книги из ГПНТБ / Чудаков К.П. Ремонт строительных машин учебное пособие для технических и ремесленных училищ

называется обратной. При выборе полярности сварки постоян­ ным током необходимо учитывать следующее распределение теплоты (в %):

При сварке тонких материалов, как правило, необходимо пре-, дупреждать перегрев металла, для чего следует выбирать об­ ратную полярность, так как в этом случае на деталях сосредо­ точивается минимальное количество тепла, выделяемого элект­ рической дугой.

Процесс электрической сварки протекает нормально (дуга го­ рит устойчиво) при условии, если дуга имеет длину 3—4 мм, а напряжение между электродами составляет 18—20 в. Чтобы

Рис. 135. Схема передвижного сварочного агрегата СУГ-2р:

1 — генератор постоянного тока, 2 — муфта сцепления, 3 — элек­ тромотор переменного тока, 4 — тележка

электрод плавился равномерно, ток в дуге должен иметь посто­ янную величину. Это возможно только тогда, когда при изме­ нении длины дуги сварочная машина автоматически меняет свое рабочее напряжение. В момент, когда электрод касается детали, напряжение машины должно быть равно нулю. При отрыве электрода напряжение должно очень быстро возрастать, так как иначе дуга потухнет. Этому требованию удовлетворяют сва­ рочные генераторы постоянного тока.

С в а р о ч н ы е а г р е г а т ы . На рис. 135 показан передвиж­ ной сварочный агрегат СУГ-2р. Агрегат состоит из сварочного генератора постоянного тока и электродвигателя; он рассчитан на сварку электродами диаметром от 3 до 7 мм.

Показанный на рис. 136 передвижной сварочный агрегат САК-2Г-1Ц имеет вместо электродвигателя двигатель внутрен-

171

него сгорания ГАЗ-МК. Агрегат смонтирован на общей сварной раме и может перевозиться на грузовом автомобиле или на при­ цепе.

Рис. 136. Схема передвижного сварочного агрегата САК-2Г-111:

1 —двигатель внутреннего сгорания, 2 — генератор постоянного тока, 3 — рама

В табл. 4 дана техническая характеристика сварочных гене­ раторов, в табл. 5 — сварочных агрегатов постоянного тока.

В случае сварки деталей переменным током используются трансформаторы СТЭ-24 и СТЭ-34 (табл. 6).

Э л е к т р оды,- При дуговой электросварке применяют элект­ роды двух типов. Электроды без обмазки используют при сварке постоянным током !в том случае, если к сварному шву не предъ-

172

Т а б л и ц а 5

Техническая характеристика передвижных сварочных агрегатов постоянного тока

является высоких требований. При сварке высокого качества обя­ зательно применяют электроды с обмазкой различных составов.

В зависимости от свойств свариваемых металлов обмазки электродов могут выполнять несколько функций:

1)стабилизация электрической дуги;

2)создание газовой завесы, защищающей капли металла от влияния кислорода и азота воздуха и повышающей этим вязкость сварного шва;

3)образование шлака, покрывающего ванну расплавленного металла и преграждающего доступ воздуха к металлу; кроме

того, шлаковые покрытия замедляют остывание металла, что улучшает его структуру;

4) введение в металл шва различных легирующих компонен­ тов.

Обмазки делятся на тонкие (ионизирующие) и толстые (каче­ ственные). Тонкие обмазки имеют толщину 0,1—0,25 мм. Основ­

ве материала тонких обмазок служит мел, мрамор, двуокись,ти­ тана. Наибольшее распространение получила меловая обмазка {мела 80—85%, жидкого стекла 20—15%).

173

Толщина толстых обмазок колеблется от 0,5 до 1,5 мм. Тол­ стые обмазки содержат, кроме ионизирующих составляющих, ве­ щества, защищающие расплавленный металл от вредного воздей­

Р е ж и м ы с в а р к и . Для того чтобы получить высокое каче­ ство электросварки, необходимо строго соблюдать правильный ее режим (напряжение, величина сварочного тока, длина дуги и пр.).

Величина сварочного тока зависит от многих факторов: сва­ риваемые металлы, толщина деталей, диаметр электрода, тип электрода и др.

174

Диаметр электрода выбирают в зависимости от толщины сва­ риваемого металла. При толщине листа до 6 мм берут электроды диаметром 2—3 мм, при толщине до 12 мм — 4—5 мм.

При выборе способа сварки или наплавки детали необходимо знать особенности того или иного вида сварки. Нужно помнить* что сварка любого вида наряду с преимуществами имеет и значи­ тельные недостатки. В процессе сварки наблюдаются следующие явления:

1)изменяется структура основного металла в зоне нагрева­ ния, что особенно сказывается на термически обработанных сло­ ях свариваемых деталей;

2)в процессе сварки возможно появление трещин в зоне на­ плавленного шва, а также и в основном металле детали в непос­ редственной близости от шва;

3)при сварке в металле возникают внутренние напряжения*

врезультате которых имеет место коробление и искривление сва­ риваемых деталей.

Качество сварки, вероятность появления тех или иных из пере­ численных дефектов в значительной степени определяются опы­ том сварщика.

Останавливая свой выбор на сварке постоянным или перемен­ ным. током, следует знать преимущества и недостатки каждого из этих видов сварки.

Сварка постоянным током протекает более устойчиво и пото­ му дает возможность пользоваться электродами без ионизирую­ щей обмазки. Сварка же переменным током должна вестись толь­ ко обмазанными электродами.

Сварка постоянным током позволяет регулировать количест­ во тепла в сварочном шве, что легко осуществляется изменением, полярности, которое при переменном токе отпадает. В некоторых случаях сварка угольным электродом дает более высококачест­ венное сварное соединение.

При сравнении средних значений cos <р сварочного агрегата постоянного тока и сварочного трансформатора преимущество первого очевидно: cos <р у него достигает 0,65, тогда как у сва­ рочного трансформатора он составляет лишь 0,35.

Однако сварка переменным током имеет значительные преиму­ щества по другим показателям. Коэффициент полезного действия установки переменного тока в среднем составляет 0,8, в то время как при постоянном токе он колеблется в пределах 0,3—0,6. Вследствие этого средний расход энергии при сварке переменным током примерно в два раза меньше, чем при постоянном токе (около 4 квт-ч на 1 кг наплавленного металла).

Кроме того, при организации сварочного поста, работающего на переменном токе, первоначальные затраты средств значитель­ но ниже, а обслуживание и ремонт его проще и дешевле.

Что касается механических свойств и вообще качества свар-

175.

*ных соединений, то их можно считать равноценными при сварке постоянным и переменным током.

Сравнение электродуговой и газовой сварки. Газовая сварка имеет перед электросваркой ряд преимуществ:

1)газовая сварка дает возможность регулировать нагрев де­ тали, что исключает опасность пережога металла при сварке тонких листов; таким образом, газовой сваркой можно сваривать листы стали толщиной порядка 0,5 мм; кроме того, возможен предварительный прогрев детали сварочным пламенем, снижаю­ щий внутренние напряжения и повышающий качество шва;

2)газовая сварка позволяет изменять вид пламени, т. е. соз­ давать окислительную, нормальную или восстановительную сре­ ду; применение восстановительной среды дает защиту расплав­

ленного металла от действия атмосферы, что позволяет в от­ дельных случаях применять голые электроды.

Однако газовая сварка имеет по сравнению с электрической ■и некоторые недостатки:

нарушается) при газовой сварке значительно больше, чем при дуговой.

Учитывая особенности газовой и электродуговой сварки, сле­ дует правильно выбирать вид сварки, в зависимости от качества

вой, так и электродуговой сваркой. Однако при газовой сварке можно получить более высокое качество шва. Особенно это отно­ сится к крупногабаритным деталям сложной формы.

риваются одинаково хорошо как газовой, так и дуговой сваркой. Однако нужно помнить, что при толщине деталей менее 2 мм лучше пользоваться газовой сваркой. При сварке тонких листов электродуговой сваркой требуется более высокая квалификация сварщиков, так как пережог материала более вероятен.

при газовой сварке в случае применения флюсов, содержащих титан или ванадий. Возможны такие же хорошие результаты и при электродуговой сварке электродами с толстой обмазкой, со­ держащей легирующие компоненты.

1 7 6

С в а р к а х р о м о - н и к е л е в ы х с т а л е й может дать удовлетворительные результаты как при газовой, так и при электродуговой сварке. В первом случае необходимо применять спе­ циальные флюсы, а во втором рекомендуется сварка постоянным

мальном сварочном пламени и применении специальных флюсов. Дуговая сварка дает удовлетворительные результаты >в случае применения электродов со специальной обмазкой. Рекомендует­ ся применять способ Бенардоса.

С в а р к а а л ю м и н и е в ы х с п л а в о в дает удовлетвори­ тельные результаты в случае применения газовой сварки. Воз­ можна сварка деталей толщиной от 0,1 мм. Электродуговая свар­ ка позволяет сваривать детали лишь при толщине более 1 мм. Сварка возможна угольным (что дает более высокий результат) и металлическим электродами, но обязательно с обмазкой.

Контроль качества сварки. Способы оценки качества свар­ ных соединений различны и зависят от степени ответственности конструкции, а также ее стоимости. Сварной шов может контро­ лироваться следующими способами:

1)внешний осмотр и промер шва;

2)испытание шва на плотность;

3)(металлографическое исследование материалов шва;

4)механические испытания шва;

5)исследование рентгеновским методом;

6) исследование радиоактивными лучами.

В н е ш н и й о с м о т р дает возможность выявить поверхно­ стные дефекты шва: трещины, раковины, поры, неравномерное распределение расплавленного металла по длине шва, наличие бугров и седловин, а также несоответствие размеров шва требо­ ваниям чертежа. Осмотр производится с помощью лупы или не­ вооруженным глазом. Для того чтобы лучше рассмотреть по­ верхностные дефекты, шов очищается от нагара и шлака сталь­ ной щеткой. Осмотр швов из специальных сталей производится до и после очистки. Поверхность незачищенного шва имеет ха­ рактерные рисунки пыли и окислов железа в местах образова­ ния трещин. Измерение шва производится с помощью шаблона или измерительных инструментов.

И с п ы т а н и е с в а р н о г о шв а на п л о т н о с т ь . Неко­ торые сварные конструкции должны обладать безупречной плот­ ностью швов. Испытание швов на плотность производится в со­ ответствии с требованиями технических условий на приемку сварного изделия. Испытание можно вести с помощью керосина, воздуха или гидравлическим путем.

Для определения плотности с помощью керосина сварной шов окрашивается с одной стороны меловым раствором; после высы­ хания обратная сторона шва обильно смачивается керосином. При отсутствии герметичности на поверхности, окрашенной ме­

лом, керосин выступает в виде темных пятен. Для точного опре­ деления размеров дефекта осмотр шва необходимо осуществ­ лять немедленно после смачивания, так как керосин, быстро рас­ текаясь по окрашенной поверхности, дает неверное представле­ ние о размерах неплотностей (время выдержки под действием ке­ росина, в зависимости от толщины шва, колеблется от 15 мин. до 1 часа).

Выявленные дефектные участки швов вырубаются и вновь за­ вариваются.

Для испытания плотности воздухом сварное изделие запол­ няется им под давлением, которое устанавливается правилами приемки. Неплотности шва выявляются по пузырькам, образу­ ющимся на поверхности шва, смоченного мыльной водой или по­ груженного в воду.

Гидравлическое испытание может производиться простым на­ ливанием жидкости или созданием гидростатического давления. Дефекты швов выявляются на наружной поверхности в виде ка­ пель или струек жидкости.

М е т а л л о г р а ф и ч е с к о е и с с л е д о в а н и е сварного шва заключается в изучении макро- и микроструктуры, а также в обследовании структуры излома образца по сварному шву. Эти исследования дают возможность выявить дефекты сварки (поры, раковины, трещины, шлаковые включения), а также установить структуру сварного шва и прилегающего к нему основного ме­ талла.

М е х а н и ч е с к и м и с п ы т а н и я м подвергают образцы сваренного металла с целью выявления его механических свойств. Образец испытывается на растяжение, изгиб и удар. При этом устанавливаются предел прочности, предел текучести и другие прочностные характеристики сварного соединения.

Р е н т г е н о в с к и й м е т о д к о н т р о л я сварки осущест­ вляется с помощью специального рентгеновского аппарата. Рент­ геновские лучи, пронизывающие шов, воздействуют на фотоплен­ ку. Шлаковое включение в шве или какие-либо другие дефекты обладают меньшей поглощающей способностью по сравнению с плотным металлом и, следовательно, пропускают на фотопленку больше лучей, фиксируя дефект на изображении.

Аналогичным способом осуществляется проверка качества сварных швов с помощью р а д и о а к т и в н ы х лучей.

Применение сварки в ремонте. При ремонте деталей строи­ тельных машин сварка является самым распространенным про­ цессом. Более 50°/о всех деталей ремонтируется сваркой.

Широкое распространение сварки объясняется рядом ее пре­ имуществ. Сварка может применяться для ремонта всевозмож­ ных деталей из различных металлов. Кроме того, сварка дает прочные и надежные соединения при стоимости ремонта значи­ тельно более низкой, чем при других способах ремонта. Чаще всего сварка применяется в следующих случаях ремонта машин:

178

1)соединение деталей, обеспечивающее их взаимную непод­ вижность;

2)восстановление сварных швов в рамах, металлоконструк­ циях, резервуарах и т. п.;

3)заварка трещин и усиление отдельных элементов металло­ конструкций;

4)соединение двух частей аварийно-разрушенной детали;

5)наплавка изношенных поверхностей с целью восстанов­ ления начальных размеров детали;

6)покрытие быстро изнашивающихся поверхностей износо­ стойкими наплавками;

7)правка деталей;

8)поверхностная термообработка газовым пламенем;

9)резка металлов.

Сварка как метод осуществления н е п о д в и ж н ы х с о е д и ­ н е н и й деталей в машинах получила очень широкое распростра­ нение и вытесняет полностью такие процессы, как клепка и пай­ ка. Однако нужно учесть, что сварка зачастую нарушает струк­ туру деталей (особенно термически обработанных): в металле появляются внутренние напряжения, которые приводят в ряде случаев к значительному короблению деталей. Правда, все эти дефекты можно полностью исключить или свести до минимума применением специальных режимов сварки, электродов и при­ способлений.

При неправильно рассчитанной и выполненной сварке свар­ ные конструкции с течением времени становятся неработоспо­ собными вследствие появления трещин и отслоения сварных швов. В силу этого при ремонте сварных конструкций приходит­ ся часто восстанавливать сварные швы. Для этого они выруба­ ются; стыки, подлежащие сварке, подготовляются вновь под сварку и завариваются.

дальнейшего распространения трещины по концам ее высверли­ вают отверстия на всю глубину, а затем по всей ее длине выру­ бают V-образную канавку с углом 60—90°. Вырубленную канав­ ку заваривают тем же металлом посредством газовой или элек­ трической сварки.

Заварка пробоины выполняется ввариванием в нее вставки из того же материала.

П р и с о е д и н е н и и д в у х ч а с т е й а в а р и й н о - р а з ­ р у ш е н н ы х ч у г у н н ы х д е т а л е й (станин, рам, шкивов, зубчатых колес, корпусов редукторов, цилиндров, блоков двига­ телей и т. п.) применяют электросварку или ацетилено-кисло- родную сварку.

Следует иметь в виду, что неравномерный нагрев и быстрое

охлаждение чугуна вызывают в деталях внутренние напряже­ ния, часто приводящие к появлению трещин.

Быстрое охлаждение и выгорание углерода приводят к по­ явлению в месте сварки отбеленного чугуна; прч этом шов ста­ новится твердым и хрупким, плохо поддается обработке, но легко разрушается.

Существуют три основных способа сварки чугуна: холодный, полугорячий и горячий.

Холодной называется сварка, при которой деталь предвари­ тельно не подогревается. Холодная сварка может осуществлять­

Рис. 137. Соединение разрушенной чугунной станины сваркой с постановкой ввертышей:

/ —наплавленный металл, 2 — трещина, 3 — чугунная станина, 4 — ввертыш

ваемого участка можно увеличивать без помехи для работы в сопряжении с другими деталями. При сварке станин и рам ре­ комендуется для надежности соединения применять ввертыши (рис. 137), с обварки которых кольцевыми швами и начинают процесс. Во избежание чрезмерного местного нагрева детали об­ варку шпилек ведут в шахматном порядке. После обварки шпилек последующую наплавку металла производят обычным путем.

Диаметр шпильки выбирают в зависимости от толщины сте­ нок детали (0,3—0,4 толщины стенки, но не более 16 мм). Глу­ бину ввертывания шпилек принимают чаще всего 1;—1,5 диамет­ ра. Высоту части шпильки, выдающейся над поверхностью дета­ ли, обычно берут равной 0,75—1 диаметру шпильки.

Описанный способ имеет некоторые недостатки, которые не­ обходимо учитывать при его применении. Первый слой наплавки обладает высокой твердостью, затрудняющей механическую обра­ ботку нормальным режущим инструментом: обработка возможна только абразивными или специальными сплавами. Наплавлен-

180