Глава 5
СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫЕ ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ
ДЛЯ СВАРКИ В ЗАЩИТНЫХ ГАЗАХ
Дуговая сварка в защитных газах в настоящее время, в силу ряда преимуществ перед сваркой штучными электродами и под слоем флюса, заняла ведущее положение в сварочном производстве. При этом за счет совершенствования электрических схем источников и широкого внедрения устройств автоматики, обеспечивающих универсальность источника, стабилизацию режима и программное управление процессом сварки, достигается высокое качество сварных соединений.
Сварка в защитных газах производится как плавящимся, так и неплавящимся электродами.
5.1. ИСТОЧНИКИ ДЛЯ СВАРКИ ПЛАВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ
В ЗАЩИТНЫХ ГАЗАХ
Сварка плавящимся электродом (рис. 5.1) осуществляется в полуавтоматическом или автоматическом вариантах. В качестве защитного газа применяются аргон, углекислый газ и их смеси. Наибольший объем сварочных работ при сварке углеродистых и низколегированных сталей у нас и за рубежом выполняется электродуговой сваркой плавящимся электродом в углекислом газе или в смеси углекислого газа с аргоном.
Сварку легированных сталей, алюминиевых, магниевых, титановых и других химически активных металлов выполняют в среде чистого аргона.
При сварке плавящимся электродом свойства столба дуги мало зависят от состава защитной среды (аргон это или углекислый газ), а в основном определяются составом паров электродного металла и свариваемой детали. Поэтому источники питания дуги с плавящимся электродом, в отличие от сварки неплавящимся электродом, практически пригодны для сварки и сталей и цветных металлов. При сварке алюминия и его сплавов неплавящимся электродом, как будет показано ниже, требуются специализированные источники питания.
При автоматической и полуавтоматической сварке плавящимся электродом в защитных газах применяется электродная проволока небольших диаметров (1,6 – 2,5 мм) и сварка ведется при большой плотности тока. Поэтому дуга имеет возрастающую вольтамперную характеристику, а источники, питающие такую дугу, могут иметь как падающую, так и жесткую и даже возрастающую характеристику (см. рис. 1.16 – правая часть графика). Сварка в защитных газах плавящимся электродом в зависимости от типа соединения, толщины свариваемых элементов и других конструктивных и технологических характеристик может осуществляться как на постоянном, так и на переменном токе прямой или обратной полярности.
5.2. ИСТОЧНИКИ ДЛЯ СВАРКИ НЕПЛАВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ
В ИНЕРТНОМ ГАЗЕ
При сварке неплавящимся электродом присадочная проволока подается в головную часть сварочной ванны, минуя высокотемпературный столб дуги (рис. 5.1, б). Благодаря этому уменьшаются потери на разбрызгивание, испарение, окисление и выгорание легирующих элементов, входящих в состав проволоки, и обеспечивается более полный их переход в металл шва. Поэтому при сварке неплавящимся электродом получают сварные соединения более высокого качества, чем при сварке плавящимся электродом.
Сварка неплавящимся электродом в инертных газах рекомендуется для соединения высокопрочных, нержавеющих и жаропрочных сталей и сплавов, алюминиевых, магниевых и титановых сплавов. Наибольшее распространение получила аргоно-дуговая сварка свободной (несжатой) дугой (рис. 5.1, б).
Рис. 5.1. Схема сварки в защитных газах:
а) – механизированная сварка плавящимся электродом в защитных газах: СО2; Ar; He и их смесях; б) – сварка неплавящимся W-электродом в Ar или He;
1 – защитный газ; 2 – электродная проволока; 3 – ролики подающего
механизма; 4 – скользящий контакт; 5 – керамическое сопло сварочной
горелки; 6 – свариваемое изделие; 7 – капли электродного металла; 8 – вольфрамовый электрод; 9 – токоподводящий мундштук;
10 – присадочная проволока
Тугоплавкий вольфрамовый стержень 8 (Тпл = 3380 С) крепится в медном токопроводящем мундштуке 9 внутри керамического сопла 5 сварочной горелки. Инертный газ 1 (аргон или гелий), вытекая из сопла, защищает вольфрамовый электрод и зону сварки от взаимодействия с воздухом. Величина сварочного тока в зависимости от диаметра электрода назначается в пределах 25-500 А при напряжении на дуге 10-30 В.
Сварка неплавящимся электродом также может осуществляться как на постоянном, так и на переменном токах.