11.4. Скоростные способы ручной сварки

Эффективным способом повышения производительности сварки является применение электродов с повышенным коэффициентом наплавки - . Например: замена ОММ-5 ( =7,25) на МР-3 ( =8,5-9). Этот способ дает повышение производительности на 15-20%.

Более эффективно применение электродов с железным порошком в покрытии, у которых =14-19 г/а час. Производительность повышается на 25-40%; например при применении электродов 03С-3 ( =16-18).

Большое распространение имеет способ сварки с глубоким проплавлением. Здесь при сварке «чехольчиком» электрод опирается на изделия, угол наклона его в сторону направления сварки 70-85º. По мере оплавления электрод перемещают прямолинейно вдоль шва. Под действием сильного дутья направленной дуги, горящей в чехольчике, глубоко проплавляется металл. Для этой цели применяют электроды с толстым покрытием. Производительность этого способа сварки в 1, 5-2 раза больше обычных способов. Недостатком способа является то, что он возможен только в нижнем и слегка наклоненном положении.

В формуле Iсв = k ∙ dэ при этом принимают k=70. Техника сварки этим способом проста, более стабильно качество сварки, снижаются потери на угар и разбрызгивание, расход электродов и электроэнергии.

а	б	в

Рис. 11.20. Методы сварки толстого металла

1, 2, 3… – последовательность наложения слоёв на участках;

V_св – общее направление сварки

У величение производительности на 100-120% дает сварка трехфазной дугой, питающейся от трехфазного трансформатора. Электроды изолированы друг от друга. Недостатки: сварка только в нижнем положении, быстро утомляется сварщик, необходимо специальное оборудование. Применяют также сварку пучком электродов, лежачим электродом и др. (рис. 11.21).

а		б
	1 – изделие; 2 – стержень; 3 – покрытие; 4 – чехольчик.		1 – изделие; 2 – три дуги; 3 – электроды.
в		г
1, 2 – перемещение дуги от первого ко второму электроду и т.д.		1 – изделие; 2 – лежачий электрод.

Рис. 11.21. Скоростные способы ручной сварки

а– сварка с глубоким проплавлением; б – трёхфазной дугой; в – пучком электродов; г – лежачим электродом

11.5. Технология автоматической и механизированной сварки плавлением

11.5.1. Особенности процессов дуговой сварки под флюсом

При автоматической сварке под флюсом дуга горит под эластичной оболочкой шлака в форме пузыря (рис. 11.22).

Эта оболочка, удерживаемая давлением паров и газов, образующихся при горении дуги, защищает металл ванны от воздействия кислорода и азота и предохраняет от разбрызгивания металла.

Сыпучий и расплавленный флюс, создавая статическое давление на металл ванны в 6-9 гс/см², обеспечивает хорошие условия формирования шва.

Действием мощной дуги расплавленный металл оттесняется от оси дуги, что обеспечивает глубокое проплавление кромок свариваемых деталей.

При сварке под флюсом используют голую электродную проволоку, благодаря чему подвод тока осуществляется на минимальном расстоянии от дуги (30-50мм), и устраняется чрезмерный нагрев находящегося под током участка проволоки.

Благоприятные условия горения дуги и плавления металла под флюсом позволяют резко увеличивать плотность сварочного тока и мощность электрической дуги, что обеспечивает высокую производительность и качество сварки. Например, при ручной сварке электродом dэ=5мм Iсв≤300-350А; а при сварке под флюсом проволокой того же диаметра а иногда .

Рис. 11.22. Схема образования шва при сварке под флюсом

1 – источник сварочного тока; 2 – скользящий контакт (токоподвод); 3 – подающие ролики; 4 – электродная проволока; 5 – газовый пузырь; 6 – шлак; 7 – расплавленный шлак; 8 – затвердевший шлак; 9 – свариваемый (основной) металл; 10 – сварочная ванна; 11 – сварочная дуга; V_под, V_св –скорости подачи электродной проволоки и сварки; h – глубина проплавления основного металла

Мощность горящей под флюсом дуги в 6-10 раз больше мощности дуги при ручной сварке, что позволяет уменьшить глубину разделки кромок или сваривать без разделки кромок. Большая мощность дуги требует также необходимости механизированной подачи электродной проволоки с высокой скоростью.

Большая мощность дуги и концентрация тепла позволяют получить ванну расплавленного металла объемом 20-25 см³. Такой большой объем металла, покрытого флюсом с большой теплоемкостью, остывает медленно, чем улучшается удаление газов из металла шва.

При сварке под флюсом более рационально расходуется тепло дуги.

Повышение эффективности сварки под флюсом достигается также применением электродной проволоки малых диаметров (до 2мм) и использованием тока высокой плотности (100-200 А/мм²). Коэффициент наплавки _н возрастает с уменьшением диаметра электродной проволоки и увеличением силы тока (рис.11.23). Наибольшее е го значение при сварке на постоянном токе прямой полярности.

Рис. 11.23. Зависимость коэффициента наплавки _н от силы тока I_св и диаметра электродной проволоки d_э

По сравнению с ручной дуговой сваркой сварка под флюсом имеет преимущества:

1). Повышение производительности в 5-20 раз при толщине металла более 8 мм за счет:

а) применения большого сварочного тока (800-2000А, 3000-4000А);

б) увеличения скорости сварки;

в) повышения коэффициента наплавки;

г) уменьшения потерь времени на смену электродов.

2). Улучшение качества сварного соединения, т.к.:

а) флюс защищает металл ванны от воздуха и участвует в металлургическом процессе (легирование, раскисление, рафинирование);

б) улучшается формирование и увеличивается плотность шва;

3). Сокращение расхода материалов за счет:

а) отсутствия потерь на огарки;

б) уменьшения расхода проволоки на угар и разбрызгивание;

в) уменьшения расхода электроэнергии на 30-40%.

4). Эксплуатационные преимущества, заключающиеся в полной автоматизации процесса сварки, не требующего высокой квалификации сварщика.

Кроме того, улучшаются условия труда, повышается общий уровень и культура производства.

Недостатком является:

1. сварка возможна только в нижнем положении и «в лодочку» или при уклоне вдоль шва до 10 ;

2. невозможность применения при коротких швах (≤500мм);

3. затруднения при применении на открытом воздухе;

4. наличие частиц кремния может привести к легочным заболеваниям сварщиков (силикоз).