18. Режимы плазменной сварки продольных стыков труб из коррозионно-стойкой стали

Вольт-амперные характеристики плазменной дуги показывают, насколько велики возможности механизации процесса сварки. Высокие градиенты потенциала в столбе такой дуги (0,79-7,9 В/мм в зависимости от тока и состава газа) позволяют получать большое отклонение напряжения при незначительном изменении длины дуги (до 10 В при отклонении длины дуги ±1,27 мм). Это обстоятельство весьма важно для автоматического поддержания длины дуги при механизированной сварке. Кроме того, при сварке плазменной дугой возможно резкое изменение направления сварки при высокой скорости, например на 45° при скорости 75 см/мин. Типичные режимы сварки листов встык некоторых материалов приведены в табл. 19. Небольшие добавки водорода в защитный аргон улучшают теплопередачу от дуги к изделию. Гелиево-аргоновые смеси рекомендуется применять для сварки титана и других активных металлов, чтобы исключить их загрязнение. Хорошие результаты дает микроплазма при сварке угловых соединений (табл. 20). При необходимости сварку ведут с присадочным металлом.

Плазменно-дуговая сварка плавящимся электродом. Этот способ представляет собой сочетание сварки плазменной дугой и сварки плавящимся электродом в среде инертного газа (рис. 104)

Электродную проволоку подают по оси плазменной дуги, а вольфрамовый электрод, расположенный в дуговой камере плазменной горелки, наклонен под некоторым углом к оси горелки. В некоторых конструкциях плазменных горелок вольфрамовый электрод отсутствует, и его заменяет внутреннее сопло. Плавящийся электрод питается от отдельного источника тока с жесткой внешней характеристикой.

Производительность расплавления электродной проволоки, которая зависит от ряда параметров процесса сварки (силы тока, диаметра проволоки, полярности тока, диаметра сопла и др.), может достигать 30 кг/ч (табл. 21).

Рис. 104. Схема комбинированного способа - плазменно-дуговой сварки плавящимся электродом:

/ - источник тока с падающей внешней характеристикой; 2 - осциллятор; 3 - вольфрамовый электрод; 4 - электродная проволока; 5 - токоподвод; 6 - защитный газ; 7 - плазмообразующий газ; 8 - источник тока с жесткой внешней характеристикой; 9 - медное сопло; 10 - плазменная дуга; - сварочная дуга; 12 - свариваемое изделие

19. Режимы микроплазменной сварки листов встык (плазмообразующий газ - аргон: расход 17 л/ч; диаметр сопла 0,76 мм)

продолжение табл. 20

21. Производительность расплавления электродной проволоки

Этот комбинированный способ сварки обеспечивает возможность получения проплавления различной формы, вплоть до узкого, присущего сварке плазменной дугой.

При сварке на обратной полярности обоих электродов при большом токе на плавящемся электроде наблюдается вращение дуги, в результате чего образуется широкий шов с неглубоким проплавлением. Погонная энергия сварки регулируется изменением тока в плазменной дуге: вольфрамовый электрод - изделие.

Режимы сварки листов из алюминиевого сплава комбинированным способом приведены в табл. 22.

22. Режимы сварки алюминиевого сплава AlMgSi проволокой того же состава

Сварка плазменной струей. Применение плазменной струи, выделенной из столба дуги (дуга горит между вольфрамовым электродом и соплом горелки), для сварки металлов ограничено. Опыты показали, что при сварке плазменной струей тепловая энергия, вводимая струей в свариваемое изделие, мала. Расход газа при сварке должен быть небольшим, так как в противном случае расплавленный металл выдувается из зоны соединения. При малых расходах газа 60-70% энергии дуги идет на нагрев сопла плазменной головки и лишь 20-30% энергии дуги вводится в свариваемое изделие. Вследствие этого скорость сварки невелика.

СВАРКА И РЕЗКА ПОД ВОДОЙ

Подводная сварка. Способ дуговой сварки под водой основан на способности дуги устойчиво гореть в газовом пузыре при интенсивном охлаждении окружающей водой (рис. 105). Газовый пузырь образуется за счет испарения и разложения воды, паров и газов расплавленного металла и обмазки электрода.

Вокруг горящей дуги выделяется большое количество газов, что приводит к повышению давления в газовом пузыре и частичному выделению газов в виде пузырьков на поверхности воды. Вода разлагается в дуге на свободный водород и кислород; последний соединяется с металлом, образуя окислы. Взвешенные в воде продукты сгорания металла и обмазки, состоящие преимущественно из окислов железа, образуют облако взвесей, которое затрудняет наблюдение за дугой.

Устойчивое горение дуги под водой можно объяснить принципом минимума энергии Штеенбека, т. е. усиленное охлаждение какого-либо участка дуги компенсируется увеличением количества выделяемой энергии на нем. Для компенсации тепловых потерь из-за охлаждающего действия воды и наличия большого количества водорода напряжение на дуге под водой требуется более высокое (30- 35 В).

Сварку под водой выполняют на постоянном и переменном токе. На постоянном токе дуга горит более устойчиво, чем на переменном, так как постоянный ток

разлагает воду еще до возбуждения дуги, а переменный ток разлагает воду и образует газовый пузырь в момент короткого замыкания под действием высокой температуры.

С увеличением глубины и давления окружающей среды устойчивость дуги не нарушается; возрастает только напряжение и увеличивается ток.

Подводная сварка возможна в пресной речной и соленой морской воде. В качестве источников питания используют однопостовые и многопостовые сварочные агрегаты, сварочные преобразователи и трансформаторы, имеющие напряжение холостого хода 70--ПО В.

Для ручной дуговой сварки под водой используют электроды диаметром 4-6 мм (рис. 106, а) из сварочной проволоки марок Св-08, Св-08А, Св-08ГА,

Рис. 105. Принципиальная схема горения дуги под водой;

/ - шлак; 2 - дуга; 3 - газовый пузырь; 4 - козырек; 5 - сварочная ванна; б - облако мути; 7 - металлический стержень; 8 - обмазка; 9 - водонепроницаемое покрытие; 10 - пузырьки газа

Рис. 106. Электроды для подводной сварки и резки:

а - плавящийся электрод для сварки; б - трубчатый электрод для резкн; в - карборундовый электрод для резки; / - металлический стержень; 2 - покрытие; 3 - стальная трубка; 4 - канал для кислорода; 5 - водонепроницаемое покрытие; 6 - карборундовый стержень; 7 - металлическая оболочка

Св-10Г2, а ДЛЯ полуавтоматической сварки - проволоки марок Св-08Г2С, ППС-АН1. Состав электродных покрытий, обеспечивающих устойчивое горение дуги под водой, приведен в табл. 23. Наибольшее применение получили электроды марок ЭПС-5 и ЭПС-52, имеющие в составе покрытий ферросплавы, что улучшает химический состав и механические свойства металла шва. Водонепроницаемость покрытия достигается пропиткой такими составами, как парафин, раствор целлулоида в ацетоне, раствор синтетических смол в дихлорэтане, нитролаки и др. Пропитка производится трех-четырехкратным погружением покрытых электродов в соответствующий раствор с последующей просушкой при комнатной температуре после каждого погружения.

Для подводной сварки применяют специальные электрододержатели, которые имеют надежную электроизоляцию по всей поверхности.

Смена электрода производится только после отключения сварочного тока Сварочная цепь имеет прямой и обратный кабели.

При сварке под водой выполняют соединения внахлестку, тавровые, угловые, реже стыковые, причем чаще всего способом опирающегося электрода. Горение

я л и

>s о

я в н 3 о.

S Bt О О.

а ч в

? и о

01ГНЭХЭ

эон иЖ

1иэи

-aUtTHBiridou

Ч1ГОЭ

BHOiairoxdag

иоээп

вмХи BBHoaaadn

твюц

чи-оэ ввнва -odM KBHOBd>i

оеэ1гэж aoaoMmodoLI

HHdiDMatf И1ги ifBWXBd

BtrXd KBaoHOMdntl

BfiXd BBHeaira>j<

xediHatiHOM циаонвхи!

dowBdw

-иli иэoddэф

нвxиxoddЭф

-BJdвwoddэф

iBum цнаониав1ги

jfoaaifOLI

внвхих

чэиноЛац

HHdXo (}1чиеэ1гэ;Ж

о a.

<u

§-

3 ж к

<D О

о а с

<и

о 00

1Л со

<и - о н о

я о.

<и о

п -

о

§

m Я X

x

§ -

§ 2 а.

я - о

н о.

1> о

я а я

§

>я о

я я о а я и <и

я (Y2

о н о

>.

а я о

л н о я о о я

а я S

1 X О

я е я

о к

X -

я ю о

£ о

О) -

я ва

ft к

о го

tN 6

я о <и S о

>.

о >.

я н о

S о ф S о

я ft

о о а

>.

>. о

а: ш о о

о о я я