Высокопроизводительные способы ручной дуговой сварки
Обновлено: 18.04.2024
Для повышения производительности ручной дуговой сварки разработано несколько способов.
1. Один из них называется сваркой с глубоким проплавлением (благодаря такому методу производительность труда возрастает примерно на 50–70 %), в основу которого положено уменьшение объема наплавленного металла на единицу длины сварного шва. Чтобы добиться этого, применяют электрод с увеличенной толщиной покрытия. Поскольку его стержень расплавляется быстрее, чем покрытие, то последнее образует своеобразный «чехольчик», опираясь на который сварщик перемещает электрод вдоль шва, причем совершать колебательные движения не требуется. При сварке электрод надо наклонять к линии шва под углом в 70–80° (рис. 76). В процессе сварки расплавленный металл под давлением газов стремится в сторону, противоположную движению электрода, и формирует валик шва. Одновременно с этим основной металл открывается и оказывается под непосредственным воздействием сварочной дуги.
Рис. 76. Положение электрода при сварке с глубоким проплавлением (стрелкой указано направление сварки): 1 – шлак; 2 – металл шва; 3 – сварной шов; 4 – электрод; 5 – основной металл
Для образования узкого шва необходимо увеличить нажим на электрод в направлении сварки, а для получения широкого шва – ослабить его.
Глубина проплавления основного металла возрастает за счет короткой дуги и значительной концентрации теплоты. При этом «чехольчик» препятствует разбрызгиванию металла и снижает его потери на угар. Сварочный ток повышают на 4060 %, что тоже способствует увеличению глубины проплавления (с каждыми 50 А глубина провара увеличивается на 1 мм).
2. Повышает производительность сварочных работ применение одновременно двух или нескольких электродов. Сдвоенный электрод образуют два стержня длиной 450 мм, изготовленные из электродной проволоки. Их складывают вместе и наносят общий слой покрытия, вес которого должен составлять 25 % от веса стержней. Приемы сварки не отличаются от тех, что ведутся одиночным электродом (это касается и сварочного тока, который может быть как постоянным, так и переменным). Основная разница заключаются в том, что:
– сдвоенный электрод держат так, чтобы оси его стержней попадали в плоскость оси шва;
– электродержатель должен поддерживать контакт с обоими стержнями электрода;
– шов располагают под небольшим углом (5-10°);
– рабочий ведет сварку по направлению к себе и наклоняет электрод под углом в 60–70° к поверхности металла.
Сварка сдвоенными электродами обладает следующими преимуществами:
– позволяет работать при повышенном токе, благодаря чему объем наплавленного металла и производительность труда возрастают на 50–80 %;
– время полезного горения дуги увеличивается вдвое, поскольку можно сказать, что работа ведется электродом длиной 900 мм. Следовательно, время на смену электрода сокращается в 2 раза;
– условия труда улучшаются, потому что при стабильном горении сварочной дуги электрод не перегревается, а жидкий металл меньше разбрызгивается;
– за один проход можно сварить металл толщиной до 12 мм.
Количество электродов можно увеличить. В этом случае сварку осуществляют пучком электродов, которые складывают и прихватывают в точке контакта с электродержателем, вследствие чего одновременно все электроды обеспечиваются током (хотя корневой шов следует накладывать одиночным электродом). Благодаря такой работе производительность сварки повышается примерно в 2 раза, а расход электроэнергии снижается приблизительно на 2030 %.
Ориентировочные режимы работы увеличенным количеством электродов представлены в табл. 23.
Таблица 23. РЕЖИМЫ РУЧНОЙ ДУГОВОЙ СВАРКИ НЕСКОЛЬКИМИ ЭЛЕКТРОДАМИ
3. В ряде случаев, в частности при выполнении швов со значительным объемом наплавленного металла (например, при заварке дефектов стального литья, наплавке и др.), применяют сварку трехфазной дугой (рис. 77).
Рис. 77. Схема горения сварочных дуг при сварке трехфазной дугой: 1 – основной металл; 2, 6 – дуга между электродом и металлом; 3, 4 – электрод; 5 – дуга между электродами
Суть данного способа заключается в том, что к двум электродам и основному металлу подключается переменный ток одновременно от трех фаз источника тока (две фазы к электродержателю, одна – к основному металлу). Это означает, что возбуждаются три сварочные дуги: две между электродами и металлом, а третья – между электродами. Благодаря такому способу сварки увеличиваются количество выделяющейся теплоты, скорость плавления электродов и производительность труда (в 2–3 раза).
В совокупности это означает, что за 1 час горения трехфазной дуги и при использовании электродов диаметром 6 мм количество наплавленного металла во время работы может составить 8 кг.
Понятно, что для такой сварки необходимы особые электроды (рис. 78).
Рис. 78. Конструктивная схема двухстержневого электрода для сварки трехфазной дугой: 1 – электрод; 2 – общее покрытие; 3 – зачищенный конец
Расстояние между электродами определяется диаметром стержня (табл. 24). Таблица 24. СООТНОШЕНИЕ ДИАМЕТРА СТЕРЖНЕЙ ЭЛЕКТРОДОВ И РАССТОЯНИЯ МЕЖДУ НИМИ
Трехфазной дугой выполняют стыковые и тавровые соединения в нижнем положении и под углом в 45°. Тавровое соединение предпочтительнее варить «в лодочку». Чтобы увеличить глубину провара и предотвратить пористость шва, необходимо, чтобы конец электрода касался основного металла кромкой козырька покрытия, появляющегося при плавлении. При сварке в нижнем положении величина сварочного тока составляет 200–220 и 280–320 А при диаметре электрода 5 и 6 мм соответственно.
Режимы сварки стыковых соединений наглядно представлены в табл. 25.
Таблица 25. РЕЖИМЫ СВАРКИ СТЫКОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ ТРЕХФАЗНОЙ
1. Также повышает производительность сварка наклонным и лежачим электродами (рис. 79).
Рис. 79. Способы сварки: а – наклонным электродом: 1 – электрод; 2 – обойма; 3 – штанга; б – лежачим электродом: 1, 3 – электроды; 2 – разделка шва
В первом случае электрод устанавливают в штангу с подвижной обоймой, в ней его наклонно фиксируют и подводят через нее ток. При плавлении он будет опускаться вниз, совершая параллельные самому себе движения и сохраняя угол наклона. Одновременно с ним по штанге будет скользить и обойма. Для возбуждения дуги используют вспомогательный, например угольный, электрод. При сварке электрод опирается на основной металл козырьком, который образует плавящееся покрытие, благодаря чему поддерживается стабильное горение дуги.
Чем больше угол наклона электрода относительно изделия, тем шире наплавленный валик. Для получения уширенного валика применяют не один электрод, а гребенку из 3–5 штук. Величину тока увеличивают на 50–70 % по сравнению с обычной ручной сваркой.
Для электрода диаметром 6-10 мм угол наклона должен составлять 25–30° (при меньшем качество шва резко падает, а потери на разбрызгивание металла возрастают). Длина электрода составляет 1200 мм. Ток пропускают из расчета 40 А на 1 мм диаметра электрода.
Такой способ показал особую эффективность при выполнении коротких швов.
Во втором в разделку укладывают толстопокрытый электрод (1,5–3 мм). Дугу возбуждают вспомогательным электродом. Она горит под слоем покрытия и перемещается по длине электрода (которая составляет не более 1200 мм, чтобы не допускать перегрева) по мере того, как он плавится.
Если осуществляется многослойная сварка, то в шов можно заложить несколько электродов (рис. 80), причем каждый из них будет работать от отдельного источника питания.
Рис. 80. Многослойная сварка несколькими лежачими электродами: 1 – основной металл; 2 – электроды; 3 – медная накладка; 4 – бумага; 5 – стальная накладка; 6 – подкладка
Для сварки наклонными и лежачими электродами используют специальные электроды марок ОЗС-12, ОЗС-17 Н, ОЗС-15 Н и диаметром 4, 5 и 6 мм.
Данный текст является ознакомительным фрагментом.
Продолжение на ЛитРес
Металлургия сварки
Металлургия сварки Процессы расплавления и затвердевания металла, в ходе которых его химический состав претерпевает изменения, а кристаллическая решетка – трансформацию, называются металлургическими. Сварка также относится к ним, но по сравнению с другими подобными
Виды сварки
Виды сварки Напомним, что получение неразъемного соединения твердых материалов в процессе их местного плавления или пластического деформирования называется сваркой. Металлы и сплавы, как уже было сказано, являются твердыми кристаллическими телами, состоящими из
Техника дуговой сварки
Техника дуговой сварки Сварочные работы предполагают определенную подготовку деталей, которая включает в себя несколько операций:– правку, которую осуществляют на станках или вручную. Например для правки листового и полосового металла применяют различные
Технология сварки в защитных газах
Технология сварки в защитных газах Дуговая сварка в среде защитных газов получает все большее распространение, поскольку отличается рядом технологических достоинств:– обеспечивает высокую производительность труда и степень концентрации тепла источника питания,
Техника газовой сварки
Техника газовой сварки Газовая сварка – способ универсальный, но при ее выполнении необходимо помнить, что нагреванию подвергается достаточно большой участок вокруг сварного соединения. Поэтому нельзя исключить возникновение коробления и развитие внутренних
Особенности сварки различных материалов
Особенности сварки различных материалов Газовая сварка может быть применена для сваривания различных материалов.1. Сварка легированной стали. В ее состав входят титан, молибден, хром, никель и др. От присутствия тех или иных легирующих компонентов зависят особенности
Метод холодной сварки в домашних условиях
Метод холодной сварки в домашних условиях Сварку стыков полотнищ линолеума вы можете производить двумя способами – горячим, то есть инфракрасными лучами и горячим воздухом, и холодным.Первый метод сварки в основном применяют на производстве, а в домашних условиях –
Метод холодной сварки в домашних условиях Сварку стыков полотнищ линолеума производят следующими способами:– тепловой, то есть инфракрасными лучами и горячим воздухом;– холодный.Первый метод сварки в основном применяют на производстве, а в домашних условиях – только
Способы настила линолеума
Способы настила линолеума Для получения качественного покрытия линолеум принято настилать 2 способами:– с изгибом на стену;– без изгиба на стену.И тот и другой способ позволяют получить аккуратное покрытие при условии соблюдения всех
Способы экстрагирования
Способы экстрагирования Метод мацерации (классический метод) (от лат. maceratio, macero – размягчаю, размачиваю).К одной части травы добавляют 5 или 10 частей экстрагента. Настаивают при периодическом перемешивании при комнатной температуре в течение 7 суток. Жидкая часть
Способы ускорения постройки
Способы ускорения постройки Облегчить и ускорить сооружение теплицы могут готовые оцинкованые двери, форточки, торцевые стенки, шпросы и другие мелкие детали. При использовании полых плит необходимо установить межцентровые расстояния между шпросами крыши и стенок.
Высокопроизводительные способы ручной дуговой сварки
Чтобы облегчить труд сварщика и повысить производительность труда в промышленности, применяют различные высокопроизводительные способы сварки:
Сварка пучком электродов . Принцип этого способа состоит в том, что два или несколько электродов соединяют в пучок (в двух-трех местах, контактные концы сваривают друг с другом), которым при помощи обычного электрододержателя ведут сварку. При сварке пучком электродов дуга возникает между свариваемым изделием и одним из его стержней, по мере оплавления последнего переходит на соседний, т. е. дуга горит попеременно между каждым из электродов пучка и изделием. В результате этого нагрев стержней электродов внутренним теплом будет меньше, чем при сварке одностержневым электродом при той же величине тока. Поэтому при сварке пучком можно устанавливать большую величину тока, чем при сварке одинарным электродом такого же диаметра. А это в свою очередь позволяет увеличить производительность труда.
Сварка с глубоким проваром . Составы некоторых покрытий, нанесенные на стержень электрода более толстым слоем, чем обычно, позволяют сконцентрировать поток тепла сварочной дуги, повысить ее проплавляющее действие — увеличить глубину расплавления основного металла. Сварка в таких случаях ведется короткой дугой, горение которой поддерживается за счет опирания козырьком покрытия на основной металл. Этот способ применяют в основном при сварке угловых и тавровых соединений.
Сварка наклонным электродом . При данном способе сварки оплавляющийся конец электрода опирается о свариваемые кромки, а сам электрод перемещается вдоль линии соединения по мере заполнения разделки кромок.
Сварка лежачим электродом . Сущность этого способа заключается в том, что электрод с качественным покрытием укладывается в разделку шва. Длина дуги в процессе горения равна толщине слоя покрытия. Для сварки лежачим электродом используют электроды диаметром 6—10 мм, длину которых подбирают равной длине шва, но не более 800— 1000 мм. Для удержания уложенного электрода в разделке, а также для изоляции и защиты дуги применяют медные накладки.
Сварка электродами больших диаметров . Для сварки этим способом применяют электроды диаметром 8, 10, 12 мм (при величине тока 350, 450 и 600 А). Сварка электродами больших диаметров имеет следующие недостатки:
- большая масса электрододержателя с электродом приводит к быстрой утомляемости сварщика;
- электродами больших диаметров трудно выполнять сварку в узких местах;
- при сварке электродами больших диаметров возникает значительное магнитное дутье.
Ванная сварка . Сварка широко применяется при соединении стержней арматуры железобетонных конструкций, железнодорожных рельсов и т. д. Ее выполняют одним или несколькими электродами.
Чаще всего применяют электроды УОНИ-13/55У и УОНИ-13/85У при повышенной величине тока, что обеспечивает разогрев свариваемых элементов для создания большой ванны жидкого металла. Ванну жидкого металла удерживают специальной формой. Сварку начинают в нижней части формы в зазоре между торцами стержней, передвигая электрод вдоль этого зазора.
В процессе сварки наплавлямый металл все время должен находиться в жидком состоянии, поэтому электроды следует менять как можно быстрее. Когда уровень жидкого металла будет находиться выше середины сечения стержней, тепловое действие дуги уменьшают, для чего ее направляют в среднюю часть ванны. Для получения прочного сварного шва его выполняют с усилением; уровень шва должен быть выше поверхности стержней.
В конце процесса сварки для ускорения охлаждения ванны периодически прерывают дугу. Для экономии металла применяют разъемные формы, изготовленные из меди или керамики.
Сварка трехфазной дугой . Сущность способа состоит в следующем: в держатель, имеющий два токоподвода, закрепляют электрод, представляющий собой два электродных стержня в общем слое покрытия или два обычных электродных стержня с качественным покрытием. Через токопроводы в держателе к электродным стержням подводят две фазы сварочной цепи. Третью фазу подводят непосредственно к детали. Во время сварки дуга горит между двумя электродами и между каждым электродом и изделием.
Сварку трехфазной дугой применяют при изготовлении конструкций, требующих значительного объема наплавленного металла, при наплавке твердых сплавов, исправлении дефектов в стальном литье, при сварке соединений, требующих глубокого проплавления, и при сварке ванным способом стальной арматуры диаметром 60—120 мм.
Сущность способа заключается в том, что электрод не закрепляется в держателе, а приваривается к нему торцом, что позволяет использовать весь металл его стержня. Применение этого способа сварки позволяет несколько уменьшить число перерывов на смену электродов и на 10—15% сократить расходы сварочных материалов.
Безогарковая сварка . Недостатком этого способа сварки является некоторое ухудшение условий манипулирования электродом и перегрев электрододержателя.
Технология сварки
Коэффициент расплавления. Коэффициент потерь. Коэффициент наплавки. Зависимость величины сварочного тока от диаметра электрода. Зависимость между диаметром и величиной сварочного тока. Производительность процесса дуговой сварки. Погонная энергия.
Чтобы облегчить труд сварщика и повысить производительность труда в промышленности, применяют различные высокопроизводительные способы сварки: Сварка пучком электродов. Сварка с глубоким проваром. Сварка наклонным электродом. Сварка лежачим электродом. Сварка электродами больших диаметров. Ванная сварка. Сварка трехфазной дугой. Безогарковая сварка.
Источники питания сварочной дуги переменного тока (сварочные трансформаторы)
Внешняя характеристика источников питания (сварочного трансформатора, выпрямителя и генератора) — это зависимость напряжения на выходных зажимах от величины тока нагрузки. Зависимость между напряжением и током дуги в установившемся (статическом) режиме называется вольт-амперной характеристикой дуги. Технические характеристики сварочных трансформаторов. Трансформаторы с нормальным магнитным рассеянием. Трансформаторы с развитым магнитным рассеянием. Многопостовые и специальные сварочные трансформаторы. Параллельное включение однофазных сварочных трансформаторов. Осцилляторы и импульсные возбудители дуги.
Источники питания сварочной дуги постоянного тока (сварочные генераторы и выпрямители)
Приемы зажигания и поддержания сварочной дуги
Под сварочной дугой понимают разряд электрического тока, возникающий в газовой среде, в результате которого происходит резкое увеличение температуры, позволяющее переход металла из твердой фазы в жидкую. Умение правильно зажигать, поддерживать и перемещать сварочную дугу определяет квалификацию сварщика. От этого во многом зависит качество сварного соединения и его внешний вид. Правильность подбора дуги лучше проверять на пробной заготовке. Для этого подойдет любой кусок металла, имеющий такие же свойства, как и свариваемые детали. И только после того, как будет полная уверенность, что режимы сварки подобраны правильно, можно приступать к наложению сварочного шва.
Сварочная проволока
В качестве электродного материала для сварочных работ используют несколько десятков марок и диаметров стальной проволоки, каждая из которых предназначен для определенного вида работ. Для низкоуглеродистых, легированных и высоколегированных сталей существуют свои виды проволоки, отличающиеся по химическому составу. Чтобы правильно ориентироваться в этом разнообразии, надо научиться различать маркировку проволоки.
Электроды для дуговой сварки
Флюсы для дуговой сварки
Флюсы для дуговой сварки используют для защиты от вредных воздействий атмосферных газов и металлургической обработки сварочной ванны. Их введение обеспечивает хорошее качество шва за счет поддержания устойчивого процесса сварки, формирования химического состава, механических свойств сварных соединений и легкой отделяемости шлаковой корки от поверхности. Швы получаются плотными и не склонными к кристаллизационным трещинам.
Защитные газы
Защитные газы, используемые для снижения вредного воздействия окружающей среды, могут применяться как в чистом виде, так и смесями. В своей основе это инертные газы, к которым относятся аргон и гелий. Инертные газы химически не взаимодействуют с металлом и не растворяются в нем. Их применяют преимущественно для сварки химически активных металлов (титан, алюминий, магний и т.д.). Кроме инертных газов для защиты сварочной ванны могут применять активные газы, к которым относят углекислый газ и азот.
Технология сварки под флюсом
Флюсы — силикаты в своем составе, имеют два типа окислов: основные и кислотные, поэтому носят основной или кислотный характер. Основные флюсы обычно применяются при сварке легированных сталей, когда кремневосстановительный процесс отрицательно влияет на формирование сварного шва. При сварке под флюсом имеется три фазы: шлаковая (флюсовая), газовая и металлическая. Между этими фазами в процессе горения сварочной дуги под флюсом происходят обменно-восстановительные реакции.
Дуговая сварка под водой
В жидких средах, в том числе и в воде, можно получить достаточно устойчивый дуговой разряд, который, образуя высокую температуру и имея большую удельную тепловую мощность, испаряет и разлагает окружающую жидкость. Пары и газы, образующиеся при дуговом разряде, создают вокруг сварочной дуги газовую защиту в форме газового пузыря, т. е. в сущности дуга горит не в воде, а в газовой среде. Газ состоит в основном из водорода, образующегося при термической диссоциации водяного пара, а образующийся при диссоциации кислород окисляет материал электродов.
Электрошлаковая сварка
Электрошлаковая сварка представляет собой электротермический процесс, при котором преобразование электрической энергии в тепловую происходит при прохождении электрического тока через расплавленный электропроводный шлак. Сварка изделий, как правило, осуществляется в вертикальном положении с принудительным формированием шва. Для этого свариваемые детали собирают с зазором и скрепляют между собой.
Термитная сварка
Термитная сварка применяется в местах, где нет возможности выполнить электросварочные работы. К таким работам относят сваривание рельс железнодорожных линий, проводов связи, электрические кабели и т.д. Для этого промышленность выпускает термитные патроны (карандаши) и спички к ним. Принцип действия термитной сварки основан на создании температуры плавления при сгорании термитного патрона.
Ультразвуковая сварка
Ультразвуковая сварка — неразъемное соединение, полученное совместным воздействием на свариваемые детали механических колебаний высокой частоты и сдавливающих усилий. Магнитострикционный эффект передается через трансформатор упругих колебаний, наконечник, представляющих собой вместе с рабочим инструментом преобразователь, в результате чего на свариваемые детали действуют силы колебательного характера, амплитуда которых составляет 20 — 40 мкм. В результате этого между свариваемыми деталями возникают силы трения, вызванные возвратно-поступательными движениями.
Лазерная сварка
Принцип лазерной сварочной установки похож на принцип действия установки для сварки электронным лучом, но в данном случае используется энергия светового потока. Световой поток создается в оптическом квантовом генераторе состоящем из лампы накачки и рабочего тела, которое излучает фотоны. Фотонный поток фокусируется оптическим устройством и направляется на деталь 4, создавая в месте контакта пятно нагрева.
Импульсно-дуговая сварка
Сущность импульсно-дуговой сварки состоит в том, что сварочный ток в зону дуги подается кратковременными импульсами. Этот способ сварки может применяться при использовании как плавящегося, так и неплавящегося электрода.
Сварка взрывом
При этой технологии соединение происходит за счет совместной пластической деформации в результате соударения, вызванного взрывом быстродвижущихся соединяемых частей. При этом кинетическая энергия движущихся деталей выполняет работу по совместной пластической деформации контактирующих слоев.
Сварка давлением
Под сваркой давлением понимают все виды сварки (контактная, трением, холодная и т.д.), при которых происходит пластическая деформация металлов в зоне контакта, в результате чего образуется сварное соединение. Этот процесс становится возможным при условии образования между двумя деталями межатомных связей кристаллических решеток. Для образования сварного соединения поверхности деталей сближают между собой настолько, что происходит взаимодействие атомов металла, расположенных на одной поверхности с атомами металла другой поверхности. После чего происходит объединение электронных оболочек, формируя металлургические связи. Граница соединения перестает быть барьером и происходит взаимная диффузия атомов, сопровождающаяся структурными изменениями в зоне контакта и деформацией с выделением большого количества тепла. Добиваются этого различными методами.
Сварка трением
Сварка трением предусматривает взаимное перемещение свариваемых поверхностей относительно друг друга при одновременном сдавливании их. В результате этого свариваемые поверхности нагреваются силами трения, а имеющиеся на поверхности пленки оксидов, разрушаются и выдавливаются из зоны контакта в радиальном направлении. В результате возникшей пластической деформации очищенные от оксидов поверхности деталей сближаются до возникновения межатомных связей и металлургических реакций, сопровождающихся взаимной диффузией атомов.
Сварка полимерных материалов
Многие полимерные материалы, как и металлы, можно сваривать при помощи газовой сварки. Методика сварочных работ несколько отличается от сварки металлов, так как в данном случае отсутствует сварочная ванна. То есть пластмасса разогревается не до жидкого состояния, а до вязко-текучего состояния кромок и присадочного материала, при котором происходит их слипание, образуя сварочный шов. Характерно особенностью сварки пластмасс является тот факт, что их не обрабатывают открытым пламенем, как металлы.
Плазменная и микроплазменная сварка
Плазменная сварка выполняется сварочной дугой, которую сжимают в специальных горелках, называемых плазмотронами. Сжатой называют электрическую дугу, столб которой сжат потоком плазмообразующего газа в канале плазменной горелки. В результате сжатия электрической дуги происходит преобразование электрической энергии источника питания в кинетическую и потенциальную энергию газа.
Механизация сборки свариваемых элементов
Качество сварочных работ во многом зависит от квалификации сварщика, его умения поддерживать необходимые режимы дуги и сварочной ванны. Кроме того, сварочные работы обладают высокой трудоемкостью, особенно в сложных пространственных положениях шва. Для облегчения труда, повышения его производительности и качества работ применяется большое количество приспособлений и устройств, позволяющих свести до минимума возможность ошибок и физические нагрузки на работающего.
Сварка порошковой проволокой
Порошковая проволока изготавливается методом профилирования или волочения из стальной ленты холодного проката. При сворачивании стальная лента заполняется смесью порошкообразных материалов, которые являются раскисляющими, шлакообразующими, газообразующими, легирующими и стабилизирующими составляющими при горении сварочной дуги.
Сварочные автоматы
При автоматической сварке плавящимся электродом механизируются операции по возбуждению дуги и перемещению ее по линии наложения шва с одновременным поддержанием заданных параметров сварки. Сварочные автоматы представляют собой устройства, предназначенные для автоматической сварки. Конструктивно они могут выполняться на самоходных тележках и в подвесном варианте.
Сварочные полуавтоматы
Полуавтоматическая сварка отличается от ручной дуговой сварки тем, что механизируется подача электродной проволоки в сварочную зону, а остальные операции процесса сварки выполняются сварщиком вручную. Для этого современная промышленность выпускает целую серию сварочных полуавтоматов, при помощи которых выполняют дуговую сварку в среде защитных газов. Их разрабатывают с использованием унифицированных узлов, что позволяет с наименьшими затратами выполнить наладку на сварку требуемых изделий.
Сварка в углекислом газе
Сущность процесса сварки в углекислом газе заключается в следующем. Поступающий в зону сварки углекислый газ защищает ее от вредного влияния атмосферы воздуха. Причем при высокой температуре сварочной дуги углекислый газ частично диссоциируется на окись углерода и кислород 2С02 ↔ 2СО + O2. В результате в зоне дуги образуется смесь из трех различных газов: углекислого газа, окиси углерода и кислорода.
Дуговая сварка в защитных газах
Дуговая сварка в защитных газах имеет высокую производительность, легко поддается автоматизации и позволяет выполнять соединение металлов без применения электродных покрытий и флюсов. Этот способ сварки нашел широкое применение при изготовлении конструкций из сталей, цветных металлов и их сплавов. Дуговая сварка в защитных газах может быть выполнена плавящимся и неплавящимся (вольфрамовым) электродами.
Дуговая сварка в инертных газах и азоте
Схема горения дуги в инертных газах. Упрощённая схема ручной аргонодуговой сварки постоянным током. Упрощённая схема ручной аргонодуговой сварки переменным током. Схема поста механизированной сварки плавящимся электродом. Схема расположения присадочной проволоки и горелки по отношению к свариваемому изделию. Состав аргона различных сортов.
Основы газопламенной сварки
Газопламенной сваркой металлов называют процесс, при котором плавление основного и присадочного материалов происходит в пламени открытой горелки. Поддержание пламени горелки осуществляют подачей одного или нескольких горючих газов или жидкостей в смеси с кислородом. И хотя газопламенная сварка не позволяет достичь той же скорости и простоты, как дуговая сварка, многие отдают ей предпочтение из-за больше мобильности и универсальности. При газовой сварке происходит сплавление двух заготовок с образованием сварного шва, который после остывания имеет такую же прочность, как исходный металл. Металл, соприкасаясь с пламенем и окружающими воздухом, подвергается структурным изменениям, характер которых зависит от свойств самого металла и режимов газопламенной обработки. При газопламенной обработке происходит изменение структуры металла, содержания в нем примесей и легирующих добавок, обогащение кислородом и другими газами, что, в свою очередь, может вызывать окислительные процессы.
Сварочное пламя
Сварочное пламя образуется в результате сгорания горючих газов или паров горючих жидкостей в смеси с техническим кислородом. При этом пламя имеет сложную структуру и строение. Качество газовой сварки во многом зависит от правильности регулировки пламени, которое сварщик выставляет «на глаз» по форме и цвету. Поэтому очень важно знать строение и структуру пламени газовой горелки, чтобы учитывать это в повседневной работе. Форму, цвет и структуру пламени горелки меняют соотношением ацетилена и кислорода, подаваемых в зону горения.
Высокопроизводительные способы сварки
Одним из способов повышения производительности дуговой сварки является уменьшение объема наплавленного металла на единицу длины шва. Этот способ положен в основу сварки с глубоким проплавлением. Необходимая прочность соединения обеспечивается глубиной проплавления свариваемых деталей.
Объем наплавленного металла шва с глубоким проплавлением меньше, чем обычного шва. На такой шов расходуется меньше электроэнергии и электродов, так как он образуется за счет большей доли основного расплавленного металла.
Способ сварки с глубоким проплавлением разработан инженерами А. Д. Бондаренко и А. С. Чесноковым и нашел широкое применение в практике сварки, особенно при изготовлении строительных конструкций, тонкостенных резервуаров, корпусов судов и других изделий из стали толщиной 4— 12 мм.
Глубина проплавления увеличивается с увеличением тока. Повышение тока на 50 а увеличивает глубину проплавления в среднем на 1 мм.
При сварке с глубоким проплавлением электрод опирается кромкой покрытия на свариваемый металл (рис. 130, а). После возбуждения дуги на конце электрода образуется чехольчик из нерасплавившегося покрытия, внутри которого горит дуга. Чехольчик предохраняет электрод от короткого замыкания.
Сварщик нажимает электрододержателем в сторону направления сварки, и по мере расплавления свариваемого металла и покрытия электрода равномерно перемещает его без поперечных колебаний. Электрод должен быть наклонен к линии шва под углом 70—80° (рис. 130,6). Жидкий металл давлением газов вытесняется в сторону, противоположную направлению сварки, образуя валик шва. При этом обнажается основной металл, который подвергается воздействию дуги.
Сварка выполняется электродами с покрытием ОЗС-3, толщина слоя покрытия у которых больше, чем у обычных. Вес покрытия составляет 60— 80% от веса стержня, отношение диаметра электрода к диаметру стержня 1,5—1,6.
Тавровые соединения сваривают в лодочку (рис. 131), при которой обеспечивается более равномерное заполнение шва жидким металлом. Скорость сварки зависит от величины тока. Если уменьшить скорость сварки, оставив ток неизменным, то размеры сечения шва увеличатся. Для получения тех же размеров шва при пониженной скорости сварки ток необходимо уменьшать.
Приемы сварки стыковых соединений такие же, как и при сварке втавр. Для обеспечения надлежащего формирования шва применяют электроды с более толстым слоем покрытия, чем при сварке тавровых соединений. Стыковые соединения без скоса кромок сваривают на режимах, приведенных в табл.33.
Стыковые швы на толстом металле следует сваривать со скоростью не ниже 20 м/ч в несколько проходов (слоев). При повышенной скорости сварки получается шов меньшей ширины, требующий меньшего расхода электродов, электроэнергии и времени на сварку. Многослойная сварка обеспечивает получение металла шва более высокого качества вследствие отжига при наложении последующих слоев.
Сварка погруженной дугой
Способ сварки погруженной дугой (рис. 132) предложен Я. А. Ларионовым и применяется при односторонней сварке встык листов толщиной до 20 мм без скоса кромок. Этот способ дает экономию электродов, времени и затрат труда на подготовку кромок. Свариваемые листы помещают на стальную подкладку 1. На концах шва ставят ограничительные планки 2. Зазор между кромками должен на 1 —1,5 мм превышать диаметр электрода Для устранения сближения кромок от усадки наплавленного металла листы раздвигают v под углом один к другому на 10—20 мм на каждый метр длины шва. Сварка выполняется электродами 03С-3,У0НИ-13 и другими, образующими при плавлении на конце чехольчик.
Дуга возбуждается на стальной подкладке и по мере образования ванны электрод 3 поднимают вверх, наклоняя то к одной, то к другой кромке листов для их оплавления и сплавления с жидким металлом ванны. Заполнив один вертикальный слой шва, сварщик вновь опускает электрод на соседний участок и повторяет те же движения в процессе сварки шва по всей длине.
С поверхности сваренного шва удаляют шлак и накладывают декоративный шов, заполняющий неровности основного шва.
Сварку погруженной дугой выполняют электродами диаметром 4; 5 и 6 мм. Ток применяют максимально допустимый для электрода данного диаметра.
Сварка спаренными электродами и пучком электродов
Способы сварки спаренными электродами и пучком электродов разработаны В. С. Володиным.
Спаренные электроды представляют собой два стержня из электродной проволоки длиной 450 мм, сложенные вместе и имеющие общий слой покрытия. Вес покрытия должен составлять около 25% от веса металлических стержней. Сварка спаренными электродами выполняется теми же приемами, как и одним электродом. Спаренные электроды располагают так, чтобы оси стержней лежали в плоскости оси шва, а при большом угле разделки кромок — перпендикулярно оси шва. Электрододержатель должен обеспечивать контакт с двумя стержнями. При сварке шов располагается наклонно под углом 5—10°. Сварка ведется на себя, причем сварщик держит электрод под углом 60—70° к плоскости металла. Сварку можно производить как на переменном, так и на постоянном токе на следующих режимах:
Сварка спаренными электродами имеет следующие преимущества перед сваркой одним электродом:
1. Сварка может выполняться на повышенном токе, что увеличивает количество наплавляемого металла и повышает производительность на 50—80 %.
2. Увеличивается время полезного горения сварочной дуги, потому что сварщик как бы работает электродом длиной 2X450 = = 900 мм и тратит вдвое меньше времени на смену электродов.
3. Улучшаются условия труда, так как дуга горит более устойчиво, электрод не перегревается и дает меньше брызг.
4. Уменьшаются потери металла на угар и разбрызгивание до 8—10% вместо обычных 20—25%.
Применение спаренных электродов позволяет сваривать за один проход металл толщиной до 12 мм.
При сварке пучком электродов берется несколько покрытых электродов, которые скрепляются в нескольких местах проволокой, а контактные концы их сваривают вместе и вставляют в общий электрододержатель. Ток подводится одновременно ко всем электродам, а дуга горит попеременно между электродами и свариваемым металлом. Величина тока равна
где п — число электродов в пучке; dэ — диаметр электрода.
Этот способ повышает производительность в 1,5—2 раза и снижает удельный расход энергии на 20—30% по сравнению со сваркой одним электродом, имеющим диаметр, равный диаметру отдельных электродов, входящих в пучок. Корень шва для обеспечения надлежащего провара предварительно сваривается одним электродом диаметром 4—5 мм.
Для наплавки применяют пучки из нескольких электродов, расположенных в один ряд в виде гребенки (2; 3 и 4 шт.); для сварки используют пучки в форме треугольника (3 шт.), квадрата (5 шт.), прямоугольника (6 шт.) и круга (5 и 7 шт.). В пучках с пятью и более электродами часть стержней является холостыми, т. е. не включается в цепь сварочного тока; холостые стержни плавятся только за счет тепла сварочной ванны, увеличивая объем наплавки.
Автор: Администрация
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
Ванный способ применяют при сварке стальных арматурных стержней диаметром 20—100 мм, стыков многорядной арматуры железобетонных сооружений, стыков фланцев, согнутых из полос большого сечения, а также других деталей.
Для сварки ванным способом горизонтальных стержней используют стальную форму 1 (рис. 133, о). При сварке трехфазной дугой применяют еще боковые ограничительные пластинки 2. Форма приваривается к металлу стыка и остается на стержне после окончания сварки. Перед сваркой торцы и боковые поверхности концов стержней зачищают стальной щеткой. Зазор между стержнями должен составлять 1,5 диаметра электрода (с покрытием). Несовпадение осей стержней не должно превышать 5% диаметра стержней. Используют также медные формы, удаляемые после сварки.
Горизонтальные стержни сваривают электродами диаметром 5—8 мм с покрытием УОНИ-13/45 или УОНИ-13/55. Режим сварки следующий:
Вначале расплавляют нижнюю стенку формы и сваривают ее с кромками стержней без добавления присадочных прутков. Постепенно производя колебательные движения электродом перпендикулярно осям стержней, заплавляют все сечение стыка. Излишек шлака удаляют из ванны черпаком.
Металл ванны должен находиться все время в жидком состоянии, чтобы торцы стержней могли сплавляться с металлом ванны. После сварки половины сечения стыка дугу направляют преимущественно на среднюю часть ванны, уменьшая нагрев торцов стержней. Для предупреждения образования в стыке усадочных раковин ему придают утолщение высотой 2—3 мм. С целью увеличения коэффициента наплавки, понижения температуры ванны и снижения количества шлака в дугу дополнительно вводят стальные прутки. Слой шлака над поверхностью ванны не должен превышать 5 —8 мм.
При сварке стыков арматуры трехфазной дугой применяют следующие режимы:
Стыки вертикальных стержней сваривают с применением штампованной формы из листовой стали (рис. 133, б). Верхний стержень скашивают с двух сторон под углом 35°, оставляя на торце площадку шириной 4-6 мм. Зазор между торцами должен быть 2-3 мм. Форму предварительно приваривают по окружности к нижнему стержню. После этого конец верхнего стержня приваривают к нижнему и продолжают заполнение формы жидким металлом, перемещая электрод полукругами попеременно то с одной, то с другой стороны. Одновременно расплавляют поверхности торцов стержней и сплавляют их с металлом ванны. Избыток шлака выпускается через отверстия в стенке формы, специально прожигаемые электродом. Режимы сварки вертикальных стержней однофазной дугой следующие:
Вертикальные стержни можно сваривать также трехфазной дугой на режимах, применяемых при сварке горизонтальных стержней.
При ванном способе сварки стержней может происходить зашлаковка их торцов, особенно в нижней части стыка, что снижает прочность соединения. Причиной зашлаковки является слишком быстрый отвод тепла от торцов свариваемых стержней. Для уменьшения зашлаковки следует предварительно подогревать торцы. Можно также усиливать охлаждение наружных участков шва путем искусственного охлаждения формы, а также применять формы из более теплопроводного металла, например меди. В этом случае шлаки собираются вблизи поверхности стыка, где происходит наиболее интенсивный отвод тепла.
Стыки стержней диаметром 30-80 мм выполняют многоэлектродной сваркой. В электрододержателе устанавливают параллельно 3-5 электродов, приваренных к пластине. Электроды плавят одновременно, заполняя стык жидким металлом. Собранный стык предварительно закрепляют прихватками. Для сварки используют электроды УОНИ-13/55 или УП-2/55. При таком способе сварки также используют медную форму вместо стальной подкладки (рис. 133, в).
В настоящее время арматурные стержни большого диаметра сваривают полуавтоматическим способом под флюсом с использованием керамической формы, которая после сварки разбивается и удаляется, а также автоматической электрошлаковой сваркой в медной форме.
Ванный способ применяют также при дуговой сварке стыков рельс, используя электроды УОНИ-13/55А. Свариваемый стык рельсов помещают на планку, а с боков устанавливают симметрично зазору две половинки медной неохлаждаемой формы. Допускаемое отклонение свариваемых торцов от вертикали не должно превышать 2 мм. Зазор между торцами 16-18 мм.
Концы рельсов перед сваркой должны быть тщательно очищены от окалины, грязи, масла, наплывов и остатков шлака после обрезки кислородом и др., на длине 150 мм в обе стороны от стыка. Величина тока берется следующей: при диаметре электрода 5 мм -275 а для рельсов типов Р-43 и Р-50; 325—350 а для рельсов типов Тв-60 и Тв-65; для диаметра электродов 6 мм — соответственно 325—400 а в зависимости от типа рельсов. Сварку ведут на постоянном токе обратной полярности. Поскольку сварка выполняется ванным способом и устойчивость горения дуги здесь не имеет решающего значения, можно применять также переменный ток.
Сварку производят в два приема: сначала сваривают подошву рельса, а затем и головку.
Сварка трехфазной дугой
Этот способ разработан Г. П. Михайловым и был внедрен на Уральском заводе тяжелого машиностроения (УЗТМ). Этим способом целесообразно сваривать швы с большим объемом наплавленного металла: при изготовлении конструкций из низколегированных и легированных сталей средней и большой толщины, наплавке твердыми сплавами, заварке дефектов стального литья.
Сущность способа (рис. 141, а)состоит в том, что двум электродам 3 и 4 и свариваемому металлу 1 ток подводится одновременно от трех фаз источника переменного тока. В результате возникают три одновременно горящие сварочные дуги: по одной между каждым из электродов и металлом (дуги 2 и 6) и дуга 5 - между электродами. При этом выделяется большое количество тепла, вследствие чего возрастает скорость плавления электродов и производительность сварки увеличивается в 2-3 раза по сравнению со сваркой однофазной дугой.
При непрерывном горении трехфазной дуги можно наплавить до 8 кг/ч металла при диаметре электродов 6 мм. Благодаря лучшему использованию тепла расход энергии на 1 кг наплавленного металла в среднем составляет 2,75 квтч вместо обычных 3,5-4 квтч при сварке на переменном токе, т. е. экономия электро энергии составляет 20-30%.
Электроды для сварки трехфазной дугой состоят из двух параллельно расположенных стержней, имеющих общее покрытие. С одного конца электроды зачищены для присоединения к электрододержателю специальной конструкции, позволяющему подводить ток раздельно к каждому из электродов (рис. 134,6). При сварке две фазы присоединяют к электрододержателю, а третью — к свариваемому металлу.
Питание трехфазной сварочной дуги осуществляется от специальных трансформаторов: при ручной сварке — типа 3-СТ (система Н. С. Сиунова) и ТТС-400 (завода «Электрик»), при автоматической— ТТСД-1000 (завода «Электрик») и СТ-2Д (института электросварки им Е. О. Патона).
Можно также пользоваться двумя однофазными сварочными трансформаторами СТЭ-32 или СТЭ-34, включенными по схеме открытого треугольника, как указано на рис. 134, в,
При включении кнопки 7 на электрододержателе 3 замыкается цепь вторичной обмотки вспомогательного трансформатора 5 и включается катушка электромагнитного контактора 6, вследствие чего возникает ток во вторичных обмотках трансформаторов 1 и образуются сварочные дуги между электродами 4 и свариваемым металлом.
Ток от каждого трансформатора 1 поступает через соответствующий регулятор (дроссель) 2 к электродам. Вторые концы обмоток трансформаторов 1 подключены к свариваемому изделию 8.
Трехфазной дугой можно сваривать стыковые и тавровые соединения в нижнем и наклонном (под углом до 45° к горизонтали) положениях. Тавровые соединения вследствие повышенной жидкотекучести наплавленного металла лучше сваривать в лодочку. Конец электрода при сварке должен касаться основного металла кромкой козырька покрытия, образующегося при плавлении. Это увеличивает глубину провара и уменьшает возможность образования пористого металла шва.
При сварке встык электродами диаметром 5 мм притупление кромок может составлять 4 мм, при диаметре 6 мм — 5 мм.
Режимы сварки стыковых и тавровых соединений трехфазной дугой следующие:
Сварка малоуглеродистой стали трехфазной дугой дает наплавленный металл с высокими механическими свойствами.
СВАРКА НАКЛОННЫМ ЭЛЕКТРОДОМ
Этот способ разработан А. А. Силиным в сварочной лаборатории Уральского вагоностроительного завода им. Ф. Э. Дзержинского. Электрод 1 с толстым покрытием ставится наклонно на шов, как показано на рис. 135. Один конец электрода зажат в контактах обоймы 2, которая может свободно опускаться по штанге 3, электрически изолированной от свариваемого металла. При оплавлении конца электрода последний опускается параллельно своей оси, а обойма при этом скользит вниз по штанге. Угол наклона оси электрода к основному металлу остается постоянным. Ток к электроду подводится через обойму. Дугу возбуждают замыканием конца электрода на металл с помощью второго (вспомогательного) электрода, например угольного. При горении дуги сварочный электрод опирается на металл краем козырька, образующегося на конце покрытия, что обеспечивает постоянство длины дуги и устойчивость ее горения. Чем больше угол наклона электрода к металлу, тем больше сечение наплавки. Угол наклона а для электрода диаметром от 6 до 10 мм равен 25—30°. При угле наклона менее 20° наблюдается сильное разбрызгивание металла и качество шва ухудшается. Ток берется 40 а на 1 мм диаметра стержня электрода. Длина электрода должна быть не более 1200 мм. Для получения уширенного валика наплавки можно применять «гребенку» из нескольких электродов (3—5 шт.). Ток в этом случае берут на 50—70% большим, чем при обычной ручной сварке.
Данный способ дает хорошее качество наплавленного металла и пригоден для сварки коротких прямолинейных швов. Его преимущество состоит также в том, что один сварщик может обслуживать несколько постов сварки. Способ нашел применение также на зарубежных заводах, например на судостроительных верфях в Японии.
Читайте также: