Ручная дуговая сварка плавящимися электродами

Этим способом выполняют более 50% сварочных работ.

Электроды для ручной дуговой сварки и наплавки

Электрод – это металлический стержень (1) длинной 200-500 мм. и диаметром 2-8 мм. с равномерно нанесенным на него покрытием (2). Покрытие нужно для газовой и шлаковой защиты шва и для введения в дугу ионизирующих добавок. Все компоненты покрытия измельчают и смешивают со связующим – жидким стеклом.

Электроды поставляют в связках, обернутых во влагонепроницаемую бумагу и уложенных в деревянные ящики с вложенными паспортами. В паспорте приводится маркировка электрода схематично представленная на рис 5.8 (использована маркировка электродов п/о ВЗ)

1- маркировка электродной проволоки, для углеродистых указывается s_вшва ( в приведенном примере s_в= 42 кгс / мм²) , для теплостойких, высоколегированных и наплавочных в графе 1 указывают маркировку стали или сплава

2 и 7 - маркировка типа обмазки, установленная институтом разработчиком,

3 – диаметр электрода, мм.

4 – тип проволоки: у- улучшенная, т- теплостойкая, в высоколегированная, н – наплавочная,

5 толщина покрытия (д- толстое, м- тонкое ) или аттестация его качества ( 1- низкое, 2- среднее, 3- высокое)

6-характеристика качества электрода и шва по ГОСТ 9467-75.

7-характеристика покрытия: А-рудно-кислое, Р-рутиновое, Б-основное, Ц-целлюлозное.

8-допустимое положение сварки: 1-во всех положениях, 4-только в нижнем.

9-род тока и полярность.А постоянный ток обратной полярности.

Информация по маркировке электродов приведена в справочнике “Машиностроительные материалы”, стр 9, 62-70.

Б) Процесс ручной дуговой сварки.

По толщине свариваемых заготовок (б ) определяют диаметр электрода (d).

б, мм 1-2 3-4 4-10 12-24 и более.

d, мм 2-3 3-4 4-5 5-6.

Исходя из начального или требуемого (качественная сварка) источника тока, выбирают тип электрода. Определяют и выставляют на аппарате требуемую величину тока. В паспорте указаны, для разных диаметров, рекомендуемые токи.

Ориентировочно ток (I) равен: I= 40*d_э, где d_э в мм.

До 8мм можно варить

При больших толщинах – делают одно- или двухсторонние скосы кромок. Электрод вставляют электрододержатель. Установив электрод в исходную позицию (прицелившись) закрывают лицо маской и, легким касанием или чирканием, зажигают дугу и варят. Короткая дуга (3-8 мм) горит устойчиво и спокойно, но требует навыков. Длинная дуга (> 6 мм) горит не устойчиво с шипением, металл разбрызгивается, окисляется, озонируется и плохо проваривается шов. Важна скорость движения электрода. Малая скорость- перегрев и пережог металла, шов широкий, толстый. Большая скорость- непровары, плохое сваривание. В порядке усложнения процесса сварки, швы можно расположить: нижний, вертикальный, снизу вверх, горизонтальный (на вертикальной стенке), вертикальный сверху вниз, потолочный. Качество шва проверяют сбивая шлак.

Ручная дуговая сварка отличается универсальностью: различные металлы, толщины, сварка в любых положениях. Но она мало производительна, поэтому ее стремятся заменить полуавтоматической в атмосфере защитных газов.

5.2.1.6. Автоматическая и полу- дуговая сварка под флюсом.

Впервые флюс применил Славянов в 1892 г. – дробленое стекло. Сейчас флюсы получают сплавлением ряда компонентов (флюсы типа АН, ОСЦ содержат SiO₂, Al₂O₃, CaO).

Сварку ведут ( рис. 5.10) незащищенной проволкой 1, подаваемой роликами (4.)

Флюс 2 подают впереди (фл. подача) отсасывают (ф. отс.) позади дуги. Часть флюса 5 оплавляется и остается на шве (6). Дуга горит под флюсом, который надежно защищает ее и шов. При автоматической сварке механизировано поступательное движение дуги и проволки.

Благодаря применению голой проволоки, токоподвод максимально приближен дуге и допустимы большие токи, т.к. не опасен перегрев электрода. (При ручной сварке перегрев приводит к разрушений покрытия).

За счет больших (до 2000 А) токов при автоматической сварке в 15-20 раз выше производительность, возможно увеличение толщины металла свариваемого за один проход (до 20 мм. Без разделки кромок ). Благодаря защите флюсами выше качество сварного шва» себестоимость сварки ниже» Как и при ручной сварке для углеродистого металла применяют кислые, а для легированного основные флюсы.

Сварка возможна только в нижних положениях (в связи о использованием флюса)» Автоматической сваркой варят, как правило, прямолинейные швы, полуавтоматической (головка перемещается вручную, проволоку подает автомат) - швы различной конфигурации» Проволока не толще 2 мм (по гибкому шлангу). Поэтому токи 200-650а. Невозможен контроль шва. Полуавтоматическая сварка находит широкого применения.

Сварка в атмосфера защитных газов или газоэлектрическая сварка.

Интенсивное развитие началось, когда потребовалось варить Al.

Электрод 2(рис 5.9), зона дуги I и сварочная ванна б защищены струёй защитного газа 5. Газ подается обычно из баллонов через головку 4 (из керамики или меди). Ток подводится через токоподвод 3. Для защиты применяют разные газы (Аr, Не, СО2, Н2, N2 и др.), у нас в основном Аr и С02.

Сварку ведут как на переменном, так и на постоянном токе обычно прямой полярности (электрод -). Однако, при сварке легкоокисляющихся металлов применяют обратную полярность, при которой разрушаются окисные пленки»

Аргон является нейтральным газом, СО-, - окислительным. Поэтому при использовании СО2 сварочная проволока должна содержать повышенное содержание раскислителя (Mn.Si), например СВ-08ГС.

CO₂ защищает от N₂.Он дешев.

Сварка в атмосфере защитных газов может быть ручной, автоматической и полуавтоматической. Сварку с защитой аргоном применяют для легкоокисляющихся металлов (Al, Mg), тугоплавких (Ti, V, Zz) и ответственных конструкционных сталей. В атмосфере СО2 – углеродистые и Н/легированные стали часто вместо ручной сварки покрытыми электродами. В \\\\\ для защиты водяной пар.

Плазменная сварка (сварка сжатой дугой).

Плазменная струя – это направленный поток ионизированных частиц газа, имеющего температуру 10000-20000°К. Плазму 4 получают (рис 5.11), пропуская поток газа 2 через столб электрической дуги 3, сжатой в узком канале сопла горелки 2. Различают два типа плазменной струи: выделенную из дуги фаза на сопло (рис С) и совмещенного со столбом дуги – фаза на деталь (рис Д).

См. Рис.5.11 : 1- электрод, 2 -токопровод., 3- изолятор., 4- корпус горелки, 5- чехол для подачи защитных газов при сварке., 6- дуга., 7- плазменная струя., 8- деталь, С-плазменная струя, Д-плазменная дуга.

Плазмообразующий газ-аргон: Ar, Ar+H₂ или Ar+H₂+N₂.

Струей варят и режут тонкие металлические материалы, а также напыляют тугоплавкие металлы на поверхность заготовки. При сварке в кожух 5 подают аргон. Тепловая мощность плазменной дуги выше, чем плазменной струи и она широко используется для сварки высоколегированных сталей, титана, никеля, молибдена, вольфрама и др. Применяют для резки, в том числе трудных металлов: медь, алюминий и др. Делают наплавку на поверхность. Мощность дуги можно менять в широких пределах. Она используется, как для микроплазменной сварки 0, 02-0, 8 мм, так для сварки 10 мм, без разделки кромок

Электрошлаковая сварка

Процесс аналогичен электрошлаковому переплаву с той лишь разницей, что кристаллизатором является щель между свариваемыми частями детали. Получают высококачественный сварной шов практически любой глубины. Электроды либо проволока, либо пластины прямые или фигурные. Важно, чтобы электрод был изолирован от заготовки. Получают крупнозернистую структуру шва, нужна спец. т/о.

Применима и выгодна электрошлаковая сварка при толщине основного металла более 50 мм. Выполняют ремонтные работы дела наплавку: станины прессов, прокатных станов, металлоконструкции и т.п.

Сварка под водой : штучными электродами с водонепроницаемой обмазкой или порошковой проволокой (автоматом). Напряжение несколько выше» Качество значительно хуже (водород).

Электроннолучевая сварка.

В вакуумной камере с помощью электронной пушки получают сфокусированный (предельно до 0, 001 см) пучок электронов большой скорости. При соударении с твердым телом более 99 % кинетической энергии электронов переходит в тепловую, создавая локальный нагрев до 5000-6000°С. Блaгoдapя этому можно осуществлять сварку, сверление, резку, фрезерование. Причем этим лучом обеспечивается кинжальное проплавление. F1 - сечение сварного шва, получаемого электронным лучом, F2 - ручной дуговой сваркой, обеспечивается зеркальная поверхность соединения.

Можно сваривать однородные и разнородные металлы со значительной разницей толщин, Тпл и других свойств. Максимальная толщина свариваемых заготовок - 100 мм, минимальная – 0, 02 мм. Отношение глубины проплавления к ширине может достигать 20: 1. Высокая концентрация теплоты в пятне нагрева позволяет сверлить алмаз, сапфир, рубин, твердое стекло. Локальность теплового воздействия сводит до минимума термическую деформацию.

Электронные пушки могут быть длиннофокусными – в них имеется спец. Анод и короткофокусными (30-40 мм), в них анодом является заготовка. В первых перемещается только заготовка. Возможна сварка неэлектропроводных материалов. Во вторых возможно перемещение по шву самой пушки.

Первые работают при напряжениях между анодом и катодом 100-150 кв, вторые 20-30 кв. Наша промышленность выпускает электронно-лучевые установки (ЭЛУ) обоих типов.

Недостаток электронно. лучевой сварки – сложное оборудование: вакуум, высокое напряжение.

Этого недостатка лишена фотонная. Фокусируется (до 30 %) луч (в т.ч. солнечный) с помощью оптической системы (например, кварц. линзы). Воздух и прозрачные тела (стекло, кварц) мало его ослабляют.

5. 2.5. Лазерная сварка

В твердотельном (рубиновом) или в более мелком газовом лазере газовом лазере (СО2: N2: Не=1: 20: 20) с помощью электрического разряда создают мощный световой поток, который фокусируют оптической системой на свариваемом изделии.

Сварку можно вести как в вакууме, так и в среде защитных газов, получая высококачественные сварные соединения металлов, биметаллов, неметаллических материалов.

Газовая сварка

источником тепла (рис 5.14) является пламя (I), полученное от горения смеси газа и технически чистого кислорода, истекающего из горелки (3). Жидкий металл шва 5 получают от расплавления кромок заготовки (4) и присадочного материала (2). Кислород в большинстве случаев поставляет в баллонах под давлением 15 Мпа (иногда прямо с кислородной станции по газоразводной сети). Баллоны окрашены в голубой цвет и имеют черную надпись «кислород». Нужно помнить, что эти баллоны взрывоопасны. Их следует жестко закреплять на расстоянии не менее 5 м от открытых источников огня. Нельзя допускать загрязнения баллонов, особенно вентилей, маслами и жирами, которые самовозгораются в кислороде.

К горелкам кислород подается через специальные редукторы по резиновым шлангам.

Для газокислородной резки металлов, не требующей высокой температуры, могут применяться различные газы (природный, Н₂) и пары жидких топлив; для газовой сварки применяется высококалорийный ацетилен – C₂H₂ (13000 ккал/м3). Ацетилен либо поставляется к месту сварки в баллонах (белые), либо получают на месте в спец. Аппаратах – газогенераторах при взаимодействии воды с карбидом кальция (CaC₂).

CaC₂+2H₂O=Ca(OH)₂+C₂H₂+Q

Газосварочная горелка.(рис 5.15)

Через регулировочный вентиль и трубу 1 к инжектору 2 подается кислород. Выходя с большей скоростью из узкого канала инжекторного конуса кислород создает разрежение в камере 3 и засасывает горючий газ» поступающий через ниппель и вентиль 4 в камеру смешения 5 где и образуется горючая смесь» затем горючая смесь поступает по наконечнику 6 к мундштуку 7, на выходе из которого при сгорании образуется сварочное пламя. Рассмотренная горелка называется инжекторной. Существуют безинжекторные горелки, где газ и кислород подаются под собственным давлением» Но они более опасны и менее распространены.

Пламя имеет 3 зоны ( рис 5.16 ): 1 - ядро, 2 - сварочная и 3 - окислительная.

I - подогрев газа, 2 - горение, 3 – догорание.

В сварочной зоне наиболее высокая температура (до 3000°С) и благодаря этому восстановительные условия» В зоне 3 окислительная атмосфера.

Пламя называется нормальным, если О₂/C₂H₂=I. Его применяют для большинства сталей. Если О₂/C₂H₂ > I - окислительное. Имеет голубоватый оттенок и заостренную форму ядра, Используется только для сварки латуней, для создания защитной пленки ZnO. Если О₂/C₂H₂ < I - науглероживающее. Оно коптит, удлинено и имеет красноватый оттенок. Применяют для сварки чугуна (компенсируется выгорание углерода) и цветных металлов восстанавливаются окислы).

Присадочная проволока для сварки выбирается в зависимости от состава свариваемого металла по ГОСТ 224б-70.

При сварке цветных используют флюсы в виде порошков или паст, которые растворяют окислы и образуют шлаки.

Во флюсы можно вводить раскислители и легирующие. Флюс может подаваться вручную или механически – газофлюсовая сварка.

При газовой сварке заготовки нагреваются более плавно, это и определяет область ее применения. Для сварки заготовок малых толщин ( максимум 0, 2-3, 0 мм) легкоплавких цветных металлов и сплавов, для металлов, требующих медленных разогревов и охлаждений (инструментальные стали, чугуна, латуни), для подварки дефектов в чугунных и бронзовых отливах. Газовая сварка может быть механизирована, а в некоторых случаях автоматизирована.

Термитная сварка.

Семь окислов железа (~ 80 %) и порошка алюминия (20%) засыпается в плавильную емкость или литейную форму и поджигается магниевым или термическим запалом.

Fe2O3 + 2Al =Al2O3 + 2Fe + Q

Восстановленное жидкое железо сваривает заготовки: рельсы, дефекты массивных деталей. Применяют для наплавки.

Термическая резка металлов.

Металл должен быть расплавлен и удален по линии реза. Расплавление возможно термическим путем: дуговая, плазменно-дуговой плазмотрон и воздушно-дуговая резка (неплавящимся электродом). В последнем случае воздух подается параллельно электроду для выдувания расплавленного металла в канавках, при удалении дефектного слоя и т. п.

Кроме того, расплавление при резке возможно за счет тепла химической реакции горения металла в кислороде – это газокислородная резка. Этот метод наиболее распространен для резки н/у и н/а сталей толщиной 5-300 мм.

Перед резкой металл должен быть разогрет до 1000-1200°С. Для этого резак имеет два канала (рис 5.17) – кольцевой наружный 1 – для подачи газопламенной смеси О2 + С2Н2 и осевой 2 – для подачи кислорода. После подогрева заготовки 3 пламенем 4 включают кислород и поджигают отверстия 5, выдувая металл 6. Эти методом можно резать лишь низко и среднеуглеродитсые стали, содержащие не более 5 % легирующих. Сu и ее сплавы не режутся, так как за счет высокой теплопроводности заготовка быстро остывает. Аl и высоколегированные стали покрываются тугоплавкой пленкой. В этих случаях можно применить кислородно-флюсовую резку: вместе с кислородом подают порошок Fe (горение) и флюсы, дающие с тугоплавкими окислами легкоплавкие смеси. Кислородно-флюсовым способом режут высоколегированные стали, сплавы меди, алюминия и др.

Резка бывает:

а) разделительная – раскраивают листовой материал

б) поверхностная – удаляют поверхностные дефекты отливок, слитков, блумсов;

в) резка кислородным копьем (стальной трубкой) – прорезают отверстия.

Разве может выполняться вручную. Но качественный рез можно получить только при машинной резке на автоматах или полуавтоматах.

⇐ Предыдущая 123 Следующая ⇒