Не секрет, что существует несколько видов сварки – электродуговая, ручная, сварка в среде защитных газов и без, и прочие. Соответственно, и необходимое оборудование сварочного поста при разных видах сварки будет отличаться.
Если сварочные работы проводятся посредством электрической горелки, то комплект рабочего места сварщика должен содержать следующее оборудование:
· горелка;
· компрессор;
· источник электрического тока;
· реостат.
Для такого вида сварки сжатый воздух и прочие газы можно использовать из баллона.
Стол, защитные средства, заземление и прочее должно присутствовать при любых видах сварки.
Пост для механизированной сварки или резки должен быть оборудован, кроме всего прочего, машиной (переносной или стационарной), которая перемещает с определенной установленной скоростью изделие или инструмент.
Для ручной сварки трехфазной дугой в комплект оборудования должны входить также электромагнитные контакторы.
Для проведения сварки в среде защитных газов также должно предусматриваться специальное газовое оборудование. На посту сварщика должен быль баллон с нужным газом, ротаметр для определения расхода газа, редуктор и газовые рукава. Могут использоваться и специальные регуляторы, которые объединяют в своей конструкции ротаметр и редуктор.
Если сварка осуществляется переменными током, обязательно должен быть сварочный трансформатор с высоким напряжение холостого хода. Также потребует осциллятор для стабилизации горения дуги.
Главное требование к любому сварочному посту – это обеспечение безопасности проведения всех работ. Именно поэтому для организации рабочего места сварщика должны использоваться негорючие материалы, должно быть осуществлено заземление и предусмотрена хорошая вентиляция воздуха.
16.
Чтобы облегчить труд сварщика и повысить производительность труда в промышленности, применяют различные высокопроизводительные способы сварки:
Сварка пучком электродов. Принцип этого способа состоит в том, что два или несколько электродов соединяют в пучок (в двух-трех местах, контактные концы сваривают друг с другом), которым при помощи обычного электрододержателя ведут сварку. При сварке пучком электродов дуга возникает между свариваемым изделием и одним из его стержней, по мере оплавления последнего переходит на соседний, т. е. дуга горит попеременно между каждым из электродов пучка и изделием. В результате этого нагрев стержней электродов внутренним теплом будет меньше, чем при сварке одностержневым электродом при той же величине тока. Поэтому при сварке пучком можно устанавливать большую величину тока, чем при сварке одинарным электродом такого же диаметра. А это в свою очередь позволяет увеличить производительность труда.
Сварка с глубоким проваром. Составы некоторых покрытий, нанесенные на стержень электрода более толстым слоем, чем обычно, позволяют сконцентрировать поток тепла сварочной дуги, повысить ее проплавляющее действие — увеличить глубину расплавления основного металла. Сварка в таких случаях ведется короткой дугой, горение которой поддерживается за счет опирания козырьком покрытия на основной металл. Этот способ применяют в основном при сварке угловых и тавровых соединений.
Сварка наклонным электродом. При данном способе сварки оплавляющийся конец электрода опирается о свариваемые кромки, а сам электрод перемещается вдоль линии соединения по мере заполнения разделки кромок.
Сварка лежачим электродом. Сущность этого способа заключается в том, что электрод с качественным покрытием укладывается в разделку шва. Длина дуги в процессе горения равна толщине слоя покрытия. Для сварки лежачим электродом используют электроды диаметром 6—10 мм, длину которых подбирают равной длине шва, но не более 800— 1000 мм. Для удержания уложенного электрода в разделке, а также для изоляции и защиты дуги применяют медные накладки.
Сварка электродами больших диаметров. Для сварки этим способом применяют электроды диаметром 8, 10, 12 мм (при величине тока 350, 450 и 600 А). Сварка электродами больших диаметров имеет следующие недостатки:
· большая масса электрододержателя с электродом приводит к быстрой утомляемости сварщика;
· электродами больших диаметров трудно выполнять сварку в узких местах;
· при сварке электродами больших диаметров возникает значительное магнитное дутье.
Ванная сварка. Сварка широко применяется при соединении стержней арматуры железобетонных конструкций, железнодорожных рельсов и т. д. Ее выполняют одним или несколькими электродами.
Чаще всего применяют электроды УОНИ-13/55У и УОНИ-13/85У при повышенной величине тока, что обеспечивает разогрев свариваемых элементов для создания большой ванны жидкого металла. Ванну жидкого металла удерживают специальной формой. Сварку начинают в нижней части формы в зазоре между торцами стержней, передвигая электрод вдоль этого зазора.
В процессе сварки наплавлямый металл все время должен находиться в жидком состоянии, поэтому электроды следует менять как можно быстрее. Когда уровень жидкого металла будет находиться выше середины сечения стержней, тепловое действие дуги уменьшают, для чего ее направляют в среднюю часть ванны. Для получения прочного сварного шва его выполняют с усилением; уровень шва должен быть выше поверхности стержней.
В конце процесса сварки для ускорения охлаждения ванны периодически прерывают дугу. Для экономии металла применяют разъемные формы, изготовленные из меди или керамики.
Сварка трехфазной дугой. Сущность способа состоит в следующем: в держатель, имеющий два токоподвода, закрепляют электрод, представляющий собой два электродных стержня в общем слое покрытия или два обычных электродных стержня с качественным покрытием. Через токопроводы в держателе к электродным стержням подводят две фазы сварочной цепи. Третью фазу подводят непосредственно к детали. Во время сварки дуга горит между двумя электродами и между каждым электродом и изделием.
Сварку трехфазной дугой применяют при изготовлении конструкций, требующих значительного объема наплавленного металла, при наплавке твердых сплавов, исправлении дефектов в стальном литье, при сварке соединений, требующих глубокого проплавления, и при сварке ванным способом стальной арматуры диаметром 60—120 мм.
Сущность способа заключается в том, что электрод не закрепляется в держателе, а приваривается к нему торцом, что позволяет использовать весь металл его стержня. Применение этого способа сварки позволяет несколько уменьшить число перерывов на смену электродов и на 10—15% сократить расходы сварочных материалов.
Безогарковая сварка. Недостатком этого способа сварки является некоторое ухудшение условий манипулирования электродом и перегрев электрододержателя.
17 Технология и техника выполнения швов в нижнем положении.
Сварка в вертикальном положении.
Расплавленный металл под действием силы тяжести стремится стекать вниз, что затрудняет формирование шва. Поэтому вертикальные швы выполняют очень короткой дугой, при которой расстояние между каплями на электроде и жидким металлом в сварочной ванне настолько мало, что между ними возникает взаимное притяжение. Благодаря этому капли электродного металла сливаются со сварочной ванной при малейшем касании их между собой.
Объем расплавленного металла уменьшают снижением сварочного ток на 10-15% по сравнению с нижним положением, а диаметр электрода ограничивают до 5 мм.
Вертикальные швы выполняют как снизу вверх, так и сверху вниз.
В первом случае (рис. 30, а) дуга возбуждается в самой нижней точке вертикально расположенных пластин, для этого электрод устанавливают перпендикулярно поверхности свариваемого изделия (положение 1). Затем электрод немного наклоняют вниз для того, чтобы слой давления газов дуги предшествовал стеканию металла сварочной ванны (положение 2). При этом застывший металл шва образует подобие полочки, на которой удерживаются последующие капли металла.
Сварку сверху вниз применяют при малой толщине металла. В этом случае подтекающий под дугу жидкий металл уменьшает возможность образования сквозных прожогов.
В начале сварки (рис. 30, б) дуга возбуждается в самой верхней точке пластин при горизонтальном расположении электрода. После образования ванны жидкого металла электрод наклоняют на 15-20° с таким расчетом, чтобы дуга была направлена на основной и наплавленный металл. Для улучшения условий формирования шва амплитуда колебательных движений электрода должна быть небольшой, а дуга – очень короткой, чтобы капли расплавленного металла удерживались от падения концом электрода.
Рис. 30. Выполнение сварных вертикальных швов
Сварка горизонтальных швов.
Горизонтальные швы на вертикальной плоскости выполнять труднее, чем вертикальные. Для предупреждения отекания жидкого металла скос кромок обычно делается на одном верхнем листе (рис. 31, а). Дуга в этом случае возбуждается на нижней горизонтальной кромке (положение 1), а затем переносится на наклонный скос (положение 2), поднимая вверх стекающую каплю металла. Колебательные движения электродом совершают по спирали. Выполнять горизонтальными сварными швами нахлесточные соединения легче, чем стыковые, так как горизонтальная кромка нижнего листа (рис. 39, б) способствует удержанию расплавленного металла от стекания вниз. При выполнении горизонтальных швов с двумя скосами кромок устанавливают порядок их наложения (1-4 рис. 39, в), который в процессе проваривания верхней кромки позволяет избежать потолочного положения кратера с расплавленным металлом.
Рис. 31. Выполнение сварных горизонтальных швов:
а - стыковое соединение со скосом одной кромки; б - нахлесточное соединение; в – стыковое соединение со скосом двух кромок
Сварка в потолочном положении.
Сварка в потолочном положении (рис. 32) наиболее трудна, так как направление силы тяжести расплавляемого металла противоположно направлению его переноса. Это требует максимального уменьшения объема расплавляемого металла, что достигается ограничением диаметра электрода до 4 мм и снижением сварочного тока на 15-20% по сравнению с нижним положением.
Рис. 32. Сварка потолочных швов
Для сварки в потолочном положении подходят электроды, дающие небольшой шлак.
Хороший провар корня шва при потолочной сварке обеспечивается применением электродов диаметром не более 3 мм.
18 Сварочное пламя
При газовой сварке происходят разнообразные процессы: физические, связанные с нагревом и расплавлением металла, формированием шва, а также химические, обусловленные горением, взаимодействием флюса и присадочного материала с расплавленным металлом.
Основным инструментом газосварщика является сварочное пламя. Оно образуется при сгорании горючего газа в кислороде. От соотношения объемов кислорода и горючего газа в их смеси зависят внешний вид, температура и характер влияния сварочного пламени на расплавленный металл.
Рассмотрим строение пламени (рис. 7.1). Сварочное пламя имеет три четко различимые области: ядро 7, восстановительную зону 2 и факел 3.
Рис. 7.1. Строение ацетиленового сварочного пламени и распределение температуры по длине факела: 1 — ядро; 2 — восстановительная зона; 3 — факел
Ядропламени представляет собой ярко светящуюся зону, в наружном слое которой сгорают раскаленные частицы углерода, образующиеся при разложении ацетилена.
Восстановительная зона, более темная, состоит из оксида углерода и водорода, которые раскисляют расплавленный металл, отбирая кислород от его оксидов.
Факел— периферийная часть пламени — представляет собой зону полного сгорания углеводородов в кислороде окружающей среды.
В зависимости от соотношения объемов кислорода и ацетилена получают три основных вида сварочного пламени: нормальное, окислительное и науглероживающее (рис. 7.2).
Рис. 7.2. Виды сварочного пламени: а — нормальное; б — окислительное; в — науглероживающее; 1 — ядро; 2 — восстановительная зона; 3 — факел
Нормальное сварочное пламяобразуется тогда, когда в горелке на один объем кислорода приходится один объем ацетилена. В нормальном пламени ярко выражены все три зоны.
Ядро имеет резко очерченную форму, близкую к цилиндру с ярко светящейся оболочкой. Температура ядра достигает 1000 °С.
В восстановительной зоне, содержащей продукты неполного сгорания ацетилена, проводят сварку. Температура этой зоны в точке, отстоящей на 3...6 мм от ядра, составляет 3150°С. Факел имеет температуру 1200... 2500 °С.
Нормальным сварочным пламенем осуществляют сварку сталей всех марок, меди, бронзы и алюминия.
Окислительное сварочное пламяполучают при избытке кислорода, когда в горелку подают на один объем ацетилена более 1,3 объема кислорода. Ядро такого пламени имеет укороченную, конусообразную форму. Оно приобретает менее резкие очертания и более бледную окраску, чем у нормального пламени. Протяженность восстановительной зоны уменьшается по сравнению с нормальным пламенем. Факел имеет синевато-фиолетовую окраску. Горение сопровождается шумом, уровень которого зависит от давления кислорода. Температура окислительного пламени выше, чем у нормального, однако при сварке таким пламенем из-за избытка кислорода образуются пористые и хрупкие швы.
Окислительное пламя применяют при сварке латуни и пайке твердыми припоями.
Науглероживающее сварочное пламяполучают при избытке ацетилена, когда в горелке на один объем ацетилена приходится не более 0,95 объема кислорода. Ядро такого пламени теряет резкость очертаний, на его конце появляется зеленый венчик, по наличию которого судят об избытке ацетилена. Восстановительная зона существенно светлее, чем у нормального пламени, и почти сливается с ядром. Факел приобретает желтую окраску. При значительном избытке ацетилена пламя коптит. Температура науглероживающего пламени ниже, чем у нормального и окислительного.
Слегка науглероживающим пламенем сваривают чугун и осуществляют наплавку твердых сплавов.
Газосварщик регулирует и устанавливает вид сварочного пламени «на глаз».
При выполнении сварочных работ необходимо, чтобы сварочное пламя обладало тепловой мощностью, достаточной для расплавления свариваемого металла.
Мощность пламени при газовой сварке зависит от расхода ацетилена — объема газа, проходящего за один час через горелку. Мощность регулируют подбором наконечника горелки и изменением положения ацетиленового вентиля. Мощность пламени выбирают в соответствии с толщиной свариваемого металла и его теплофизическими свойствами.
Расход ацетилена, дм3/ч, необходимый для расплавления слоя свариваемого металла толщиной 1 мм, устанавливают на практике. Так, слой низкоуглеродистой стали толщиной 1 мм расплавляется при расходе ацетилена 100... 130 дм3/ч. Чтобы определить расход ацетилена при сварке конкретной детали, нужно умножить расход, соответствующий единичной толщине, на действительную толщину свариваемого металла, мм.
Пример. При сварке низкоуглеродистой стали толщиной 3 мм минимальный расход ацетилена, дм3/ч, составит 100х3 = 300, а максимальный — 130х3 = 390.
|