2 Характеристика способов сварки

Согласно заданию листовую конструкцию необходимо сварить двумя способами сварки:

а) ручной дуговой сваркой;

б) автоматической сваркой под слоем флюса.

2.1 Ручная дуговая сварка покрытыми электродами, достоинства и недостатки

Ручная дуговая сварка металлическим электродом с покрытием является наиболее распространённым способом сварки сталей.

К электроду и свариваемому изделию для образования и поддержания сварочной дуги от источников сварочного тока подводится постоянный или переменный сварочный ток. Электрическая дуга постоянного тока более стабильна, кроме того, эту сварку можно проводить при прямой или обратной полярности, присоединяя в первом случае к детали плюс источника энергии, а к электроду минус, а в другом случае - наоборот.

Обратная полярность позволяет уменьшить глубину проплавления детали, поскольку на положительном электроде выделяется тепла на 20 % больше, нежели на отрицательном. Поэтому детали толщиной менее 3 мм необходимо сваривать постоянным током обратной полярности, чтобы избежать прожогов.

Источниками постоянного тока при ручной сварке являются преобразователи, выпрямители и агрегаты, источниками переменного тока - сварочные трансформаторы.

Дуга расплавляет металлический стержень электрода, его покрытие и основной металл. Расплавившийся металлический стержень электрода в виде отдельных капель, покрытых шлаком, переходят в сварочную ванну.

В сварочной ванне электродный металл смешивается с металлом изделия (основным металлом), а расплавленный шлак всплывает на поверхность. Кристаллизация металла сварочной ванны по мере удаления дуги приводит к образованию шва, соединяющего свариваемые детали.

Перемещение электрода в процессе сварки и подачу электродного и присадочного металла осуществляют вручную. При этом возникают трудности, связанные с поддержанием постоянства длины дуги. Колебание дугового промежутка отражаются на основных параметрах режима - величине тока и напряжении. На глубину проплавления металла и скорость расплавления электрода особенно большое влияние оказывает изменение тока. Толщина покрытия для различных электродов составляет 0,1÷1 мм, а коэффициент массы 0,1÷0,5. Рациональная область применения ручной дуговой сварки покрытыми электродами – изготовление конструкций из металлов с толщиной соединяемых элементов более 2мм при небольшой протяжённости швов, расположенных в труднодоступных местах, и различных пространственных положениях.

Данный способ характеризуется такими достоинствами как экономичность, универсальность и применение простого и мобильного оборудования. возможность выполнения сварки в различных пространственных положениях.

Существенный недостаток ручной дуговой сварки металлическим электродом - малая производительность процесса и зависимость качества сварного шва от квалификации сварщика, удобства ведения процесса. Также недостатком этого способа при сварке данной конструкции является то, что при неправильной технологии сборки и сварки могут образовываться значительные деформации.

2.2 Сварка под слоем флюса, преимущества и недостатки

В сварке под слоем флюса источником тепла является дуга, горящая между электродом и основным металлом. Дуга погружена под слой гранулированного флюса. Непрерывно подающийся флюс защищает основной металл от окисления до его остывания. Некоторая часть флюса плавится и образует защитный шлак над сварной ванной. Для удаления оставшегося после сварки флюса используется вакуумный насос. Собранный флюс используется повторно.

В отличие от ручной дуговой сварки металлическим электродом при сварке под флюсом, так же как и при сварке в защитных газах, токоподвод к электродной проволоке осуществляется на небольшом расстоянии (вылет электрода) от дуги (до 70 мм). Это позволяет без перегрева электрода использовать повышенные сварочные токи (до 2000 А). Плотность сварочного тока достигает 200-250 А/мм², а в то время как при ручной дуговой сварке не превышает 15 А/мм². В результате повышается глубина проплавления основного металла и скорость расплавления электродной проволоки, т.е. достигается высокая производительность процесса.

Сварку под флюсом можно осуществлять переменным и постоянным током. В зависимости от способа перемещения дуги относительно изделия сварка выполняется автоматически и полуавтоматически. При автоматической сварке подача электродной проволоки в дугу и перемещение ее осуществляется специальными механизмами. При механизированной сварке дугу перемещает сварщик вручную. Вид автоматической сварки обеспечивает высокую производительность (до 40 кг в час) и качество сварного шва. Для этого процесса значение таких параметров как напряжение и скорость подачи электрода должно обеспечивать горение дуги под слоем флюса, но в то же время на определенной высоте над основным металлом.

Для автоматической и механизированной сварки под флюсом, плавящимся электродом, предъявляется ряд общих требований:

1) обеспечение стабильности горения дуги и процесса сварки;

2) получение заданного химического состава металла сварных швов и их свойств;

3) обеспечение хорошего формирования металла и шлаков;

4) получение швов без трещин, с минимальным количеством шлаковых включений и пористостью;

5) легкая отделяемость шлаковой корки от поверхности швов.

При данном способе сварки возможна сварка без разделки кромок деталей толщиной до 40 мм. Многослойные швы повышенного сечения рекомендуется сваривать швами небольшого сечения, для чего используют проволоку диаметром 2-3 мм. Используем постоянный ток обратной полярности.

Металл большой толщины при автоматической сварке в нижнем положении можно сваривать как за один проход, так и при многопроходном заполнении разделки. Однопроходная сварка имеет свои минусы, связанные с большим объемом сварочной ванны – вероятность порообразования в связи с затрудненным выделением газов, высока возможность неоднородности состава наплавленного металл, склонность к горячему трещинообразованию, необходимо применение дуги высокой мощности, проволоки большого диаметра. Многопроходные швы выполняют обычным порядком, значительны трудовые затраты на отбивку шлака после каждого прохода.