Pokovování elektrickým obloukem kapalným uhlovodíkovým palivem

Byla zkoumána možnost použití mechanizovaného svařování uzavřeným stlačeným obloukem k vytvoření svarových švů, byly stanoveny technologické vlastnosti uzavřeného stlačeného oblouku a podmínky vylučující vznik vad při svařování podélných a obvodových švů na titanových výrobcích.

Klíčová slova: plazmové svařování uzavřeným zúženým obloukem, instalace pro svařování podélných a obvodových švů, upevnění a vlastnosti svařovacích hlav.

Plazmové svařování s uzavřeným zúženým obloukem (uzavřené plazma) se vztahuje k vysoce koncentrovaným zdrojům tepla a od konvenčního svařování otevřeným obloukem se liší větší schopností tavení a vysokou stabilitou tvorby svaru. Jak je oblouk stlačován plynem tvořícím plazmu, zvyšuje se koncentrace tepelného toku a zvyšuje se tavicí kapacita zdroje tepla. Výhody plazmového svařování s uzavřeným zúženým obloukem a jeho technologické možnosti však nejsou zdaleka odhaleny. Při svařování se zúženým obloukem se poskytují větší možnosti regulace tepelných poměrů. Při svařování tenkých plechů je zvláště důležité brát takové vlastnosti v úvahu. Plazmový ohřev stlačeným obloukem řeší důležitý technologický problém – eliminuje riziko defektů v podobě propálení, poréznosti plynu, deformace svarového spoje a v důsledku toho narušení svařovacího procesu. Výhody svařování zúženým obloukem byly využity při vývoji sériové technologie výroby vnitřních tlakových nádob o průměru 250 mm z titanové slitiny OT-4 o síle stěny 0,5-0,8 mm. Svařování podélných a obvodových švů bylo provedeno na speciální instalaci (obr. 1) pomocí zařízení pro svařování uzavřeným zúženým obloukem (obr. 2).

Obr. 1 Instalace pro svařování obvodových a podélných švů . . Rýže. 2 Zařízení pro svařování uzavřeným zúženým obloukem

Po svaření byly výrobky podrobeny nízkoteplotnímu žíhání s ohřevem na teplotu 485 0C pro uvolnění zbytkových pnutí. Procesy rekrystalizace při uvedené teplotě a době zdržení 10 min se nerozvíjejí, protože nedošlo k žádným znatelným změnám ve struktuře sloučenin a mechanických vlastnostech [2, 3, 4]. Všechny svarové spoje po žíhání byly podrobeny vizuální kontrole a rentgenovému vyšetření. Je třeba poznamenat, že po svařování titanových tlakových nádob s uzavřeným stlačeným obloukem nebyla pozorována pórovitost plynu a mikrotrhliny ve svarovém kovu. Absence poréznosti plynu v titanu při svařování uzavřeným obloukem je málo prozkoumaným jevem a vzhledem k tomu, že je důležitou výhodou technologie plazmového svařování titanu, může být předmětem dalšího výzkumu. Nová konstrukce svařovací hlavy obsahuje mikrokomoru, která umožňuje efektivní využití tepelné energie plazmového oblouku a ochranu roztaveného kovu před kontaktem s atmosférou. Hlavními konstrukčními parametry plazmové hlavy, které zvyšují stabilitu stlačeného oblouku, jsou průměr a délka trysky, mezera mezi tryskou a produktem a rychlost proudění plazmotvorného plynu.

V praxi bylo svařování uzavřeným zúženým obloukem prováděno s hodnotou svařovacího proudu o 20-25 % nižší než s otevřeným obloukem. Díky této výhodě se zmenšila zóna ohřevu svařovaného kovu a velikost svarového švu, což je důležité při svařování tenkých plechů pro snížení deformace hran a pravděpodobnosti propálení. Pro plnější využití technologických možností uzavřeného stlačeného oblouku při svařování tenkých plechových materiálů byla vyvinuta nová konstrukce svařovací hlavy pro svařování rovných a kruhových švů (GS-1, GS-2, GS-3). Hlava se skládá z těchto hlavních částí: mikrokomora 1, chlazená měděná tryska 2, izolační pouzdro 3, přídavný drát 4, svařovaný výrobek 5 (obr. 3).

V obou případech bylo svařování stlačeným a otevřeným obloukem provedeno pomocí stejnosměrného zdroje IPP-120V se strmě klesající voltampérovou charakteristikou. Rychlost svařování 16 m/h, spotřeba argonu pro otevřený oblouk – 3,0 l/min, pro uzavřený stlačený oblouk – 0,5 l/min. Jako plazmotvorný plyn pro svařování uzavřeným obloukem byl použit argon (je povolena směs argonu a helia). Svařovací hlava je určena pro mechanizované svařování uzavřeným stlačeným obloukem výrobků ze žáruvzdorných ocelí, titanu, hliníku a dalších slitin. Zvláštností svařování uzavřeným obloukem je, že plazmové svařování se provádí uvnitř mikrokomory. Vodou chlazená mikrokomora slouží jako upínací zařízení i jako ochranné zařízení a je přizpůsobena typu spoje a profilu svařovaného výrobku. Svařování uzavřeným obloukem má oproti svařování otevřeným obloukem následující výhody:

• spolehlivá ochrana švu se spotřebou argonu 5-10krát menší než při svařování otevřeným obloukem;
• vysoká stabilita procesu tvorby švu;
• schopnost zvýšit rychlost svařování 1,5-2krát;
• snížení zbytkových deformací svařovaných výrobků;
• zlepšení pracovních podmínek svářeče.

Svařovací hlava se instaluje pomocí speciálního závěsu na sériové stroje určené pro argonové obloukové svařování, např. ADSV-2, ADSV-5, ADSP-2 a další. Výkyvné uchycení svařovací hlavy musí zajistit těsné dosednutí mikrokomory k povrchu svařovaného výrobku a zabránit brzdění při pohybu hlavy po spoji při svařování.

Při vývoji svařovacích režimů byl v souladu s teorií tepelných procesů hodnocen efektivní tepelný výkon ohřevu zúženého oblouku v porovnání s efektivním tepelným výkonem při svařování otevřeným obloukem. Rovnost podmínek efektivního výkonu ( qu = 0,24.ηu.IU ) byla v obou případech zajištěna zvolením poměru svařovacího proudu při svařování zúženým obloukem k hodnotě proudu při svařování otevřeným obloukem ( qu zúžený oblouk / qu otevřený oblouk , bylo zjištěno, že zúžený oblouk má vyšší napětí při svařování V100-20, napětí při hoření22-130). otevřený oblouk při proudu 8 A byl 9-35 V. Lze předpokládat, že efektivní tepelný výkon zúženého oblouku je přibližně o 40-XNUMX % větší než tepelný výkon otevřeného oblouku. Je však třeba vzít v úvahu, že při svařování uzavřeným zúženým obloukem dochází ke ztrátě tepelné účinnosti, když je oblouk ochlazen studenými stěnami trysky. Pro srovnání byly provedeny experimenty, v jejichž důsledku lze z daných závislostí usoudit, že při daném průvaru a určitém efektivním výkonu stlačený oblouk umožňuje provádět svařování vyšší rychlostí než otevřený oblouk.

Pro vytvoření optimálních svařovacích podmínek specialisté naší společnosti Svařovna ( svarzavod.ru ) byly provedeny experimenty ke stanovení vlivu různých parametrů režimu na tepelné charakteristiky oblouku a vytvoření svaru. S klesajícím průměrem trysky, tzn. Se zvýšením stupně komprese sloupce oblouku prudce roste tavicí kapacita oblouku. Výsledky jsou potvrzeny výrazným zvýšením tepelné účinnosti (ηt) průniku při zmenšení průměru trysky (obr. 4).

V této práci bylo provedeno stanovení tepelné účinnosti pro oba způsoby svařování při stejných efektivních výkonech a stejných lineárních energiích q a c.d. = qand otevřít. d Pro zajištění podmínek rovnosti efektivních výkonů byly brány v úvahu svařovací proudy stlačeného a otevřeného oblouku.

Závěry
1. Stlačený oblouk se liší od konvenčního otevřeného oblouku větší tavící schopností, vysokou stabilitou procesu a tvorby švu a také většími technologickými možnostmi.
2. Důležitou výhodou svařování uzavřeným zúženým obloukem je projev efektu potlačení procesu tvorby pórů při svařování titanu vysokými svařovacími rychlostmi na základě zkrácení doby setrvání kovu v kapalném stavu.