Сварка

Ручная дуговая сварка

Б. Д. Малышев, В. И.
Мельник, И. Г. Гетия

Допущено Государственным комитетом СССР по народному образованию
в качестве учебника для профессионально-технических училищ

ВВЕДЕНИЕ

Значительная роль в совершенствовании и развитии народного
хозяйства отводится строительно-монтажным организациям и промышленности
строительных материалов. Техническая реконструкция и перевооружение на базе
новой техники многих отраслей промышленности, транспорта, сельского
хозяйства, строительство жилых домов, развитие материальной базы,
культурно-просветительных и спортивных сооружений возможны только при
активном участии строителей. Для успешного выполнения этой работы
строительно-монтажные организации и предприятия строительных материалов
должны ежегодно пополняться квалифицированными рабочими кадрами
электросварщиков, подготовку которых проводят профессионально-технические
училища (ПТУ).

Сваркой называется процесс получения неразъемных
соединений посредством установления межатомных связей между соединяемыми
частями при их нагревании и расплавлении или пластическом деформировании. При
дуговой сварке для нагрева и расплавления используют электрическую дугу,
которую открыл в 1802 г. профессор физики Санкт-Петербургской
медико-хирургической академии В. В. Петров и указал на возможность ее
применения для освещения и плавления металлов. В 1881 г. русский изобретатель
Н. Н. Бенардос применил электрическую дугу (1.1, а) для плавления и сварки
металла неплавящимся, угольным электродом с дополнительной присадочной
проволокой. Неплавящимся электродом называют стержень из электропроводного
материала, включаемый в цепь сварочного тока для подвода его к сварочной
дуге, и не расплавляющийся при сварке. Н. Н. Бенардос применил для этой цели
угольный электрод, а присадочную проволоку употребил для заполнения зазора
между свариваемыми деталями в качестве присадочного металла. В 1888 г. инженер-изобретатель
Н. Г. Славянов разработал и применил способ дуговой сварки металлическим
электродом (1.1, б), при котором не требовалось дополнительного прутка, так
как плавящийся электрод, включенный в сварочную цепь, подводил ток к дуге и,
расплавляясь, заполнял зазор между соединяемыми частями как присадочный
металл. Расплавленный дугой жидкий металл детали, электрода или присадочного
прутка легко смешивается, образуя общую ванночку. При ее охлаждении металл затвердевает
и укрепляются его межатомные связи. Сварным соединением называют неразъемное
соединение, выполненное сваркой. Сварной шов — это участок сварного
соединения, образовавшийся в результате кристаллизации расплавленного металла
или в результате пластического деформирования при сварке давлением или
сочетания кристаллизации и деформации. На 1,1, в показана схема сварки
деталей пластическим деформированием путем их сжатия на прессе (кромки
деталей предварительно нагреты в печи). Некоторые пластические металлы (медь,
алюминий и др.) сваривают пластическим деформированием без предварительного
нагрева.

Дуговая сварка обладает значительным преимуществом по
сравнению с ранее применявшимся в строительстве соединением частей
конструкций при помощи клепки: уменьшается расход металла, повышается производительность
труда, сокращаются сроки строительства и его стоимость. Развитию процесса
сварки уделяется большое внимание. Научно-исследовательские институты и
лаборатории высших учебных заведений и заводов работают над
усовершенствованием сварки. Эту работу возглавляет Институт электросварки им.
Е. О. Патона,   добившийся   значительных успехов в
создании новых типов сварочного оборудования и видов сварки. Ежегодно
пополняются кадры инженеров, техников и рабочих-сварщиков, заканчивающих
обучение в институтах, техникумах и производственно-технических училищах. В
строительно-монтажных организациях большим почетом и уважением пользуются
рабочие-электросварщики, большая часть которых занята ручной дуговой сваркой.
Механизация процесса сварки в строительстве затруднена вследствие
необходимости выполнения большого количества сварных швов в разных местах
строительной конструкции, в неудобных и различных пространственных
положениях, поэтому ручная сварка еще надолго останется одним из важных и
ответственных технологических процессов при сооружении объектов строительства
и реконструкции народного хозяйства страны.

После окончания ПТУ и получения квалификации сварщика
ручной дуговой сварки, работая на заводе строительных материалов или на
строительстве, сварщику предстоит выполнять разнообразную работу по ручной
дуговой сварке элементов строительных конструкций — колонн, ферм,
резервуаров, опор, сосудов, арматуры железобетона и множество других
конструкций из стали, цветных металлов и их сплавов. При ремонте оборудования
потребуются сварка чугунных деталей и наплавка твердых сплавов. Сварщик
должен знать физическую сущность отдельных видов сварки, технологию и технику
их выполнения для образования сварных соединений требуемого качества. Он
должен также знать аппаратуру и технологию плазменной и воздушно-дуговой и
подводной резки металлов и уметь применять4ее на практике после сдачи
соответствующих испытаний. Поэтому программой подготовки сварщиков
предусмотрен, помимо практических занятий, на проведение которых отводится
большая часть учебного времени, также курс теоретических занятий по основам
сварочного дела.

Программой подготовки сварщиков в ПТУ предусмотрена
подготовка электросварщиков ручной дуговой сварки 3—4 разрядов. Сварщик 3-го
разряда должен знать устройство электросварочного оборудования, свойства и
значения электродных покрытий и защитных газов, сортамент и маркировку
применяемых основных и сварочных материалов, требования к сварным швам,
причины возникновения сварочных напряжений и деформаций и методы их
предупреждения» основные виды контроля качества сварных швов и нормы расхода
сварочных материалов; кроме того, он должен знать основы экономики труда и
работы по бригадному подряду, правила охраны труда, пожарной безопасности,
внутреннего распорядка и гигиены труда. Он должен уметь выполнять работы по
ручной дуговой и аргонодуговой сварке различных металлов и конструкций, уметь
наплавлять изношенные детали и производить воздушно-дуговую резку и строжку
металлов.

К сварщику 4-го разряда, кроме того, предъявляются
дополнительные требования: он должен знать основные законы электротехники,
способы испытания сварных швов, особенности сварки и воздушно-дуговой резки
на постоянном и переменном токе, механические свойства свариваемых металлов и
сварных швов, должен уметь подобрать режим сварки по приборам и читать
чертежи сварных конструкций. Дополнительно к требованиям, предъявляемым к
сварщикам 3-го разряда, он должен уметь выполнять работы по сварке
конструкций и трубопроводов из конструкционных сталей, цветных металлов и
сплавов, сваривать детали из чугуна, наплавлять сложные детали и инструмент,
выполнять воздушно-дуговую резку и строжку деталей из различных металлов во
всех пространственных положениях.

Программа трехгодичного обучения в ПТУ предусматривает
сочетание теоретических и практических занятий учащихся, а также попутное
прохождение общеобразовательного цикла.

В учебнике даны основные сведения по ручной дуговой
сварке, которые необходимо знать будущему сварщику в соответствии с
программой теоретической подготовки.

Высокая теоретическая подготовка сварщиков, работающих в
условиях бригадного хозяйственного расчета, будет способствовать развитию
творческой инициативы рабочих, укреплению производственной дисциплины и
повышению производительности труда.

Рис. 1.26 иллюстрирует сварку покрытым электродом. По указанной выше схеме между деталями (1) и электродом (6) зажигается сварочная дуга. Обмазка (5) при расплавлении защищает сварочный шов от окисления, улучшает его свойства путем легирования. Под действием температуры дуги электрод и материал заготовки плавятся, образуя сварную ванну (7), которая в дальнейшем кристаллизуется в сварной шов (2), сверху последний покрывается флюсовой корочкой (3), предназначенной для защиты шва. Для получения качественного шва сварщик располагает электрод под углом (15-20)0 и перемещает его по мере расплавления вниз для сохранения постоянной длины дуги (3-5) мм и вдоль оси шва для заполнения разделки шва металлом. При этом обычно концом электрода совершают поперечные колебательные движения для получения валиков требуемой ширины.

Автоматическая сварка под флюсом.

Широко применяют автоматическую сварку плавящимся электродом под слоем флюса. Флюс насыпается на изделие слоем толщиной (50-60) мм, в результате чего дуга горит не в воздухе, а в газовом пузыре, находящемся под расплавленном при сварке флюсом и изолированным от непосредственного контакта с воздухом. Этого достаточно для устранения разбрызгивания жидкого металла и нарушения формы шва даже при больших токах. При сварке под слоем флюса обычно применяют силу тока до (1000-1200) А, что при открытой дуге невозможно. Таким образом, пари сварке под слоем флюса можно повысить сварочный ток в 4-8 раз по сравнению со сваркой открытой дугой, сохранив при этом хорошее качество сварки при высокой производительности. При сварке под флюсом металл шва образуется за счет расплавления основного металла (около2/3) и лишь примерно 1/3 за счет электродного металла. Дуга под слоем флюса более устойчива, чем при открытой дуге. Сварка под слоем флюса производится голой электродной проволокой, которая с катушки подается в зону горения дуги сварочной головкой автомата, перемещаемой вдоль шва. Впереди головки по трубе в разделку шва поступает зернистый флюс, который, расплавляясь в процессе сварки, равномерно покрывает шов, образуя твердую корочку шлака.

Таким образом, автоматическая сварка под слоем флюса отличается от ручной сварки по следующим показателям: стабильное качество шва, производительность в (4-8) раз больше, чем при ручной сварке, толщина слоя флюса - (50-60) мм, сила тока - (1000-1200) А, оптимальная длина дуги поддерживается автоматически, шов состоит на 2/3 из основного металла и на 1/3 дуга горит в газовом пузыре, что обеспечивает отличное качество сварки.

Электрошлаковая сварка.

Электрошлаковая сварка является принципиально новым видом процесса соединения металлов, изобретенном и разработанным в ИЭС им. Патона. Свариваемые детали покрываются шлаком, нагреваемом до температуры, превышающей температуру плавления основного металла и электродной проволоки.

На первой стадии процесс идет так же, как и при дуговой сварке под флюсом. После образования ванны из жидкого шлака горение дуги прекращается и оплавление кромок изделия происходит за счет тепла, выделяющегося при прохождении тока через расплав. Электрошлаковая сварка позволяет сваривать большие толщи металла за один проход, обеспечивает большую производительность, высокое качество шва. 

Схема шлаковой сварки

Рис. 1.27. Схема шлаковой сварки:

1 - свариваемые детали, 2 - сварной шов, 3 - расплавленный шлак, 4 - ползуны, 5 - электрод

Схема электрошлаковой сварки показана на рис. 1.27. Сварку ведут при вертикальном расположении деталей (1), кромки которых так же вертикальны или имеют наклон не более 30 o к вертикали. Между свариваемыми деталями устанавливают небольшой зазор, куда насыпают порошок шлака. В начальный момент зажигается дуга между электродом (5) и металлической планкой, устанавливаемой снизу. Дуга расплавляет флюс, который заполняет пространство между кромками свариваемых деталей и медными формующими ползунами (4), охлаждаемыми водой. Таким образом, из расплавленного флюса возникает шлаковая ванна (3), после чего дуга шунтируется расплавленным шлаком и гаснет. В этот момент электродуговая плавка переходит в электрошлаковый процесс. При прохождении тока через расплавленный шлак выделяется джоулево тепло. Шлаковая ванна нагревается до температур (1600-1700) 0С, превышающих температуру плавления основного и электродного металлов. Шлак расплавляет кромки свариваемых деталей и погруженный в шлаковую ванну электрод. Расплавленный металл стекает на дно шлаковой ванны, где и образует сварочную ванну. Шлаковая ванна надежно защищает сварочную ванну от окружающей атмосферы. После удаления источника тепла, металл сварочной ванны кристаллизуется. Сформированный шов покрыт шлаковой коркой, толщина которой достигает 2 мм.

Повышению качества шва при электрошлаковой сварке способствует ряд процессов. В заключение отметим основные преимущества электрошлаковой сварки.

-              Газовые пузыри, шлак и легкие примеси удаляются из зоны сварки по причине вертикального расположения сварного устройства.

-              Большая плотность сварного шва.

-              Сварной шов менее подвержен трещинообразованию.

-              Производительность электрошлаковой сварки при больших толщинах материалов почти в 20 раз превышает аналогичный показатель автоматической сварки под флюсом.

-              Можно получать швы сложной конфигурации. 

-               Этот вид сварки наиболее эффективен при соединении крупногабаритных деталей типа корпусов кораблей, мостов, прокатных станов и пр.

Данная рубрика нашего Интернет-магазина посвящена сварочному оборудованию и комплектующим к нему. Здесь найдет все необходимое и профессионал сварочного дела, и любитель, который знает сварку, только в пределах ремонта по дому или изготовления нехитрых изделий из металла. Сварщику-любителю будет интересна инверторная сварка, которая дает ему много возможностей для работы. Профессионалы также не обходят стороной инверторную сварку. Она удобна в эксплуатации, эргономична.

С
двумя симмет­ричными лома­ными скосами кромок

30-75

С27

С
двумя несим­мет­ричными скосами кромок

12-120

С39

С40

Угло­вое

С
отбор­товкой одной кромки

1-4

У1

Односторон­ний

1-12

У2

Без
скоса кромок

1-6

У4

1-30

Двусторонний

2-8

У5

2-30

Со
скосом одной кромки

Односторонний

3-60

У6

Двусторонний

У7

Угло­вое

С
двумя симмет­ричными скосами одной кромки

8-100

У8


Посетители Weldex 2015:

5 281Посетитель

Наверх