Для зварювання використовують непокриту електродний дріт і флюс для захисту дуги і зварювальної ванни від повітря.
Схема автоматичного дугового зварювання під флюсом представлена на рис. 9.
Рис.9. Схема автоматичного дугового зварювання під флюсом
Подача і переміщення електродного дроту механізовані. Автоматизовані процеси запалювання дуги і заварки кратера наприкінці шва. Дуга 10 горить між дротом 3 і основним металом 8. Стовп дуги і металева ванна рідкого металу 9 з усіх боків щільно закриті шаром флюсу 5 товщиною 30 ... 50 мм. Частина флюсу плавиться і утворюється рідкий шлак 4, що захищає рідкий метал від повітря. Якість захисту краще, ніж при ручного дугового зварювання. У міру поступального руху електрода металева і шлаковая ванни тверднуть з утворенням звареного шва 7. покритого твердою шлакової кіркою 6. Дріт подають у дугу за допомогою механізму подачі 2. Струм до електроду підводять через токопровод 1.
Для зварювання під флюсом характерно глибоке проплавлення основного металу.
Переваги автоматичного зварювання під флюсом у порівнянні з ручною: підвищення продуктивності процесу зварювання в 5 ... 20 разів, підвищення якості зварних з'єднань і зменшення собівартості 1 м зварного шва.
Застосовувані флюси розрізняють за призначенням.
Флюси для зварювання низьковуглецевих і низьколегованих сталей призначені для розкислення шва і легування його марганцем і кремнієм. Для цього застосовують висококремністие марганцеві флюси, які отримують шляхом сплаву марганцевої руди, кремнезему і плавиковогошпату в електропечах.
Флюси для зварювання легованих і високолегованих сталей повинні забезпечувати мінімальне окислення легуючих елементів в шві. Для цього застосовують керамічні низькокремнистий, безкремністие і фторидні флюси, які виготовляють з порошкоподібних компонентів шляхом замісу їх на рідкому склі, гранулювання і подальшого прожарювання. Основу керамічних флюсів складають мармур, плавиковий шпат і хлориди лужноземельних металів.
Дугове зварювання в захисних газах.
При зварюванні в захисному газі електрод, зона дуги і зварювальна ванна захищені струменем захисного газу (інертного - аргон, гелій; активного - вуглекислий газ, азот, водень).
Зварювання в інертних газах можна виконувати не плавиться і плавиться електродами.
Як не плавиться застосовується пруток вольфраму, а в якості плавиться - дріт з основного металу або близького йому за хімічним складом. Область застосування аргонодугового зварювання охоплює широке коло матеріалів і виробів (вузли літальних апаратів, елементи атомних установок, корпуси і трубопроводи хімічних апаратів). Аргонодуговую зварювання застосовують для легованих і високолегованих сталей, кольорових (алюмінію, магнію, міді) і тугоплавких (титану, ніобію, ванадію, цирконію) металів і їх сплавів.
Зазвичай зварюються конструкції з вуглецевих і низьколегованих сталей (газо- і нафтопроводи, корпуси суден і т.п.). При зварюванні міді, алюмінію, титану та рідкісних металів неможливо пов'язати вільний кисень введенням розкислювачі.
Перевагами даного способу є низька вартість вуглекислого газу і висока продуктивність.
Основний недолік - розбризкування металу (на зачистку витрачається 30 ... 40% часу зварювання).
Як плазмообразующих газів застосовують азот, аргон, водень, гелій, повітря і їх суміші.
Застосовують два основних плазмових джерела нагріву: плазмову струмінь. виділену з стовпа непрямої дуги і плазмову дугу. в яких дуга прямої дії поєднана з плазмовим струменем.
Плазмовий струмінь являє собою незалежне джерело теплоти, що дозволяє в широких межах змінювати ступінь нагріву і глибину проплавлення поверхні заготовок. Теплова потужність плазмового струменя обмежена, і її застосовують для зварювання та різання тонких металевих листів і неелектропроводящіх матеріалів, для напилення тугоплавкі матеріалів.
Плазмова дуга має велику тепловою потужністю, має більш широке застосування: для зварювання високолегованої сталі, сплавів титану, нікелю, молібдену, вольфраму. Плазмову дугу застосовують для різання матеріалів (міді, алюмінію), наплавлення тугоплавких матеріалів на поверхню.
Плазмовою дугою можна зварювати метал товщиною до 10 мм без оброблення крайок і застосування присадочного матеріалу. Так як плазмова дуга володіє високою стабільністю, то забезпечується підвищена якість зварних швів. Це дозволяє виконувати мікроплазмового зварювання металу товщиною 0,025 ... 0,8 мм.
Недолік плазмового зварювання - недовговічність пальників.
Сутність процесу полягає в тому, що теплову енергію, необхідну для розплавлення основного і присадочного металу, дає теплота, що виділяється в обсязі шлаковой ванни при проходженні через неї струму (рис. 10).
Рис.10. Схема електрошлакового зварювання
Зварювані заготовки 1 встановлюють у вертикальному положенні. В замкнутий простір між водоохолоджуваними мідними повзунами 4 і вертикально встановленими крайками виробів засипають флюс і подають електродний дріт 7 за допомогою спеціального механізму подачі 6.
На початку процесу збуджують дугу, флюс плавиться і утворюється електропровідний шлак 5. Шлаки шунтирует дугу, вона гасне, вихідна ланцюг джерела живлення замикається через шлак. Струм, проходячи через шлак, розігріває його, це призводить до раславленію кромок основного металу і електрода. Розплав стікає вниз і утворює зварювальну ванну 8. вичавлюючи шлак вгору, і твердне.
У початковій і кінцевій ділянках шва утворюються дефекти: на початку шва - непровар крайок, в кінці шва - усадочная раковина і неметалеві включення. Тому зварювання починають і закінчують на спеціальних планках 2 і 3. які потім видаляють газової різкою.
Переваги: можливе зварювання металу будь-якої товщини (з 16 мм). Заготовки з товщиною до 150 мм можна зварювати одним електродом, що чинять поперечне коливання в площині стику, при товщині більше 150 мм використовуються кількох дротів. Є досвід зварювання товщиною до 2 м.
Недолік способу - утворення великого зерна в шві і околошовной зоні внаслідок уповільненої нагрівання та охолодження. Необхідне проведення термічної обробки: нормалізації або відпалу для подрібнення зерна.
Електрошлакове зварювання широко застосовують у важкому машинобудуванні для виготовлення ковано-зварних і літо-зварних конструкцій; станини і деталі потужних пресів і верстатів, колінчаті вали суднових дизелів, ротори і вали гідротурбін, котли високого тиску і т.п.
Променеві способи зварювання
Сутність процесу полягає в тому, що зварюються деталі, зібрані без зазору, поміщають у вакуумну камеру і подають на них електродний промінь - пучок електронів, що рухаються з великою швидкістю. При зіткненні з виробом електрони гальмуються, їх кінетична енергія перетворюється на теплову енергію та розплавляє метал. Температура в місці зіткнення сягає 5000 ... 6000 0 С. Переміщуючи електронний промінь уздовж стику, отримують зварений шов.
Схема установка для електронно-променевого зварювання представлена на рис. 11.
Рис.11. Схема установки для електронно-дугового зварювання
Електрони, що випускаються катодом 1 електронної гармати, формуються в пучок електродом 2. розташованим безпосередньо за катодом, прискорюються під дією різниці потенціалів між катодом і анодом 3, що становить 20 ... 150 кВ і вище, потім фокусуються у вигляді променя і направляються спеціальної відхиляє магнітною системою 5 на оброблюваний виріб 6. на формує електрод 2 подається негативний або нульовий по відношенню до катода потенціал. Фокусуванням досягається висока питома потужність променя. Струм електронного променя невеликий - від декількох міліампер до одиниць ампер.
Процесу електронно-променевого зварювання притаманні дві характерні особливості:
· Зварювання протікає в вакуумі, забезпечується отримання дзеркально чистою поверхні і дегазація розплавленого металу;
· Інтенсивність нагріву дуже велика, що забезпечує швидке плавлення і затвердіння металу. Шов виходить дрібнозернистий з високими механічними властивостями, з мінімальною шириною, що дозволяє зварювати метали, чутливі до нагрівання.
Електронно-променевої зварюванням виготовляють деталі з тугоплавких, хімічно активних металів і їх сплавів (вольфрамових, танталових, молібденових, ниобиевих, цирконієвих), а також алюмінієвих і титанових сплавів і високолегованих сталей. Метали і сплави можна зварювати в однорідних і різнорідних поєднаннях, зі значною різницею товщини, температур плавлення. Мінімальна товщина зварювальних заготовок становить 0,02 мм, максимальна - до 100 мм.
Лазерне зварювання - спосіб зварювання плавленням, при яких метал нагрівають випромінюванням лазера.
Лазерний промінь являє собою вимушене монохроматичне випромінювання, довжина хвилі якого залежить від природи робочого тіла лазера-випромінювача. Воно виникає в результаті вимушених стрибкоподібних переходів збуджених атомів робочих тіл на більш низькі енергетичні рівні.
Основними параметрами режимів лазерної обробки є потужність випромінювання, діаметр плями фокусування, швидкість переміщення оброблюваного матеріалу щодо променя.
Перевагою лазерного зварювання є швидкий точковий нагрів металу до плавлення. Інтенсивний зосереджений нагрів обумовлює і надзвичайно велику швидкість охолодження після припинення впливу променя. Це дозволяє звести до мінімуму ширину околошовной зони, зварювальні напруги і деформації.
Механізм процесів при лазерній зварюванні схожий з електронно-променевою зваркою, але не обов'язково вакуумувати виріб.
Лазером зварюють переважно товщини до 1 мм, так як коефіцієнт корисної дії перетворення енергії в лазерне випромінювання досить низький.
При газовому зварюванні заготовки 1 і присадний матеріал 2 у вигляді прутка чи дроту розплавляють високотемпературним полум'ям 4 газового пальника 3 (рис. 12).
Мал. 12. Схема газового зварювання
Газове полум'я отримують при згорянні пального газу в атмосфері технічно чистого кисню. Потужність полум'я регулюють зміною наконечників пальника.
Нагрівання заготовки здійснюється більш плавно, ніж при дугового зварювання, тому газове зварювання застосовують для зварювання металу малої товщини (0,2 ... 3 мм), легкоплавких кольорових металів і сплавів; металів і сплавів, що вимагають поступового нагрівання і охолоджування (інструментальні стали, латуні);
для подварки дефектів в чавунних і бронзових виливках.
При збільшенні товщини металу знижується продуктивність і збільшується деформація.