9. Электрод - металлический или неметаллический стержень, предназначенный для подвода тока к cвариваемому изделию.

Электроды:

- Плавящийся (обычно того же, или сходного металла со свариваемым изделием)

- Не плавящийся

- Металлический (W, Th)

- Не металлический (угольный)

В зависимости от толщины свариваемого изделия используется проволока 0.3 ... 12 мм

Покрытие толщиной 0.7 ... 2.5 мм

Самые распространенные электроды - диаметром 3, 4, 5, 6 мм

(диаметр считается по диаметру проволоки, без учета покрытия)

Электродная проволока

Делится на три группы по хим. составу:

- Углеродистая (до 0.12 %С)

Предназначена для сварки низко и средне углеродистых сталей,

некоторых низколегированных сталей

- Легированная

Предназначена для сварки соответствующих легированных сталей

- Высоколегированная

Предназначена для сварки специальных сталей, для наплавки.

Электродные покрытия. Назначение и состав.

В электродное покрытие входит несколько элементов, различного назначения:

1) Ионизирующие элементы

Элементы облегчают возбуждение сварочной дуги и поддерживают ее стабильное горение

Пример: K2CO3; CaCO3 (мел)

2) Защитные элементы

Элементы защищают сварочную ванну от контакта с газами атмосферы. Что, в свою очередь, препятствует возникновению окислов металла.

Пример: K2CO3; CaCO3; крахмал; целлюлоза.

Все эти вещества образуют защитный барьер из CO2

3) Шлакообразующие элементы

Образуют шлак, который затвердевает на поверхности шва и защищает еще горячий шов от воздействия атмосферы.

Пример: K2CO3; CaF2.

4) Раскислители

Улучшают качество металла сворного шва (делают зерно металла мельче, как следствие, шов менее хрупкий)

Пример: Mn, в зависимости от вида сталей - Si, Al

5) Легирующие элементы

Позволяют получить различные полезные свойства, распространенный легирующий элемент - хром

6) Связывающий элемент

Позволяет наносить на электродную проволоку смесь всех элементов

Пример: Na2O SiO2 (жидкое стекло)

10. Для автоматической дуговой сварки под флюсом применяют непокрытую электродную проволоку, а для защиты сварочной ванны и дуги от воздуха используют флюс. Перемещение и подача электродной проволоки полностью механизированы, а процессы зажигания дуги и заварки кратера в конце шва автоматизированы.

В ходе автоматической дуговой сварки под флюсом дуга проходит между основным металлом и проволокой. Металлическая ванна жидкого металла и столб дуги со всех сторон тщательно закрыты слоем флюса толщиной примерно 30 – 35 мм. Благодаря тому, что часть флюса расплавляется, вокруг дуги появляется газовая полость, а на поверхности расплавленного металла – ванна жидкого шлака. Во время сварки под флюсом происходит глубокое проплавление основного металла. Очень быстрое движение электрода вдоль заготовки и действие мощной дуги способствуют оттеснению расплавленного металла в противоположную направлению сварки сторону.

В процессе поступательного движения электрода происходит затвердевание шлаковой и металлической ванн с возникновением сварного шва, покрытого твердой шлаковой коркой. Используя механизмы перемещения и подачи проволоку подают в дугу и перемещают ее вдоль шва. Ток к электроду идет через токопровод.

Автоматическую дуговую сварку под флюсом производят сварочными головками, сварочными автоматами или самоходными тракторами, перемещающимися по изделию. Назначение сварочных автоматов – подача электродной проволоки в дугу и поддержание постоянного сварочного режима во время всего процесса.

Используется автоматическая дуговая сварка под флюсом в массовом и серийном производствах для выполнения длинных прямолинейных и кольцевых швов в нижнем положении на металле толщиной 2 – 100 мм. Под флюсом сваривают металлы различных классов. Такую сварку часто используют при производстве резервуаров для хранения газов и жидкостей, котлов, мостовых балок, корпусов судов и других изделий. Сварка под флюсом - это одно из основных компонентов автоматических линий для производства сварных автомобильных колес и станов, а также для изготовления сварных прямошовных и спиральных труб.

11-12. Флюсы для дуговой и электрошлаковой сварки

Флюсы, применяемые при электрической сварке плавлением, обеспечивают надежную защиту зоны сварки от атмосферных газов, создают условия устойчивого горения дуги, обеспечивают хорошее формирование шва. Швы получаются плотными и несклонными к кристаллизационным трещинам. После остывания шва шлаковая корка легко удаляется. Флюсы обеспечивают наименьшее выделение пыли и газов вредных для здоровья сварщика.

Флюсы классифицируют по назначению, химическому составу, структуре, степени легирования шва, способу изготовления, зависимости вязкости шлака от температуры.

По назначению флюсы делят на три группы:

1) флюсы для сварки углеродистых и легированных сталей;

2) флюсы для сварки высоколегированных сталей;

3) флюсф для сварки цветных металлов и сплавов.

По химическому составу различают флюсы оксидные, солевые и солеок-сидные (смешанные). Оксидные флюсы состоят из оксидов металлов и могут содержать до 10% фтористых соединений. Их применяют для сварки углеродистых и низколегированных сталей. Солевые флюсы состоят из фтористых и хлористых солей металлов и других не содержащих кислород химических соединений. Они используются для сварки активных металлов и электрошлакового переплава. Солеоксидные флюсы состоят из фторидов и оксидов металлов, применяются для сварки легированных сталей.

По химическим свойствам оксидные флюсы подразделяют на кислые и основные, а также нейтральные. К кислым относятся Si02 и ТЮ2; к основным — CaO, MgO. Фториды и хлориды относятся к химически нейтральным соединениям. В зависимости от содержания Si02, различают высококремнистые, низкокремнистые и безкремнистые флюсы, а в зависимости от содержания МпО различают марганцевые и безмарганцевые флюсы.

По степени легирования металла шва различают флюсы пассивные, т.е. не вступающие во взаимодействие с расплавленным металлом, активные — слабо легирующие металл шва и сильно легирующие, к которым относится большинство керамических флюсов.

По способу изготовления флюсы делят на плавленые и неплавленые (керамические).

По строению крупинок — стекловидные, пемзовидные и цементированные.

По характеру зависимости вязкости шлаков от температуры различают флюсы, образующие шлаки с различными физическими свойствами. Флюсы, у которых вязкость шлаков с понижением температуры возрастает медленно, называют длинными, а флюсы, у которых вязкость шлаков при аналогичных условиях возрастает быстро — короткими. Зависимость вязкости флюсов от температуры существенно влияет на качество формирования шва. Преимущественно находят применение флюсы с короткими шлаками (основные флюсы) (табл.2.26.).

При сварке под флюсом состав флюса полностью определяет состав шлака и атмосферу дуги. Взаимодействие жидкого шлака с расплавленным металлом оказывает существенное влияние на химический состав, структуру и свойства наплавленного металла.

Применительно к углеродистым сталям качественный шов можно получить при следующем сочетании флюсов и сварочной проволоки:

1) плавленый марганцевый, высококремнистый флюс и низкоуглеродистая или марганцовистая сварочная проволока;

2) плавленый безмарганцевый, высококремнистый флюс и низкоуглеродистая марганцовистая сварочная проволока;

3) керамический флюс и низкоуглеродистая сварочная проволока.

Для сварки углеродистых и низколегированных конструкционных сталей чаще всего используют углеродистую проволоку марок Св-08 и Св-08А в сочетании с высококремнистым марганцевым флюсом марок ОСЦ-45, АН-348А, ОСЦ-45М, АН-348АМ (мелкий). Требования к этим флюсам регламентируются ГОСТ 9087-81.

Флюсы ОСЦ-45 и АН-348А с зерном 0, 35-3, 0 мм применяют для автоматической сварки сварочной проволокой диаметром 3 мм и более. Флюсы ОСЦ-45М и АН-348АМ с зерном 0, 25-1, 6 мм применяют для автоматической и механизированной сварки сварочной проволокой диамет-

м менее 3, 0 мм.

Флюс ОСЦ-45 малочувствителен к ржавчине, дает весьма плотные швы стойкие против образования горячих трещин. Существенным недостатком флюса является большое выделение вредных фтористых газов. Флюс АН-348А более чувствителен к коррозии, чем ОСЦ-45, но выделяет значительно меньше вредных фтористых газов.

Для сварки низкоуглеродистых сталей проволокой Св-08 и Св-08А применяют и керамические флюсы КВС-19 и К-11. В тех случаях, когда в металле шва необходимо сохранить элементы, имеющие большое сродство к кислороду, следует применять безкислородные флюсы, химически инертные к металлу сварочной ванны.

13. В процессе сварки в защитном газе электрод, сварочная ванна и зона дуги находятся под защитой благодаря струе защитного газа. Как правило, в качестве защитных газов используют активные газы (азот, углекислый газ, водород и др.) и инертные газы ( гелий и аргон), а в некоторых случаях – смеси 2-х и более газов.

Сварка в среде защитных газов в зависимости от качества механизации процессов подачи сварочной или присадочной проволоки и перемещения сварочной горелки разделяется на автоматическую, ручную и полуавтоматическую.

В отличие от автоматической сварки под флюсом и ручной покрытыми электродами, сварка в защитных газах обладает следующими плюсами: сильную степень защиты расплавленного металла от влияния воздуха; возможность ведения процесса во всех пространственных положениях; отсутствие на поверхности сварочного шва при использовании аргона шлаковых включений и оксидов; возможность зрительного наблюдения за этапами формирования шва и его регулирования; более эффективную производительность процесса, чем при ручной дуговой сварке; сравнительно небольшую себестоимость сварки в углекислом газе.

Области использования сварки в защитных газах имеют широкий спектр изделий и материалов (части атомных установок, узлы летательных аппаратов, трубопроводы и корпуса химических аппаратов и т.п.) . Применяют аргонодуговую сварку для тугоплавких (титана, ванадия, циркония, ниобия) и цветных (магния, алюминия, меди) металлов и их сплавов, а также высоколегированных и легированных сталей.

14. Сварка сжатой дугой (плазменная сварка)

Метод аналогичен сварке вольфрамовым электродом в инертном газе, но дуга (плазменный столб) ограничивается сварочным соплом, благодаря чему существенно повышается ее температура. Дуга создается либо между плазменной горелкой и свариваемой деталью, либо в самой плазменной горелке. Теплом разряда расплавляется основной металл вблизи дуги и отдельно подводимый присадочный металл. Поток горячей плазмы обеспечивает некоторую защиту; при необходимости над зоной сварки можно создавать дополнительный поток защитного газа.

15. Сущность процесса состоит в использовании кинетической энергии потока электронов, движущихся с высокими скоростями в вакууме. Для уменьшения потери кинетической энергии электронов за счет соударения с молекулами газов воздуха, а также для химической и тепловой защиты катода в электронной пушке создают вакуум порядка 10-4... 10-6 мм рт. ст.

Техника сварки

При сварке электронным лучом проплавление имеет форму конуса (рисунок 1). Плавление металла происходит на передней стенке кратера, а расплавляемый металл перемещается по боковым стенкам к задней стенке, где он и кристаллизуется.

1 - электронный луч; 2 - передняя стенка кратера;

3 - зона кристаллизации; 4 - путь движения жидкого металла

Рисунок 1. Схема переноса жидкого металла при электронно-лучевой сварке

Проплавление при электронно-лучевой сварке обусловлено в основном давлением потока электронов, характером выделения теплоты в объеме твердого металла и реактивным давлением испаряющегося металла, вторичных и тепловых электронов и излучением. Возможна сварка непрерывным электронным лучом. Однако при сварке легкоиспаряющихся металлов (алюминия, магния и др.) эффективность электронного потока и количество выделяющейся в изделии теплоты уменьшаются вследствие потери энергии на ионизацию паров металлов. В этом случае целесообразно сварку вести импульсным электронным лучом с большой плотностью энергии и частотой импульсов 100 ... 500 Гц. В результате повышается глубина проплавления. При правильной установке соотношения времени паузы и импульса можно сваривать очень тонкие листы. Благодаря теплоотводу во время пауз уменьшается протяженность зоны термического влияния. Однако при этом возможно образование подрезов, которые могут быть устранены сваркой колеблющимся или расфокусированным лучом.

Основные параметры режима электронно-лучевой сварки (таблица 1):

сила тока в луче;

ускоряющее напряжение;

скорость перемещения луча по поверхности изделия;

продолжительность импульсов и пауз;

точность фокусировки луча;

степень вакуумизации.