Сварка тонколистового металла

Предложен способ микроимпульсной сварки тонколистового металла и установка для его осуществления, обеспечивающие уменьшение ширины и длины сварочной ванны, увеличение глубины проплавления основного металла, уменьшение остаточных термических напряжений, снижение деформаций, уменьшение нагрева основного металла, что позволяет вести сварку тонколистового металла со стабильным качеством шва.

В современной технике для изготовления сильфонов, компенсаторов, пластин холодильников и других изделий широко применяются тонколистовые металлы (толщиной от 0,4 мм), сварка которых затруднена из-за прожогов, значительных термических деформаций, возникновения больших остаточных напряжений, их склонности к образованию горячих трещин. Все это делает проблему сварки таких металлов весьма актуальной.

В настоящее время для этих целей применяется импульсно-дуговая сварка неплавящимся электродом в среде аргона и микроплазменная сварка. Импульсно-дуговая сварка позволяет существенно улучшить качество сварного соединения (по сравнению со сваркой в аргоне непрерывным током), однако ширина сварочного шва остается большой, а при кристаллизации ванны возникают значительные усадочные напряжения. Кроме того, достаточно большая длительность импульсов и пауз между ними приводит к «миганию» дуги, что приводит к быстрой утомляемости сварщика. Микроплазменная сварка требует специального оборудования, плазменная горелка неудобна в обращении в силу своих увеличенных размеров и массы по сравнению с горелкой для аргонодуговой сварки, кроме того, для эффективной работы микроплазменной горелки в качестве защитного газа необходимо применять дорогостоящий гелий или смеси гелия с аргоном.

Целью проведенных разработок было создание способа аргонодуговой сварки неплавящимся электродом тонколистового металла и оборудования для его осуществления. Предварительный анализ показал, что при импульсно-дуговой сварке, в момент начала прохождения импульса тока, расширение диаметра столба дуги в 2 раза происходит за время 0,25 с, что согласуется с данными работы. Таким образом, применив более короткие импульсы тока, при достаточно длительных паузах между ними, возможно добиться контрагирования столба дуги без применения плазмообразующего сопла. Это позволяет уменьшить зону нагрева металла дугой, сконцентрировать выделение тепла дугой на более узком участке, что приведет к образованию сварочной ванны небольших размеров, при кристаллизации которой явления усадки будут значительно меньшими, чем при обычной импульсно-дуговой сварке. В результате этого снизятся термические деформации, усадочные напряжения, уменьшится зона термического влияния.

На рис. 1 представлен график изменения тока дуги при микроимпульсной сварке. В период паузы горит слаботочная (1-3 А) дежурная дуга, при этом диаметр дуги соответствует току дуги дежурной дуги. В период tи ток возрастает до импульсного значения, при этом скорость нарастания тока значительно опережает скорость расширения дуги, диаметр которой увеличивается в 2 раза за 0,25 с, в то время как длительность микроимпульса тока составляет 0,001-0,03 с. При этом (во время импульса тока) диаметр дуги оказывается значительно меньшим, чем соответствующий данному току диаметр непрерывно-горящей дуги. В результате: происходит сжатие дуги; увеличение температуры плазмы; сужение зоны металла, нагреваемой дугою, что приведет к уменьшению размеров жидкой металлической ванны. При окончании микроимпульса тока, горение дуги происходит на небольшом токе дежурной дуги, при этом в столбе дуги происходят процессы деионизации, температура плазмы падает, затем цикл повторяется. Экспериментально установлено, что время паузы должно составлять 0,03-0,3 с.

Сварка тонколистового металла

tц – время цикла; tи – время импульса тока; tп – время паузы.
Рис. 1. График тока сварки при микроимпульсном процессе


Для осуществления процесса микроимпульсной сварки была разработана приставка к сварочному источнику питания постоянного тока (рис. 2), в которой величина тока дежурной дуги устанавливается балластным резистором R3; импульсы тока формируются силовым транзистором VT1, управляемым схемой управления СУ; резистор R2 ограничивает ток через транзистор VT1 (до допустимой величины при случайном замыкании вольфрамового электрода горелки на изделие); конденсатор С2 – защитный, препятствующий попаданию высоковольтного импульса возбудителя дуги В на силовой транзистор. Накопительный конденсатор С1 обеспечивает быстрое нарастание тока во время импульса. Исследования показали, что из-за малой длительности импульса, вследствие индуктивности источника питания (обмотки трансформатора), а также соизмеримого с длительностью импульса времени отпирания диодов источника питания, нарастание тока импульса до требуемой величины невозможно без применения промежуточного накопительного конденсатора, емкость которого составляет 4800 мкФ. Для улучшения условий работы конденсатора С1 (снижения реактивной мощности) рекомендуем его следует набирать из 10-12 отдельных конденсаторов, включенных параллельно, причем при обеспечении последовательного включения резистора R1, ограничивающего броски тока через конденсатор, с каждым из них. Испытания процесса микроимпульсной сварки производились на образцах из стали 12Х18Н10Т (толщиной 0,6 мм). Применялась проволока той же марки (диаметром 0,8 мм).

Диаметр вольфрамового электрода составлял 1,6 мм, который затачивался «на иглу» с углом вершины конуса 15о. Производилась наплавка валиков на образец без подкладки (на весу). При аргонодуговой сварке ток дуги составил 16А (при меньших токах ухудшалось формирование валика). Сварка велась короткими валиками (во избежание прожогов основного металла). При микроимпульсной сварке средний ток дуги составил 11 А, при этом сварка велась непрерывно, ширина наплавленного валика составила 1,2-1,4 мм, при аргонодуговой сварке в непрерывном режиме 1,6-1,8 мм. Следует отметить, что ввиду малого времени цикла tц = tп + tи мигание дуги, характерное для импульсно-дуговой сварки, отсутствует. При этом дуга издает равномерный жужжащий звук; отсутствует ее блуждание по поверхности образца, характерное для малоамперных пространственно неустойчивых дуг в аргоне.

Сварка тонколистового металла

ИП– источник питания; С1– накопительный конденсатор; С2– защитный конденсатор; VT1– силовой транзистор; R1-R3- резисторы; В- возбудитель дуги; Г – горелка; И – изделие; СУ – схема управления.
Рис. 2. Упрощенная схема установки для микроимпульсной сварки


ВЫВОДЫ
- микроимпульсную сварку целесообразно применять при сварке тонколистового металла;
- при микроимпульсной сварке тонколистового металла снижается средний ток сварки и уменьшается ширина сварочной ванны по сравнению с аргонодуговой сваркой в непрерывном режиме;
- при микроимпульсной сварке на малых токах отсутствует блуждание дуги, характерное для слаботочных дуг в аргоне;
- формирование импульсов тока при микроимпульсной сварке целесообразно производить с помощью силового транзистора и емкостного накопителя.

Авторы: Макаренко Н.А., Кошевой А.Д., Грановский А.В., Богуцкий А.А., Кущий А.М.


Кроме статьи "Сварка тонколистового металла" смотрите также:

Новые технологии в сварке
Сварка полуавтоматом видео
Сварка рам автомобилей
Технология сварки полуавтоматом
Технология сварки аргоном

  Просмотров: 1190,   Комментариев: 0    

Добавление комментария

Через вконтакте:

Через сайт nanolife.info:

Ваше Имя:  Ваш E-Mail: 
Полужирный Наклонный текст Подчеркнутый текст Зачеркнутый текст | Выравнивание по левому краю По центру Выравнивание по правому краю | Вставка смайликов Вставка ссылкиВставка защищенной ссылки Выбор цвета | Скрытый текст Вставка цитаты Преобразовать выбранный текст из транслитерации в кириллицу Вставка спойлера
Вопрос:   Сколько будет двaдцaть плюс сто (ответ можно написать цифрами)? Ответ:   

Опрос

Какой сваркой вы чаще пользуетесь?

Другой вид сварки
Дуговая сварка
Плазменная сварка
Газовая сварка
Лазерная сварка
Электрошлаковая сварка

 

Популярное

Неисправности сварочных инверторов чаще всего вызваны либо неграмотной, либо небрежной эксплуатацией, поскольку это достаточно надежные аппараты ...

Подробнее...

Большинство современных сварочных аппаратов имеют в своей конструкции блок выпрямительных диодов, что, в свою очередь, обеспечивает ...

Подробнее...

Заболевание, вызванное действием вредных условий труда, классифицируется как профессиональное заболевание. Профессиональное отравление также относятся к профессиональным ...

Подробнее...

Графики, поясняющие процесс сварки постоянным током (б) ...

Подробнее...

Сварочный инвертор «Ресанта-250» является наиболее мощным среди представленных в линейке аналогичных аппаратов производителя. Однако, компактность и ...

Подробнее...