арго­нодуговая сварка в контролируемой атмосфере, когда изделие или от­дельные узлы помещают в специ­альные камеры, заполняемые арго­ном. Камеры предварительно вакуу-мируют. Сварку в камерах произво­дят или автоматически, или вручную с помощью герметичных резиновых

перчаток, вмонтированных в камеру. Возможна сварка и в обитаемых каме­рах с атмосферой аргона. Для сварки изделий сложных конфигураций свар­щик в специальном скафандре входит в камеру через шлюз.

Среди разновидностей аргонодуговой сварки особое место занимает импульсная.

Изменяя амплитуду тока, длительность импульсов и пауз между ними, можно существенно влиять на скорость кристаллизации сварочной ванны и ее размеры.

Импульсная дуга благоприятно действует и на структуру околошовной зоны, в том числе уменьшает размеры зоны разупрочнения и деформации. Особый характер электродинамических сил при импульсной сварке позволя­ет увеличить (по сравнению с обычной) глубину проплавления, снизить по­требляемое количество электроэнергии.

При импульсно-дуговом способе сварки повышается стабильность горе­ния дуги, что позволяет значительно снизить нижний предел сварочного то­ка, соответствующий устойчивому горению дуги.

Импульсная сварка вольфрамовым электродом прежде всего применя­ется для сварки тонкого материала, так как кратковременное расплавление небольшой сварочной ванны позволяет избежать прожога. Импульсная дуго­вая сварка может производиться и на переменном токе. Повысить эффектив­ность воздействия обычной дуги на металл можно с помощью концентрации ее энергии на меньшей площади, чего можно добиться соответствующим изменением размеров анодного пятна при сварке на постоянном токе. В на­стоящее время разработаны эффективные активирующие флюсы, которые уменьшают размер анодного пятна и позволяют получать швы с узким про­плавом, что положительно влияет на уменьшение деформаций при сварке, сокращает зону термического влияния.

Одним из высокопроизводительных способов аргонодуговой сварки толстолистового материала является сварка погруженной дугой, проводимой как плавящимся, так и неплавящимся электродом. Наиболее широко приме­няется сварка погруженным вольфрамовым электродом. При этом методе вольфрамовый электрод затачивают на конус с притуплением. Диаметр плоского конца электрода (притупления) порядка 2 мм. В процессе горения дуги по мере увеличения силы тока катодное пятно дуги покрывает всю площадь притупления. Столб дуги имеет четко выраженную цилиндриче­скую форму, и давление, оказываемое им на сварочную ванну, в этом случае максимально. Жидкий металл выдавливается из-под электрода, который опускают ниже поверхности свариваемого металла. Глубина погружения электрода определяется высотой столба жидкого металла, уравновешен­ного давлением дуги. Этим методом можно встык, без разделки кромок, за один проход сваривать стальные, алюминиевые или титановые детали толщиной 10 мм.

кътг7777) \\\^ \f7777k vx*x\Y7777* V77)*m *^M ууЯш? vzflm? **Штт„
а бег д e ж

Щ _____________________ т777Щ

css5e2Z2zz3 777/А \ ^aSS Щ%Щ & Г ЩЩ^у

з и§

KSSS^Vfl

К л м н fc

Рис. 23.18. Виды соединения для аргонодуговой сварки:

а, 6, в, г, к, л, м, н, о — для сварки плавящимся и неплавящимся электродом; д, е, ж, з, и —

для сварки неплавящимся электродом (е — вариант для алюминиевых и магниевых сплавов)

Высокое качество сварного соединения при аргонодуговой сварке дос­тигается в результате поперечных колебаний дуги при ее перемещении в магнитном поле специальной катушки или колебаниям электрода вместе со сварочной горелкой с помощью механического привода. Дуга, перемещаясь поперек шва с заданной частотой и амплитудой, которые можно регулиро­вать, создает в переходной зоне и шве режим импульсного нагрева, оказыва­ет на сварочную ванну давление, меняющееся по величине. Последнее наря­ду с особым тепловым режимом способствует образованию благоприятной структуры шва и околошовной зоны, снижению склонности к образованию трещин. Поэтому такая технология с успехом используется при сварке изде­лий из высокопрочных сталей.

Рекомендуемые типы сварных соединений для аргонодуговой сварки неплавящимся и плавящимся электродами приведены на рис. 23.18.

При сварке в инертных газах необходимо учитывать повышенную стои­мость сварки изделий этим методом по сравнению, например, с автоматиче­ской под флюсом, возможность образования пористости при сварке недоста­точно раскисленных металлов, нарушения нормального процесса сварки на открытых площадках, на сквозняке, где ухудшается газовая защита металла.

При сварке в углекислом газе может происходит окисление металла и выгорание легирующих элементов, так как в дуге под влиянием высокой температуры происходит диссоциация: С0₂ ■ СО + У_гО_г.

Однако при наличии достаточного количества раскислителей они будут не только связывать свободный кислород и переводить его в шлак, но и вос­станавливать некоторые оксиды. Поэтому при сварке в углекислом газе при­меняют проволоки с повышенным содержанием кремния и марганца по сравнению с ручной дуговой сваркой.

Хорошее качество сварного соединения получается при сварке в С0₂ порошковой проволокой.

Наличие свободного кислорода в дуге ограничивает применение сварки в углекислом газе. Ей пользуются только при сварке сталей, так как при сварке меди, алюминия, магния, титана и редких металлов невозможно свя­зать свободный кислород введением каких-либо раскислителей. Преимуще-

ствами данного способа являются низкая стоимость углекислого газа и вы­сокая производительность. Поэтому сварка в углекислом газе применяется в различных областях промышленности. Она производится на постоянном токе обратной полярности и бывает автоматической и полуавтоматической.

23.6. Плазменная сварка

Впервые сжатая дуга была с успехом использована для резки алюми­ниевых сплавов, коррозионностойких сталей, тугоплавких металлов. Новый источник теплоты оказался также весьма эффективным для напыления и на­плавки, а также сварки.

При плазменной сварке в горелку (рис. 23.19) подаются плазмообра-зующий газ (аргон или смесь аргона с гелием, с углекислым газом и др.) и защитный газ. Первый обтекает вольфрамовый электрод и выходит через отверстие внутреннего сопла, второй подается во внешнее сопло и защищает сварочную ванну. В качестве защитного газа используется аргон. Для повы­шения мощности дуги к нему также могут добавляться другие газы (гелий, углекислый газ, азот).

В настоящее время наиболее широко применяется микроплазменная сварка (ручная и автоматическая), позволяющая сваривать детали тол­щиной 0,1—0,5 мм.

Рис. 23.19. Схема сварки плазмен­ной дугой: 1 — сварочный источник питания, 2 — высокочастотный генератор, 3 — воль­фрамовый электрод, 4 — плазмообра-зующий газ, 5 — охлаждающая вода, б — защитный газ; 7 — сопло защитного газа, 8 — сопло, формирующее дугу, 9 — дуга, 10 — изделие

С помощью микроплазменной свар­ки изготавливают изделия типа сильфо-нов, тонкостенных трубопроводов, дета­лей приборов из легированных сталей, алюминиевых, титановых сплавов, неко­торых тугоплавких металлов. При сварке титановых сплавов и тугоплавких метал­лов необходима дополнительная защита металла от окисления. Источники пита­ния для микроплазменной сварки позво­ляют вести процесс в обычном и им­пульсном режимах.

Для плазменной сварки можно ре­комендовать практически те же свар­ные соединения, что и для аргонодуго-вой сварки. Наиболее часто встречаю­щиеся типы соединений при микро­плазменной сварке — соединения с отбортовкой.