ЗАГАЛЬНІ РЕКОМЕНДАЦІЇ З ТЕХНІКИ ЗВАРЮВАННЯ
Ручне й напівавтоматичне зварювання виконують «на вазі». Автоматичне зварювання можна виконувати на підкладках, які знімаються або залишаються, чи на флюсових подушках. Найкращі результати одержують при використанні газових подушок . Вони покращують формування кореня шва, а при зварюванні активних металів сприяють захисту нагрітого твердого металу від взаємодії з повітрям. Гази, що подаються в подушку, за складом можуть бути такими ж, як і ті, що застосовуються для захисту зони зварювання.
Якість шва визначається надійністю витіснення від зони зварювання повітря. Необхідні витрати захисного газу встановлюються залежно від складу й товщини металу, який зварюється, конструкції зварного з'єднання, швидкості зварювання, складу захисного газу.
Вітер і протяги знижують ефективність газового захисту. Тому витрати захисного газу необхідно підвищувати на 20-30%, а також збільшувати діаметр отвору сопла, наближати пальник до поверхні деталі. При зварюванні на підвищених швидкостях пальник слід нахиляти кутом уперед, а при автоматичному зварюванні застосовувати бокову подачу газу.
Так, при ручному зварюванні при збільшенні товщини зварюваних елементів із алюмінієвих сплавів з 2 до 4 мм виграти вольфраму збільшуються з 23 до 88 г на 100м шва, а при напівавтоматичному — з 11 до 38 г на 100 м шва. При напівавтоматичному зварюванні витрати вольфраму в 2-3 рази менші, ніж при ручному. Дуга постійного струму при прямій полярності (мінус на вольфрамовому електроді) добре запалюється і стійко горить, напруга дуги дорівнює 10-15 В і тільки при великих струмах підвищується до 25-30 В; електрод майже не нагрівається, допустимі високі щільності струму, витрати вольфраму незначні. При зворотній полярності (плюс на вольфрамовому електроді) збільшується напруга дуги, зменшується її стій кість, підвищується нагрівання електрода, зменшуються витрати електрода, зменшується глибина проплавлення основного металу.
Дуга при зворотній полярності виконує функцію очищення, тому що електрод бомбардується електронами, а поверхня металу — важкими іонами аргону, які подібно до піскоструминного процесу розбивають плівку оксидів і здувають її з поверхні.
Негативна дія зворотної полярності на стійкість горіння дуги і сильний нагрів вольфрамового електрода дають можливість застосування змінного струму при зварюванні алюмінієвих і магнієвих сплавів.
При зварюванні електродами малого діаметра на змінному струмі витрати вольфраму майже ь 1,5 рази більше витрат при зварюванні на постійному струмі. Вуглецеві й леговані сталі, корозійностійкі та жароміцні сталі й сплави, мідь і мідні сплави, нікель і нікелеві сплави, титанові сплави та інші метали, що майже не окиснюються, доцільно зварювати дугою постійного струму прямої полярності (табл. 9.8).
Таблиця 9.8
Зварюваність металів при аргонодуговому зварюванні вольфрамовим електродом
| Метали, що зварюються | Змінний струм | Постійний струм, полярність | |
| | | ||
| пряма | зворотна | | |
| Низькоруглецева, низько- і середньолєгована сталь; корозійностійкі й жароміцні сталі та сплави | Задовільна зварюваність | Добра зварюваність | Не рекомендується |
| Алюміній і його сплави, магній і його спланії | Добра зварюваність | lieрекомендується | Задовільна зварюваність |
| Мідь і мідні сплави | Не рекомендується | Добра зварюваність | Не рекомендується |
| Титан і його сплави, цирконій, срібло | Задовільна зварюваність | Добра зварюваність | Не рекомендується |
ТЕХНІКА ЗВАРЮВАННЯ У ВУГЛЕКИСЛОМУ ГАЗІ
Техніка напівавтоматичного зварювання у вуглекислому газі майже аналогічна техніці зварювання під флюсом.
Перед початком зварювання необхідно включити газ і перевірили його витрати, зачекати декілька секунд, щоб повністю вийшло повітря з шлангів, і обдути місце зварювання вуглекислим газом. Недотримання цих умов призводить до утворення пopпа початку шва.
У момент закінчення процесу зварювання перестають пересувати дугу, виключають подачу дроту й зварювальний струм, затримують на 1-2 с мундштук над кратером, щоб захистити метал зварної ванни від окиснення, а потім відводять тримач від місця зварювання. Закінчувати процес зварювання розтягуванням дуги не рекомендується. Перед закінченням процесу зварювання рекомендується заповнити кратер шва металом. Заповнення (заварювання) кратера металом особливо необхідне при зварюванні дротом діаметром понад 1,2 мм, оскільки в незаповненому кратері в даному випадку після твердіння металу утворюються надриви (гарячі тріщини), більшість з них можна ліквідувати проплавленням при виконанні наступного шару шва, причому в кратері наступних шарів тріщини не утворюються. Тріщини глибиною понад 3 мм при накладанні наступного шару часто не вдається ліквідувати, і вони залишаються в шві у вигляді поодиноких надривів. Експериментально встановлено, що тріщини не утворюються в кратері, якщо в момент обриву дуги зменшити до мінімуму зварювальний струм і швидкість подачі електродного дроту. При цьому кратер повністю заварюється. Кращі результати одержують, якщо перед обривом дуги зварювальний струм і швидкість подачі електродного дроту зменшують поступово.
В Інституті електрозварювання ім. Є. О. Патона розроблено напівавтомат для зварювання металу у вуглекислому газі, який забезпечує заварювання кратера в кінці шва, що ліквідовує утворення в ньому тріщин. Наприкінці зварювання напівавтомат спеціальною кнопкою переключається на заварювання кратера.
При використанні звичайних напівавтоматів закінчувати процес зварювання необхідно на вивідній планці (особливо при зварюванні відповідальних виробів).
Стикові з'єднання в нижньому положенні зварюють напівавтоматом при нахилі електрода від 5 до 20° кутом уперед або (рідше) кутом назад. Таврові з'єднання, розташовані не «в човник», зварюють з таким же нахилом електрода в напрямі зварювання і з нахилом його упоперек шва під кутом 40-50° до горизонту. При цьому електрод направляють або точно в кут, або зміщують на 1-1,5 мм на горизонтальну поличку.
Тонкий метал у нижньому положенні зварюють при рівномірному поступовому переміщенні електрода (без поперечних коливань) за виключенням ділянок, які мають зазори. З'єднання із зазорами зварюють поперечними коливаннями електрода. При зварюванні в нижньому положенні стикових з'єднань великої товщини з V-подібною розробкою кромок перший шар (корінь) шва виконують рівномірно-поступальними або зворотно-поступальними переміщеннями електрода.
Середні шари багатошарового шва виконують при переміщенні електрода за витягнутою спіраллю, а верхні шари — змійкою. Крок переміщення і амплітуда поперечних коливань електрода приймаються залежно від ширини розробки кромок.
З'єднання внапуск з металу товщиною до 1,5 мм зварюють електродом у вертикальному положенні, переміщуючи дугу за кромкою верхнього листа. При товщині металу від 2 мм і більше нахил електрода і переміщення дуги повинні бути такими ж, як і при зварюванні таврових з'єднань.
З'єднання різного типу у всіх просторових положеннях можна зварювати у вуглекислому газі дротом діаметром 0,5-1,2 мм. Досвідчені зварники зварюють вертикальні й горизонтальні шви великих перерізів дротом діаметром до 1,6 мм. Зварювання у всіх просторових положеннях, крім нижнього, виконують на пониженій напрузі (17-19 В) і тільки досвідчені зварники при зварюванні вертикальних швів підвищують напругу дуги до 20-22 В. Напівавтоматичне зварювання тонколистового металу у вертикальному положенні, а також вертикальні кутові шви з катетом до 5-6 мм виконують зверху вниз. На початку процесу зварювання електрод розташовують перпендикулярно до зварних кромок, щоб забезпечити необхідний провар початку шва. Після утворення зварної ванни електрод нахиляють нижче горизонталі на кут 10-15". При цьому тиск дуги сприяє утриманню рідкого металу зварної ванни від стікання.
Зварювання тонколистого металу в горизонтальному положенні за технікою виконання аналогічне зварюванню у вертикальному положенні. Після збудження дуги електрод розташовують нижче горизонталі для утримання металу зварної ванни від стікання. У стельовому положенні шви зварюють на пониженому зварювальному струмі і напрузі дуги при незначному збільшенні витрат вуглекислого газу. Для кращого утримування рідкого металу від стікання електрод установлюють з невеликим кутом нахилу назад. Якщо необхідно одержати широкий валик шва, електродом здійснюють поперечні коливання. При масовому виробництві однотипні вироби з кільцевими стиками можна зварювати автоматом (причому автомат повинен бути нерухомим, а виріб обертатися із заданою швидкістю). Кромки повинні бути точеними, розробка
V-подібною без притуплення. Зазор у стику не повинен перевищувати 0,8 мм, а неспівпадання кромок повинне бути не більше 1 мм. Перший шар (корінь) шва виконують при горизонтальному положенні дроту (або під кутом до 30° до горизонту) діаметром 1 мм за режимом: зварювальний струм — 180-190 А, напруга дуги — 20-22 В, швидкість зварювання - 30 м/год. Виріб потрібно обертати так, щоб зварювання виконувалося в положенні зверху вниз.
Другий та наступні шари виконують дротом діаметром 2 мм, розташованим вертикально на верху стику.
ТЕХНОЛОГІЯ ЗВАРЮВАННЯ ВУГІЛЬНИМ І ГРАФІТОВИМ ЕЛЕКТРОДОМ
Процес зварювання вугільними електродами характеризується такими особливостями:
– температури плавлення і кипіння вугільних електродів досить високі й настільки близькі (Тпл = 3800°С, Ткип = 4200°С), що практично процес плавлення не вдається спостерігати, видно тільки повільне випаровування;
– зварювання вугільними електродами можна вести тільки на прямій полярності (мінус на електроді). При зворотній полярності спостерігається недостатньо стійке горіння дуги, незадовільне формування шва, проходить навуглецювання наплавленого металу, електрод сильно розігрівається на великій довжині, що призводить до його випаровування;
– коефіцієнт корисної дії дуги при зварюванні вугільним електродом значно нижчий, ніж при зварюванні металевим плавким електродом;
– дуга в процесі зварювання чуттєва до різних зовнішніх впливів, потоків газів, вітру і т. д., а також сильно піддається магнітному дуттю.
Вугільні електроди успішно використовують для зварювання тонких металевих листів, заварювання дефектів лиття, зварювання кольорових металів і наплавлювання твердих сплавів.
На сьогодні використовують наступні способи зварювання вугільним електродом тонколистового металу: без присаджувального матеріалу; з подачею присаджувального матеріалу в дугу; з попереднім укладанням присаджувального матеріалу.
Зварювання без присаджувального матеріалу є найпростішим способом, який широко застосовують. При цьому способі дуга оплавляє кромки зварних деталей. Його застосовують для зварювання листів при з'єднаннях із відбортуванням, кутових з'єднань і внапуск.
Слід зауважити, що продуктивність зварювання при товщині листів 1-3 мм може бути значно вищою продуктивності ручного дугового зварювання покритими металевими електродами. Без присаджувального матеріалу успішно зварюють кутники, швелери та інші профілі, в яких шов утворюється за рахунок розплавленого металу кромок або поличок.
Зварювання стикових з'єднань цим способом дає послаблений шов і тому його можна застосовувати тільки в тих випадках, коли шов не буде піддаватися значному навантаженню.
Характерні типи зварних з'єднань, які можна виконувати цим способом, показано на рис. 9.22
При цьому зварник у лівій руці тримає присаджувальний пруток, а в правій — тримач із вугільним електродом. Факел дуги направляють на кінець присаджувального матеріалу, запобігаючи пропалу при зварюванні тонких листів. Цей спосіб ефективний при зварюванні кольорових металів і виправленні дефектів лиття.
Зварювання з подачею присаджувального матеріалу в дугу можна виконувати «лівим» і «правим» способами. При «лівому» способі присаджувальний пруток розташовують між електродом та основним металом; полум'я дуги направлено на основний метал. При «правому» способі присаджувальний пруток розташовують між наплавленим валиком і вугільним електродом, а полум'я дуги направлено на розплавлений метал.
При «правому» способі нагрівання концентрованіше, чим при «лівому», що дозволяє зварювати на великих швидкостях. Але при «правому» способі можливі пропали. На практиці частіше застосовують «лівий» спосіб, а «правий» — при зварюванні товстих металевих деталей.
Зварювання з попереднім укладанням прутів або стрічок застосовують при виконанні стикових і кутових швів на металевих листах.
При цьому утворюється посилений шов за рахунок сплавлення кромок зварних листів і присаджувального прутка.
Зварювальний струм підбирають залежно від товщини металу, виду зварного з'єднання, діаметра електрода залежно від товщини зварних листів із таким розрахунком, щоб електрод не розігрівався по всій довжині до світло-чорного кипіння, при якому він швидко випаровується та розтікається.
Приблизний режим зварювання з'єднань низьковуглецевої сталі вугільним електродом наведено в табл. 9.9.
Таблиця 9.9
Режим зварювання вугільними електродами
| Вид з'єднання | Товщина металу, мм | Сила струму, А | Діаметр електрода, мм | Швидкість зварювання, м/год |
| Однобічний стиковий шов | 2 3 | 200 300 | 10 12 | 20 20 |
| Однобічний кутовий шов | 2 3 | 150 250 | 10 10 | 20 15 |
| 3 відбортуванням кромок | 1 2 | 130 200 | 10 10 | 30 40 |
Збільшення щільності струму можна допускати при користуванні графітовими електродами, що тонші й зручніші в роботі. Орієнтовні режими зварних з'єднань із відбортуванням кромок при використанні графітових електродів приведено в табл. 9.10.
При зварюванні тонких листів вугільним електродом зовнішній вигляд шва кращий, ніж при зварюванні покритим металевим електродом.
Механічні властивості зварних з'єднань практично знаходяться на рівні властивостей основного металу.
Таблиця 9.10
Режими зварювання графітовими електродами
| Товщина металу, мм | Діаметр електрода, мм | Сила струму, А | Швидкість зварювання, м/год |
| 1,5 | 5 | 90-100 | 45 |
| 2 | 6 | 125-135 | 40 |
| 2,5 | 6-8 | 100-250 | 35 |
| 3 | 6-8 | 250-275 | 33 |
Вугільні електроди успішно застосовують для зварювання кольорових металів і для наплавлення твердих сплавів. При цьому використовують дугу дотичної дії, яка збуджується між двома вугільними електродами. Зварювання ведуть на змінному струмі (табл. 9.11).
Таблиця 9.11
1 2 3 4 5