Cварка сталей плавящимся электродом в среде защитных газов

При сварке сталей плавящимся электродом в среде защитных газов металл сварочной проволоки расплавляется дугой и переносится каплями в сварочную ванну, не взаимодействуя с окружающим воздухом. Размер капель электродного металла зависит от состава металла и защитного газа, направления и величины тока. С увеличением силы тока растет электродинамическая сила и поэтому размер капель расплавленного металла уменьшается. Когда сила тока достигает критического состояния капельный перенос металла меняется на струйный. Поверхностное натяжение металла оказывает влияние на величину критического тока. Эти величины находятся в прямой зависимости: чем больше поверхностное натяжение металла, тем больше критический ток и наоборот. Составляя различные газовые смеси можно изменять критический ток. Так, добавление к основному газу кислорода снижает критический ток, а добавление азота или водорода повышает его значение. Ниже представлена принципиальная схема поста для сварки плавящимся электродом.

Рис. 1. Сварка плавящимся электродом на постоянном токе обратной полярности:
1 — баллон с защитным газом; 2 — редуктор; 3 — горелка; 4 — механизм подачи проволоки; 5 — сварочная проволока (электрод); 6 — катушка с проволокой; 7 — вольтметр; 8 — амперметр; 9 — балластный реостат; 10 — контактор; 11 — сварочный преобразователь; 12 — свариваемые батареи.

Источник питания должен обеспечивать надежное возбуждение сварочной дуги и поддерживать ее устойчивое горение, способствовать благоприятному переносу электродного материала с минимальным его разбрызгиванием, иметь возможность настройки на необходимый режим. Для сварки плавящимся электродом применяют выпрямители, преобразователи и агрегаты. Наиболее универсальными выпрямителями являются аппараты серии ВДУ (рис.2), потому что их электрические схемы предусматривают переключение для работы с жесткими и падающими внешними характеристиками.

Рис. 2. Выпрямитель ВДУ-505У3:
1 — блок управления; 2 — уравнительный реактор; 3 — автоматический выключатель; 4 — блок обратной связи; 5 — вентилятор; 6 — силовой блок тиристоров; 7 — дроссель; 8 — силовой трансформатор;

Эти аппараты обеспечивают плавное дистанционное регулирование выходного тока и напряжения, стабилизацию при изменениях напряжения в сети. Включение выпрямителей в силовую сеть защищено от кратковременных аварийных коротких замыканий автоматическим выключателем. Конструкции горелок, предназначенных для подачи сварочной проволоки и защитного газа в зону электросварочной дуги, показаны на рис.3 и 4.

Рис. 3. Горелка ГДПГ-603У4:
1 — сопло сменное; 2 — наконечник; 3 — щиток; 4 — микропереключатель; 5 — направляющий канал; 6 — рукав для подачи газа и токопровод; 7 —9 — рукава для подачи воды; 8 — провод управления

Рис. 4. Горелка А-547УМУ3:
1 — токосъемный наконечник; 2 — сопло; 3 — спираль; 4 — втулка; 5 — ручка; 6 — трубка для подачи газа; 7 — спираль; 8 — плетенка; 9 — втулки резиновые; 10 — микропереключатель; 11 — пружина.

Стабильность сварочного шва зависит от постоянства длины дуги, которая обеспечивается за счет поддержания нужной скорости подачи электродной проволоки, равной скорости ее плавления. Так как одним из условий устойчивого горения дуги является высокая плотность сварочного тока, для сварки используют проволоку малых (0,8 — 2, 5 мм) диаметров, что требует относительно больших скоростей ее подачи. При больших скоростях подачи проволоки регулирование параметров ручными методами выполнить практически невозможно. Поэтому для поддержания стабильной дуги и для обеспечения процесса ее саморегулирования применяю источники питания постоянного тока с жестко или возрастающей внешней характеристикой. К основным параметрам режима сварки плавящимся электродом относятся сила тока полярность, напряжение дуги, диаметр и скорость подачи проволоки, расход защитного газа, вылет электрода и скорость сварки. Несмотря на то, что при прямой полярности скорость расплавлении металла выше, в этом режиме не обеспечиваете стабильность горения дуги, и происходит интенсивное разбрызгивание металла. Поэтому сварку плавящимся электродом лучше выполнять при обратной полярности с непрерывной подаче проволоки, то есть в полуавтоматическом ил автоматическом режимах. Техника сварки в полуавтоматическом режиме практически не отличается от ручной дуговой сварки покрытым электродами. Сварку можно выполнять в любых пространственных положениях с использованием приемов удержания сварочной ванны. Металл толщиной до 4 мм сваривают без раздела кромок, а для улучшения условий формирования шва сварку лучше выполнять на остывающей подкладке из основного металла или на медной подкладке с формирующей канавкой.