Способы совершенствования технологий механизированной дуговой сварки
Способы совершенствования технологий механизированной дуговой сварки

В середине 40-х годов XX столетия, была разработана шланговая механизированная сварка под флюсом электродной проволокой диаметром 1-2 мм.
По сравнению с ручной дуговой сваркой покрытыми электродами механизированная сварка под флюсом следующие преимущества:

1. высокая производительность благодаря коэффициенту наплавки и большой глубине проплавления;

2. отсутствие разбрызгивания металла;

3. надежная защита дуги и расплавленного металла от влияния воздуха;

4. возможность в широких пределах изменять химический состав пнаплавленного шва;

5. высокую устойчивость процесса и т. д.

Стоит отметить что шланговая механизированная сварка под флюсом не выдержала конкуренции с механизированной сваркой в СO2 по причине невозможности выполнять наклонные и вертикальные швы; затрудненной операции при осуществлении ведении дуги по шву, из за того дуга закрыта; повышенной усталости сварщика, связанной с необходимостью работать достаточно тяжелым ручным держателем и шлангом; необходимость уборки неиспользованного флюса и шлаковой корки.

Сварка в СO2 в некоторых случаях заменила ручную дуговую сварку покрытыми электродами и практически полностью к середине 60-х годов XX ст. вытеснила шланговую механизированную сварку под флюсом.

Механизированная сварка в СO2 сплошной электродной проволокой стала одним из наиболее распространенных в СССР способов соединения стальных металлоконструкций различного назначения. Многие годы развитие этой технологии происходило в направлении повышения производительности сварки путем использования форсированных режимов, в том числе за счет электродной проволоки диаметром 1,6 мм, увеличения вылета электрода и применения присадок в виде рубленой и сплошной проволоки, металлического порошка, а также других материалов. Увеличение производительности сварки при этом часто приводило к ухудшению качества сварных швов (образованию подрезов, пор, наплывов, несплавлений, непроваров и других дефектов). Механические свойства сварных соединений стали ряда марок были неудовлетворительными.

Существенным недостатком сварки в СO2 является высокое разбрызгивание металла, в особенности на форсированных режимах, что приводит не только к перерасходу электроэнергии и электродной проволоки, но и может служить причиной появления дефектов в швах, требует дополнительных трудозатрат на очистку зоны сварки или использования специальных соответствующих смазок.
Применение с целью снижения разбрызгивания дополнительно активированной и легированной проволоки не получило широкого распространения и применения.

Основным направлением снижения разбрызгивания при механизированной сварке плавящимся электродом в защитных газах в сегодняшнее время является применение газовых смесей на основе Ar с добавками СO2 или СO2 и O2, а при защите дуги СO2 — порошковой проволоки.

Порошковая проволока позволяет эффективно снизить разбрызгивание и получить высокие механические свойства сварных соединений, но из-за более высокой себестоимости (по сравнению со сплошной проволокой) и по ряду других причин.

Улучшение качества швов при сварке в защитных газах может быть получено за счет минимизации влияния человеческого фактора путем использования устройств для перемещения горелки со сварочной скоростью (пример устройство АДК-334 и т. д.). Безусловным лидером в области создания подобных устройств является американская компания «BUGO Systems».

Повышение качества сварных швов при сравнительно доступной себестоимости устройств позволяет прогнозировать дальнейшее развитие данного направления. Сдерживающими факторами при этом являются:

1. практическое отсутствие повышения производительности по сравнению с механизированной сваркой из-за больших затрат времени на выполнение подготовительно-заключительных операций (установка направляющих, перебазирование оборудования, выставление электрода и т. д.);

2. снижение управляемости формирования швов из-за невозможности манипулирования электродом.

Мировые тенденции свидетельствуют, что одним из важнейших направлений повышения качества и производительности сварки является использование нескольких источников нагрева, образующих общую сварочную ванну (комбинированная дуговая сварка неплавящимся и плавящимся электродом, двух- и многодуговая сварка, гибридная дуговая сварка плавящимся электродом и плазмой, гибридная лазерная и дуговая сварка и т. д.).

Применительно к механизированной сварке сталей наибольший интерес представляет двухдуговой процессе применением электродной проволоки диаметром 1 - 1,6 мм, горящих в общую сварочную ванну. При этом достигается повышение производительности сварки и качества формирования швов, увеличение коэффициента формы проплавления стали, изменение глубины провара за счет рассредоточенного нагрева двумя дугами и большего количества регулируемых параметров (расстояние между дугами, сила тока и напряжение на первой и второй дугах, возможность использования первой и второй проволоки разного диаметра, наклон электродов и т. д.).

Для перемещения сварочного инструмента в виде сдвоенного держателя рекомендуется использовать универсальные тележки (модели АДК-334 и т. д.), хотя при необходимости могут быть использованы устройства типа двухдуговых тракторов и подвесных головок. Одной из особенностей двухдуговой сварки в общую сварочную ванну является наличие магнитного взаимодействия дуг, которое существенно влияет на формирование швов, а также стабильность сварочного процесса.

В общем виде сила взаимодействия двух дуг как проводников с проходящим током

F= ±μ0(I1I2/2Пa)

где F — сила взаимодействия двух дуг (знак «+» означает притяжение дуг при однополярном горении, а знак «-» обозначает отталкивание дуг при разнополярном их горении); μ0 — магнитная проницаемость среды; I1I2— сила тока каждой дуги; а — расстояние между дугами.

С целью уменьшения магнитного взаимодействия дуг применяют различные схемы их питания сварочным током. Основные схемы питания дуг током при сварке в защитных газах указаны на рисунке 1.

Рисунок 1. Схемы питания дуг сварочным током
Способы совершенствования технологий механизированной дуговой сварки














На рисунке 1, а указана схема, по которой обе дуги питаются током обратной полярности и притягиваются друг к другу. В результате их притяжения и действия на жидкий металл объемных электромагнитных сил последний стремится в межэлектродное пространство, ширина шва и глубина проплавления уменьшаются, а разбрызгивание может быть весьма ощутимым. Такая схема питания дуг может обеспечить удовлетворительные технологические результаты при сварке в смесях на основе аргона и только при определенных расстояниях между дугами.

При питании одной дуги переменным током (смотрите рисунок 1, б) их взаимодействие осуществляется притягиванием с частотой, равной частоте переменного тока. Данную схему питания дуг широко применяют в практике при сварке металла под флюсом. Что же касается сварки в защитных газах, то устойчивого горения дуги при питании переменным током в данном случае можно добиться только применяя специальные металлургические и электрические способы. Из металлургических способов базируются на применении газовых смесей на основе Ar, другой и порошковой специальной электродной проволоки. Электрическим способом наиболее эффективным считается применение генераторов низковольтных импульсов 1000 В (УСГД). Схема указанная на рисунке 1, в предусматривает разнополярное питание дуг постоянным током. При этом дуги отталкиваются, процесс сварки протекает устойчиво, а величина разбрызгивания определяется суммарным количеством брызг, образующихся в результате переноса металла в каждой дуге. Минимизации разбрызгивания достигают в случае применения смесей на основе аргона особенно на режимах, обеспечивающих струйный перенос металла как при обратной, так и при прямой полярности.

На рисунке.1, г указана схема питания дуг разнополярными импульсами тока при сварке в аргоне или газовых смесях на его основе, под действием которых между каждым электродом и изделием поочередно формируются дуги, образующие общую. сварочную ванну. Процесс горения дуг протекает стабильно, а величина разбрызгивания определяется режимами горения каждой из дуг. Поочередная подача импульсов тока на электроды предотвращает магнитное взаимодействие дуг и улучшает формирование швов. Для реализации рассматриваемой схемы питания дуг необходимы специальные управляемые источники тока.

Схема указанная на рисунке. 1, д предусматривает питание дуг поочередными импульсами одинаковой полярности от отдельных источников (процесс Time Twin). Каждым из данных источников может управлять и регулировать свой микропроцессор, а подача проволоки производится отдельными механизмами. Вместе с тем каждый из источников питания вносит своеобразный вклад в обеспечение высокой скорости сварки и качества сварного шва. Эта специфика обусловлена наличием специального устройства синхронизации работы двух источников. Благодаря данному устройству осуществляется возможность поддержки очень короткой и строго постоянной длины дуг независимых одна от другой, что является гарантией эффективной стабильности двухпроволочного процесса (практически без брызг). Описанный выше способ можно использовать как при сварке разных марок стали, так и при сварке алюминиевых сплавов и алюминия в стандартных газовых смесях. По существу процесс Time Twin является правильно организованным процессом сварки «расщепленным» электродом с применением постоянного тока.

Все рассмотренные схемы выше имеют свои достоинства и недостатки и могут быть реализованы при решении тех или иных технологических задач и вопросов, включая повышение скорости сварки в 1,6-2 раза.

Требуется также заметить, что практические реализации рассмотренных схем питания дуг тесно связаны с выбором наиболее эффективного и экономически целесообразного способа защиты сварочной ванны в конкретных условиях. В этом плане необходимо обратить внимание на способ газошлаковой защиты сварочной ванны с использованием порошковой проволоки и СO2 (смотрите рисунок 2). При этом первая дуга горит между проволокой сплошного сечения и изделием, а вторая — между порошковой проволокой и изделием. При оптимально выбранной схеме питания дуг и режимов сварки по качественным характеристикам и производительности данный процесс не будет уступать сварке в смесях на основе аргона при относительно меньших затратах на оборудование и материалы.

Некоторые из указанных выше схем питания дуг током могут быть использованы и при двухдуговой сварке под флюсом электродной проволокой малого диаметра.

Рис. 2. Схема двухдуговой сварки с газошлаковой защитой:
1 —проволока сплошного сечения: 2 — порошковая проволока
Способы совершенствования технологий механизированной дуговой сварки
Просмотров: 784 | Комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]

Партнеты
Поиск По сайту