Задание студенту

1. Изучить общие требования безопасности при электросварочных работах, прослушать инструктаж и расписаться в журнале инструктажа по технике безопасности.

2. Надеть спецодежду – брезентовый костюм, ботинки рабочие или туристические, рукавицы, головной убор, защитный щиток. Проверить рабочее место сварщика в соответствии с требованиями инструктажа.

3. С помощью учебного мастера закрепить электрод в электрододержатель, подобрать режим сварки и настроить сварочный ток на трансформаторе.

4. Научиться зажигать дугу.

5. Сделать сварочные валики на стальных пластинах.

6. Выполнить сварной стыковой шов двух пластин (см. маршрутную карту).

7. В отчете зарисовать схему сварного стыкового соединения и записать режим сварки.

Содержание письменного отчета

1. Описать общие требования безопасности при электросварочных работах (ГОСТ 12.3.003-86);

• Требования к персоналу, допускаемому к выполнению электросварочных работ;

• Требования к помещению и организации рабочего места.

2. Описать поражающие факторы при ручной дуговой сварке.

3. Записать способы защиты от поражающих факторов.

4. Выбрать режим сварки:

Толщина листа …мм; диаметр электрода …мм; сила сварочного тока I_св=(40…60)d_эл, А.

Условное обозначение электрода описать согласно ГОСТ 9466-75 (по плакату).

5. Изобразить схему стыкового соединения С₂ по ГОСТ 5264-80 (по плакату)

Контрольные вопросы

1. Каковы общие требования безопасности при электросварочных работах?

2. Назовите виды поражающих факторов при ручной дуговой сварке и способы защиты от них.

3. Как выбирается режим сварки: диаметр электрода, сила сварочного тока, тип и марка электрода?

4. Как условно обозначаются на чертеже стыковые сварочные соединения?

5. Каким образом осуществляется зажигание дуги, какие движения выполняются электродом при сварке стыкового соединения?

Литература

1. ГОСТ 12.3.003-86. Работы электросварочные. Общие требования безопасности.

2. ГОСТ 5264-80. Ручная дуговая сварка. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры.

3. ГОСТ 9466-75. Электроды покрытие металлические для ручной дуговой сварки сталей и наплавки. Классификация, размеры и общие требования.

4. ГОСТ 9467-75. Электроды покрытые металлические для ручной дуговой сварки конструкционных и теплоустойчивых сталей. Типы.

5. Китаев А.М., Китаев Я.А. Справочная книга сварщика. М.: Машиностроение, 1985.

Сварка алюминия, чугуна и меди

Цель работы: 1. Ознакомиться с особенностями сварки чугуна, алюминия и меди.

2. Овладеть приемами сварки чугуна, алюминия и меди.

Оснащение рабочего места

1. Сварочный трансформатор ТД-300.

2. Сварочный выпрямитель ВД-306.

3. Сварочные электроды «Комсомолец».

4. Пластины чугуна.

5. Учебный фильм «Специальные виды сварки».

6. Плакат «Установка Удар-300».

7. Твердомер ТК-2.

Основные положения

1. Сварка чугуна.

Технический чугун представляет собой сплав железа с углеродом (содержит 2 – 4% С).

Сварка чугуна применяется при исправлении брака литья, ремонте машин (заварке трещин, пробоин, наплавке изношенных участков и т.д.), а также при создании сварно-литых конструкций. Она является трудной задачей, так как чугун склонен к образованию трещин, твердых и хрупких зон «отбела» и закалочных структур.

В зависимости от состояния углерода различают серые и белые чугуны. Они могут быть получены из одного и того же сорта чугуна. Серый чугун образуется при медленном охлаждении расплава или отливки, а белый - при быстром. При замедленном охлаждении углерод, выделяясь из раствора с железом, коагулирует, создавая включения графита. Серый чугун в изломе имеет серый цвет, так как поры его металлической основы заполнены рыхлым неметаллическим веществом – графитом.

Такая структура приводит к хрупкости, и относительное удлинение чугуна практически равно нулю. Однако серый чугун хорошо обрабатывается резанием, менее хрупок и тверд, чем белый.

У белого чугуна излом блестящий (белый). Так как при быстром охлаждении углерод не успевает выделиться в виде графита, то он остается в твердом растворе в железе в химически связанном состоянии, входя в состав твердого и хрупкого карбида железа, так называемого цементита.

Белые чугуны не являются конструкционными материалами, так как не могут обрабатываться резанием (резцы ломаются). Иногда допускается отбел поверхности изделий для повышения износостойкости (шары для шаровых мельниц, тормозные колодки), но при условии сохранения структуры серого чугуна в сердцевине.

В процессе сварки из-за быстрого теплоотвода в тело свариваемого изделия может происходить отбеливание чугуна в месте сварки, что сделает этот участок непригодным к дальнейшей механической обработке. В околошовной зоне могут при этом появиться еще и значительные внутренние напряжения из-за образования неравновесных закалочных структур, что будет способствовать трещинообразованию. Кроме того, при графитизации, то есть при распаде цементита, происходит необратимое увеличение объема – явление так называемого роста чугуна, вызывающее также появление дополнительных внутренних напряжений.

Для избежания указанных явлений и их последствий разработаны специальные приемы сварки чугуна. Известно, что сварку можно производить как с помощью газовой горелки (ацетиленокислородным пламенем), так и электродугой. Оба эти вида сварки можно осуществить либо горячим, либо холодным методом.

В этой связи сварка чугуна подразделяется на:

1. горячую сварку с предварительным нагревом (общим или местным) и последующим замедленным охлаждением;

2. холодную сварку без предварительного подогрева.

Целью горячей сварки является получение структуры серого чугуна в наплавке и снятие внутренних напряжений в околошовной зоне.

а) Электродуговая сварка чугуна.

Горячая сварка применяется при устранении крупных дефектов литья, при очень сложной конфигурации детали или при большом объеме наплавляемого металла. Температура предварительного подогрева определяется, в основном, размерами детали и обычно составляет 600 - 900°С. Разогрев производят в печах или местно.

Электроды изготавливаются из чугунных стержней марок А и Б по ГОСТ 207I-70. В состав их покрытия входят вещества, стабилизирующие дугу и легирующие металл углеродом и кремнием (например, покрытие ОМЧ-1). Кремний необходим как хороший графитизатор и содержание его в стержнях должно быть не менее 3 - 2,6%. Диаметр электродов 6 - 16 мм. Сварка ведется на постоянном токе обратной полярности при повышенных режимах (I_св=60 - 100 А на 1 мм диаметра электрода).

После сварки изделие необходимо укрыть асбестовыми листами или охладить его вместе с печью.

Холодная сварка применяется при заварке незначительных дефектов литья на необрабатываемой поверхности детали. Используются стальные электроды типа Э-42 или электроды с фтористо-кальциевым покрытием типов Э-42А, Э-50А, марок УОНИ-13/45 и УОНИ - 13/55. Сварка ведется на обратной полярности. Большим недостатком холодной сварки является чрезмерная хрупкость и твердость отбеленной и закаленной зоны, выходящей на поверхность изделия. Поэтому при сварке стальными электродами с целью образования более прочного соединения в чугунное изделие ввертывают стальные шпильки, которые в процессе сварки обваривают кольцевыми швами, а затем заплавляют всю разделку. Эту операцию выполняют электродами диаметром 3 - 4 мм на постоянном токе обратной полярности силой в 120 - 130 А.

Сварку ведут короткими участками во избежание сильного разогрева и образований трещин в чугуне. Холодная сварка чугуна электродами из цветных металлов (железоникелевые) марок ОЗЧ-1 и МНЧ-1 позволяет получить сварное соединение, обрабатываемое обычным режущим инструментом, и исполняется также постоянным током обратной полярности.

Полуавтоматическая сварка чугуна может быть горячей и холодной. При горячей - подогрев до 300 - 350°С. Производится порошковыми проволоками и применяется для заварки дефектов при толщине стенки 14 -15 мм и более, а также при заварке небольших раковин, пор, недоливов и т. д. Заварка порошковыми проволоками ППЧ-1, ППЧ-2, ППЧ-3 осуществляется на постоянном токе прямой полярности: обратную полярность применяют при сварке с малой скоростью подачи проволоки.

б) Газовая сварка чугуна.

Горячая сварка. Этот вид сварки удобен при небольших объемах на плавки и производится ацетиленокислородной горелкой, размер мундштука которой принимается на один номер ниже, чем для сварки стали той же толщины. Пламя должно быть науглероживающим для компенсации выгорающего углерода (О₂/С₂Н₂<1,1).

Изделие или его часть подогревают пламенем газовой горелки до 400 – 600°С. После разогрева кромки изделия обрабатываются флюсом-бурой, подводят стержневой присадочный пруток, производят сварку и полученное соединение прогревают пламенем газовой горелки. Затем изделие захватывают клещами и погружают в раскаленный кварцевый песок, асбестовую крошку или под листовой асбест.

Присадочным материалом служат литые чугунные стержни с повышенным содержанием кремния (3 - 3,5%). Можно для этой цели применять изношенные поршневые кольца (изготавливают в России из природно-легированных хромоникелевых орско-халиловских чугунов), содержащие также достаточно высокое количество кремния.

Холодная сварка. Предварительный прогрев и последующее замедленное охлаждение не производится, в процессе сварки ведется обработка кромок флюсом-бурой и, применяются те же присадочные прутки, что и при горячей сварке.

2. Сварка алюминия.

Особенности сварки алюминия связаны с высокой хрупкостью этого металла уже при t=500^С, с неизменяемостью его цвета при нагреве до высоких температур и образованием тугоплавкого окисла Al₂O₃ с температурой плавления около 2030^С, затрудняющего сплавление кромок. Хрупкость алюминия при 500^С настолько велика, что он без труда может быть истолчен в порошок. Поэтому, если изделие имеет провисающие кромки и значительную массу, то во избежание его разрушения сварку следует вести на подложках, обычно графитовых. В связи с большой теплопроводностью сварку надо вести с предварительным подогревом до 200°С (для повышения концентрации тепла в зоне сварки).

Для удаления тугоплавкого окисла применяют следующие меры:

а) Использование флюса, как при электродуговой, так и при газовой сварке, способного переводить окись алюминия в шлак. Флюс - различные смеси солей щелочных и щелочноземельных металлов галогеноводородных кислот.

6LiCl+Al₂O₃2AlCl₃+3Li₂O

где AlCl₃ - улетучивается в процессе сварки;

Li₂O - всплывает в виде шлака.

б) Сварка на обратной полярности. При этом пленка диссоциирует и исчезает. Флюс не применяется.

в) Сварка в среде защитных газов (аргон).

При первом способе флюс наносится на поверхность разделки шва в виде пасты, порошка, присадочных стержней. После сварки флюс промывают в 0,1 N растворе HNO₃ и во избежание коррозии шва его промывают водой. Применяется присадочная проволока из чистого алюминия, на которую также наносится флюс.

Аргонодуговая сварка осуществляется на специальных установках (см. плакат «Установка УДАР-300»).

3. Сварка меди

Особенности сварки меди связаны с ее высокой теплопроводностью, жидко текучестью и окисляемостью при высоких температурах.

Газовая сварка производится строго нормальным пламенем при О₂/С₂Н₂=1,1. Малейший избыток кислорода приводит к окислению меди, избыток ацетилена - к водородной болезни, вызывающей пористость и микротрещины. В качестве флюса применяется бура. Используют горелки повышенной мощности. Из-за большой жидкотекучести сварку ведут без зазора между кромками. По этой причине медь сваривают на подложках. После сварки рекомендуется проковка швов и термообработка: отжиг до температуры красного каления с последующим быстрым охлаждением в воде. В результате получается мелкозернистая структура и восстанавливаются исходные механические свойства меди (в=23 - 24 кгс/мм²). В качестве присадочного прутка используется медь марки M-1.