Оборудование для электродуговой сварки.

План.

1. Основные понятия.

2. Электрическая дуга.

3. Основные виды сварных соединений.

4. Оборудование и электроды для ручной электродуговой сварки.

1. Сваркой называется процесс соединения металлических и неметаллических материалов, при котором устанавливаются меж­атомные и межмолекулярные связи по контактам поверхностей соединяемых деталей.

В зависимости от состояния металла в момент образования свар­ного соединения все многообразие способов сварки можно разде­лить на две группы — на сварку в твердом и жидком состояниях, т. е. на сварку давлением и на сварку плавлением (рис. 15.2).

Для сварки давлением характерны две стадии: 1) сближение соединяемых поверхностей заготовок до образования физического контакта и 2) появление на контактной поверхности активных центров химического взаимодействия, в которых устанавливаются межатомные металлические связи.

Процесс образования сварного соединения плавлением протекает в две стадии: 1) расплавление кромок металла деталей (заготовок), сопровождающееся образованием общего объема жидко­го металла, и 2) затвердение этого объема металла. Следствием обра­зования объема жидкого металла является возникновение межфаз­ной границы жидкость — твердый металл.

2. Процесс соединения металлических элементов, при котором в качестве сварочного источника теплоты используют электри­ческую дугу, называют электродуговой сваркой.

Явление электрического разряда и возможность его использо­вания для расплавления металлов было открыто и исследовано в 1802 г. академиком В. В. Петровым. Он установил, что электри­ческая дуга представляет одну из разновидностей электрического тока, проходящего через газовый промежуток.

В 1882 г. русский инженер Н. Н. Бенардос использовал электри­ческую дугу для сварки металлов. Сущность этого метода заключается в следующем.

Электрическая дуга 1 (рис. 16.1, а) возбуж­дается и горит между угольным электродом 2 и изделием 3. Уголь­ный электрод установлен в держателе 4. Дуга питается током от генератора 5. Теплотой электрической дуги расплавляются кромки свариваемого изделия и присадочный пруток 7. Образующийся при этом жидкий металл сварочной ванны 6 перемешивается с приса­дочным. При остывании и кристаллизации жидкого металла обра­зуется сварочный шов.

В 1888 г. русский инженер Н. Г. Славянов разработал новый способ — сварку металлическим плавящимся электродом. В этом случае дуга 1 (рис. 16.1, б) горит между металлическим электродом 2 и изделием 3, причем плавящийся металлический электрод является одновременно и присадочным металлом.

Электрическая дуга представляет собой мощный и длительный электрический разряд в сильно ионизированной среде, сопровожда­ющийся большим выделением теплоты и света.

Из схемы процесса (рис. 16.1, б) видно, что электрическая дуга и источник питания образуют связанную энергетическую систему. Зажигание дуги производится мгновенным соприкосновением электрода с изделием. В момент короткого замыкания сварочной цепи происходит быстрый разогрев места контакта электрода с из­делием. Для питания сварочной дуги применяют постоянный или пере­менный ток. При питании дуги постоянным током дуга горит ус­тойчиво. При питании же дуги переменным током промышленной частоты происходит нарушение стабильности ионизации дугового промежутка,а, следовательно, и снижение стабильности горения дуги.

3. При изготовлении сварных конструкций широко применяют следующие типы сварных соединений: стыковое, тавровое, угловое и нахлесточное (рис. 16.3).

Стыковые соединения имеют преимущества перед другими ти­пами по прочности и технико-экономическим показателям.

Шов соединяющий элементы стыкового соединения, называют стыковым, а таврового и нахлесточного — угловым или валиковым. В зависимости от числа проходов (слоев), необ­ходимых для получения расчетного сечения шва, различают одно­проходный (однослойный) и многопроходный (многослойный) стыковой и угловой швы. Шов, соединяющий заготовки по всей их ширине, называют сплошным, шов, где сваренные участки чередуются с несваренными, называют прерывистым.

4. Источники питания дуги для ручной сварки должны соответство­вать следующим требованиям:

1) напряжение холостого хода не выше 65—75 В; оно должно быть достаточным для зажигания дуги и относительно безопасным для работы сварщика;

2) сила тока короткого замыкания не должна превышать сва­рочный (рабочий) ток более чем на 40—50 %;

3) необходимо, чтобы источник питания обладал хорошими динамическими свойствами и быстро реагиро­вал на все изменения режима дуги;

4) эксплуатация ис­точника должна быть простой и надежной, а регулирование тока дол­жно осуществляться сту­пенчато и плавно.

Источником питания дуги постоянным током являются генераторы и выпрямители, а источ­никами питания пере­менным током — свароч­ные трансформаторы.

Оборудование поста для ручной электродуговой сварки состоит из сварочного аппарата или генератора, рабочего стола или стенда, щитка, инструмента, электрододержателя с гибким кабелем и сборочно-сварочных приспособлений.

Для защиты сварщика от действия инфракрасных и ультрафиолетовых лучей электрической дуги, а также от брызг металла слу­жат щиток или шлем с защитными стеклами, специальный костюм, фартук и рукавицы.

Электрод пред­ставляет собой металлический стержень с нанесенным на его по­верхность слоем специального покрытия. Тонкое покрытие состоит из ионизирующих и связы­вающих компонентов, а в состав среднего толстого и особо толстого покрытий входят ионизирующие, газообразующие, шлакообразующие, раскисляющие, легирующие и связывающие компоненты. Длина металлического стального стержня в зависимости от его диаметра по ГОСТ 9466—75 может составлять 250—450 мм.

При ручной сварке используют электроды, которые подразде­ляются на четыре группы в зависимости от отношения диаметра D электрода с покрытием к диаметру d металлического стержня: М — с тонким покрытием (D/d ≤ 1,20), С — со средним покрытием (1,20< D/d ≤ 1,45), Д — с толстым покрытием (l,45<D/d ≤1,80), Г — с особо толстым покрытием (1,45< D/d ≤ 1,80).

• Ручную электродуговую сварку можно осуществлять металли­ческим (плавящимся) электродом, угольным электродом без защи­ты.

Зажигание дуги производится прикосновением конца электрода к металлу свариваемого изделия с последующим быстрым отводом электрода на расстояние 3—4 мм.

При касании электрода с изделием создается ток короткого замыкания, а напряжение в сварочной цепи с 60—70 В падает почти до нуля.

После отвода электрода от металла изделия на расстояние 3—4 мм возбуждается электрическая дуга. При этом по сварочной цепи протекает рабочий (сварочный) ток, а на дуге поддерживается напряжение 20—25 В в зависимости от длины дуги и марки элект­рода.

Зажигание дуги производится двумя способами: 1) касанием изделия электродом и последующим отводом его перпендикулярно ввepx и 2) движением электрода подобно зажиганию спички. В процессе сварки необходимо поддерживать длину дуги постоянной.

Длина дуги влияет на качество сварного шва и его геометри­ческую форму. При длинной дуге ослабляется защита сварочной ванны и металл шва

интенсивно насыщается кис­лородом и азотом воздуха. С увеличением длины дуги увеличивается разбрызги­вание и в металле шва мо­гут появиться поры.

В процессе сварки элек­трод совершает одновремен­но три движения: 1) по ме­ре плавления электрод по­дают в сварочную ванну для поддержания постоян­ной длины дуги; 2) одновременно его перемещают вдоль оси шва; 3) концом электрода совершают поперечные колебания, необходимые для получения шва заданной ширины.

Вопросы:

1. Что такое сварка?

2. Какие стадии характерны для сварки давлением?

3. Какие виды сварки давлением вы знаете?

4. Какие стадии характерны для сварки плавлением?

5. Какие виды сварки плавлением вы знаете?

6. В чём заключается процесс электродуговой сварки?

7. Что используют для питания сварочной дуги?

8. Какие основные виды сварных соединений вы знаете?

9. Каким требованиям должен соответствовать источник питания дуги?

10. Из чего состоит оборудование поста для ручной электродуговой сварки?

11. Что такое электрод?

12. Дать краткую характеристику технологии ручной электродуговой сварки?

ЧелноковН.М.стр.195-221.