Малая зона термического влияния.

Аргонодуговая сварка может осуществляться неплавящимся и плавящимся электродом. Первая – для металла толщиной от 0,5 мм до 6 мм; вторая при S = 1,5 мм и более. В качестве неплавящегося электрода чаще всего используется вольфрам с добавкой лантана или тория. Сварка неплавящимся электродом ведется на постоянном токе прямой полярности (дуга горит стабильно при низком напряжении 10…15 В). При обратной полярности процесс неустойчивый, но имеет место полезное свойство катодного распыления (разрушение окисных пленок), поэтому при сварке AL и Mg применяется переменный ток. При этом для обеспечения устойчивого горения дуги используют осциллятор (специальное разрядное устройство). При сварке плавящимся электродом обеспечивается нормальный процесс и хорошее качество шва в случае высокой плотности тока (100 А/мм² и более) – (мелкокапельный и струйный перенос, малое разбрызгивание). При малых плотностях тока – крупнокапельный перенос, разбрызгивание повышено: следствие – пористость, малое проплавление основного металла.

В соответствии с необходимостью применения высоких плотностей тока используют проволоку малого диаметра (0,6…3 мм) и большую скорость её подачи. Такой режим обеспечивается только механизированной подачей проволоки [6, рис.90, б, г]. Сварку выполняют на постоянном токе обратной полярности. Часто используют смесь Ar+5% O₂.

Сварка в углекислом газе выполняется только плавящимся электродом на повышенных плотностях тока обратной полярности. Следует иметь в виду, что при высоких температурах СО₂ диссоциирует на СО и О. Кислород приводит к окислению легирующих элементов. Окисление компенсируют применением сварочной проволоки с дополнительным содержанием Si и Mn (раскислителей) – Св-08ГС; Св-10Г2С. Часто используют смесь СО₂+10% О₂. Кислород уменьшает поверхностное натяжение расплавленного металла, что способствует уменьшению критической плотности тока, при которой наступает струйный перенос. Одновременно повышается устойчивость процесса сварки на небольших токах, что обеспечивает сварку металла малой толщины.

Сваркой в СО₂ сваривают обычно углеродистые и низколегированные стали автоматом и полуавтоматом.

5.2.2 Плазменная сварка

Осуществляется плазменной струёй [6, рис.92, а] или плазменной дугой [6, рис.92, б]. Применяемая для сварки плазменная струя представляет собой направленный поток частично или полностью ионизированного газа, имеющего температуру 10000…20000 ⁰С. Плазму получают в плазменных горелках, пропуская газ через столб сжатой дуги. При этом столб дуги сжимается, что приводит к повышению в нём плотности энергии и температуры. Проходящий газ нагревается, ионизируется и выходит из сопла в виде высокотемпературной плазменной струи. В качестве плазмообразующих газов применяют N₂, Ar, H₂, He, воздух и их смеси.

В горелках для получения плазменной струи [6, рис.92, а] дуга 1 горит между вольфрамовым электродом 2 и соплом 5, которое включено в электрическую цепь. Сопло охлаждается водой. Образующаяся плазменная струя 6 выходит из сопла и представляет собой независимый источник теплоты. Тепловая мощность плазменной струи ограничена, и её применяют для сварки и резки тонких металлических листов и неэлектропроводных материалов, а также напыления тугоплавких материалов на поверхность заготовки.

Большей тепловой мощностью обладает плазменная дуга, поэтому она имеет более широкое применение при обработке материалов, например высоколегированных сталей и тугоплавких металлов и сплавов. Плазменная дуга представляет собой дугу, горящую между электродом и заготовкой, окруженную плазмой [6, рис.92, б].

По сравнению с аргонодуговой сваркой плазменная дуга обладает большей проплавляющей способностью и более высокой стабильностью горения, что обеспечивает повышение качества швови позволяет выполнять микроплазменную сварку (толщина металла 0,025…0,8 мм на токах 0,5…10 А).

5.2.3 Электрошлаковая сварка

Электрошлаковая сварка является самым высокопроизводительным способом автоматической сварки плавления металла значительной толщины (50…4000 мм). При ней плавление основного и электродного металла осуществляется теплотой, выделяющейся при прохождении электрического тока через расплавленный шлак. Сварка производится снизу вверх при вертикальном положении шва [6, рис.91]. При этом сварочный автомат либо перемещается непосредственно по изделию (безрельсовый), либо по рельсовой колонне, устанавливаемой параллельно свариваемой кромке.

Процесс сварки начинается между кромками основного металла 10 и формирующими ползунами 3 путем расплавления флюса, засыпаемого в зазор между кромками. Плавление флюса осуществляется в начальный момент электрической дугой, возбуждаемой между электродами 4 и вводной планкой 9. После накопления жидкого шлака дуга гаснет и начинается шлаковый процесс, т.е. электрический ток проходит через слой расплавленного шлака, являющегося электропроводящим электролитом. При этом выделяется теплота, достаточная для расплавления кромок основного и присадочного металла и поддержания высокой температуры шлаковой ванны (2000⁰С).

Электрошлаковая сварка имеет ряд преимуществ по сравнению с автоматической сваркой под флюсом: