Выбор и обоснование выбора способа сварки

В данном разделе проекта необходимо провести сравнительный анализ нескольких способов сварки для выбора наиболее рационального.

Области применения ручной дуговой сварки. Дуговая сварка металлическими электродами с покрытием в настоящее время остается одним из самых распространенных методов, используемых при изготовления сварных конструкций. Это объясняется простотой и мобильностью применяемого оборудования, возможностью выполнения сварки в различных пространственных положения и в местах труднодоступных для механизированных способов сварки.

Существенными недостатками ручной дуговой сварки металлическим электродом, как и других способов ручной сварки являются малая производительность и зависимость качества сварного шва от навыков сварщика.

Области применения сварки под флюсом. Благодаря ряду преимуществ дуговая сварка под флюсом в настоящее время стала наиболее распространенным видом механизированной дуговой сварки металлов. Этот способ сварки позволяет не только заменить тяжелый труд сварщика ручника, но вследствие более высокой производительности из-за возможности использования большого по величине сварочного тока, а также ряда технологических преимуществ коренным образом изменить технологию производства в некоторых отраслях промышленности.

В настоящее время под флюсом успешно сваривают цветные металлы, углеродистые, низкоуглеродистые, нержавеющие, кислостойкие, жаропрочные стали, никель, титан, медь, алюминий и их сплавы.

Сварку под флюсом успешно применяют при изготовлении аппаратуры, конструкций и изделий самого ответственного назначения, которые должны надежно работать и в условиях глубокого холода, и под действием высоких температур, и в агрессивных жидких и газовых средах.

Наиболее выгодна автоматическая сварка под флюсом при массовом производстве однотипных металлических изделий, имеющих соединения протяженностью более 1 м правильной формы и удобных для удерживания слоя флюса и металлов толщиной более 8-10 мм. В некоторых случаях способ полуавтоматической сварки под флюсом может быть использован не только при массовом производстве однотипных изделий, но и при единичном производстве изделий с соединениями значительной протяженности и удобных для удержания флюса.

Сборка, не обеспечивающая нужные зазоры для получения качественного шва, является основным фактором, сдерживающим внедрение большинства способов автоматической сварки. Нецелесообразно сваривать под флюсом решетчатые конструкции с большим количеством коротких соединений.

Области применения дуговой сварки в защитных газах. Дуговую сварку в защитных газах выполняют в среде как инертных, так и активных газов. В качестве инертных газов применяют аргон и гелий, практически почти не взаимодействующие с расплавленным металлом, а в качестве активных: углекислый газ, азот, пары воды, смеси аргона с кислородом, аргона с азотом, аргона с углекислым газом, углекислого газа с кислородом и др., в большей или меньшей степени взаимодействующие с расплавленным металлом.

В некоторых случаях применяют газофлюсовую сварку, при которой в зону сварки наряду с газом подается небольшое количество раскисляющих, шлакообразующих или легирующих веществ. Эти вещества вдуваются в зону сварки в виде пыли с защитным газом или вводятся с проволокой, в виде наносимой на нее пасты или порошковой проволоки, находящейся в сердечнике.

Название каждого из этих способов определяет защитная среда: аргонодуговая, гелиедуговая, газофлюсовая, сварка в углекислом газе и т.д.

Сварка в защитных газах может выполняться плавящимся и неплавящимся электродами, вручную, полуавтоматически или автоматически. Сварку неплавящимся электродом выполняют с присадкой или без присадки электродного металла.

С целью экономии аргона при сварке сталей неплавящимся электродом применяют комбинированную защиту зоны сварки аргоном и углекислым газом. При этом используют специальную горелку с двумя кольцевыми каналами для подачи защитных газов: внутренним – для подачи аргона и внешним – для подачи углекислого газа, в результате чего удается уменьшить расход аргона в четыре-шесть раз без ущерба для качества металла шва.

Вместо аргона при газоэлектрической сварке может применяться гелий, однако при этом необходимы корректировка режима сварки и увеличение расхода газа на 30…40 %.

Применение сварки в среде углекислого газа позволяет механизировать сварочные работы при изготовлении ответственных сварных конструкций и заменить во многих случаях ручную дуговую сварку полуавтоматической и автоматической сваркой. Полуавтоматическая сварка в среде углекислого газа позволяет механизировать процесс сварки в монтажных условиях, когда применение других методов механизированной сварки исключается или затруднено.

Дуговая сварка в углекислом газе плавящимися электродами находит широкое применение в машиностроении и строительстве благодаря сравнительная дешевизне углекислого газа, высокому качеству сварных швов при правильно выбранной технологии сварки, а также ряду технологических преимуществ. Дуговая сварка в углекислом газе оказывается особенно целесообразной при изготовлении изделий из тонкого металла и различных малогабаритных деталей, при сварке соединений из толстого металла со швами небольшой протяженности и различной формы, расположенными в разных плоскостях. С помощью этого способа удается механизировать сварку вертикальных соединений, обеспечить хороший провар корня стыковых соединений без прожогов на весу, без подкладных колец и т. д.

В углекислом газе не следует сваривать изделия из толстого металла со швами большой протяженности и правильной формы (особенно в массовом производстве, где может быть применена дуговая сварка под флюсом).

В большинстве случаев наиболее целесообразным оказывается метод полуавтоматической сварки в углекислом газе, выполняемый двумя…

- сваркой проволокой диаметром 1,6…2,0 мм (это направление создано ЦНИИТМАШ), используемой для изготовления толстостенных сварных конструкций;

- сваркой тонкой проволокой диаметром 0,5…1,2 мм (это направление создано Институтом электросварки), которая применяется для сварки в различных пространственных положениях конструкций с толщиной свариваемых элементов от 0,8 до 4,0 мм.

Автоматическую сварку в углекислом газе рекомендуют применять  при массовом изготовлении малогабаритных деталей с угловыми соединениями, выполнении кольцевых поворотных стыков без подкладок соединений толстого металла с тонким, а также при выполнении многослойных швов на соединениях с глубокой разделкой кромок и т. д. Для сварки толстого металла проволокой диаметром 1,6…2,5 мм можно использовать любую сварочную автоматическую головку, но со специальным мундштуком.

Прогрессивный способ сварки в защитной среде углекислого газа имеет следующие технические и экономические преимущества перед другими способами сварки:

- производительность сварки в углекислом газе при одинаковых режимах на 25 % выше производительности сварки под флюсом и в три раза выше производительности ручной дуговой сварки. Количество расплавленного металла при полуавтоматической сварке на обратной полярности в углекислом газе составляет 6…8 кг/ч;

- стоимость 1 кг металла, наплавленного в углекислом газе, на 20 % дешевле, чем при сварке под флюсом, и в два раза дешевле, чем при ручной дуговой сварке качественными электродами;

- хорошая видимость открытой дуги обеспечивает точность наложения швов, что особенно важно при полуавтоматической сварке криволинейных, прерывистых и труднодоступных швов и различных монтажных швов, для которых применение сварку под флюсом затруднено.

Широкое распространение получил способ полуавтоматической сварки в смеси защитных газов плавящимся электродом. Применение защитных газовых смесей «АРГОМИКС-Т» и «АРГОМИКС-У» на основе аргона для полуавтоматической сварки углеродистых и низколегированных сталей обусловлено рядом преимуществ:

- увеличенной глубиной проплавления;

- высокой стабильностью дуги;

- минимальным разбрызгиванием;

- повышенной плотностью металла шва.