На кресленнях і в технічній документації електроди позначаються таким чином:

де: Э42А – тип; УОНИ13/45 – марка; 5,0 – діаметр; У – для вуглецевих сталей; С – з середнім покриттям; 2 – другої групи; Е43 2(5) – група індексів яка вказує характеристики наплавленого металу і металу шва; б – основне покриття; 1 – у всіх просторових положеннях; 1 – на змінному струмі.

Для зварювання ванни з сталі Ст4 обираємо електрод типу Э42А, марки УОНИ 13/45, з основним покриттям, середньої товщини.

В якості зварювальних матеріалів для газового зварювання використовують зварювальний дріт, кисень, ацетилен й по необхідності флюс.

Зварювальний дріт служить для заповнення зазору між кромками зварюваних деталей і утворення валика шва. За хімічним складом дріт повинен бути таким, як і основний метал. Для покращення властивостей металу шва в присаджувальний дріт вводять легуючі елементи. Зварювальний дріт постачають у мотках масою не більше 80кг.

Для виготовлення зварної ванни газовим зварювання в якості присаджувального матеріалу обираємо дріт марки Св.08А, так як марка основного металу Ст4 до складу якої входить 0,28-0,37% вуглецю, дріт обирається з меншим вмістом вуглецю. Позначається зварювальний дріт буквами і цифрами. Букви Св – зварювальний дріт; цифри 08 – 0,08% вуглецю; в кінці буква А – вказує на підвищену чистоту металу по сірці і фосфору.

Присаджувальний метал повинен відповідати наступним вимогам:

- температура плавлення дроту не повинна бути вищою за температуру плавлення основного металу;

- поверхня дроту повинна бути чистою і рівною;

- дріт повинен плавитись спокійно, без розбризкування;

- вміст шкідливих домішок у дроті повинен бути мінімальним.

Флюси при газовому зварюванні використовують для видалення з металу шва неметалевих включень, для захисту від окиснення кромок металу і дроту.

Кисень використовують для отримання високої температури полум’я , тобто при спалюванні горючого газу або парів рідини в кисні.

Кисень – це прозорий газ без запаху, кольору і смаку. Існує 3 сорти технічного кисню: І – 99,7% кисню ;

ІІ – 99,5% кисню;

ІІІ – 992% кисню; медичний – 99,5% кисню, в залишок входить азот і аргон.

Чистота кисню має велике значення. Зниження чистоти кисню погіршує процеси зварювання і підвищує витрати. Масла й жири призводять до самозагоранню й вибуху.

Ацетилен (С₂Н₂) при зварюванні у кисні дає найбільшу температуру полум’я – 3050-3150⁰С. газ без кольору з різким неприємним запахом, вибухонебезпечний, під тиском 0,15-0,20МПа вибухає від електричної іскри або вогню.

Висновок. При виготовлені зварної ванни з сталі Ст4 в якості зварювальних матеріалів для ручного дугового зварювання застосовують електроди типу Э42А, марки УОНИ 13/45 з середнім, основним покриттям; для газового зварювання обираємо дріт марки Св.08А, так як цей дріт дає за хімічним складом наплавлений метал близький до основного.

2.4. Підготовка металу під зварювання.

Підготовка металу до зварювання полягає в очищенні, правці, розмічанні, різанні, збиранні.

Правка. Правкою усувають деформацію листового та профільного металу. Правлять метал в холодному та гарячому стані. Сильно деформований метал правиться в гарячому стані. В холодному стані метал правлять на листоправильних вальцях і пресах. При виготовлені зварної ванни заготовки з листового та профільного металу правлять на правильних валках.

Розмітка - це перенесення розмірів деталі з креслення на метал у натуральну величину. При цьому користуються універсальним інструментом: рулеткою, лінійкою, косинцем, рисувалкою. При розмітці заготівель враховується укорочення їх в процесі зварювання. Тому передбачаються припуски з розрахунку 1мм на кожен поперечний стик і 0,1 -0,2 мм на 1м подовжнього шва.

Згідно теми дипломної роботи зварювальна ванна складається з листового металу 750х565х3мм – поз.1 - ванна, профільного металу, кутик 50х50х3 – поз.2 – фланець; кутик 50х50х3мм – поз.3 – стойка.

Після перенесення розмірів деталей з креслення на метал, вузли вирізуються термічним або механічним шляхом.

Після різання проводимо механічну обробку - зачистку, для видалення шлаку, навуглецьованого металу із зони термічного впливу і окалини.

Підготовка кромок під зварювання залежить від хімічного складу, товщини металу, способу зварювання.

Зварна ванна згідно теми дипломної роботи виготовляється зі сталі Ст4, має товщину метала S= 3мм, зварювання виконується ручне дугове та газове, тому виконувати розробку кромок в деталях ванни не потрібно. Перед зварюванням, після різання всі торці зварювальних деталей зачищають металевою щіткою від бруду, окалини та іншого забруднення.

Зварна ванна складається з наступних деталей (мал.10):

Поз.1 – ванна, листовий метал 750х565х3мм – 1шт. (мал.10а)

Поз.2 – фланець, кутик 50х50х3мм – 4шт. L = 50мм (мал.10б)

Поз.3 – стойка, кутик 50х50х3мм – 4шт. L = 330мм. (мал.10в)

Ванна (поз.1) – листовий метал S = 3мм; ГОСТ 1990-74;

Мал.10а

Фланець (поз.2) – кутик 50х50х3; ГОСТ8509-93;

Мал.10б

Стойка (поз.3) - кутик 50х50х3; ГОСТ 8509-93; L = 330мм – 4шт.

330

Мал.10в

2.5. Збирання деталей під зварювання.

Трудомісткість збирання ванни складає близько 30% від загальної трудомісткості виготовлення конструкції.

Для зменшення часу збирання, а також для підвищення її точності застосовуємо пристосування у вигляді струбцини гвинтової, відкидної.

Пристосування дозволяє боротися з викривленням деталей при зварюванні, оскільки забезпечує жорстке закріплення зварюваних частин.

При ручному дуговому зварюванні застосовуються допуски на точність збирання. При виготовленні зварної ванни перевищення однієї кромки над іншою при S = 3мм; ні в (-), ні в (+) не допускається.

Збирання під зварювання може виконуватися 3 способами:

1). повне збирання виробу з усіх деталей, що входять в нього, з наступним зварюванням усіх швів;

2). попереднє збирання вузлів, з яких складається виріб, з наступною зборкою і зварюванням виробу із зібраних вузлів;

3). почергове приєднання деталей до вже звареної частини виробу.

При виготовленні зварної ванни кузова екскаватора застосовуємо другий спосіб збирання - попереднє збирання вузлів, з яких складається виріб, з наступним збиранням і зварюванням виробу із зібраних вузлів.

На початку вкладаємо в спеціальний пристрій попередньо нагрітий листовий метал ванни поз.1, для загину стінок (полок ванни) згідно креслень. Спочатку виконують загинання стінок довжиною 744мм почергово, а потім почергово загинають стінки довжиною 559мм. Кут загинання повинний бути строго 90⁰. Торці стінок повинні зімкнутися й утворити коробчасту конструкцію. Після чого в місцях з’єднання виконують по одній прихватці на кожній стороні ванни. Довжина прихваток 5мм, так як висота шва 120мм. При такій довженні шва прихватки не виконуються, але якщо не виконати прихватки в шаховому порядку у процесі зварювання конструкцію поведе й деформує.

Після цього необхідно перевірити точність збирання згідно креслень й виконати обварювання конструкції. Шви вертикальні, кутові виконуються почергово в шаховому порядку (по діагоналі).

Зварювальна прихватка - це короткі шви з поперечним перерізом шва до 1/3 поперечних перерізу повного шва. Довжина прихваток від 5 до 100мм залежно від товщини металу і довжини шва, відстань між прихватками залежно від довжини шва 500-1000мм. Прихватки виконуються тими ж електродами, що і зварювання виробу.

Наступна операція – це збирання ванни поз.1 з стойками поз.3 (4шт.). згідно креслень стойки (кутик 50х50х3, L=330мм) встановлюються в середину ванни не доходячи до дна ванни на 20мм. Стойка прихвачується в 2 місцях, одна прихватка на одній стороні сінки ванни й полки кутика, друга прихватка на другій стороні стінки ванни й полки кутика. Аналогічно виконуються прихватки, в шаховому порядку,3 інших стойок. Після збирання 4 стойок, перевіряються точність й розміри конструкції згідно креслень при зачищених прихватках. Після чого зібрана конструкція (4 стойки) обварюється в шаховому порядку (по діагоналі). Шви накладаються вертикальні, горизонтальні по незамкнутому контуру, шви – кутові з катетом 3мм, з’єднання напускові. Після обварювання шви зачищаються шлаковідбійником й металевою щіткою.

Остання операція – це збирання 4 фланців з стойками. Фланець – це кутик 50х50х3, L=50мм, на одній з полиць кутика знаходиться отвір. Зварну конструкцію перевертають дном ванни на зварювальний стіл. Фланець встановлюється в нижній частині стойки згідно креслень. Виконуються почергово, у шаховому порядку, по 2 прхватки на торцях стойки й на полиці кутика. Довжина прихваток 5мм, так як довжина швів 50мм. Після чого прихватки зачищаються й перевіряється точність збирання згідно креслень. Фланці обварюються в шаховому порядку (по діагоналі), кутовими швами з катетом 3мм , так як з’єднання напускові. Шви накладаються на торцях й на полиці кутика довжиною по 50мм з обох сторін.

Після зварювання шви зачищають піскоструєм й металевою щіткою.

Зібраний вузол розташований на малюнку 11.

Мал.11.

2.6. Вибір режимів зварювання.

Під режимами зварювання розуміють сукупність показників, що визначають характер протікання процесу зварювання. Зварна ванна виготовляється ручним дуговим та газовим зварюванням.

Режими ручного дугового зварювання.

Показники режимів ручного дугового зварювання бувають основні і допоміжні. До основних параметрів зварювання відносяться:

1. діаметр електроду - dэл(мм)

2. сила зварного струму - 1_СВ(А)

3. напруга на дузі - Uд(B)

4. швидкість зварювання - Vзв(м/ч)

Діаметр електроду. Вибирається залежно від товщини зварюваного металу, типу шва. При виготовленні зварної ванни S=3мм застосовуємо електроди діаметром 3мм, електрод повинен забезпечити провар кореня шва. Застосовувати електроди більшого діаметру не слід, оскільки велика маса електроду і рідкої ванни, крім того, міцність зварного з'єднання знижується за рахунок можливого непровару кореня шва.

Чим більше діаметр електроду - тим ширше шов і менше глибина провару.

Зварювальний струм. Струм вибираємо залежно від діаметру електроду і товщини металу. Теоретично струм розраховується по формулі:

Ізв = К Ч dел (А);

де К- коефіцієнт залежний від марки електроду. К= 40ч60 - для якісних електродів; dэл - діаметр електроду, dел= 3мм;

Ізв=40Ч3=120А Малий струм веде до нестійкого горіння, непровару і малої продуктивності праці.

Великий струм веде до сильного нагріву електроду при зварюванні, збільшенню швидкості плавлення електроду і непровару, підвищеному розбризкуванню електродного матеріалу, і погіршенню формування шва.

При зварюванні у вертикальному положенні шва, струм зменшуємо на 5-10% з тим щоб рідкий метал не витікав із зварювальної ванни. Отже стойки й фланець приварюється струмом Ізв=100-110 А з урахуванням 10% на вертикальні шви. Із зміною сили струму змінюється глибина провару. Під впливом тиску дуги, який збільшується із зростанням струму, розплавлений метал витісняється з-під основи дуги, що може привести до наскрізного проплавлення .

Напруга на дузі. Майже не чинить впливу на глибину провару, але впливає на ширину шва. При збільшенні напруги глибина шва збільшується, при зниженні напруги - зменшується.

При ручному дуговому зварюванні напруга зварювання змінюється трохи (від 18 до 22В), що не чинить практичного впливу на ширину шва.

Тау, як при виготовленні зварної ванни застосовуємо в якості джерела живлення випрямляч ВСС-300-3, то його напруга згідно технологічних даних складає:

Uд=30B

Швидкість зварювання. При малих швидкостях для ручного дугового зварювання 1-1,5м/ч, глибина провару мінімальна, так,як інтенсивність витіснення рідкого металу зварювальної ванни з-під стовпа дуги невелика.

Теоретично швидкість зварювання можна визначити по формулі:

Vзв = 2500/ 50S (м/год)

де S - товщина металу S=3(мм)

Vзв= 2500 = 1,66 (м/годину)

50 Ч3

До допоміжних параметрів відносяться:

• рід і полярність струму

• тип, марка, покриття електроду

• кут нахилу електроду

• коливальні рухи електродом

• довжина дуги.

Довжина дуги. При збільшенні довжини дуги електрод більше нагрівається, а швидкість його плавлення збільшується, що призводить до зменшення струму і глибини провару. Так, як dел=3мм, то виліт електроду складає ±6ч8мм - не чинить вплив на формування шва. Довжина дуги повинна знаходитися в межах:

Lд=(0,5 ч l, l)dел (мм);

Lд=(0,5ч1, 1) Ч3=1,5ч3,3 (мм).

Збільшення довжини дуги до 7мм і вище понизить її стійкість горіння, глибину проплавлення, підвищує втрати на чад і розбризкування, посилює шкідливу дію довкілля на розплавлений метал. Положення електроду. Нахил електроду залежить від положення зварювання в просторі, товщини і складу зварюваного металу, діаметру електроду, виду і товщини покриття. Електрод має бути нахилений до вісі шва так, щоб метал зварного виробу проплавлявся на найбільшу глибину. При виготовленні ванни зварювання здійснюється в різних просторових положеннях в нижньому, вертикальному й горизонтальному.

Кут нахилу електроду в нижньому і вертикальному положеннях має дорівнювати 15° від вертикалі у бік ведення шва.

Для отримання валика потрібної ширини виконують поперечні коливальні рухи електроду. Якщо переміщати електрод тільки уздовж шва, без коливальних рухів, то ширина шва дорівнює силі струму і швидкості зварювання, і складає:

С= (0,8ч1, 5) dел (мм)

С = (0,8ч1,5)х3=2,4ч4,5(мм).

Якщо електрод здійснює коливальні рухи, то ширина шва складе:

С = (1,5ч4)d ел (мм);

С = (1,5 ч 4) х 3 = 4,5 ч 12 (мм)

При зварюванні ванни застосовуємо поперечні коливальні рухи електродом на півмісяцем з низу до гори, так як виконуються кутові шви. Такий рух електродом необхідний для попередження підрізів на верхній кромці й напливів на нижній, а також для отримання якісного провару кореня шва і хороше формування шва.

Способи заповнення шва по довжині і перерізу. По довжині шви виконують напрохід й обратноступенчастим способом. Для приварювання фланців, стойок до ванни застосовуємо зварювання напрохід, оскільки довжина швів невелика.

Усі параметри режимів ручного дугового зварювання зводимо в таблицю 8.

S(мм)	Dел(мм)	Iзв(А)	Uд(В)	Vзв(м/г)	Lд(мм)	C(мм)	Кут елек.
3	3	110	30	1,66	1,5ч3,3	4,5-12	150