7.1.3. Технология электродуговой сварки

Основными сварочными материаламипри электродуговой сварке являются: сварочная проволока диаметром 0,3...12 мм, электроды (плавящиеся и неплавящиеся), флюс (крупнозернистый, стеклообразный порошок, по составу качественного покрытия электрода) и газ (гелий, аргон, углекислый газ). Электроды и газ - для ручной дуговой сварки, сварочная проволока диаметром 0,3...12 мм, флюс и газ - для полуавтоматической.

Из электродов наибольшее применение нашли плавящиеся. Они представляют собой металлический стержень длиной 350-450 мм, диаметром d=2...6 мм, с толстым (качественным) или тонким (стабилизирующим) покрытиями. В обозначение типа электрода, например Э42А, входит буква Э (означает электрод), цифра - указывает на нижнее значение _в (42 кгс/мм²) и буква А - указывает, что электрод гарантирует получение наплавленного металла шва повышенной пластичности и ударной вязкости. Условное обозначение электрода для сварки конструкционных сталей содержит следующие данные: марку электрода, тип электрода, диаметр стержня, тип покрытия и номер ГОСТ.

Одними из лучших электродов для сварки особо ответственных конструкций, испытывающих ударные нагрузки и вибрации, а также действие повышенных или пониженных температур, являются электроды марки УОНИ-13. Сварка электродами УОНИ-13 (напр.,УОНИ-13/55 и др.) производится на постоянном токе обратной полярности. Для сварки на переменном токе необходимо включать в сварочную цепь осциллятор, обеспечиваюзий устойчивое горение дуги или ионизирующие добавки. Цифра, стоящая в знаменателе марки указывает на достигаемый предел прочности.

Институтом электросварки им. Е.О. Патона разработаны электроды типа АНО (АНО-1, АНО-2 и др.) для сварки ответственных конструкций на переменном токе. Особенностью этих электродов является плавный переход от наплавленного металла к основному, что устраняет концентрацию напряжений в переходной зоне.

Основными элементами режима сваркиявляются диаметр электродаd, величина сварочного токаIи длина дугиl.

Диаметр электрода выбирают в зависимости от толщины металлаhи типа сварного соединения. При этом можно руководствоваться следующими даннымиh/d, в мм: 0,5/1,5; 1-2/2-2,5; 2-5/2,5-4,0; 5-10/4-6; свыше 10/4-8.

Величина сварочного тока определяется в основном выбранным диаметром электрода:

I = kd, А,

где k- коэффициент,А/мм, равный 40-60 для электродов со стержнем из низкоуглеродистой стали и 35-40 - для электродов со стержнем из высоко-легированной стали.

Длина дуги оказывает существенное влияние на качество шва; чем она короче, тем выше качество наплавленного металла. Длину дугиlопределяют по формуле

l = 0,5(d+2), мм

Сварочное оборудование при сварке на постоянном токе - сварочные генераторы или выпрямители, а на переменном - сварочные трансформаторы.

Сварочные трансформаторы представляют собой специальные виды однофазных или трехфазных трансформаторов.

Сварочные генераторы - это электрические машины постоянного тока. Широко применяются также сварочные выпрямители.

Для зажигания электрической дуги при переменном токе необходимо напряжение не менее 50...55 В, при постоянном - не менее 30...35 В. Из условий безопасности напряжение дуги не должно превышать 80 В.

При ремонте СТС и их деталей в судовых условиях (без вывода судна из эксплуатации) наиболее часто используется ручная электродуговая сварка. Она выполняется штучными электродами, которые сварщик подает в свариваемое изделие и перемещает в необходимом направлении вдоль шва.

Возбуждение (зажигание) дуги при ручной электродуговой сварке может быть осуществлено двумя способами:

1) прикосновением торца электрода к свариваемому изделию и отводе электрода от изделия на расстояние 3-4 мм,

2) быстрым боковым движением электрода к свариваемому изделию и отводе электрода от изделия (подобно зажиганию спички).

Рабочее место для ручной электродуговой сварки состоит из сварочного аппарата постоянного или переменного тока, стола, стеллажа, защитного щитка, электрододержателя, защитной одежды и различных приспособлений. Место электросварщика (сварочный пост) находится в изолированной кабине, которая должна иметь приточно-вытяжную вентиляцию.

При сваркев среде защитных газовэлектрическая сварочная дуга горит в струе газа, который защищает металл от вредного действия окружающего воздуха.

Для сварки малоуглеродистых, низколегированных и некоторых высоколегированных сталей в качестве защитного газа применяют углекислый газ. При высокой температуре дуги молекулы углекислого газа расщепляются (дисоциируют) на СО и О по реакции СО₂→ СО+О. Образующаяся СО в свою очередь дисоциирует на С и О по реакции СО → С+О. Атомарный кислород (О) обладает высокой химической активностью и способен окислять все элементы, входящие в состав проволоки и основного металла.

Процесс сварки в среде СО₂осуществляется с помощью специальных горелок-держателей на постоянном токе обратной полярности, которая предотвращает появление пористости в наплавленном металле и уменьшает его окисление.

Для нейтрализации окислительного действия углекислого газа во время сварки углеродистых и низкоуглеродистых сталей используют сварочную проволоку с повышенным содержанием марганца и кремния (Св-08ГСА, Св-08Г2СА).