4.3. Оборудование для ручной дуговой сварки

Дугу обычно зажигают касанием изделия концом электрода с последующим отрывом электрода. В результате возросшее напряжение пробивает воздушный промежуток и дуга зажигается. Дуга представляет собой сильно ионизированный столб раскаленных газов с температурой порядка 6000С. Параметры, характеризующие процесс сварки: сила тока, напряжение, длина дуги, наклон электрода и скорость его перемещения.

Свариваемость сталей можно определить подсчетом эквивалента углерода С_э. Эквивалент углерода согласно международному институту сварки определяется так:

С_э = С + Mn : 6 + (Cr + Mo + V) : 5 + (Ni + Cu) : 15.

При С_э менее 0,4% трещины в зоне термического влияния не возникают. При С_э = (0,7–1)% требуется предварительный и сопутствующий подогрев. При С_э более 1% сталь не сваривается обычными методами сварки плавлением.

Сварочную проволоку для плавящихся электродов изготавливают из низкоуглеродистой стали. Маркировка начинается с букв "Св", остальная часть соответствует маркировке качественных конструкционных сталей: Св10Г2, Св08ХГ2СМ, Св08 и т. д.

При сварке на автоматах проволока без покрытия подается из мотка. При ручной сварке применяют штучные электроды с тонким стабилизирующим (ионизирующим) покрытием (делающим горение дуги устойчивым) и электроды с толстым или качественным покрытием, содержащим элементы, стабилизирующие горние дуги, защищающие сварочную ванну от вредного влияния атмосферного воздуха, улучшающие химический состав, структуру, свойства наплавленного металла и связующее. Электроды обозначают буквой Э, затем следуют цифры, указывающие на нижнее значение предела прочности в кг/мм², например Э125. Выпускают электроды ЭА (аустенитного типа), ЭФ (ферритного) и др. Однако один и тот же тип электрода может иметь разные покрытия, поэтому различаются еще и марки электродов: УОНИ-13/55, ОММ-5.

Условные обозначения покрытых электродов для сварки и наплавки стали:

Э46А-УОНИ-13/45-4,0-УД2	ГОСТ 9466-75, ГОСТ 94б7-75
Е432(5)-Б10

Расшифровка обозначения:

Э46А-Электрод с нижним значением предела прочности 46 кг/мм² аустенитного типа,

УОНИ-13/45-марка электрода

4,0-диаметр электрода, мм

НАЗНАЧЕНИЕ

У – для конструкционных сталей с о < 600 МПа

Л – для легированных конструкционных сталей с о > 600 МПа

Г – для теплоустойчивых легированных сталей

В – для высоколегированных сталей

Н – для наплавки

ТОЛЩИНА ПОКРЫТИЯ

М - тонкое D/d<l,2

С - среднее D/d= 1,2-1,45

Д - толстое D/d= 1,45-1,8

Г - особо толстое D/d> 1.8

2- ГРУППА ПО КАЧЕСТВУ ИСПОЛНЕНИЯ ЭЛЕКТРОДОВ

ДОПУСТИМЫЕ ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1 – все положения

2 – кроме вертикального сверху вниз

3 – кроме вертикального сверху вниз и потолочного

4 – только нижнее

Е432(5) ИНДЕКСЫ ХАРАКТЕРИСТИК МЕТАЛЛА ШВА

ВИД ПОКРЫТИЯ

А-кислое

Ц - целлюлозное

Б - основное

П - прочие

Р - рутиловое

Ж - свыше 20% железного порошка

допустимыепространственные положения

1 –все положения

2 – кромме вертикального сверху вниз

3 –кроме вертикального сверху вниз b gjnjkjxyjuj

ПИТАНИЕ ДУГИ

Переменный ток, напряжение холостого хода	Постоянный ток, полярность
	любая	прямая	обратная
0 – постоянный ток обратной полярности
50 В 70 В 90 В	1 4 7	2 5 8	3 6 9

ГОСТ 9466-75 – на маркировку

ГОСТ 94б7-75 - на электроды данного типа или ТУ на марку злектродов

Режим сварки зависит от толщины свариваемого материала, размеров изделия, формы сварных швов, пространственного положения шва и др. Диаметр электрода d выбирают в зависимости от толщины свариваемого материала. Сварочный ток часто определяется по упрощенной формуле I=(40–50)d. Напряжение при зажигании дуги составляет около 80 В, а при горении дуги — около 24 В. Ручная дуговая сварка при толщине материала более 6 мм обычно выполняется в несколько проходов (рис. 4.2).

Необходимо отметить, что размеры элементов сварных конструкций и другие параметры сварочных процессов стандартизированы.

Сварочные преобразователи (например, ПД-502) содержат электродвигатель переменного тока, вращающий генератор постоянного сварочного тока. Их преимущества — удовлетворительный коэффициент мощности (cosj0,8) и малая чувствительность к колебаниям напряжения питающей сети, недостатки — низкий КПД, сравнительно высокая стоимость, необходимость ухода за коллектором, щетками и подшипниками.

В полевых условиях применяют передвижные сварочные агрегаты: однопостовые АСБ-ЗООМ...АДБ-3125 с бензиновыми и АДД-4001...АДД-4004 с дизельными двигателями, вращающими генератор, и многопостовые АДД-502, АДД-504 (каждый на два поста) и АДД42501 (на четыре поста); известны также четырехпостовые подвижные установки каховского завода КК002, КАП001 и др..

Паяльно-сварочные и сварочные карандаши "Оксал" и СК позволяют без оборудования и электроэнергии сваривать металл толщиной 0,5–3 мм. Один карандаш обеспечивает шов длиной 100–150 мм. Конец карандаша поджигается, начинеся реакция горения смеси с выделением сваривающего тепла.

Сварку на переменном токе ведут с помощью сварочных трансформаторов, которые просты, дешевы, невелики, относительно легки, имеют КПД 85–90%. Для ручной дуговой сварки применяют трансформаторы с падающей характеристикой; передвижные с механической регулировкой тока передвижными катушками ТДМ-121...ТДМ-505 и переносные ТД-102, ТД-350, а также трансформаторы с электрическим тиристорным управлением ТДЭ-100...ТДЭ-254. Рязанский приборный завод выпускает бытовые и промышленные малогабаритные сварочные аппараты серии "Фора" для сварки как штучными электродами, так и проволокой в среде инертных газов и СО₂. Аппарат "Фора-250П" при токе от 30 до 250 А имеет массу не более 11 кг. Характеристика может быть как жесткой, так и падающей.

Постоянный сварочный ток обеспечивает несколько лучшее качество шва и применяется при сварке плавящимся и неплавящимся электродом, при сварке материала малой толщины, при сварке в полевых условиях, сварке некоторых цветных металлов, при наплавке твердых сплавов и др.

Выпрямители содержат трансформатор для снижения напряжения и выпрямляющий вентиль. Они экономичнее электромашинных преобразователей, удобнее в эксплуатации, дают более устойчивую дугу и меньшее разбрызгивание металла. Для ручной сварки применяют выпрямители ВД-131...ВД-506Д и многопостовые, на несколько рабочих мест ВДМ-1202С, ВДМ-6303. Универсальные выпрямители ВДУ-305...ВДУ-1202 могут переключаться с жесткой характеристики на падающую и пригодны не только для ручной сварки, но и для сварки стали плавящимся электродом в среде углекислого газа.

Сварочные преобразователи (например, ПД-502) содержат электродвигатель переменного тока, вращающий генератор постоянного сварочного тока. Их преимущества — удовлетворительный коэффициент мощности (cosj0,8) и малая чувствительность к колебаниям напряжения питающей сети, недостатки — низкий КПД, сравнительно высокая стоимость, необходимость ухода за коллектором, щетками и подшипниками.

В полевых условиях применяют передвижные сварочные агрегаты: однопостовые АСБ-ЗООМ...АДБ-3125 с бензиновыми и АДД-4001...АДД-4004 с дизельными двигателями, вращающими генератор, и многопостовые АДД-502, АДД-504 (каждый на два поста) и АДД42501 (на четыре поста); известны также четырехпостовые подвижные установки каховского завода КК002, КАП001 и др..

Паяльно-сварочные и сварочные карандаши "Оксал" и СК позволяют без оборудования и электроэнергии сваривать металл толщиной 0,5–3 мм. Один карандаш обеспечивает шов длиной 100–150 мм. Конец карандаша поджигается, начинеся реакция горения смеси с выделением сваривающего тепла.

4.4. Оборудование для сварки под слоем флюса

Дуга здесь горит в среде расплавленного флюса в газовом пузыре, защищающем металл капель и сварочной ванны от вредного воздействия атмосферных газов. Флюс производит металлургическую обработку (раскисление, легирование). При сварке под слоем флюса, препятствующим разбрызгиванию, сила тока может достигать 4000 А, что позволяет сваривать достаточно толстые листы без разделки кромок и в 2–8 раз увеличивает производительность по сравнению с ручной дуговой сваркой.

Рис. 4.2. Сварка под флюсом

Световое излучение дуги не воздействует на окружающих, однако отсутствие видимости места сварки относится к ее недостаткам. Флюсы состоят из оксидов кремния, марганца, алюминия, щелочных металлов, фторида кальция и др. Схема сварки под флюсом приведена на рис. 4.2. Голая электродная проволока 3 подается механизмом 5 с катушки 6 в зону дуги, перед которой из бункера 4 на изделие 2 в зону стыка 1 подается флюс, нерасплавившийся остаток которого отсасывается в бункер по трубке 7. Расплавившийся флюс остается на шве 9 в виде затвердевшей корки 8.

Автоматическая сварочная установка для сварки под слоем флюса состоит из автоматической сварочной головки, обеспечивающей зажигание и поддержание дуги непрерывной подачей проволоки, механизма для перемещения дуги вдоль шва (или детали относительно головки), источника сварочного тока, флюсовой аппаратуры, аппаратуры управления. Длина дуги поддерживается за счет изменения скорости подачи или скорости плавления электрода. В устройствах первого типа, например, при увеличении длины дуги возрастает напряжение и система автоматического регулирования увеличивает скорость подачи электродной проволоки. В устройствах второго типа скорость подачи электрода постоянна, характеристика источника сварочного тока жесткая или падающая, поэтому изменение длины дуги вызывает изменение величины сварочного тока. Например, при увеличении длины дуги ток и скорость плавления электрода уменьшаются, что сокращает длину дуги.

Для автоматической сварки под флюсом выпускают стационарные трансформаторы, например ТДФЖ-1002 и ТДФЖ-2002 с жесткой характеристикой, а для сварки на постоянном токе применяют выпрямители, например ВДУ-1202, ВДУ-506.

Подвесные самоходные автоматы А1416 и А1412 (двухдуговой) содержат сварочную головку, подъемный механизм, флюсоаппарат, установленные на самоходную тележку велосипедного типа.

Тракторы общего применения для автоматической сварки под флюсом, например АДФ-1002 и АДФ-1202 — переносные дуговые сварочные аппараты, самоходная тележка которых движется во время сварки по свариваемому изделию или по линейке, параллельной шву. Скорость сварки тракторов 12–120 м/ч.

В единичном и мелкосерийном производстве и при сварке непрямолинейных швов используют полуавтоматические установки (например, ПШ-54, А-1197), где сварщик вручную перемещает горелку с флюсоаппаратом и автоматически подающимся электродом.