Сварка алюминия в среде защитных газов

Содержание 

 
Введение………………………………………………………………………..2-4 

1. Сварка алюминия в  среде защитных газов…………………………………5-8 
 
    1.1 Сварка полуавтоматом…..…..………………………………………….8-10 
    1.2 Способы сварки, виды…………………………...……………………11-13 
    1.3 Сварочные оборудования……………..… ………………………………13 
    1.4 Характеристика свариваемой стали…………..…………..……….…14-15 
    1.5 Выбор и характеристика свариваемой стали………….…….…………..16 
    1.6  Подготовка кромок под сварку……...……………………………….16-17 
    1.7 Сборка деталей под сварку……………………………………………18-23 
    1.8 Выбор режима сварки…………………………………………………23-24 
    1.9 Возможные дефекты сварных швов, способы их устранения……...24-26 
1.10 Контроль качества сварных соединений и швов, способы контроля.26-31 
 
2. Организация рабочего мест…….…………………………………………….32 
 
Список литературы………………………………………………………………33 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
   

Введение

Электрическая дуга впервые была открыта в 1802 г. Профессором физики Санкт-Петербургской медико-хирургической академии В. В. Петровым. Описывая явления электрической дуги в книге под названием «Известия о гальвани-вольтовских опытах», профессор В.В. Петров указал на возможность использования электрической дуги для электроосвещения и плавления металлов.

А в 1882 г. Русский изобретатель Н. Н. Бенардос применил электрическую дугу для соединения металлов, в 1885 г. Он получил патент под названием «Способ соединения и разъединения металлов непосредственным действием электрического тока», используя для этого дугу, горящую между угольным электродом и металлом и питаемую электрической энергией от аккумуляторной батареи. Русский инженер-металлург и изобретатель Н. Г. Славянов в 1888 г. Разработал способ сварки металлическим электродом, в 1891 г. Он получил два патента под названием «Способ и аппараты для электрической отливки металлов» и «Способ электрического уплотнения металлических отливок». Н. Н. Бенардос предложил различные способы сварки наклонными металлическими электродами и устройства, в которых подача электрода в зону дуги выполнялась за счет давления пружины. Он также разработал разнообразные виды автоматических устройств для сварки угольным и металлическим электродами, являющимися прообразами современных сварочных автоматов и полуавтоматов. Оригинальное приспособление для автоматического регулирования длины дуги с помощью соленоида, предложенное Н. Н. Бенардосом, в 1900 г. Экспонировалось на Парижской всемирной выставке. Однако низкий уровень развития техники в России тех лет не позволял использовать и широко развивать столь гениальные идеи В. В. Петрова, Н. Н. Бенардоса и Н. Г. Славянова.

В 20-х годах нашего столетия дуговую сварку начинают внедрять при ремонте локомобилей и котлов. Например, дуговая сварка в это время применялась в Московских, Ленинградских, Ярославских, Читинских и других железнодорожных мастерских при использовании импортного и собственного сварочного оборудования, однако собственное оборудование было кустарного  изготовления, а присадочным материалом служили голые электроды с ионизирующим покрытием.

В годы первых пятилеток разработка сварочного оборудования и передовой по тому времени технологии сварки способствовали успешному строительству гигантских строек: Днепрогэса, Магнитки, Уралмашзавода и других важнейших объектов страны. Развитие сварки позволило в годы Великой Отечественной войны быстро организовать производство самолетов, танков, орудий и других видов вооружения на заводах Урала и Сибири.

В настоящее время сварочное производство является самостоятельной отраслью машиностроительной промышленности и для его дальнейшего развития требуется решение целого ряда вопросов, таких, как разработка новых сварочных машин, аппаратов и материалов.

Сваркой называют процесс получения неразъемных соединений по средствам установления межатомных связей между свариваемыми частями при их нагревании или пластическом деформировании или совместном действии того и другого. В 1802г. российский учёный В. В. Петров открыл явление электрического дугового разряда и указал на возможность использования его для расплавления металлов. Своим открытием В. В. Петров заложил начало развития новых отраслей технических знаний и наук, получивших в дальнейшем практическое применение в электродуговом освещении, а затем и при электрическом нагреве, плавке и сварке металлов. В 1882г другой российский ученый Н.Н.Бенардос, работая над созданием крупных аккумуляторных батарей, открыл способ электродуговой сварки металлов неплавящимся угольным электродом. Им был разработан способ дуговой сварки в защитном газе и дуговая резка металлов. В 1888г. российский инженер Н. Г. Славянов предложил производить сварку плавящимся металлическим электродом. С именем Н. Г. Славянова связано развитие металлургических основ электрической дуговой сварки, создание первого автоматического регулятора длины дуги, и первого сварочного генератора. Им были предложены флюсы для получения высококачественного металла для сварных швов.

Условно развитие сварки можно разделить на ряд этапов:

·с 1948г. получили промышленное применение способы дуговой сварки в инертных защитных газах: ручная неплавящимся электродом, механизированная и автоматическая плавящимся и неплавящимися электродом.

·в 1950-1952г. была разработана сварка низкоуглеродистых и низколегированных сталей в среде углекислого газа. В конце пятидесятых годов французским учёным был разработан новый вид электрической сварки плавлением, получившей название электроннолучевой сварки. Впервые в открытом космосе была осуществлена автоматическая сварка и резка в 1969г. Продолжая эти работа

·в 1984г. космонавты С. Савицкая и В. Джанибеков провели в открытом космосе ручную сварку, резку и пайку различных металлов. Сегодня свариваются материалы, которые ещё относительно недавно считались экзотическими. Это титановые ниобиевые и берилловые сплавы молибден, вольфрам, керамика, а также все возможные сочетания разнородных металлов. В сварочное производство активно внедряются роботы, что позволяет полностью автоматизировать цикл сварки деталей без участия рабочего сварщика. В последние годы патентные ведомства промышленно развитых стран мира ежемесячно регистрируют около двухсот изобретений в области сварной техники и технологии. Отсюда следует необходимость постоянного совершенствования обучения профессионального мастерства рабочих-сварщиков.

1. Сварка алюминия  в защитных газах

Для получения высококачественных соединений при дуговой сварке необходима защита зоны дуги и расплавленного металла от вредного воздействия воздуха. При сварке в защитных газах для защиты зоны дуги и расплавленного металла используют газ, подаваемый струей с помощью горелки.

 
В качестве защитных газов используют инертные газы (аргон, гелий и их смеси), не взаимодействующие с металлом при сварке, и активные газы (углекислый газ, водород и др.), взаимодействующие с металлом, а также их смеси.

 
При сварке в защитных газах неплавящимся электродом, дуга горит между неплавящимся электродом и изделием. Электрод в процессе сварки не расплавляется и не попадает на шов. Дуга, передвигаемая вдоль свариваемых кромок, оплавляет их. По мере удаления дуги расплавленный металл затвердевает, образуя шов, соединяющий кромки изделия.

 
При сварке плавящимся электродом дуга горит между электродной проволокой, непрерывно подаваемой в дугу, и изделием. Дуга расплавляет проволоку и кромки изделия, и образуется общая сварочная ванна. По мереперемещения дуги сварочная ванна затвердевает, образуя шов, соединяющий кромки изделия.

 
Основными параметрами ручной аргонодуговой сварки являются ток дуги и расход защитного газа.

 
Особенности дуговой сварки в защитных газах следующие: высокая концентрация энергии дуги, обеспечивающая минимальную зону термического влияния и небольшие деформации изделия; высокая производительность; эффективная защита расплавленного металла, особенно при использовании в качестве защитной среды инертных газов; отсутствие необходимости применения флюсов или обмазок; возможность сварки в различных пространственных положениях.

 
При сварке в защитных газах в качестве источника энергии, обеспечивающего плавление присадочного и основного металлов, используется электрическая дуга. Дуга отличается от других видов разрядов в газах низким катодным падением потенциала, а следовательно, - низким общим напряжением дуги и высокой плотностью тока. Электрическая дуга по длине имеет три области, различающиеся физическими явлениями, протекающими в них.

 
Участки, непосредственно примыкающие к электродам, называют катодной (у отрицательного электрода) и анодной (у положительного электрода) областями, а участок между ними – столбом дуги. Те части электродов, на которые <<опирается>>дуга и через которые проходит основной ток дуги, называют активными пятнами, причем на положительном электроде – анодное пятно, а на отрицательном – катодное. Температура дуги при сварке плавящимся электродом сравнительно невелика: 5000…6500 гр.ц. В дугах с неплавящимся электродами температура значительно выше.

 
С увеличением давления повышается напряженность поля в столбе, а размеры дуги уменьшаются. Таким образом, изменяя давление, при котором горит дуга, можно значительно изменять электрические и энергетические характеристики дуги. Сварочная дуга в защитных газах характеризуется сильным излучением.

 
Процессы, протекающие в катодной области, играют основную роль в поддержании дугового разряда и получении стабильной дуги. В анодной области ток переносится отрицательно заряженными частицами – электронами, а при наличии в дуговом промежутке газов, обладающих электроотрицательным потенциалом, - также и отрицательными ионами.

Аргон – бесцветный, неядовитый газ, почти в 1,5 раза тяжелее воздуха. С большинством элементов аргон не образует химических соединений. В металлах аргон нерастворим  в жидкостях, так и в твердом состоянии. 
Промышленный аргон получают из воздуха в разделительных колонках путем избирательного испарения с последующим глубоким охлаждением фракционной перегонкой. Полученный таким образом аргон содержит некоторое количество кислорода. Дальнейшая очистка от кислорода производится беспламенным сжиганием водорода в аргоне или другим способом. В чистом аргоне все же остается небольшое количество кислорода, азота и влаги. Аргон марки А рекомендуют использовать при сварке активных и едких металлов и их сплавов (Ti, Zr, Nb); марки Б – для сварки сплавов на основе магния, алюминия; марки В – для сварки коррозионно-стойких, жаропрочных и окалиностойких сталей.

 
При сварке сталей в основном используют холоднотянутую стальную сварочную проволоку по ГОСТ 2246-70, который предусматривает изготовление проволоки семидесятипяти марок. В зависимости от уровня легирования сварочная проволока по ГОСТ 2246-70 подразделяется на низкоуглеродистую, легированную и высоколегированную.

 
Низкоуглеродистую проволоку изготовляют шести марок: Св-08, Св-08А,Св-08АА, Св-08ГА, Св-ЮГА, Св-10Г2. Легированную проволоку изготавливают тридцати марок: Св-08ГС, Св-12ГС, Св-18ХГС, Св-ЮНМА, Св-08МХ,Св-08ХМ, Св-18ХМА, Св-08ХНМ, Св-08ХМФА, Св-ЮХМФТ, Св-08ХГ2С, Св-08ХГСМА, Св-10ХГ2СМА, Св-08ХГСМФА, Св-04Х2МА, Св-13Х2МФТ, Св-08ХН2ГМТА (ЭП-111), Св-08ХН2ГМЮ, Св-08ХН2Г2СМЮ, Св-06Н3 и Св-10Х5М. 
Высоколегированную проволоку изготовляют тридцати девяти марок: Св-12Х11НМФ, Св-ЮХПНВМФ, Св-12Х12, Св-20Х13, Св-06Х14, Св-08Х14ГНТ, Св-10Х17Т, Св-13Х25Т, Св-01Х19НЭ, Св-04Х19Н9, Св-08Х16Н8М2 (ЭП-377), Св-08Х18Н8Г2Б (ЭП-307), Св-07Х18Н9ТЮ, Св-06Х19Н9Т, Св-04Х19Н9С2, Св-08Х19Н9Ф2С2, Св-05Х19Н9Ф3С2, Св-07Х19Н10Б, Св-08Х19Н10Г2Б (ЭИ-898), Св-06Х19Н10М3Т, Св-08Х19Н10М3ТБ (ЭП-89), Св-10Х20Н15, Св-07Х25Н12Г2Т (ЭП-75), Св-08Х20Н9Г7Т, Св-08Х21Н10Г6, Св-30Х25Н16Г7,  Св-10Х16Н25АМ6, Св-09Х16Н25М6АФ (ЭИ-981А), Св-01Х23Н28М3Д3Т (ЭП-516), Св-30Х15Н35В3Б3Т, Св-08Н50 и Св-06Х15Н60М15 (ЭП-367). 
По виду поверхности низкоуглеродистую и легированную проволоку подразделяют на неомедленную и омедленную ( в условном обозначении есть буква О). Специальные требования к омедлению поверхности проволоки (включая суммарное содержание меди) устанавливаются техническими условиями. 
По требованию потребителя проволока должна изготавливаться из стали, выплавленной электрошлаковым  (Ш) или ваккумно-дуговым (ВД) переплавом либо в ваккумно-индукционных печах (ВИ). При этом дополнительные требования к металлу проволоки (ужесточение норм по содержанию вредных и посторонних примесей, введение ограничений по содержанию поверхности проволоки (включая суммарное содержание меди) устанавливаются техническими условиями.

 
При сварке плавлением алюминия и его сплавов в основном используют тянутую и прессованную сварочную проволоку из алюминия и алюминиевых сплавов по ГОСТ 7871-75, который предусматривает изготовление проволоки четырнадцати марок. Овальность проволоки не должна превышать допустимых отклонений диаметра. Поверхность проволоки диаметром 4мм и менее подвергают химической обработке. После обработки проволока должна иметь блестящую поверхность с параметром шероховатости Ra менее 2,5 мкм по ГОСТ 2789-73. 

Полуфабрикаты из алюминиевых сплавов (листы, профили, трубы) характеризуются малой плотностью, сравнительно высокой прочностью, хорошей обрабатываемостью и способностью легко деформироваться. Поэтому они нашли широкое применение в таких отраслях машиностроения, как авиастроение, судостроение, производство химической аппаратуры, строительство, транспортное машиностроение др. Благодаря высокой коррозионной стойкости, а также хорошей тепло- и электропроводимости большинство алюминиевых сплавов во многих случаях являются трудно заменимыми конструкционными материалами.