Меню

Оборудование для ручной дуговой сварки реферат

Дуговая сварка — реферат

Дуговая сварка

  1. 1. Анализ технологического процесса и условия образования

опасных и вредных факторов

  1. Сущность процесса

1.2 Классификация дуговой сварки

1.3 Физико-химические процессы

  1. Анализ реализации исследуемой технологии на выбранном производственном участке. Действие опасных факторов и вредных факторов на рабочем месте

2.1 Выявление опасных производительных факторов

2.2 Расчет интегральной оценки тяжести труда

3.1 Разработка перечня мероприятий по снижению уровня воздействия

опасных и вредных факторов

3.2 Интегральная оценка после проведения мероприятий по снижению

уровня воздействия опасных и вредных факторов

4) Результаты инженерно-технических расчетов

Сварка — это один из ведущих технологических процессов обработки металлов. Большие преимущества сварки обеспечили её широкое применение в народном хозяйстве. С помощью сварки осуществляется производство судов, турбин, котлов, самолётов, мостов, реакторов и других необходимых конструкций.

Сваркой называется технологический процесс получения неразъёмных соединений посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при их местном или общем нагреве, или пластическом деформировании, или совместным действием того и другого.

Сварное соединение металлов характеризует непрерывность структур. Для получения сварного соединения нужно осуществить межмолекулярное сцепление между свариваемыми деталями, которое приводит к установлению атомарной связи в пограничном слое.

Если зачищенные поверхности двух соединяемых металлических деталей при сжатии под большим давлением сблизить так, чтобы могло возникнуть общее электронное облако, взаимодействующее с ионизированными атомами обоих металлических поверхностей, то получаем прочное сварное соединение. На этом принципе основана холодная сварка пластичных металлов.

При повышении температуры в месте соединения деталей амплитуды колебания атомов относительно постоянных точек их равновесного состояния увеличиваются, и тем самым создаются условия более легкого получения связи между соединяемыми деталями. Чем выше температура нагрева, тем меньшее давление требуется для осуществления сварки, а при нагреве до температур плавления необходимое давление становится равным нулю.

Кусок твёрдого металла можно рассматривать как гигантскую молекулу, состоящую из атомов, размещённых в строго определённом, зачастую очень сложном порядке и прочно связанных в одно целое силами межатомного взаимодействия.

Принципиальная сущность процесса сварки очень проста. Поверхностные атомы куска металла имеют свободные, ненасыщенные связи, которые захватывают всякий атом или молекулу, приблизившуюся на расстояние действия межатомных сил. Сблизив поверхности двух кусков металла на расстояние действия межатомных сил или, говоря проще, до соприкосновения поверхностных атомов, получим по поверхности соприкосновения сращивание обоих кусков в одно монолитное целое с прочностью соединения цельного металла, поскольку внутри металла и по поверхности соединения действуют те же межатомные силы. Процесс соединения после соприкосновения протекает самопроизвольно (спонтанно), без затрат энергии и весьма быстро, практически мгновенно.

Объединение отдельных объёмов конденсированной твёрдой или жидкой фазы в один общий объём сопровождается уменьшением свободной поверхности и запаса энергии в системе, а потому термодинамически процесс объединения должен идти самопроизвольно, без подведения энергии извне. Свободный атом имеет избыток энергии по сравнению с атомом конденсированной системы, и присоединение свободного атома сопровождается освобождением энергии. Такое самопроизвольное объединение наблюдается на объёмах однородной жидкости.

Металлы с малой твёрдостью, например, свинец, достаточно прочно соединяются уже при незначительном сдавливании. У более важных для техники металлов твёрдость настолько велика, что поверхность действительного соприкосновения очень мала по сравнению с общей кажущейся поверхностью соприкосновения, даже на тщательно обработанных и пригнанных поверхностях.

На процесс соединения сильно влияют загрязнения поверхности металла — окислы, жировые плёнки и пр., а также слои адсорбированных молекул газов, образующиеся на свежезачищенной поверхности металла под действием атмосферы почти мгновенно. Поэтому чистую поверхность металла, лишенную слоя адсорбированных газов, можно сколько-нибудь длительно сохранить лишь в высоком вакууме. Такие естественные условия имеются в космическом пространстве, где металлы получают способность довольно прочно свариваться или “схватываться” при случайных соприкосновениях. В обычных же, земных условиях приходится сталкиваться с отрицательным действием, как твёрдости металлов, так и слоя адсорбированных газов на поверхности. Для борьбы с этими затруднениями техника использует два основных средства: нагрев и давление..

1. Анализ технологического процесса и условия образования опасных и вредных факторов.

  1. Сущность дуговой сварки

Из разных методов сварки (дуговой, точечной, газовой) в домашних условиях особый интерес представляет метод дуговой сварки. Хотя и другие способы не слишком сложны, но из-за высокой стоимости сварочного оборудования их целесообразно использовать только при постоянном применении, что в домашней работе случается крайне редко.

Требуемую температуру для сварки создают за счет электрической дуги.

Сварочной дугой называется мощный устойчивый электрический разряд, происходящий в газовом промежутке между электродом и изделием.

В зоне дуги возникает высокая температура, которая приводит к расплавлению электрода и кромок соединяемых деталей.

Дуговая сварка — процесс, при котором теплота, необходимая для нагрева и плавления металла, получается за счет дугового разряда, возникающего между свариваемым металлом и электродом. Под действием теплоты электрической дуги кромки свариваемых деталей и электродный металл расплавляются, образуя сварочную ванну, которая некоторое время находится в расплавленном состоянии. При затвердевании металла образуется сварное соединение. Энергия, необходимая для образования и поддержания дугового разряда, получается от источников питания дуги постоянного или переменного тока.

Электрическая дуга — это своеобразный проводник электрического тока. В отличие от металлических проводов дуга как проводник представляет собой газовый канал, содержащий в своём объеме по всей длине наряду с нейтральными атомами газа электрически заряженные частицы: электроны и ионы. Под действием разности потенциалов, которая приложена к электродам, в газовом проводящем канале устанавливается упорядоченное движение заряженных частиц — электрический ток. Прохождение тока через газ получило название электрического разряда. Физические явления, возникающие при электрическом разряде, зависят от рода и давления газа, материала и геометрии электродов, а так же от силы тока. Эти факторы обусловливают возникновение различных видов электрического разряда. Электрической дугой принято считать конечную форму электрического разряда, развившегося при любых обстоятельствах, если сила тока, проходящего через газ, превышает 0,1 А. Характерной чертой дугового разряда является большая плотность тока в газе и на электродах по сравнению со всеми другими формами устойчивых разрядов при том же давлении газа. Дуговой термический разряд, используемый для сварки, называют сварочной дугой. Сварочная дуга, образуя ярко светящийся высокотемпературный факел, в зависимости от силы тока и типа применяемых электродов может иметь длину газового промежутка от одного до нескольких миллиметров. В дуге различают три области: прикатодную, газовый столб дуги и прианодную. Сварочные дуги, используемые в технологических процессах сварки, классифицируют по ряду признаков. По составу материала электрода различают дугу с плавящимся и неплавящимся электродом; по роду тока — дугу постоянного и дугу переменного тока; по полярности постоянного тока — дугу прямой полярности и обратной полярности; на переменном токе различают дуги однофазную и трехфазную. Источником питания (ИП) сварочной дуги называют устройство, которое обеспечивает необходимый род и силу тока дуги. Источник питания и сварочная дуга образуют взаимосвязанную энергетическую систему, в которой ИП выполняет следующие основные функции: обеспечивает условия начального возбуждения дуги, ее устойчивое горение в процессе сварки и возможность производить настройку параметров режима. По роду тока в сварочной цепи различают источники переменного тока — сварочные однофазные и трехфазные трансформаторы, специализированные установки для сварки алюминиевых сплавов, а также источники постоянного тока — сварочные выпрямители и генераторы с приводами различных типов. По количеству обслуживаемых постов могут быть однопостовые и многопостовые, а по применению — общепромышленные источники питания. К общепромышленным относятся источники питания для ручной дуговой сварки покрытыми электродами, а также для механизированной сварки под флюсом.

В настоящее время дуговая сварка занимает наибольшее распространение среди других видов сварки. Признаком дуговой сварки является то, что источником тепла в зоне сварки является дуговой разряд высокой температуры. Температура дуги имеет температуру от 6 тыс.°С и выше. Это дает возможность сваривать любые металлы. Сварочная дуга может быть как прямого так и косвенного действия.

  1. Дуга прямого действия горит между электродом и свариваемыми деталями.
  2. Дуга косвенного действия горит между двумя электродами, а свариваемые детали не включены в цепь сварочного тока.

Для защиты расплавленного металла от воздействия воздуха и улучшения химического состава наплавленного металла прибегают к шлаковой защите. С этой целью на стержень электрода наносят покрытие или обмазку. В состав электродного покрытия входят минеральные шлакообразующие вещества, ферросплавы, вещества разлагающиеся с образованием защитных газов и т.д. Широкое распространение ручной дуговой сварки в наше время объясняется универсальностью и простотой этого способа. Ручная дуговая сварка (РДС) обеспечивает высокое качество сварных соединений и поэтому применяется для изготовления ответственных конструкций из стали, различных цветных металлов и сплавов, а также на ремонтных работах.

1.2 Классификация дуговой сварки.

Классификация дуговой сварки производится в зависимости от степени механизации процесса сварки, рода тока и полярности, типа дуги, свойств электрода, вида защиты зоны сварки от атмосферного воздуха и др.

По степени механизации дуговая сварка подразделяется:

  • ручная дуговая сварка
  • полуавтоматическая дуговая сварка
  • автоматическая дуговая сварка

Отнесение процессов к тому или иному способу зависит от того, как выполняются зажигание и поддержание определенной длины дуги, манипуляция электродом для придания шву нужной формы, перемещение электрода по линии наложения шва и прекращения процесса сварки.

При ручной дуговой сварке указанные операции, необходимые для образования шва, выполняются человеком вручную без применения механизмов.

При полуавтоматической дуговой сварке плавящимся электродом механизируются операции по подаче электродной проволоки в сварочную зону, а остальные операции процесса сварки осуществляются вручную.

При автоматической дуговой сварке под флюсом механизируются операции по возбуждению дуги, поддержанию определённой длины дуги, перемещению дуги по линии наложения шва. Автоматическая сварка плавящимся электродом ведётся сварочной проволокой диаметром 1-6 мм; при этом режим сварки (ток, напряжение, скорость перемещения дуги и др.) более стабилен, что обеспечивает однородность качества шва по его длине, в то же время требуется большая точность в подготовке и сборке деталей под сварку.

Стремление повысить производительность электродуговой сварки, улучшить качество швов и одновременно облегчить труд сварщиков привело к созданию автоматической и полуавтоматической сварки под слоем флюса.

Сущность процесса автоматической сварки заключается в следующем: голая электродная проволока с катушки подаётся в зону дуги автоматической головкой, двигающейся вдоль шва; впереди головки из бункера по трубе на свариваемые кромке подаётся флюс, покрывающий поверхность металла в зоне шва слоем толщиной 50 –60 мм. Электрическая дуга горит под слоем флюса в создаваемом ею газом пузыре, окруженном средой расплавленного флюса.

Благодаря некоторому давлению флюса на поверхность жидкой ванны в процессе сварки устраняется разбрызгивание металла и получается хорошее формирование шва, даже при очень больших токах, достигающих 1000 – 200 А. Расплавляемая в процессе сварки и затем затвердевающая часть флюса образует на поверхности шва шлаковую корку. Неиспользованная же, т.е. нерасплавленная, часть флюса отсасывается обратно в бункер и затем повторно используется при сварке. Сущность процесса сварки под флюсом представлен на рис.1.

Рис 1. Сущность процесса сварки под флюсом

Большая концентрация теплоты при горении мощной дуги под флюсом позволяет производить сварку с небольшими скосами кромок; угол скоса кромок для стали обычно не превышает 30 градусов. Последнее обстоятельство приводит к меньшей затрате электродного материала и к лучшему использованию дуги. Благодаря большой силе тока, применяемого при автоматической сварке под слоем флюса, производительность возрастает в десятки раз по сравнению с ручной дугой дуговой сваркой.

Хорошая защита расплавленного металла от окружающего воздуха, а также легирование металла шва (в случае сварки стали) содержащимися во флюсе компонентами обеспечивают весьма высокие механические свойства сварных швов, выполненных автоматической сваркой. .

Применение флюса позволяет использовать тонкую электродную проволоку большой силе тока, что обеспечивает глубокое поправление металла (до 12 мм) и высокую производительность.При помощи шланговых полуавтоматов весьма удобно производить сварку прямолинейных, криволинейных швов, угловых и других соединений.

Источник



Электродуговая сварка: технология процесса и безопасность труда

Выдержка из текста

Актуальность выбранной темы работы. На сегодняшний день любое изделие, когда включает в себя больше одной детали, в результате относится к соединению материалов данных деталей. На данный момент времени главным методом неразъемного соединения деталей (материалов) можно читать сварку. Ее преимущество заключается в том, что она имеет низкую трудоемкость и дает возможность максимально сэкономить металл [1, c. 33].

Например, смена клепаных соединений на сварные значительно уменьшает массу изделия из сталей с низким содержанием углерода на 15-30% из-за уменьшения площадей поперечного сечения в местах соединения. Помимо всего прочего, благодаря сварке обеспечивается высокий коэффициент герметичности соединения, что относится к главному преимуществу при выполнении разнообразных резервуаров, емкостей, химических аппаратов и так далее.

Кроме этого характерно и то, что сварочное оборудование весьма неприхотливо в использовании, эксплуатации и обслуживании, и примечательно то, что данная характеристика распространяется практически на все виды сварок. В данной работе целесообразно рассмотреть ручную дуговую сварку как саму распространенную в производстве [3, c. 30].

Ручная дуговая сварка представляет собой вид сварки, энергетически источником которой является электрическая дуга. Она применяется при сварке сталей с содержанием углерода обычного качества. Также в материале может присутствовать марганец. Кроме этого, ручная дуговая сварка подходит для работы с низколегированными и легированными сталями.

Целью написания реферата на тему «Ручная дуговая сварка, её сущность, области применения в настоящее время» является изучение назначения и области применения ручной дуговой сварки. Для достижения поставленной цели необходимо решить ряд поставленных задач:

  • рассмотреть теоретическую сущность ручной дуговой сварки;
  • изучить оборудование для данного вида сварки;
  • проанализировать область применения ручной дуговой сварки в настоящее время;
  • по проделанной работе сделать соответствующие выводы.
Читайте также:  Оборудование для спутника ямал

Объектом исследования является ручная дуговая сварка, предметом исследования – ее сущность и область применения.

Информационную базу для написания работы составили пособия по сварочному делу, сварочному производству и справочные издания.

Цель и задачи реферата обусловили его структуру, который состоит из введения, трех рассматриваемых вопросов, заключения и списка использованных источников.

Ручная дуговая сварка

Ручная дуговая сварка

Основателями способа электродуговой сварки можно назвать двух великих русских изобретателей Н.Н Бенардоса и Н.Г. Славянова. Первым в мире выдвинул идею создания устройства для сварки металлическим электродом Н.Н Бенардос, он же с 1882 года на практике использовал для сварки батарею свинцово-кислотного аккумулятора. Первым же источник сварочного назначения в 1888 году создал Н.Г. Славянов, он применил генератор постоянного тока и для улучшения условий горения сварочной дуги включил в цепь балластный реостат.

С тех пор электродуговая сварка бурно развивалась, и на сегодняшний день нет отрасли промышленного производства, где бы не применялась технология электросварки. Источники питания для ручной дуговой сварки также прошли значительную эволюцию, начиная, от примитивного сварочного генератора 19 века, сварочного трансформатора 20-х годов и сварочного выпрямителя 50-х годов прошлого века, до современного сварочного инверторного аппарата.

С применением инверторных технологий при изготовлении сварочной техники ручная дуговая сварка переживает второе рождение. Инверторный сварочный источник имеет ряд преимуществ перед сварочными трансформаторами и выпрямителями:

— высокая маневренность из-за малого веса и компактности инвертора;

— экономия электроэнергии за счет высокого КПД источника питания;

— лучшие сварочные характеристики дуги.

Благодаря этим преимуществам продажа сварочных инверторов на сегодняшний день составляет около 50% от общего объема продаж сварочной техники в мире и этот процент с каждым годом увеличивается.

Ручная дуговая сварка металлическим покрытым (плавящимся) электродом, отличаясь высокой универсальностью и значительной мобильностью, обусловившими преимущественное использование ее в строительстве, имеет ряд технологических особенностей.

Ручная дуговая сварка металлическим покрытым (плавящимся) электродом, отличаясь высокой универсальностью и значительной мобильностью, обусловившими преимущественное использование ее в строительстве, имеет ряд технологических особенностей.

Способ позволяет без замены сварочного инструмента и оборудования (при надлежащем сварочном режиме) выполнять швы различных типов, сечения и назначения, а также вести сварку в любом пространственном положении и в труднодоступных местах.

Широкое применение имеет сварка электрической дугой прямого действия. При этом сварщик поддерживает устойчивый процесс сварки непрерывной подачей конца электрода в зону горения дуги, не допуская значительных отклонений длины дуги. Наилучшие результаты достигаются при сварке короткой дугой. В этом случае электрод плавится спокойно с небольшим разбрызгиванием, и обеспечивается хорошее проплавление основного металла. Нормальная длина дуги обычно не превышает 0,5—1,1 диаметра электрода. При длинной дуге повышается окисление электродного металла, увеличивается разбрызгивание, снижается глубина провара, шов получается со значительными включениями окислов.

При сварке соединений деталей и узлов металлических строительных конструкций и изделий преимущественно используют металлические покрытые электроды диаметром 3—6 мм. Основной объем работ выполняют при токе 90—350 А и напряжении дуги 18—30 В.

Производительность ручной дуговой сварки существенно уступает производительности механизированных и автоматических способов дуговой сварки, особенно при наложении длинных (более 1 м) швов большого сечения в нижнем положении.

Качество швов и сварных соединений, выполненных ручной дуговой сваркой, в значительной степени зависит от условий работ и производственных навыков сварщиков.

В промышленном строительстве ручная дуговая сварка применяется: при изготовлении и монтаже строительных и технологических металлических конструкций; при изготовлении закладных частей и деталей и выполнении монтажных соединений элементов арматуры железобетонных конструкций; при сварке стыковых соединений труб и присоединений деталей и узлов технологических, теплотехнических и магистральных трубопроводов; а также при производстве электромонтажных и санитарно-технических работ.

На процесс дуговой сварки существенное влияние оказывают протяженность и состояние электрической сварочной цепи, а также организация рабочего места сварщика.

На заводах и в мастерских рабочее место сварщика преимущественно стационарное. Для размещения свариваемого изделия небольшого габарита в удобное для сварки положение используется рабочий стол, к которому присоединен один из проводов электрической сварочной цепи. Вместо рабочего стола часто пользуются сборочно-сварочными приспособлениями (кондукторы, кантователи и др.), в которых размещают свариваемые детали или конструкции.

На строительно-монтажных площадках рабочее место сварщика нестационарно и меняется по мере перехода от сварки одной конструкции к другой.

Протяженность сварочных проводов при этом может достигать 50 м и более. Падение напряжения в такой цепи, превышающее допустимые пределы (4—5%), будет оказывать отрицательное влияние на технологические свойства сварочной дуги. В таких случаях увеличивают сечение проводов сварочной цепи или устанавливают источники тока на более близком расстоянии от места работы сварщика. Для этих целей наиболее рационально использовать применяемые для строительно-монтажных условий специальные малогабаритные передвижные помещения контейнерного типа — машинные залы, в которых размещают сварочное оборудование. Обычно в машзалах устанавливают один источник постоянного тока и один — переменного или один многопостовой (на 3—6 постов) сварочный выпрямитель.

Особенности сварочной дуги постоянного и переменного тока

С помощью источников постоянного тока можно вести сварку при прямой или обратной полярности. Дуга прямой полярности (электрод — «минус», объект сварки — «плюс») обеспечивает более глубокое проплавление основного металла; при дуге обратной полярности повышается скорость плавления электрода.

В табл.1 приведены данные о некоторых технологических особенностях сварочной дуги постоянного и переменного тока.

Табл.1. Технологические особенности сварочной дуги постоянного и переменного тока

Возникающее при постоянном токе «магнитное дутье» (при токе более 200 A) может вызвать сильное отклонение и блуждание сварочной дуги, вследствие чего увеличивается разбрызгивание, ухудшается качество шва и снижается производительность.

Большинство современных электродов общего назначения пригодно для сварки на любой полярности тока, вместе с тем имеется ряд марок электродов, предназначенных для сварки на какой-либо одной полярности.

Электроды, используемые при сварке на переменном токе, обеспечивают вполне устойчивое горение дуги.

Подготовка металла под сварку

К основным операциям подготовки металла под сварку относятся: правка и очистка проката; механическая или термическая резка при заготовке деталей и полуфабрикатов; обработка кромок, подлежащих сварке.

Обработка кромок стыковых соединений заключается в отбортовке их при толщине металла до 4 мм или разделке кромок для создания скоса и притупления при большей толщине металла.

При дуговой сварке повышенные требования предъявляются к чистоте кромок и поверхности прилежащих к ним зон свариваемых деталей.

В целях избежания образования в швах пор, шлаковых и других включений торцевые поверхности кромок и прилегающие к ним зоны металла шириной 25—30 мм подлежат очистке от ржавчины, краски, масляных и других загрязнений. Очистку выполняют металлическими щетками, абразивными материалами или инструментом, а также газопламенной обработкой.

При сборке конструкций, помимо применения инвентарных и других сборочных приспособлений, кондукторов и кантователей, для фиксации взаимного расположения элементов конструкций и детален часто используют прихватки (короткие швы), осуществляемые ручной дуговой сваркой.

Длина швов-прихваток обычно 50—100 мм.

Размеры сечений прихваток не должны превышать 1/3 основных швов (при толщине свариваемого металла более 5 мм). Поверхность прихваток следует зачищать от шлака и загрязнений. При выявлении дефектов их удаляют абразивным инструментом и швы выполняют вновь.

В зависимости от формы и взаимного расположения свариваемых кромок, размеров поперечного сечения шва и положения его в пространстве при ручной дуговой сварке осуществляют простые или сложные траектории движения рабочим (с горящей дугой) концом электрода, которые позволяют: управлять тепловым потоком, охлаждая металл при отводе дуги и увеличивая тепловое воздействие при прекращении движения электрода; выполнять однопроходные швы различной формы и размеров сечения; уменьшать возможность натека или прожога металла; предотвращать стекание металла при наклонном или отвесном положении сварочной ванны.

При перемещении конца электрода вдоль линии соединения без колебательных поперечных движений ширина валика шва не превышает 0,8—1,5 диаметра электрода. Поперечные движения конца электрода обеспечивают получение валика увеличенной ширины.

Сварка стыковых швов

Стыковые соединения без скоса кромок сваривают уширенным швом с одной или двух сторон стыка.

Стыковые соединения с разделкой кромок выполняют однослойными (однопроходными) или многослойными (многопроходными), в зависимости от толщины металла и формы подготовки кромок (рис.1).

Рис.1. Сварка стыковых швов

а—г — формы поперечных сечений швов; 1—7 — порядок выполнения слоев шва; 0 — подварочный шов

Рекомендации по числу слоев стыковых многослойных швов приведены в табл.2.

Табл.2. Число слоев при сварке стыковых и угловых швов

Сварку многослойных швов начинают, тщательно проваривая корень шва электродом диаметром не более 4 мм, а последующие швы наплавляют уширенными валиками, используя электроды большего диаметра.

В ответственных конструкциях корень шва удаляют вырубкой зубилом или газовым резаком для поверхностной резки, а затем накладывают подварочный шов.

Сварка угловых швов

Наилучшие результаты при сварке угловых швов обеспечиваются при установке плоскостей соединяемых элементов в положение «в лодочку» (рис.2,а), т.е. под углом 45° к горизонтали. При этом достигается хорошее проплавление угла и стенок элементов без опасности подреза или непровара, а также создается возможность наплавлять за один проход швы большого сечения. Однако не всегда можно установить соединяемые элементы в положение «в лодочку». В ряде случаев соединяемые элементы занимают иное положение в пространстве. Сварка таких угловых швов сопровождается дополнительными сложностями, так как возможны непровары вершины угла соединения или горизонтальной стенки, а так же подрезы стенки вертикального элемента. В этих случаях катеты однослойного углового шва не должны превышать 8 мм. Швы с катетами свыше 8 мм выполняют в два слоя и более (см. табл.2).

Рис.2. Сварка угловых швов

а—г — формы поперечных сечений швов н положение деталей при сварке; 1—4 — порядок выполнения слоев шва

Угловые швы таврового соединения с двумя симметричными скосами одной кромки (см. рис. 2, г) сваривают в один слой или в несколько слоев в зависимости от толщины свариваемого металла.

Технология сварки угловых швов в вертикальном и потолочном положениях существенно не отличается от сварки стыковых швов со скосом кромок. Для обеспечения необходимого провара вершины угла первый слой выполняют электродами диаметром 3—4 мм.

При сварке угловых швов нахлесточных соединений нельзя допускать излишнего проплавления (подреза) кромки верхнего элемента и наплыва металла (при недостаточном сплавлении) на плоскость нижнего элемента.

Сварка тонколистового металла

При дуговой сварке на весу стыковых соединений из металла толщиной 0,5—3 мм возможно сквозное проплавление дугой кромок с образованием отверстий, трудно поддающихся последующему исправлению. Вместе с тем из-за ограниченной возможности регулирования тепла дуги прямого действия помимо прожогов в таких швах обнаруживаются непровары, шлаковые включения и другие дефекты.

Для обеспечения необходимого качества сварки тонколистовой стали применяют отбортовку кромок, временные теплоотводящие подкладки, остающиеся стальные подкладки или расплавляемые элементы, электроды со специальным покрытием, специальное сварочное оборудование.

Сварку с отбортовкой кромок выполняют главным образом на постоянном токе металлическим или угольным электродом. Хорошие результаты достигаются при установке кромок в наклонное положение (45—65°) и при сварке на спуск.

Для подбора диаметра металлического электрода и тока при сварке стыковых соединений из тонколистовой стали можно пользоваться данными табл.3. При сварке нахлесточных соединений ток увеличивают на 10—15, при сварке тавровых соединений — на 15—20%.

Табл.3. Режимы ручной дуговой сварки стыковых соединений из тонколистовой стали

Угольный электрод применяют диаметром 6—10 мм, сварочный ток должен быть 120—140 А, полярность прямая.

В качестве временных теплоотводящих подкладок используют массивные медные и бронзовые плиты (бруски). Сборку осуществляют без зазора, обеспечивая плотное прилегание свариваемых листов к подкладке.

Для стыковых соединений применяют стальную остающуюся подкладку, если это допускается проектом. Сварку ведут с проплавлением элементов из тонколистовой стали и приваркой их к стальной подкладке. Применяют также присадочный пруток или стальную полосу, укладываемые вдоль свариваемых кромок, которые расплавляют дугой вместе с кромками основного металла.

Список использованной литературы

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Анисимов Е. М. Сварочное дело. М.: Машиностроение, 2015. – 345.

2. Данилин А. Н. Основы ручной дуговой сварки. М.: Машиностроение, 2013. – 213.

3. Лукманов Г. Д. Справочник сварщика. М.: ИНФРА-М, 2021. – 984 с.

4. Нестеров О. И. Преимущества и недостатки ручной дуговой сварки. М.: ИНФРА-М, 2011. – 220 с.

5. Султанов П. Я. Сварка: от А до Я. М.: Машиностроение, 2011. – 770 с.

Источник

Дипломная работа: Оборудование поста для ручной дуговой сварки, принадлежности и инструменты сварщика

Министерство образования Российской Федерации

Профессиональное училище №26

«Оборудование поста для ручной дуговой сварки, принадлежности и инструменты сварщика»

с. Михайловское 2010 г.

Виды и назначение электрододержателей

Виды источников питания дуги, применяемые в оборудовании поста

Назначение и разновидности защитных масок

Классификация световых фильтров

Виды электросварочных постов

Инструменты и принадлежности сварщика

Техника безопасности при выполнении электросварочных работ

Схема электросварочного поста

Схема постов от многопостовых источников

Список использованной литературы

Ручную дуговую сварку выполняют сварочными электродами, которые вручную подают в дугу и перемещают вдоль заготовки. В процессе сварки металлическим покрытым электродом — дуга горит между стержнем электрода и основным металлом. Стержень электрода плавится, и расплавленный металл каплями стекает в металлическую ванну. Вместе со стержнем плавится покрытие электрода, образуя газовую защитную атмосферу вокруг дуги и жидкую шлаковую ванну на поверхности расплавленного металла. Металлическая и шлаковые ванны вместе образуют сварочную ванну. По мере движения дуги сварочная ванна затвердевает и образуется сварочный шов. Жидкий шлак после остывания образует твердую шлаковую корку.

Читайте также:  Контрольно измерительное оборудование котлов

Ручная сварка удобна при выполнении коротких и криволинейных швов в любых пространственных положениях — нижнем, вертикальном, горизонтальном, потолочном, при наложении швов в труднодоступных местах, а также при монтажных работах и сборке конструкций сложной формы. Ручная сварка обеспечивает хорошее качество сварных швов, но обладает более низкой производительностью, например, по сравнению с автоматической дуговой сваркой под флюсом.

Производительность процесса в основном определяется сварочным током. Однако ток при ручной сварке покрытыми электродами ограничен, так как повышение тока сверх рекомендованного значения приводит к разогреву стержня электрода, отслаиванию покрытия, сильному разбрызгиванию и угару расплавленного металла. Ручную сварку постепенно заменяют полуавтоматической в атмосфере защитных газов.

Виды и назначение электрододержателей

Электрододержатель предназначен для крепления электрода и подвода к нему сварочного тока. Электрододержатели применяются для проведения ручной электродуговой сварки и строжки всеми типами покрытых электродов. Существуют электрододержатели двух видов, отличающиеся внешним видом: винтового типа и держатели с зажимом.

На рынке сварочных аксессуаров существует множество разновидностей электрододержателей. В среде сварщиков их часто называли «держаками» и изготавливали при помощи подручных средств: сваривали трезубец из прутиков арматуры с изоляционной оболочкой от ПВХ трубок, дополнительно обматывая изолентой. На сегодняшний день уже никто не применяет самоделки и пользуются фирменными электрододержателями, поняв многие преимущества данного аксессуара: безопасность, защита от тока, удобство крепления электродов и малые потери тока.

Существуют два основных типа электрододержателей:

— электрододержатели винтового типа состоят из удобного держателя, исключающего проскальзывание в руке, и верхней поворотной части при помощи которой надежно удерживается электрод. Электрод вставляется в специальное отверстие в верхней поворотной части держателя;

— электрододержатели с зажимом состоят из удобного держателя, исключающего проскальзывание в руке, и зажимной части, при помощи которой надежно удерживается электрод. Электрод вставляется в этот зажим.

Другие внешние отличные электрододержатели являются модификациями вышеописанных конструкций.

В качестве удобства к аксессуары принято сокращение «ЭД», далее следует значение силы тока. По Госстандарту обозначение электрододержателя состоит из вида электрододержателя, номера модификации, разновидности климатического исполнения, места в ГОСТе и наименование действующего стандарта к электрододержателю.

Виды источников питания дуги, применяемые в оборудовании поста

Конструкции и параметры источника питания дуги зависят от его технологического назначения: ручной сварки покрытым электродом, механизированной сварки плавящимся электродом или автоматической сварки в защитных газах или под флюсом. Если на одном рабочем месте возникает необходимость сварки различными способами, применяют более сложные универсальные источники.

Перечисленные источники питания объединяют в группу источников общепромышленного назначения. Существенно отличаются от них по конструкции специализированные источники, предназначенные для сварки неплавящимся электродом в защитном газе, для плазменной сварки и резки или для электрошлаковой сварки.

Источники питания классифицируются в зависимости от рода тока и принципа действия. В качестве источников переменного тока используют сварочные трансформаторы и специализированные установки на их основе; в качестве источников постоянного тока — сварочные выпрямители, преобразователи и агрегаты, а также специализированные источники на базе выпрямителей.

Сварочные трансформаторы преобразуют переменное сетевое напряжение в пониженное, необходимое для сварки. Это наиболее простые и дешевые источники, широко используемые при ручной сварке покрытыми электродами и автоматической сварке под флюсом. Специализированные установки на основе трансформаторов применяют для сварки алюминиевых сплавов неплавящимся электродом в защитном газе.

Устойчивость дуги постоянного тока более высока по сравнению с устойчивостью дуги переменного тока» что заметно влияет на качество сварки (на малых токах, электродами с фтористо-кальциевыми покрытиями, в углекислом газе, наплавка под флюсом). В этих случаях рекомендуется использовать источники постоянного тока.

Наиболее совершенны сварочные выпрямители, которые имеют более высокий коэффициент полезного действия, меньшую массу, удобны в изготовлении и эксплуатации, обладают лучшими технологическими свойствами. Их применяют для ручной, полуавтоматической и автоматической сварки, а также в качестве универсальных источников.

Сварочный преобразователь представляет собой комбинацию электродвигателя переменного тока и сварочного генератора постоянного тока. Электрическая энергия сети переменного тока преобразуется в механическую энергию электродвигателя, вращает вал генератора и преобразуется в электрическую анергию, постоянного сварочного тона, Поэтому коэффициент полезного действия преобразователя невелик: из-за наличия вращающихся частей они менее надежны и удобны в эксплуатации по сравнению с выпрямителями. Однако для строительно-монтажных работ использование генераторов имеет преимущество по сравнению с другими источниками благодаря их меньшей чувствительности к колебаниям сетевого напряжения.

Сварочный агрегат состоит из двигателя внутреннего сгорания и генератора постоянного тока. Химическая энергия сгорания топлива преобразуется в механическую» а затем в электрическую энергию. Агрегаты используют в основном для ручной сварки в монтажных и полевых условиях, где отсутствуют электрические сети.

Специализированные источники представляют собой аппараты, дополненные различными вспомогательными устройствами, расширяющими их технологические возможности. Источник постоянного для сварки неплавящимся электродом в защитном газе имеет устройства для возбуждения дуги и заварки кратера.

Каждый источник предназначен для питания током одной дуги (однопостовой источник). В цехах с большим числом постов сварки целесообразно использовать многопостовые источники.

Назначение и разновидности защитных масок

Для защиты глаз от лучистой энергии сварочной дуги применяются защитные маски сварщика. Защитная маска изготовлена из материала с низкой теплопроводностью, не пропускающего ультрафиолетовые лучи и не воспламеняющегося от искр. Обычно в качестве материала применяется листовая фибра. В лицевой части маски сделан прямоугольный вырез, в который вставлено защитное стекло-светофильтр. В масках применяются пассивные или электронные (самозатемняющиеся) светофильтры.

Наружную сторону светофильтра закрывают сменным прозрачным стеклом, защищающим светофильтр от брызг расплавленного металла и шлака. Светофильтры представляют собой пластинку из темного стекла размером 121х69 мм. Они совершенно не пропускают ультрафиолетовых лучей, а инфракрасные – проникают в пределах от 0,1 до 4% от общего количества.

Наиболее удобна для сварщика защитная маска с самозатемняющимися светофильтром обычно имеющая название «Хамелеон», прозрачность которого изменяется в зависимости от интенсивности света. При использовании автоматического светофильтра сварщик может выполнять все стадии сварочных работ, не поднимая маску. Автоматический светофильтр имеет потенциометр для плавного регулирования степени затемнения. Электропитание комбинированное: от литиевого элемента и солнечной батареи.

Для защиты органов дыхания сварщика выпускаются защитные маски с системой поддува очищенного воздуха (с респирацией). Подобные маски обладают такими же возможностями по конфигурации и свойствами, как обычные маски, но поставляются в комплекте с принадлежностями для системы фильтроподдува.

Система очистки воздуха и его поддува в зону дыхания сварщика применяется совместно с защитной маской и предназначена для защиты органов дыхания сварщика в условиях сильного задымления рабочей зоны.

Классификация световых фильтров

Светофильтры следует подбирать с учетом применяемой силы тока по данным таблицы 1.

Перед светофильтрами следует вставлять обычное стекло, которое заменяется по мере загрязнения.

Виды электросварочных постов

В зависимости от технологического процесса (марки свариваемого материала и типа покрытия электрода) сварочные работы выполняют либо на переменном, либо на постоянном токе. Постоянный ток имеет то преимущество, что дуга горит стабильнее, а следовательно, процесс сварки вести легче, особенно на малых токах.

Питание сварочных постов переменным током осуществляют от специальных трансформаторов, а постоянным током — от преобразователей и выпрямителей.

На рисунке, а показана принципиальная электрическая схема поста для ручной дуговой сварки переменным током (от трансформатора типа ТС), а на рисунке б — общий вид такого поста. От сети 1 переменный ток напряжением 220 или 380 В через рубильник 2 и предохранители 3 подается к источнику питания — сварочному трансформатору 4, где ток трансформируется до напряжения 60-75В, необходимого для возбуждения дуги, и по сварочным проводам 5 через зажим 6 и электрододержатель 7 подводится к изделию 8.

Принципиальные электрические и монтажные схемы поста для ручной дуговой сварки: а, б — переменным током (l — переменная величина расстояния между катушками), в, г — постоянным током

Инструменты и принадлежности сварщика

К инструменту сварщика относятся:

1 Электрододержатель от которого зависит производительность и безопасность труда. Электрододержатель должен быть лёгким (ни более 0,5кг) и удобный в обращении.

2 Щиток или маска применяется для предохранения глаз и кожи лица сварщика от вредного влияния инфракрасного излучения и брызг металла.

3 Сварочные провода по которым ток от силовой сети подводится к сварочному аппарату (марки КРПТ) от сварочных аппаратов к местам работы, сварочный ток поступает по гибкому проводу марки ПРГ, АПР, или ПРГД с резиновой изоляцией.

К пренодлежностям сварщика относятся;

— стальная щётка применяемая для зачистки металла от грязи, ржавчины перед сваркой и шлака после сварки.

— молоток с заострённым концом для отбивки шлака со сварочных швов и для поставки личного клейма.

— зубило для вырубки дефектных мест сварного шва.

— для замера геометрического размеров швов, сварщику выдают набор шаблонов. Также сварщик пользуется некоторыми измерительными инструментами (линейка, рулетка). Для проверки углов используется угольник.

Техника безопасности при выполнении электросварочных работ

Состояние изоляции проводов проверяют не реже одного раза в месяц, а осмотр подвижных контактов, переключателей, рубильников и клемм — не реже одного раза в три дня. Напряжение холостого хода на зажимах генератора или трансформатора не должно превышать 110 В для машин постоянного тока и 70 В для машин переменного тока. Сварочные машины должны находиться под наблюдением специалистов. Установку и ремонт их могут производить только электромонтеры.

Корпусы сварочной аппаратуры и источников тока необходимо заземлять. Кроме того, обязательно должно быть заземлено свариваемое изделие. Заземление сварочных агрегатов на контур производят присоединением медного провода сечением не менее 6 мм2 или железного сечением не менее 12 мм2 к какой-либо точке корпуса и к трубе диаметром 37—50 мм, длиной 1—2 м. Трубу закапывают в землю. Вместо трубы можно использовать полосовую сталь толщиной не менее 4 мм, сечением 48—50 мм2.

Категорически запрещается использовать контур заземления в качестве обратного провода сварочной цепи. При появлении напряжения на частях аппаратуры и оборудования, не являющихся токоведущими, необходимо прекратить сварку и вызвать мастера или дежурного электрика. Номинальная сила тока плавких предохранителей не должна превышать указанного в схеме.

При ручной электродуговой сварке несчастные случаи могут быть в результате поражения электрическим током, светового излучения дуги, а также в результате ожогов каплями металла и шлака.

Поражение электрическим током. В результате действия электрического тока на организм могут быть повреждены нервная система (электрический удар) или кожный покров (ожоги). Характер и степень поражения зависят от величины силы тока и сопротивления тела человека. Сила тока до 0,002 А переносится безболезненно, а 0,05 А — является опасной. Более высокая сила тока может вызвать смерть. Чем выше напряжение и ниже сопротивление, тем сильнее будет поражение током. В сухих помещениях при нормальных условиях работы и исправной сухой одежде и обуви напряжение ниже 36 В, а в сырых помещениях ниже 12 В — безопасно, более высокое напряжение опасно, наибольшую опасность представляет двухполюсное прикосновение (рис. 89).

При работах внутри резервуаров рабочего снабжают резиновым ковриком, а также резиновым шлемом для защиты головы от случайных прикосновений к металлическим частям, находящимся под напряжением. Электрододержатель должен иметь механическую или электрическую блокировку, исключающую смену электрода при невыключенном токе. Сварщика, работающего в резервуаре, должен сопровождать наблюдатель, находящийся снаружи, который должен и может оказать сварщику при несчастном случае необходимую помощь.

В случае поражения током пострадавшему необходимо оказать следующую помощь: отсоединить его от проводов, предварительно надев резиновые рукавицы или встав на резиновый коврик (ток можно выключить также рубильником, вывертыванием предохранительной пробки или замыканием проводов накоротко, в результате чего перегорят предохранители), обеспечить пострадавшему доступ свежего воздуха (открыть окна и двери или вынести его на улицу); если пострадавший потерял сознание, нужно немедленно вызвать медицинскую помощь, до прибытия врача пострадавшему необходимо производить искусственное дыхание.

Световое воздействие электрической дуги. Электрическая дуга ослепляюще действует на глаза сварщика и других близко находящихся людей. Кроме того, в спектре дуги содержатся невидимые ультрафиолетовые и инфракрасные лучи, вызывающие воспаление слизистой оболочки глаз и ожоги кожи. Для защиты лица и глаз сварщики применяют щитки или маски (ГОСТ 1361—69*) со специальными светофильтрами (ГОСТ 9497—60*). В зависимости от условий работы выбирают стекло светофильтра определенного номера. С наружной стороны светофильтр закрывают обычным оконным стеклом, которое меняют по мере его загрязнения.

При заболевании глаз (появление рези, светобоязнь) следует немедленно обратиться к врачу. До получения медицинской помощи можно делать примочки слабым раствором соды или применять цинковые глазные капли.

Во время работы сварщик должен иметь фартук, рукавицы и очки с простыми стеклами для защиты глаз от брызг. Место работы, где производится стыковая сварка оплавлением, должно быть ограждено щитами, чтобы не мешать другим рабочим; хранение каких-либо горючих материалов в таком помещении запрещено.

Схема электросварочного поста

1- переменный ток напряжением 220 или 380

4 — сварочный трансформатор

5 – сварочные провода

Схема постов от многопостовых источников

Список использованной литературы

1. Алешин Н.П., Щербинский В.Г. «Контроль качества сварочных работ». М.: Высшая школа, 1996г.

2. Волченко В.Н. «Сварные конструкции». — М.: Машиностроение, 2006г.

3. «Сварные и паяные соединения». Учебное пособие/ С.А. Федоров, МАТИ, М, 2003.

4. Специализированное технологическое оборудование: Номенклатурный каталог. — М.: ЦБНТИ Минавтотранса РФ, 1999.

5. Табель технологического оборудования и специализированного инструмента для АТП,СТО и БЦТО.-М.: ЦБНТИ Минавтотранса РФ, 2001.

Источник

Оборудование для ручной дуговой сварки

Источник питания сварочной дуги – это устройство, которое позволяет получать необходимый по роду и силе ток. Источники сварочного тока должны иметь специальную внешнюю характеристику, т. е. зависимость напряжения на его выходных клеммах от тока в электрической цепи, которая может быть крутопадающей, пологопадающей, жесткой и возрастающей.

Читайте также:  Оборудование для спутниковое телевидение телекарта

Работу любого источника характеризуют три основных его состояния: режим холостого хода (сварочная цепь разомкнута, дуга не горит), режим короткого замыкания (в сварочной цепи течет ток короткого замыкания) и режим нагрузки (дуга горит устойчиво при заданном рабочем токе). Этим состояниям соответствуют определенные точки его внешней характеристики.

Для ручной дуговой сварки используются источники с крутопадающей характеристикой. Для получения такой характеристики используются трансформаторы с повышенным индуктивным сопротивлением X т, (для обычного силового X т » 0). Тогда напряжение на выходе трансформатора (напряжение сварочной дуги U д) будет определяться формулой

где U хх – напряжение холостого хода трансформатора (В)

Y д – ток дуги (сила сварочного тока, А)

Х т – индуктивное сопротивление сварочного трансформатора (Ом).

Увеличение сварочного тока (при уменьшении длины дуги) вызывает снижение напряжения на дуге и наоборот, т. е. электрическая мощность дуги почти не изменяется, и этим обеспечивается стабильное горение сварочной дуги. Максимальная сила тока, соответствующая режиму короткого замыкания на первом этапе зажигания дуги, также ограничена, что предупреждает перегрев проводов и самих источников тока и определяется величиной индуктивного сопротивления трансформатора Х т:

.

Таким образом, регулирование тока короткого замыкания и сварочного тока в различных конструкциях сварочных трансформаторов выполняется за счет изменения величины его индуктивного сопротивления Х т.

Источник тока должен быть электробезопасным для сварщика (вторичное напряжение источника на холостом ходу ограничено величиной 60–80 В). Следует помнить, что абсолютно безопасным является напряжение 36 В для сухих помещений и 12 В – для сырых. Однако при напряжении ниже 60 В возникают трудности при возбуждении дуги, таким образом, сварочное напряжение не является абсолютно безопасным и при определенных условиях (болезненное состояние, алкогольное опьянение, сырое помещение и т. д.) может привести к смертельному исходу.

Для ручной дуговой сварки в зависимости от рода тока в сварочной цепи используют источники переменного тока – сварочные трансформаторы и источники постоянного тока – сварочные выпрямители и генераторы.

Источники переменного тока более распространены, так как обладают рядом технико-экономических преимуществ: сварочные трансформаторы проще в эксплуатации, значительно долговечнее и обладают более высоким КПД, чем выпрямители и генераторы.

Существуют сварочные трансформаторы двух групп:

1. Трансформаторы с нормальным магнитным рассеиванием. Эти трансформаторы могут быть двух типов. В первом случае дроссель может выполняться отдельно от трансформатора. Во втором – в однокорпусном исполнении.

2. Трансформаторы с повышенным магнитным рассеянием также разделяются на два типа: с подвижным шунтом или с подвижной обмоткой.

Наиболее широко используются трансформаторы с повышенным магнитным рассеянием и подвижной первичной обмоткой. Трансформатор (рис. 1) состоит из замкнутого магнитопровода 1, который собирается из пластин электротехнической стали, и двух обмоток. Вторичная обмотка 3 крепится на магнитопроводе неподвижно. Первичная обмотка 4, подключаемая к промышленной сети, может свободно перемещаться вдоль стержней магнитопровода с помощью винтового механизма 2. Первичная и вторичная обмотки разнесены друг относительно друга, что обусловливает повышенное индуктивное сопротивление трансформатора вследствие появления магнитных потоков рассеяния. При работе трансформатора основной магнитный поток Ф о, создаваемый первичной и вторичной обмотками, замыкается через магнитопровод. Часть магнитного потока замыкается вокруг обмоток через воздушное пространство, образуя потоки рассеяния Фs 1 и Фs 2. С увеличением расстояние между обмотками увеличиваются потоки рассеяния и, следовательно, возрастает индуктивное сопротивление трансформатора.

Кроме традиционных источников питания дуги для ручной дуговой сварки все более широко применяются инверторные источники переменного тока. При достаточно большой мощности они имеют малые габариты и массу.

Рабочее место сварщика ( сварочный пост) при небольших габаритах изделий организуют в сварочных кабинах размерами 2,0×2,5×2,0 м. Обязательна вытяжная вентиляция. В кабине устанавливают сварочный трансформатор, предусматривают наличие рубильников, кабелей, электрододержателя, заземления источника питания, корпусов рубильников, сварочных столов. На посту должен находиться комплект приспособлений: зубило, молоток и металлическая щетка для удаления шлака, электрошкаф для прокалки электродов, мерительный инструмент, щитки и маски для предохранения сварщика от брызг металла, частиц шлака искр и излучения. Щиток удерживается в руке, а маска надевается на голову и освобождает руку сварщика. Щиток и маска имеют смотровое окно со светофильтром, который поглощает опасные излучения дуги. Различают ослабляющие светофильтры постоянной плотности (черные стекла), которые имеют оптическую плотность (число, показывающее, во сколько раз снижается яркость свечения дуги) от 3 до 13 в зависимости от марки, а также светофильтры с изменяющейся оптической плотностью. Последние без дуги прозрачны, а при ее зажигании за время менее 0,01 с оптическая плотность фильтров автоматически возрастает до номинальной. Действие таких светофильтров основано на способности жидких кристаллов менять свою оптическую плотность под влиянием внешних воздействий.

Спецодежду для сварщика изготавливают из плотного брезента или сукна, на ней не должно быть открытых карманов. Обувь должна иметь глухой верх, брюки навыпуск. Рукавицы изготавливают из плотного брезента, кожи или асбестовой ткани.

Электрод для ручной дуговой сварки (см. рис. 2) представляет собой металлический стержень 1 длиной 300–450 мм, на поверхность которого нанесено покрытие 2. В процессе сварки дуга 6 горит между стержнем электрода и основным металлом. Стержень электрода плавится и вместе с металлом расплавленных кромок свариваемых заготовок образует металлическую ванну 4. Плавится также и покрытие электрода, образуя защитную шлаковую ванну на поверхности расплавленного металла, что предохраняет его от вредного воздействия атмосферы. Совокупность металлической и шлаковой ванн называют сварочной ванной. По мере движения дуги металлическая ванна затвердевает, и формируется сварной шов 5. Жидкий шлак после остывания образует твердую шлаковую корку 3.

Стержни электродов изготовлены из сварочной проволоки. Стандартом предусмотрено 77 марок стальной проволоки диаметром 0,2–12 мм, которые делятся на три группы: низкоуглеродистую (Св-08А и др.), легированную
(Св-10Х5М и др.) и высоколегированную (Св-06Х19Н10МЗТ и др.). В марках проволоки «Св» означает «сварочная», первые две цифры – содержание углерода в сотых долях процента, последующие буквы и цифры – содержание легирующих элементов в соответствии с маркировкой легированных сталей; последняя буква «А» – пониженное содержание серы и фосфора.

Покрытия электродов предназначе-ны для обеспечения стабильного горения дуги, защиты расплавленного металла от воздействия атмосферы и формирования металла шва с заданным составом и свойствами. Равномерное горение дуги достигается за счет введения в покрытие стабилизирующих компонентов – легкоионизирующихся веществ (соединений натрия, калия, кальция в виде мела, мрамора и т. п.). Газовая защита сварочной ванны выполняется введением в покрытия газообразующих веществ: целлюлозы, крахмала и др. Для обеспечения шлаковой защиты в покрытия вводят шлакообразующие элементы – рутиловый концентрат, полевой шпат, марганцевую руду. Для удаления кислорода из сварочной ванны в покрытия вводят раскисляющие компоненты – сплавы железа с активными металлами, например, ферромарганец. Входящий в его состав марганец реагирует с растворенным в ванне кислородом, а также с кислородом оксидов и восстанавливает чистое железо, сам марганец при этом окисляется и уходит в шлак. После застывания шлак образует на поверхности шва твердую стекловидную корку. При удалении шлаковой корки ударами молота следует беречь глаза от разлетающихся стекловидных частичек шлака, закрываясь щитком или маской. В покрытия также вводят легирующие элементы для легирования металла шва. Кроме того, в покрытия добавляют пластификаторы и связующие, придающие покрытию прочность и хорошее сцепление со стержнем.

Различают следующие виды покрытий:

1) кислые (основные компоненты – MnO и SiO 2), обладают хорошими технологическими свойствами, но при сварке выделяют токсичные соединения марганца, поэтому их применение сокращается;

2) рутиловые (основной компонент – TiO 2), обладают высокими сварочно-технологическими свойствами;

3) основные(содержат CaCO 3 и MgCO 3), технологические свойства ограничены;

4) целлюлозные(основные компоненты – целлюлоза и другие органические вещества), создают хорошую газовую защиту и образуют малое количество шлака, например электроды ОМА2.

Стандартное условное обозначение электродов содержит основную информацию о сварочных электродах.

Основными параметрами режима ручной дуговой сварки являются диаметр электрода и сила сварочного тока.

Диаметр электрода d выбирается в зависимости от толщины листов свариваемого металла S с помощью табл. 1.

S, мм 1–2 3–5 6–10 11–15 16–20 21 и более
d, мм 2–3 3–4 4–5 5–6 6–8

Сила сварочного тока I определяется по формуле:

При сварке высоколегированных сталей для уменьшения перегрева металла расчетное значение силы тока уменьшают на 20–30 %.

В производственных условиях для определения силы сварочного тока ориентируются на паспортные данные электродов.

Листы толщиной до 6 мм свариваются встык с одной стороны, а до 12 мм – с двух сторон без разделки кромок. При односторонней сварке листов толщиной более 6 мм выполняется обычно V-образная разделка кромок под углом 60° (рис. 3, а). Если шов можно выполнять с двух сторон, то для толщин свыше 12 мм делают Х-образную разделку (рис. 3, б). Существуют и другие виды разделки кромок.

Рис. 3. V-образная (а) и Х-образная (б) разделка кромок

При толщине свариваемых листов более 6 мм производится многопроходная сварка, так при стыковой сварке листов толщиной 20 мм выполняется 6–7 проходов.

Ручная сварка удобна при выполнении коротких и криволинейных швов в любых пространственных положениях – нижнем, вертикальном, горизонтальном, потолочном (рис. 4), при наложении швов в труднодоступных местах, а также при монтажных работах и сборке конструкций сложной формы.

Рис. 4. Возможные пространственные положения при сварке:

а – нижнее; б – вертикальное; в – горизонтальное; г – потолочное

Подводимая к свариваемому изделию теплота характеризуется тепловой мощностью дуги. Полная тепловая мощность сварочной дуги

где I – сила сварочного тока, А,

U – напряжение на дуге, В,

K – коэффициент несинусоидальности напряжения и тока (для переменного тока K » 0,84).

Часть мощности дуги рассеивается, а то количество теплоты, которое вводится в свариваемое изделие, называется эффективной тепловой мощностью сварочной дуги:

где r – КПД дуги (для ручной дуговой сварки r » 0,81).

Основными дефектами сварных соединений являются непровары и несплавления, трещины, раковины и поры.

Качество полученных соединений определяется различными средствами технического контроля: внешним осмотром, неразрушающими и разрушающими методами и др.

Контактная сварка – это процесс образования неразъемного соединения за счет нагрева металла проходящим через пятно контакта электрическим током и пластической деформации сварного шва сжимающим усилием. Максимальное количество тепла выделяется в месте сварочного контакта из-за незначительной площади вершин микровыступов и наличия пленок загрязнений и оксидов на поверхности. При непрерывном сдавливании заготовок нагретый металл в местах контакта деформируется, поверхностные оксидные пленки разрушаются и удаляются из зоны контакта. Нагрев продолжается до необходимого пластичного состояния или оплавления материала заготовок.

Параметрами режима контактной сварки являются величина сжимающего усилия Р (Н), плотность тока j (A/мм 2 ) и время протекания тока t (с).

Основными способами контактной сварки являются стыковая, точечная и шовная сварка.

5.1. Стыковая сварка

Стыковую сварку с разогревом стыка до пластического состояния называют сваркой сопротивлением, а при разогреве до оплавления – сваркой оплавлением.

Циклограммой сварки называют совместное графическое изображение силы тока и величины давления в процессе сварки. Циклограммы различных способов сварки похожи, время прохождения сварочного тока обычно существенно меньше времени приложения сжимающего усилия Р (рис. 6).

5.2. Точечная сварка

Точечной сваркой называется способ контактной сварки, при котором заготовки соединяются на отдельных ограниченных участках соприкосновения – точках. Листовые заготовки толщиной 0,2–6 мм сжимают между электродами сварочной машины (см. рис. 7) и включают ток. Нагрев продолжают до расплавления внутренних контактирующих слоев. После этого ток выключают, давление несколько увеличивают, а затем снимают. В результате образуется литая сварная точка. Кристаллизация точки протекает под давлением, это позволяет избежать образования усадочных раковин. Перед сваркой место соединения очищают от загрязнений и оксидных пленок. Параметры режима сварки (силу тока, время и давление) подбирают по справочным таблицам, а затем корректируют опытным путем. Точечную сварку применяют для изготовления изделий из сталей, алюминиевых сплавов в различных отраслях промышленности. Незаменима точечная сварка в автомобилестроении при изготовлении кузовов, кабин, дверей.

5.3. Шовная сварка

Шовной сваркой называется разновидность контактной сварки, при которой подвод тока от источника питания к свариваемым заготовкам осуществляется при помощи двух вращающихся дисковых электродов – роликов (рис. 8).

5.4. Сварка аккумулированной энергией

Недостатком контактной сварки является кратковременное импульсное потребление значительной мощности в момент сварки, что создает существенную нагрузку для питающей электрической сети. Сварка предварительно накопленной энергией позволяет создать более благоприятные условия нагружения для сети.

Существует четыре разновидности сварки аккумулированной энергией:

1) конденсаторная – энергия накапливается в батарее конденсаторов;

2) электромагнитная – энергия запасается в магнитном поле специального сварочного трансформатора;

3) инерционная – энергия запасается во вращающихся частях генератора;

4) аккумуляторная – энергия накапливается в аккумуляторной батарее.

Наиболее широко применяется конденсаторная сварка, она используется в производстве электроизмерительных и авиационных приборов, часовых механизмов, фотоаппаратов, элементов полупроводников и электронных схем.

Основными дефектами соединений при стыковой сварке являются непровары, а также чрезмерный рост зерна и обезуглероживание сталей из-за перегрева. Основной показатель качества точечной и шовной сварки – размеры ядра сварной точки и литой зоны шва.

Качество контактной сварки контролируют внешним осмотром, методами неразрушающего контроля, а непровар – разрушением образцов в тисках молотком и зубилом.

Источник