X
Ваше имя*:
Ваш e-mail*:
№ телефона:
Текст Вашего обращения*:
Прикрепить :
* - обязательны для заполнения

8 (812)953-86-80 +7 (921)880-29-80

e-mail: sparkking@yandex.ru

Круглосуточно!

Без выходных


Раздел: СТАТЬИ

Ручная электродуговая сварка

Принципы процесса, характеристики дуги.

К электроду и свариваемому изделию для образования и поддержания сварочной дуги от источников сварочного тока подводится постоянный или переменный сварочный ток. Дуга расплавляет металлический стержень электрода, его покрытие и основной металл как показано на (Рис. 1). Расплавляющийся металлический стержень электрода в виде отдельных капель, покрытых шлаком, переходит в сварочную ванну. В сварочной ванне электродный металл смешивается с расплавленным металлом изделия (основным металлом), а расплавленный шлак всплывает на поверхность.

Глубина, на которую расплавляется основной металл, называется глубиной проплавления. Она зависит от режима сварки (силы сварочного тока и диаметра электрода), пространственного положения сварки, скорости перемещения дуги по поверхности изделия (торцу электрода и дуге сообщают поступательное движение вдоль направления сварки и поперечные колебания), от конструкции сварного соединения, формы и размеров разделки свариваемых кромок и т. п. Размеры сварочной ванны зависят от режима сварки и обычно находятся в пределах: глубина до 7 мм, ширина 8—15 мм, длина 10—30 мм. Доля участия основного металла в формировании металла шва обычно составляет 15—35%.

Расстояние от активного пятна на расплавленной поверхности электрода до другого активного пятна дуги на поверхности сварочной ванны называется длиной дуги. Расплавляющееся покрытие электрода образует вокруг дуги и над поверхностью сварочной ванны газовую атмосферу, которая, оттесняя воздух из зоны сварки, препятствует взаимодействиям его с расплавленным металлом. В газовой атмосфере присутствуют также пары основного и электродного металлов и легирующих элементов. Шлак, покрывая капли электродного металла и поверхность расплавленного металла сварочной ванны, способствует предохранению их от контакта с воздухом и участвует в металлургических взаимодействиях с расплавленным металлом.

Кристаллизация металла сварочной ванны по мере удаления дуги приводит к образованию шва, соединяющего свариваемые детали. При случайных обрывах дуги или при смене электродов кристаллизация металла сварочной ванны приводит к образованию сварочного кратера (углублению в шве, по форме напоминающему наружную поверхность сварочной ванны). Затвердевающий шлак образует на поверхности шва шлаковую корку.

Длина дуги зависит от марки и диаметра электрода, пространственного положения сварки, разделки свариваемых кромок и т. п. Нормальная длина дуги считается в пределах Lд = (0,5 — 1,1) dэл (dэл — диаметр электрода). Увеличение длины дуги снижает качество наплавленного металла шва ввиду его интенсивного окисления и азотирования, увеличивает потери металла на угар и разбрызгивание, уменьшает глубину проплавления основного металла. Также ухудшается внешний вид шва.

Для возбуждения дугового разряда при сварке для получения начальной ионизации обычно сводят два электрода до соприкосновения (электрод и деталь), а затем быстро их разводят. При достаточно большом токе при соприкосновении электродов в промежутке между концами электродов выделяется большое количество тепла. Ток между электродами проходит через мелкие неровности на торцах и разогревает их до расплавления. При быстром разведении электродов расплавленные мостики растягиваются и сужаются, вследствие чего плотность тока доходит в них в момент разрыва до такой величины, что обращает их в пар. При высокой температуре паров металла ионизация промежутка получается настолько значительной, что при сравнительно небольшой разности потенциалов между концами электродов возникает дуговой разряд. Разряд поддерживается далее как устойчивая стационарная дуга в том случае, если сохраняются факторы, поддерживающие ионизацию дугового промежутка.

В момент зажигания дуги промежуток еще недостаточно нагрет и для его ионизации необходима увеличенная кинетическая энергия, которая может быть получена усилением электрического поля, т. е. некоторым повышением напряжения между электродами сравнительно с тем напряжением, которое требуется для поддержания дуги в установившемся состоянии.

Периоду поджига сварочной дуги и выхода её на режим стабильного горения соответствует Участок I на статической ВАХ сварочной дуги - участок опережающего роста элек¬тропроводности плазмообразующего газа в столбе сварочной дуги.

Распределение и влияние температуры

При ручной дуговой сварке существенным является распределение температур по длине сварочного электрода и распределение температур в основном металле (изделии). Распределение температур в изделии может быть рассчитано, как правило, по схеме Рыкалина - подвижный точечный источник нагрева.

Характеризуется термическими циклами, температурными кривыми, изотермами.

В участке основного металла, прилегающем к шву, температура близка к температуре плавления. При удалении от шва температура интенсивно снижается, приближаясь к средней температуре свариваемого изделия.

Таким образом, в околошовной зоне металл подвергается своеобразной термообработке. Отсюда эта зона называется зоной термического влияния. Структура металла в зоне термического влияния изменяется в соответствии с термическим циклом нагрева и охлаждения, зависит от химического состава металла, предшествующей термической и механической обработки.

Рассмотрим, какие структурные превращения происходят в зоне термического влияния при сварке малоуглеродистых сталей (рис.2).

В пределах шва металл был нагрет до расплавления, и поэтому после затвердения имеет в основном дендритную (литую) структуру.

Непосредственно к сварному шву прилегает участок неполного расплавления. На участке I (участок перегрева ) металл был нагрет от 1370 до 1770° К (от 1100 до 1500° С), и поэтому имеет крупнозернистую структуру с игольчатыми включениями феррита. Это участок перегрева, а структуру металла в нем называется видманштедтовой.

Участок II (участок нормализации) характерен тем, что металл был нагрет до интервала от критической точки Ас3 до 1370° К (1100° С). В связи с тем, что охлаждение происходило на воздухе, металл в этом участке претерпел нормализацию и значит, отличается мелкозернистой структурой.

В участке III (участок неполной перекристаллизации) металл нагревается до интервала температур от критической точки Ac1, до Ас3 Нагрев до таких температур приводит к неполной перекристаллизации, а поэтому в пределах этого участка есть мелкие зерна перлита некрупные зерна феррита, т. е. структура характерна геометрической неоднородностью.

В пределах участка IV (участок рекристаллизации) металл нагревается до температур от 770° К (550° С) до критической точки Ас1 что приводит к рекристаллизации. В результате этого вытянутые зерна основного металла, если это был стальной прокат, приобретают гло булярную форму, а размеры зерен увеличиваются.

Участок V (участок синеломкости) - видимых изменений в структуре металла сварного шва не происходит. Отличается цветами побежалости.

Из рассмотренных участков особое внимание должно уделяться участку с видманштедтовой структурой. Он вследствие перегрева имеет крупное зерно и обладает понижен ной прочностью. Сварку следует выполнять так, чтобы участок перегрева был минималь ный. Наиболее высокие механические свойства на участке нормализации, в пределах кото рого металл имеет однородную мелкозернистую структуру.

Если выполняется сварка среднеуглеродистых и некоторых низколегированных сталей (45, 40Х, ЗОХГСА и др.), в околошовной зоне возможно образование закалочных структур. Это называется подкалкой и приводит к повышению твердости, возникновению внутренних напряжений, а иногда к образованию трещин. В таких случаях сварку целесообразно выполнять с термическим циклом, характерным медленным нагревом и охлаждением металла.

При сварке аустенитных хромоникелевых сталей в околошовной зоне из твердого рас твора могут выпадать комплексные карбиды хрома и железа. Это явление нежелательное, так как приводит к обеднению аустенита (твердого раствора) хромом и тем самым повышает склонность к межкристаллитной коррозии; поэтому сварка таких сталей выполняется на ре жимах, при которых обеспечивается минимальная длительность пребывания металла околошовной зоны в интервале высоких температур.

Нагрев электрода определяется двумя составляющими: нагрев проходящим током и нагрев сварочной дугой.

Влияние нагрева электрода теплом сварочной дуги имеет решающее значение с точки зрения обеспечения плавления электрода, но сточки зрения нагрева нерасплавившейся части, проявляется на расстоянии до 15 мм от торца электрода (что очень важно с точки зрения транспорта компонентов электродного покрытия в сварочную дугу)

Нагрев стержня электрода проходящим током тем больше, чем дольше протекание по стержню сварочного тока и чем больше величина последнего. Перед началом сварки ме таллический стержень имеет температуру окружающего воздуха, а к концу расплавления электрода температура повышается до 500—600° С (при содержании в покрытии органиче ских веществ - не выше 250° С). Это приводит к тому, что скорость расплавления электрода (количество расплавленного электродного металла) в начале и конце различна. Изменяется и глубина проплавления основного металла ввиду изменения условий теплопередачи от дуги к основному металлу через прослойку жидкого металла в сварочной ванне. В результате изменяется соотношение долей электродного и основного металлов, участвующих в обра зовании металла шва, а значит, и состав и свойства металла шва, выполненного одним электродом. Это - один из недостатков ручной дуговой сварки покрытыми электродами.

Основные режимы сварки для электродов различных диаметров приведены в таблице 1.

Сварочное оборудование

Основным оборудованием сварочного поста являются источники питания. Наиболее распространены источники питания переменного тока - сварочные трансформаторы. Обычно применяют трансформаторы типа ТД и ТДМ. Для ответственных и сложных сварочных работ посты укомплектовываются источниками постоянного тока - преобразователями ПД-502, или ПСО, а также однопостовыми выпрямителями ВД-401, ВД-501 и др.

В условиях цеха или на крупных металлоемких объектах может быть использован мно гопостовой источник питания - преобразователь ПСМ-1001, выпрямитель ВДМ-1001 и др. В этом случае пост оборудуют балластным реостатом РБ-300 или РБ-500, подсоединяемым к сварочной шине (или проводу), идущей от многопостового источника.

Для включения постового источника питания в силовую электрическую сеть применяют пусковую и защитную электроаппаратуру на напряжение до 1000 В. К ней относятся рубиль ники закрытого типа и плавкие предохранители или автоматические выключатели. Кроме того, используют контакторы - аппараты дистанционного управления сварочным током - и кнопки управления, необходимые для включения и выключения контакторов.

Основным рабочим инструментом электросварщика является электрододержатель, служащий для удержания электрода, подвода к нему сварочного тока и манипулирования электродом в процессе сварки. Согласно действующему ГОСТ 14651, электрододержатели должны обеспечивать смену электрода в течение не более 4 с. Кроме того, закрепление электрода в электрододержателе должно быть не менее чем в двух положениях: перпенди кулярном и под углом.

В процессе работы сварщик пользуется инструментами для зачистки кромок от ржав чины и других загрязнений, а также для вырубки дефектов и зачистки швов от шлака. Для этого применяют металлическую проволочную щетку, зубило, молоток, комбинированное зубило с рукояткой, имеющее один заостренный конец, а другой конец в виде обычного зу била. Такая форма зубила удобна для очистки от шлака отдельных слоев многослойного шва. Иногда применяют комбинированное зубилощетку, но оно менее удобно, так как не имеет заостренного конца. У сварщика может быть личное клеймо для клеймения выпол ненных швов.

Для измерения разделки кромок, зазора между стыками и сварных швов используют набор шаблонов. Шаблоны позволяют контролировать угол скоса кромок, размер притупле ния, качество сборки под сварку, размер депланации (превышение одной кромки над другой) стыковых швов и величину зазора в стыковых и тавровых соединениях. В готовых сварных швах могут быть проверены высота выпуклости стыкового и углового шва, ширина шва, ве личина катета углового шва. Применение шаблонов помогает улучшению качества подго товки, сборки и сварки сварных соединений. Сечение сварочного кабеля, присоединяющего источник питания к электрододержателю, подбирают в зависимости от наибольшей величи ны сварочного тока: при токе до 240 А - 25 мм2; до 300 А - 35 мм2, до 400 А - 50 мм2, до 500 А - 70 мм2. Гибкий (медный) кабель используют на напряжение до 220 В. В случае использо вания негибкого кабеля конец его, подсоединяемый к электрододержателю, длиной не ме нее 1,5 - 3 м должен быть обязательно гибким. Общая длина сварочного кабеля должна быть не более 30 - 40 м, так как при более длинном кабеле ухудшается процесс сварки из-за падения напряжения в сварочной цепи.

Сварку деталей производят на рабочем столе высотой 0,5 - 0,7 м. Крышку стола изго товляют из чугуна толщиной 20 - 25 мм. В ряде случаев на столе устанавливают различные приспособления для сборки и сварки изделий. Если выполняются однотипные работы, то стол заменяется манипулятором, на котором изделие собирается и сваривается в удобном для сварщика положении. Сварочный пост оснащен генератором, выпрямителем или сва рочным трансформатором.

При проведении сварочных работ в особо опасных условиях (внутри металлических емкостей, на открытом воздухе и др.) для повышения электробезопасности сварщика при смене электрода трансформатор для ручной дуговой сварки должен быть снабжен устрой ством снижения напряжения холостого хода (УСНТ). УСНТ является вспомогательным средством защиты от поражения током.

Согласно ГОСТ 12.2.007.8-75 УСНТ должно снижать действующее напряжение холостого хода на выходных зажимах сварочной цепи до значения, не превышающего 12В, не позже чем через 1 с после размыкания сварочной цепи.

К УСНТ предъявляются также дополнительные требования, обеспечивающие нормальную работу сварщика. Свариваемый металл может иметь различную степень загрязненности (ржавчина, окалина и т. п.). Поэтому УСНТ должно обладать определенной чувствительностью срабатывания, которая определяется максимальным сопротивлением сварочной цепи примерно 200 Ом. С другой стороны, для защиты человека при случайном его прикосновении к зажимам сварочной цепи УСНТ не должно срабатывать при сопротивлении сварочной цепи выше 500 Ом. Быстродействие срабатывания УСНТ должно составить 0,02 -0,05 с.

Как правило, УСНТ, предназначенные для комплектации трансформаторов с механи ческим регулированием, выполняются отдельным блоком. В тиристорных трансформаторах функцию ограничения напряжения холостого хода выполняет схема управления, воздейст вующая на тиристорный фазорегулятор (ФР).

Диапазон применения

По толщине свариваемого металла:

-однопроходная сварка -1...4 мм

-двухстороння в два прохода - до 6 мм

-многопроходная - по ГОСТ 5264-80 - до 120 мм, по правилам и нормам принятым в атом ной энергетике ПН АЭ Г-7-009-89 - до 200 мм

По положениям: - во всех пространственных положениях.

По свариваемым материалам:

-сварка конструкционных и теплоустойчивых сталей (электроды по ГОСТ 9467-75);

-сварка высоколегированных сталей с особыми свойствами (электроды по ГОСТ 10052-75);

-сварка чугуна;

-сварка алюминия;

-сварка меди.

Типы электродов (тип покрытия, функции покрытия, реакции шлак металл, газ-металл)

Покрытие электрода предназначено для повышения устойчивости горения дуги, обра зования комбинированной газошлаковой защиты, легирования и рафинирования металла. Для изготовления покрытий применяют различные материалы (компоненты).

1.Газообразующие компоненты - органические вещества: крахмал, пищевая мука, дек стрин либо неорганические вещества, обычно карбонаты (мрамор СаСО3, магнезит МgСО3 и ДР-).

2.Легирующие элементы и элементы-раскислители: кремний, марганец, титан и др., используемые в виде сплавов этих элементов с железом, так называемых ферросплавов. Алюминий в покрытие вводят в виде порошка-пудры.

3.Ионизирующие или стабилизирующие компоненты, содержащие элементы с низким потенциалом ионизации, а также различные соединения, в состав которых входят калий, на трий, кальций, мел, полевой шпат, гранит и др.

4.Шлакообразующие компоненты, составляющие основу покрытия, - обычно это руды (марганцовая, титановая), минералы (ильменитовый и рутиловый концентраты, полевой шпат, кремнезем, гранит, мрамор, плавиковый шпат и др.)

5.Связующие - водные растворы силикатов натрия Na2OSiO; и калия K2OSiO2, называемые натриевым или калиевым жидким стеклом, а также натриево-калиевым жидким стеклом.

6.Формовочные добавки — вещества, придающие обмазочной массе лучшие пластические свойства, - бентонит, каолин, декстрин, слюда и др.

Для повышения производительности сварки, увеличения количества дополнительного металла, вводимого в шов, в покрытии электродов может содержаться железный порошок до 60% массы покрытия. Многие материалы, входящие в состав покрытия, одновременно выполняют несколько функций, обеспечивая и газовую защиту в виде газа СО2, и шлаковую защиту в виде СаО и т. д.

Газовая защита образуется в результате диссоциации органических веществ при температурах выше 200 °С:

Cn (H2O)n.i - (п - 1)СО + (п - 1)Н2 + С;

диссоциации карбонатов при температуре ~900 °С (при парциальном давлении в газовой фазе РCO2 = 1 (кгс/см2)

СаСОз -» СаО + СО2; МgСОз -> МgО+СО2,

а также последующей диссоциации СО2:

2СО2 -+ 2СО + О2

Состав шлакообразующих может быть различным; это окислы СаО, MgO, MnO, FeO, AI2O3, SiO2, TiO2, Na2O, галогены CaF2 и др.

Виды (типы) электродных покрытий

Кислое покрытие (А) отличается тем, что в его состав входят образующие шлаковую защиту различные руды и материалы, содержащие большое количество кислорода, напри мер гематит содержит 92% Fe2O3, гранит - 66 - 71% SiO2, 15 - 21% AI2O3 и т. п. Для удаления кислорода и восстановления железа из оксидов применяют ферросплавы, для газовой за щиты вводят органические примеси - крахмал, декстрин. Сварка электродами с этим покры тием возможна на постоянном и переменном токе во всех положениях. В сварочной ванне происходит активное раскисление железа, она кипит, что способствует дегазации металла. Допускается сварка при небольшой окалине и ржавчине, однако при этом происходит повы шенное разбрызгивание, и вследствие применения ферромарганца выделяется, значитель ное количество токсичных марганцевых соединений, что ограничивает применение таких по крытий. Кроме того, металл шва склонен к образованию кристаллизационных трещин.

При плавлении кислых покрытий (А) большая часть введенных в них ферросплавов окисляется рудами; легирование металла кремнием и марганцем идет по схеме кремнемар-ганцевосстановительного процесса; оно не позволяет легировать металл элементами с большим сродством к кислороду. Образующиеся шлаки, обычно кислые, не содержат СаО и не очищают металл от фосфора. В наплавленном металле много растворенного кислорода и неметаллических включений.

В результате швы обладают пониженной стойкостью против горячих трещин, ударная вязкость металла шва обычно не превышает 12 кгс-м/см2. В связи с высоким содержанием в покрытии ферромарганца и окислов железа они более токсичны, так как аэрозоли в зоне сварки и зоне дыхания сварщика содержат Большое количество вредных соединений марганца.

Основное покрытие (Б) содержит: фтористокальциевое соединение - плавиковый шпат, в котором CaF2 более 75%; карбонаты кальция - мрамор, мел с содержанием более 92% СаСО3 и ферросплавы. При расплавлении это покрытие кроме шлака выделяет боль шое количество защитного углекислого газа, образующегося вследствие диссоциации кар бонатов. Сварка электродами с основным покрытием возможна постоянным током с обрат ной полярностью и во всех положениях. Для сварки переменным током в покрытие добав ляют более активные стабилизаторы - калиевое жидкое стекло, поташ и др. Металл, на плавленный электродами с основным покрытием, обладает высокими механическими пока зателями, особенно ударной вязкостью при положительных и низких температурах; не скло нен к образованию кристаллизационных трещин и старению; содержит минимальное коли чество кислорода и азота. Эти электроды применяют для сварки наиболее ответственных деталей и конструкций. Следует иметь в виду, что сварка электродами с основным покрыти ем должна вестись короткой дугой и при хорошей очистке свариваемых кромок от ржавчины, окалины, жира и влаги во избежание образования пористости в швах.

Эти покрытия слабо окислительные, поэтому позволяют легировать металл шва эле ментами с большим сродством к кислороду. Наличие большого количества соединений кальция, хорошо связывающих серу и фосфор и выводящих их в шлак, обеспечивает высо кую чистоту наплавленного металла, его повышенные пластические свойства, а легирова ние марганцем и кремнием обеспечивает высокую прочность. Швы, выполненные такими электродами, обладают высокой стойкостью против образования горячих трещин и наибо лее высокой (по сравнению с любыми другими покрытиями) ударной вязкостью, которая со ставляет не менее 13 кгс-м/см2 и может достигать 25 кгс-м/см2.

При использовании этих электродов металл шва склонен к образованию пор при за грязнении кромок маслом и ржавчиной, а также при увеличении толщины покрытия и длины дуги. На базе покрытий основного типа (Б) обычно составляют композиции покрытий элек тродов для сварки ответственных конструкций из низколегированных и углеродистых ста лей, среднелегированных сталей и всех электродов для сварки высоколегированных сталей.

Целлюлозное покрытие (Ц) содержит в основном оксицеллюлозу или аналогичные ей органические вещества, а также рутил и ферросплавы. Это покрытие при расплавлении вы деляет главным образом много защитного газа и небольшое количество шлака для процес са раскисления. Электроды с этим покрытием пригодны для сварки во всех положениях на постоянном и переменном токе и употребляются в основном для сварки первого слоя стыков труб.

Рутиловое покрытие (Р) содержит 50% рутилового концентрата, в котором 50% ТЮ2, карбонаты кальция - мрамор, тальк, мусковит, магнезит, ферросплавы, целлюлозу. Газовая защита обеспечивается за счет диссоциации материалов и органической составляющей. Раскисление и легирование - ферросплавами.

Электроды с рутиловым покрытием пригодны для сварки постоянным и переменным токами во всех положениях. Они обеспечивают высокое качество наплавленного металла, обладают хорошими технологическими свойствами и применяются для сварки низкоуглеро дистой стали. В международной практике приняты следующие условные обозначения видов (типов) электродных покрытий (в скобках приведено обозначение электродных покрытий по ГОСТ 9466-75):

А (А) - электроды с покрытием кислого типа;

В (Б) - электроды с покрытием основного типа;

R (Р) - электроды с покрытием рутилового типа;

С (Ц) - электроды с целлюлозным покрытием;

RA - электроды с покрытием кисло-рутилового типа;

RB - электроды с покрытием рутил-основного типа;

RC - электроды с покрытием рутил-целлюлозного типа;

S (П) - электроды с покрытиями прочих видов, в том числе специальными.

К физическим свойствам шлака, образующегося при плавлении электродного покры тия, относятся:

-теплофизические характеристики - температура плавления, температурный интервал за твердевания, теплоемкость, теплосодержание и т. п.;

-вязкость; способность растворять окислы, сульфиды и т. неопределенная плотность; опре деленная газопроницаемость; достаточное различие в коэффициентах линейного и объ емного расширения по сравнению с металлом, что необходимо для легкой очистки метал ла шва.

К химическим свойствам относится способность шлака раскислять металл шва; связы вать окислы в легкоплавкие соединения; легировать металл шва.

Наилучшие качества при сварке имеют шлаки, если температура их плавления составляет 1100—1200 °С. Температурный интервал затвердевания должен быть небольшим или, как говорят, шлак должен быть «коротким». Шлаки, у которых переход от жидкого к твердому состоянию растянут на значительный температурный интервал (так называемые длинные шлаки), при прочих равных условиях хуже обеспечивают формирование шва.

Вязкость шлака имеет важное значение. Чем менее вязок шлак, тем больше его под вижность, а следовательно, физическая и химическая активность, тем быстрее в нем проте кают химические реакции и физические процессы растворения окислов, сульфидов и т. п. Однако для надежного закрытия металла шва шлак не должен быть чрезмерно жидким, это особенно важно при сварке на вертикальной плоскости и в потолочном положении. Для та ких шлаков важно, чтобы переход из жидкого в твердое состояние совершался как можно быстрее.

Кислые шлаки обычно бывают очень вязкими и длинными, при этом, чем выше кислот ность шлаков, тем больше их вязкость. Основные шлаки - короткие. Шлаки должны обла дать небольшим удельным весом, чтобы легко всплывать на поверхность сварочной ванны. Слой шлака, покрывающий шов, в жидком виде и процессе затвердевания должен легко пропускать газы, выделяющиеся из металла шва.

Затвердевшие шлаки должны иметь небольшое сцепление с металлом, коэффициен ты линейного расширения шлака и металла должны быть различными для более легкого удаления шлака со шва.

Конструкции соединений

При ручной дуговой сварке форма подготовки кромок определяется типом сварного соединения и толщиной свариваемого металла. По типу сварного соединения различают:

-стыковым соединением называют соединение двух элементов, примыкающих друг к другу торцевыми поверхностями;

-угловым соединением называют соединение двух элементов, расположенных под углом и сваренных в месте примыкания их краев;

-тавровым соединением называют сварное соединение, в котором торец одного элемента примыкает под углом и приварен угловыми швами к боковой поверхности другого элемен та;

-нахлесточным соединением называют сварное соединение, в котором сваренные угловы ми швами элементы расположены параллельно и частично перекрывают друг друга.

С ростом толщины свариваемого металла подготовку кромок выполняют: либо без разделки, либо с V - образной разделкой, либо с X - образной разделкой, либо с U - образ ной разделкой (V - образная разделка имеет в 1,6 ... 1,7 раза больший объём наплавленного металла чем X - образная разделка или U - образная разделка). Требования к подготовке кромок при ручной дуговой сварке регламентируют

ГОСТ 5264-80, ГОСТ 11534-75, ГОСТ 16037-80, ГОСТ 16098-70.

Положения сварки

Следуя по пути гармонизации национальных и межгосударственных стандартов с со ответствующими международными и европейскими стандартами ДСТУ 2092-92 и ГОСТ 11969-93 устанавливают следующие положения при сварке ( рис. 3).

рис.3 Классификация положений при сварке

Характеристика положений при сварке труб приведена в последовательности: назва ние положения + подвижность трубы + наклон оси трубы + направление сварки (f )

Классификация электродов (стандарты)

В основу ГОСТ 9466-75 «Электроды покрытые металлические для ручной дуговой сварки сталей и наплавки. Классификация, размеры и общие технические требования», рас пространяющегося на электроды, изготовляемые способом опрессовки, положены требова ния ISO 2560. По назначению электроды подразделяются:

У - для сварки углеродистых и низколегированных конструкционных сталей с временным сопротивлением разрыву до 60 кгс/мм2;

Л - для сварки легированных конструкционных сталей с временным сопротивлением раз рыву свыше 60 кгс/мм;

Т - для сварки легированных теплоустойчивых сталей;

В - для сварки высоколегированных сталей с особыми свойствами;

Н - для наплавки поверхностных слоев с особыми свойствами.

Кроме этого назначение определяет тип электрода.

Электроды подразделяют по толщияе покрытия в зависимости от отношения D/d: М - с тонким покрытием (D/d < 1,20); С - со средним покрытием (1,20 < D/d < 1,45 ); Д - с толстым покрытием (1,45 < D/d < 1,80); Г - с особо толстым покрытием (D/d > 1,80 ).

Классификационные признаки, которые характеризуют электроды (рис. 4)

Применение и типичные проблемы

Во время ведения процесса сварщик обычно перемещает электрод не менее чем в двух направлениях. Во-первых, он подает электрод вдоль его оси в дугу, поддерживая необ ходимую в зависимости от скорости плавления электрода длину дуги. Во-вторых, переме щает электрод в направлении наплавки или сварки для образования шва. В этом случае об разуется узкий валик, ширина которого при наплавке равна примерно (0,8 - 1,5) (дэп и зави сит от силы сварочного тока и скорости перемещения дуги по поверхности изделия. Узкие валики обычно накладывают при проваре корня шва, сварке тонких листов и тому подобных случаях.

При правильно выбранном диаметре электрода и силе сварочного тока скорость пере мещения дуги имеет большое значение для качества шва. При повышенной скорости дуга расплавляет основной металл на малую глубину и возможно образование непроваров. При малой скорости вследствие чрезмерно большого ввода теплоты дуги в основной металл часто образуется прожог, и расплавленный металл вытекает из сварочной ванны. В некото рых случаях, например при сварке на спуск, образование под дугой жидкой прослойки из расплавленного электродного металла повышенной толщины, наоборот, может привести к образованию непроваров.

Иногда сварщику приходится перемещать электрод поперек шва, регулируя тем самым распределение теплоты дуги поперек шва для получения требуемых глубины проплавления основного металла и ширины шва. Глубина проплавления основного металла и формирова ние шва главным образом зависят от вида поперечных колебаний электрода, которые обыч но совершают с постоянными частотой и амплитудой относительно оси шва. Траектория движения конца электрода зависит от пространственного положения сварки, разделки кро мок и навыков сварщика. При сварке с поперечными колебаниями получают уширенный валик, ширина которого обычно составляет (2 - 4) Oэл, а форма проплавления зависит от траек тории поперечных колебаний конца электрода, т. е. от условий ввода теплоты дуги в основ ной металл.

При окончании сварки - обрыве дуги следует правильно заварить кратер. Кратер явля ется зоной с наибольшим количеством вредных примесей ввиду повышенной скорости кри сталлизации металла, поэтому в нем наиболее вероятно образование трещин. По оконча нии сварки не следует обрывать дугу, резко отводя электрод от изделия. Необходимо пре кратить все перемещения электрода и медленно удлинять дугу до обрыва; расплавляющий ся при этом электродный металл заполнит кратер. При сварке низкоуглеродистой стали кра тер иногда выводят в сторону от шва - на основной металл. При случайных обрывах дуги или при смене электродов дугу возбуждают на еще не расплавленном основном металле перед кратером и затем проплавляют металл в кратере.

Положение электрода относительно поверхности изделия и пространственное поло жение сварки оказывают большое влияние на форму шва и проплавление основного метал ла. При сварке углом назад улучшаются условия оттеснения из-под дуги жидкого металла, толщина прослойки которого уменьшается. При этом улучшаются условия теплопередачи от дуги к основному металлу и растет глубина его проплавления. То же наблюдается при свар ке шва на подъем на наклонной или вертикальной плоскости. При сварке углом вперед или на спуск расплавленный металл сварочной ванны, подтекая под дугу, ухудшает теплопере дачу от нее к основному металлу - глубина проплавления уменьшается, а ширина шва воз растает.

При прочих равных условиях количество расплавляемого электродного металла, приходящегося на единицу длины шва, остается постоянным, но распределяется на большую ширину шва и поэтому высота его усиления уменьшается. При наплавке или сварке тонколистового металла (толщина до 3 мм) для уменьшения глубины провара и предупреждения прожогов рекомендуется сварку выполнять на спуск (наклон до 15°) или углом вперед без поперечных колебаний электрода.

Для сборки изделия под сварку (обеспечения заданного зазора в стыке, положения изделий и др.) можно применять специальные приспособления или короткие швы - прихватки. Длина прихваток обычно составляет 20 - 120 мм (больше при более толстом металле) и расстояние между ними 200 - 1200 мм (меньше при большей толщине металла для увели¬чения жесткости). Сечение прихваток не должно превышать 1/3 сечения швов. При сварке прихватки необходимо полностью переплавлять.

Специальные технологии

Специальные способы:

Повышение производительности, ручная дуговая сварка

-трёхфазная дуга;

-учок электродов;

-ванная сварка арматуры;

Повышение глубины

-погруженная дуга;

-закладной электрод;

Механизация процесса

-наклоный электрод;

-лежачий электрод;

Здоровье и безопасность

Основными опасными и вредными производственными факторами при ручной дуговой сварке покрытыми электродами являются:

•сварочные аэрозоли;

•повышенный уровень оптического излучения в ультрафиолетовом, видимом и инфракрас ном (тепловом) диапазонах;

•искры, брызги и выбросы расплавленного металла и шлака;

•повышенная температура шлаковой ванны материалов, оборудования и воздуха рабочей зоны;

•опасное напряжение в электрической цепи.

Для создания безопасных условий труда сварщиков необходимо руководствоваться требованиями ДСТУ 2456-94 «Зварювання дугове i електрошлакове. Вимоги безпеки», в ко тором приведен полный перечень стандартов системы безопасности труда и других норма тивных документов.

Химический состав, валовые и удельные выделения сварочного аэрозоля определя ются видом покрытия, диаметром электродов и режимом сварки. При сварке электродами с рутиловым и кислым покрытиями аэрозоль содержит соединения марганца, железа, кремния и незначительные количества оксидов азота и монооксида углерода. При использовании электродов с основным покрытием в аэрозоле кроме указанных соединении присутствуют растворимые и нерастворимые фториды, фтористый водород и тетрафтористый кремний. Применение электродов с целлюлозным покрытием сопровождается выделением соедине ний марганца, железа, кремния, незначительного количества оксидов азота и более высоко го, по сравнению с электродами указанных видов, количества монооксида углерода. Наибо лее вредные аэрозоли выделяются при сварке высоколегированными электродами, содер жащими, кроме указанных веществ, шести и трехвалентный хром в виде хроматов и никель.

Для удаления сварочного аэрозоля из рабочей зоны в помещениях следует устанавли вать устройства местной вытяжной вентиляции, мощность которых рассчитывается согласно методическим указаниям по проектированию «Местные вытяжные устройства к оборудованию для сварки и резки металлов» (Ленинград, ВНИИОТ, 1980). Воздух, удаляемый из про изводственных помещений в атмосферу, должен очищаться от твердых и газообразных ве ществ сварочного аэрозоля согласно закону Украины о защите атмосферного воздуха. Наи более эффективными и удобными в пользовании средствами вентиляции на стационарных сварочных постах являются подъемно- и консольноповоротные местные отсосы, присоеди ненные к централизованной системе, с индивидуальным вентилятором и системы, присое диненные к фильтру с возвратом очищенного воздуха в помещение.

Рабочие кабины. Для защиты рабочих от излучения дуги в постоянных местах сварки устанавливают для каждого сварщика отдельную кабину размером 2 х 2,5 м и 2 х 2 м. Стен ки кабины могут быть сделаны из тонкого железа, фанеры, брезента. Фанера и брезент должны быть пропитаны огнестойким составом, например раствором алюмокалиевых квас цов. Каркас кабины изготовляют из стали (из трубы или уголка). Пол в кабине должен быть из огнестойкого материала (кирпич, бетон, цемент). Стены окрашивают в светло-серый цвет красками, хорошо поглощающими ультрафиолетовые лучи (цинковые или титановые бели ла, желтый крон). Освещенность кабины должна быть не менее 80 - 100 лк. Кабину обору дуют местной вентиляцией с воздухообменом ориентировочно 40 м3/ч на каждого рабочего. Вентиляционный отсос располагают так, чтобы газы, выделяющиеся при сварке, про ходили мимо сварщика.

Щитки и маски применяют для защиты глаз и лица электросварщика от прямого излучения электрической дуги, брызг расплавленного металла и искр. Их изготовляют по ГОСТ 12.4.035 - 78 из токоненроводящего, нетоксичного и невоспламеняющегося материала. Стандарт не распространяется на специализированные щитки и маски, предназначенные для работы в труднодоступных местах, в помещениях с повышенной загазованностью и при других особых условиях работы.

Внутренняя сторона корпусов щитков и масок должна иметь матовую гладкую поверх ность черного цвета. Щиток имеет ручку овального сечения длиной не менее 120 мм, а мас ка снабжена устройством, удерживающим ее на наголовнике не менее чем в двух фиксиро ванных положениях: опущенном (рабочем) и откинутом назад. Щитки и маски должны иметь массу не более 0,6 кг. Они комплектуются светофильтрами. Светофильтр выбирается в за висимости от мощности дуги (сварочного тока).

Электродуговая сварка считается самой популярной, ее активно применяют на монтаже металлоконструкций, реже в цеху. Такая сварка осуществляется при помощи электрода, который подбирается в зависимости от толщины свариваемого металла и тока, выставленного на сварочном аппарате. Электросварка не требует никаких защитных газов, защитную оболочку во время сварки дает обмазка электрода, благодаря которой, создается благоприятная среда для сварки. После того как специалист проварит стык металлов, на шве остается шлак, который далее удаляется при помощи специального молотка. Шов после сварки желательно обработать грунтом, чтобы избежать его заржавения.

(812)953-86-80

(921)880-29-80


E-mail: sparkking@yandex.ru

Copyright © 2015 ООО "SPARKKING" | Создание сайта "TiNGroup"