6. Дуговая сварка в защитных газах

Уясните особенности защиты места сварки, заключающиеся в оттеснении атмосферы из зоны горения дуги защитными газами и их взаимодействии с металлом ванны. Защитные газы могут быть инертными (аргон, гелий) и активными (углекислый газ, азот, водород). Инертные газы не вступают в реакции с металлом сварочной ванны и не растворяются в нем. Поэтому химический состав шва одинаков с составом свариваемого металла, что обеспечивает наиболее, высокое качество сварных соединений. Важно усвоить, что инертные газы применяют при сварке легированных сталей и сплавов на основе титана, циркония, ниобия, алюминия, магния.

Для ряда сплавов качественные соединения можно получить при сварке в среде активных газов, которые могут вступать в химические реакции с металлом сварочной ванны. Так, большинство марок конструкционных сталей сваривают в среде углекислого газа. Попадая в зону высоких температур дуги, он частично диссоциирует с выделением атомарного кислорода. Для защиты от окисления применяют сварочную проволоку с повышенным содержанием кремния и марганца (1…2%), которые способны восстановить окислы железа. При этом продукты реакции всплывают на поверхность шва в виде шлака.

Следует иметь в виду, что при сварке в защитных газах сварочная ванна охлаждается быстрее, так как объем ее мал. Это позволяет в отличие от сварки под флюсом производить сварку в защитных газах в потолочном и вертикальном положениях. Например, возможна сварка встык невращающихся труб за счет движения автоматической сварочной головки вокруг стыка трубы.

7. Плазменная обработка металлов

Источником теплоты служит струя газа, ионизированного в дуге, которая при соударении о менее нагретое тело деионизируется с выделением большого количества теплоты, позволяющим считать ее самостоятельным источником. Температура плазменной струи зависит от степени ионизации газа. Для этого используют столб сжатой дуги, т. е. дуги, горящей в узком канале, через который под давлением продувают газ (аргон, азот, водород), увеличивающий степень ее сжатия. В этих условиях температура газа в столбе дуги достигает 30000° С. Струя плазмы используется по двум вариантам: в совмещении с дугой (в основном при термической резке) и обособленно от дуги (при сварке, наплавке и напылении). Последний вариант пригоден и для обработки неэлектропроводных материалов.

8. Сварка электронным лучом

Процесс относится к сварке плавлением, но в отличие от дуговых методов сварки выполняется в глубоком вакууме, где мало ионов, переносящих электрические заряды. По этой причине в вакууме дуговой электрический разряд неустойчив. Для сварки в вакууме в качестве источника теплоты используют поток ускоренных электронов. Скорость электронов равна примерно половине скорости света, что достигается высоким напряжением (40…150 кВ) между катодом и заготовкой (анодом). Электроны, излучаемые с катода, разгоняются, концентрируются в луч и бомбардируют металл, выделяя при торможении теплоту за счет перехода кинетической энергии в тепловую. Это обеспечивает весьма высокую проплавляющую способность луча, позволяющую сваривать заготовки толщиной до 50 мм за один проход без разделки кромок и получать швы минимальной ширины, что исключает искажение формы заготовок при сварке. Сварка электронным лучом применима для заготовок, размещаемых в камере, и обеспечивает наиболее высокое качество соединений любых метал­лов, в том числе тугоплавких, легко окисляемых при повышенных температурах.