Автоматичне і напівавтоматичне дугове зварювання в атмосфері захисних газів
Частка металу, наплавленого в атмосфері захисних газів, в країнах Європейської співдружності на 2000 рік становила 70% від сумарної кількості наплавленого металу всіма способами дугового зварювання. В Україні – помітне відставання від індустріально розвинених країн.
Напівавтоматичне дугове зварювання в атмосфері захисних газів відрізняється від ручного тим, що тут 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 суміш двох і більше газів. Зварюють постійним струмом зворотної (плюс на електроді) та прямої полярності, застосовуючи плавкі та неплавкі електроди.
4.2.3.1 Напівавтоматичне дугове зварювання в атмосфері вуглекислого газу проводять лише плавким електродом у вигляді голого дроту великої довжини діаметром 0,8…2 мм .
Вуглекислий газ СО2 при високій температурі частково дисоціює на оксид вуглецю СО і кисень О. Кисень взаємодіє із залізом і легувальними елементами, утворюючи відповідні оксиди. Газоподібний СО сприяє утворенню пор у шві й розбризкуванню металу. До складу електродного дроту вводять дезоксидатори у вигляді кремнію і марганцю для нейтралізації дій вуглекислого газу.
Рис. 4.10 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
У напівавтоматі електродний дріт 10 (рис 4.10) розмотується з касети11 і подається двома роликами – тяговим 9 і притискним 8 в зону дуги 13. Ролик 9 обертається 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 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.
Умовою автоматичного підтримування дуги є стала її довжина, тобто рівність швидкості подачі електродного дроту і швидкості його розплавлення.
Якщо рівність порушується її необхідно швидко відновити одним з двох способів:
змінюючи швидкість подачі електродного дроту при сталому значенні швидкості розплавлення;
використовуючи явище саморегулювання довжини дуги при сталій швидкості подачі електродного дроту.
Згідно з принципом регулювання довжини дуги розрізняють :
напівавтомати з регульованою швидкістю подачі електродного дроту;
напівавтомати з саморегулюванням довжини дуги.
Напівавтомати зі сталою швидкістю подачі електродного дроту прості за конструкцією і надійніші в роботі. Саморегулювання довжини дуги ефективне лише тоді, коли густина зварювального струму електрода достатньо велика.
У вуглекислому газі зварюють у всіх просторових положеннях шва газо- і нафтопроводи, корпуси суден та інші конструкції, виконані з з конструкційних вуглецевих та низьколегованих сталей.
Переваги:
низька вартість зварювальних робіт;
продуктивність праці у 2…3 рази вища порівняно зручним дуговим зварюванням;
є можливість спостерігати за прокладенням шва.
Недоліки:
надмірне розбризкування металу, значне виділення диму й аерозолів;
не завжди естетичний зовнішній вигляд шва.
4.2.3.2 В атмосфері аргону зварюють легкооксидівні сплави на основі алюмінію, титану, магнію, леговані та високолеговані сталі постійним струмом зворотної полярності та великої густини. Зварювання плавким електродом застосовують для з’єднання конструкцій товщиною понад 2 мм в усіх просторових положеннях шва. Схема напівавтоматичного дугового зварювання плавким електродом в атмосфері аргону подібна до схеми зварювання в атмосфері вуглекислого газу. Електрична дуга живиться від зварювальних випрямлячів з жорсткою зовнішньою характеристикою. Недолік – висока вартість аргону.
Рис. 4.11 Схема напівавтоматичного дугового зварювання неплавким
електродом в атмосфері аргону:
1,3 — зварювана заготовка; 2 — зварювальна ванна; 4 — струмінь аргону; 5 — сопло;
6 — присадний матеріал; 7 — притискний ролик; 8 — касета; 9 — тяговий ролик;
10 — механічний редуктор; 11 — вольфрамовий неплавкий електрод; 12 — електродотримач; 13 — корпус пальника; 14 — зварювальна дуга; Д — електродвигун
Для напівавтоматичного дугового зварювання неплавким електродом в атмосфері аргону використовують постійний струм прямої полярності(плюс на виробі), що забезпечує стійке горіння дуги при напрузі 10…15 В без значного нагрівання електрода. Тонкі заготовки з відбортованими краями можна зварювати без присадного матеріалу. Струмом прямої полярності зварюють високолеговані сталі, сплави міді, титану та ін.
Алюміній і його сплави зварюють струмом зворотної полярності.
Продуктивність зварювання неплавким електродом менша порівняно зі зварюванням плавким електродом. Проте цьому способу віддають перевагу, коли недопустиме розбризкування електродного металу й коли зварюють метал товщиною від кількох десятих міліметра.
4.2.3.3 Автоматичне дугове зварювання в атмосфері захисних газів характеризується автоматичним запалюванням та підтримуванням дуги, автоматичною подачею електрода на виріб і автоматичним переміщенням електрода уздовж шва.
У більшості автоматів використовують плавкий електрод у вигляді мотків. Його хімічний склад повинен бути близький до складу основного матеріалу. Автомати мають каретку з механізмом переміщення уздовж шва. Каретка складається з чотирьох коліс, редуктора і регульованого електродвигуна. Якщо колеса переміщують автомат безпосередньо по виробі його називають зварювальним трактором. Якщо котки автомата встановлені на окремому напрямному пристрої (рейках), то автомат називають самохідною головкою.