Аргонодуговая сварка алюминия и его сплавов

Аргонодуговым способом сваривают различные типы соединений алюминия и сплавов на его основе.

В зависимости от толщины свариваемых элементов применяют аргонодуговую сварку неплавящимся вольфрамовым (с присадкой и без нее), а также плавящимся электродами. Аргонодуговая сварка неплавящимся вольфрамовым электродом - лучший способ соединения тонколистового алюминия, не уступает по производительности сварке по флюсу и аргонодуговой сварке плавящимся электродом толстолистового алюминия.

Качество швов при аргонодуговой сварке алюминия и сплавов на его основе зависит от чистоты аргона, поэтому он должен не иметь следов влаги и содержать не более 0, 03% кислорода и не более 0, 3% азота. Хорошие (плотные) швы получаются также при сварке в защитной смеси из 65% гелия и 35% аргона.

При сварке вольфрамовым электродом стыковых соединений металла толщиной до 3 мм кромки не скашиваются. В соединениях металла толщиной до 6 мм делают односторонний скос кромок с общим углом раскрытия 60-90° и притуплением в стыке до 1, 5 мм, а при толщине металла до 9 мм - такой же скос кромок, но с притуплением до 2, 5 мм. Металл толщиной до 20 мм сваривают с двусторонним скосом кромок и углом раскрытия 60-90°, с притуплением 3 мм или односторонней рюмкообразной подготовкой кромок с углом раскрытия 40-60°, радиусом закругления у основания разделки 5 мм и притуплением в стыке 3 мм.

Металл толщиной до 6 мм сваривают односторонним швом на подкладке. При толщине металла более 6 мм после выполнения шва с одной стороны вырубают корень этого шва и стык затем сваривают с обратной стороны. В том случае, когда за один проход не удается заполнить разделку, сварку выполняют в два прохода, причем первый проход делают без присадки с полным проплавлением стыка, а второй - с присадкой для заполнения разделки и получения необходимого усиления шва.

При автоматической аргонодуговой сварке вольфрамовым электродом горелка (мундштук) обычно располагается вертикально, а присадка подается механизмом автомата со стороны, противоположной направлению сварки.

Технология аргонодуговой сварки неплавящимся электродом

Дуга горит между свариваемым изделием и неплавящимся электродом (обычно из вольфрама). Электрод расположен в горелке, через сопло которой вдувается защитный газ. Присадочный материал подается в зону дуги со стороны и в электрическую цепь не включен.

Аргонная сварка может быть ручной, когда горелка и присадочный пруток находятся в руках сварщика, и автоматической, когда горелка и присадочная проволока перемещаются без непосредственного участия сварщика.

При этом способе сварки зажигание дуги, в отличие от сварки плавящимся электродом, не может быть выполнено путем касания электродом изделия по двум причинам. Во-первых, аргон обладает достаточно высоким потенциалом ионизации, поэтому ионизировать дуговой промежуток за счет искры между изделием и электродом достаточно сложно (при аргонной сварке плавящимся электродом после того, как проволока коснется изделия, в зоне дуги появляются пары железа, которые имеют потенциал ионизации в 2, 5 раза ниже, чем аргона, что позволяет зажечь дугу). Во-вторых, касание изделия вольфрамовым электродом приводит к его загрязнению и интенсивному оплавлению. Поэтому при аргонной сварке неплавящимся электродом для зажигания дуги параллельно источнику питания подключается устройство, которое называется «осциллятор».

Осциллятор для зажигания дуги подает на электрод высокочастотные высоковольтные импульсы, которые ионизируют дуговой промежуток и обеспечивают зажигание дуги после включения сварочного тока. Если аргонная сварка производится на переменном токе, осциллятор после зажигания дуги переходит в режим стабилизатора и подает импульсы на дугу в момент смены полярности, чтобы предотвратить деионизацию дугового промежутка и обеспечить устойчивое горение дуги.

78. Сварка чугуна. Особенности сварки плавлением. Горячая сварка чугуна.

К чугунам относят сплавы железа с углеродом с содержани­ем углерода более 2%. Чугун является одним из основных конст­рукционных материалов. Чугуны могут быть белыми, серыми, ков­кими и высокопрочными.

Белый чугун (имеет в изломе белый цвет) содержит включе­ния углерода в виде цементита, малопластичной и твердой струк­турной составляющей, что и определяет высокую твердость и повышенную хрупкость белого чугуна. Он практически не обра­батывается резанием и принципиально не пригоден для ручной дуговой сварки.

Серый чугун имеет в изломе серый цвет. Он содержит включения углерода в виде пластинчатого графита, менее хрупкий и твердый по сравнению с белым чугу­ном и хорошо обрабатывается резанием. Большинство отливок изготавливают из серого чугуна.

Ковкий чугун со­держит включения углерода в виде графита хлопьевидной фор­мы. Его получают путем длительного отжига белого чугуна, в процессе которого происходит распад цементита и выделение углерода в свободном состоянии. Ковкий чугун по сравнению с серым обладает более 'высокой пластичностью и вязкостью.

Высокопрочный чугун содержит включения углерода в ви­де шаровидного графита. Такой чугун имеет высокие прочност­ные характеристики и заметную пластичность.

Серый, ковкий и высокопрочные чугуны принципиально пригодны для ручной дуговой сварки, но требуют при этом при­менения ряда специальных технологических приемов. Это связа­но в первую очередь с высокой склонностью чугунов к образова­нию горячих и холодных трещин при сварке, что обусловлено появлением в металле шва и зоне термического влияния хрупких закалочных образований — цементита и мартенсита (происходит так называемое отбеливание чугуна) и большим температурным интервалом хрупкости, вызванным высоким содержанием углеро­да и повышенной концентрацией в чугунах, как правило, серы и фосфора. Определенные трудности при сварке вызывает и большая жидкотекучесть чугуна. Плохо свари­ваются (а иногда вообще не свариваются) некоторые чугунные изделия, долгое время находившиеся в эксплуатации, особенно при повышенных температурах, вследствие разрыхления структу­ры, окисления железа, углерода и кремния, впитывания масла, насыщения парами воды, газами и другими продуктами.

Для снижения склонности чугуна к трещинообразованию должны быть введены в технологический процесс сварки меры, которые бы по возможности предупреждали появление указанных закалочных структур в сварном соединении и уменьшали сварочные напряжения. Такими мерами являются предваритель­ный и сопутствующий подогревы чугуна до высокой температу­ры (горячая сварка) и, наоборот, сварка с минимально возмож­ным нагревом основного металла (холодная сварка).

При горя­чем процессе создается благоприятный для чугуна термический цикл сварки с замедленной скоростью охлаждения сварного со­единения, способствующий получению малонапряженной струк­туры, лишенной закалочных образований. Горячая сварка позво­ляет получать металл шва с химическим составом и свойствами, близкими к этим показателям основного металла.

В качестве сварочного матери­ла широко используют электроды, способные образовывать ме­талл шва, главным образом, на основе меди и/или никеля с вы­сокой пластичностью, не растворяющий углерод и не образую­щий с ним карбиды, а также не подвергающийся закалке при лю­бых свойственных ручной дуговой сварке скоростях охлаждения. Сварка на малых режимах с получением пластичного металла шва значительно снижает уровень растягивающих сварочных на­пряжений в сварном соединении.

Горячую сварку чугуна применяют для ремонта ответственных чугунных изделий имеющих трещины, сколы и другие дефекты, а также для заварки крупных пороков литья. Сварку производят ре­комендуемыми ГОСТ 30430-96 электродами марок ЭЧ-1, ЭЧ~2 и ЦЧ-5 (для изделий и отливок из серого и ковкого чугуна) и мар­ки ЭВЧ-1 (для изделий и отливок из высокопрочного чугуна) в нижнем положении.