Аргоно-дуговая сварка трубок из никеля и мельхиора

05.10.2019

Способ и устройство аппарата аргоно-дуговой сварки трубок


С развитием электровакуумной промышленности и производством новых видов продукции значительно возросло потребление тонкостенных трубок из никелевых сплавов с присадками магния, кремния и вольфрама, а также трубок из мельхиора марки MH-19. Трубки из этих сплавов выпускаются в тянутом состоянии диаметром 0,4—8,0 мм с толщиной стенки 0,05—0,25 мм.

Применявшийся ранее для производства таких трубок процесс с использованием прессованной заготовки отличался значительной длительностью, многооперационностью и не обеспечивал достаточно высокого качества продукции. Поэтому в последнее время широкое развитие получил способ производства тонкостенных трубок сваркой из прокатанной ленты с последующим волочением. О достоинствах этого способа говорилось выше здесь же, особенно применительно к капиллярным трубкам, следует указать, что способ сварки имеет и то преимущество, что уменьшается брак по рискам, раковинам, негерметичности и пленам.

В данном процессе получения никелевых трубок применен способ аргоно-дуговой сварки, подробно освещенный в разделе стыковой сварки латунных лент. Только там сваривали концы состыкованных лент, а в данном случае — кромки свернутой в трубку ленты. По механическим свойствам, точности размеров и качеству поверхности сваренные этим способом трубки не уступают трубкам, полученным из прессованной заготовки. Химический состав металла шва у сварных трубок не отличается от состава основного металла. Что же касается строения металла шва, то он имеет обычную, плотную, без газовых пор структуру с вытянутыми перпендикулярно оси сварки зернами (рис. 100,а). После двукратного волочения и отжигов структуру шва и основного металла мельхиоровой заготовки почти невозможно различить (рис. 100, б). Что же касается никелевой сварной заготовки, то для выравнивания указанных структур требуется 3—4 прохода с вытяжкой больше 2,0.

Схема технологического процесса получения никелевых и мельхиоровых трубок аргоно-дуговой сваркой в общих чертах аналогична схеме получения сварных труб из латуней, но с той существенной разницей, что в данном случае кромки заготовки расплавляются за счет электрической дуги, а не тока высокой частоты, наводимого индуктором, когда металл переходит в пластическое состояние. Различие состоит также в том, что при аргоно-дуговой сварке не образуется грата, что очень существенно для тонкостенных трубок.

На рис. 101 приведен общий вид аппарата для аргоно-дуговой сварки трубок. Он состоит из разматывателя ленты, бачка с бензином для обезжиривания ленты, восьми пар формовочных роликов, сварочного устройства с двумя парами удерживающих роликов и сварочной горелкой трехроликового правильного устройства и механизма для резки сваренных трубок. Сварочное устройство показано отдельно на рис. 102. Перед входом в формовочные ролики и по выходе из них расположены роликовые направляющие механизмы.

Рассмотрим устройство отдельных узлов сварочного аппарата. Первые шесть пар формовочных роликов (на рис. 101, считая справа налево) скомплектованы из роликов с выпуклой и вогнутой поверхностями, а две последние пары — только из роликов с вогнутыми поверхностями. Радиусы поверхностей роликов от первого до последнего уменьшаются, чем достигается постепенное сворачивание ленты в трубку. Верхний ряд роликов, а также ролики направляющих механизмов допускают их регулировку, чем приходится пользоваться при настройке движения свертываемой ленты.

Сварочное устройство состоит из сварочной головки и двух пар направляющих и удерживающих роликов. Сварочная головка, как и сварочная головка, принятая при стыковой сварке латунных лент (см. рис. 102), включает в себя вольфрамовый электрод (проволока диам. 1,5 мм), по которому подводится ток к свариваемым кромкам ленты, и сопло, по которому в зону сварки подается аргон. Внутрь трубки, под ванночку расплавленного металла, кроме того, подается водород. Эти газы защищают расплавленный металл от окисления и обеспечивают устойчивое горение дуги, а водород, кроме того, уменьшает провисание расплавленного металла и предотвращает образование внутреннего грата. Указанные выше ролики сварочной головки удерживают трубку от вращения и тем самым обеспечивают неизменное положение кромок заготовки по отношению к концу электрода. Левая пара роликов, помимо того, охлаждает сварную заготовку, для чего в роликах имеются полости, куда поступает холодная вода.

Механизм для правки сварной трубки состоит из трех роликов, допускающих регулировку их в вертикальной и горизонтальной плоскостях.

Отрезной полуавтоматический механизм состоит из двух дисковых ножей, установленных на вращающемся роторе. Резка сваренных трубок на мерные длины осуществляется без остановки машины.

Для питания сварочного аппарата применяется генератор постоянного тока.

Работа на сварочном аппарате


Исходной заготовкой для получения трубок из никеля размером 6,5x0,5 мм служит лента шириной 19 и толщиной 0,5 мм, а для трубок из мельхиора марки MH19 размером 8,5x0,55 мм — лента шириной 26,5 и толщиной 0,55 мм. Высота заусенцев, обычно получающихся на ленте после резки, не должна превышать 0,01—0,02 мм. По механическим свойствам желательно, чтобы лента была достаточно упругой, так как при формовке мягкой ленты требуется более точная настройка формовочных роликов.

Перед заправкой ленты в аппарат необходимо формовочные ролики отрегулировать так, чтобы расстояние между их ребордами было равно 0,5 мм, а ручьи роликов были максимально симметричны относительно оси сварки.

Чтобы просмотреть расположение ручьев пользуются зеркалом, которое устанавливают под острым углом к оси движения ленты. Также точно должны быть отрегулированы с помощью зеркала удерживающие ролики сварочного устройства и ролики правки трубок.

После того, как формовочное устройство будет отрегулировано и приведено в движение, в него вводят ленту до выхода ее в виде свернутой заготовки за пределами отрезного механизма. При заправке ленты в сварочный аппарат необходимо ее установить так, чтобы заусенцы от резки уходили во время формовки внутрь трубки. Затем дополнительно регулируют ролики и останавливают формовочное устройство, чтобы подготовить к работе сварочную головку. Одновременно с этим устанавливают, согласно табл. 19, необходимую скорость сварки.

Сварочную головку устанавливают строго по линии движения свернутой трубной заготовки и перпендикулярно стыку ее кромок.

Диаметр электрода выбирают с таким расчетом, чтобы при требующейся силе тока конец электрода разогревался до определенной температуры (2000—2200°С). При более низкой температуре нарушается стабильность горения дуги, а при более высокой — оплавляется конец электрода и возможен перенос вольфрама в металл шва, что ухудшает качество трубок. Конец вольфрамового электрода должен быть заточен на конус, отшлифован и отполирован, чтобы исключить возможность завихрения аргона при выходе его из сопла горелки. Конец электрода затачивают на длину, равную диаметру выходного отверстия сопла горелки. Подготовленный электрод устанавливают в горелку так, чтобы он выступал из сопла на длину заостренной части и не доходил до кромок заготовки на I—2 мм. Конец трубки, подводящей водород внутрь заготовки, должен находиться в зоне сварки.

По завершении подготовки открывают вентили на баллонах с аргоном и водородом, переводят в рабочее положение выключатели генератора постоянного тока, электродвигателей формовочного устройства и механизма резки и с помощью кнопки управления начальной искры зажигают дугу. Затем устанавливают, согласно табл. 19, необходимую силу тока и окончательно регулируют положение электрода относительно свариваемой трубки

Расход воды при сварке устанавливают так, чтобы охлаждающие ролики и сварочная горелка не нагревались выше температуры воздуха в цехе, что проверяют рукой. Примерный расход воды 1 л/мин.

Основное условие получения доброкачественных сварных трубок — стабильность горения дуги и необходимая степень проплавления металла. В свою очередь эти условия зависят от устойчивости процесса формовки заготовки, величины зазора между кромками свернутой ленты, скорости сварки, чистоты и вида защитного газа, угла и качества заточки электрода, его положения относительно шва трубы.

Недостаточно точная настройка формовочных роликов приводит к смещению свариваемых кромок относительно электрода, в результате чего «схватывания» металла кромок не происходит и они не свариваются. Этому явлению иногда способствуют отклонения механических свойств металла заготовки от установленных норм. Плохая сварка может быть вызвана также увеличенным зазором между кромками заготовки.

Длина дуги, зависящая от величины промежутка между электродом и заготовкой, влияет на устойчивость горения дуги: чем меньше дуговой промежуток, тем устойчивей горит дуга, но вместе с тем становится труднее получить требуемый проплав кромок заготовки. Поэтому в зависимости от условий сварки длину дуги в каждом отдельном случае устанавливают практически.

Для получения хорошего сварочного шва необходима достаточная сила тока, чтобы металл обеих кромок был расплавлен на всю их толщину и на одинаковую ширину. При сварке тонкостенных трубок силы поверхностного натяжения удерживают расплавленный металл от протекания внутрь трубки. Однако, если сварочный ток будет чрезмерно большим, то может образоваться слишком широкая ванночка расплавленного металла и он протечет внутрь трубки, образуя прожог. Поэтому силу тока выбирают в зависимости от материала свариваемых трубок, толщины их стенки и скорости сварки. Например, при сварке никелевых трубок размером 6,5х0,5 мм приняты следующие величины:

Влияние защитного газа сказывается в том, что он создает необходимую среду для электрического разряда, охлаждает электрод и защищает его и расплавленный металл от окисления. При недостаточной скорости поступления аргона в металле шва образуются окислы, а конец электрода вследствие плохого охлаждения обгорает, что приводит к нарушению режима сварки. При слишком большой скорости истечения аргона из сопла происходит завихрение струи, что способствует попаданию воздуха в зону сварки. Завихрению аргона способствуют также брызги металла, оседающие на конце электрода и сопла. И, наконец, расплавленный металл может окислиться вследствие применения защитных газов недостаточной чистоты и попадания в зону сварки паров воды из системы охлаждения.

Под действием давления аргона и водорода, силы тяжести и силы поверхностного натяжения расплавленный металл затвердевает снаружи в виде плоского шва. На поверхности такого шва заметны волны последовательной кристаллизации металла в виде латинской буквы У, но с закругленным основанием. Внутри трубки шов образуется в виде плоскости с плавными переходами к основному металлу.

Ниже рассматриваются неполадки в работе, наблюдаемые при аргоно-дуговой сварке трубок, и причины их появления:

1. Соскакивание ленты с роликов — плохая регулировка формовочных роликов.

2. Трубка вращается вокруг своей оси — то же.

3. Гаснет сварочная дуга — слишком велико расстояние между электродом и трубкой или слишком велик зазор между кромками заготовки.

4. Окисленный шов — прекращение подачи газа, попадание воздуха или паров воды в горелку, загрязненная лента.

5. Трещины на шве — велика сила сварочного тока, мала скорость сварки, загрязненная лента.

6. Широкий растекающийся шов — велика сила сварочного тока, мала скорость сварки.

7. Узкий неровный шов — мала сила тока, велика скорость сварки.

8. Вздутый шов — мала подача водорода, загрязненная лента.

В процессе работы аппаратчик обязан следить за качеством сварного шва и, в случае надобности, устранять причины, нарушающие нормальный ход сварки. Снаружи шов необходимо контролировать постоянно, а внутри — периодически, на коротких отрезках трубки, просматривая их на свет. Шов не должен иметь видимых пузырей и других, перечисленных выше дефектов, а последовательные «волны» кристаллизации металла должны иметь закругленную форму.

Качество сварного шва проверяют, кроме того, в заводской лаборатории и OTK путем металлографического анализа и механических испытаний: раздачей, сплющиванием и растяжением.


Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2019
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна