Оборудование и материалы применяемые при ручной дуговой сварке

Содержание:

1. Введение.

2. Оборудование и материалы применяемые при ручной дуговой сварке.

3. Спецчасть. Виды сварных соединений и швов.

4. Охрана труда и техника безопасности при сварочных работах.

5. Дополнения.

6. Литература.

 

 

1. Введение.

Все способы сварки можно разделить на две основные группы (См. дополнения, рис. 1.). Если в месте соединения металлические части нагреваются до пластичного или оплавленного состояния и затем сдавливаются внешним усилием, в результате чего свариваются, то такой способ относится к сварке с применением давления.

Если сварка происходит без приложения давления, только нагреванием металла в месте сварки сосредоточенным источником тепла (дугой, пламенем горелки) до расплавленного состояния с образованием сварочной ванны, то такой способ относится к сварке плавлением.

Разработаны также механические способы сварки, которые не требуют затраты химической или электрической энергии для нагревания металла. К ним относятся холодная сварка, осуществляемая за счёт приложения очень высоких удельных давлений в месте контакта и сварки деталей, а также сварка трением, когда нагревание свариваемых стержней осуществляется в результате взаимного трения торцов свариваемых деталей. Эти способы используются, например, при сварке инструмента (сварка трением), алюминиевых проводов (холодная сварка) и в других случаях

Из новых способов, разработанных и внедряемых в производство за последние годы, следует указать на сварку ультразвуком, сварку давлением в вакууме, сварку электронным лучом в вакууме, вибродуговую наплавку, сварку с высокочастотным нагревом, сварку вращающейся дугой, сварку плазменной струёй и др. Однако эти способы сварки имеют специализированное назначение и область их применения более ограничена, чем дуговой или контактной электрической сварки; они используются, например, в приборостроении, при сварке пластмасс, сварке твёрдых сплавов, наплавке тонких слоёв металла, сварке тугоплавких металлов и других подобных процессах. Данные об этих способах сварки можно найти в специальной литературе.

Наибольшее применение в промышленности имеют способы сварки плавлением, использующие тепло электрической сварочной дуги.

Два основных метода этого вида дуговой сварки показаны схематически  
(См. дополнения, рис. 2.).

При сварке листов металлическим электродом по способу Н. Г. Славянова (рис. 2, а) электрод 4 и кромки 7 свариваемого металла одновременно расплавляются сварочной дугой 2, образуя жидкий металл, заполняющий промежуток между свариваемыми частями. Для повышения качества наплавляемого металла электрод покрывается специальной обмазкой, которая расплавляется и покрывает жидкий металл слоем шлака. В шлак частично удаляются из расплавленного металла вредные примеси, кислород и др., а также шлак защищает металл от вредного влияния кислорода и азота окружающего воздуха. Ток к электроду подводится через электрододержатель 5 по гибкому проводу б, а к свариваемому металлу — по второму проводу через зажим 3. Этот способ наиболее широко применяется при дуговой сварке на постоянном и переменном токе.

При сварке листов  угольным электродом по способу Н. Н. Бенардоса (рис. 2, б) электрод 3 не плавится. Заполнение шва производится расплавлением металлического прутка 2, вводимого в сварочную дугу 7. Ток к электроду подводится по проводу 5 через электрододержатель 4. Второй провод 6 с помощью зажима присоединён к свариваемому металлу. Способ этот используют реже, так как он менее удобен, требует применения постоянного тока и не всегда даёт нужное качество металла шва при сварке стали. Данный способ используется преимущественно при сварке меди, алюминия, наплавке твёрдых сплавов, а иногда при сварке тонколистовой стали.

2. Оборудование и материалы применяемые при ручной дуговой сварке.

Основным оборудованием сварочного поста являются источники питания. Наиболее распространены источники питания переменного тока - сварочные трансформаторы (См. дополнения, рис. 3.) 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 металлоёмких объектах может быть использован многопостовой источник питания - преобразователь ПСМ-1001, (См. дополнения, рис. 4.) 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 рубильники 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, (См. дополнения, рис. 5.) 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: перпендикулярном 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 щётку, зубило, молоток (См. дополнения, рис. 6.), комбинированное зубило с рукояткой, имеющее один заострённый конец, а другой конец в виде обычного зубила. Такая форма зубила удобна для очистки от шлака отдельных слоёв многослойного шва. Иногда применяют комбинированное зубилощётку, но оно менее удобно, так как не имеет заострённого конца. У сварщика может быть личное клеймо для клеймения выполненных швов.

Для измерения разделки кромок, зазора между стыками и сварных швов используют набор шаблонов, или универсальный шаблон (См. Дополнения, рис. 7.). Шаблоны позволяют контролировать угол скоса кромок, размер притупления, 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, величина катета углового шва. Применение шаблонов помогает улучшению качества подготовки, сборки и сварки сварных соединений. Сечение сварочного кабеля, присоединяющего источник питания к электрододержателю, подбирают в зависимости от наибольшей величины 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 использования негибкого кабеля конец его, подсоединяемый к электрододержателю, длиной не менее 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 (См. дополнения, рис. 8).  Крышку стола изготовляют 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 оснащён генератором, выпрямителем или сварочным трансформатором.

Щитки и шлемы служат для защиты лица сварщика от лучей сварочной дуги и брызг расплавленного металла. Они изготовляются из фибры чёрного матового цвета. В щиток вставляется специальное тёмное защитное стекло — светофильтр. Нельзя пользоваться случайными цветными стёклами, так как они не могут хорошо защитить глаза от невидимых лучей сварочной дуги, вызывающих хроническое заболевание глаз.

Защитные стекла (светофильтры) для электросварщиков имеют различную прозрачность. Согласно ГОСТ 9497—60 при электросварке рекомендуется применять следующие защитные стекла:

при сварочном токе

от  30 до  75 а    - Э-1

от  75 до 200 а   -    Э-2

от 200 до 400 а   -   Э-3

свыше 400 а        -   Э-4

Снаружи стекло для защиты от брызг металла прикрыто обычным прозрачным стеклом, которое нужно два-три раза в месяц заменять новым, так как оно портится от брызг металла. Вес щитка или шлема не должен превышать 0,6 кг.

Одежда сварщика должна быть сшита из плотной и трудно загорающейся ткани — брезента, асбестовой ткани и других материалов. При работе сварщик пользуется брезентовыми рукавицами. В резиновых одежде, обуви и перчатках работать нельзя, так как они легко прожигаются брызгами расплавленного металла. Одежда и обувь не должны иметь складок, открытых карманов, обшлагов, куда могут попадать капли расплавленного металла. Брюки должны быть выпущены наружу, а не заправлены в сапоги.

Прочий инструмент сварщика. Сюда относятся винтовые зажимы типа струбцин, в которые конец провода впаивается на твёрдом припое. Зажимы должны обеспечивать плотный контакт со свариваемым изделием.

Для зачистки швов и удаления шлака используют проволочные щётки — ручные и с электроприводом.

Для клеймения швов и обрубки шлака служат клейма, зубила и молотки.

При выполнении монтажных работ для хранения электродов применяют брезентовые сумки длиной 300 мм, подвешиваемые к поясу. В цеховых условиях для этой цели пользуются стаканами, изготовленными из отрезка трубы диаметром 50—75 мм, длиной 300 мм, с приваренным к нему донышком-подставкой.

Сварочные провода служат для подвода тока от сварочной машины или трансформатора к электрододержателю и свариваемому изделию. Электрододержатели снабжаются гибким изолированным проводом ПРГ или ПРГН, сплетённым из большого количества медных, отожжённых и облуженных проволок диаметром 0,18—0,2 мм.

Применять провод длиной более 30 м не рекомендуется, так как это вызывает значительное падение напряжения в сварочной цепи.

 

3. Спецчасть. виды сварных соединений и швов.

Существуют следующие основные виды сварных соединений: стыковые, в нахлёстку, тавровые, угловые, прорезные, торцовые, с накладками, электрозаклепками.

Стыковые соединения (См. дополнения, рис. 9) являются самыми распространёнными почти при всех способах сварки, так как дают наименьшие собственные напряжения и деформации при сварке.

Стыковые соединения в основном применяются для конструкций из листового металла. Они требуют наименьшего расхода основного и наплавленного металла и времени на сварку, могут быть выполнены равнопрочными основному металлу. Однако при выполнении стыковых соединений нужна тщательная и достаточно точная подготовка листов под сварку и пригонка их друг к другу.

При ручной дуговой сварке стальных листов толщиной 4—8 мм кромки можно обрезать под прямым углом к поверхности. В этом случае листы располагают с зазором 1—2 мм.

Без скоса кромок можно сваривать в стык листы до 3 мм при односторонней и до 8 мм при двухсторонней сварке.

Листы толщиной от 4 до 26 мм при ручной дуговой сварке соединяют в стык с односторонним скосом кромок. Этот вид подготовки кромок называется V-образным. Листы толщиной 12—40 мм и более соединяют с двухсторонним скосом кромок, называемым Х-образным.

Притупление кромок делается с целью предотвратить протекание металла при сварке (прожог). Зазор между свариваемыми кромками оставляется для облегчения провара корня шва (нижних частей кромок). Большое значение для качества сварки имеет сохранение равномерной ширины зазора по всей длине шва, т. е. соблюдение параллельности кромок.

Двухсторонний скос кромок (Х-образный) имеет преимущества перед односторонним (V-образным), так как при одной и той же толщине свариваемых листов объем наплавленного металла будет почти в два раза меньше, чем при одностороннем скосе кромок. Соответственно уменьшится расход электродов и электроэнергии при сварке. Кроме того, двухсторонний скос кромок даёт меньшие коробления и остаточные напряжения при сварке, чем односторонний. Поэтому листы толщиной свыше 12 мм рекомендуется соединять с Х-образным скосом кромок. Однако это не всегда осуществимо из-за конструкции и размеров изделия.

При ручной дуговой сварке стали толщиной свыше 20 мм можно угол скоса между кромками уменьшать с 60 до 45°. Зазор между притуплениями кромок должен быть равен 4 мм, что облегчает надлежащий провар их. Уменьшение угла скоса кромок приводит — к сокращению объёма наплавленного металла, а следовательно, к увеличению производительности сварки и экономии электродов.

Кромки листов неодинаковой толщины, соединяемых в стык, скашивают так, как это показано на рис. 9, б (См. дополнения), причём более толстый лист скашивается в большей степени.

При соединении сталей больших толщин с целью уменьшения количества наплавленного металла прибегают в ряде случаев к чашеобразной форме подготовки кромок: для толщин от 20 до 50 мм — односторонней, а свыше — двухсторонней (См. дополнения, рис. 9, в).