3 Сварочная дуга. Процессы на отдельных участках дуги.

Мощный, длительно существующий электрический разряд между находящимися под напряжением электродами в смеси газов и паров. Дуга характеризуется высокой температурой и большой плотностью тока. Источники питания: трансформаторы, выпрямители и инверторы. Зажигание сварочной дуги момента касания электродом свариваемого металла - короткого замыкания. Последовательность зажигания сварочной дуги: а — короткое замыкание; б - образование перемычки из жидкого металла; в — возникновение дуги. Вначале конец нагревается, потом образуется перемычка жидкого металла, потом она испаряется и появляется дуга: разрядный промежуток, который заполняется заряженными частицами паров металла, покрытия электрода и газов (светящийся столб нагретого газа, состоящего из электронов, ионов и нейтральных атомов).

Р ис. 2. Схема сварочной дуги:

1 — электрод; 2 — катодное пятно; 3 — катодная область; 4 — столб дуги; 5 — анодная область; 6 — анодное пятно; 7 — сварочная ванна; 8 — свариваемая деталь; падения напряжения: UK — в катодной области; UCT — в столбе дуги; UA — в анодной области; UД — напряжение на дуге; Ɩ — длина дуги; h — глубина проплавления (провар) Это состояние газа называется плазмой, которая электрически нейтральна, так как в ней количество положительных и отрицательных частиц одинаково. Температура столба дуги выше температуры точки кипения металла электрода. В катодной области 3 из катодного пятна 2 происходит эмиссия электронов в столб дуги 4, где они ионизируют нейтральные атомы. В катодной области на длине в доли миллиметра сосредоточена значительная часть напряжения дуги, которое называется катодным падением напряжения UК и достигает 10... 16 В. В анодной области 5 около анодного пятна 6 происходит резкое падение напряжения на длине свободного пробега электрона. Это падение напряжения называется анодным падением напряжения UA, величина которого составляет 6...8 В. На этом участке электроны резко увеличивают скорость своего движения и нейтрализуются на анодном пятне. Анод получает энергию от дуги в виде потока электронов и теплового излучения, поэтому температура анодной области выше температуры катодной области, и на аноде выделяется большее количество тепла. При сварке на постоянном токе прямой полярности температура в различных зонах сварочной дуги: в середине столба дуги — около 6000 °С; в анодной области — 2600 °С; в катодной области — 2400 °С; в сварочной ванне — 1700...2000 °С. При сварке на переменном токе распределение тепла дуги и температуры в катодной и анодной областях примерно одинаково (катодная область на электроде).

4 Магнитное дутьё. Действие магнитных полей и ферромагнитных масс на сварочную дугу.

Магнитное дутье

Магнитное дутье - воздействие на сварочную дугу магнитным полем при взаимодействии магнитного поля изделия и магнитного поля электрода, которое приводит к отклонению дуги от оси электрода и от зоны сварки. Это явление присуще сварке при постоянном токе и становится заметным при сварочном токе более 150 А, а при повышенном сварочном токе оказывает большое воздействие и отклоняет дугу от оси электродов в сторону более близких к дуге ферромагнитных масс, так как эти массы имеют меньшее сопротивление для замыкания магнитного потока (поля), чем воздух. Магнитное дутье иногда бывает полезным и нужным, например, при сварке дугой косвенного действия, когда оно позволяет осуществлять подвод тепла дуги к изделию. Без использования явления магнитного дутья было бы трудно подвести тепло дуги к изделию. Влияние магнитного поля и ферромагнитных масс на сварочную дугу В сварочной дуге столб дуги можно рассматривать как гибкий проводник, по которому проходит электрический ток и который под действием электромагнитного поля может изменять свою форму. Несколько примеров, внешнего магнитного поля на сварочную дугу; 1. Если вокруг дуги создано симметричное магнитное поле, то дуга не отклоняется, так как созданное поле оказывает симметричное действие на столб дуги. 2. На столб сварочной дуги действует несимметричное магнитное поле, которое создается током, протекающим в изделии; столб дуги при этом будет отклоняться в сторону, противоположную токопроводу. Существенное значение имеет и угол наклона электрода, который также вызывает отклонение дуги. Сильным фактором, действующим на отклонение дуги, являются ферро­магнитные массы: массивные сварные изделия (ферромагнитные массы) имеют большую магнитную проницаемость, чем воздух, а магнитные силовые линии всегда стремятся пройти по той среде, которая имеет меньшее сопротивление, поэтому дуговой разряд, расположенный ближе к ферромагнитной массе, всегда отклоняется в ее сторону.

5 Тепловой баланс. Производительность процесса электросварки плавлением. Погонная энергия сварки.Подразумевать повышение температуры свариваемых изделий (и присадочного материала) под влиянием источников сварочного нагрева, распространение теплоты по изделию и отвод ее в окружающую среду. Изменение температуры определяет, помимо явлений плавления и кристаллизации металла, прохождение целого ряда сопутствующих процессов в материале изделия — структурные превращения, объемные изменения, упруго-пластические деформации и т. д. Эти процессы оказывают значительное влияние на качество сварного соединения и всей конструкции в целом. Часть теплоты сварочной дуги бесполезно теряется в окружающей среде, а большая часть идет на нагрев и плавление присадочного и основного металлов, электродного покрытия либо флюса и на химические реакции в зоне сварки. Величина тепловой мощности дуги, теряемой в окружающее пространство, как и величина, зависит от многих трудноучитываемых параметров режима сварки. В связи с этим значения основных составляющих теплового баланса дуги принято определять, пользуясь понятием эффективного к. п. д., например, эффективный к.п.д. нагрева изделия дугой Коэффициент уменьшается с увеличением длины дуги и повышается с увеличением скорости сварки и углублением дуги в сварочную ванну. На величину влияет и форма детали в зоне сварки — так называемый геометрический фактор. Например, при наплавке валика открытой дугой в разделку шва значения на 5—10% выше, чем при наплавке на плоскость. Повышение при углублении дуги в сварочную ванну связано с улучшением теплообмена между дугой и изделием, а также с уменьшением потерь теплоты с разбрызгивающимся электродным материалом. Погонная энергия. Погонная энергия Ei- электрическая энергия, расходуемая на единицу длины шва и вычисляемая по формуле:

, где U―сварочное напряжение; I―сварочный ток; v―скорость сварки.

6 Стальная сварочная проволока. Стальная сварочная проволока, предназначенная для сварки и наплавки, регламентируется ГОСТ 2246-70. Классифицируется: по группам и маркам стали. ГОСТ предусматривает три группы сварочной проволоки: низкоуглеродистую - 6 марок, легированную - 30 марок, высоколегированную - 39 марок. Обозначение марок проволоки составляется из сочетания букв и цифр. Первые две буквы "Св" означают - сварочная проволока. Следующие за ними первые две цифры указывают содержание углерода в сотых долях процента. Далее следуют буквенные обозначения элементов, входящих в состав проволоки. При содержании легирующих элементов в проволоке до 1% ставится только буква этого элемента, если содержание легирующих элементов превышает 1%, то после буквы указывается процентное содержание этого элемента в целых единицах. Условное обозначение химических элементов при указании проволоки, и их полное наименование: Марганец (Mn, Г); Титан (Тi, Т); Кремний (Si, С); Ниобий (Nb, Б); Хром (Сr, X); Ванадий (V, Ф); Никель (Ni, Н); Кобальт (Со, К); Молибден (Мо, М); Медь (Сu, А); Вольфрам (W, В); Бор (В, Р); Селен (Se, Е); Азот (N, А*);Алюминий (Al, Ю); Цирконий (Zr, Ц). Пример: Св-08ГС. Проволока рассшифровывается следующим образом: Св - сварочная; 0,8% углерода; до 1% марганца; до 1% кремния. Существует много видов и применения сварочной проволоки в требуемых условиях. Сварочная проволока по назначению подразделяется на виды: сварочная проволока для механизированной сварки MIG/MAG; сварочная проволока для сварки под флюсом SAW; сварочная проволока для наплавки сварочная проволока для аргонодуговой сварки (в виде присадочной проволоки); Сварочная проволока по виду использования подразделяется на следующие виды: сварочная проволока для сварки низкоуглеродистых и легированных сталей; сварочная проволока для сварки алюминия и сплавов; сварочная проволока для сварки нержавеющих сталей; порошковая самозащитная проволока - порошковая газозащитная проволока

7 Порошковая проволока и лента. Порошковая сварочная проволока представляет собой трубчатую проволоку, заполненную порошкообразным наполнителем. Отношение массы порошка к массе металлической оболочки составляет от 15 до 40%. Конструкция: простая трубчатая, с различными загибами оболочки, двухслойная. Загибы используются для придания проволоке жесткости и предотвращения высыпания порошка при ее сдавливании подающими роликами сварочного полуавтомата. Наполнитель представляет собой смесь руд, минералов, ферросплавов, химикатов. Он выполняет функции, аналогичные функциям электродных покрытий, – защиту металла от воздуха, стабилизацию дугового разряда, раскисление и легирование шва, формирование шва, регулирование процесса переноса электродного металла и др. По составу порошкообразного наполнителя порошковые сварочные проволоки подразделяются на: рутил-органические, карбонатно-флюоритные, флюоритные, рутиловые и рутил-флюоритные проволоки. По назначению: самозащитные(сварка без газа) , и простые. Каждая из этих групп, в свою очередь, подразделяется на проволоки общего назначения и специальные. Для самозащитных проволок используются порошки рутил-органического, карбонатно-флюоритного и флюоритного типов. При сварке проволоками рутил-органического типа металл шва по химическому составу близок к составу низкоуглеродистой полуспокойной стали. При больших силах тока сварочная ванна интенсивно поглощает газы, что приводит к пористости. Проволоки карбонатно-флюоритного типа рекомендуется использовать для сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей ответственных конструкций. Использование порошковых проволок при сварке в углекислом газе позволяет существенно улучшить технологические параметры процесса сварки и механические свойства шва по сравнению с проволоками сплошного сечения. Кроме марки порошковая проволока также имеет условное обозначение, содержащее четыре группы буквенных и цифровых индексов: 1. Назначение порошковой проволоки: ПГ – для сварки в защитных газах, ПС – самозащитная. 2. Прочность наплавленного металла в МПа. Дополнительная буква Ч или Л означает для сварки чугуна или легированной стали. Для низкоуглеродистых и низколегированных сталей буква не ставится. 3. Обозначение допустимых пространственных положений: Н – нижнее, В – нижнее, горизонтальное, вертикальное; Вт – только горизонтальное; В^ – только вертикальное; Т – все положения, включая тела вращения. 4. Температура перехода к хрупкому разрушению: 0 – 20°С; 1 – 0°С; 2 – минус 20°С; 3 – минус 30°С; 4 – минус 40°С; 5 – минус 50°С; 6 – минус 60°С. Буква Д – требования не регламентированы

8 Покрытые электроды для РДС и наплавки. Общие требования к электродам ГОСТ 9466—75 по назначению подразделяются для сварки: У — углеродистых и низколегированных конструкционных сталей с σ_в≤600 МПа; Л — легированных конструкционных сталей с σ_в≤600 МПа, Т — легированных теплоустойчивых сталей, В — высоколегированных сталей с особыми свойствами. По толщине покрытия в зависимости от отношения D/d_э (D — диаметр покрытия, d_э — диаметр электрода, определяемый диаметром стержня) электроды подразделяют: М — с тонким (D/d_э≤1,20), С — со средним (l,20_э≤1.45), Д — с толстым (l,45_э≤l,80) и Г — с особо толстым (D/d_э>1,80) покрытием. В зависимости от покрытия электроды подразделяют на виды: А (кислое покрытие), Б (основное покрытие), Ц (целлюлозное), Р (рутиловое) и П (покрытия прочих видов). При покрытии смешанного вида используют соответствующее двойное обозначение. При наличии в покрытии железного порошка в количестве >20 % к обозначению вида покрытия добавляется буква Ж. По допустимым пространственным положениям сварочные электроды подразделяют на группы: 1 — для всех положений; 2 — для всех положений, кроме сварки вертикальной «сверху вниз»; 3 — для нижнего, горизонтального на вертикальной плоскости и вертикального «снизу вверх»; 4 — для нижнего и нижнего «в лодочку».

Типы покрытых электродов для сварных конструкционных и теплоустойчивых сталей

Требования к металлическим покрытым электродам для РДС углеродистых, низколегированных и легированных конструкционных, а также легированных теплоустойчивых сталей устанавливает ГОСТ 9467—75. Для сварки конструкционных сталей на типы по механическим свойствам металла шва, наплавляемого металла и сварных соединений при нормальной температуре: для сварочных углеродистых и низколегированных конструкционных сталей с σ_в≤500 МПа; для сварочных углеродистых и низколегированных конструкционных сталей с σ_в≤500 МПа, когда к металлу шва предъявляют повышенные требования по пластичности и ударной вязкости; для таких же сталей с σ_в = 500÷600 МПа; для сварочных легированных конструкционных сталей повышенной и высокой прочности с σ_в≥600 МПа. Химический состав металла, наплавленного электродами указанных выше типов, должен соответствовать требованиям стандартов или ТУ на электроды конкретных марок. Электроды для сварки легированных теплоустойчивых сталей. По ГОСТ 9467—75 эти электроды подразделяют в зависимости от химического состава. Хим. и мех. должны быть по нормам. Электроды для сварки высоколегированных сталей с особыми свойствами По ГОСТ 10052—75 предусмотрено 49 типов электродов для РДС коррозионностойких, жаропрочных и жаростойких высоколегированных сталей мартенситного, мартенсито-ферритного, ферритного, аустенито-ферритного и аустенитного классов. В основе классификации электродов по типу лежат химический состав и механические свойства. Электроды для сварки чугуна и цветных металлов Гостам не регламентированы, изготавливают по ТУ. Требования: обеспечивать определенные механические свойства наплавленного металла и сварного соединения, а также химический состав металла шва, предусмотренные ГОСТами; получение наплавленного металла без пор, надрывов и трещин; покрытие электродов должно быть достаточно прочным и не иметь дефектов (вмятин, пор, рисок, трещин и т. п.) В ряде случаев к электродам предъявляют и другие требования, например пригодность для сварки во всех пространственных положениях, обеспечение коррозионной стойкости и т. п.

9 Флюсы для дуговой сварки и наплавки. Обеспечивают надежную защиту зоны сварки от атмосферных газов, создают условия устойчивого горения дуги, обеспечивают хорошее формирование шва. Швы получаются плотными и несклонными к кристаллизационным трещинам. После остывания шва шлаковая корка легко удаляется. Флюсы обеспечивают наименьшее выделение пыли и газов вредных для здоровья сварщика. Флюсы классифицируют по назначению, химическому составу, структуре, степени легирования шва, способу изготовления, зависимости вязкости шлака от температуры.

По назначению сварочные флюсы делят на три группы: 1) флюсы для сварки углеродистых и легированных сталей; 2) флюсы для сварки высоколегированных сталей; 3) флюсф для сварки цветных металлов и сплавов. По хим составу различают флюсы оксидные, солевые и солеок-сидные (смешанные). Оксидные флюсы состоят из оксидов металлов и могут содержать до 10% фтористых соединений. Их применяют для сварки углеродистых и низколегированных сталей. Солевые флюсы состоят из фтористых и хлористых солей металлов и других не содержащих кислород химических соединений. Они используются для сварки активных металлов и электрошлакового переплава. Солеоксидные флюсы состоят из фторидов и оксидов металлов, применяются для сварки легированных сталей.

По химическим свойствам оксидные флюсы подразделяют на кислые и основные, а также нейтральные

По степени легирования металла шва различают флюсы пассивные, т.е. не вступающие во взаимодействие с расплавленным металлом, активные — слабо легирующие металл шва и сильно легирующие, к которым относится большинство керамических флюсов.

По способу изготовления флюсы делят на плавленые и неплавленые (керамические).

10 Газы, применяемые для сварки плавлением. Для защиты дуги при электрической сварке плавлением применяют такие газы как аргон, гелий, углекислый газ, азот, водород, кислород и их смеси. Аргон и гелий являются одноатомными инертными газами. Он бесцветен, не имеет запаха. Аргон тяжелее воздуха, что обеспечивает хорошую защиту сварочной ванны. Аргон, предназначенный для сварки и поставляется двух сортов в зависимости от процентного содержания аргона и его назначения. Аргон высшего качества предназначен для сварки ответственных изделий из цветных металлов. Аргон первого сорта предназначен для сварки сталей. Гелий значительно легче воздуха, стандарт предусматривает два сорта газообразного гелия: гелий высокой чистоты и гелий технический.  Инертен. Углекислый газ в нормальных условиях представляет собой бесцветный газ с едва ощутимым запахом. Углекислый газ, предназначенный для сварки, в зависимости от содержания он выпускается трех марок: сварочный, пищевой и технический. При полуавтоматической и автоматической св-ке. Аргонокислородную смесь применяют при сварке малоуглеродистых и легированных сталей. В процессе сварки капельный перенос металла переходит в струйный, что позволяет увеличить производительность сварки и уменьшить разбрызгивание металла. Смесь аргона с углекислым газом также применяют при сварке малоуглеродистых и низколегированных сталей. Дуговая сварка в среде защитных газов - углекислом, аргоне или гелии - обеспечивает лучшую, чем при сварке покрытыми электродами или под слоем флюса, защиту от воздействия кислорода и азота воздуха, лучшее использование тепла дуги.

11. Влияние О₂ и Н₂ на металл шва.. Основное влияние на качество сварного шва оказывают кислород, азот и водород. При неправильном ведении процесса сварки водород образует поры в шве, а кислород и азот существенно ухудшают механические свойства наплавленного металла. Кислород попадает в зону сварки из окружающего воздуха, из влаги кромок свариваемого металла, из влаги флюсов, обмазки электродов и защитных газов, а также из материалов обмазки и флюсов. В материалах обмазки и флюсах кислород находится в виде оксидов марганца, кремния и др. В процессе сварки кислород соединяется с железом и остается в металле шва в виде оксида FeO.С повышением содержания кислорода в металле шва снижается предел прочности, предел текучести, ударная вязкость; ухудшается коррозионная стойкость, жаропрочность сталей. Удаление кислорода из расплавленного металла достигается за счет введения в сварочную ванну таких элементов, как марганец и кремний. Эти элементы взаимодействуют с оксидом железа FeO, кислород в связанном состоянии переходит в шлак или на поверхность сварочной ванны. Такой процесс называется раскислением.. Источником водорода в зоне сварки может служить атмосферная влага, влага покрытия или флюса, влага ржавчины на поверхности сварочной проволоки и на свариваемых кромках. Ведёт к порам. Уменьшения содержания водорода в металле шва можно добиться путем предварительного прокаливания толстопокрытых электродов и флюсов, тщательной зачисткой свариваемых кромок от ржавчины, окалины и других загрязнений, предварительным нагревом деталей.

12. Классификация св. напряжений и деформаций. Напряжения, существующие после окончания сварки конструкции и полного ее остывания, называют остаточными сварочными напряжениями или сварочными напряжениями. Они возникают в результате затруднений расширения и сжатия металла при его нагреве и остывании. Напряжения 3-х родов. Из низкоуглеродистых и низколегированных сталей в основном развиваются сварочные напряжения первого рода. Они действуют и уравновешиваются в значительных, соизмеримых с размерами конструкции или отдельных ее деталей, объемах. При определенных условиях возможно возникновение сварочных напряжений второго и третьего родов — действующих и уравновешивающихся в пределах отдельных зерен металла. В зависимости от пространственного расположения и взаимодействия различают сварочные напряжения: линейные или одноосные, действующие только по одной оси в одном направлении, плоскостные или двухосные, действующие в двух направлениях, и объемные или трехосные, действующие в трех направлениях. По направлению действия различают продольные и расположенные поперек оси шва линейные сварочные напряжения. Если значения сварочных напряжений достигнут предела текучести металла, они вызовут его пластическую деформацию, а следовательно, и изменения размеров и формы свариваемой конструкции, т. е. ее деформацию (коробление). Возникающие при сварке деформации разделяют на временные, существующие только во время сварки конструкции, и остаточные, остающиеся после завершения сварки и остывания конструкции. Деформация из плоскости (угловая деформация) проявляется в образовании выпучин («хлопунов»), местном изгибе листов, в так называемом грибовидном изгибе пояса при сварке элементов тавровых и двутавровых сечений, а также в других изменениях формы изделий.

13. Напряж. и деформ. при равномерном нагреве. Одной из основных причин появления сварочных деформаций является расширение и сокращение металла при нагреве и остывании. При равномерном нагреве, и одинаковом коэффициенте линейного расширения металл расширяется примерно равномерно во всех точках. После остывания тела все его размеры вернутся к первоначальным значениям, которые они имели до нагрева. В случае неравномерного нагрева в теле возникают такие температурные деформации, которые должны были бы вызвать в нем разрывы или надавливание частиц друг на друга. На самом деле возникают лишь напряжения, создающие необходимые для сохранения сплошности тела упругие деформации. Если напряжения превосходят соответствующее значение, то возникают также и пластические деформации. При достижении напряжениями разрушающего уровня возникают трещины.

14. Меры борьбы с деф. и напр. При толщине металла более 12 мм следует применять Х- и К-образную подготовку кромок. Швы прерывистые и в шахматном порядке. Избегают резких переходов сечений, а также применяют преимущественно стыковые соединения и не допускают концентрации и пересечений сварных швов. Росту деформаций способствует, как правило, увеличение сечения шва. Величина остаточных деформаций и напряжений зависит от порядка наложения швов по длине и сечению, поэтому при сварке листовых конструкций вначале выполняют поперечные швы отдельных поясов, а затем соединяют пояса между собой. Уравновешивание деформаций: устанавливают определенную последовательность наложения швов, при которой деформации от предыдущих швов снижаются при выполнении последующих швов. Применяют обратный прогиб. Проковка швов и околошовной зоны. Проковка способствует снижению напряжений и деформаций, при выполнении проковки необходимо соблюдать следующие условия: при многослойной сварке проковку выполнять послойно, а первый и последний слои не проковывать; Общий отжиг сварного изделия. Механическая правка после сварки. Правку выполняют приложением ударной или статической нагрузки при холодном или нагретом состоянии металла. При сварке чугуна деформаций не возникает, так как при образовании значительных внутренних напряжений образуются трещины.

15. Сварные швы и соединения. Условн. обознач. св. швов. С-Стыковые; Т-тавровые; Н-нахлёсточные; У-угловые; Условные обозначения сварных соединений. ГОСТ 5263-58 устанавливает два вида условных обозначений сварных соединений: а) основные условные обозначения, проставляемые на чертежах и других технических документах: буквенное обозначение вида сварки; условный графический знак типа шва; размер швов в сечении; длину участка шва; вспомогательные знаки, характеризующие взаимное расположение участка шва; б) дополнительные (буквенно-цифровые) - условные обозначения, рекомендуемые при переписке; буква, определяющая вид сварного соединения; цифра, определяющая тип шва. Монтажные швы, выполняемые при монтаже узлов и изделий, обозначаются буквой М над наклонным отрезком со стрелкой. Видимые-на полке(на линии); Не видимые швы под полкой. Так же считаются видимыми швы в разрезе и швы на виде с торца. ГОСТ 5263-58 допускает изображение шва штриховыми линиями, перпендикулярными к линии шва. Виды сварок обозначаются следующими буквами: электродуговая - Э, газовая - Г, контактная - Кт, в среде защитных газов - 3. Допускается не проставлять на полке-выноске при выполнении швов электродуговой сваркой буквенное обозначение вида сварки Э. Если несколько видов сварки конструкции, перед обозначением вида сварки следует проставлять буквенное обозначение способа сварки: автоматической - А; полуавтоматической - П и ручной - Р.

16. Технология ручной дуговой сварки. Ручная дуговая сварка – это сварка покрытым металлическим электродом. Является наиболее старой и универсальной технологией дуговой сварки. Для образования и поддержания электрической дуги к электроду и свариваемому изделию от источника питания подводится сварочный ток (переменный или постоянный). Если положительный полюс источника питания (анод) присоединен к изделию, говорят, что ручная дуговая сварка производится на прямой полярности. Если на изделии отрицательный полюс, то полярность обратная. Преимущества ручной дуговой сварки. Приимущества РДС: возможность сварки в любых пространственных положениях; возможность сварки в местах с ограниченным доступом; сравнительно быстрый переход от одного свариваемого материала к другому; возможность сварки самых различных сталей благодаря широкому выбору выпускаемых марок электродов; простота и транспортабельность сварочного оборудования. Недостатки ручной дуговой сварки низкие КПД и производительность по сравнению с другими технологиями сварки; качество соединений во многом зависит от квалификации сварщика; вредные условия процесса сварки.

17. Влияние параметров режима сварки под флюсом на форму и размеры шва. К параметрам режима дуговой сварки относятся: величина, плотность, полярность и род сварочного тока; напряжение дуги; скорость сварки; площадь сечения (диаметр) проволоки (электрода). Дополнительные параметры: толщина и состав электродного покрытия; вылет сварочной проволоки; положение электрода и изделия при сварке; размер зерен сварочного флюса и его состав. От этих параметров зависят форма и размеры шва, его химический состав. На форму и размеры шва также влияет и техника сварки. С повышением сварочного тока возрастает глубина провара, а ширина шва практически не изменяется. С увеличением напряжения дуги ширина шва резко возрастает, глубина провара уменьшается. Также снижается и выпуклость (высота усиления) шва. При сварке на постоянном токе (в особенности обратной полярности) ширина шва будет гораздо больше, чем при сварке на переменном токе с таким же значением напряжения. С возрастанием скорости сварки ширина шва уменьшается, а глубина провара сначала увеличивается (до скорости 40–50 м/ч), а затем понижается. При скорости сварки свыше 70–80 м/ч возможны подрезы по обеим сторона шва из-за недостаточного прогрева основного металла. С уменьшением диаметра проволоки (при прочих равных условиях) возрастает плотность тока в электроде, что приводит к росту глубины провара и выпуклости шва, но при этом снижается ширина шва.

18. ЭШС, ее особенности и способы применения. Электрошлаковая сварка основана на выделении тепла при прохождении электрического тока через расплавленный флюс—шлак, электросопротивление которого во много раз превышает электросопротивление металла. Плавление сварочной проволоки и свариваемого металла происходит за счет тепла расплавленного флюса. Сварочный ток, проходящий между сварочной проволокой и свариваемым металлом, нагревает шлаковую ванну и поддерживает в ней высокую электропроводность и температуру, которая должна быть выше температуры плавления сварочной проволоки и основного металла и постоянной. Постоянство температуры шлаковой ванны обеспечивает стабильность процесса. Расплавленный основной металл и металл сварочной проволоки опускаются на дно шлаковой ванны и образуют металлическую ванну. Провилока подаётся в зону сварки с катушек при помощи роликовой тяги. Есть сварка с плавящимся мунштуком, когда мунштук плавится вместе со швом. Медные ползуны, по которым идёт проволока, охлаждаются водой. За один проход можно сварить деталь толщиной до 3000мм. Расход флюса в 20-30 раз меньше, чем при сварке под флюсом аналогичных сварных соединений. Легче удаляются легкоплавкие т вредные примеси, шлаки и газы из металла шва. Замедляется скорость охлаждения, уменьшается вероятность образования пор, и уменьшается возможность образования холодных трещин. Этот способ применяется часто и при сварке небольших толщин. При сварке стыковых соединений между двумя прямыми кромками предусматривают зазор, который является одним из важнейших технологических параметров режима сварки. Применение электрошлаковой сварки открыло новые возможности для дальнейшего развития машиностроения. С помощью этого способа сварки крупные литые и кованые части конструкций, производство которых из-за их габаритов и массы ограничивается техническими возможностями предприятия, могут быть заменены литосварными, ковано-сварными или сваренными из проката.

19. Пост для сварки в среде защитных газов. При сварке на постоянном токе используют любой источник постоянного тока: сварочный преобразователь, выпрямитель, сварочный агрегат, инверторный аппарат или специальные источники и установки. В состав поста входит и газовое оборудование: баллон с газом, редуктор, ротаметр (определяющий расход газа), газовые рукава. Есть регуляторы расхода газа, объединяющие в себе редуктор и ротаметр. Оборудование размещают в соответствии с требованиями безопасности работ. Полезная площадь кабины должна быть не менее 3 м\ высота стен – не менее 2 м, зазор между стенками и полом – 5 см. Сварочный пост снабжают вентиляционной установкой для отсоса газов, аэрозолей и т.д., а также ограждают металлическими щитами или шторами из материала с огнестойкой пропиткой.

20. Технология сварки в среде защитных газов. Часто применяется. Технологические и экономические преимущества. Простота процесса, возможность автоматизации. Преимущества: мало шлака, высокое качество швов. Применение: соединения различных марок стали и цветных металлов. Дуговая сварка происходит при подаче через сопло горелки в зону сварки струи защитного газа. Газы: аргон, гелий, углекислый газ, кислород, азот. Каждый из данных типов газов и их смесей имеет различное применение. Аргонокислородная и аргоноуглекислая смесь применяется при сварке низкоуглеродистых и легированных сталей. Делится на сварку постоянной и импульсной дугой, плавящимся и неплавящимся электродом. Сварка неплавящимся электродом — дуга зажигается вольфрамовым эл-дом, перенос материала с электрода не происходит. Источники питания с крутопадающей вольтамперной характеристикой. Св. аппарат состоит: из сварочной горелки, устройства для поджога сварочной дуги, аппаратура управления сваркой и газовой защиты. Сварка на переменном токе в среде защитных газов может производиться как с присадочной проволокой, так и без присадки. Сварочная проволока или электрод подается в зону горения дуги расплавленный металл электрода переходит в сварочную ванну (капельный перенос) и формирует сварной шов.

21 Технология сварки низколегированных сталей В сумме до 2,5% лег. эл, -низколегированная. Низ .лег стали: повышенные механические свойства, возможность изготовлять строительные конструкции более экономичными и легкими. Контрукционные: 15ХСНД, 09Г2С, 10Г2С1, 14Г2, 16ГС и др. Для арматуры сварных труб 25Г2С, 18Г2С, 25ГС и 20ХГ2Ц. Рекомендуется использовать электроды диаметром 4…5 мм. Пост. ток обр. поляр. Зимой сварку конструкций из стали 15ГС, 15ХСНД и 14Г2 можно выполнять при температурах не ниже — 10°С. При более низких температурах зону сварки на ширине 100… 120 мм по обе стороны от шва нагревают предварительно до 100…150°С. При температуре —25°С сварка запрещена. Сварочные материалы выбираются исходя из состава основного металла. Мех. Св. шва близки к св. оснв. металла. Хромокремнемарганцовистые стали (20ХГСА, 25ХГСА.30ХГСА и 35ХГСА) при сварке склонны к образованию трещин и дают закалочные структуры. Стали, содержащие ≤0,25% углерода, свариваются лучше, чем стали с большим содержанием углерода. Варятся как тянутой, так и порошковой проволокой. При газовой сварке происходит перегрев металла и выгорание как углерода, так и легирующих элементов. Поэтому качество сварки ниже

22 Технология сварки среднелегированных сталей Сталь, содержащая 2,5—10% лег. эл. Варят ручником (пост. ток обр. поляр короткой дугой без поперечных колеб. ниточными швами) полуавтоматом, в аргоне, автоматом…Они бывают: конструкционные, теплоустойчивые, качественные и высококачественные.

Среднелегированные теплоустойчивые стали обычно содержат не более 0,25% С и до 6,0% Сг в качестве обязательного легирующего элемента. Дополнительно сталь может быть легирована молибденом, ванадием, вольфрамом и ниобием. Никелем стали этой группы, как правило, не легируют. Среднелегированные стали для сварных конструкций в основном относятся к перлитному классу. Однако некоторые стали этой группы, содержащие 5—6% и более легирующих элементов, относятся к мартенситному классу.

1 трудность при св-ке: предупреждение возникновения холодных трещин в околошовной зоне и в металле шва. 2трудность св-ки: кристаллизационные трещины шва. Меры: снижают содержание в шве серы, углерода и других элементов3 трудность получение равнопрочности сварного шва основному металлу. При сварке применяют подогрев и термическую обработку после сварки. Примеры: 30ХН2МФА; 25ХГСА; 20Х2МА…

23 Технология сварки высоколегированных сталей В стали больше 10 % лег. эл. то высоколегированная.

Сварку производят полуавтоматами, покрытыми электродами (пост. ток обр. поляр короткой дугой без поперечных колеб. ниточными швами), также в аргоне н. плавящимся электродом, под флюсом и электрошлаковым способом. При одной и той же силе тока глубина провара аустенитной стали больше, чем углеродистой: снижают величину тока на 10—15%. Перед сваркой производится местный и сопутствующий подогрев. Температура в зависимости от марки по справочнику. Отжиг после сварки, для снятия внутренних напряжений (в зависимости от требований) Х18Н10Т используют в качестве коррозионностойкого материала, для сварки следует применить электроды, обеспечивающие получение швов с аустенитно-ферритной структурой например ОЗЛ-14). Для хладостойкой аппаратуры, аустенитными электродами или электродам с ограниченным содержанием феррита, например ЗИФ-1 (08Х18Н9Г6) типаЭА-1Г6. Учитывают: стойкость наплавленного металла против образования трещин, прочность, коррозионную стойкость и др. Трудности: образование трещин; обеспечение коррозионной стойкости; получение и требуемых свойств сварного соединения; получение плотных швов Марки проволок Св-08Х21Н10Г6, Св-08Х20Н9Г7Т. Марки электродов: аналогичны марке основного металла. Подогрев низкопластичных и литых высоколегированных сталей для предотвращения холодных трещин. Режимы с минимальной концентрацией нагрева.

24 Наплавка твёрдых сплавов Цель наплавки — упрочнение и восстановление деталей (оборудования) посредством нанесения на поверхность покрытий, обладающих высокой износостойкостью (кислотостойкостью, термостойкостью). Глубина проплавления основного металла должна быть минимальной. Ток постоянный, обратной полярности. Сила тока — от 80 до 300 А. Обычно наплавку ведут при напряжении дуги 28—32 В и силе тока 300—450 А электродной проволокой диаметром 3—4 мм. Цель— получение качественного наплавленного слоя заданных свойств и минимальная деформация изделия. Применяемые в качестве наплавочных материалов хромоникелевые аустенитные стали обладают высокими антикоррозионными свойствами. Наплавка ведется в среде газа аргона или под флюсом. Наплавку хромистых сталей надо вести очень короткой дугой. Рекомендуемое при этом напряжение — 24— 26 В. В случае с хромистыми сталями — предварительный подогрев до температуры 200—250°С. , Для наплавки применяются также хромомолибденовые и хромовольфрамовые стали, обладающие высокой стойкостью к термическому изнашиванию. Наплавка производится, порошковой проволокой ПП-25Х5ФМС, покрытыми электродами ВСН-6. Для предупреждения трещин наплавку ведут при температуре детали 350— 400°С с последующим замедленным охлаждением. Для наплавки применяются и высокохромистые чугуны, главным образом там, где требуется защита деталей от абразивного изнашивания Эл-ды типа Сармайт 1 и Сармайт 2, либо Т590 , с предварительным подогревом и термообработкой после наплавки.

25 Механизированные способы наплавки А) Наиболее распространена наплавка под флюсом. Принцип: в зону горения дуги подаётся проволока и флюс, который защищает металл шва от атмосферы, даёт ему медленно остывать и насыщает шов дополнительными элементами. Наплавка производится на плоские, и цилиндрические поверхности, с целью получения слоя со специальными св-вами. Б) Наплавка в защитных газах

Целесообразна когда невозможна или затруднена наплавка под флюсом, например, при наплавке внутренних поверхностей глубоких отверстий, при наплавке деталей сложной формы. В) Вибродуговая наплавка. Автоматическую вибродуговую наплавку широко применяют для восстановления цилиндрических деталей небольшого размера, особенно при ремонте деталей автомобилей и тракторов, станочного оборудования (оси, валы, шпиндели, шлицевые валы и т. п.).

Г) Наплавка открытой дугой порошковой проволокой. Перспективен при наплавке деталей сложной формы, когда наплавка их под слоем флюса затруднительна. Автоматическим и полуавтоматическим способами, дуга горит в атмосфере воздуха и газов, образующихся в процессе плавления электродного материала, иногда для получения более высокого качества наплавку производят с дополнительной подачей С02. Д) Электрошлаковая наплавка. Сущность способа заключается в следующем: в слое легирующей шихты, покрытой флюсом, движется многоэлектродный наплавочный автомат, мундштук которого с трех сторон ограждают охлаждающей коробкой, позволяющей поднимать уровень расплавленного шлака и перемещать его над слоем легирующей шихты. При этом толщина слоя наплавки при ширине более 50 мм достигает 60 мм, а при меньшей ширине 40 мм. Е) Лазерная наплавка - восстановление старых или повышение прочности новых деталей машин и механизмов, созданием на поверхности изделия плакирующего слоя из порошкового материала, с проплавлением лазерным лучом. Ж) Электронно – лучевая, то же что и лазер, токо электронный луч =)

26 Технология сварки чугуна Чугун- сплав железа с углеродом где %С= 2, 14- 6,67. Различают несколько видов чугунов: серый (СЧ 21-40) ковкий (КЧ 50-4) высокопрочный (ВЧ 60-2) и др. Также существуют легированные чугуны. Сварка чугуна связана с ремонтом чугунных изделий и заваркой дефектов литья. Для сварных конструкций не применяется. Возникают закалочные структуры, а также может происходить отбеливание околошовной зоны - выгорание С. Сварка чугуна может быть холодной (без подогрева), горячей (с подогревом), а также с вворачивающимися шпильками, что увеличивает в разы прочность сварного соединения. Холодная сварка чугуна: применяют электроды небольшого диаметра, не перегревают, варят тонкими короткими валиками, проковывают шов на горячую. Марка электродов- ОЗЧ-1, АНЧ-1(стержень Св-04Х18Н9) Также применяют монель-металл (30% меди, 70% никеля). Горячая сварка позволяет получать соединения, равноценные свариваемому металлу (по механическим характеристикам, плотности, обрабатываемости и др.) Применяют предварительный подогрев до 600-700*С, с последующим отжигом в печи и медленным охлаждением. Сварка на пост. токе обр. поляр. Полугорячая сварка – с местным подогревом ( 350-450*С) с медленным охлаждением. Сварка со шпильками: вворачиваются шпильки в чугун, связываются между собой и обвариваются полугорячим или холодным способом.

27 Сварка алюминия и его сплавов На поверхности расплавленного слоя образуется пленка оксида алюминия, t плавления 2060°С, а сам алюминий — 658°С, Детали должны быть обезжирены, Электродные стержни также очищаются перед нанесением на них покрытия. - Металл на ширине 80—100 мм от кромки обезжиривают растворителями; травление промывку в проточной воде, осветление в течение промывку в проточной) а затем горячей воде; сушку до полного удаления влаги. Обезжиривание и травление рекомендуется выполнять, не более чем за 4—6 ч до сварки. Электроды непосредственно перед сваркой надо просушить в течении двух часов при температуре 200°С.

Скорость сварки алюминия должка быть выше. Сварку рекомендуется выполнять непрерывно в пределах одного электрода. Для обеспечения устойчивого процесса при минимальных потерях на разбрызгивание рекомендуется принимать сварочный ток из расчета не более 60 А на 1 мм диаметра электрода.

Толщину до 2 мм без присадки и без разделки кромок, металл толщиной свыше 2 мм сваривают с зазором 0,5—0,7 толщины свариваемых листов или с разделкой кромок. Оксидную пленку удаляют о помощью флюсов АФ-4А. Ручником: малонагруженные соединения. Чистый AL электродами ОЗА-1, силумины — электродами ОЗА-2. На пост токе обр. поляр. Также варят в аргоне чистом на переменном токе неплавящимся электродом.

28 Сварка меди и её сплавов Медь относится к тяжелым цветным металлам, ее плотность составляет 8,9 г/см3.

Ручная сварка неплавящимся электродом применяется в среде аргона и азота. Наиболее целесообразно использовать азот КПД дугового разряда, глубина проплавления выше, чем при сварке в аргоне или гелии, на постоянном токе прямой полярности. При сварке меди толщиной более 4 мм рекомендуется подогрев до 300—400 °С. Сварка покрытыми электродами: удовлетворительные механические свойства сварных соединений. Электроды «Комсомолец-100», ЗТ, ОМЗ-1 и ММЗ-2. Сварку ведут электродами диаметром 4—6 мм на постоянном токе обратной полярности. Плазменная сварка применяется для соединения деталей толщиной 30 — 40 мм и более без разделки кромок. Газовая сварка. При больших толщинах рекомендуется сварка двумя горелками — одной ведется подогрев, а другой — сварка. С флюсом в виде порошка, пасты или газа.

При толщине латуни (сплав медь/цинк) более 10 мм требуется предварительный подогрев до 300 — 350 °С. Присадка- стержни ЛК80 — 3 диаметром 6 — 8 мм, на которые наносят специальный флюс.

Варят вольф. эл-дом в защ. газах. Газ. Сварка окислительным пламенем с применением специальных флюсов и присадочного металла. Изделия из деформируемых бронз толщиной до 4 мм сваривают всеми способами дуговой сварки без подогрева. Литейные бронзы сваривают с подогревом. При газовой сварке оловянистых бронз пламя берется строго нормальным.

29 Сварка никеля и его сплавов Свариваемость никеля зависит от его чистоты — чем меньше примесей в никеле, тем лучше его свариваемость. Применяют ацетилено-кислородную сварку, ручную дуговую сварку металлическим электродом и аргонодуговую сварку никеля. Дуговая электродами марки Н-10 на пост. токе обр. поляр.

Сварку нихрома производят электродами марки ЭНХМ-100 Сварка никельмолибденового сплава ЭИ460 электродами марки ЭНХМ-101, пост ток обр поляр. Медноникелевые сплавы марки МН5, МН10 и МНЖ 5-1, коррозионностойкие трубопроводы дуговой сваркой. Эл-ды из того же металла, что и основной; или же из электродной проволоки марки МН5 с покрытием 3-Т. Пост ток обр поляр. Никель (99%-ный) и его сплавы сваривают газовой сваркой, аргонодуговой сваркой вольфрамовым электродом…

При сварке никеля, никелемедных и никельхроможелезных сплавов не требуется подогрев или термообработка после сварки. Сплавы никельмолибденовые и никелемолибденохромовые рекомендуется после сварки подвергать быстрому охлаждению с температуры отжига.

30 Сварка титана и его сплавов Титан - тугоплавкий металл с невысокой плотностью. Прочность технически чистого титана зависит от степени его чистоты и соответствует прочности обычных конструкционных сталей. По коррозионной стойкости титан превосходит даже высоколегированные нержавеющие стали. Для получения сплавов титана с заданными механическими свойствами его легируют алюминием, молибденом, хромом и другими элементами. Главное преимущество титана и его сплавов заключается в сочетании высоких механических свойств Надо защитить как зону сварки, так и обратную сторону шва от воздействия атмосферного воздуха: удлиненные насадки с отверстиями и защитные козырьки, которые защитят зону сварки. Обратную сторону шва защитит медная или стальная подкладка, либо обдувают аргоном. Оксидная пленки, образующиеся после горячей обработки, удаляются механическим путем. Сварка осуществляется вольфрамовым электродом, пост ток обр поляр. Сварку ведут без колебательных движений горелки, на короткой дуге углом вперед. Угол между электродом и присадочным материалом поддерживают в пределах 90°, подачу присадочной проволоки осуществляют непрерывно. После окончания сварки или обрыва дуги аргон должен подаваться до потемнения металла.

31 Устройство и принцип работы манипуляторов. Для автоматизации сварки ёмкостей, обечаек, балок и т.д. в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Возможно оснащение манипуляторов системой автоматического отслеживания сварного шва, системой видеонаблюдения за процессом сварки. Состав: основание, колонна, консоль. Основание: неподвижное, с перемещением по рельсам без привода или с перемещением по рельсам посредством электропривода. Колонна: коробчатая сварная конструкция со вставными направляющими. Смонтирована на основании с помощью упорных шарикоподшипников, можно вручную вращать на 360°. Механизм ручного блокирования позволяет зафиксировать колонну в любом промежуточном положении. Консоль: коробчатая конструкция с вставными направляющими. Перемещается посредством зубчатой рейки и шестерни, приводимой в движение сервоприводом. Скорость перемещения регулируется бесступенчато от 0,2 до 2 м/мин Принцип работы: В исходном положении траверса находится внизу колонны, ползун с поворотным устройством — в крайнем заднем положении, захват разжат. После установки свариваемого изделияна стол выключатели стола дают команду на включение привода ползуна. Последний по опорным роликам траверсы посредством гидроцилиндра передвигается в крайнее переднее положение и с помощью путевого выключателя дает команду на зажим свариваемой детали. Затем поддерживающие упоры подводятся (гидроцилиндром предварительного захвата) под изделие, захваты поворотного устройства зажимают изделие с усилием, заданным реле давления. Реле дает команду на подъем траверсы (которая передвигается вверх и вниз гидроцилиндром), а путевой выключатель дает команду на поворот изделия. После поворота траверса опускается и устанавливает перевернутое изделие снова на стол, захват разжимается, ползун возвращается в исходное положение. Затем поворотное устройство поворачивается на 180° в исходное положение и цикл повторяется.

32 Устройство и принцип работы вращателя. Св. вращатель предназначен для поворота или вращения свариваемой детали вокруг одной оси. Скорость вращения может быть регулируемой, нерегулируемой. Он проще и дешевле манипулятора. Сварочный вращатель, имеющий — горизонтальную ось вращения — и установочную скорость вращения, называется кантователем. Такой же сварочный вращатель, но имеющий — вертикальную ось вращения — называется поворотным столом. Кантователь – механизм, предназначенный для установки свариваемой детали в удобное для сварщика положение с возможностью, в дальнейшем, поворота детали в целях создания оптимальных условий для сварки и сборки изделия. Простой кантователь вращает либо наклоняет. В его механизме всегда имеется станина или неподвижная стойка с приводом вращения. Как правило, задняя стойка, поставлена на рельсовый путь. В комплект механизма ещё входят роликоопоры, блок управления (или «электрошкаф управления»), а также переносной кнопочный пульт. Существует сварочный вращатель — универсальный, роликовый, вертикальный и горизонтальный. При автоматической сварке кольцевых швов поворачивает со сварочной скоростью, также оборудование может быть использовано при наплавочных работах. Помимо этого, вращатели сварочные применяются для поворота изделий с маршевой скоростью и установки их в положение, наиболее удобное для полуавтоматической и ручной сварки. Удобно и быстро. Вращатели сварочные горизонтального типа предназначены для обработки как кольцевых, так и продольных швов обрабатываемых изделий. Регулируемый угол наклона оси вращения обеспечивает все условия для обработки деталей в удобном пространственном положении. Ручные и автоматические

33 Устройство и принцип работы кантователя

Для установки свариваемого изделия и поворота его вокруг горизонтальной оси, а также для перемещения изделия по вертикали. Кантователи не имеют сварочной скорости. Основными параметрами кантователей являются крутящий момент, грузоподъемность, минимальная и максимальная высота подъема центров. Выбор кантователя проводится аналогично выбору манипулятора по грузоподъемности и крутящему моменту. Цепные кантователи. Кантует балки. Кантователь в зависимости от длины свариваемой конструкции имеет две или более стоек с рабочими цепями, которые приво­дятся в движение от привода. Свариваемое изделие устанавливаются на цепи и при ее перемещении поворачивается в нужное для сварки положение Книжные кантователи. Для поворота плоских свариваемых изделий вокруг горизонтальной оси на угол до 180°. Кантователь имеет поворотную раму, привод поворота, механизм крепления изделия, станину. Он может работать без крепления свариваемого изделия. Для этого кантователь снабжается двумя поворотными рамами. В вертикальное положение изделие устанавливается с помощью одной рамы, а другая рама за счет тормозного момента плавно спускает его. Кольцевые кантователи. Для поворота объемных свариваемых изделий. Кантователь в зависимости от длины свариваемых изделий имеет два или более колец для закрепления изделия, роликовые опоры, на которые опираются кольца, и привод.

34 Устройство и принцип работы роликового вращателя Предназначены для вращения цилиндрических изделий со сварочной скоростью при автоматической сварке внутренних и наружных кольцевых швов, а также для установки изделий на маршевой скорости в положение, удобное для ручной и полуавтоматической сварки. Вращатель сварочный роликовый предназначен для вращения цилиндрических изделий со сварочной скоростью при автоматической сварке внутренних и наружных кольцевых швов труб большого диаметра, а также для установки изделий на маршевой скорости в положение, удобное для ручной и полуавтоматической сварки. Ролики вращаются в результате трения со свариваемой деталью, и скорость их вращения может регулироваться в зависимости от параметров сварки.