Подготовка под сварку металла и электродной проволоки.

Для получения качественных сварных соединений алюминия и его сплавов свариваемые кромки и электродную проволоку очищают от загрязнений и окисной пленки. Наиболее эффек­тивным способом очистки является химическая обработка. Для удаления консервирующего смазочного материала металл и профильный прокат протирают древесными опилками и про­мывают горячей водой, а бухты проволоки с внешней стороны протирают ветошью и обрабатывают растворителями с помощью волосяных щеток. В качестве растворителей используются технический ацетон, авиационный бензин и др. Затем обез­жиренный металл и сварочную проволоку подвергают дальней­шей химической очистке. -

Технический алюминий и проволоку такого состава обраба­тывают в растворе, содержащем едкого натра NaOH — 45— 55 г/л, фтористого натрии NaF — 45—55 г/л и воду 1000 см*. Температура раствора 60—70 °С. После этого металл и про­волоку промывают в проточной воде при температуре не ниже 50 °С и в холодной воде. По окончании промывки осветляют в течение 2—5 мин в водном растворе азотной кислоты HNOa концентрацией 350—450 г/л. Температура раствора 20—25 °С.

Алюминиевые сплавы и проволоку Для их сварки травят 5—8 мин в ванне при температуре раствора 60—70 °С. Состав раствора, г/л: тринатрийфосфат Na3P04 — 35—50, углекис­лая сода Na2CQ3 — 35—50, жидксй^стекло NaaSiOj — 35—55. Далее промывают в проточной воде при температуре 25—

ЗО °С, затем осветляют в течение 8—12 мин в растворе, содер­жащем ортофосфорную кислоту Н3РО,- 200—250 см8, хром­пик калиевый KsCr207— 4—6 г и воду 1000 см8 при температу­ре раствора 45—50 °С.

Алюминий, его сплавы и сварочную проволоку после ос­ветления промывают в горячей проточной воде, а затем в хо­лодной воде и сушат на воздухе.

Крупногабаритные листы, плиты и детали, подлежащие сварке, допускается не. обрабатывать химическим путем. В этом случае разрешается после обезжиривания всей детали свариваемые кромки и прилегающие к ним поверхности на 40—50 мм в обе стороны от стыка зачищать шабером до метал­лического блеска.

Сварка подготовленных таким образом изделий должна быть выполнена в течение 16 ч. Сварочную проволоку после химической обработки можно хранить на открытом воздухе не более 12 ч,- а в герметической упаковке не более 36 ч. Про­волоку, не использованную в указанное время, можно без предварительного обезжиривания вновь химически обработать и допустить в производство. Разрешается не более чем дву­кратная химическая подготовка сварочной проволоки. Раз - метка заготовок керном илн чертилкой допускается по линии обреза, а на изделий разметку выполняют только краской или карандашом. Режут заготовки плазменной дугой или на гильо­тинных ножницах, специально оборудованных и предназ­наченных для резки алюминия и его сплавов.

Кромки под сварку подготавливают строганием или фрезе­рованием. В процессе сборки смещение кромок и зазор между ними не должны превышать 10 % толщины свариваемого металла, но не более 2 мм. ,

При понижении температуры в цехе увеличивается отно­сительная влажность воздуха и образуется конденсат на по­верхности свариваемого металла, что ведет к появлению пор в металле шва. Поэтому сборку и сварку изделий из алюминия и его сплавов допускается выполнять в помещениях с окружаю­щей температурой не ниже 4-Ю °С прн отсутствии сквозняков и потоков воздуха, нарушающих защиту дуги. При температу­ре возДуха в помещении ниже +10 °С кромки свариваемого металла необходимо подогревать до температуры 80—100° С. Если температура ниже +5 °С, сваривать алюминий и его сплавы не разрешается.

Сборка под сварку. Сборку конструкций по возможности следует выполнять без прихваток в жестких кондукторах, центраторах и других приспособлениях. При сборке изделий из технического алюминия и его сплавов, например, АД0,

Марка сва­риваемого металла	Марка проволоки для сварки со сллвввни
АДЗЗ	АВ	АМгб	АМгЗ	АМН	АДІ
АД1	СвАК5	СаАК5	СвАМгб	СвАМгЗ	СвАМц	СвА5
АМц	СвАК5	СвАК5	СвАМгб	СвАМгЗ	СвАМц
АМгЗ	СвАК5	СвАК5	СвАМгб	СвАМгЗ	—	—
АМгб	СвАМгб	СвАМгб	СвАМгб	■ —	—	—
АВ	СвАК5	СвАК5	—	—	___	___
АДЗЗ	СвАК5	—	—	—	—	—

АД1, AM, АМц и АМцС, прихватки производят полуавтома­тической сваркой плавящимся электродом в среде аргона полу­автоматом ПРМ-4. Сборка изделий из сплавов алюминия вы­полняется с помощью прихваток ручной дуговой, сваркой неплавящимся электродом на переменном токе или полуавто­матической сваркой плавящимся электродом на постоянном то­ке обратной полярности в среде защитных газов.

Проволока для прихватки и сварки применяется согласно табл. 5.1. В качестве защитной среды служит аргон, гелий или смесь гелия (50—75 %) с аргоном. Длина прихваток Zn= (2...3)6, расЬтояние между прихватками L„ = (25...30)6, где б — толщина свариваемого металла, см.

Прихватки g дефектами удаляются механическим путем • и выполняются снова. Усиление прихваток снимается механи­ческим способом заподлицо с основным металлом, а места при­хваток зачищаются от налета и брызг стальной щеткой из не­ржавеющей проволоки. Щетки должны быть чистыми и обез­жиренными.

Механизированная сварка плавящимся электродом. Ав­томатическая сварка алюминия толщиной до 25 мм, а сплавов алюминия толщиной до 20 мм производится без разделки кро­мок за два прохода с двух сторон/. При большей ' толщине сва­риваемого металла применяются разделки кромок согласно ГОСТ 14806—80 нли основным размерам, приведенным в табл. 5.2.

Сварку в аргоне и смеси аргона с гелием выполняют горел­кой углом вперед с наклоном на 10—15° от вертикали на посто­янном токе обратной полярности (табл. 5.3). Алюминий тол­щиной 14—16 мм сваривают проволокой 2,5 мм (при большей толщине алюминия применяется сварочная проволока диа­метром 3,15 мм) или производят многопроходную сварку о разделкой кромок проволокой диаметром 2,5 мм.

	Параметры
Толщина металла, мм	/
20	: ft, = 10 ± 1 В= 15 ± 1 о = 0+1
0
25 .	hi = 12 ± 1 В = 15 ± 1 а = 0+1
28	ft, = 14 ± 1 В = 15 ± 1 а = 0 + 1
32	к, = 14 ± 1 "*■ В = 15 ± 1 о = 0 + 1
Примечание. Приняты следующие сипы разделок; 1 — галтельная од остроугольная.

разделок
	и	' ///	IV
			А, = 4 ± 1
	_	—	А. — остальное
	_	—'	В= 4 ± 1
			■ о=0+1
	Ах = 5 ± I	Ai = 5 £ 1	= 6 ± 1
	А. — остальное	А, = 5 ± 1	А. — остальное
	В = 15 ± 1	Ая — остальное	В = 4 ± 1
	а = 0 +1	В = 8±1	а = 0+1
	-	а = 0+1
		—
	Ах = 5 ± 1	Aj = 5 ± 1 -	At = 8 ± 1
	А* — остальное	Aj — 5 і 1	Ад — остальное
	.В = 15 ± 1	Ag — остальное	В = 4 ± 1
	о = 0 +1	В= 10 ± 1	о=0 + 1
		о = 0 + 1
	Ах = 6 ± I	Ах = 5 ± 1	Ах = 9 ± 1
	А. — остальное	А, = 5 ± 1	А. — остальное
	В= 15± 1	Аа — остальное	В = 4 ± 1
	о = 0 + 1	В = 10 ± 1	о = 0 + 1
		о = 0 + 1
посторонняя; II «=* галтельная	двусторонняя; ///—внутренняя; IV двусторонняя

Таблица 5.3. Режимы сварки алюминии и его сплавов плавищимся электродом в среде вргона и смеси аргоиа с гелием Толщина металла, мы Диаметр свароч­ной проволоки, мы Сила тока, А Напряжение на дуге, В Скорость сварки, м/ч 16 2,2 340—360 30-32 16—18 16 2.5 380—420 32—34 12—14 25 3,15 430—460 32—34 12—14 28 3,15 430—460 32—34 12—14

При сварке на флюсовой подушке, во избежание попадания флюса в зазор между кромками, сварку первого прохода вы­полняют на полосе из нержавеющей стали толщиной 2—4 мм, укладываемой на флюсовую подушку. Ширина полосы равна 150—200 мм, а длина ее равна длине свариваемого шва.

Вместо флюсовой подушки также может быть применена войлочная подкладка, пропитанная специальным составом. Для этого войлок толщиной 25—30 мм подготавливают в виде полосы заданной длины и шириной 150—200 мм. Затем полосы скручивают в рулоны и выдерживают в ванне в течение 1 — 1,5 ч при температуре 80—100 °С в растворе (%)г Si02—

33.. .37; AljOj— 8... 12; СаСО„— 43...47; MgO — 5...9; CaFa—

1.. .5. Вместо мрамора может быть применена гашеная известь, a MgO заменен ТЮа (массовые доли те же).

Шихту разводят до полувязкого состояния на водном рас­творе жидкого стекла плотностью 1,2—1,4 г/см3 из расчета его массовой доли 30—40 % от массы сухой шихты. Подготовлен-

Рас. 5.1. Установка для определения удельной энтальпии металла сварочной ванны

ную таким образом войлочную подушку сушат и для предот­вращения смещения укладывают на стальную полосу шириной 140—160 мм с продольными пазами глубиной 3—5 мм и шири - 1 ной 5—6 мм. Расстояние между пазами 15—20 мм.

Для оценки защитных сред применяется установка (рис. 5.1), которая позволяет определять удельную энтальпию металла сварочной ванны, ее массу и глубину проплавлення. Эффективность защитных сред оценивается наплавкой валика на образец 1 (пластину) о окончанием у загнутого края. Для возможности подхода к краю пластины и сохранения при этом квазистационарного температурного поля, оказывающего влияние на массу и параметры сварочной ванны, одна сторона пластины изогнута под углом 90°.

Длина большей части Образца составляет (350 10) мм,

длина меньшей изогнутой — (90 ^ 5) мм, ширина (150 ^ 5) мм. Толщина образца может изменяться в пределах от 10 до 30 мм.

Автомат в конце сварки замыкает конечный выключатель, и процесс сварки прекращается. Одновременно с помощью электромагнита оттягивается фиксирующий упор 2, и пласти­на под действием пружины 5 отбрасывается вперед и вниз, поворачиваясь на 90 . В конце движения пластина загнутым краем ударяется о пружинный упор, и металл ванны выбрасы­вается в калориметр. При повороте пластины, лежащей на основании 3 установки, а следовательно, и втулки 4, движение через зубчатые пары 9 и 6, 7 и 8 передается валу, который заканчивается эксцентриком и, разворачиваясь, придает дви­жению пластины траекторию, обеспечивающую полный вы­брос, минимальный путь и точное попадание металла ванны в калориметр. Собранный в калориметре металл взвешивается на аналитических весах, и определяется удельная энтальпия по формуле;

I = 1,05(//Д//т„),

где I — удельная энтальпия металла ванны, Дж/кг; Н — постоянная калориметра, ДжГС; At — разнооть температур воды в калориметре до и после опыта, °С; тл— масса - металла ванны, кг.

Если режим цаплавки; /св = 380...400 A, UA ~ 32...36 В, осв = 12...4 м1ч’, ds= 2,5 см, расход защитной среды 25— 30 л/мин, то при наплавке валика алюминия примесь к арго­ну кислорода увеличивает массу сварочной ванны от 3,5 г при. наплавке в аргоне до 10,4 г при наплавке в среде аргона с добавкой 5—7 % кислорода. Такое изменение состава за­щитной среды уменьшает удельную энтальпию металла сва­рочной ванны от 1415,2 • 10“3 Дж/кг при наплавке в аргоне

до 1339,8 • 10-3 Дж/кг при наплавке в смеси аргона с кисло­родом. При добавке к аргону гелия масса сварочной ванны также увеличивается, нЪ на меньшую величину и при наплав­ке в гелии составляет 6,6 г, а удельная энтальпия уменьшается до 1373,2 • 10 “3 Дж/кг.

Таким образом, при неизменных параметрах режима на­плавки тспловложение в металл Ванны составляет в аргоне 4953 Дж, в гелии 9664,4 Дж, а в смеси аргона о кислородом 13933,7 Дж. Более высокое тепловложение в металл при свар­ке алюминия в смеси аргона с кислородом повышает глубину проплавления и эффективный КПД процесса сварки.

Кислород в дуге диссоциирует на атомарный по реакции Ог;=г 20 + 495 с дальнейшей ионизацией и образованием отри­цательных ионов 02~ и О - Ч15Ї.

Отрицательные ионы - кислорода вблизи катода повышают у катода плотность объёмного отрицательного заряда. Обра­зующиеся при этом положительные ионы у ■ анода создают объемный положительный заряд. Наличие обьемных зарядов в приэлектроднцх областях дуги увеличивают катодное и анодное падение напряжения.

Приэлектродные падения напряжения повышаются соглас­но зависимости^

h=U*-(Ut + Va)]/E,

где /д—длина дуги, мм; Ул— напряжение на дуге, В; UK— катодное падение напряжения, В; 1}л — анодное падение напряжения, В; Е — градиент напряжения, В/мм.

Повышение приэлекгродных падений напряжения умень­шает длину дуги и увеличивает се эффективный КПД по фор­муле: ‘

р. = (і/д Elp)jUA.

Уменьшение длины дуги и увеличение градиента напряже­ния повышают эффективный КПД дуги от 0,70—0,80 (при сварке алюминия плавящимся электродом в среде аргона) до 0,90—0,94 (при сварке в смеси аргона с добавкой 7—8 % кислорода).

Затрата энергии-на-диссоциацию, кислорода во внешней зоне дуги приводит к ее охлаждению и разделению на две зоны — центральный шнур и внешний ореол. Уменьшение длины дуги и-разделение ее на две зоны без изменения напря­жения увеличивает, давление на поверхности сварочной ван­ны, повышая глубину провара Ш'1.

Так, при сварке алюминия в аргоне электродной проволо­кой диаметром 2,5 мм в режиме: /Св = 380...400 А, £/д = 32...

...36 В, wc»= ю... 14 м7ч,

Рис. 5.2. Схема сварочного поста: / — баллон с защитный газом: 2 — бала лон с кнслородом; а — ротаметр РМ-Ш;. 4 —ротаметр PM-V; S—смеситель га­зов СМГИ-2: 5'— дуговой подогреватель ващитной среды; 7 — сварочная горел­ка; в— свариваемый металл

Q, == 25...ЗО л/мин, глубина проплавлення "8—10 мм, ши­рина — 24—26 мм, высота усиления — 7,0—7,5 мм. При­месь к аргону до 8 % кисло­рода увеличивает глубину проплавления до '15—17 мм и ширину сварйого шва. до 26 —28 мм, а высоту его уси­ления снижает до 6,2—6,8 мм.

Поэтому применение в каче-- стве защиты аргонно-кисло - родной смеси позволяет вы-, полнять сварку без разделки кромок алюминия толщиной до 25 мм при использовании

электродной проволоки диаметром 2,5 мм и металла толщи­ной до 32 мм при сварке проволокой диаметром 3,1-5 мм.

Уменьшение внешней составляющей длины дуги и сниже­ние этим поверхности ее контакта с окружающей атмосферой, образование термодинамически прочных, нерастворимых в сва­рочной ванне гидроксильных групп по реакции [151:

2НаО

(Г)

-f - 02 vf - 4е —► 40Н,

а также выгорание водорода в низкотемпературной зоне дуги и испарение продуктов реакции при сварке в защитных сре­дах с примесью кислорода предотвращает образование «ор в металле шва. Так, при сварке в аргоне с точкой росьг— 20 °С содержание водорода в алюминии достигает 0,8 см8/100 г, а швы Поражены порами общим объемом до 2 см8/Ю0 г. Вве­дение в аргон до 8 % кислорода при неизменных остальных условиях уменьшаем содержание водорода в металле шва до 0,1 см3/100 г, а поры в шве отсутствуют.

Таким образом, защитными газами для сварки алюминия и его сплавов могут служить аргон, гелий и смеси аргона с гелием и аргона с кислородом: 50—75 % Не + Аг осталь­ное; Не + 2 % Оа; Аг + до 8 % Оа и 60—75 % Не + до 4 % О2 - f Аг остальное.

Пост сварки в среде аргона с кислородом плавящимся электродом приведен на рис. 5.2, а номограмма для выбора режимов сварки — на рис. 5.3. Для сварки алюминия тол­щиной более 25 мвгможно применять также электродную про­волоку диаметром 3,15 мм.

(

Рас. 5.3. Номограмма для выбора режимов сварки

Механические свойства металла шва и сварного соедине­ния алюминия АД1, выполненных плавящимся электродом в среде аргона с кислородом; о„ = 72,5...79,4 МПа; ат = = 41,2...51,9МПа; 6 = 37,4...43,2 %,i|> = 65,8...70,7 %, угол загиба кромки равен 180 °. По коррозионной стойкости металл. шва не уступает основному металлу.

При сварке без примеси кислорода абсолютная влажность защитных газов снижается тщательным 'их осушением, а уменьшение относительной влажности и повышение за счет этого плотности сварных швов достигается применением ду­гового подогревателя газа. Такой подогреватель выполнен в виде изогнутой в несколько витков медной трубки н распо­лагается внизу. горелки вблизи дуги. Поступая в сварочную горелку, защитный газ подогревается теплом дуги до темпера­туры, пропорциональной ее мощности.

Снижение относительной влажности происходит в соответ­ствии с зависимостью:

/ежи — (/ *бс//вас) Ю0%,

где /отн — относительная влажность газов, %; /або — абсо­лютная влажность газов, г/м8; /в<ю — влага, необходимая для насыщения газа при данной температуре, г/м8.

Длина и диаметр газоподводящих шлангов от смесителя или от ротаметра к сварочной горелке должны обеспечивать свободный проток защитного газа. Начинать и заканчивать пронесе сварки необходимо на технологических планках раз­мером 100 X 100 мм с формой разделки и толщиной металла, со­ответствующих свариваемому металлу. Для этого необходимо, чтобы длина шланга при внутреннем диаметре 8 мм не превы­шала 10 000 мм.

Сварка выполняется автоматами, способными обеспечить заданную скорость и необходимую стабильность подачи элек­тродной проволоки. Для сварки металла толщиной до 25 мм автоматы снабжаются горелками ГУ-2,5, а для металла боль­шей толщины — горелками ГУ-3 или другими, обеспечивающи­ми надежную защиту дуги.

Сварные швы характеризуются глубиной проплавления — Лпр, шириной проплавления шва — Ьпр, высотой усиления шва — ау, толщиной шва — Нш, коэффициентом формы про­плавлення — фпр = Ьпр/Лпр и Коэффициентом формы усиле­ния фу = bnp/cty. Параметры шва определяются режимами и технологией сварки. Так, при повышении силы сварочного тока увеличиваются глубина провара, ширина шва и высота его усиления. X ростом напряжения на дуге повышается ши­рина сварного шва, унижаются высота его усиления и глуби­на провара. С повышением скорости сварки уменьшается глу­бина провара и снижается ширина сварного шва, а высота усиления незначительно увеличивается. Кроме элементов ре­жима сварки на параметры шва большое влияние оказывают положение электрода в пространстве и наклон изделия в про­цессе сварки.

При наклоне электрода углом вперед давление столба ду­ги на поверхности сварочной ванны перераспределяется, что приводит к уменьшению глубины провара и повышению ши­рины сварного шва. В процессе сварки углом вперед также улучшается защита дуги, особенно при больших скоростях сварки. При сварке на подъем толщина слоя жидкого метал­ла под основанием столба дуги уменьшается. Это сопровожда­ется более глубоким проплавлением основного металла, уменьшением ширины шва и увеличением высоты его уси­ления. При сварке на спуск соответственно уменьшаются глу­бина провара и высота усиления шва, а его ширина увеличи­вается.

Сварка на спуск применяется при выполнении кольцевых швов. В этом случае электрод смещается с зенита против вра­щения изделия, что приводит к увеличению ширины шва, улучшению его формирования и повышению качества сварки. При сварке на спуск с углом наклона изделия более 15° провар приближается к минимальному значению. Цри сварке сплавов алюминия с увеличении вылета и при неизменных параметрах

и

режима масса расплавленного в единицу времени электродного металла увеличивается, а глубина проплавления и доля основного металла в шве уменьшаются.

Полуавтоматическая сварка. Для сварки алюминия и его сплавов толщиной более 10 мм, где использовать другие спо­собы невозможно или нецелесообразно, применяется полуавто­матическая сварка плавящимся электродом в среде защитных газов. При таком способе сварки, особенно технического алю­миния, основной трудностью является обеспечение равномер­ной подачи сварочной проволоки и хорошей защиты дуги. Чтобы получить сварной шов высокого качества, необходимы надежные в работе полуавтоматы и строгое соблюдение пра­вильной технологии сварки. Для этого используют модерни­зированные полуавтоматы ПРМ-4 с удлиненным на 40—50 мм соплом горелки-или снабженные горелками СГ-2 с подачей про­волоки роликами, покрытыми слоем резины, через шланг, снабженный внутри фторопластовой трубкой. Находят при­менение также полуавтоматы, протягивающие электродную проволоку по направляющей жесткой фторопластовой или полиэтиленовой трубке с внутренним диаметром 10—15 мм. Такая система обеспечивает надежную работу полуавтомата при длине направляющей трубки до 4000—6000 мм.

Шланги для подвода защитного газа к горелке должны быть ^ одного диаметра без отслоений резины внутри газового канала и тщательно очищенные от талька и других загрязнений. Составные шланги применять не рекомендуется. Для удаления загрязнений шланги не реже одного раза в 3—4 мес следует промывать горячей водой при температуре 50—80 °С, в тече­ние 10 мин, затем гидролизным спиртом, продуть сухим сжа­тым воздухом (15—20 мин) и аргоном.

Сварку выполняют горелкой, наклоненной углом вперед на 10—15° от вертикали, на постоянном токе обратной поляр­ности (табл. 5.4). В качестве защитных сред для сварки алю-

Таблица 5.4. Режимы полуавтоматической сварки алюминия н его сплавов плавящимся электродом в среде защитных газов Толщина металла, им Диаметр электрод­ной проволоки, мм Сила сварочного тока, А Напряжение, яа дуге, В 3—5 5—7 7-10 10—15 20 и более 1.2-1,4 1.4—1,7 1,6-2,0 2.0— 2,5 2.0— 2,5 100—140 140—200 200—280 280—300 300—380 20—24 22—26 24—28 28—32 30—34

«в

миния и его сплавов можно применять аргон, гелий, смесь 70—75 % Не + Аг остальное или смеси с активными добав­ками: Аг + до 4 % 02, Не + до 2 % Оа и 60 —75 % Не + до 2 % Оа+Аг остальное. Расход защитных сред 14—16 л/мин.

Расстояние сопла горелки от свариваемого металла должно быть 15—20 мм. Если предусмотрен припуск на механическую обработку в начале-и конце шва, технологическими планками можно не пользоваться. В этом случае кратер в конце шва за­варивают без перемещений горелки вперед.

Сварочную горелку в^процессе сварки необходимо переме­щать равномерно без поперечных колебаний. Как исключение, допускается небольшое поперечное движение горелки на вели­чину не более 0,2—0,3 ширины шва. Для надежной защиты дуги резкие движения горелки не допускаются; В случае вынуж­денных перерывов сварки кратер ранее выполненного шва после предварительной вырубки и зачистки переплавляется на 15—20 мм. . .

В процессе полуавтоматической сварки шланг о проволог кой следует располагать так, чтобы предупредить образование сгибов электродной проволоки. Такое условие наиболее просто выполняется, если шланг с проволокой сварщик держит на плече.

При сварке не допускаются короткие замыкания электрод­ной проволоки на поверхность ванны. В этих местах образуг ются всплески металла, которые приводят к появлению в сварных швах пор и других дефектов. При многослойной сварке число слоев устанавливается до полного заполнения разделки или получения необходимого катета сварных швов. Поверхность каждого предыдущего валика должна быть ' тщательно зачищена щетками из нержавеющей стальной про­волоки и продута сухим сжатым воздухом.

Пост сварки требуется оборудовать шкафом для хранения. баллонов, устройством для слива из сварочной горелки охлаж­дающей воды, амперметром, "вольтметром и необходимым ин­струментом. Сток воды, охлаждающей горелку, должен быть видимым. В случае прекращения подачи охлаждающей воды в горелку процесс сварки необходимо немедленно пре­кратить.

Все посты газоэлектрической сварки должны быть снабже­ны ротаметрами или другими индикаторами расхода и тари- ровочными графиками. При полуавтоматической сварке пла­вящимся электродом швы большой протяженности разбивают на короткие участки длиной 100—300 мм. При сварке металла большой толщины участки берут длиннее, а при сварйе тонкого металла участки делают более короткими. Такие швы свари-

ваются ступенчатым способом в направлении, обратном об­щему направлению.

В процессе сварки, если новый слой наплавляется на хо­лодный предыдущий валик, в шве возможно образование тре­щин. Для уменьшения внутренних напряжений и снижения вероятности растрескивания швов при сварке металла боль­ших толщин применяют сварку блоками и стремятся сократить время между сваркой каждого слоя. Сварку блоками начина­ют в начале стыка или в его середине и продолжают до пол­ного заполнения разделки. Каждый последующий слой блока следует наплавлять на еще горячий предыдущий металл шва.

При сварке угловых швов применяют сварку в симметрич­ную или несимметричную лодочку. Угловые швы металла оди­наковой толщины сваривают в симметричную лодочку. При сварке таких соединений в несимметричную лодочку возмож­ны подрезы на одной стенке и наплывы на другой, где угол между вертикальным электродом и металлом бблыие. Сварка элементе» разной толщины выполняется в несимметричную лодочку о направлением провара в металл большей толщины, иначе угол между вертикальным электродом и стенкой большей толщины должен быть больше, чем угол между электродом и тонкой стенкой металла.

Автоматическая сварка неплавящимся электродом. Авто­матическая сварка неплавящимся электродом в среде защитных газов может быть однодуговои или трехфазной. Однодуговая сварка используется для сварки сплавов алюминия толщи-

Таблица 5.5. Режимы однодуговой сварки иеплавищимси электродом сплава АМгб Толщина металла Дианетр! геп.»ав яще - гося элект­рода Сила тока, А Скорость подачи присадочной про­волоки, м/ч Скорость сварки, м/ч мм 4 5 220—260 40—50 12—14' в 5 280—300 35—40 12—14 8 6 320—360 30—35 10-12 10 8 420—480 25—30 8-Ю 12 10 460—520 20-25 6—8

Примечание. Расход защитных газов при сварке металла толщиной до 10 мы составляет 14—10 л/мин, а при большей толщине — 25—30 л/мин. Диа­метр присадочной проволоки Здя толщин 4—6 мы принимается равным 2,0 мм, а при больших толщинах <— 2,5 мм.

ной до 12 мм. При боль­шей толщине свариваемого металла более производи­тельной является трехфаз­ная сварка.

Рис. 5.4. Схема включения трансфор­маторов для сварки трехфазной дугой

Для уменьшения свароч­ных деформаций и получе­ния швов высокого качест­ва автоматическую сварку стыковых соединений .не­плавящимся электродом стремятся выполнять за

один проход с обратным формированием. Такую сварку осуществляют на стендах или сломощью других приспособле­ний, обеспечивающих надежное поджатие стыка к форми­рующей подкладке.

Однодуговую сварку выполняют на переменном токе в сре­де аргона или на постоянном токе прямой полярности в среде гелия погруженной дугой. Для сварки на переменном токе используют установки УДГ-301, УДГ-501 или упрощенную схе­му, снабженные сварочными горелками типа ГН или дру­гими, обеспечивающими достаточное качество сварных со­единений. Обратная сторона формируется подкладкой из нержавеющей стали толщиной 15—25 мм с канавкой в виде трапеции; шириной 7—12 мм, глубиной 0,5—1,5 мм и углом ско­са 45°. Режимы однодуговой сварки в среде аргона стыковых соединений сплава АМгб приведены в табл. 5.5.

Для питания трехфазной дули применяются установки УДГ или трансформаторы, включенные по схеме, приведенной

Таблица 5.6. Режимы сваркя сплава АМгб трехфазной дугой неплавищимси електродом в среде аргона Толщина металла» мм Сила сварочного тока, А Скорость свагркн, м/ч Скорость Л /> подачн при­садочной про волокн, м/ч 10-14 14-18 18—22 22-24 520—560 540-560 560—580 580-600 500—540 520—540 540—560 560—580 680—720 70Q—750 . 720—750 720—750 14—16 12—14 10—12 6—8 55—75 45—55 35—45 25—35

Примечания: I. Диаметр электрода для толщин 10—14 мм составляет 8 мм, для большей толщины свариваемого металла — 10 мм. 2. Расход аргона 25—30 л/мин.

на рис. 5.4. Расстояние сопла горелки от свариваемого металла 8—12 мм. Чтобы предупредить разбрызгивание металла, по­лучить хорошее качество формирования шва, присадочная проволока не должна попадать под центральную часть дуги. При сварке неплавящимся электродом сплавов алюминия тол­щиной более 25 мм применяется двусторонняя Х-образная разделка кромок. В этом случае при сварке первого прохода с обратной стороны используется призматическая прокладка с углом большим, чем угол разделки кромок. Такая формиру­ющая подкладка, входящая в разделку, в случае прожога. предохраняет металл от вытекания и легко отделяется от шва. Режимы односторонней сварки сплава АМгб трехфазной ду­гой приведены в табл. 5.6.

В процессе сварки пары алюминия оседают на внутренней части сопла горелки, ухудшая качество защиты дуги. Поэтому сопло горелки рекомендуется периодически очищать от за­грязнений и налета паров алюминия.

Для увеличения скорости сварки и повышения производи­тельности труда может быть применен способ сварки сдвоен­ным электродом. В этом случае впереди располагают' плавя­щийся электрод, который подают в зону дуги со скоростью, необходимой для образования усиления сварного шва или за­полнения разделки. Неплавящийся электрод переплавляет ззг кристаллизовавшийся сварной шов. Этот процесс обеспечивает высокое качество сварных швов и в 2—3 раза увеличивает глубину проплавления или позволяет повысить скорость свар­ки при неизменных остальных параметрах режима. ,

Ручная дуговая сварка неплавящимся электродом. Ручную дуговую сварку неплавящимся электродом в среде защитных газов алюминия и его сплавов применяют до тодтцины 10 мм.

Рис. 5.5. Упрощенная схема для сварки алюми­ния иеплавящнмси электродом

Таблица 5.7. Рабочее значение сварочного тока для 3 типов вольфрамовых электродов Диаметр електрода, мм Сила сварочного тока А Псстоялная составляющая тока, % ЭВЧ эви эвл " 4 180—190 300-350 200—220 0-10 6 240—260 410—480 300—340 0-10 8. 360—390 490-590 450-500 , 0—10 10 ■ 450—500 650—750 600-650 0—10

Примечание. При сварке алюминия и егосплавов толіднной от I до 6 мм диаметр электрода выбирается равным толщине свариваемого металла. С увеличением толщины металла диаметр электрода увеличивается незначительно и не превышает 6«4им. Присадочная проволока принимается диаметром» равным толщине свариваемого металла, но не более 6 мм.

Сварка выполняется на переменном токе от установок УДГ - 301, УДГ-501 или по упрощенной схеме (рис. 5.5) с наложением на сварочную цепь переменного тока - высокой частоты от осциллятора. Осциллятор позволяет зажигать дугу, не каса­ясь непосредственно электродом изделия. »

Для защиты дуги служит аргон (40 %), гелий (60 %) или смесь Не + Аг. Расход аргона 8—12 л/мин. В случае примене­ния в качестве защитной среды гелия его расход должен быть не менее 20—25 л/мин. Силу сварочного тока выбирают в зави­симости - от диаметра вольфрамового электрода по табл. 5.7.

Чтобы получить качественный сварной шов, скорость ручной сварки должна быть согласована с элементами режима и рас­ходом защитной среды. Зажигается дуга ьа угольной или гра­фитовой пластине и после нагрева торца электрода быстро возбуждается в месте сварки. Однако при зажигании дуги нельзя касаться изделия электродом, так как из-за загряз­нения торца вольфрамового электрода свариваемым металлом нарушается устойчивость горения дуги и ухудшается качество шва. В случае касания алюминий из электрода удаляют, возбудив дугу на графитовой пластине.

Присадочную проволоку в зону дуги вводят только, после образования сварочной ванны. Сварку выполняют слева на­право с углом. между присадочной проволокой и электродом 90°, а углом между присадочной проволокой и свариваемым «металлом 15—25°. Сварку ведут при минимальной длине дуги (2—5 мм), максимальной силе тока и предельно возможной скорости. Заканчивают сварку гашением дуги методом плав­ного ее удлинения.

Для предохранения вольфрама и металла сварочной ван­ны от окисления защитный газ после обрыва дуги должен по­ступать еще 5—7 g. В случае продолжения сварки дугу зажи­гают на шве на расстоянии 15—20 мм от конца закристал­лизовавшейся сварочной ванны.

При сварке на весу без подкладок трудно обеспечить равно­мерный провар корня шва. Чтобы предупредить провалы и вы­текания металла ванны при сварке таких швов, с обратной стороны устанавливают формирующие подкладки. Перед на­ложением второго шва с обратнрй стороны при двусторонней сварке корень шва выр убают, а при сварке сплавов алюминия его удаляют переносной механической фрезой, затем выпол­няют сварку второго шва. При односторонней сварке на весу без формирующей подкладки трудно создать качественное фор­мирование шва. В этом случае металл проседает и при кри­сталлизации растрескивается.

Проплав g такими дефектами обычно удаляют механическим путем, однако во многих случаях к нему нет доступа или он веоьма ограничен. Дляї получения качественных швов торцы стыка под сварку обрабатывают механическим путем с целью закругления кромок радиусом, равным половине толщины сва­риваемого металла.

Хорошие результаты позволяет получить вставка прово­локи диаметром 2,0—3„0мм в разделку кромок о обратной сто­роны стыка. При сварке труб о наружной стороны проволока такого диаметра в виде нестыковаииого кольца помещается в разделку кромок внутри трубы. Подготовленные таким обра­зом стыки сваривают в среде защитных газов плавящимся или неплавящимся электродом.

Если толщина металла превышает 10 мм, сварку произво­дят (особенно в холодный период года) о предварительным подогревом свариваемых кромок до температуры 150—300 °(L Горелки подогрева необходимо направить на 70—100 мм по обе стороны стыка, а их пламя при перемещении горелок не должно попадать на кромки шва.

Механизированная сварка по слою флюса. При сварке алюминия по слою флюса дуга только частично закрыта флю­сом, поэтому такой способ получил название сварки по слою флюса. Находит применение сварка одним и расщепленным этектродом. Автоматическая сварка по флюсу одним электро­дом применяется для алюминия толщиной от 5 до 10 мм. При &>льшей толщине металла сварку выполняют расщепленный электродом. В процессе сварки расщепленным электродом, благодари образованию широкого шва, обеспечивается на­дежный провар обеих кромок даже при недостаточно точной

Таблица 5.9. Режимы автома­тической сварки алюминии АД1 по слою флюса расщепленным волнообразно-изогнутым электродом Тол­щина метал­ла, мм Сила сва­рочного тока, А Напряже­ние на дуге, В Скорость сварки, м/ч 14 600—650 40—45 20—22 16 600—650 45—50 20-22 25 750—800 50--55 16—18 28 800—850 50—55 14—16 32 850—900 50—55 14—16 ■Таблица 8.8. Размеры васыпиой горки флюса Толщина металла, нм Размеры сечения горки флюса, мм ширина внизу ширина вверху высота 14 45—50 35—40 8-10 16 ■ 50—55 40—45 8—10 25 55—60 45—50 *10—12 28 60-65 55-60 10—12 32 65—70 55—60 12—14

сборке. Кроме того, большое тепловложение позволяв і обой­тись без предварительного подогрева свариваемого металла.

Флюсы, используемые для сварки алюминия и его сплавов, должны обеспечивать высокие механические и антикоррозион­ные свойства сварных соединений, удовлетворительное от­деление шлака, отсутствие в'швах пор и трещин, а также хо­роший внешний вид сварных швов. Кроме того, флюсы долж­ны обладать высокой активностью и способностью очищать металл от окисной пленки, создавать дополнительную за­щиту сварочной ванны от окружающего воздуха, иметь не­большую плотность и плавиться при температуре, близкой к температуре плавления свариваемого металла. Наиболее полно таким требованиям удовлетворяют флюсы на основе хлористых и фтористых солей, например флюс АН-А1. Могут применяться также флюсы типа МАТИ и др. Перед сваркой фдюс с заданной высотой и шириной горки (табл. 5.8) с помо­щью дозатора засыпают на кромки. При большей толщине флю­са ухудшается формирование сварного шва и плохо отделя­ется шлак, а при малой — в сварных швах образуются поры.'

Для повышения качества сварных швов предложена свар­ка по слою флюса расщепленным волнообразно-изогнутым электродом (табл. 5.9, рис. 5.6). При плавлении волнообраз­ных электродов. дуга совершает гармонические колебания, улучшая тем самым дегазацию сварочной ванны и повышая качество сварных швов.

Сварка стыковых соединений алюминия толщиной более И мм расщепленным электродом по слою флюса выполняется с двух сторон за два прохода без разделки кромок на флюсо­вой подушке. Для алюминия толщиной более 35 мм может быть применена многопроходная сварка. Но при этом требуется

тщательная зачистка от шлака каждого слоя шва, связанная с большими тех­нологическими трудностя­ми.

Сварку кольцевых швов выполняют на роликовых стендах за два прохода с двух сторон. Вначале сва­ривают на флюсовой по - Рас. 5.6, Схема сварки волнообразно - душке внутренний ШОВ, изогнутым электродом а затсм наружный. Такая

технология обеспечивает получение внутреннего шва без прожогов и других дефектов.

Алюминий толщиной 14—32 мм сваривают проволокой диаметром 2,5 мм. Расстояние между электродами 8—12 мм, величина изгиба проволоки 6—8 мм, расстояние между двумя ближайшими изгибами 14—16 мм.

Ручная дуговая сварка покрытыми электродами. Для ручной дуговой сварки технического алюминия применяют электроды 4Ф-4аКр, А1-1Ф1 или другие с покрытием гало - генидного типа, которое нанесено на прутки из электродной проволоки Св-А5. Применение таких электродов обеспечивает предел прочности металла шва 63,7—83,3 МПа и угол. загиба сварного соединения 180°. Для сварки изделий из литейных алюминиевых сплавов применяют электроды ОЗА-1, ОЗА-2 или другие, изготовленные из проволоки Св-АК5 с покрытием галогенидного типа. Электроды следует хранить в плотно закрываемой таре, а перед сваркой просушивать в элек­трической печи при температуре 140—180 °С в течение 1,5—

2,0 ч.

Сварка алюминия и его сплавов' выполняется в нижнем положении на постоянном токе обратной полярности. Сила сварочного тока выбирается из-расчета 30—50 А на 1 мм диа­метра электрода. Свариваемый металл в зависимости от толщины предварительно подогревают до температуры 150— 300 °С. Шлаковую корку смывают горячей • водой и очищают металлическими щетками.

Ручная дуговая сварка штучными электродами сопровож­дается вначительным разбрызгиванием электродного метал­ла, большой трудоемкостью.. процесса и низким Качеством сварных швов, что требует ее замены полуавтоматической свар­кой плавящимся электродом в среде защитных газов.