Лекция Введение. Классификация сварки
Дуговая сварка в среде гелия
жүктеу/скачать 0,74 Mb.
|
Лекция 1. Введение. Классификация сварки
- Бұл бет үшін навигация:
- 2.5 Атомно-водородная сварка
- Плазменная сварка Сущность плазменной сварки, схема плазмотрона
Дуговая сварка в среде гелияГелий в качестве защитного газа применяют мало, так как его стоимость существенно выше стоимости аргона. Между тем при одном и том же токе дуги в гелии выделяется в 1,5…2 раза больше энергии, чем в аргоне. Это позволяет увеличить глубину проплавления и уменьшить ширину зоны термического влияния, значительно повысить скорость сварки. Во многих случаях применяют смеси гелия и аргона, аргон повышает стабильность горения дуги, гелий – проплавляющую способность дуги. Оптимальная смесь при сварке вольфрамовым электродом – 35…40% аргона и 60…65% гелия, при сварке плавящимся электродом – 20…25% аргона и 75…80% гелия. 2.5 Атомно-водородная сварка Атомно-водородная сварка разработана американцем Лангмюром в США в 1925 году. При этом способе сварки применяется дуга косвенного действия, которая горит между двумя вольфрамовыми электродами, установленными в специальной сварочной горелке (рис. 2.14). Рис. 2.14. Схема Атомно-водородной сварки Обрабатываемый металл не включают в цепь дуги (косвенный нагрев). В горелку подается чистый водород, который в столбе дуги нагревается до высокой температуры и диссоциирует с превращением двухатомного водорода в атомарный H2 > 2H, с затратой энергии около 400 Мдж/кмоль (100 000 кал/моль). На поверхности металла водород рекомбинирует в двухатомную форму, освобождает энергию диссоциации, передаёт её металлу и расплавляет его с образованием сварочной ванны Зона сварки нагревается пламенем водорода, поэтому нагрев здесь более мягкий, чем при дуговой сварке, температура пламени – 3700…4000 оС. По характеру нагрева зоны сварки этот способ сварки занимает промежуточное положение между дуговой и газовой сваркой. В горелке применяется дуга значительной длины, для ее питания требуется напряжение 250…300 В, используется переменный ток, сила тока 20…80 А, диаметр электродов 1,5…4 мм. Водород не только защищает зону сварки от воздуха, но и восстанавливает окислы некоторых металлов, что повышает качество сварки. Сварка в основном ведется без присадочного материала соединений встык без зазора и встык с отбортовкой. Этот способ сварки не рекомендуется применять для металлов, интенсивно растворяющих водород (меди, никеля и др.). Плазменная сварка Сущность плазменной сварки, схема плазмотрона При плазменной сварке источником нагрева служит высокотемпературная дуговая плазма, которую получают с использованием дуговых плазмотронов. Плазмотроны могут быть косвенного и прямого действия (рис. 2.15). Рис. 2.15. Схема плазмотрона: 1 - токоподводящий мундштук; 2 - изоляционная втулка; 3 - медный корпус; 4 - защитное сопло; 5- подача плазмообразующего газа; 6 - подача защитного газа; 7 - охлаждающая вода; W - вольфрамовый электрод Если используется только источник питания дугового разряда, подключенный к токоподводящему мундштуку (катод) и корпусу плазмотрона (анод), то это будет плазмотрон косвенного действия. В полость плазмотрона подается плазмообразующий газ (аргон, гелий, азот, пары воды). Между вольфрамовым электродом и корпусом плазмотрона 3 в выходном канале плазмотрона с помощью искрового разряда (от осциллятора) зажигается дуга. Образуется дуговая плазма плазмообразующего газа, которая выдувается через выходное отверстие плазмотрона и используется для нагрева материала. Плазмотрон косвенного действия может быть использован для пайки, сварки термической резки, напыления как металлов, так и неметаллов (пластмассы, стекла, керамики, гранита, бетона). Плазмотрон прямого действия наряду с плазмообразующим источником питания небольшой мощности подключается к источнику питания большей мощности. Напряжение этого источника подключается к токоподводящему мундштуку и изделию из электропроводного материала для получения основного дугового разряда прямой или обратной полярности, или дуги переменного тока частотой 50 Гц, или импульсной дуги. В этом случае плазмообразующая дуга небольшой мощности (дежурная дуга) используется для стабилизации и поддержания основного дугового разряда. Если источник плазмообразующей дуги (дежурной дуги) отсутствует и используется только основной источник питания дугового разряда, то такие устройства называются дуготронами. Дуговая плазма плазмотронов и дуготронов имеет существенные отличия от дуговой плазмы свободно горящей дуги. Если температура свободно горящей дуги Т 6000 С, то температура дуговой плазмы на выходе плазмотрона может достигать 50000 С. Температура дуговой плазмы зависит от состава плазмообразующего газа, давления плазмообразующего газа, условий дугового разряда в выходном канале плазмотрона. Стенки этого канала, охлаждаемые проточной водой, понижают температуру периферийных слоев потока плазмы, повышая их электрическое сопротивление. Дуговой разряд стягивается к оси выходного отверстия плазмотрона (дуга отшнуровывается), плотность тока повышается, температура плазмы существенно увеличивается. С повышением давления плазмообразующего газа температура плазмы также повышается. Зависимость максимальной температуры плазмы от состава плазмообразующего газа показана в таблице.
Таким образом, дуговая плазма плазмотронов является высокотемпературным источником нагрева, позволяющим не только расплавить, но испарить самые тугоплавкие металлы и материалы. Коэффициент полезного действия зависит от типа плазмотрона. Для плазмотронов косвенного действия = 30…50 %, для плазмотронов прямого действия = 70…90 %. Плотность теплового потока плазмы qFпл существенно выше плотности теплового потока свободно горящей дуги qFд, (qFпл = 3…10 qFд), qFпл зависит от типа плазмотрона, мощности дугового разряда, устройства плазмотрона и от других факторов. Диапазон мощности оборудования для плазменной сварки, термической резки, напыления очень широк: от плазмотронов для микроплазменной сварки деталей толщиной 0,1…2 мм до мощных плазмотронов, позволяющих плавить или резать материалы толщиной до 500 мм. Так мощные плазмотроны могут иметь сверхзвуковое истечение плазмы. В мощных плазмотронах вместо вольфрамового стержня используется медный водоохлаждаемый катод с металлокерамической вставкой, состоящей из материалов с большой термоэлектронной эмиссией (гексоборид лантана, гафний+лантан). жүктеу/скачать 0,74 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|