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Elektroschweißen. Grundlagen des Elektroschweißens. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Schweißgeräte

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Schweißen - Dies ist ein technologischer Prozess, der es Ihnen ermöglicht, zwei Teile durch eine integrale Verbindung zu verbinden. Elektroschweißen basiert auf der Fähigkeit von Metallen, unter dem Einfluss eines Lichtbogens zu schmelzen und zu verschmelzen.

Lichtbogen schweißen - elektrische Langzeitentladung in einem ionisierten Gemisch aus Gasen und Dämpfen verschiedener Materialien zwischen der Elektrode 1 und dem unter Spannung stehenden Produkt 3.

Die Zusammensetzung des Lichtbogens umfasst (Abb. 17.1): den Anodenbereich; Säule; Kathodenbereich.

Reis. 17.1. Lichtbogen schweißen

Lichtbogentemperatur (5000-7000 °C) ermöglicht das Schmelzen aller Metalle und Legierungen. An der Oberfläche von Anode und Kathode sinkt die Temperatur des Lichtbogens auf 3500–4000 °C.

Der Lichtbogen wird durch einen Kurzschluss des Schweißlichtbogens und anschließendes schnelles Abziehen der Elektrode vom Werkstück angeregt.

Bogenlänge fast gleich dem Durchmesser des Elektrodenstabes.

Die Abhängigkeit der Lichtbogenspannung vom Schweißstrom wird als statische Strom-Spannungs-Kennlinie (CVC) bezeichnet.

Reis. 17.2. Statische Strom-Spannungs-Kennlinie des Schweißlichtbogens

Die wichtigsten Arten des Elektroschweißens sind:

• elektrisches Schweißen mit einer Stück- (oder Verbrauchs-) Elektrode;
• halbautomatisches Elektroschweißen mit Draht;
• Argon-Lichtbogenschweißen mit einer nicht abschmelzenden Elektrode;
• Kontaktschweißen.

Lichtbogenschweißen im Zusammenhang mit dem Schmelzschweißen. Bei dieser Art des Schweißens erfolgt das Schmelzen der Grund- und Zusatzmetalle durch einen Lichtbogen, der zwischen der Elektrode und dem zu schweißenden Metall brennt.

Die geschmolzenen Grund- und Zusatzmetalle (Elektrode, Draht oder Band) bilden durch die Kristallisation des Metalls, aus dem die Schweißnaht entsteht, ein Schweißbad. Die Wärmequelle beim Lichtbogenschweißen ist ein Schweißlichtbogen – eine stabile elektrische Entladung in einem beim Schweißen verwendeten, stark ionisierten Gemisch aus Gasen und Metalldämpfen, die sich durch eine hohe Stromdichte und hohe Temperatur auszeichnet.

Im Herzen von halbautomatischen und automatischen Schutzgasschweißen ist der gleiche Prozess, der auch beim manuellen Lichtbogenschweißen verwendet wird.

Der Hauptunterschied besteht in der kontinuierlichen Versorgung mit der abschmelzenden Elektrode, dem Draht.

Beim halbautomatischen Schweißen kommen verschiedene Arten des Schutzes des Produkts und des Schweißbades vor Oxidation zum Einsatz.:

• Schweißen in Schutzgasen;
• Schweißen mit Füll- oder Fülldraht;
• Unterpulverschweißen.

In der Industrie, bei Reparaturarbeiten und für Haushaltszwecke wird am häufigsten das halbautomatische Schweißen unter Schutzgasen eingesetzt, was hauptsächlich auf die relative Billigkeit der Verbrauchsmaterialien zurückzuführen ist. Einige dieser Maschinen können mit Flussmitteldraht schweißen. Das Unterpulverschweißen wird jedoch hauptsächlich in der Großindustrie und Massenproduktion eingesetzt.

Argon-Lichtbogenschweißen - Lichtbogenschweißen, bei dem Argon als Schutzgas verwendet wird. Wenden Sie das Argon-Lichtbogenschweißen mit nicht verbrauchbaren Wolfram- und verbrauchbaren Elektroden an. Das Argon-Lichtbogenschweißen mit einer Wolframelektrode kann manuell und automatisch erfolgen.

Das Schweißen ist ohne Vorschub und mit Zusatzdrahtvorschub möglich. Dieses Verfahren ist hauptsächlich für Metalle mit einer Dicke von weniger als 3-4 mm vorgesehen. Die meisten Metalle werden mit Gleichstrom direkter Polarität geschweißt. Das Schweißen von Aluminium erfolgt mit Wechselstrom.

Mit direkter Polarität (Plus am Produkt, Minus an der Elektrode):

• bessere Bedingungen für thermionische Emission;
• höherer Widerstand der Wolframelektrode;
• höhere zulässige Stromgrenze.

Der zulässige Strom bei Verwendung einer Wolframelektrode mit einem Durchmesser von 3 mm beträgt:

• bei direkter Polarität 140-280 A;
• bei Wechselstrom 100-160 A;
• mit Verpolung 20-40 A.

Der Lichtbogen mit gerader Polarität zündet leicht und brennt gleichmäßig bei einer Spannung von 10–15 V in einem weiten Bereich von Stromdichten.

Mit umgekehrter Polarität:

• die Lichtbogenspannung steigt;
• die Stabilität seiner Verbrennung nimmt ab;
• der Widerstand der Elektrode nimmt stark ab;
• Erwärmung und Elektrodenverbrauch steigen.

Diese Eigenschaften des Lichtbogens mit umgekehrter Polarität machen ihn für den direkten Einsatz im Schweißprozess ungeeignet.

Ein Lichtbogen mit umgekehrter Polarität hat eine wichtige technologische Eigenschaft: Bei seiner Einwirkung werden Oxide und Verunreinigungen von der Oberfläche des zu schweißenden Metalls entfernt.

Dieses Phänomen erklärt sich dadurch, dass die Metalloberfläche bei umgekehrter Polarität mit schweren positiven Argonionen beschossen wird, die sich unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes von Plus (Elektrode) nach Minus (Produkt) bewegen und Oxidfilme auf der Metalloberfläche zerstören Das zu schweißende Metall und die aus der Kathode (Produktoberfläche) austretenden Elektronen tragen zur Entfernung zerstörter Oxidschichten bei.

Der Prozess des Entfernens von Oxiden wird genannt Kathodenzerstäubung.

Die spezifizierte Eigenschaft des Lichtbogens mit umgekehrter Polarität wird beim Schweißen von Al und Al-Legierungen mit starken Oxidfilmen genutzt. Da jedoch der Widerstand der Wolframelektrode bei einem Gleichstrom umgekehrter Polarität gering ist, wird hierfür ein Wechselstrom verwendet.

In diesem Fall erfolgt die Entfernung des Films, also das Kathodenzerstäuben, wenn das zu schweißende Werkstück die Kathode ist.

Beim Schweißen mit einer nicht abschmelzenden Elektrode an Wechselstrom kommen die Vorteile eines Lichtbogens mit direkter und umgekehrter Polarität bis zu einem gewissen Grad zum Tragen, d. h. dies gewährleistet die Stabilität der Elektrode und die Zerstörung von Oxidschichten.

Der Lichtbogen wird durch den Verschluss von Elektrode und Metall mit einem Kohlenstoffstab oder durch eine kurzzeitige Entladung von Hochfrequenz und Spannung mithilfe eines Oszillators initiiert.

manuelles Schweißen Führen Sie einen geneigten Brennerwinkel nach vorne aus, der Neigungswinkel zur Oberfläche des Produkts beträgt 70-80°. Der Zusatzdraht wird in einem Winkel von 10-15° zugeführt. Am Ende des Schweißens wird der Lichtbogen nach und nach abgebrochen, um den Krater zu füllen, beim manuellen Schweißen – durch allmähliche Streckung, beim automatischen Schweißen – mit einem speziellen Kraterschweißgerät, das für eine allmähliche Abnahme des Schweißstroms sorgt. Um das abgekühlte Metall zu schützen, wird die Gaszufuhr 10–15 Sekunden nach dem Abschalten des Stroms gestoppt.

VerbindungstypenGrundsätzlich werden sie in Abhängigkeit von der Dicke des zu schweißenden Metalls ausgewählt. Bei Teilen, deren Dicke das Schweißen der Verbindung mit einem Lichtbogen vollständig zulässt, werden die Kanten nicht geschnitten.

WIG-Schweißen ohne Zusatzdraht Wird für geringe Dicken verwendet. Dickeres Metall erfordert Kantenschneiden, da das Bördeln bei einer Dicke von mehr als 2–2,5 mm schwierig durchzuführen ist.

Bei Dicken über 6–8 mm wird ein einseitiges Schneiden der Kanten verwendet, häufig mit einer Unterfütterung, um eine vollständige Durchdringung zu gewährleisten. Bei einer Teiledicke über 20 tmm erfolgt das beidseitige Schneiden.

Wenn bei einer solchen Dicke ein beidseitiges Schweißen nicht möglich ist (z. B. bei Rohren mit großer Dicke und kleinem Durchmesser), wird ein U-förmiger oder becherförmiger einseitiger Schnitt der Kanten vorgenommen und das Schweißen in mehreren durchgeführt geht vorbei. Dies verringert jedoch etwas die innere Qualität der Schweißnähte und erhöht die Menge des abgeschiedenen Metalls.

Anfang und Ende der Naht Führen Sie an angebrachten technologischen Streifen durch, die nach dem Schweißen entfernt werden. Der Anfang und das Ende der Naht werden mit Technologiestreifen entfernt.

Am Anfang und am Ende gibt es in der Regel die meisten Mängel.:

• schmelzen;
• ungeschmolzener Krater;
• Fehler einer nicht stationären Schweißnaht über den Querschnitt;
• Lichtbogenzündungsfehler usw.

Vor dem Schweißen werden die Kanten von Schmutz, Zunder und Rost gereinigt, bis sie metallisch glänzen. Nach dem Schweißen wird die Naht mit einer Stahlbürste gereinigt, wodurch sie das gewünschte Aussehen erhält und häufig Mängel sichtbar werden.

Abschluss. Das Vorhandensein von Flussmittelkrustenrückständen und Oxiden auf der Oberfläche der Schweißnaht trägt zur Korrosionszerstörung der Schweißnaht bei.

In einigen Fällen wird eine auf einer Aluminiumlegierung hergestellte Naht mit einer Korrosionsschutzlösung beschichtet. Abgeschirmter Schweißmodus wird in Abhängigkeit von der Dicke und Güte des zu schweißenden Metalls, dem Durchmesser und der Güte des Elektrodendrahtes unter Berücksichtigung der Gewährleistung einer feinen Tröpfchenübertragung des Elektrodenmetalls gewählt.

Beim Schweißen von Stählen werden die Durchmesser der Wolframelektroden und die optimalen Stromwerte gemäß den Tabellen in den entsprechenden Fachbüchern ausgewählt.

Beim Argon-Lichtbogenschweißen von hochlegierten Stählen mit einer Wolframelektrode werden Elektrodendrähte der gleichen Zusammensetzung als Zusatzwerkstoff verwendet wie beim Unterpulverschweißen dieses Stahls.

Autor: Koryakin-Chernyak S.L.

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