Каталог организаций

Способы газоэлектрической сварки алюминия

Газоэлектрическую сварку алюминия и его сплавов выполняют неплавящимся (вольфрамовым) или плавящимся электродом.

При сварке неплавящимся электродом источником тепла является дуга, возбуждаемая между электродом и изделием.

Конец электрода, дуга и ванна расплавленного металла защищены инертным газом. Основным рабочим инструментом является специальная сварочная горелка, которая служит для крепления электрода и подвода сварочного тока к нему. Поток защитного газа формируется и направляется в сторону сварочной ванны наконечником горелки.

Сварку алюминия и его сплавов неплавящимся электродом в среде защитных газов производят переменным током. Для повышения устойчивости горения дуги используют специальные вспомогательные аппараты (осцилляторы и импульсные возбудители). Осцилляторы применяют также для облегчения возбуждения дуги. Сварку неплавящимся электродом можно выполнять без присадки, когда шов формируется путем расплавления свариваемых кромок, и с
присадкой, когда в формировании шва участвует присадочный металл, подаваемый со стороны в зону дуги.

Дуговую сварку в среде защитных газов неплавящимся электродом можно выполнять вручную, полуавтоматом или автоматом. При ручной сварке перемещение горелки и подачу присадочной проволоки в зону дуги выполняет сварщик. При полуавтоматической сварке перемещение горелки вдоль шва осуществляется вручную, а подача присадочной проволоки — специальным механизмом. При автоматической сварке перемещение горелки и подача присадочной проволоки осуществляются механически.

Сварка неплавящимся электродом алюминия и его сплавов применяется преимущественно для соединения изделий малых и средних толщин.

Дуговая сварка неплавящимся вольфрамовым электродом в среде защитных газов является наиболее универсальным способом сварки. Этим способом можно выполнять сварку в различных пространственных положениях и в труднодоступных местах.

Формирование шва наилучшее. При сварке алюминия вольфрамовым электродом можно получать металл шва плотным, мало насыщенным газами. При этом достигается высокая прочность и пластичность сварных соединений, близкие к прочности и пластичности основного металла.
Сварку неплавящимся электродом в среде защитных газов рекомендуется применять для ответственных соединений, требующих высокого качества, герметичности и прочности.
Сварка неплавящимся электродом может производиться одной, двумя и. тремя дугами.

При двухдуговой сварке с растянутой ванной создаются благоприятные условия для предупреждения образования пор и обеспечиваются необходимые качества сварных соединений.

Этот способ сварки отличается стабильностью режимов.

Трехфазная дуга является одним из наиболее мощных концентрированных источников тепла, ее мощность более чем в 2 раза превышает мощность однофазной дуги при том же токе и напряжении. Важным преимуществом трехфазной дуги по сравнению с однофазной является ее высокая устойчивость.

При сварке трехфазной дугой постоянно горит, по крайней мере, одна дуга, поэтому на осциллограмме не наблюдается значительных пиков зажигания и нулевых площадок тока.

Применение сварки трехфазной дугой дает увеличение производительности труда и позволяет снизить расход электроэнергии на 25—40%. При сварке трехфазной дугой обеспечивается равномерность загрузки фаз питающей сети, что дает возможность во много раз повысить мощность сварочного поста. Коэффициент мощности достигает 0,8.

Однако сварку трехфазной дугой применяют мало из-за сложности оборудования и неудобства в работе.

При сварке плавящимся электродом источником тепла является дуга, возбуждаемая между свариваемым изделием и электродной проволокой, непрерывно подаваемой в зону дуги с заданной скоростью. Электродная проволока подается механизмом подачи с постоянной или переменной скоростью.

Для направления электродной проволоки, подведения к ней тока и подачи в зону сварки защитного газа применяют специальные сварочные горелки.

Дуговую сварку в среде защитных газов плавящимся электродом можно выполнять с помощью полуавтоматов и автоматов. Полуавтоматическая и автоматическая сварка плавящимся электродом в защитных газах осуществляется на постоянном токе обратной полярности. Источники питания сварочной дуги должны иметь жесткую, полого возрастающую или полого падающую внешнюю характеристику. Сварку плавящимся электродом алюминия и его сплавов применяют для соединения изделий средних и больших толщин.

Основными преимуществами механизированной сварки плавящимся электродом являются высокая производительность и простота ведения процесса. 
При сварке плавящимся электродом в среде защитных газов благодаря высокой степени концентрации источника тепла обеспечиваются наименьшие сварочные деформации, а также более глубокое проплавление основного металла по сравнению со сваркой неплавящимся электродом. Плавящийся электрод позволяет получить хорошее проплавление корня шва при сварке тавровых и нахлесточных соединений.

К недостаткам этого способа относятся большая вероятность получения непровара по глубине в начале сварки, когда невозможно применить выводные пластины; трудность предотвращения образования пор в сварных швах. Последний недостаток устраняется при использовании способа импульсно-дуговой сварки плавящимся электродом в среде защитных газов. Этот способ разработан в ИЭС им. Е. О. Патона.

При импульсно-дуговой сварке обеспечивается струйный перенос металла в широком диапазоне режимов сварки.

Управление переносом электродного металла позволяет выполнять сварку плавящимся электродом во всех пространственных положениях без разбрызгивания с хорошим формированием сварного шва. При этом универсальность полуавтоматической сварки плавящимся электродом приближается к универсальности ручной дуговой сварки неплавящимся электродом. Импульсно-дуговой сваркой можно успешно сваривать детали небольшой толщины. При сварке импульсной дугой по сравнению со сваркой стационарной дугой значительно уменьшается пористость металла шва, несколько возрастает прочность сварных соединений. Схема включения импульсного генератора в сварочную цепь приведена на рис. 1.



Рис. 1. Схема включения в сварочную цепь импульсного генератора:
СГ — сварочный генератор; ГИ — генератор импульсов; В — полупроводниковый вентиль.

В последнее время разрабатывается и уже находит применение в промышленности способ плазменной сварки сжатой дугой алюминия на переменном токе. По сравнению с обычной дуговой сваркой неплавящимся электродом сварка сжатой дугой производится на повышенных скоростях, при этом снижается расход защитного газа, электроэнергии и присадочной проволоки. При этом способе сварки обеспечивается высокая стабильность горения и устойчивость дуги, снижается величина тепловложения, сужается зона термического влияния и уменьшаются деформации.

В ИЭС им. Е. О Патона разработан способ микроплазменной сварки, позволяющий сваривать алюминиевые листы толщиной 0,05—0,8 мм. Обычная аргоно-дуговая сварка неплавящимся электродом для соединения такого материала непригодна из-за прожогов и провисания металла шва. При микроплазменной сварке в качестве плазмообразующего газа используется аргон, в качестве защитного — гелий.

Микроплазменную сварку можно выполнять вручную и автоматически, с присадочной проволокой и без нее. При сварке тонколистового алюминия наилучшие результаты получены в стыковых соединениях с отбортовкой кромок и бортовых.


Также по теме: