Прогрессивные способы сварки и наплавки.

Сварка в углекислом газе является одним из ведущих процессов в отрасли. Основные проблемы, обусловливающие совершенствование этого способа сварки, заключаются в снижении остаточных сварочных деформаций, улучшении формообразования шва и получении бездефектных сварных соединений, разработке мероприятий, устраняющих повышенное разбрызгивание.

С целью снижения деформаций в ИЭС им. Е. О. Патона разработана электродная проволока на основе Si—Мп—Zr, позволяющая проводить сварку на прямой полярности в среде углекислого газа. По сравнению со сваркой на обратной полярности коэффициент наплавки увеличивается на 25—30%, повышается стойкость против кристаллизационных трещин вследствие меньшего перехода приме­сей из основного металла в шов, а угловые сварочные деформации снижаются на 35—40% [32].

Применение переменного тока промышленной частоты для питания дуги при сварке в углекислом газе позволяет использовать более простое и дешевое оборудование. Однако попытки вести сварку на переменном токе не имели успеха из-за низкой стабильности процесса. В работе [33] сообщается о разработке способа сварки активированной проволокой на переменном токе, обеспечивающего высокую стабильность процесса. При этом устраняется явление магнитного дутья, а потери металла на разбрызгивание снижаются до 4—6% при удовлетворительной форме шва.

Все большее распространение получает сварка в смесях защитных газов. Защитная среда, определяя форму дуги, оказывает влияние на склонность металла шва к образованию пор. Швы, выполня­емые при сварке в смеси СОг + 20% Ог (при токе до 500 А и ско­рости сварки до 70 м/ч), не имеют дефектов пористости. Наименьшие потери на разбрызгивание достигаются при использовании проволоки диаметром 1,4 мм и вылете электрода <25 мм. Кроме того, при сварке в защитном газе такого состава улучшаются горение дуги и форма шва, увеличиваются производительность наплав­ки и глубина проплавления.

В Японии разработан способ дуговой сварки в защитных і азах, при котором предотвращается образование подрезов за счет регулирования формы сварочной ванны дополнительной струей защитного газа, направляемой под давлением в ее хвостовую часть [36]. Благодаря этому жидкий металл, перемещаясь вперед, заполняет весь объем сварочной ванный формирует нормальное усиление шва. В США при сварке горизонтальных угловых швов для устранения подрезов и пористости предложен способ, заключающийся в попеременной подаче двух электродных проволок в зону сварки. Одна из проволок направлена на вертикальный, другая — на горизонтальный элемент. Это дает возможность сваривать материалы с защитным покрытием [37].

В США предложен способ многоэлектродной дуговой сварки в защитных газах, заключающийся в том, что для обеспечения одинакового химического состава и механических свойств по всему сечению шва каждый слой выполняется электродом (или группой электродов) различного химического состава [8]. Другой способ многоэлектродной сварки [39] отличается тем, что при наплавке каждого последующего слоя регулируется объемная доля содержания активного газа в защитной смеси в зависимости от состава электродной проволоки. В результате обеспечивается равномерность свойств наплавленного металла в зоне сварки.

В Японии разработан способ предотвращения прилипания брызг металла к свариваемым деталям, при котором к деталям при­кладывают высокочастотные колебания с частотой более 10 кГц. Эти колебания передаются брызгами металла, в результате чего они «скачут» по поверхности и застывают, не успевая прилипнуть к поверхности

Особенности сварки различных металлов и сплавов.

Сварка углеродистых сталей

Низкоуглеродистые стали можно сварить любым способом газовой сварки. Пламя горелки должно быть нормальным, мощностью 100-130дм 3/ч при правой сварке.

При сварке углеродистых сталей применяют проволоку из малоуглеродистой стали св-8 св-10га. При сварке этой проволокой часть углерода, марганца и кремния выгорает, а металл шва получает крупнозернистую структуру и его предел прочности такового для основного металла. Для получения наплавленного металла равнопрочного основному, применяют проволоку св-12гс, содержащую до 0.17% углерода; 0.8-1.1 марганца и 0.6-0.9% кремния.

Сварка легированных сталей

Легированные стали хуже проводят тепло чем низкоуглеродистая сталь, и поэтому больше коробятся при сварке.

Низколегированные стали (например XCHД) хорошо свариваются газовой сваркой. При сварке применяют нормальное пламя и проволоку СВ-0.8, СВ-08А или СВ-10Г2

Хромоникелевые нержавеющие стали сваривают нормальным пламенем мощностью 75дм3 ацетилена на 1мм толщины металла. Применяют проволоку СВ-02Х10Н9, СВ-06-Х19Н9Т. При сварке жаропрочной нержавеющей стали, применяют проволоку содержащую 21% никеля 25% хрома. Для сварки коррозиностойкой стали содержащей молибден 3%, 11% никеля, 17% хрома.

Сварка чугуна

Чугун сваривают при исправлении дефектов отливок, а так же восстановлении и ремонте деталей: заварке трещин, раковин, при варке отколовшихся частей и пр.

Сварочное пламя должно быть нормальным или науглероживающим, так как окислительное вызывает местное выгорание кремния, и в металле шва образуются зерна белого чугуна.

Сварка меди

Медь обладает высокой теплопроводностью, поэтому при ее сварке к месту расплавления металла приходится проводить большое количество тепла, чем при сварке стали.

Одним из свойств меди затрудняющим сварку, является ее повышенная текучесть в расплавленном состоянии. Поэтому при сварке меди не оставляют зазора между кромками. В качестве присадочного металла используют проволоку из чистой меди. Для раскисления меди и удаления шлака применяют флюсы.

Сварка латуни.

Газовую сварку широко используют для сварки латуни, которая труднее поддается сварке электрической дугой. Основное затруднение при сварке состоит в значительном испарении из латуни цинка, которое начинается при 900С. Если латунь перегреть, то вследствие испарения цинка, шов получится пористым. При газовой сварке может испаряется до 25% содержащегося в латуни цинка.

Для уменьшения испарения цинка сварку латуни ведут пламени с избытком кислорода до 30-40%. В качестве присадочного металла используют латунную проволоку. В качестве флюсов применяют прокаленную буру или газообразный флюс БМ-1

Сварка бронзы

Газовую сварку бронзы применяют при ремонте литых изделий из бронзы, наплавке работающих на трение поверхностей деталей слоем антифрикционных бронзовых сплавов и пр.

Сварочное пламя должно иметь восстановительный характер, так как при окислительном пламени увеличиваются выгорание из бронзы олова, кремния, алюминия. В качестве присадочного материала используют прутки или проволоку, близкие по составу к свариваемому металлу. Для раскисления в присадочную проволоку вводят до 0.4% кремния.

Для защиты металла от окисления и удаления окислов в шлаки применяют флюсы тех же составов, что и при сварке меди и латуни.