2 Описание способов сварки.

2.1 Для ручной дуговой сварки покрытыми электродами.

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. Качество швов, выполненных ручными способами, зависит от квалификации сварщика, удобства ведения процесса и т.п. Способы ручной дуговой сварки доступны и универсальны. Ручную дуговую сварку применяют при монтажных работах, для сварки швов и в мелкосерийном производстве.

Схема процесса ручной дуговой сварки металлическим покрытым электродом показана на рис. 1. Дуга горит между стержнем 5 и основным металлом 1. Под действием теплоты дуги электрод и основной металл расплавляются, образуя сварочную ванну 2. Капли жидкого металла 6 с электродного стержня переносятся в ванну через дуговой промежуток.

Рисунок 2 - Схема процесса ручной дуговой сварки покрытыми электродами

Вместе с металлическим стержнем плавится и электродное покрытие 4, образуя газовую защиту 7 и жидкую шлаковую пленку 8 на поверхности расплавленного металла. В связи с тем что большая часть теплоты выделяется на торце металлического стержня электрода, на его конце образуется коническая втулочка из покрытия, способствующая направленному движению газового потока. Это улучшает защиту сварочной ванны. По мере движения дуги сварочная ванна охлаждается и затвердевает, образуя сварной шов 9. Жидкий шлак также затвердевает и образует на поверхности шва твердую шлаковую корку 10, удаляемую после сварки. При этом способе выполняется газошлаковая защита расплавленного металла от взаимодействия с воздухом. Качество газошлаковой защиты при сварке может быть связано с толщиной покрытия электродов δ или коэффициентом массы покрытия kм:

δ = (Dэ-dс)/2; kм = Gп/Gc;

где Dэ, dс – диаметры электрода с покрытием и стержня; Gп; Gс – масса электродного покрытия и стержня на длине покрытой части электрода. 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 Кроме того, шлаки позволяют проводить необходимую металлургическую обработку металла в ванне. Для выполнения функций защиты и обработки расплавленного металла покрытия электродов при расплавлении должны образовывать шлаки и газы с определенными физико-химическими свойствами. Поэтому для обеспечения заданного состава и свойств шва при выполнении соединений на разных металлах для сварку применяют электроды с определенным типом покрытий, к которым предъявляют ряд специальных требований.

При сварке покрытыми электродами перемещение электрода вдоль линии сварки и подачу электрода в зону дуги по мере его плавления осуществляют вручную. При этом возникают частые изменения длины дуги, что отражается на постоянстве основных

Рисунок 2 - Схема поста ручной дуговой сварки покрытыми электродами

а - электрическая сварочная цепь, 6 - компоновка сварочного поста, 1 - деталь

2 – держатель, 3 - источник питания дуги

параметров режима: напряжения дуги и силы сварочного тока. С целью поддержания более стабильного теплового режима в ванне при ручной дуговой сварке применяют источники питания с крутопадающими вольтамперными характеристиками. Схема питания дуги при ручной дуговой сварке показана на рис. 2.

Кроме источника питания дуги основным инструментом сварщика при ручной сварке покрытыми электродами является электродо-держатель, предназначенный для крепления электрода, подвода к нему сварочного тока и возможности манипулирования электродом в процессе сварки. По способу закрепления электродо-держатели разделяют на вилочные, пружинные, зажимные.

Рациональная область применения дуговой сварки покрытыми электродами — изготовление конструкций из металлов с толщиной соединяемых элементов более 2 мм при небольшой протяженности швов, расположенных в труднодоступных местах и различных пространственных положениях.

Основными преимуществами способа являются универсальность и простота оборудования. Недостаток — невысокая производительность и применение ручного труда. Невысокая производительность обусловлена малыми допустимыми значениями плотности тока. Для увеличения производительности используют сварку погруженной дугой, пучком электродов или применяют электроды с железным порошком в покрытии.

Достоинство:

1. Простота и доступность;

2. Возможность сварки в труднодоступных местах и во всех пространственных положениях;

3. Большой спектр свариваемых материалов;

4. Значительный спектр толщин (от двух мм и выше).

Недостатки:

1. Низкая производительность;

2. Большой расход материалов на разбрызгивание и огарки;

3. Самый тяжелый способ по технике исполнения;

4. Многофакторность качества.

2.2 Для сварки под слоем флюса.

Сущность процесса дуговой сварки под флюсом заключается в применении непокрытой сварочной проволоки 1 и гранулированного флюса 3, насыпаемого впереди дуги слоем определенной толщины. Сварку ведут дугой, горящей под слоем флюса в пространстве газового пузыря 4, образующегося в результате выделения паров и газов в зоне дуги. Сверху пузырь ограничен пленкой расплавленного флюса 5, снизу – сварочной ванной 7. Кристаллизация расплавленного металла сварочной ванны 7 приводит к образованию сварного шва 6. По мере сварки давление газов в пузыре возрастает. Наступает момент, когда газы прорываются через пленку расплавленного шлака и удаляются в окружающую атмосферу. Периодически процесс удаления газа повторяется.

Рисунок 3 - Схема процесса ручной дуговой сварки под флюсом.

Хороший контакт шлака и металла, наличие изолированного от внешней среды пространства обеспечивают благоприятные условия для защиты и металлургической обработки металла сварочной ванны и тем самым способствуют получению швов с высокими механическими свойствами. 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 2 осуществляется на небольшом расстоянии (вылет электрода) от дуги (до 70 мм). Это позволяет без перегрева электрода использовать повышенные сварочные токи (до 2000 А).

Хорошая теплоизоляция сварочной дуги (ηи =0,8-0,9), повышенное давление газов над ванной (7-9 г/см2) и большая плотность сварочного тока (плотность в пятне нагрева достигает ~10³ Вт/см²) способствуют более глубокому проплавлению свариваемого металла. Это в свою очередь позволяет уменьшить глубину разделки и сократить количество металла, наплавляемого на единицу длины шва. Оба эти фактора становятся решающими в вопросе повышения производительности процесса.

К недостаткам процесса следует отнести трудность сварки металлов небольшой толщины и при выполнении швов в положениях, отличных от нижнего. Затруднено визуальное наблюдение за процессом.

Сваркой под флюсом соединяют многие металлы: стали, алюминий, титан, медь и их сплавы.

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 полуавтоматической сварке дугу перемещает сварщик вручную.