Как сваривают металл. Дуговая сварка. Сварка полуавтоматом.

Сваривать металл люди научились тысячи лет назад. Но прежде это была долгая и трудная работа. В горне добела раскаляли концы кусков металла. Затем быстро извлекали их из пламени, накладывали друг на друга на наковальне и изо всех сил били по месту сварки молотами. Так сваривали оружие, различные инструменты и простейшие орудия, необходимые для обработки земли. Но не все металлические детали можно было соединить сваркой. И тогда стали применять заклепки.

В металлических кораблях, мостах и других сооружениях стальные листы, балки и другие детали соединяли в одно целое десятками тысяч заклепок. Для прочности листы накладывали один на другой и скрепляли двойными, а то и тройными заклепочными швами. Это очень утяжеляло конструкцию и в то же время ослабляло ее. Так было до появления электросварки.

Некоторые виды соединений с помощью электросварки.

Сварку с помощью электрического тока изобрели независимо друг от друга русские инженеры Н. Н. Бенардос и Н. Г. Славянов. Это изобретение стало возможным после того, как русский ученый В. В. Петров открыл явление электрической дуги.

Со времени изобретения электросварки Н. Г. Славяновым прошло больше полувека. Вначале к ней относились с недоверием, полагая, что шов обязательно получается «горелым», ненадежным. Фантазией считалась даже мысль, что с помощью электросварки можно накрепко соединять крупные детали машин, строить мосты и корабли. Еще в 1930 г. все корабли делали на заклепках, а электросваркой разрешалось соединять только небольшие второстепенные детали.

Теперь электросварка применяется повсюду: при постройке плотин, мостов, морских и речных судов, в производстве тракторов, автомобилей и т. д.

Посмотрим сначала, как производят электросварку вручную. Электросварщику нужно соединить в стык два стальных листа. Для этого их кромки обработали так, что, когда листы составили, между ними получилась канавка, которую и нужно заполнить расплавленным металлом.

Сваривать детали током обычного напряжения — 220 или 127 в — нельзя. Предварительно напряжение нужно понизить до 60-80 в. Для этого служит передвижной трансформатор, от которого к рабочему месту идут два толстых изолированных провода. Один провод подключают к детали, а к концу второго присоединена металлическая вилка с рукояткой — электрододержатель.

С помощью этого оборудования можно вручную сваривать различные детали.

Сварщик берет покрытый слоем обмазки стальной пруток — электрод — и вставляет его в развилок держателя. Затем левой рукой опускает подвижную часть своего необычного головного убора — широкий щиток, закрывающий все лицо. На уровне глаз в щитке сделан прорез, закрытый темным стеклом. Электросварщик следит за плавкой электрода только через это темное стекло. Иначе можно потерять зрение или испортить его.

Потом он приближает электрод к канавке между листами. Мгновенно вспыхивает ослепительная звездочка — электрическая дуга. Сварщик держит электрод на расстоянии нескольких миллиметров от детали, иначе дуга погаснет. В ее жарком пламени электрод плавится, и капли стали, стекая с него, заполняют канавку. Листы соединяются прочным швом.

Когда в вилке электрододержателя остается совсем короткий кусочек прутка, сварщик поднимает электрод.

Как только дуга гаснет, он откидывает наверх щиток, выбрасывает остаток электрода и вставляет в вилку новый.

Чтобы расплавленный при сварке металл не окислялся, а полезные присадки (добавки) к стали не выгорали, применяют флюсы — хлористый цинк, канифоль, буру и т. п. Это составы, температура плавления которых ниже температуры плавления сварочных электродов. При ручной сварке электроды обмазывают такими составами. Расплавляясь, они покрывают свариваемое место слоем жидкого шлака, изолируют его от воздуха, обеспечивают нужный состав и свойства металла и хороший, ровный, без трещин шов.

Конструкторы давно уже задумывались над тем, чтобы механизировать труд сварщика. Они создали немало сварочных автоматов. Но эти автоматы применяются только там, где есть повторяющиеся одинаковые операции или идет неизменная, однообразная работа. Например, при постройке крупных кораблей сваривают автоматами швы обшивки. Ведь длина этих швов составляет десятки километров. А неодинаковые детали по-прежнему сваривают ручным способом.

Такой сварочный автомат-трактор применяют при постройке кораблей

У нас созданы так называемые сварочные тракторы. Такой трактор сам движется вдоль шва и надежно сваривает его. Вместо отдельных коротких электродов трактор заряжают целым мотком электродной проволоки. А в специальный ящик — бункер, кончающийся внизу небольшим отверстием, насыпают флюс. Он все время сыплется на место сварки и предохраняет расплавленный металл от окисления. Рабочему надо только в самом начале отрегулировать этот автомат и пустить его по рельсам над свариваемыми листами (рис. 3).

Таким же автоматом можно приваривать к днищу корабля и к бортам стальные ребра — шпангоуты. Днище при этом, конечно, не двигают. После приварки каждого шпангоута перемещается вместе со своими рельсами сам трактор.

Автоматические сварочные аппараты работают на многих предприятиях. Они сваривают огромные трубы, свернутые из стального листа (рис. 4), железнодорожные вагоны, цистерны и шасси автомобилей. Есть автоматы, которые из заготовленных стальных полос сваривают гигантские балки для мостов и заводских зданий.

Но не всегда детали сваривают с помощью электрода. Тонкие металлические листы не выдерживают такой сварки и прогорают. Для их соединения применяют так называемую точечную электросварку. Края листов накладывают один на другой. После этого специальный аппарат сжимает их в одном месте двумя металлическими «клыками», через которые пропускается электрический ток. В точке, оказавшейся между «клыками», листы нагреваются и мгновенно привариваются друг к другу. Автомат тут же сам выключает ток, немного передвигается вдоль шва, и «клыки» сжимаются снова. Получается достаточно прочный шов, состоящий из множества вытянувшихся в ряд сваренных точек. Можно подобным способом получить и сплошной шов, если вместо «клыков» взять прочный ролик, в который подается ток. Привод сварочного аппарата сам двигает ролик вдоль намеченной линии. Так сваривают даже тонкую жесть.

Этим автоматом сваривают громадные стальные трубы и цилиндры

Электросваркой соединяют детали не только из стали и чугуна, но и из цветных металлов. Очень хорошо сваривается алюминий. Электроды для этого берут тоже алюминиевые, с защитной обмазкой из хлористого лития. В СССР давно уже созданы автоматы для сварки изделий из этого металла.

Медь плохо сваривается с помощью электрической дуги или точечными аппаратами. Поэтому ее сваривают другими способами, о которых мы еще расскажем.

С помощью электросварки не только соединяют отдельные детали, но и восстанавливают изношенные. Очень дорого стоят ковши экскаваторов и плавучих землечерпательных машин. Изнашиваются они неравномерно: ковш еще цел, а кромка, которая все время врезается в грунт, «съедена» почти целиком. Для работы ковш уже не годится, нужно восстановить его мощную «челюсть».

На помощь приходят электросварщики. Они быстро наплавляют на износившуюся кромку новый слой прочного металла. Затем этот слой обрабатывают снаружи абразивными кругами, и ковш снова может вгрызаться в грунт.

Мы рассказали о методе электросварки Славянова и о точечной сварке. Но не забыт и способ Бенардоса, при котором пользуются не металлическим, а угольным электродом. Именно этим способом удается успешно сваривать медь и ее сплавы. Кроме того, угольным электродом можно сваривать и тонкие листы.

Пробовали с помощью электрической дуги резать металл. Но времени тратится слишком много, а кромки разреза очень грубы. К тому же очень толстый металл электрической дугой и не разрежешь. Здесь нужны какие-то другие способы, более производительные, дающие ровную линию разреза.