авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 7 |

«В.М. ВИНОГРАДОВ, А.А. ЧЕРЕПАХИН, Н.Ф. ШПУНЬКИН ОСНОВЫ СВАРОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА Учебное пособие по курсу «Технология ...»

-- [ Страница 2 ] --

Группа «А» – с кислым покрытием, содержащим окислы железа, марганца, кремния, титана. Электроды обладают хорошими сварочно технологическими свойствами: позволяют вести сварку во всех про странственных положениях на переменном и постоянном токах. Воз можна сварка заготовок с ржавыми кромками и с окалиной. Электро ды применяются для сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей. Металл шва соответствует кипящей и полуспокойной стали.

Электроды токсичны в связи с выделением соединений марганца.

Группа «Б» – с основным покрытием, содержащим мрамор, пла виковый шпат, ферросилиций, ферромарганец. Электроды имеют ог раниченное применение, в основном для сварки на постоянном токе обратной полярности. При наличии ржавчины, металл сварного шва склонен к образованию пор, требует высокотемпературной прокалки (400…450оС перед сваркой). Металл шва хорошо раскислен.

Группа «Ц» – с целлюлозным покрытием, содержащим целлю лозу, костную муку. Покрытия создают хорошую защитную газовую атмосферу. Хорошо работают на всех видах тока. Применяются для сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей. Металл сварного шва соответствует полуспокойной или спокойной стали.

Группа «Р» – с рутиловым покрытием, содержащим рутиловый концентрат (NiO2), полевой шпат, мрамор, ферромарганец. Электроды обладают высокими сварочно-технологическими свойствами. Приме няются для сварки ответственных конструкций. Металл сварного шва соответствует полуспокойной стали.

Группа «П» – прочие виды покрытий. При наличии в покрытии более 20% железного порошка, к обозначению вида покрытия добав ляют букву Ж.

Полное условное обозначение сварочного электрода имеет вид:

Э46А-УОНИ-13/45-3,0-УД2 ГОСТ 9466-75-ЕN499 -Б -1 - 0. Где:

Э – электрод для дуговой сварки;

46 – минимальный гарантированный предел прочности шва (460 МПа);

А – гарантирует повышенные пла стические свойства металла сварного шва;

УОНИ-13/45 – марка элек трода в соответствии с ГОСТ 9467-75;

3,0 – диаметр стержня электро да в мм;

У – электрод для сварки углеродистых и низколегированных сталей;

Д2 – с толстым покрытием второй группы;

ЕN499 – установ ленная ГОСТ 9467-75 группа индексов, характеризующая свойства сварного соединения;

Б – основное покрытие;

1 – для выполнения швов в любых пространственных положениях;



0 – для сварки на по стоянном токе.

В соответствии с ЕN499 установлена восьмизначная кодировка (табл. 2.3…2.6).

Например: Е 50 6 3Ni В 2 2 Н10 – ручная дуговая сварка;

min т - 500 МПа;

температура минимальной ударной вязкости - 600С;

Mn 1,4%, Ni – 2,6…3,8%;

основное покрытие;

постоянного тока, произво дительность менее 105%;

все положения шва кроме вертикального;

максимальное содержание водорода в наплавленном металле не более 10 Мл/100г.

Режимы сварки подбираются в зависимости от: материала и толщины свариваемых заготовок;

пространственного положения сварного шва;

требований к сварному шву.

Основным параметром режима РДС является сварочный ток (А).

Величина тока подбирается по эмпирическим формулам: для электро дов диаметром до трех мм: Iсв=kdэ;

для электродов диаметром 3… мм: Iсв=(20+kdэ) dэ, где: k – опытный коэффициент, в А/мм (для сварки низкоуглеродистых сталей k = 35…60);

dэ – диаметр электрода в мм.

Диаметр электрода выбирается в зависимости от толщины сваривае мых заготовок (табл. 2.7 нет).

Таблица 2.3.

Позиции 1, Код способа сварки.

код Способ сварки код Способ сварки код Способ сварки Газовая сварка Ручная дуговая Сварка G E MF сварка порошковой проволокой Сварка непла- MIG Сварка плавя- Сварка под TIG UP вящимся элек- щимся электро- флюсом тродом в дом в защитном инертном газе газе Код прочностных и пластических свойств наплавленного металла.

Код min т в Код min т в МПа МПа МПа МПа 35 355 440…570 38 380 470… 42 420 500…640 46 460 530… 50 500 560… Таблица 2.4.

Позиции 3, Код ударной вязкости наплавленного металла код Температура при код Температура код Температура при о min вязкости, оС min вязкости, С при min вяз кости, оС Не Z A +20 0 регламентируется 2 -20 3 -30 4 - 5 -50 6 - Код химического состава наплавленного металла, в % код код MN MO NI Mn Mo Ni - 2 - - Mo 1,4 0,3…0,6 MnMo 1,4…2 0,3…0,6 - 1Ni 1,4 - 0,6…1, 2Ni 1,4 - 1,8…2,6 3Ni 1,4 - 2,6…3, Mo1Ni - 1,4…2,0 0,6…1,2 1Ni Mo 1,4 0,3…0,6 0,6…1, Любой другой состав Z При толщине стальных заготовок до 6 мм их можно сваривать без разделки кромок. При больших толщинах, выполняют односто роннюю или двухстороннюю разделку кромок. Разделку осуществля ют путем скоса свариваемых кромок под углом 30о каждая. В корне шва оставляют притупление 1…3 мм. Металл толщиной более 10 мм сваривают многослойным швом.

Таблица 2.5.

Позиции 5, Код типа покрытия.

Кислые Целлюлозные R Рутиловые RR Толстые A C рутиловые Рутило- Рутило- RB Рутило- Основные RC RA B целюлозные кислые основные Код производительности и рода тока.

Код Производительность, Род Код Производительность, Род в% тока в% тока до 105 = до 1 2 = = 3 105…125 4 105…125 = = 5 125…160 6 125…160 = более 160 = более 7 8 = - переменный;

= постоянный Таблица 2.6. 2. Позиции 7, 8 – коды положения шва при сварке и содержания водоро да в наплавленном металле, мл/100 г Код положения шва при сварке Код Положение шва Код Положение шва Все положения Все положения кроме 1 вертикального Стыковой и угловой швы Стыковой и угловой швы в 3 в нижнем положении нижнем и горизонтальном Вертикальный шов Код содержания водорода в наплавленном металле, мл/100 г.





H5 5 H10 10 H15 Напряжение дуги изменяется в пределах 16…30 В. Скорость сварки выбирается сварщиком и лежит в пределах 5…7 м/мин. Производи тельность процесса РДГ ограничивается величиной сварочного тока. При больших токах: перегревается стержень электрода и отслаи вается обмазка;

возможно разбрызгивание металла.

Таблица 2.7 нет Выбор диаметра электрода Толщина свариваемых заготовок, в 1…2 3…5 5…10 12…24 25… мм Диаметр электрода, в мм 2…3 3..4 4…5 5…6 6… Технология РДС Технологический процесс сварки можно разделить на четыре этапа: подготовка метала (заготовок) под сварку, выбор режимов сварки, собственно сварку и контроль качества сварки.

Подготовка металла (заготовок) под сварку включает в себя:

резку, правку, очистку и разметку материала;

сборку заготовок под сварку. В единичном и мелкосерийном производстве листовые мате риалы или строительные профили разрезают термическими способа ми. Механическую резку осуществляют в серийном производстве или при подготовке заготовок прямоугольного профиля. Правку заготовок осуществляют в ручную, или на листоправильных прессах, или валь цах. Разметка заготовок необходима для переноса размеров деталей в натуральную величину с чертежа. Необходимо учитывать, что после сварки произойдет укорочение деталей. Поэтому при разметке необ ходимо предусматривать припуски из расчета 0,1…0,2 мм на погон ный метр шва или 1…2 мм на каждый стык. Перед сваркой необходи мо тщательно очистить основной и присадочный материалы от ржав чины, окалины, влаги, масел и других загрязнений. Сборку заготовок под сварку осуществляют с помощью универсальных зажимов или прихватов, или с помощью специальных сборочных приспособлений (в серийном производстве). Качество сборки проверяют шаблонами, а наличие зазоров – щупами.

Зажигание дуги производится двумя способами: прикосновени ем электрода в точке или чирканьем конца электрода о поверхность металла. Первый способ чаще всего применяется при наложении швов в неудобных (стесненных) местах.

В зависимости от пространственного положения шва толщины и материала заготовок выбирается направление сварки угол наклона электрода.

Сварку ведут: горизонтальных швов - в четырех направлениях (слева направо, справа налево, к себе, от себя);

вертикальных швов - в двух направлениях (сверху вниз и снизу вверх). Независимо от на правления движения, электрод наклоняют таким образом, чтобы обес печить проплавление основного металла на максимальную глубину (в нижнем положении угол наклона составляет 15…30о). При отсутствии поперечных колебательных движений торца ширина валика шва равна 0,8…1,5 диаметра электрода (ниточный шов). Ниточные швы приме няются при сварке тонколистового материала или при наложении первого слоя в многослойных швах.

Получение более широких швов (до четырех диаметров элек трода) возможно за счет колебательных движений конца электрода.

Колебательные движения по ломанной линии (рис. 2.14, а) не обеспе чивают значительного прогрева свариваемых кромок. Они использу ются при сварке листовых материалов встык без скоса кромок в ниж нем положении. Колебательные движения полумесяцем (рис. 2.14, б) используются при сварке листовых материалов встык со скосом кро мок в любом пространственном положении. Колебательные движения торца электрода с перекрытием траектории (рис. 2.14, в) обеспечива ют хороший прогрев кромок. Они используются при сварке угловых и стыковых швов в любом пространственном положении. Колебатель ные движения торца электрода с петлеобразным перекрытием траек тории (рис. 2.14, г) обеспечивают хороший прогрев кромок и корня шва. Эти движения используются при необходимости большого про грева металла по краям шва (движение электрода немного замедляет ся в крайних положениях). Это помогает предотвратить прожог ме талла в центре шва, хорошо прогреть сварочную ванну, особенно при выполнении вертикальных швов.

Порядок наложения швов зависит от длины шва. Короткие швы (длиной до 300 мм) варят непрерывным швом на проход. Швы сред ней длины (от 300 до 1000 мм) варят от середины к краям. Длинные швы (более 1000 мм) варят обратно – ступенчатым способом.

В зависимости от размеров сечения шва различают следующие методы заполнения швов: однопроходный и однослойный (рис. 2.15, а), многослойный (рис. 2.15, б) и многослойный и многопроходный (рис. 2.15, в). Однопроходная сварка экономична и производительна.

Но, металл шва имеет пониженную пластичность (увеличенная зона перегрева и грубая столбчатая структура металла шва). При много проходной или многослойной сварке каждый нижележащий слой пре терпевает термическую обработку при наложении следующего слоя, что дает мелкозернистую структуру металла шва. Многослойные швы применяют при сварке стыковых соединений, многопроходные – при сварке угловых и тавровых соединений. При многослойной сварке, слои можно накладывать обратноступенчатым методом: последова тельно (рис. 2.16, а);

каскадом (рис. 2.16, б) или горкой (рис. 2.16, в).

Последние два способа применяются при сварке заготовок толщиной от 20 мм и более. Для равномерного разогрева шва по всей длине, ка ждый последующий слой при обратноступенчатом методе накладыва ется короткими (не более 200…400 мм) швами на еще не остывший предыдущий слой. При выполнении многослойных швов на качество сварки влияет качество наложения первого слоя в корне шва. Провар корня определяет прочность всего соединения. Многослойная сварка, по сравнению с однослойной, позволяет: Получить мелкозернистую структуру металла шва с большой вязкостью и пластичностью, за счет уменьшения объема сварочной ванны, увеличения скорости остыва ния металла, термического влияния последующих слоев на предыду щие. Получить шов близким по химическому составу к основному ме таллу, за счет применения меньших сварочных токов и разогрева не больших порций основного металла.

Если, заканчивая шов, сразу оборвать дугу, то на поверхности металла образуется кратер, который может привести к образованию трещины. При сварке низкоуглеродистых сталей, кратер заполняют электродным металлом, или выводят кратер на основной металл.

Охрана труда и техника безопасности при РДГ Рабочее место сварщика (сварочный пост) должно отвечать сле дующим требованиям:

При работе на стационарных постах: оборудуется специальная кабина, у которой: Стены и пол должны быть выполнены из огнестой ких материалов или покрыты огнестойкими составами. Стены окра шивают в светло – серый цвет красками, хорошо поглощающими ультрафиолетовое излучение. Освещенность кабины должна быть не менее 80…100 лк. Кабина оборудуется средствами пожаротушения и местной вентиляцией с воздухообменом 40 м3/час на одного сварщи ка. При этом направление отсасываемых газов, выделяющихся при сварке, не должно проходить мимо сварщика.

Вход в кабину должен быть занавешен плотной огнестойкой тканью.

Сварщик (и его помощник) должны быть одетыми в плотную робу, закрывающую все тело, выполненную из огнестойких материа лов, а также должны работать в брезентовых рукавицах. Для защиты лица и глаз от воздействия ультрафиолетового излучения дуги свар щик (и его помощник) должны закрывать лицо маской со светофильт ром. Прозрачность светофильтра регламентирована (табл. 2.8.).

Для защиты от поражения электрическим током, сварщик (и его помощник) должны быть обутыми в ботинки (сапоги) на резиновой подошве или работать стоя на диэлектрическом коврике.

Электродержатели применяемые для РДС должны надежно за хватывать электрод не мене, чем в двух положениях: перпендикуляр но и под углом 115о к оси электродержателя. Захват электродержателя представляет собой две подпружиненные пластины, между которыми устанавливается электрод. Ручка электродержателя должна быть вы полнена из диэлектрического материала.

Таблица 2.8.

Марки светофильтров для РДГ Сварочный Марка свето- Сварочный Марка свето ток, А фильтра. ток, А фильтра.

Э1 Э 30…75 200… Э2 Более 400 Э4 и Э 75… Сварочные провода выполняются гибкими, изолирован ными, сплетенными из большого числа медных отожженных прово лочек диаметром 0,18…0,2 мм. Сечение сварочного провода выбира ется в зависимости от сварочного тока (табл. 2.9 нет).

Таблица 2.9 нет Рекомендуемые сечения сварочного провода Сила тока, А до 125 125 …315 315 … Сечение сварочного провода, мм 25 50 Сварочный пост должен быть оснащен: необходимыми зажима ми (струбцинами) для крепления сварочных проводов к заготовкам и для временной фиксации заготовок в требуемых положениях;

щетка ми для зачистки швов (ручными или с электрическим приводом);

клеймами для клеймения (нумерации) швов;

тарой для хранения элек тродов.

Контрольные вопросы 14. Что такое ручная дуговая сварка?

15. Опишите схему процесса РДГ.

16. Зачем применяется электродное покрытие?

17. По каким признакам классифицируются электроды?

18. Как рассчитать необходимый сварочный ток?

19. В чем заключается подготовка заготовок и сварочных материа лов под сварку?

20. Как варят швы длиной более 1000 мм?

21. В чем преимущества многослойных швов?

22. Каким требованиям должно отвечать рабочее место сварщика?

23. Какие средства индивидуальной защиты должен применять сварщик?

24. Что такое сварочная дуга?

25. Почему сварочную дугу можно возбудить кратковременным ко ротким замыканием?

26. Какие участки можно выделить на длине сварочной дуги, опи шите их?

27. Какие участки можно выделить на статической вольт – ампер ной характеристике сварочной дуги, опишите их?

28. Как обеспечивается стабильность работы дуги при ее питании источником переменного тока?

29. Что такое «повторное включение»?

30. Как происходит взаимодействие расплавленного металла сва рочной ванны с газовой фазой?

31. Как происходит взаимодействие расплавленного металла сва рочной ванны со шлаками?

2.1.8. Дуговая сварка под флюсом Дуговая сварка под флюсом – дуговая сварка, при которой дуга горит под слоем сварочного флюса.

ДСФ характеризуется применением непокрытых электродов (сварочной проволоки) 4 (рис. 2.17). Место горения дуги 7 закрыто порошкообразным флюсом 1 (толщиной 30…50 мм), расплавляющим ся теплотой дуги и образующим шлаковую корку 4. Сварочная прово лока подается в зону сварки роликовым механизмом подачи 2. При горении дуги между заготовкой 5 и электродом образуется ванна рас плавленного металла 6 закрытая сверху расплавленным шлаком 9 и слоем нерасплавленного флюса. Пары и газы, получаемые в зоне сварки образуют воздушную газовую полость 8, и оттесняют жидкий металл, в сторону, противоположную направлению сварки. У основа ния дуги остается тонкий слой жидкого металла, обеспечивающий глубокий провар основного металла.

Основные преимущества ДСФ по сравнению РДС состоят:

В повышении производительности процесса сварки в 5…20 раз.

Повышение производительности происходит за счет использования больших сварочных токов (до 2000 А) и непрерывности процесса сварки. Применение не покрытого электрода позволяет приблизить токопровод (контактный мундштук) на расстояние 30…50 мм от дуги, что устраняет опасный разогрев электрода на больших токах. Плотная флюсовая защита сварочной ванны предотвращает разбрызгивание и угар расплавленного металла (не более 2…5%), и позволяет более полно использовать тепловую мощность дуги (КПД составляет 0,9…0,95%, коэффициент наплавки составляет 18…20 г/А час). Уве личение тока позволяет сваривать металл толщиной до 20 мм за один проход без разделки кромок.

В повышении качества (и стабильности качества) шва. Так как температура плавления шлака несколько ниже, чем основного метал ла, то шов застывает медленно, что обеспечивает выход на поверх ность неметаллических и газовых включений и высокое качество сварного шва. Повышение качества сварного шва обеспечивается так же получением более высоких механических свойств наплавленного металла вследствие: надежной защите зоны сварки и сварного шва слоем флюса. Интенсивное раскисление и легирование шва, вследст вие большого объема жидкого шлака;

сравнительно медленная кри сталлизация расплавленного метала в сварочной ванне, обеспечивают выход на поверхность сварного шва не металлических включений и газов. Сравнительно медленное охлаждение сварного шва под флю сом и твердой шлаковой коркой обеспечивают улучшение формы и поверхности сварного шва и постоянство его размера по всей длине.

В уменьшении себестоимости производства одного погонного метра шва.

К недостаткам ДСФ можно отнести: ограниченную маневрен ность сварочных автоматов;

возможность сварки труднодоступных мест или криволинейных швов только в полуавтоматическом режиме;

выполнение сварки главным образом в нижнем положении.

Сварочные материалы Для ДСФ применяют сварочную проволоку и флюсы.

Марка сварочной проволоки и ее диаметр (табл. 2.10.) выбира ется в зависимости от химического состава свариваемого материала.

Для сварки сталей используют сварочную проволоку, выпускаемую по ГОСТ 2246-70*. Проволока поставляется в бухтах массой до 80 кг или намотанной на катушки и кассеты. Для сварки алюминия и его сплавов используют сварочную проволоку, выпускаемую по ГОСТ 7871-75*. Для сварки меди и ее сплавов используют сварочную про волоку, выпускаемую по ГОСТ 16130-78*.

Таблица 2.10 2.9.

Рекомендации по выбору сварочной проволоки и флюса Диаметр сварочной Нормальный размер Схема сварки проволоки, мм зерна флюса, мм Автоматическая сварка 0,33…3, 3… Полуавтоматическая 0,8…2,0 0,25…1, сварка Сварочный флюс необходим для: физической изоляции свароч ной ванны от атмосферы воздуха;

стабилизации дугового разряда;

формирования поверхности сварочного шва и для получения заданно го состава и свойств наплавленного металла.

По назначению, различают флюсы для сварки: низкоуглероди стых и низколегированных сталей;

легированных и высоко легиро ванных сталей;

цветных металлов и их сплавов (табл. 2.11, 2.12).

Таблица 2.11 2.10.

Состав плавленых флюсов Марка Содержание компонентов, % по массе.

флюса SiO2 MnO CaO Mg Al2O3 CaF АН-348А 41... 44 34…38 6,5 5,0…7,5 4,5 4,0…5, АН-60 42…46 36…41 3…11 0,5…3,0 5,0 5… АН-20С 19…24 0,5 3…9 9…13 27…32 25… АН- 29…33 2,5…4,5 4…8 15…18 19…23 20… 20СП ФС-9 38…41 38…41 6,5 2,5 10…13 2… Таблица 2.12 2.11.

Состав керамических флюсов Наименование компонента Марка флюса К-2 КВС- Титановый концентрат 55 Марганцевая руда - Кварцевый песок - Алюминиевая пудра - Ферромарганец 14 Ферросилиций 8 Полевой шпат 13 Плавиковый шпат 10 Жидкое стекло 15… По методу изготовления, различают плавленые и керамические флю сы.

Флюсы для сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей предназначены для раскисления и легирования наплавленного метал ла марганцем и кремнием (плавленые высококремнистые марганце вые флюсы марок АН-348 А, АН-60, КВС -19). При высокой темпера туре легирование шва идет по реакции: MnO + Fe = FeO + Mn;

SiO2+2Fe = 2FeO + Si. Образующаяся FeO уходит в шлак, где связы вается в прочные соли: 2FeO + SiO2 =FeSiO4.

Флюсы для сварки легированных и высоко легированных сталей должны обеспечивать минимальное окисление легирующих элемен тов в сварочном шве. Для этого применяют плавленые и керамические низкокремнистые, бескремнистые и фторидные флюсы (АН-20С, АН 20СМ, АН-26СП, К-2). Их шлаки имеют высокое содержание CaO, CaF2, Al2O3. Легирование при использовании керамических флюсов осуществляется в результате прямого перехода легирующих элемен тов из шлака в сварочную ванну. Раскисление идет по реакциям: Si + 2FeO = SiO2 + 2Fe: Mn + FeO = MnO + Fe;

TiO2 + FeO = FeOTiO2.

Титанат закиси железа образующийся по последней реакции, уходит в шлак.

Флюсы для сварки алюминия и его сплавов должны быть легко плавкими, химически нейтральными к жидкому металлу сварного шва, иметь малую плотность. В промышленности используются флю сы на основе фторидов и хлоридов щелочных металлов. Эти флюсы электропроводны и позволяют выполнять сварку по флюсу.

Для предотвращения пористости сварного шва влажность флюсов не должна превышать 0,05…0.1%. поэтому, перед применением флюсы рекомендуется просушивать в печах при температуре 100–900оС.

Сварочное оборудование Для выполнения ДСФ необходим комплект (сварочная установ ка) технологически связанного между собой оборудования состоящий из: источника питания, сварочного аппарата, механического оборудо вания и приспособлений.

Сварочный аппарат – комплекс механизмов и электрических прибо ров, обеспечивающих механизацию и автоматизацию процесса сварки или отдельных его этапов. В этот комплекс могут входить следующие элементы: устройство для возбуждения сварочной дуги, подачи элек тродной проволоки, поддержания, корректировки и прекращения ре жима сварки (сварочная головка);

бункер для флюса;

кассета со сва рочной проволокой;

устройство для механического перемещения сва рочной головки (самоходная тележка). Если сварочная головка вместе с бункером и кассетой установлена на самоходной тележке, то такое устройство называют самоходным сварочным аппаратом (ССА).

Обычно ССА являются частью стационарных сварочных установок и перемещаются по специальным направляющим над одним или над группой однотипных изделий. Если ССА выполнен переносным (пе ремещается в процессе сварки вдоль кромок свариваемых заготовок или непосредственно по поверхности свариваемых заготовок), то та кое устройство называют сварочным трактором. Если сварочная го ловка вместе с бункером и кассетой установлена неподвижно над сва риваемыми заготовками, а перемещения придают самим заготовкам, то такое устройство называют подвесным сварочным аппаратом. Если в сварочной головке механизированы только подача сварочной прово локи, а остальные перемещения осуществляются вручную, то такое устройство называют шланговым аппаратом (полуавтоматом).

Основные элементы сварочной головки показаны на рис. 2.18.

Сварочная проволока 8, намотанная в кассету 7, подается роликовым механизмом 6 в зону сварки. Дуга 2 зажигается между заготовками 1 и сварочной проволокой за счет подачи высокочастотного импульса то ка. Источник питания 9 обеспечивает постоянное напряжение сварки и высокочастотное импульсное напряжение зажигания дуги. Напря жение на сварочную проволоку передается через контактный мунд штук 5. Вся зона сварки закрыта слоем флюса 3 подаваемого из бун кера 4.

Основные элементы шлангового сварочного полуавтомата пока заны на рис. 2.19 Механизм подачи 2 подает голую электродную про волоку 11 по гибкому шлангу 4 из кассеты 1 к держателю 3. Держа тель имеет изолированный мундштук 9, через который к сварочной проволоке подводится сварочный ток от источника питания. Засыпан ный в бункер 5 флюс, под действием сил гравитации, подается в зону сварки через заслонку 6. включение механизма подачи и сварочного тока производится кнопкой 7 размещенной на диэлектрической руко ятке 8. для направления держателя по свариваемому стыку преду смотрен упор 10.

Основные типы и конструктивные элементы швов сварных соедине ний Основные типы и конструктивные элементы швов сварных соедине ний из углеродистых и низколегированных сталей, выполняемые ав томатической и полуавтоматической сваркой под флюсом, регламен тированы ГОСТ 8713-70*. Стандартом предусмотрено четыре вида соединений: стыковые при сварке металла толщиной 1,5…160 мм;

уг ловые при сварке металла толщиной 1,5…40 мм;

тавровые при сварке металла толщиной от 2…60 мм;

внахлестку при сварке металла тол щиной 1…40 мм.

В зависимости от толщины свариваемого металла по форме подготов ки кромок сварные швы могут выполняться: с отбортовкой кромок, без скоса кромок, со скосом одной или двух кромок, с двумя скосами одной или двух, кромок. При этом скос кромок может быть прямой, криволинейный и ступенчатый.

По характеру выполнения швы могут быть односторонними и двусто ронними. Швы тавровых соединений выполняются без скоса кромок, (двусторонние сплошные, двусторонние шахматные, двусторонние цепные, односторонние сплошные, односторонние прерывистые, дву сторонние точечные, односторонние точечные), со скосом одной кромки, с двумя скосами одной кромки (и те и другие двусторонние).

Швы угловых соединений выполняются с отбортовкой (односторон ние), без скоса кромок, со скосом одной кромки, с двумя скосами од ной кромки (все двусторонние). Швы соединений внахлестку выпол няются с отверстием круглым или удлиненным (односторонние), без отверстий (односторонние с проплавлением) и без скоса кромок (од носторонние, сплошные или точечные).

Сварка стыковых соединений может производиться: на медной подкладке;

на флюсовой подушке и на стальной подкладке. Сварка на медной подкладке (рис. 2.20, а), применяется преимущественно при соединении тонких листов. Она требует достаточно точной сборки и надежного прижатия кромок к медной подкладке по всей длине шва (максимальный зазор 0,25…0,5 мм). В медной подкладке делается ка навка, засыпаемая мелким флюсом для, получения обратного валика.

Ось канавки должна совпадать с осью шва. Разновидностью сварки на неподвижной медной подкладке является сварка на медном скользя щем башмаке. Сварка на флюсовой подушке (рис. 2.20, б) допускает меньшую точность сборки, чем сварка на медной подкладке, и дает хорошие результаты как при однопроходной сварке с полным прова ром всей толщины листа, так и при автоматической сварке (наложение первого слоя) двухстороннего стыкового шва. Однопроходная сварка обеспечивает хорошее формирование обратной стороны шва только при условии плотного и равномерного прижатия флюсовой подушки по всей длине свариваемых кромок. Это достигается применением специальных приспособлений. Между швеллерами укладывают рези новый (воздушный) шланг 1. Поверх него устанавливают промежу точную, стальную или медную пластину и засыпают флюсовую по душку 2. Поверх швеллеров устанавливают свариваемые заготовки 3.

Сварка на остающейся стальной подкладке (рис. 2.20, в) применяется преимущественно при соединении относительно тонких листов. Она допускает увеличение зазора между стыкуемыми элементами. Приле гание подкладки к изделию должно быть достаточно плотным (мак симальные зазоры не более 1 мм). Применение стальной подкладки позволяет проваривать заготовки на всю толщину и частично прива рить подкладку.

Одностороннюю сварку тонкого металла можно производить:

однодуговой;

многодуговой и многоэлектродной сваркой.

Многодуговая и многоэлектродная сварка позволяет значитель но повысить производительность при однопроходном выполнении односторонних и двусторонних швов. Одновременно с повышением производительности снижается расход электроэнергии;

повышается устойчивость процесса, снижается расход флюса, повышается доля основного металла в шве и снижается удельный расход проволоки.

При наложении кольцевых швов на изделиях, в которых отношение толщины стенки к диаметру более 0,04, однопроходная сварка мощ ной дугой становится невозможной. Качественное выполнение сварки в несколько проходов, при заданной форме разделки, достигается только в том случае, когда погонная энергия при наложении отдель ных слоев ограничена;

Поэтому производят многослойную сварку ду гами ограниченной мощности при относительно небольшом сечении каждого слоя. Первые три - четыре слоя накладываются при положе нии электрода по оси симметрии шва, последующие - вразброс элек тродом, смещенным относительно оси симметрии шва. Ось конца электрода при наложении каждого слоя должна находиться на рас стоянии не менее 8 мм от кромки разделки. Угол скоса кромок, при диаметре электрода 6 мм равен 7,5°,при диаметре 8 мм - 10°. Радиус закругления в корне разделки принимается равным диаметру электро да. Последние один - два слоя можно накладывать более мощными дугами. Многопроходная автоматическая сварка может быть исполь зована и для выполнения продольных швов. Для многослойной сварки пригодны высокомарганцовистые флюсы электропечной плавки, об ладающие достаточно высокими ионизирующими свойствами (ОСЦ 45А, АН-348А, ФЦ-6, ФЦ-3).

Угловые соединения могут выполняться вертикальным (при толщине горизонтального элемента менее 3…5 мм) или наклонным электродом (при толщине свыше 3…5 мм).

Тавровые соединения можно выполнять при вертикальном по ложении стенки наклонным электродом с наложением швов относи тельно небольшого размера (катет шва до 10 мм). Швы большего раз мера выполняются в несколько проходов. При наклонном положении свариваемых заготовок «в лодочку» можно сваривать угловые швы практически любого сечения. Однако это положение облегчает выте кание расплавленного металла в зазоры. Сварка в «симметричную ло дочку» не обеспечивает провара всей толщины стенки. Полный про вар достигается при положении изделия в «несимметричную лодоч ку».

Соединения внахлестку могут осуществляться при трех про странственных положениях соединяемых элементов: горизонтальном, вертикальном и наклонном. Сварка при вертикальном положении лис тов требует специальных флюсоудерживающих приспособлений, пре дупреждающих стекание шлака и металла. Ось электрода при этом располагается под углом 45° к вертикали. При наклонном положении листов сварка внахлестку мало отличается от сварки тавровых соеди нений «в лодочку».

Сварка электрозаклепками применяется: для соединения тонко листового материала - с проплавлением верхнего листа;

для сварки деталей большой толщины - через отверстия в верхнем элементе узла.

Схема сварки электрозаклепками с проплавлением верхнего листа представлена на рис. 2.21. На листовые заготовки 1 (рис. 2.21, а) уста навливается электорозаклепочник, в корпус 3 которого ввинчен мед ный мундштук 2. Далее, опускается электрод 4 (рис. 2.21, б) до кон такта с верхней заготовкой, и засыпается флюс 5 (рис. 2.21, в). При горении дуги 6 (рис. 2.21, г) получается сварная точка (заклепка) (рис. 2.21, д).

Расчет основных режимов ДСФ Режимы ДСФ определяются исходя их условия полного провара свариваемого сечения. Увеличение силы сварочного тока приводит к повышению давления сварочной дуги. Расплавленный металл вытес няется в хвостовую часть сварочной ванны, уменьшается жидкая про слойка под дугой, улучшаются условия теплообмена между пятном дуги и основным металлом, увеличивается количество расплавленно го металла. При чрезмерном повышении сварочного тока ухудшаются условия дегазации металла в сварочной ванне, повышается склон ность металла шва к горячим трещинам, что снижает работоспособ ность сварного соединения. При повышении сварочного напряжения увеличивается длина дуги и ее подвижность, что обеспечивает увели чение ширины шва с одновременным уменьшением глубины про плавления.

Сварочный ток равен:

Iсв=kdэ, где: : k – опытный коэффициент, в А/мм;

dэ – диаметр электрода в мм.

Оптимальное напряжение дуги равно:

0,05I св U д dэ Скорость сварки:

22,7 B Vсв, I св Значения диаметра электродной проволоки, опытных коэффициентов k и B выбирают в зависимости от толщины свариваемого материала (табл. 2.13.).

Таблица 2.13. Исходные данные для выбора режима сварки Толщина свариваемых 6…10 Более 1…2 2… 3 заготовок, мм Диаметр электрода, мм 2 3 4 5 k, А/мм 65…200 45…90 35…60 30…50 25… В, А м/ час 8…12 12…16 16…20 20…25 25… Контрольные вопросы 32. Что такое дуговая сварка под флюсом?

33. Какие преимущества и недостатки имеет ДСФ по сравнению с РДС?

34. Какую роль при ДСФ играет флюс?

35. Какие химические реакции протекают при ДСФ сталей?

36. Что такое самоходный сварочный аппарат?

37. Из каких элементов состоит сварочная головка?

38. Как производится сварка стыковых соединений?

39. Что такое сварка электрозаклепками?

40. Как влияют сварочный ток и напряжение дуги на качество свар ного соединения?

2.1.9. Дуговая сварка в защитных газах Дуговая сварка в защитном газе – дуговая сварка, при которой дуга и расплавляемый металл, а в некоторых случаях и остывающий шов, находятся в защитном газе, подаваемом в зону сварки с помо щью специальных устройств.

Способы дуговой сварки в защитных газах классифицируют по:

характеру воздействия дуги на свариваемый металл и виду электрода;

виду защитного газа;

степени механизации процесса;

виду тока, дуги и наличию присадочного материала или флюса (рис. 2.22) По характеру воздействия дуги на металл заготовок и виду элек трода можно различить: сварку однофазной дугой косвенного воздей ствия двумя неплавящимися электродами (сварка металлов толщиной до 0,5 мм);

трехфазной дугой неплавящимися электродами (сварка ме таллов толщиной 3 и более мм);

дугой прямого действия неплавящим ся электродом (сварка металлов толщиной 1,0…3,0 мм);

дугой прямо го действия плавящимся электродом (сварка металлов толщиной 0,8…1,0 мм).

В качестве защитных газов используют инертные газы (аргон, гелий) и активные газы или смеси (углекислый газ, азот, водород, Ar + O2;

Ar + H2;

Ar + N2;

Ar + CO2). Чаще всего применяют: аргон, угле кислый газ и смесь аргона или углекислого газа с кислородом. Эти га зы поставляются в баллонах (табл. 2.14).

Таблица 2.14. 2. Характеристика поставки защитных газов Защитный газ Используется для Окра- Давление сварки: ска газа в за балло- ряженном на баллоне Высший сорт Активные и тугоплав- 15 МПа кие металлы и сплавы в сжатом 99,992% Аргон Первый сорт Легированные и высо- серая газообраз ном со колегированные, жа 99,987% стоянии ропрочные и жаро стойкие стали Углекис- Сварочный Углеродистые и низко- 7 МПа лый газ легированные стали. Черная в сжижен 99,5% ном со Пищевой стоянии 98,5% Инертные газы обеспечивают хорошее формирование шва при сварке: сталей неплавящимся электродом, а алюминиевых сплавов – плавящимся электродом. Гелий, по сравнению с аргоном, обеспечива ет лучшую устойчивость горения дуги и проплавление металла на большую глубину.

Смесь аргона (65%) и гелия (35%) обеспечивает низкое разбрыз гивание металла, глубокое проплавление, и хорошую устойчивость дуги. Стоимость смеси ниже, чем стоимость чистого гелия.

Применение активных газов связано с меньшей их стоимости по сравнению со стоимостью аргона или гелия. Наличие свободного ки слорода в газовой атмосфере (при термическом разложении углеки слого газа или в смесях с кислородом) приводит к: снижению углеро да в металле шва;

окислению металла шва (требуется добавки в зону шва раскислителей). Избыточный кислород в смесях уменьшает раз брызгивание металла.

Принципиальная схема горелок для сварки неплавящимся элек тродом приведена на рис. 2.23. Прямая дуга 9 (рис. 2.23, а) горит меж ду неплавящимся (вольфрамовым) электродом 8 и заготовками 1. Пи тание дуги осуществляется источником сварочного тока 7 через токо проводящий мундштук 5. Мундштук электрически изолирован от корпуса 4 горелки. Подача защитного газа 9 осуществляется по каналу рукоятки 6, выполненной из диэлектрического материала. Для пита ния сварочной ванны жидким металлом используется присадочный материал 2 (присадочный пруток.). Присадочный пруток подают в ду гу и перемещают вручную. Для повышения производительности свар ки применяются головки с механической подачей присадочной прово локи в зону сварки (рис. 2.23, б). Дуга 9 зажигается между заготовка ми 1 и неплавящимся электродом 8. Источник питания 7 обеспечивает постоянное напряжение сварки и высокочастотное импульсное на пряжение зажигания дуги. Напряжение на сварочную проволоку пе редается через контактный мундштук 13. Защитный газ из баллона, через редуктор подается в зону сварки по патрубку 14. Присадочная проволока 2, намотанная на кассету 12, подается в зону сварки роли ковым механизмом 11. Использование механической подачи приса дочной проволоки позволяет создавать сварочные полуавтоматы (пе ремещение головки производится вручную) или сварочные автоматы (снабжены механизмом перемещений сварочной головки).

Горелка для сварки плавящимся электродом приведено отлича ется от горелок для сварки неплавящимся электродом наличием роли кового механизма подачи омедненной сварочной проволоки, намо танной на кассету.

Аргонодуговая сварка Аргонодуговую сварку применяют для соединения: цветных (алюминий, медь, магний), тугоплавких (титан, ниобий, цирконий) металлов и их сплавов;

легированных и высоколегированных сплавов.

Сварку можно производить плавящимся, или неплавящимся электродом.

Сварку неплавящимся электродом применяют при соединении заготовок толщиной от 0,8 до 6 мм. При толщине заготовок до 3 мм возможна сварка без применения присадочного материала (с расплав лением только материала заготовок). При необходимости получение выпуклого шва или толщине заготовок более 3 мм применяют приса дочный пруток или присадочную проволоку. Неплавящиеся электро ды изготавливают из стержней вольфрама (Тплавления 3370оC) c добав кой 1…3% оксидов тория, лантана и иттрия. Добавка оксидов повы шает эмиссионную способность электрода и повышает его стойкость.

Электроды выпускаются диаметром от 0,2 до 12 мм. Присадочный пруток или проволоку подбирают по соответствию химическому со ставу металлу свариваемых заготовок. Диаметр присадочной прово локи или прутка выбирают в пределах 0,5…0,7 диаметра электрода.

Для сварки листовых заготовок толщиной 0,2…1,5 мм приме няют автоматическую сварку в импульсном режиме. Между электро дом и заготовками постоянно горит маломощная (дежурная) дуга, ко торая обеспечивает ионизацию сварочного промежутка. На дежурную дугу накладывают мощные импульсы дуги заданной частоты и дли тельности. Импульсный режим позволяет точно дозировать тепловые вложения и снизить минимальную толщину свариваемого металла.

Сварку неплавящимся электродом ведут на постоянном токе прямой полярности. Сварочный ток выбирают по известной зависи мости: Iсв=kdэ, где: k – опытный коэффициент;

dэ – диаметр электрода.

Дуга горит устойчиво при напряжении 10…15 В и минимальном токе 10 А, что при непрерывной дуге обеспечивает возможность сваривать заготовки от 0,8 мм. При применении обратной полярности возрастает напряжение дуги и уменьшается устойчивость ее горения. Однако ду га обратной полярности позволяет очищать свариваемые поверхности заготовок от окисных и оксидных пленок (сварка алюминиевых и магниевых сплавов). Это явление получило название «катодное рас пыление» и может быть объяснено тем, что поверхности заготовок бомбардируются тяжелыми положительными ионами аргона, которые механически разрушают пленки. Совместить устойчивость дуги (пря мая полярность) с катодным распылением (обратная полярность) по зволяет применение переменного тока. Однако асимметрия электри ческих свойств дуги (при прямой полярности проводимость дуги больше, чем при обратной) приводит к появлению постоянной состав ляющей тока прямой полярности. Дуга горит неустойчиво, ухудшают ся ее очищающие свойства, нарушается непрерывность процесса фор мирования шва. Поэтому, для питания дуги переменным током ис пользуют специальные источники, включающие в себя дополнитель ный стабилизатор горения дуги. Стабилизатор подает дополнительное напряжение в сварочную цепь в полупериод обратной полярности.

Иногда применяют преобразователи, изменяющие полупериоды пе ременного тока по фазе и амплитуде.

Сварку плавящимся электродом применяют для соединения за готовок толщиной от 3 мм, с ручной или автоматической подачей го релки. Плотность тока должна быть не менее 100 А/мм2. При меньших плотностях тока идет крупнокапельный перенос металла с электрода в сварочную ванну, приводящий к пористости сварного шва и сильному разбрызгиванию расплавленного металла. При больших плотностях тока, с учетом действия электромагнитных сил наблюдается струйный перенос металла, что обеспечивает глубокое проплавление и форми рование плотного сварного шва с ровной поверхностью. При этом ис пользуют сварочную проволоку небольших диаметров (0,6…3,0 мм) и большую скорость ее подачи. Сварку выполняют на постоянном токе обратной полярности, так как электрические свойства дуги определят ся наличием ионизированных атомов металла электрода в столбе дуги.

Поэтому дуга обратной полярности горит устойчиво.

Для снижения критической плотности сварочного тока приме няют смесь аргон плюс 5% кислорода. Кислород уменьшает поверх ностное натяжение капель расплавленного металла и позволяет перей ти на струйный перенос при меньших токах.

Сварка в среде углекислого газа Сварку в среде углекислого газа применяют при изготовлении различных конструкций из углеродистых и низколегированных ста лей.

Сварку выполняют только плавящимся электродом на повы шенных плотностях постоянного тока обратной полярности, горелка ми с механической подачей сварочной проволоки (рис. 2.24). Ролико вый механизм подачи 5 подает омедненную сварочную проволоку в канал токопроводящего мундштука 2. Углекислый газ подается через канал корпуса 6 горелки в сопло 3. корпус горелки электрически изо лирован от мундштука. Для предотвращения поражения сварщика электрическим током, ручка 4 горелки выполнена из диэлектрических материалов.

Под действием высокой температуры дуги углекислый газ дис социирует на окись углерода и свободный кислород: 2СО2 = 2СО + О2.

Выделяющийся кислород окисляет: железо (образуется растворимая в жидком металле закись железа);

легирующие элементы и нераствори мые в жидком металле окислы элементов, входящих состав сваривае мой стали. При взаимодействии с углеродом, закись железа образует нерастворимую в металле окись углерода:

O2+ 2Fe = [2FeO] [FeO] + [C] = CO + Fe CO2 + [C] = 2 CO;

(в квадратных скобках помещены элементы и соединения раствори мые в жидком металле). В результате, металл сварного шва получает ся пористым с низкими механическими свойствами.

Для предотвращения пористости сварного шва применяют элек тродную проволоку с повышенным содержанием раскисляющих при месей (марганец и кремний) марок св 08ГС;

св 10Г2С и т.п. Примене ние раскислителей позволяет восстановить железо: FeO + Mn = Fe + MnO;

2FeO + Si = 2Fe + SiO2 (оксиды располагаются в виде тонкой шлаковой корочки на поверхности сварного шва), и получить сварной шов без газовых пор, с хорошими механическими свойствами.

Для предотвращения окисления сварочной проволоки при ее длительном хранении и обеспечения стабильного электрического кон такта с мундштуком применяют омедненную сварочную проволоку.

Сварка в углекислом газе характеризуется средне капельным переносом жидкого металла с электрода в сварочную ванну и повы шенным разбрызгиванием электродного металла (до 12%). Для уменьшения разбрызгивания применяются смеси газов: СО2 + (5…15)% О2;

Ar + (10…20) % CO2. Добавление кислорода или замена части углекислого газа на аргон приводит к снижению поверхностной энергии (в результате – мелкокапельный перенос металла) и умень шению разбрызгивания.

Для уменьшения окисления жидкого металла сварочной ванны, уменьшения разбрызгивания и пористости сварного шва часто ис пользуют порошковую проволоку. Она представляет собой металли ческую трубчатую оболочку, заполненную шлакообразующими и га зообразующими компонентами.

Разновидностью порошковых проволок является самозащитная проволока, оболочка которой выполнена из легированной стали, а в наполнитель введены соединения редкоземельных металлов. Прово лока обеспечивает устойчивую дугу и раскисление металла сварочной ванны. Самозащитную проволоку используют при механизированной сварке без газовой защиты дуги (в тех случаях, когда газовая защита из-за конструкции изделия недостаточно надежна или невозможна, например: сварка стыков труб нефтепроводов;

подводная сварка).

Для полуавтоматической сварки в среде углекислого газа применяются режимы, приведенные в табл. 2.15.

Таблица 2.15. 2. Режимы сварки в среде углекислого газа Катет Диаметр Режим сварки Вылет шва, сварочной элек Сила Напря- Расход газа, мм проволоки, мм тока, трода, (м3/с)10- жение мм А дуги, В 1,33… 2.0 0,8 100 20…22 8… …1, 1,0 110 19…20 10… 1,0 150 21…22 10… 1,67… 3,0 1,2 180 22…23 12… …2, 1,4 200 21…22 14… 4,0 1,2 200 22…23 2,0...2,3 12… 1,4 270 24…25 15… Контрольные вопросы 41. По каким признакам классифицируются способы дуговой свар ки в защитных газах?

42. Какие газы используются в качестве защитных?

43. С какой целью в защитные газы добавляют кислород?

44. Опишите схему неплавящимся электродом.

45. Что такое катодное распыление?

46. Какие меры защиты сварочной ванны от атомарного кислорода применяют при сварке в среде углекислого газа?

47. Что такое порошковая сварочная проволока?

2.2. Электрошлаковая сварка Электрошлаковая сварка (ЭШС) - сварка плавлением, при ко торой для нагрева используется теплота, выделяющаяся при прохо ждении электрического тока через расплавленный шлак.

При ЭШС основным источником тепла служит расплавленный шлак, разогретый сварочным током, проходящим от электрода к заго товкам. Дуга при сварке отсутствует.

Схема ЭШС приведена на рис. 2.25. Процесс сварки начинается с образования шлаковой ванны 3 в пространстве между кромками за готовок 7 и медными водоохлажаемыми формирующими устройства ми (ползунами) 8. Вода для охлаждения ползунов подается через шту церы 11. Шлаковая ванна образуется за счет расплавления флюса электрической дугой, возбуждаемой между сварочной проволокой 4 и вводной планкой 10. После накопления достаточного количества жид кого шлака дуга шунтируется шлаком и гаснет, а подача проволоки и подвод тока через мундштук 5 продолжаются. При прохождении тока через расплавленный шлак (электропроводящий электролит), в нем выделяется теплота, достаточная для поддержания высокой темпера туры шлаковой ванны (2000оС) и расплавления кромок заготовок и сварочной проволоки. Сварочная проволока необходима для подвода тока и пополнения сварочной ванны 1 расплавленным металлом.

Обычно ЭШС выполняют в вертикальном положении свариваемых заготовок. Мундштук и ползуны перемещаются вверх по мере запол нения зазора между заготовками, оставляя после себя, сварной шов 9.

Металл кромок заготовок расплавляется одновременно по всему пе риметру шлаковой ванны, что позволяет вести сварку металла боль шой толщины за один проход, а, следовательно, повышается произво дительность ЭШС по сравнению с дуговой сваркой.

На начальном и конечном участках сварного шва образуются сварочные дефекты. На начальном участке – непровар кромок. На ко нечном – усадочная раковина и посторонние включения. Поэтому сварку начинают на вводной планке, а заканчивают – на выходных планках 6. По окончании сварки, планки срезают газовой резкой.

Наибольшее развитие получили три способа ЭШС: сварка про волочным электродом;

сварка плавящимся мундштуком;

сварка элек тродом большого сечения.

При ЭШС проволочным электродом используют от одной до трех проволок диаметром 3…5 мм. Для равномерного разогрева шла ковой ванны по всей толщине, электроду придают поперечные коле бания в зазоре между заготовками (сварка заготовок толщиной от до 150 мм). Заготовки толщиной 150…500 мм сваривают электродом, составленным из нескольких проволок (45…60 мм толщины заготовки на одну проволоку).

При ЭШС плавящимся мундштуком в зазор между заготовками неподвижно устанавливают специальный мундштук. Мундштук вы полняет несколько функций: является направляющей для электродной проволоки;

подводит к ней электрический ток и расплавляется вместе с проволокой. Этот способ позволяет выполнять все основные виды сварных соединений заготовок толщиной до 2000 мм.

При ЭШС электродом большого сечения, в качестве электродов используют пластины, стержни, трубы (получают шов ограниченной длины) или рулонную металлическую ленту (шов неограниченной длины). Этот способ позволяет сваривать заготовки толщиной от до 1000 мм.

Необходимость установки заготовок вертикально или с неболь шим наклоном (не более 15…20о) предопределяет большую высоту сварочного оборудования, до 8…10 м.

По степени механизации, сварочные установки делят на три ти па:

48. Установки, у которых механизированы или автоматизированы все сборочно-сварочные операции, а так же операции по переналадке установки с одного вида изделия на другое. Цеховые краны исполь зуются только для установки заготовок и снятия изделия.

49. Установки, у которых автоматизированы только сварочные опе рации. Установка заготовок, сборка и снятие изделия осуществляется цеховыми кранами.

50. Установки, у которых частично механизированы и автоматизи рованы сварочные операции. У них собственно сварка занимает 10% от общего цикла производства. Остальное время приходится на вспо могательные и подготовительные работы.

Установки первого типа сокращают подготовительное время на 30…35%, однако они имеют большую стоимость. Поэтому наиболь шее распространение получили установки второго типа.

ЭШС имеет ряд преимуществ по сравнению с автоматической сваркой под флюсом: Повышенная производительность, обусловлен ная непрерывностью процесса сварки, выполнением сварного шва за один проход при большой толщине заготовок и увеличением свароч ного тока в 1,5…2 раза. Лучшая макроструктура сварного шва полу чается в результате отсутствия многослойности и более однородного однослойного шва. Плотная макроструктура металла шва без порис тости и зональной ликвации получается за счет направления снизу вверх кристаллизации металла с небольшой ее скоростью, соответст вующей термическому циклу. Снижение затрат на сварку достигается за счет повышения производительности, упрощения процесса подго товки кромок заготовок, уменьшения сечения сварного шва, умень шения расхода сварочной проволоки, флюса и электроэнергии.

К недостаткам ЭШС можно отнести: Большие вертикальные га бариты установок. Крупнозернистая структура сварного шва и око лошовной зоны, получаемые вследствие замедленного нагрева и ох лаждения сварного шва. После сварки необходимо провести отжиг и нормализацию готовой детали для измельчения зерна металла сварно го соединения.

ЭШС широко применяется в машиностроении для изготовления ковано-сварных или лито-сварных конструкций (станины и детали мощных прессов и станков, коленчатые валы судовых двигателей, ро торы и валы гидротурбин…).

Барботирование шлаковой ванны При сварке алюминиевых и титановых сплавов газы, растворен ные в расплаве, резко снижают прочностные характеристики сварного соединения. Процесс ЭШС не обеспечивает дегазации металла шва.

Поэтому, при ЭШС алюминиевых и титановых сплавов применяют барботирование. Барботирование – пропускание через жидкость газа для поглощения растворенных в жидкости газов и лучшего переме шивания жидкостей.

Механизм барботирования основан на принципах: направленной диффузии растворенных в расплаве газов к поверхности пузырьков продуваемого газа, где парциальное давление мало;

адсорбции газов к поверхности пузырьков и частичной их молизации.

Схема ЭШС с барботированием сварочной ванны приведена на рис. 2.26 Инертный газ (аргон) подается в газовую камеру 5 через штуцер 4. проходя по каналам плавящегося мундштука 6, газ прони кает в шлаковую ванну 3 и в ванну расплавленного металла 2. При этом газ теряет скорость, отдает часть своей кинетической энергии расплавам и создает циркуляционные потоки и турбулентные пульса ции. При нагреве газа происходит увеличение его объема и давления.

Общая работа расширения газа, используемая для перемешивания расплавов, равна сумме работ адиабатического расширения струю га за при прохождении ее через каналы и изотермического расширения при всплывании пузырьков.

Барботирование позволяет устранить неравномерное оплавле ние кромок основного металла, увеличить перенос теплоты на пери ферию ванны расплавленного металла, измельчить структуру металла шва, удалить из шва не металлические включения и интенсифициро вать процесс рафинирования жидкого металла.

Контрольные вопросы 51. Как происходит разогрев металла при ЭШС?

52. Какие меры принимают при ЭШС для получения качественного шва на начальном и конечном участках?

53. Каким способом можно сварить заготовки толщиной до мм?

54. В чем преимущества и недостатки ЭШС по сравнению с автома тической сваркой под флюсом?

55. Что такое барботирование?

56. Что дает барботирование ЭШС при сварке титановых сплавов?

2.3. Высокочастотная сварка Высокочастотная сварка - сварка с применением давления, при которой нагрев осуществляется токами высокой частоты (ТВЧ).

Нагрев заготовок ведется или до сварочной температуры или до рас плавления кромок заготовок.

Особенность нагрева ТВЧ состоит в использовании явления не равномерностью распределения тока по сечению проводника. При протекании переменного тока по проводнику вокруг него возникает переменное магнитное поле той же частоты. Под воздействием этого поля значительно возрастает индуктивное сопротивление внутренних слоев проводника и происходит вытеснение тока в наружные слои проводника. С увеличением частоты тока неравномерность распреде ления плотности тока (j=I/R2) по сечению проводника увеличивается (поверхностный эффект). Следовательно, в поверхностных слоях про водника концентрируется до 80…95% тепловой энергии. При прохо ждении ТВЧ по электрической цепи содержащей два близко располо женных проводника на их нагрев будет влиять взаимодействие маг нитных полей, протекающих по каждому из проводников. В зависи мости от направления тока в зазоре между проводниками можно на блюдать уменьшение или увеличение суммарной напряженности маг нитного поля (эффект близости). При противоположных направлени ях тока наибольшая его плотность будет в поверхностных слоях про водников близко расположенных к зазору. Если кромки свариваемых заготовок установить с небольшим зазором и включить их в общую электрическую цепь ТВЧ, то сочетание поверхностного эффекта и эффекта близости будут способствовать интенсивному нагреву кро мок.

В качестве источника ТВЧ можно использовать машинные или электронные генераторы (внешние источники) или возбуждать их не посредственно в теле свариваемых заготовок 1 индуктором 2 (рис.

2.27). В месте контакта кромок заготовок температура может дости гать 1200…1300оС. Вследствие большой интенсивности нагрева (800…1500) градусов в секунду скорость сварки может достигать де сятки и сотни метров сварного шва в секунду. Вследствие малой тол щины (0,15…0,2 мм) нагреваемых слоев заготовок, зона структурных превращений основного металла так же мала.

Высокочастотной сваркой можно сваривать практически любые стали, медные и алюминиевые сплавы, высоко активные металлы и сплавы, соединения из разнородных металлов толщиной 0,8…14 мм.

Сварной шов имеет высокую механическую прочность и вязкость и отличается стабильность качества. Процесс сварки легко автоматизи руется с использованием следящих по электрическим и механическим параметрам систем.

Контрольные вопросы 57. В чем заключаются особенности нагрева проводника ТВЧ?

58. В чем заключаются достоинства высокочастотной сварки?

2.4. Диффузионная сварка Диффузионная сварка - сварка давлением, осуществляемая за счет взаимной диффузии атомов в тонких поверхностных слоях кон тактирующих частей. Диффузионная сварка осуществляется при относительно длительном воздействии повышенной температуры и незначительной пластической деформации.

Диффузионные процессы протекают достаточно активно при нагреве металлов до температур рекристаллизации (0,4 Тплавления) и давлениях, необходимых для пластического деформирования микро выступов и их смятия с целью обеспечения физического контакта по всей свариваемой поверхности.

Диффузионную сварку выполняют в вакууме (сварка химически активных металлов) или в атмосфере защитных или инертных газов.

Схема установки для диффузионной сварки показана на рис. 2.28.

Свариваемые заготовки 5 устанавливают внутри камеры 3, охлаждае мой водой, подаваемой по трубам 2. В камере, насосом 7, создается вакуум (10-3…10-5 Па) (или нагнетаются защитные или инертные га зы). Нагрев заготовок производится с помощью нагревателя или ин дуктора ТВЧ 4. Все вводы в камеру (к насосу, к генератору 8, к штоку поршня 6) герметизируются.

Процесс сварки идет в две стадии. На первой стадии заготовки нагреваются, и прикладывается давление. Происходит пластическое деформирование микровыступов и разрушение тонких пленок на кон тактирующих поверхностях заготовок. На второй стадии заготовки выдерживаются под давлением. Образуется объемная зона взаимного соединения под действием диффузии. С целью ускорения процесса (сварка тугоплавких металлов и сплавов) в камеру может быть введен электронный луч, позволяющий нагревать заготовки с более высокой скоростью. Для получения качественного соединения, свариваемые поверхности заготовок необходимо предварительно очищать от окис ных пленок и загрязнений.

Диффузионная сварка позволяет: соединять металлы, сплавы и керамические материалы в различных сочетаниях и соединять заго товки с большой разницей по толщине. Как правило, полученные со единения не нуждаются в последующей механической обработке.

Контрольные вопросы 59. В какой атмосфере выполняют диффузионную сварку?

60. Какие материалы сваривают диффузионной сваркой?

2.5. Плазменная сварка Плазменная сварка - сварка плавлением, при которой нагрев производится сжатой дугой.

Источником теплоты при плазменной сварке является плазмен ная струя – направленный поток ионизированных частиц газа, с тем пературой до 20000оС. Плазменная дуга, являясь концентрированным источником теплоты, обладает большой проплавляющей способно стью.

Плазменной дугой можно сваривать заготовки без разделки кромок толщиной до 10 мм. Плазменная дуга, обладая высокой ста бильностью, позволяет выполнять микроплазменную сварку заготовок толщиной 0,025…0,8 мм. Если увеличить расход плазмообразующего газа, то можно резко поднять тепловую мощность, скорость истечения и давление плазмы. Такая дуга дает сквозное проплавление, и выдува ет расплавленный метал, т.е. возможно осуществлять резку металла.


Плазменную дугу используют для сварки металлов (высоколегиро ванной стали, сплавов титана, никеля, молибдена, вольфрама) и неме таллов;

резки всех материалов;

наплавки;

напыления и так далее.

Различают два вида плазмы: изотермическую (возникает при на греве газа до температур, достаточных для термической ионизации га за) и газоразрядную (образуется при электрическом разряде газа).

Получение изотермической плазмы требует предварительного нагрева газов до 3000…5000оК. При этих температурах кинетическая энергия атомов достигает значений, при которых в результате взаим ных столкновений, разрушаются их внешние электронные оболочки, и нейтральные атомы превращаются в положительно заряженные ионы.

Освободившиеся электроны выбивают новые электроны с оболочек других атомов, и процесс наращивания электронов и ионов приобре тает лавинообразный характер. Газ переходит в состояние плазмы.

Если плазмообразующим газом является водород, то практически все его ядра теряют электронную оболочку и плазма представляет собой смесь их положительно заряженных ядер и не связанных с ними отри цательно заряженных электронов. Если в образовании плазмы участ вуют ядра с большим, чем у водорода атомным весом (имеющих большее количество электронных оболочек, например - аргон), то атомы теряют электроны с внешних оболочек. При температуре 10000…2000оК ионизация не заканчивается. Плазма состоит из сво бодных электронов и ионов сохранивших на своих внутренних обо лочках электроны. Следовательно, проникающая (проплавляющая) способность такой плазмы выше, чем у водородной. Однако для зажи гания такой плазмы необходим дополнительный нагрев (введение до полнительной энергии).

Возбуждение газоразрядной плазмы осуществляется с помощью дугового разряда. При соответствующей разности потенциалов и силе тока, между катодом и анодом возбуждается дуговой разряд. При ат мосферном давлении температура столба электрической дуги равна 5000…6000оК. Если электрический дуговой разряд обдувать потоком плазмообразующего газа, то возможно возбуждение плазменной дуги.

Строение возбужденной плазменной дуги показано на рис. 2.29.

По длине дуги можно выделить три области: I – анодная;

II – столб дуги и III – катодная. На аноде электроны свободно входят в материал электрода, ионам покинуть электрод значительно труднее. Поэтому у анода произойдет скопление электронов. В анодной области появится отрицательный объемный заряд, обуславливающий падение напряже ние Uа (Uа=1…5 В, плотность тока iа=1…100 А/ мм2). На катоде ионы газа свободно проходят к электроду, а электронам, для того чтобы выйти из электрода, необходимо преодолеть потенциальный барьер.

Это приводит к скоплению ионов у катода. В катодной области поя вится положительный объемный заряд обуславливающий падение на пряжение Uк (Uк=5..10 В, плотность тока iк=10…1000 А/ мм2). Обе пе реходные области (анодная и катодная) растянуты на величину соиз меримую с длиной свободного пробега электрона и характеризуются резким скачком температуры от относительно холодных электронов к горячей плазме. Между переходными областями располагается ци линдрический канал, заполненный квазинейтральной плазмой (столб дуги III). Под квазинейтральностью (квази – как бы) плазмы понима ют равенство нулю алгебраической суммы зарядов в достаточно большом объеме (нет избытка электронов или ионов). Масса ионов на порядок больше массы электронов, поэтому, более подвижные элек троны отбирают практически всю энергию электрического поля дуги.

Поэтому принято считать, что ток в столбе дуги переносится электро нами.

Плазменные горелки Схемы плазменных горелок приведены на рис. 2.30. В корпусе горелки, размещены два основных элемента: электрод 8 и газовая ка мера 7. Через формирующее сопло 9 газовой камеры пропускается плазмообразующий газ.

Возбуждаемая плазменная дуга является сочетанием электриче ской дуги и обжатия дуги струей газа, что приводит к уменьшению площади поперечного сечения дуги и резкому повышению температу ры дуги. В установившейся плазменной дуге можно различить на сколько однородных участков разряда. На поверхности электрода располагается катодная область (рис. 2.29). Между катодной областью верхним срезом цилиндрической части сопла (рис. 2.30, а) находится закрытий столб (участок) дуги 5. Это участок относительно спокойно го и относительно холодного потока газа. Между входным и выход ным срезами цилиндрической части сопла 9 находится участок дуги, подвергаемый сжатию холодными стенками канала – сжатый участок 4. Далее располагается открытый участок 3 стабилизированный соос ными потоками плазмы и оболочкой более холодного газа. В зоне сварки располагается факел 1 дуги. Сжатие дуги и уменьшение ее по перечного сечения происходит конусной части сопла 9. В результате сжатия температура центральной части дуги поднимается до 10000…50000оК. Внутренний слой дуги превращается в плазму, а на ружный слой, омывающий стенки сопла остается относительно хо лодным. Этот слой играет роль электрического и теплового изолятора.

Он препятствует отклонению столба дуги от заданного направления и замыканию столба дуги на стенки сопла.

Различают плазменную дугу прямого и косвенного действия. В дуге прямого действия (рис. 2.30, а), в качестве анода используются свариваемые заготовки. При этом тепловая энергия вводится в зону сварки столбом дуги по всей его длине (КПД дуги равен 60…70%).

Однако такая дуга неприменима при обработке заготовок из диэлек трических материалов. Дуга косвенного действия (рис. 2.30, б) горит между электродом и корпусом горелки (свариваемые заготовки не включены в электрическую цепь). Так как анодом является корпус го релки, то анодное пятно располагается внутри цилиндрического от верстия сопла. Поэтому, температура и скорость истечения плазмы по выходу из сопла резко уменьшаются, что приводит к уменьшению КПД дуги до 30…40% и уменьшению стойкости сопла. Однако такая дуга позволяет обрабатывать не электропроводные и тонколистовые материалы.

Стабилизации дуги осуществляется двумя методами: осевым и вихревым. При осевой стабилизации (рис. 2.30, в) плазмообразующий газ подается вдоль оси электрода 8 (траектория 14). Газ охлаждает электрод. Проходя через конусный канал сопла, газ обжимает столб дуги и стабилизирует его. Этот способ стабилизации предъявляет вы сокие требования к соосности электрода и каналов сопла. При вихре вой стабилизации (рис. 2.30, г) газ поступает в газовую камеру 7 по касательной к окружности поперечного сечения сопла (траектория 15). Газ в камере движется по спирали, охватывая столб дуги вихре вым потоком, что обеспечивает автоматическую и точную фокуси ровку дуги по оси канала. За счет равномерной толщины газовой обо лочки возрастает стойкость сопла.

Плазмообразующие газы (среды) Плазмообразующая среда должна обеспечить наибольшую удельную тепловую мощность дуги при заданном расходе газа и за траченной электрической энергии. Среда должна обеспечить возмож ность концентрации полученной энергии в тонкий плазменный шнур.

Выбор среды определяется технологическими особенностями способа сварки, надежностью использования плазменной горелки, характери стиками имеющегося сварочного оборудования и экономическими показателями.

В состав среды могут входить одно-, двух- или многокомпо нентные газы (аргон, азот, воздух, смесь аргона и азота с водородом, аммиак, вода).

Аргон – инертный одноатомный газ с низкой теплопроводно стью. Аргон хорошо защищает вольфрамовый электрод и сопло от пе регрева и разрушения. Аргон обладает низкой напряженностью элек трического поля, поэтому не требуется высокого напряжения для воз буждения дуги и обеспечивается надежный устойчивый процесс горе ния дуги. Однако аргоно-плазменная сварка приводит к появлению литой структуры сварного шва и зоны термического влияния.

Гелий – инертный одноатомный газ, обладающий большей теп лопроводностью, чем аргон. Гелий обеспечивает высокую напряжен ность электрического поля в столбе дуги (в четыре раз больше, чем аргон) и лучше преобразует электрическую энергию в тепловую. Для ионизации гелия требуется больше энергии, поэтому чаще всего гелий применяется в смеси с аргоном. Гелий хорошо защищает вольфрамо вый электрод от разрушения, но при рабочих температурах ( 10000оК) теплопроводность гелия значительно меньше, чем меди, по этому он не обеспечивает надежной защиты медного сопла.

Азот (в воздухе находится 78% азота, поэтому, вместо чистого азота можно применять воздух) – двухатомный газ, хорошо стабили зирующий плазменную дугу. При рабочих температурах теплосодер жание азота в пять раз больше, чем у аргона. По сравнению с аргоном, азот активнее взаимодействует с вольфрамом с образованием нитри дов вольфрама, что снижает стойкость вольфрамовых электродов. На личие в техническом азоте примесей (до 1% кислорода) обуславливает образование оксидов вольфрама. Поэтому желательно применять цир кониевые или гафниевые электроды. Плазменная сварка в атмосфере азота сопровождается выделением окислов азота, что требует обяза тельного применения вытяжной вентиляции и индивидуальных средств защиты дыхательных путей сварщика.

Воздух - является сильным окислителем металлов из-за наличия в нем кислорода. Поэтому необходимо применять только цирконие вые или гафниевые электроды. Напряженность электрического поля дуги в кислородной атмосфере ниже, чем в азотной, поэтому преобра зование энергии менее эффективно. При взаимодействии кислородной плазмы с черными металлами, интенсивно протекающие термохими ческие процессы обеспечивают более глубокое проплавление. Кисло род активно окисляет не только металл заготовок, но и электрод и со пло.

Водород - двухатомный газ с напряженностью дугового столба значительно большей, чем у аргона, что предопределяет лучшее пре образование электрической энергии в тепловую. Диссоциация и иони зация водорода происходит при более низких температурах, чем у ге лия и аргона. Поэтому теплосодержание водородной плазмы пример но в четыре раза выше, чем у аргоновой. Водород обладает высокой теплопроводностью, поэтому происходит быстрый нагрев (перегрев) сопла и его разрушение. Водород редко применяется как самостоя тельный плазмообразующий газ. Чаще всего его применяют в качест ве добавки к аргону или к азоту, в пропорции 2:1. Применение арго но–водородной смеси (до 35% водорода) позволяет проводить резку алюминиевых сплавов с чистыми и ровными кромками.

Вода – может использоваться как самостоятельная плазмообра зующая среда или как добавка к рабочему газу. Молекула воды обла дает большой устойчивостью к нагреву. Только при 1000оК водяной пар начинает диссоциировать на водород кислород: 2Н2О 2Н2 + О + 136,8 ккал. При повышении температуры до 5000оК вода полностью распадется на водород и кислород. При этой температуре происходит диссоциация водородной молекулы: Н2 2Н + 105 ккал. Поглощение тепла приводит к интенсивному охлаждению периферийных слоев ду ги и концентрации тепла по оси дуги. Возрастает температура ядра дуги, что увеличивает ее проплавляющую способность. Одновремен но, контакт дуги с относительно холодной заготовкой приводит к ре комбинации водорода и кислорода с выделением дополнительного те пла.

Техника безопасности Наибольшую опасность для оператора при плазменной обработ ке представляют: высокочастотный шум, интенсивное ультрафиоле товое излучение, высокое напряжение источников питания, выделение аэрозолей сложного химического состава и токсичных газов, брызги расплавленного металла.

При плазменной обработке генерируется шум в диапазоне 50…40000 Гц, уровень шума на расстоянии 0,5 м от плазмотрона до ходит до 132 дБ (на 52 дБ больше нормы). Поэтому для защиты опера тора необходимо использовать шумопоглощающие стеновые и пото лочные панели кабины сварщика и индивидуальные средства защиты ушных раковин. Интенсивность ультрафиолетового излучения соиз мерима с излучением при ручной дуговой сварке, что требует приме нения средств защиты.

Эксплуатировать плазменную аппаратуру необходимо с соблю дением «Общих правил техники безопасности и производственной санитарии при электросварочных работах». В соответствии с ГОСТ 1222-63* напряжение холостого хода источников питания для ручных работ не должно превышать: при наличии автоматических устройств отключения источника при обрыве дуги - 180 в;

при отсутствии этих устройств – 90 в.

Контрольные вопросы 61. Что такое плазменная дуга?

62. Как получают газоразрядную плазму?

63. Как осуществляется стабилизация дуги?

64. Опишите работу плазменных горелок?

65. Что входит в состав плазмообразущей среды, и какие требова ния предъявляются к ней?

ГЛАВА 3. ХИМИЧЕСКИЕ СПОСОБЫ СВАРКИ В зависимости от способа превращения химической энергии в тепловую, различают термитную и газовую способы сварки.

3.1. Термитная сварка Термитная сварка – сварка (ТС), при которой для нагрева ис пользуется энергия горения термитной смеси. Термитная смесь – смесь порошков алюминия (реже - магния) с окислами металлов (чаще всего – с закисью железа).

Источником тепла при ТС является экзотермическая реакция (реакция с выделением тепла) при разогреве термитной смеси. На пример, реакция порошка алюминия и закиси железа. Fe2O3 + 2Al = Al2O3 + 2Fe + Q. Реакция начинается при начальном подогреве до 7500С. В процессе реакции температура возрастает до 30000С. железо и окись алюминия плавятся при более низких температурах. При раз личной плотности железа и окиси алюминия они в жидкой фазе раз делены (окись алюминия вверху, железо - внизу). Запас теплоты, ак кумулированный такой жидкостью, используется как для сварки дав лением, так и для сварки плавлением.

ТС применяется для сварки проводов, труб, рельсовых стыков.

3.2. Газовая сварка Газовая сварка (ГС) - сварка плавлением, при которой для на грева используется теплота пламени смеси горючих газов с кислоро дом, сжигаемых с помощью горелки.

Схема ГС показана на рис. 3.1. Кромки заготовок 1 подвергают ся местному нагреву до оплавления сосредоточенным пламенем 4.

Образовавшаяся ванна 6 расплавленного металла контактирует с кромками обоих листов. При перемещении пламени в направлении стрелки «V», под пламенем металл будет расплавляться, а позади в связи с охлаждением – затвердевать, образуя, сварной шов 5. для уве личения рабочего сечения шва и повышения прочности сварного со единения, кромки под сварку делают со скосом (разделка кромок).

Полученный объем заполняют дополнительным расплавленным (при садочным) металлом (пруток 2).

ГС обладает следующими преимуществами: способ сварки сравнительно прост, не требует сложного и дорогого оборудования, а также источника электроэнергии. Изменяя тепловую мощность пла мени, его положение относительно места сварки и скорость сварки, сварщик может в широких пределах регулировать скорость нагрева и охлаждения свариваемого металла. При помощи газовой сварки мож но сваривать почти все металлы, применяемые в технике. Такие ме таллы, как чугун, медь, латунь, свинец легче поддаются газовой свар ке, чем дуговой.

К недостаткам ГС относятся: Небольшая скорость нагрева ме талла и большая зона теплового воздействия на металл. Однако при правильно выбранной мощности пламени, умелом регулировании его состава, надлежащей марке присадочного металла и соответствующей квалификации сварщика ГС обеспечивает получение высококачест венных сварных соединений. Вследствие сравнительно медленного нагрева металла пламенем и относительно невысокой концентрации тепла при нагреве, производительность ГС существенно снижается с увеличением толщины свариваемого металла. Например, при толщине стали 1мм, скорость газовой сварки составляет около 10 м/час, а при толщине 10 мм - только 2 м/час. Поэтому ГС стали толщиной свыше мм мало производительна. Стоимость горючего газа (ацетилена) и ки слорода при газовой сварке выше стоимости электроэнергии при ду говой и контактной сварке. Вследствие этого ГС обходится дороже, чем электрическая. Процесс ГС труднее поддается механизации и ав томатизации, чем процесс электрической сварки. Поэтому автомати ческая ГС многопламенными линейными горелками находит приме нение только при сварке обечаек и труб из тонкого металла продоль ными швами.

ГС применяют при: Изготовлении и ремонте изделий из тонко листовой стали (сварка сосудов и резервуаров небольшой емкости, за варка трещин, вварка заплат). Сварке трубопроводов малых и средних диаметров (до 100мм) и фасонных частей к ним. Ремонтной сварке литых изделий из чугуна, бронзы и силумина (заварка литейных де фектов). Сварке изделий из алюминия и его сплавов, меди, латуни, свинца. Наплавке латуни на детали из стали и чугуна. Сварке ковано го и высокопрочного чугуна с применением присадочных прутков из латуни и бронзы, низкотемпературной сварке чугуна.

Газы для газовой сварки В ГС используются горючие газы: ацетилен, водород, коксовый газ, метан, пропан, бутан, пары керосина и бензина (табл. 3.1).

Таблица 3.1.

Характеристика горючих газов, применяемых при сварке пламени при сго рании в кислоро Расход кислоро да на 1 м3 горю нормальных ус Плотность при ловиях, в кг/м Наименование горючего газа Пределы взрываемости го Температура де, град. С рючей смеси, % чего, м С воздухом С кислородом Ацетилен 1,0…1,3 2,2…81 2,3… 1,09 3050- Метан 1,5…1,8 4,8…16,7 5,0…58, 0,67 2400- Пропан 3,4…3,8 2,0…9,5 2,0… 1,88 2600- Бутан 3,2…3,4 1,5…8,5 2,0… 2,54 2400- Основным горючим газом является ацетилен. Ацетилен - бес цветный газ, с резким запахом, ядовит для человека, взрывоопасен.

Ацетилен получают из природного газа термоокислительным пироли зом метана с кислородом (используется для снаряжения ацетиленовых баллонов) или в специальных ацетиленовых генераторах при взаимо действии карбида кальция с водой: CaC2+2H2O=C2H2+Ca(OH)+ Q.

один кг. Карбида кальция дает 230…280 л газообразного ацетилена и выделяется до 475 ккал тепла.

Оборудование для газовой сварки Ацетиленовые генераторы – аппараты для получения ацетилена из карбида кальция.

Согласно ГОСТ 5190-78* ацетиленовые генераторы различают по производительности, устройству и по системе взаимодействия кар бида кальция с водой. По производительности выпускаются генерато ры на 0,5;

0,75;

1,25;

2,5;

3,5;

5;

10;

20;

40;

80;

160 и 320 м3/час ацети лена. Генераторы подразделяются на передвижные (производитель ность до 3,2 м3/час) и стационарные (производительность 5… м3/час). Различают генераторы низкого (до 0,01 МПа);

среднего (0,01…0,15 МПа) и высокого (более 0,15 МПа) давления.

По системе регулирования взаимодействия карбида кальция с водой различают генераторы с количественным регулированием и ге нераторы с регулированием продолжительности взаимодействия кар бида кальция с водой. В генераторах с количественным регулировани ем применяют дозировку карбида кальция или воды. Если дозируется карбид кальция, то система называется «карбид в воду». При дозиров ке воды и одновременной загрузке всего количества карбида кальция система называется «вода на карбид». Применяют также комбиниро ванную систему, при которой дозируют оба вещества. В генераторах с повременной системой регулирования контакт карбида кальция с во дой происходит периодически. Если подвижным веществом является карбид кальция, то система носит название «погружения», если под вижной средой является вода, то - «вытеснения». С целью получения более четкого регулирования газообразования и уменьшения сброса газа в атмосферу применяют комбинацию двух указанных систем в одном генераторе.

В генераторах с системой «карбид в воду» (марки: ГПР-65;



Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 7 |
 

Похожие работы:





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.