Материалы, применяемые при сварке металлов
Электроды
При сварке на переменном токе часто применяются в качестве электрода прутки из чистого вольфрама марки ВЧ диаметром 0,5-3мм (тянутые) или 8-10 мм (кованые). При сварке на прямой полярности находят применение прутки из вольфрама ВЛ-10, ВЛ-15, ВИ с эмиссионными добавками окиси лантана La 2 O 3 и окиси иттрия Y 2 O 3 .
Добавки повышают эмиссионную способность электрода, при этом снижается катодное падение напряжения, температура электрода, повышается значение допустимого тока и стойкость электрода.
В таблице 1 приведены допустимые значения сварочных токов, в зависимости от рода тока, диаметра электрода, полярности и состава защитной атмосферы применительно к чистому вольфраму без эмиссионных добавок. Снижение допустимых значений сварочного тока и стойкости электрода при сварке на токе обратной поляр-
Таблица 1- Допустимый сварочный ток для вольфрамовых электродов при сварке в инертных газах
| Род тока | Защит-ный газ | Сварочный ток J , А при диаметре электрода d э , мм | |||||
| 1-2 | 3 | 4 | 5 | 6 | |||
| Переменный | Аргон | 20-100 | 100-160 | 140-220 | 200-280 | 250-300 | |
| Гелий | 10-60 | 60-100 | 100-160 | 160-200 | 200-250 | ||
| Постоянный прямой полярности | Аргон | 65-150 | 140-180 | 250-340 | 300-400 | 350-450 | |
| Гелий | 50-110 | 100-200 | 200-300 | 250-350 | 300-400 | ||
| Постоянный обратной полярности | Аргон | 10-30 | 20-40 | 30-50 | 40-80 | 60-100 | |
| Гелий | 10-20 | 15-30 | 20-40 | 30-70 | 40-80 | ||
ности и переменном токе. связано с большим выделением тепла на электроде аноде в сравнении с электродом катодом.
|
|
|
Повышенное тепловыделение при применении гелия в качестве защитной среды, имеющего более высокие значения потенциала ионизации и коэффициента теплопроводности, приводит также к уменьшению допустимого тока в сравнении с аргоновой защитной средой.
Допустимые значения сварочного тока для лантанированных неплавящихся электродов марки ЭВЛ с содержанием (1,0-1,49) % La 2 O 3 приведены в таблице 2.
Таблица 2- Допустимые значения сварочного тока для электродов марки ЭВЛ
| Диаметр электрода, мм | Максимальный допустимый ток, А | ||
| Постоянный ток | Переменный ток | ||
| прямая полярность | обратная полярность | ||
| 2 3 4 5 6 8 10 | 80 230 500 720 900 - - | 20 35 60 80 100 150 190 | - 150 170 210 250 380 520 |
Защитные газы
Для сварки неплавящимся электродом применяют в основном инертные газы Ar и Не. Эти газы обладают высокими потенциалами ионизации, что затрудняет первичное возбуждение дуги. Однако напряженность поля в дуге имеет сравнительно низкое значение и дуговой разряд в инертных газах отличается высокой стабильностью.
Инертные защитные газы применяют для сварки химически активных металлов, а также во всех случаях, когда необходимо получить швы однородные по составу с основным и присадочным металлами. Физические свойства инертных газов Ar и Не приведены в таблице 3.
|
|
|
Применение гелия в качестве защитного газа позволяет в 1,5-2 раза повысить тепловую мощность дуги в сравнении с аргоном, что связано с его более высокими теплопроводностью и потенциалом ионизации, чем у аргона. Однако примерно на порядок его меньшая плотность ухудшает защиту зоны сварки (особенно при сварке в нижнем положении) и требует его большего расхода.
Таблица 3 - Физические свойства газов
| Газ | Плотность при 00 С и 0,1МПа (кг/м3) | Коэффициент теплопровод- ности (Вт/см 0С) | Удельная теп- лоемкость (Дж/г 0С) | Потенциал ионизации, (В) |
| Ar | 1,7833 | 1,58 10-4 | 0,522 | 15,7 |
| Не | 0,17847 | 13,88 10-4 | 5,22 | 24,5 |
Для аргоно-дуговой сварки применяется аргон газообразный чистый, поставляемый по ГОСТ 10157-73 трех сортов – высшего, первого и второго. Содержание аргона составляет соответственно 99,99%, 99,98% и 99,95%. Примесями в аргоне являются кислород, азот, влага.
Аргон высшего сорта предназначен для сварки химически активных металлов (титана, циркония, ниобия) и сплавов на их основе. Аргон первого сорта рекомендуется для сварки сплавов алюминия, магния и других металлов, в меньшей степени чувствительных к примесям кислорода и азота. Аргон второго сорта применяется для сварки высоколегированных коррозионно-стойких сталей.
|
|
|
Стабильность процесса сварки
Для постоянного тока прямой полярности дуга может отклоняться от оси электрода из-за блуждания катодного пятна по поверхности конца электрода, а также в результате взаимодействия с внешним магнитным полем из-за химической неоднородности поверхности анода. При применении вольфрамовых электродов, активированных окислами ThO 2 , La 2 O 3 , Y 2 O 3 и других с малой работой выхода электрона, блуждание катодного пятна отсутствует, повышается общая устойчивость дуги.
При сварке на переменном токе из-за резкого различия теплофизических характеристик электрода (вольфрам) и свариваемого металла (алюминия, магния и др.) происходит частичное выпрямление переменного тока, что связано с появлением постоянной составляющей тока (рисунок 1).
Постоянная составляющая приводит к искажению формы кривой тока и понижению устойчивости горения дуги.
Постоянная составляющая отрицательно влияет на качество сварки алюминиевых сплавов.
|
|
|
|
|
Рисунок 1- Асимметрия дуги переменного тока при сварке
алюминиевых сплавов вольфрамовым электродом в среде
аргона; U ист- напряжение источника сварочного тока; U д-
напряжение дуги; I д- ток дуги
Это связано с тем, что лишь при обратной полярности благодаря катодному распылению происходит разрушение тугоплавких окисных и нитридных пленок, что улучшает сплавление кромок и формирование шва. Уменьшение тока в полупериоды обратной полярности, т.е. возникновение в цепи постоянной составляющей тока, приводит к загрязнению поверхности сварочной ванны, затруднению сплавления свариваемых кромок и ухудшению формирования шва.
Для подавления постоянной составляющей последовательно с дугой в цепь сварочного тока включают батарею конденсаторов. Так как возбудить дугу касанием электрода к изделию невозможно, то в состав установки включают сварочный осциллятор. После установления дугового разряда питание осциллятора отключается, и включается импульсный стабилизатор, который подает на дуговой промежуток импульсы напряжением до 300 В в полупериоды обратной полярности.
Дата добавления: 2020-01-07; просмотров: 153; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!