Анализ аргонодуговой сварки.

Реферат

по дисциплине: основы методики научных исследований в машиностроении

                                                   На тему: "Аргонодуговая сварка"

 

 

Выполнил: студент группы СП-370

                                                                                 Рашитов А.Б.

                                                                        Проверил: профессор технических наук Ганеев А.А.

 

Уфа 2012

Содержание

 

Введение­­______________________________________________4

1. Описание способа_______________________________________5-8

2. Конструктивная кинематическая схема поста для аргонодуговой сварки

3. Оборудование и материалы для аргонодуговой сварки­________11

3.1 Горелка аргонодуговой сварки АГНИ-07М (315 А/DC, 250 А/AC, 2-е оси, водяное охлаждение)______________________________________12-13

   3.2 Установка для аргонодуговой сварки TIGer 201____________13

4. Подготовка деталей к сварке______________________________14

5. Особенности сварки_____________________________________15-16

6. Техника и режимы аргонодуговой сварки ___________________17-20

7. Заключение____________________________________________­_21

8.  Выводы_______________________________________________22

9.  Список использованной литературы________________________23

 

Аннотация

 

В данной работе рассмотрен такой вид сварки как, аргонодуговая сварка. В ней поднимается вопрос о сложности сварки в среде защищенных газов, в частности в аргоне. Работа проводилась на основе научной и практической литературы с целью более детального изучения проблемы. Задачами при изучении литературы  являлось  изучение аргонодуговой сварки, её особенностей и сложностей при сварке легированных сплавов на основе алюминия и хрома.

Главной рассматриваемой проблемой работы является сложность сварки легированных сплавов на основе алюминия и хрома в связи с их высокой склонностью к окислению. В ходе выполнения работы было выяснено, что при сварке таких металлов в них образуются оксиды температура плавления которых в несколько раз выше температуры плавления самого сплава. Также были рассмотрены сварочные установки и их технические характеристики.

 

Ключевые слова: Сварка, инертный газ, аргон, оксидная пленка, плавящийся и не плавящийся электрод, присадочный материал.

 

Введение

Сваркой называют технологический процесс получения механически неразъемных соединений, характеризующихся непрерывностью структур – непрерывной структурной связью. Это технологический процесс, с помощью которого изготавливаются все основные конструкции гидротехнических сооружений, паровых и атомных электростанций, автодорожные, городские и железнодорожные мосты, вагоны, наводные и подводные корабли, строительные металлоконструкции, всевозможные подъемные краны и многие другие изделия.

Если некоторое время тому назад конструкции изготавливались в основном из относительно просто сваривающихся материалов, то в настоящее время, наряду с традиционными, для сварных конструкций применяются материалы с весьма различными физическими характеристиками: коррозионно-стойкие и жаропрочные стали и сплавы, никелевые и медные сплавы с особыми свойствами, лёгкие сплавы на алюминиевой магниевой основах, титановые сплавы, ниобий, тантал и другие металлы и сплавы. Многообразие свариваемых конструкций и свойств материалов, используемых для изготовления, заставляют применять различные способы сварки, разнообразные сварочные источники теплоты.

Для сварочного нагрева и формирования сварного соединения используются: энергия, преобразованная в тепловую посредством дугового разряда, электронного луча, квантовых генераторов; джоулево тепло, выделяемое протекающим током по твёрдому или жидкому проводнику; химическая энергия горения, механическая энергия, энергия ультразвука и других источников. Все эти способы требуют разработки, производства и правильной эксплуатации разнообразного оборудования, в ряде случаев с применением аппаратуры, точно дозирующей энергию, со сложными схемами, иногда с использованием технической электроники и кибернетики. Разнообразие способов сварки, отраслей промышленности, в которых её используют, свариваемых материалов, видов конструкций, и огромные объёмы применения позволяют охарактеризовать технологический процесс сварки, как один из важнейших в металлообработке

Подготовка деталей к сварке

 

При подготовке деталей из алюминиевых сплавов под сварку профилируют свариваемые кромки, удаляют поверхностные загрязнения и окислы. Обезжиривание и удаление поверхностных загрязнений осуществляется с помощью органических растворителей (уайт-спирит, технический ацетон, растворители РС-1 и РС-2 и др.) или обработкой в специальных ваннах щелочного состава. Удаление поверхностной окисной пленки является наиболее ответственной операцией подготовки детали. При этом в основном удаляют старую окисную пленку, полученную в результате длительного хранения и содержащую значительное количество адсорбированной влаги.

Окисную пленку можно удалять с помощью металлических щеток из проволоки диаметром 0,1-0,2 мм при длине ворса не менее 30 мм или шабрением. После зачистки кромки обезжиривают растворителем. Продолжительность хранения деталей перед сваркой после зачистки 2-3 ч.[3]

 

Особенности сварки

 

Алюминиевые сплавы обладают рядом специфических свойств, затрудняющих их сварку.

Главным затруднением для сварщика является то, что алюминиевый сплав при нагреве не меняет своего цвета, поэтому при недостаточном навыке сварщик может не заметить начало расплавления металла, результатом чего явится проваливание стенки детали под собственной тяжестью.

Алюминий и его сплавы отличаются высоким сродством кислороду, водороду и азоту. Окисление алюминия происходит при всех температурах, поэтому поверхность деталей из алюминиевых сплавов всегда покрыта окисной пленкой, которая по своим физическим свойствам значительно отличается от основного металла. Она намного тяжелее сплава, а температура плавления окисной пленки 2050С, в то время как температура плавления алюминия и его сплавов 650-670С. Попадая в сварочную ванну, окисная пленка затрудняет сплавление с кромками и ухудшает формирование шва. Вследствие высокой адсорбционной способности к газам и парам воды оксидная пленка является источником газов, растворяющихся в металле, и косвенной причиной возникновения в нем несплошностей различного рода. Частицы окисной пленки, попавшие в ванну, а также часть пленок с поверхности основного металла, не разрушенных в процессе сварки, могут образовывать окисные включения в швах, снижающих свойства соединений и их работоспособность. В условиях электродуговой сварки в инертных газах удаление окисной пленки происходит в результате электрических процессов, происходящих у катода (катодное распыление). В этих условиях возникает необходимость повышения требований к качеству предварительной обработки деталей перед сваркой с целью получения тонкой и однородной пленки по всей поверхности свариваемых кромок. Предварительная обработка уменьшает возможность образования газовых пор, содержащих атомарный водород и не успевающий выделиться вследствие больших скоростей кристаллизации сварочного шва. Основным источником водорода является влага, адсорбированная поверхностью металла в входящая в состав окисной пленки в виде гидратированных окислов.

Предупреждению пористости при сварке алюминия может способствовать сокращение удельной поверхности присадочной проволоки за счет увеличения ее диаметра и уменьшения доли участия присадочного металла в образовании шва.

При сварке алюминиевых сплавов кристаллическая структура и механические свойства металла шва могут изменяться в зависимости от состава сплава, используемого присадочного материала, способов и режимов сварки. Для всех способов сварки характерно наличие больших скоростей охлаждения и направленного отвода тепла. При кристаллизации в этих условиях часто развивается дендритная ликвация, что приводит к появлению в структуре металла эвтектики. Эвтектика снижает пластичность и прочность металла. В связи с этим в швах возможно возникновение кристаллизационных трещин в процессе кристаллизации. Поэтому в качестве присадочного металла при сварке все большее применение находят проволоки с добавками модификаторов(цирконий, титан, бор). Введение этих элементов в небольших количествах позволяет улучшить кристаллическую структуру металла швов и снизить их склонность к трещинообразованию. [6]

 

Заключение

Дуговую сварку в среде защитных газов широко используют для сварки алюминия и его сплавов. В качестве защитного газа применяют аргон чистотой не менее 99,9% (по ГОСТ 10157—73, сорта: высший, первый и второй) или смеси аргона с гелием. При сварке плавящимся электродом иногда применяют аргон с добавкой до 5% О2.

Основным преимуществом процесса дуговой сварки вольфрамовым электродом в среде защитного газа является высокая устойчивость горения дуги. Благодаря этому процесс используется при сварке тонких листов. Питание дуги осуществляется переменным током от источников с падающими внешними характеристиками. Сварку ведут ручным или автоматическим способом. Для ручной сварки используют вольфрамовые электроды и присадочную проволоку в зависимости от толщины свариваемого металла

 

Выводы:

1) В ходе работы установили что аргонодуговая сварка является ответвлением от дуговой сварки так как в аргонодуговая сварка проводится в среде аргона из-за специфичных свойств свариваемых материалов и используется для сварки цветных металлов и сплавов.

2) Качество шва при аргонодуговой сварке зависит в основном от 2-х факторов:

1) качества инертного газа - аргона  

2) качества сварных поверхностей.

3) К преимуществам Аргонодуговой сварки относится:

1) хорошее качество и формирование сварных швов

2) позволяет точно поддерживать глубину проплавления металла

4) Недостатки аргонодуговой сварки:

1) невысокая производительность при использовании ручного варианта.

2) Применение автоматической сварки не всегда возможно для коротких и разноориентированных швов.

Список использованной литературы

1. А. В. Бакиев “Технология аппаратостроения”, Уфа 1995 год.

2. “Сварка в машиностроении” т. 1 под редакцией Н. А. Ольшанского.

3. “Теория сварочных процессов” под редакцией В. В. Фролова.

4. В.М. Никифоров “Технология металлов и конструкционные материалы”, Ленингр. 1986г.

5. Дуговая и газовая сварка /В.М. Рыбаков/;  Дуговая сварка /для П.Т.О./.6. Справочник по сварке цветных металлов /С.М. Гуревич/ -  Изд.2-е, перераб. и доп., Киев, Наукова Думка 1990г.7.Журнал «Сварочное производство. Издательский центр. Техника машиностроения» апрель 2008г.8. Республиканская Научно-Техническая библиотека // Сварщик Изд: Н 1976-12 выпусков в год 06.2012г.9.Рефератный журнал ВИНИТИ РАН, «63 сварка» отдельный выпуск БД МОСКВА 2008г. научный ред. к. т. н. В.С. Валихин статья «Аргонодуговая сварка» ред. М.Г. Фролов стр. 80.

 

Реферат

по дисциплине: основы методики научных исследований в машиностроении

                                                   На тему: "Аргонодуговая сварка"

 

 

Выполнил: студент группы СП-370

                                                                                 Рашитов А.Б.

                                                                        Проверил: профессор технических наук Ганеев А.А.

 

Уфа 2012

Содержание

 

Введение­­______________________________________________4

1. Описание способа_______________________________________5-8

2. Конструктивная кинематическая схема поста для аргонодуговой сварки

3. Оборудование и материалы для аргонодуговой сварки­________11

3.1 Горелка аргонодуговой сварки АГНИ-07М (315 А/DC, 250 А/AC, 2-е оси, водяное охлаждение)______________________________________12-13

   3.2 Установка для аргонодуговой сварки TIGer 201____________13

4. Подготовка деталей к сварке______________________________14

5. Особенности сварки_____________________________________15-16

6. Техника и режимы аргонодуговой сварки ___________________17-20

7. Заключение____________________________________________­_21

8.  Выводы_______________________________________________22

9.  Список использованной литературы________________________23

 

Аннотация

 

В данной работе рассмотрен такой вид сварки как, аргонодуговая сварка. В ней поднимается вопрос о сложности сварки в среде защищенных газов, в частности в аргоне. Работа проводилась на основе научной и практической литературы с целью более детального изучения проблемы. Задачами при изучении литературы  являлось  изучение аргонодуговой сварки, её особенностей и сложностей при сварке легированных сплавов на основе алюминия и хрома.

Главной рассматриваемой проблемой работы является сложность сварки легированных сплавов на основе алюминия и хрома в связи с их высокой склонностью к окислению. В ходе выполнения работы было выяснено, что при сварке таких металлов в них образуются оксиды температура плавления которых в несколько раз выше температуры плавления самого сплава. Также были рассмотрены сварочные установки и их технические характеристики.

 

Ключевые слова: Сварка, инертный газ, аргон, оксидная пленка, плавящийся и не плавящийся электрод, присадочный материал.

 

Введение

Сваркой называют технологический процесс получения механически неразъемных соединений, характеризующихся непрерывностью структур – непрерывной структурной связью. Это технологический процесс, с помощью которого изготавливаются все основные конструкции гидротехнических сооружений, паровых и атомных электростанций, автодорожные, городские и железнодорожные мосты, вагоны, наводные и подводные корабли, строительные металлоконструкции, всевозможные подъемные краны и многие другие изделия.

Если некоторое время тому назад конструкции изготавливались в основном из относительно просто сваривающихся материалов, то в настоящее время, наряду с традиционными, для сварных конструкций применяются материалы с весьма различными физическими характеристиками: коррозионно-стойкие и жаропрочные стали и сплавы, никелевые и медные сплавы с особыми свойствами, лёгкие сплавы на алюминиевой магниевой основах, титановые сплавы, ниобий, тантал и другие металлы и сплавы. Многообразие свариваемых конструкций и свойств материалов, используемых для изготовления, заставляют применять различные способы сварки, разнообразные сварочные источники теплоты.

Для сварочного нагрева и формирования сварного соединения используются: энергия, преобразованная в тепловую посредством дугового разряда, электронного луча, квантовых генераторов; джоулево тепло, выделяемое протекающим током по твёрдому или жидкому проводнику; химическая энергия горения, механическая энергия, энергия ультразвука и других источников. Все эти способы требуют разработки, производства и правильной эксплуатации разнообразного оборудования, в ряде случаев с применением аппаратуры, точно дозирующей энергию, со сложными схемами, иногда с использованием технической электроники и кибернетики. Разнообразие способов сварки, отраслей промышленности, в которых её используют, свариваемых материалов, видов конструкций, и огромные объёмы применения позволяют охарактеризовать технологический процесс сварки, как один из важнейших в металлообработке

Анализ аргонодуговой сварки.

Аргонодуговая сварка представляет собой процесс дуговой сварки в среде инертного газа аргона. Сварку можно выполнять вручную или на аппарате плавящимся или неплавящимся вольфрамовым электродом.

Аргон является химическим элементом, не вступающим в воздействие с расплавленным металлом и газами в зоне горения. Аргон на 30% тяжелее, чем воздух, что позволяет вытеснить воздух из зоны сварки и изолировать сварочную ванну от контакта с воздухом из атмосферы. [5]

При аргонодуговой сварке электродный металл может переноситься крупнокапельным или струйным путем. Крупнокапельный перенос менее устойчив, и металл сильно разбрызгивается. Величина тока при крупнокапельном переносе составляет 120–240 А. Когда сила тока повышается до 260 и выше ампер, возникает струйный перенос электродного металла, процесс сварки стабилизируется, и разбрызгивание уменьшается. В то же время такие большие токи не всегда отвечают технологическим требованиям. Поэтому целесообразнее использовать импульсный ток, при котором переход к струйному переносу происходит при токе 100 А.

Если аргонодуговая сварка осуществляется неплавящимся электродом из вольфрама, в зону сварки подается присадочный металл, не включенный в электрическую цепь.

Аргонная сварка в этом случае также бывает ручной, когда сварщик держит в руках горелку и присадочный металл, и автоматической, когда горелка и присадочный металл перемещаются без участия сварщика.

Аргонная сварка неплавящимся электродом не может зажигать дугу при касании электродом основного металла. Это связано с высоким потенциалом ионизации аргона, и достичь ионизации в дуговом промежутке достаточно сложно. Кроме того, при касании вольфрамовый электрод загрязняется и оплавляется. Поэтому при таком виде сварки параллельно источнику питания подключается осциллятор. Прибор подает на электрод импульсы высокой частоты и напряжения, которые ионизируют дуговой промежуток и зажигают дугу. При подключении переменного тока в качестве сварочного осциллятор после зажигания переходит в стабилизатор, подающий на дугу импульсы при смене полярности и для предотвращения деионизации. [3]

Аргонодуговая сварка применяется для соединения цветных металлов и нелегированной стали, титановых и алюминиевых сплавов при изготовлении изделий из металла. При небольшой толщине металла можно выполнять сварку неплавящимся электродом без присадки. Сварка формирует хороший шов и поддерживает точную глубину проплавления, что особенно важно при одностороннем доступе к металлу.

Недостатком аргоновой сварки является ее небольшая производительность при ручном способе. Автоматическая сварка возможна только для коротких швов.

Основная область применения аргонодуговой сварки неплавящимся электродом – соединения из легированных сталей и цветных металлов. При малых толщинах аргонная сварка может выполняться без присадки. Способ сварки обеспечивает хорошее качество и формирование сварных швов, позволяет точно поддерживать глубину проплавления металла, что очень важно при сварке тонкого металла при одностороннем доступе к поверхности изделия. Он получил широкое распространение при сварке неповоротных стыков труб, для чего разработаны различные конструкции сварочных автоматов. В этом виде сварку иногда называют орбитальной. Сварка неплавящимся электродом – один из основных способов соединения титановых и алюминиевых сплавов.

Аргоновая сварка плавящимся электродом используется при сварке нержавеющих сталей и алюминия. Однако объем ее применения относительно невелик. [2]

Сварка алюминия и его сплавов затруднена вследствие его особых теплофизнческих свойств. Температура плавления алюминия 660 °С. При контакте с воздухом на поверхности алюминия образуется плотная тонкая пленка оксида АlO3, которая предохраняет металл от дальнейшей коррозии, но одновременно ухудшает условия сварки, так как температура плавления оксида алюминия 2050 °С, поэтому перед сваркой надо удалить с поверхности алюминия оксид. Алюминий легко окисляется при сварке, и оксидная пленка, образующаяся на каплях и в ванне, загрязняет шов. В расплавленном состоянии алюминий хорошо растворяет водород, который при повышенной скорости охлаждения, вызванной высокой теплопроводностью металла, не успевает выделиться в момент кристаллизации и вызывает пористость. Вследствие высокого коэффициента линейного расширения (в два раза больше, чем у стали) сварка алюминия вызывает повышенные деформации, а большая жидкотекучесть и трудность наблюдения за процессом сварки (алюминий не меняет цвета при нагреве и расплавлении) вызывают необходимость применения подкладок для предупреждения вытекания жидкого металла за пределы шва. [6]

Для алюминия и его сплавов используют все виды сварки плавлением. Наибольшее применение нашли автоматическая и полуавтоматическая дуговая сварка неплавящимся и плавящимся электродом в среде инертных защитных газов, автоматическая дуговая сварка с использованием флюса (открытой и закрытой дугой), электрошлаковая сварка, ручная дуговая сварка плавящимся электродом, электронно-лучевая сварка.

Дуговую сварку в среде инертных газов осуществляют неплавящимися (вольфрамовыми чистыми, лантанированными и иттрированными) и плавящимися электродами. Используемые инертные газы: аргон высшего и первого сорта по ГОСТ 10157-79, гелий повышенной чистоты, смесь аргона с гелием. Выбор конкретного способа сварки определяется конструкцией изделия и условиями производства.

Сварка неплавящимся электродом диаметром 2... 6 мм используется для узлов с толщиной стенки до 12 мм. Толщины 3 мм сваривают за один проход на стальной подкладке, толщины 4... 6 мм - за два прохода (по проходу с каждой стороны), более 6 мм - за несколько проходов с предварительной разделкой кромок (V- или Х-образной). Присадочный металл выбирают в зависимости от марки сплава: для технического алюминия - проволоку марок АО, АД или АК, для сплавов типа АМг - проволоки той же марки, но с увеличенным (на 1... 1,5 %) содержанием магния для компенсации его угара. Диаметр проволок 2... 5 мм.

Аргонная сварка не имеет ничего общего с пайкой или плазменным напылением. Сварка алюминия - процесс сложный и требующий от специалиста высокой квалификации. В первую очередь это связано с химическими особенностями алюминия.

При нагреве алюминия и его соприкосновении с кислородом воздуха, на поверхности образуется пленка окисла, которая препятствует работе с ним с использованием обычной электродуговой сварки. Для предотвращения взаимодействия нагретого алюминия с содержащимся в воздухе кислородом применяют один из инертных газов.

Для сварки применяют тугоплавкие электроды из вольфрама. Электрод окружен керамическим соплом, из которого под высоким давлением к месту сварки нагнетается аргон. Благодаря этому в области сварки аргоном поддерживается среда с очень низким содержанием кислорода, что позволяет держать электрическую дугу между деталью и окончанием неплавящегося электрода. Главная цель создаваемой таким путем электродуги – это плавка самой детали и присадочной проволоки.

Аргонная сварка также подходит для различных сплавов. Присадочный материал выбирается близкий по составу к металлу, из которого изготовлена деталь. Шов, получившийся после дуговой сварки с аргоном, представляет собой единое целое со свариваемыми деталями, что позволяет обеспечить прочность, герметичность, и долговечность будущего изделия. [3]