5. Многопостовые сварочные генераторы постоянного тока

(рис. V.5,6) имеют последовательную 1 и параллельную 3 обмотки возбуждения, создающие магнитные потоки соответственно Ф₀ и Ф_п одного направления. Поэтому внешняя характеристика у этих генераторов не падающая, а жесткая. Для создания падающей ха­рактеристики на дуге на каждом рабочем посту последовательно с дугой включают балластные реостаты 4, При замыкании свароч­ной цепи часть напряжения генератора теряется в балластном реос­тате согласно уравнению

U_p=* IR,

где и_р — потеря напряжения в реостате, В; R — сопротивление реостата, Ом.

При коротком замыкании потеря напряжения в балластном реостате почти равна напряжению на зажимах генератора, и по­этому напряжение на дуге падает почти до нуля. Балластным реоста­том пользуются также для регулирования сварочного тока, а реос­тат 2 изменяет напряжение холостого хода генератора.

6. Сварочные выпрямители состоят из полупроводниковых эле­ментов-вентилей. Полупроводниковый вентиль хорошо проводит ток только в одном направлении. Для сварочных выпрямителей в основном используют селеновые вентили на алюминиевой основе. В настоящее время разработаны и выпускаются германиевые и крем­ниевые выпрямители, которые лучше селеновых по техническим данным.

Выпрямительные установки состоят из трансформатора и полу­проводникового выпрямителя. Все выпрямители имеют высокий КПД, небольшие размеры, легки и сравнительно дешевы; дают возможность плавно регулировать ток и обеспечивают устойчивое горение дуги. Подобно сварочным генераторам они могут быть однопостовыми и многопостовыми и иметь падающую, пологую

или жесткую внешнюю характеристики. Для создания падающей характеристики используются сварочные трансформаторы с уве­личенным магнитным рассеянием или для этой цели служит дрос­сель. Для ручной сварки применяют выпрямители с падающей внеш­ней характеристикой, для полуавтоматической в углекислом газе — выпрямители с жесткой или пологопадающей характеристикой.

§ 5. Ручная дуговая сварка

1. Электроды для ручной дуговой сварки. Ручную дуговую свар­ку выполняют штучными электродами, которые сварщик подает к свариваемому изделию и перемещает в нужном направлении. При сварке по методу Бенардоса применяют угольные или графитовые электроды диаметром 6...30 мм, длиной 200...300 мм. Для сварки по методу Славянова используют металлические электроды, име­ющие диаметр 1,6... 12 мм и длину 150...450 мм. Сварку в инерт­ных газах осуществляют вольфрамовыми электродами диаметром

1. .6 мм.

Для сварки сталей электроды изготавливают из стальной сва­рочной проволоки по ГОСТ 2246—70, которым предусмотрено 77 ее марок. Из них шесть изготавливают из низкоуглеродистой, 30 — из легированной и 39 — из высоколегированной сталей. Все они имеют ограниченное содержание углерода, серы и фосфора.

Рис. V.6. Схема плавления элек­трода с толстым покрытием

Дуговая сварка стержнями из стальной проволоки (голыми электродами) не применяется вследствие плохой устойчивости дуги. Для повышения устойчивости горения дуги на электродные стержни наносят так называемые тонкие, или стабилизирующие, покрытия. В их состав входят соединения щелочных (калия, натрия) или щелочноземельных (кальция) металлов, которые в дуге легче ионизируются, чем кислород и азот воздуха, и этим улучшают ус­тойчивость горения дуги. Однако электроды с тонкими покрытиями не обеспечивают высоких механических свойств металла шва, ко­торый сильно насыщается азотом и кислородом воздуха. Для защиты расплавленного металла от взаимодействия с воздухом на элек­тродные стержни 5 наносят толстые, или качественные, покрытия 4 (рис. V.6). Их составляющими, кроме стабилизирующих и клеящих (жидкое стекло), являются шлако- и газообразующие вещества и раскислители. Для получения наплавленного металла специаль­ного состава и свойств в них вводят также различные легирующие элементы. -

Шлакообразующими вещест­вами являются оксиды (ТЮ₂,

Si0₃, МпО), карбонаты (СаС0₃,

MgC0₃) и другие соединения (CaF₂), вносимые в покрытия в виде минералов (кремнезема, мрамора) и руд (титановой, мар­ганцевой). При плавлении по­крытия они образуют шлаки,

которые покрывают капли 3 электродного металла и металл 1 шва и этим защищают расплавленный металл от азота и кис­лорода воздуха. После остывания металла шва и шлака шлаковая корка 2 легко удаляется с поверхности шва.

В качестве газообразующих веществ используют различные органические соединения, например, электродную целлюлозу, дре­весную муку и пр. При их сгорании вокруг дуги образуются защит­ные газы в виде оксидов углерода, водорода и пр., которые предо­храняют расплавленный металл от взаимодействия с воздухом.

Для раскисления применяют элементы, которые обладают большим сродством с кислородом, чем железо (марганец, титан, кремний, алюминий). Находясь в сварочной ванне, они отбирают кислород от оксидов железа, образуя нерастворимые в железе оксиды соответствующих элементов, которые затем всплывают в шлак.

Легирующими элементами являются хром, молибден, ванадий и др. В покрытия их вводят тогда, когда электроды предназначены для сварки легированных сталей, получения износостойких на­плавок и пр.

Для изготовления покрытых электродов все кусковые материа­лы шихты покрытия дробят, размалывают, просеивают и смешива­ют с жидким стеклом. Полученную массу наносят на электродные стержни. Затем электроды просушивают и прокаливают.

По назначению выделяют четыре группы покрытых электродов для сварки сталей: углеродистых (У), легированных (Л), теплоустой­чивых (Т) и высоколегированных (В). Пятую группу составляют электроды для наплавки с целью создания поверхностных слоев с особыми свойствами (Н). В зависимости от механических и дру­гих свойств наплавленного металла эти группы электродов под­разделяются на типы. Каждому типу может соответствовать одна или несколько марок электродов.

2. Виды сварных соединений. Основными видами соединений, применяемых при ручной, автоматической и полуавтоматической дуговой сварке, являются стыковые, угловые, тавровые и внахлест­ку. Конструктивные элементы основных соединений, используемых при ручной дуговой сварке (ГОСТ 5264—80), приведены на рис. V.7.

Стыковые соединения в зависимости от толщины свариваемых листов выполняют с отбортовкой (С1)¹, без скоса кромок (С2, С4), с односторонним (С15) и двусторонним (С21) симметричным или несимметричным скосом кромок одного или обоих листов. Двусто­ронний симметричный скос кромок обоих листов криволинейной формы (С22) применяют для листов толщиной 30...100 мм.. Чтобы обеспечить провар по всему сечению свариваемых листов, между кромками оставляют зазор 0...4 мм в зависимости от толщины ме­талла. Во избежание прожига острые кромки листов притупляют на 1...3 мм. Общий угол раскрытия кромок 54 ±6°.