1. Алюминий обладает низкой прочностью, поэтому его применяют в осовном в рамных конструкциях, для оконных и дверных переплетов и декоративных изделии в строительстве. Он обладает малой плотностью, повышенной коррозионной стойкостью и большой пластичностью по сравнению с низкоуглеродистой сталью. Повышенную прочность имеют сплавы алюминия с марганцем, магнием, кремнием, цинком и медью. Теплопроводность алюминия очень высокая , при нагреве теплопроводность еще более возрастает, поэтому сварка алюминия и его сплавов должна выполняться с более мощным и концентрированным источником нагрева. Коэффициент расширения алюминия в два раза выше, чем коэффициент расширения железа. Это увеличивает деформации и коробление при сварке алюминиевых изделий. При сварке алюминия создается тугоплавкий и тяжелый окисел Al₂O₃ может оставаться в металле шва и снижать работоспособность сварного соединения. При сварке алюминия и его сплавов необходимо применять различные способы борьбы с окислом Al₂O₃. Используют три способа борьбы с окислом алюминия: сварка с растворителем окислов (электродные покрытия, флюсы), сварка без растворителей, но с так называемым катодным распылением, и сварка с механическим удалением окислов из сварочной ванны. Растворителями окисла являются галогенные соли щелочноземельных металлов , которые растворяют окислы и вместе с ними поднимаются из сварочной ванны в сварочный шлак. Сущность катодного распыления состоит в том, что при дуговой сварке в аргоне на постоянном токе при обратной полярности происходит дробление окисной пленки Al₂O₃. Механический способ удаления окисла Al₂O₃ из сварочной ванны заключается в том, что сварщик опускает в сварочную ванну стальной пруток диаметром 3 - 4 мм и вынимает его с прилипшим к поверхности прутка окислом, который легко отделяется от прутка при его встряхивании и легком ударе. Опытные рабочие, выполняющие газовую или дуговую сварку угольным электродом, часто используют этот способ, не прибегая к флюсам. Алюминиевые сплавы обладают повышенной склонностью к образованию пор. Пористость металла при сварке алюминия и его сплавов вызывается водородом. Для получения беспористых швов при сварке алюминия и его сплавов даже небольшой толщины иногда требуется подогрев, снижающий скорость охлаждения сварочной ванны и удаляет водород из металла при медленном охлаждении. Ручную сварку алюминия дугой или газовым пламенем выполняют с подогревом листов от 100 до 400°С; чем толще деталь, тем выше температура подогрева. Для сварки употребляют флюс. Для дуговой сварки алюминия применяют электроды марки ОЗА-1 и ОЗА-2 со стержнем из алюминиевой проволоки. Сварка производится в нижнем и вертикальном положениях постоянным током обратной полярности, короткой дугой без поперечных колебаний. При диаметре электрода 4 мм ток берется 120:140 А, при 5 мм - 150:170 А, а при 6 мм - 200:240 А. Сварку .осуществляют с подогревом изделия до температуры 200 - 250°С при толщине металла 6 - 10 мм, 300 - 350°С при 10 - 16 мм, Электроды перед употреблением обязательно просушивают до температуры 200°С в течение 2 ч. После сварки шлак немедленно удаляют стальной щеткой с промывкой его горячей водой.

2. Сварка тонколистовой стали

При сварке стали толщиной 3 мм и меньше необходимо вводить в изделие строго одинаковое количество тепла на единицу длины шва (погонная энергия сварки q_в), с тем чтобы по всей длине шва была одинаковая глубина провара металла. Швы накладываются электродом диаметром 1 - 3 мм без поперечных колебательных движений. Продольные движения электрода по оси шва должны производиться с одинаковой скоростью.

Для соединения тонких металлов заслуживает широкого внедрения микроплазменная сварка импульсной дугой в защитном инертном газе. Ею сваривают листы толщиной 0,1 - 2 мм. Для микроплазменной сварки институт им. Е. О. Патона разработал специальный источник сварочного тока типа А-1347

Тонкую сталь можно сваривать также угольным электродом на постоянном токе с прямой полярностью по отбортовке кромок на режиме: диаметр угольного электрода - 6 - 10 мм, сила тока - 120 - 160 А, скорость сварки - 50 - 70 м/ч.

3. Необходимо произвести сварку конструкции в вертикальном положении, толщина металла – 6мм, сталь 45. Выберите марку электрода, диаметр, силу тока и обоснуйте свой ответ.

   Для сварки стали 45 выбираем электрод марки УОНИ 13/55

При сварке метала более 5 мм делаем скос кромок. Выбираем электроды диаметрами 2 мм и 4 мм. Для лучшего провара корня шва варим сначало электродом в 2 мм, затем 4 мм. Силу тока вычисляем по формуле I=(20+6D_эл)D_эл

Сила тока для электр.2 мм- (20+6*2)2=64 А

4 мм- (20+6*4)4= 176 А, т.к. сварка производится в вертикальном положении силу тока уменьшаем на 10%, т.е. для электрода диаметром 2 мм сила тока = 57 А, для электрода диаметром 4 мм=158 А

Билет №14

1. Электросварка труб

2. Сборка деталей под сварку

Ответы

1. В строительной отрасли очень широко применяется сварка труб электросваркой. Выбор электродов. Что представляют собой электроды для сварки труб? Это металлический стержень из сварочной проволоки толщиной 2-5 мм. Поверх металлического стержня нанесена обмазка, она может быть нанесена тонким или толстым слоем. Чтобы выполнить сварку необходимо иметь в распоряжении аппарат для сварки труб, это может быть:Сварочный трансформатор. Сварочный инвертор, Сварочный выпрямитель. Перед тем как будет осуществлена ручная сварка труб, материал следует правильно подготовить. В комплекс подготовительных работ, как правило, входит: Очищение кромок от грязи, масла и следов окисления (ржавчины). Замеры перпендикулярности торца, величины притупления и угла раскрытия кромки.Согласно принятым нормам, величина притупления должна быть равна 2 – 2,5 мм, а угол скоса кромки – 60-70 градусам. При выявлении несоответствия требованиям, производят механическую обработку кромок.Установка прихваток. Прихватки – это составляющая часть шва, для их выполнения применяют тот же тип электродов, который будет использован при выполнении основного шва. При сваривании труб, имеющих диаметр до 300 мм, нужно выполнить 4 прихватки, распределяя их по окружности равномерно. Если нужно сварить трубу большого размера, то прихватки нужно располагать на равном расстоянии с шагом 200-250 мм. Выполнения сварки поворотным методом. При монтаже трубопроводов всегда стремятся к тому, чтобы максимальное количество швов было выполнено в нижнем положении, поэтому рекомендуется использовать поворотный метод сварки.При сварке труб, имеющих толщину стенки до 12 мм, выполняют тройной шов. Первый слой сваривают с применением электродом с толщиной стержня 2-4 мм, последующие слои сваривают электродами большего диаметра. Работа выполняется так:Стык мысленно разделяют на четыре равные части. Выполняют сварку в первом и втором секторе, расположенные в верхней части трубы.Производят поворот трубы и сваривают стык по третьему и четвертому сектору. Снова поворачивают трубу и проваривают второй слой в секторах 1 и 2., а затем, повторив поворот, второй слой выполняют в секторах 3 и 4. Последний третий слой накладывают в одном направлении, поворачивая трубу во время работы. Сварка неповоротных стыков: Вертикальные неповоротные стыки варятся в два приема. Периметр стыка условно делится вертикальной осевой линией на два участка. Каждый из них имеет три положения: потолочное, горизонтальное и нижнее. Потолочным называется участок, занимающий примерно 20 градусов от самой нижней точки детали. Нижним положением – участок, занимающий тоже примерно 20 градусов от верхней точки детали. Между этими положениями располагается горизонтальное положение. Сварка начинается с потолочного положения и заканчивается нижним (т. е. ведется с крайней нижней точки детали к крайней верхней). Каждый участок варится короткой дугой, равной половине диаметра электрода. Перекрытие швов (замок) зависит от диаметра детали и может составлять от 20 до 40 мм. Начинать сварку надо «углом назад», а заканчивать «углом вперед». Горизонтальные неповоротные стыки варятся «углом назад». Наклон электрода относительно вертикальной оси должен составлять 80-90 градусов. Варить надо средней дугой.

2. Трудоемкость сборки деталей под сварку составляет около 30% от общей трудоемкости изготовления изделия. Для уменьшения времени сборки, а также для повышения ее точности применяют различные приспособления.

Сборка под сварку может выполняться следующими способами: полная сборка изделия из всех входящих в него деталей с последующей сваркой всех швов; поочередное присоединение деталей к уже сваренной части изделия - при невозможности применения первого способа; предварительная сборка узлов, из которых состоит изделие, с последующей сборкой и сваркой изделия из собранных узлов; этот способ наиболее рационален, он применяется при изготовлении крупных и сложных конструкций (суда, вагоны, мосты и пр.) Для сборки и сварки колонн, балок, стоек сложного сечения, а также листовых конструкций из стали толщиной более 8 мм применяют приспособления, допускающие некоторое перемещение элементов конструкции при усадке металла швов. Приспособления могут быть предназначены только для сборки деталей под сварку или только для сварки уже собранных деталей. Применяют также и комбинированные сборочно-сварочные приспособления. Для сборки листовых конструкций удобны электромагнитные стенды, которые фиксируют положение кромок свариваемых листов (рис. 44). На электромагнитных стендах может производиться сборка и сварка листов толщиной до 15 мм. Недостаток подобного рода приспособлений - отрицательное влияние магнитного поля на сварочную дугу в процессе сварки. Собранные узлы или детали соединяют прихватками. Сварочные прихватки представляют собой короткие швы с поперечным сечением до ¹/₃поперечного сечения полного шва. Длина прихватки от 20 до 100 мм в зависимости от толщины свариваемых листов и длины шва; расстояние между прихватками в зависимости от длины швов - 500 1000 мм. Прихватки выполняют теми же электродами, что и сварку изделия. Прихватки препятствуют перемещению деталей, что может привести к трещинам в прихватках при охлаждении. Чем больше толщина свариваемых листов, тем больше растягивающая усадочная сила в прихватках и больше возможность образования трещин. Поэтому сборку на сварочных прихватках применяют для конструкции из листов небольшой толщины (до 6 - 8 мм). При значительной толщине листов необходимо обеспечить податливость деталей, например, осуществлять сборку на гребенках (эластичные прихватки) и сборку изделия с гибкими деталями (решетчатые фермы, узлы судов с перегородками и др.).