Тема 1.7 Технологія зварювальних робіт
1.7.1 Поняття про зварювання
Зварювання - це процес отримання нероз`ємних сполучень за допомогою встановлення міжатомного зв’язку між зварюваними частинами при їх місцевому чи загальному нагріві або пластичному деформуванні, або спільною дією того і іншого.
Для забезпечення міцних і щільних з`єднань конструкцій трансформаторів застосовують наступні засоби зварювання: зварювання плавлінням (електрошлакове, дугове, газове, зварювання електронним променем) і зварювання з використанням тиску (кувальне, ультразвукове, зварювання тертям, електроконтактне, холодне, газопресове).
1 – рубильник; 2 – зварювальний трансформатор; 3 – дросельна котушка;
4 - електродотримач
Рисунок 7 – Схема ввімкнення зварювального трансформатора з окремим дроселем
Електродами називаються металеві або вугільні стрижні, призначені для електродугового зварювання і різання металів. Металеві електроди можуть бути непокритими і покритими. Звичайно при ручному зварюванні застосовуються покриті електроди.
До електродного стрижня і покриття є наступні вимоги:
наплавлений метал повинен мати потрібний хімічний склад;
треба отримувати тверді, безпористі, стійкі проти утворення гарячих щілин шви;
дуга повинна горіти стійко, щоб зварювання можна було вести з будь-якого положення в просторі;
продуктивність процеса зварювання повинна бути високою;
процес зварювання не повинен бути шкідливим для зварювальника.
Електродні стрижні виготовляються з електродного дроту діаметром 1-12мм. Довжина електродних стрижнів становить 350-400мм.
Електроди з тонким покриттям застосовуються при зварюванні невідповідальних вузлів. Покриття в цих електродах забезпечують лише іонізуючу дію при зварюванні і незначно охороняють метал від дії кисню повітря.
Електроди з товстим покриттям застосовуються при зварюванні відповідальних зварних сполучень.
1.7.2 Зварювальні з`єднання
З`єднання деталей і вузлів конструкції, які утворюються за допомогою зварювання, називаються зварювальними з`єднаннями, а частина зварювального з`єднання, утворена розплавленим металом в процесі зварювання і потім твердим металом – зварним швом.
В залежності від положення у просторі зварені шви бувають нижні, горизонтальні, вертикальні і стельні. Найпростіший для виконання – нижній шов, так як при зварюванні
При виготовленні зварних конструкцій застосовують наступні основні види з’єднань: стикові, внапуск, таврові, кутові. На кресленнях вони позначаються літерами, поряд з якими стоїть катет зварюваного шва, тобто товщина зварювання.
1.7.3 Дугове зварювання
Дуговим зварюванням називають технологічний процес сполучення частин деталей, при якому розплавлення кромок деталей за допомогою електрода чи присадкового матеріалу здійснюється електричною дугою, яка виникає між зварюваними деталями і електродом.
Розрізняють зварювання вугільним електродом за методом Н.Н.Бенардоса і металевим електродом за методом Н.Г.Слав’янова.
За методом Н.Н.Бенардоса електрична дуга виникає між вугільним електродом, який закріплений в утримувачі, і зварюваним виробом при короткочасному дотикові електрода до виробу і наступному їх роз’єднанні. Електрична дуга підтримується при незмінній відстані між зварюваним виробом і електродом. Дуга розплавляє зварювані кромки виробу і утворює між ними спільну ванночку, в яку вводять присадковий матеріал. При цьому методі використовується постійний струм прямої полярності.
1 – електрод; 2 – присадковий матеріал; 3 – виріб, що зварюється; 4 - тримач
а – метод Бенардоса; б – метод Слав’янова
Рисунок 8– Схеми дугового зварювання
При зварюванні за методом Слав’янова електрична дуга виникає між металевим електродом, закріпленим в утримувачі, і зварюваним виробом. Дуга розплавляє кромки зварюваних деталей і металевий електрод. Розплавлений метал електрода змішується з основним металом і утворює зварний шов. Використовується цей засіб зварювання на постійному і змінному струмі.
Живлення зварювальної дуги на постійному струмі здійснюється від спеціального зварювального генератора.
Зварювальна дільниця ручного електродугового зварювання повинна мати наступне обладнання: розподільний щит, обладнаний амперметром для виміру зварювального струму, вольтметром і сигнальною лампою, які показують напругу мережі; зварювальний агрегат, робочий стіл; кабіну чи ширму; молоток і щітку; електроутримувач; гнучкий кабель для підведення струму; електроди; складальні зварювальні прилади.
Зварювальника необхідно забезпечити спецодягом і брезентовим костюмом та відповідним взуттям, брезентовими чи шкіряними рукавицями, запобіжним щитком чи шоломом. Ручне зварювання звичайно застосовується при коротких і розміщених у незручних місцях швах.
Електрозварювання під шаром флюсу використовується для відповідальних зварювальних з’єднань значної довжини, прямолінійних і криволінійних швів. На рис.9 а показаний процес автоматичного зварювання під флюсом.
Зварювальний дріт 4 подається з котушки 3 в зону горіння дуги 1 зварювальною голівкою 5. З бункера 2 в зону горіння дуги 1 надходить флюс, який під впливом тепла електричної дуги плавиться з утворенням склоподібної оболонки 8.Шланг 6 засасує флюс, що залишився зверху корки 7 (рис.9 б) над зоною зварювання й ізолює місце зварювання від шкідливого впиву кисня повітря. Завдяки цьому з’єднання виконуються міцними та щільними.
Рисунок 9– Схеми автоматичного зварювання під флюсом (а) та повздовжнього розрізу зони зварювання (б)
При виробництві деталей часто використовуються засоби зварювання у захисних газах, які захищають дугу і розплавлений метал від кисня повітря.
Найбільше промислове використання мають аргонодугове зварювання і зварювання у середовищі вуглекислого газу. Застосовуються електроди діаметром 2–6 мм. Аргонодугове зварювання застосовують для зварювання легованих сталей, алюмінію і його сплавів, титану, магнієвих сплавів, і воно дає гарні зварні сполучення.
Зварювання у вуглекислому газі - найбільш дешевий метод у порівнянні з іншими видами зварювання у захисних середовищах. Електродний дріт використовується з підвищеним вмістом марганцю і кремнію для розкислення металу, який окислюється вуглекислим газом. Але це зварювання не повинне використовуватися для відповідальних сполучень.