книги из ГПНТБ / Фоминых В.П. Электросварка учеб. для проф.-техн. училищ

ВВЕДЕНИЕ

Сварка является одним из ведущих технологических процессов как в области машиностроения, так и в строи­ тельной индустрии.

В решении задач дальнейшего научно-технического прогресса, поставленных Коммунистической партией и Советским правительством, важное место принадлежит сварке. Постановление ЦК КПСС и Совета Министров

СССР «О дальнейшем внедрении в производство свароч­ ной техники» (1958 г.) явилось целенаправленной про­ граммой развития отечественного сварочного производ­ ства и положило начало планированию сварочного про­ изводства в общесоюзном масштабе.

Период 1959—1965 гг. характеризовался значитель­ ным расширением области применения сварных конст­ рукций, а также ростом объема наплавочных работ

иуровня механизации сварочных процессов.

Внастоящее время сварочное производство является самостоятельной отраслью машиностроительной про­ мышленности. Для дальнейшего развития сварки требу­ ется решение целого ряда вопросов (например, разра­ ботка новых конструкций сварочных машин, сварочных аппаратов и материалов).

ЦК КПСС и Совет Министров СССР в 1966 г. приня­ ли постановление «О дальнейшем развитии сварочного производства и повышении качества сварочных работ», содержащее программу совершенствования сварочного производства на 1966—1970 гг.

Учитывая положительный опыт выполнения государ­ ственных планов, их большую организующую и направ­ ляющую роль в области технического прогресса, Совет Министров СССР в октябре 1970 г. своим постановлени­ ем «Об ускорении технического прогресса и дальней­ шем повышении производительности труда в сварочном производстве» принял новую, третью по счету, комплекс­ ную программу развития сварки в стране на 1971— 1975 гг.

ческие показатели. В обеспечении всего этого важнейшая роль принадлежит сварочной технике. При этом необ­ ходимо отметить, что известными успехами советского машиностроения, а также строительного производства, мы в значительной мере обязаны отечественной свароч­ ной технике.

Наши достижения в области механизации и автомати­ зации сварочных процессов позволили поднять на высо­ кий технический уровень целый ряд важнейших индуст­ риальных отраслей. Применение передовой сварочной технологии вызвало коренные изменения в технологии

мощных прессов и насосов н других машин и механизмов.

Рост технического уровня сварочного производства повышает требования к уровню общеобразовательной и технической подготовки электросварщиков. Цель настоя­

ниц СИ путем деления или умножения единиц измерения

можно 'ознакомиться в брошюре М. Г. Богуславского и др. «Таблицы перевода единиц измерений» (Стандартгиз, Москва, 1963), екнигах Чертова А. Г. «Международ­ ная система единиц измерений» (изд. 2-е, М., «Высшая школа», 1967).

4

Г Л А В А I

СП О С О БЫ СВАРКИ

§і. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ СВАРКИ

Основоположниками использования тепла электриче­ ской дуги для целей сварки были русские ученые

В.В. Петров, Н. Н. Бенардос и Н. Г. Славянов.

В1802 г. впервые в мире профессор физики СанктПетербургской медико-хирургической академии Василий Владимирович Петров открыл явление электрического разряда в газах — электрическую дугу. В 1803 г. он впер­ вые описал это явление в своей книге «Известия о галь- вани-вольтовских опытах», в которой указал на возмож­ ность практического применения дуги для электроосве­ щения и плавления металлов. Русский изобретатель Ни­ колай Николаевич Бенардос в 1882 г. впервые применил электрическую дугу для соединения в одно целое метал­ лов, использовав угольную дугу, питаемую электрической энергией от аккумуляторной батареи. В 1886 г. он полу­ чил патент под названием «Способ соединения и разъе­ динения металлов непосредственным действием электри­ ческого тока». Н. Н. Бенардос является автором и ряда

других способов сварки, которые применяют сейчас в промышленности. Несколько лет спустя, в 1888 г. рус­ ский инженер-металлург и изобретатель Н. Г. Славянов

«Способ электрического уплотнения металлических от­ ливок». Практическая ценность изобретений Н. Н. Бенардоса и Н. Г. Славянова была очевидна, но тем не ме­ нее до Октябрьской революции прогрессивный новый способ соединения металлов не нашел широкого приме­ нения. Только в советское время на родине сварки этот процесс получил широкое распространение.

Выдающуюся роль в теоретической разработке сва­ рочных процессов сыграли многие ученые нашей страны: Е. О. Патон, Д. А. Дульчевский, В. П. Вологднн, К. К. Хренов, Г. А. Николаев, Н. О. Окерблом, Н. Н. Рыкалин, К. В. Любавский, Б. Е. Патон; А. Н. Шашков, И. К- Походня, А. А. Чеканов, В. В. Подгаецкий, Б. И. Ме­ довар, А. И. Акулов и др.

5

Нельзя не отметить фундаментальных исследований, проведенных и проводимых в институтах нашей страны, как например: институт электросварки имени Е. О. Патона, ВНИИЭСО, ЦНИИТМАШ, МАТИ, ЛПИ, инсти­ тут металлургии имени Байкова АН СССР ВНИИавтогенмаш, Оргэнергострой, институты судостроительной и авиационной промышленностей, а также крупных пред­ приятий.

В Советском Союзе впервые в мире были разработа­ ны такие высокопроизводительные способы сварки ме­ таллов, как электрошлаковая, под флюсом, в углекислом газе, трением, диффузионная и др. Советский Союз зани­ мает в настоящее время одно из первых мест в мире в об­ ласти сварочного производства.

§ 2. КЛАССИФИКАЦИЯ ОСНОВНЫХ СПОСОБОВ СВАРКИ

Сваркой называется процесс получения неразъемного соединения твердых материалов путем их местного сплав­ ления или совместного деформирования, в результате чего возникают прочные связи между атомами сваривае­ мых материалов. Схема классификации основных спосо­ бов сварки приведена на рис. 1.

расплавления детален и присадочного материала тепло образуется при горении электрической дуги между свари­

Электрошлаковая сварка. Плавление основного ме­ талла и присадочного материала происходит за счет теп­ ла, выделяющегося при прохождении электрического то­ ка через расплавленный шлак (в период установившего­ ся процесса).

Электроннолучевая сварка. Сварка выполняется в ка­ мерах с разряжением до 10- '1 — Ю - 0 мм рт. ст. Тепло вы­ деляется за счет бомбардировки зоны сварки электрон­ ным потоком, приобретающим высокие скорости в высо­ ковольтной установке, имеющей мощность до 50 кет.

6

{ймпцжно-оугобая]

I Лазерная

Эпентро- ш/іаноВая

Si

Si

11

I I? ^

4 t

Рис. 1. Классификация основных способов сварки

Анодом является свариваемая деталь, а катодом — воль­ фрамовая нить или спираль, нагретая до температуры 2300° С.

Газовая сварка. Основной и присадочный металлы расплавляются высокотемпературным газокислородным пламенем (температура до 3200°С).

Импульсно-дуговая сварка. Сущность способа состоит в том, что сварочный ток не сохраняет постоянную вели­ чину, а поступает в дежурную сварочную дугу определен­ ными кратковременными импульсами.

Плазменная сварка. Плавление металлов осущест­ вляется плазменно-дуговой струей, имеющей температу­ ру выше 10 000° С.

Лазерная сварка. Сварка основана на использовании фотоэлектронной энергии. При большом усилении све­ товой луч способен плавить металл. Для получения тако­ го луча применяют специальные устройства — лазеры.

Сварка давлением

Контактная сварка. Место сварки разогревается или расплавляется теплом, образованным при прохождении электрического тока через контактнруемые места изде­ лий.

Ультразвуковая сварка. Сварка осуществляется за счет превращения при помощи специального преобразо­ вателя ультразвуковых колебаний в механические высо­ кой частоты и применения небольшого сдавливающего усилия.

Сварка трением. Сварка заключается в том, что вслед­ ствие трения одного из свариваемых стержней о другой место соединения разогревается; при приложении осево­ го усилия соединяемые металлы свариваются.

Холодная сварка. Сварка основана на способности металла образовывать общие кристаллы при значитель­ ном давлении.

Газопрессовая сварка. Сварка осуществляется нагре­ ванием концов стержней или труб по всему периметру окружности многопламенными горелками до пластиче­ ского состояния или плавления с их последующим сжа­ тием.

Термитная сварка. Процесс сварки заключается в том, что свариваемые детали закладываются в огнеупорную форму, а в установленный сверху тигель засыпается тер-

8

M U T — порошок из алюминия и окиси железа. При горе­ нии термита окись железа восстанавливается, а образу­ ющийся при этом жидкий металл при заполнении формы оплавляет-и соединяет кромки свариваемых изделий.

Сварка токами высокой частоты. Этот способ сварки основан на разогреве токами высокой частоты концов стыкуемых стержней или труб до пластического состоя­ ния с последующим приложением осевых усилий для по­ лучения неразъемного соединения.

В о п р о с ы д л я с а м о п р о в е р к и

1. Кто является основоположником дуговой электрической сварки?

2.Как классифицируются способы сварки?

3.В чем заключаются отличительные особенности электрошла­ ковой, электродуговой и контактной сварки?

Г Л А В А II

УСТРОЙСТВО И ОБСЛУЖИВАНИЕ СВАРОЧНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ И ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

§3. ВИДЫ ЭЛЕКТРОСВАРОЧНЫХ п о с т о в

Взависимости от технологического процесса (марки свариваемого материала и типа покрытия электрода) сва­ рочные работы выполняют либо на переменном, либо на постоянном токе. Постоянный ток перед переменным имеет то преимущество, что дуга горит стабильнее, а сле­ довательно-, процесс сварки вести легче, особенно на ма­ лых токах.

Питание сварочных постов переменным током осу­ ществляют от специальных трансформаторов, а постоян­

.схема поста для ручной дуговой сварки переменным то­

трансформатору 4, где ток трансформируется до напря­ жения 60—75 в, необходимого для возбуждения дуги,

9