Учебники по популярным профессиям
на asv0825.ru

Слесарь - сантехник
Учебное пособие

       

§ 11. Ручная дуговая сварка и резка

Ручная дуговая сварка обеспечивает большую производительность труда по сравнению с газовой, в процессе сварки используют более простое и безопасное оборудование (рис. 38).

Рис. 38. Ручная дуговая сварка:
а — переменным током; б — постоянным током; 1 — провода; 2 —дроссель; 3 — трансформатор; 4 — предохранители; 5 — рубильники; 6 — электрическая сеть; 7 — реостат; 8 — электродвигатель; 9 — генератор; 10 — зажим; 11 — трубопровод; 12 — электрододержатель

Подготовка к дуговой сварке состоит в очистке концов труб и поверхностей деталей на расстоянии 25—30 мм и разделке кромок. Затем соединяемые трубы фиксируют одну относительно другой с помощью приспособлений так, чтобы смещение их кромок при толщине стенки трубы до 5 мм было не более 1 мм, а зазор между торцами труб — не более 1,5—2,0 мм.

Ручную дуговую сварку производят электротоком, который через электрододержатель и сварочный провод подводится к электроду от источника тока и по второму проводу — к свариваемому металлу. Когда сварщик касается электродом поверхности металла, между электродом и металлом возникает короткое замыкание, в результате чего в точках контакта плотность тока достигает больших значений, выделяется большое количество теплоты и металл мгновенно расплавляется, образуя жидкую перемычку между свариваемым металлом и электродом. При отводе электрода от поверхности металла на некоторое расстояние возникает электрическая дуга.

Дуговую сварку можно выполнять переменным или постоянным током. Постоянный ток обеспечивает высокое качество сварки. Сварка переменным током экономична и удобна.

При сварке переменным током ток от сети переменного тока напряжением 220, 380 В подается к сварочному трансформатору, который понижает напряжение до величины, необходимой для возбуждения и устойчивого горения дуги (напряжением 60—80 В), и по сварочным проводам через зажим и электрододержатель подводится к свариваемой детали (рис. 39а).

Рис. 39. Электросварочное оборудование:
а — трансформатор; б — преобразователь; 1,2 — катушки; 3 — сердечник; 4 — рукоятка; 5 — винт; 6 — генератор; 7 — реостат; 8 — зажимы; 9 — вольтметр; 10 — электродвигатель

Сварочный трансформатор состоит из сердечника, на вертикальных стержнях которого размещаются катушки первичной и вторичной обмоток. Подвижные катушки вторичных обмоток соединены с регулировочным винтом, при вращении которого рукояткой 4 катушки вторичной обмотки сближаются с катушками первичной обмотки. При этом сварочный ток будет увеличиваться. При удалении катушек одна от другой сварочный ток уменьшается. Сварочный ток можно также регулировать включением в сварочную цепь дросселя или последовательным включением обмоток сварочного трансформатора.

При сварке постоянным током ток от сети переменного тока напряжением 220, 380 В поступает к сварочному преобразователю или выпрямителю. Преобразователь состоит из электродвигателя и генератора постоянного тока, соединенных общим валом. Генератор вырабатывает постоянный ток напряжением 25—27 В. Сварочный ток регулируется реостатом.

Передвижной сварочный преобразователь ПСТ-500 представляет собой однокорпусную конструкцию, объединяющую электродвигатель и генератор (рис. 39б). В верхней части корпуса установлены реостат, зажимы для подключения сварочных проводов и вольтметр. Сварочные выпрямители ВД-306, ВД-502 характеризуются высоким КПД, меньшей массой, чем преобразователи, и широкими пределами регулирования.

Если электрическая сеть отсутствует, используют сварочные агрегаты АДД-309, АД-304, в которых генератор приводится во вращение двигателем внутреннего сгорания.

Для ручной дуговой сварки применяют металлические электроды — стальные стержни круглого сечения с нанесенным покрытием. Электроды изготовляют из стальной углеродистой, легированной, высоколегированной проволоки. Электроды классифицируют по назначению — для сварки углеродистых и низколегированных конструкционных сталей, легированных конструкционных и теплоустойчивых сталей, высоколегированных сталей; по виду покрытия — с основным, рутиловым, кислым, целлюлозным и др., характеру шлака, механическим свойствам металла.

Покрытие электродов защищает расплавленный металл от кислорода и азота воздуха, стабилизирует горение дуги, очищает металл от вредных примесей и добавляет в него элементы, улучшающие свойства сварного шва (легирующие добавки).

Для защиты зоны сварки также используют углекислый газ, азот, аргон и другие инертные газы, находящиеся под большим давлением в баллонах.

Для ручной дуговой сварки труб обычно применяют электроды Э42 и Э42А, которые хранят в упаковках в сухих помещениях.

Ручную дуговую сварку выполняют так. После подготовки труб выбирают режим сварки, устанавливают сварочное оборудование и режим работы, зажигают дугу и выполняют шов. При выборе режима ручной сварки определяют диаметр электрода и величину сварочного тока. Диаметр электрода зависит от толщины металла, типа соединения, шва и т. д. При сварке встык металла толщиной до 4 мм в нижнем положении диаметр электрода берут равным толщине металла, при большей толщине применяют электроды диаметром 4—6 мм. Сварку труб со стенками толщиной до 5,5 мм можно вести электродом диаметром 3 мм.

В многослойных и угловых швах первый слой выполняют электродом 2—4 мм, а последующие слои — электродом большего диаметра, что обеспечивает более высокое качество шва. Вертикальные и потолочные швы обычно выполняют электродом диаметром не более 4 мм.

Сварочный ток принимают равным 35—60 А на 1 мм диаметра электродов. При меньшем значении тока происходит неустойчивое горение дуги, непровар, что ведет к небольшой производительности; при чрезмерно большом значении перегревается электрод, разбрызгивается металл, ухудшается формообразование шва и получается непровар.

Вертикальные и горизонтальные швы выполняют при сварочном токе, меньшем на 5—10%, чем нижние швы, а потолочные швы — на 10—15%. Это не позволяет жидкому металлу вытекать из сварочной ванны.

Скорость сварки и напряжение на дуге рабочий устанавливает в процессе работы в зависимости от вида сварного соединения, марки стали трубы и электрода, положения шва в пространстве. При увеличении скорости сварки глубина провара и ширина шва понижаются. При увеличении длины дуги глубина провара и ширина шва увеличиваются.

При установке сварочного оборудования сварочный трансформатор или генератор размещают около места сварки и подключают его к сети, присоединяют провода с помощью зажима к свариваемым деталям и закрепляют выбранный электрод в электрододержателе.

Дугу между электродом с защитным покрытием и свариваемыми деталями зажигают в два этапа: коротким замыканием конца электрода на свариваемую деталь и последующим отрывом его на расстояние, равное диаметру электрода с покрытием. Зажигание дуги можно произвести касанием в одной точке (впритык) и скольжением (чирканьем). При втором способе металл разогревается в нескольких точках при движении электрода по поверхности детали. Это облегчает зажигание дуги. Первый способ чаще используют при сварке в узких и неудобных местах.

После зажигания дуги основной и электродный металлы начинают плавиться, образуя ванну расплавленного металла. Сварщик подает электрод в дугу со скоростью, равной скорости плавления электрода, что позволяет поддерживать постоянную длину дуги. От правильно выбранной длины дуги зависят качество сварного шва и производительность сварки. Нормальной считают длину дуги, равную 0,5—1,1 диаметра стержня электрода. Увеличение длины дуги, которая зависит от марки электрода и положения шва в пространстве, снижает ее устойчивое горение, глубину плавления основного металла, повышает потери на угар и разбрызгивание электрода.

Электрод можно передвигать в любом направлении. Он должен быть наклонен к оси шва так, чтобы металл свариваемого изделия проплавлялся на наибольшую глубину и правильно формировался шов. При выполнении нижних швов угол наклона электрода должен быть 75° от вертикали в сторону ведения шва — углом назад.

Для получения шва нужной ширины производят поперечные колебательные движения электрода, по лошнсй линии — используют яля получения плавных валиков при сварке толстых деталей встык без скоса кромок в нижнем положении, когда прожог свариваемой детали невозможен; полумесяцем, обращенным концами к направлению сварки или к наплавляемому шву, применяют для стыковых швов со скосом кромок и угловых швов с катетом менее 6 мм при любом положении шва и использовании электродов диаметром до 4 мм; треугольником — используют при выполнении стыковых соединений со скосом кромок и угловых швов с катетом более 6 мм при любом положении шва.

Сварные швы могут быть одно- и многослойными, как и при газовой сварке. Заполнение шва производят «напроход», когда электрод продвигают вдоль шва с начала до конца в одном направлении и обратно ступенчатым способом, разбивая шов на короткие участки, которые последовательно заваривают. После окончания сварки нельзя обрывать дугу и оставлять на поверхности металла шва углубление (кратер). Для его устранения в конце шва прекращают поступательное движение электрода и медленно отводят его от шва, удлиняя дугу до ее обрыва. При сварке низкоуглеродистых сталей кратер заполняют электродным металлом и выводят электрод в сторону на основной металл. Не рекомендуется заваривать кратер несколькими обрывами и зажиганиями дуги ввиду загрязнения металла оксидами.

Сварное соединение труб и деталей ручной дуговой сваркой производят аналогично соединениям газовой сваркой. При сварке оцинкованных стальных труб используют электроды диаметром не более 3 мм с рутиловым или фтористокальциевым покрытием.

Ручную сварку стыков труб покрытыми электродами применяют при наложении корневого шва без подкладных колец, а также при изготовлении и монтаже трубопроводов в неудобных для механизированной дуговой сварки условиях: стыки коленообразного гнутого трубопровода и трубопровода, проходящего в здании, соединения секций в длинные петли, приварка фланцев, заглушек и т. д. Корневой шов выполняют электродами диаметром 1,6—3 мм в зависимости от толщины стенки трубы, а остальные швы — электродами большего диаметра.

При сварке стыка целесообразно выполнять работу в несколько слоев: при толщине свариваемой детали 4— 5 мм в два слоя (не считая корневого), при толщине 10— 12 мм — в четыре слоя электродами диаметром 3—4 мм.

Обычно ручную дуговую сварку стыков трубопроводов выполнлют сверху вниз. Это позволяет вести процесс на большой скорости и с меньшим сечением валика (с меньшим количеством шлака), что особенно важно при работе на морозе, а также снижает время на зачистку шва от шлака и заварку кратера. Эту сварку ведут с использованием электродов марок ОЗС-9, ВСЦ-1, ВСЦ-2, ВСФС-50 и др. Этими же электродами можно выполнять сварку и снизу вверх.

Сварочные работы в закрытых помещениях ведут полуавтоматом «Луч», подключенным к осветительной сети. При сварке используют проволоку марки Св-15ГСТ10ЦА, которая не требует газовой защиты.

Контроль качества шва при дуговой и газовой сварке одинаков.

Резка. Резку разделяют на кислородно-дуговую, воздушно-дуговую и плазменно-дуговую.

Кислородно-дуговая резка основана на расплавлении металла электрической дугой, а затем сжигании металла в струе кислорода. При этом способе резки между трубчатым электродом и обрабатываемым изделием образуется электрическая дуга. Струя кислорода, поступающая из баллона с редуктором в трубчатый электрод, попадает на нагретую поверхность и окисляет металл.

При воздушно-дуговой резке металл по линии реза расплавляется дугой, горящей между изделием и электродом, и удаляется струей сжатого воздуха.

Плазменно-дуговая резка заключается в проплавлении металла мощным дуговым разрядом, локализованным на малом участке поверхности разрезаемого металла, с последующим удалением металла из зоны реза высокоскоростным газовым потоком. Холодный газ, попадающий в горелку (плазмотрон), обтекает электрод в зоне дугового разряда и превращается в плазму — высокотемпературный газ, содержащий большое количество положительно и отрицательно заряженных частиц (ионов, электронов). Плазма истекает через отверстие малого диаметра в сопле в виде яркосветящейся струи с большой скоростью и температурой 20000—30000°С. Плазменно-дуговая резка обеспечивает высокую скорость процесса и позволяет обрабатывать металлы, которые нельзя резать другими способами: медь, алюминий и их сплавы, высоколегированную сталь.

Рейтинг@Mail.ru
Рейтинг@Mail.ru