Режимы ручной аргонодуговой сварки титана ивыбор сварочных материалов.

Сварку деталей из титановых сплавов производят после того, как снимут газ насыщенный (альфированный) слой. Такой обработке должна быть подвергнуты детали, изготовленные методом пластической деформации (поковки, штамповки и т.д.), а также детали, прошедшие термическую обработку в печах без защитной атмосферы. Удаление альфированного слоя с применением с применением правителей предусматривает. а) предварительное рыхление альфированного слоя дробеструйной или пескоструйной обработкой. б) травление в растворе, содержащем 40% HF, 40% HNO₃, 20% H₂O или 50% HF, 50% HNO₃; увеличение травления выше оптимального (более 25с) приводит к взрыхлению поверхностных слоев металла, повышенной сорбции ингредиентов среды и увеличению порообразования при сварке. в) последующую зачистку кромок на участке 10^-3-1,5*10^{-3 м с} каждой стороны металлическими щетками или шабрением для удаления толстого слоя металла, насыщенного водородом при травлении.Перед началом сборочно-сварочных работ необходимо очистить детали от загрязнений металлической щеткой и обезжирить органическим растворителем. В качестве органических растворителей можно использовать ацетон и бензин. Технология обезжиривания рекомендуется следующая: промывка свариваемых кромок и прилегающих к ним поверхностей на ширину не менее 2*10^{-2 м} бензином и последующая промывка этиловым спиртом-ректификатном или ацетоном.При сварке конструкций из титана под сварку необходимо соблюдать следующие особенности:а) в связи с жидко текучестью и высоким коэффициентом поверхностного натяжения расплавленного титана необходимо более высокое качество сварки. б) недопустимы правка и подготовка деталей с использованием местного нагрева газовым пламенем. в) правка и подготовка деталей в холодном состоянии затруднено в связи со значительным пружиненные титана. г) необходима надежная защита металла шва при сварке плавлением от доступа воздуха с обратной стороны шва при выполнении прихвата.Вкачестве присадочных материалов пpи сварке титана плавлением используют холоднотянутую проволоку и прутки, изготовленные из листового металла. Выбор сварочной проволоки определяется условиями эксплуатации и сварки конструкции. Состав проволоки должен быть близок к составу основного металла. Сварочная проволока из титана и его сплавов изготовляется диаметром 0,8… 7 мм. Ею подвергают вакуумному отжигу.Титановый сплав ВТ4, отличается хорошей свариваемостью, но прочность и пластичность сварных соединений снижаются нa 5…10% пo сравнению c прочностью и пластичностью основного металла.При ручной сварке неплавящимся электродом в качестве основного газа применяется аргон - инертный газ, не способный к химическим реакциям и практически не растворим в металлах. Аргон считается наиболее доступным и сравнительно дешевым среди инертных газов. Будучи тяжелее воздуха, он хорошо защищает дугу и зону сварки. Дуга в аргоне отличается высокой стабильностью. Аргонодуговую сварку применяют для соединения легированных сталей, цветных металлов и их сплавов, ее выполняют постоянным и переменным током, плавящимся и неплавящимся электродами. Аргон является основной защитной средой при сварке алюминия, титана, редких и активных металлов. Газообразный аргон хранится и транспортируется в стальных баллонах (по ГОСТ 949-73). Баллон с чистым аргоном окрашен в серый цвет, с надписью: «Аргон чистый» зеленого цвета. Употребление газовых смесей вместо технически чистых газов аргона или гелия в некоторых случаях повышает устойчивость горения сварочной дуги, уменьшает разбрызгивание металла, улучшает формирование шва, увеличивает глубину противления, а также воздействует на перенос металла. Добавка к аргону небольшого количества кислорода или другого окислительного газа существенно повышает устойчивость горения дуги и улучшает качество формирования сварных швов. Для улучшения борьбы с пористостью к аргону иногда добавляют кислород в количестве 3-5%. При этом защита металла становится более активной. Чистый аргон не защищает металл от загрязнений, влаги и других включений, попавших в зону сварки из свариваемых кромок или присадочного металла. Кислород же, вступая в химические реакции с вредными примесями, обеспечивает их выгорание или превращение в соединения, всплывающие на поверхность сварочной ванны. Это предотвращает пористость.Применение смеси аргона и углекислого газа (обычно 18-25%) эффективно при сварке низкоуглеродистых и низколегированных сталей. По сравнению со сваркой в чистом аргоне или углекислом газе более легко достигается струйный перенос электродного металла. Сварные швы более пластичны, чем при сварке в чистом углекислом газе. По сравнению со сваркой в чистом аргоне меньше вероятность образования пор. Газовая смесь аргона с кислородом обычно используется при сварке легированных и низкоуглеродистых сталей. Добавление к аргону кислорода позволяет предотвратить пористость. Наличие кислорода в дуге способствует мелкокапельному переносу электродного металла.Сварку выполняем на постоянном токе прямой полярности вольфрамовым электродом ЭВЛ-ФУ-150 ГОСТ 23949-80 в аргоне высшего сорта (ГОСТ 10157-79) с присадочной проволокой от источника питания ВСВУ-315 на специально изготовленном стенде.Наибольшей популярностью пользуется сварка титана вольфрамовым электродом на воздухе. Ее выполняют на обычных установках для автоматической аргонодуговой сварки неплавящимся электродом на постоянном токе прямой полярности. На сварочной горелке закрепляется специальная насадка для защиты инертным газом от воздуха участков металла с температурой 250-300°С и выше. Размеры этих участков, как правило, определяются расчетами по формулам распространения тепла в металлах при сварке. Наилучшая защита достигается при помещении в насадку сетчато-пористого материала для обеспечения ламинарного потока инертного газа. Обратную сторону шва защищают с применением специальных насадок и подкладок.Сварка титана неплавящимся электродом на воздухе (с применением специальных подкладок для подачи инертного газа с обратной стороны шва)

2.6. Выбор сварочного оборудования,инструментов и приспособлений.

1. Для сварки титана в промышленности применяют, автоматическую, полуавтоматическую и ручную сварку неплавящимся электродом, непрерывно горящей и импульсной дугой и автоматическую и полуавтоматическую сварку плавящимся электродом. Для сварки титана могут быть использованы стандартное сварочное оборудование, снабженное дополнительными устройствами для защиты зоны сварки, а также специализированные сварочные установки. Для защиты зоны дуги и расплавленной ванны необходимо использовать аргон высшего сорта. Аргонодуговую сварку непрерывно горящей дугой производят на постоянном токе прямой полярности от стандартных источников питания. При толщине металла до 3-4 мм сварку выполняют за один проход, при большей толщине требуются многопроходная сварка. Увеличение глубины проплавления и производительности сварки достигается при использовании способа сварки, проникающей (заглубленной) дугой при принудительном погружении дуги ниже поверхности свариваемых кромок. Таким способом можно сваривать металл толщиной до 10 мм без применения разделки кромок и присадочного металла. 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. Технологические свойства дуги в значительной мере определяются родом и полярностью сварочного тока. При прямой полярности на изделии выделяется до 70% теплоты дуги, что обеспечивает глубокое проплавление основного металла. При обратной полярности напряжение дуги выше, чем при прямой полярности. На аноде - электроде выделяется большое количество энергии, что приводит к значительному его разогреву и, как следствие, повышенному его расходу. При ручной аргонодуговой сварке на постоянном токе прямой полярности конец вольфрамового электрода затачивают на конус. Длина заточки, как правило должна быть равна двум-трем диаметрам электрода. При сварке на переменном токе рабочий конец вольфрамового электрода затачивают в виде полусферы. Аргонодуговой сваркой можно выполнять всё виды соединений: стыковые, тавровые, нахлёстанные и угловые. Аргонодуговая сварка отличается от обычной электросварки тем, что вместо обычного расходуемого электрода применяется неплавящийся вольфрамовый, что исключает образование шлака, который попадает в шов и ухудшает его свойства. Сам процесс протекает в среде инертного газа. Это делает невозможным окисление, поэтому аргонодуговая сварка обеспечивает качество шва, близкое к идеальному. Последний получается необычайно прочным, и, благодаря отсутствию шлака, практически не нуждается в дополнительной очистке. Сварочный аппарат аргонодуговой сварки. Важное преимущество, которое имеет аргонная сварка, заключается в том, что ее можно использовать для соединения практически любых металлов, в том числе алюминия и его сплавов, нержавеющей стали, чугуна, титана, меди, никеля, магния и др. Второе технологическое достоинство - аргонодуговая сварка работает в непрерывном режиме, обеспечивая любую длину шва, что очень востребовано в авиационной, аэрокосмической и других отраслях промышленности. При этом аргонная сварка еще и доступна, а потому широко распространена в строительстве, ремонте автомобилей и др. Современный аппарат аргонной сварки представляет собой инверторный сварочный аппарат с микропроцессорным управлением, в котором в качестве исполнительного устройства применена горелка с вольфрамовым электродом и инертный газ из внешнего баллона. Сама аргонная сварка в зависимости от конкретных условий ведется как на постоянном, так и непеременном токе, а для поджигая дуги используется специальный генератор-осциллятор. Его необходимость объясняется тем, что при аргонодуговой сварке поджечь дугу касанием сложно, так как этому препятствуют особые свойства самого инертного газа. Кроме того, касание к изделию вольфрамовым электродом приводит к его интенсивному оплавлению и износу. Поэтому в аппарате аргонной сварки для зажигания дуги параллельно источнику питания подключается осциллятор, подающий высокочастотные импульсы, обеспечивающие зажигание дуги. Электрическая дуга горит между не расходным вольфрамовым электродом и поверхностью свариваемого изделия. Сам электрод находится в горелке, через сопло которой непрерывно подается инертный газ аргон. Расходным материалом здесь является специальная присадочная проволока, которая автоматически или вручную подается в зону горения дуги. Сварочные посты комплектующих источником питания, электрод держателем, сварочными проводами, щитком со светофильтрами, различными инструментами для зачистки и измерения и другим оборудованием. Электрод держатель - это приспособление для закрепления электродов и подвода к ним тока. Для работы сварщика выпускаются специальные комплекты (КИ-125, КИ-315, КИ-500), которые содержат электрод держатели, соединительную муфту, сварочный кабель, запасные части к электроду держателя, светофильтры, зажимы, шлаковиддильник, металлическую щетку. Изготавливают также наборы инструментов ЭНИ-300 и ЭНИ-300/1 в комплект которых входят электрод держатель, клемма заземления, соединительная муфта, щетка, зубило, отвертка, плоскогубцы, разводной ключ, клеймо, молоток, светофильтры, отрезок кабеля (3 м).Для выполнения сварочных работ сварщик должен иметь и вспомогательный инструмент: молоток, зубило, напильники, стальную щетку, шаблоны, уголок, метр, отвес, линейку. Иногда сварочный пост оборудуют шлифовальной машиной, специальнымикромкорез, дрели и др. Инструменты и электроды следует хранить в ящиках, сумках или пеналах. Для просушки электродов используют специальные печи, шкафы и пеналы. К фиксаторам относятся карманы (а), упоры: постоянные (б), съемные (в) и откидные (г) установочные пальцы и штыри: постоянные (д), съемные (е) призмы; жесткие и регулируемые (ж) и шаблоны (с). Для защиты глаз и лица сварщика от лучей электрической дуги и брызг расплавленного металла применяют щитки или маски со специальными светофильтрами.их изготавливают из черной фибры или специальной пластмассы изготавливаются по ГОСТ 1361-69. Масса щитка не должна 0,48 кг, маски - 0,50 кг. В зависимости от силы сварочного тока щитки и маски оснащены светофильтрами, которые изготавливают из темно - синего стекла марки ТС - ВС двух видов: светофильтры для нормального обзора (размер 52x102 мм) и увеличенного (90x102 мм) с толщиной от 1,5 до 4,0 мм. С внешней стороны светофильтры защищают от брызг расплавленного металла оконным стеклом толщиной 2,5 мм, которое при загрязнении меняют. Категорически запрещается заменять светофильтры самодельным окрашенным стеклом. Световое излучение дуги должно ослабляться светофильтрами в 102-106 раз. Сейчас в СНГ используют светофильтры серии С, которые подразделяются на 13 классов. Они обеспечивают защиту глаз от излучения при сварке на токах от 5 до 1000 А. Светофильтры подбирают в зависимости от характера работ и силы сварочного тока. Рабочие, выполняющие вспомогательные работы, для защиты глаз используют светофильтры типа В. Современная индустрия охраны труда в сварочном производстве предлагает большой выбор сварочных масок. Они имеют удобную конфигурацию, малую массу, обеспечивают тепловую защиту головы и защиты глаз.