Главная       Продать работу       Блог       Контакты       Оплата       О нас       Как мы работаем       Регистрация       Вход в кабинет
Тех. дипломные работы
   автомобили
   спец. техника
   станки
   тех. маш.
   строительство
   электроснабжение
   пищевая промышленность
   водоснабжение
   газоснабжение
   автоматизация
   теплоснабжение
   холодильники
   машиностроение
   др. тех. специальности

Тех. курсовые работы
   автомобили
   спец. техника
   станки
   тех. маш.
   строительство
   детали машин
   электроснабжение
   газоснабжение
   водоснабжение
   пищевая промышленность
   автоматизация
   теплоснабжение
   ТММ
   ВСТИ
   гидравлика и пневматика
   машиностроение
   др. тех. специальности

Тех. дополнения
   Отчеты
   Расчетно-графические работы
   Лекции
   Задачи
   Лабораторные работы
   Литература
   Контрольные работы
   Чертежи и 3D моделирование
   Тех. soft
   Рефераты
   Общий раздел
   Технологический раздел
   Конструкторский раздел
   Эксплуатационный раздел
   БЖД раздел
   Экономический раздел
   Экологический раздел
   Автоматизация раздел
   Расчетные работы

Гум. дипломные работы
   педагогика и психология
   астрономия и космонавтика
   банковское, биржевое дело
   БЖД и экология
   биология и естествознание
   бухгалтерский счет и аудит
   военное дело
   география
   геология
   государство и право
   журналистика и СМИ
   иностранные языки
   история
   коммуникации
   краеведение
   кулинария
   культура и искусство
   литература
   экономика и торговля
   математика
   медицина
   международное отношение
   менеджмент
   политология
   музыка
   религия
   социология
   спорт и туризм
   таможенная система
   физика
   химия
   философия
   финансы
   этика и эстетика
   правознавство

Гум. курсовые работы
   педагогика и психология
   астрономия и космонавтика
   банковское, биржевое дело
   БЖД и экология
   биология и естествознание
   бухгалтерский счет и аудит
   военное дело
   география
   геология
   государство и право
   журналистика и СМИ
   иностранные языки
   история
   коммуникации
   краеведение
   кулинария
   культура и искусство
   литература
   экономика и торговля
   математика
   медицина
   международное отношение
   менеджмент
   политология
   музыка
   религия
   социология
   спорт и туризм
   таможенная система
   физика
   химия
   философия
   финансы
   этика и эстетика
   правознавство

Гум. дополнения
   Отчеты
   Расчетные работы
   Лекции
   Задачи
   Лабораторные работы
   Литература
   Контрольные работы
   Сочинения
   Гум. soft
   Рефераты

Рефераты
   Авиация и космонавтика
   Административное право
   Арбитражный процесс
   Архитектура
   Астрология
   Астрономия
   Банковское дело
   Безопасность жизнедеятельнос
   Биографии
   Биология
   Биология и химия
   Биржевое дело
   Ботаника и сельское хоз-во
   Бухгалтерский учет и аудит
   Валютные отношения
   Ветеринария
   Военная кафедра
   ГДЗ
   География
   Геодезия
   Геология
   Геополитика
   Государство и право
   Гражданское право и процесс
   Делопроизводство
   Деньги и кредит
   ЕГЭ
   Естествознание
   Журналистика
   ЗНО
   Зоология
   Издательское дело и полиграф
   Инвестиции
   Иностранный язык
   Информатика
   Информатика, программировани
   Исторические личности
   История
   История техники
   Кибернетика
   Коммуникации и связь
   Компьютерные науки
   Косметология
   Краеведение и этнография
   Краткое содержание произведе
   Криминалистика
   Криминология
   Криптология
   Кулинария
   Культура и искусство
   Культурология
   Литература : зарубежная
   Литература и русский язык
   Логика
   Логистика
   Маркетинг
   Математика
   Медицина, здоровье
   Медицинские науки
   Международное публичное прав
   Международное частное право
   Международные отношения
   Менеджмент
   Металлургия
   Москвоведение
   Музыка
   Муниципальное право
   Налоги, налогообложение
   Наука и техника
   Начертательная геометрия
   Оккультизм и уфология
   Остальные рефераты
   Педагогика
   Политология
   Право
   Право, юриспруденция
   Предпринимательство
   Прикладные науки
   Промышленность, производство
   Психология
   психология, педагогика
   Радиоэлектроника
   Реклама
   Религия и мифология
   Риторика
   Сексология
   Социология
   Статистика
   Страхование
   Строительные науки
   Строительство
   Схемотехника
   Таможенная система
   Теория государства и права
   Теория организации
   Теплотехника
   Технология
   Товароведение
   Транспорт
   Трудовое право
   Туризм
   Уголовное право и процесс
   Управление
   Управленческие науки
   Физика
   Физкультура и спорт
   Философия
   Финансовые науки
   Финансы
   Фотография
   Химия
   Хозяйственное право
   Цифровые устройства
   Экологическое право
   Экология
   Экономика
   Экономико-математическое мод
   Экономическая география
   Экономическая теория
   Этика
   Юриспруденция
   Языковедение
   Языкознание, филология

Главная > Тех. дополнения > Рефераты
Название:
Восстановление деталей сваркой

Тип: Рефераты
Категория: Тех. дополнения
Подкатегория: Рефераты

Цена:
112 руб



Подробное описание:

Восстановление деталей сваркой.

Электродуговая сварка.

Здесь речь пойдет о термическом классе сварки металлов, который включает в себя дуговую сварку, электрошлаковую сварку, электроннолучевую сварку и термитную сварку. Основное внимание будет уделено первым двум видам (дуговая и электрошлаковая), но будут даны основные сведения и приемы работ при производстве термитной и электронно-лучевой сварки.

Каковы же различия перечисленных четырех видов сварки между собой?

Дуговая сварка представляет собой сварку плавлением, где нагрев осуществляется электрической дугой. Как разновидность дуговой сварки появилась плазменная сварка, главной особенностью которой является не обычная, а сжатая электрическая дуга.

Электрошлаковая сварка — это тоже сварка плавлением, но для нагрева металла используется теплота, которую даст электрический ток, проходящий через расплавленный электропроводный шлак (рис. 2).

Электронно-лучевая сварка использует энергию электронного луча, который бомбардирует зону сварки направленным электронным потоком.

Термитная сварка использует теплоту, которую выделяет сжигаемый термит-порошок, представляющий из себя смесь оксида железа и алюминия.

По степени механизации перечисленные четыре вида можно подразделить на ручную сварку, механизированную и автоматическую.

 

 

Электродуговая сварка представляет собой сварку плавлением, при которой нагрев осуществляется электрической дугой Как разновидность дуговой сварки появилась плазменная сварка, главной особенностью которой является не обычная а сжатая электрическая дуга. В основном мы коснемся следующих видов дуговой сварки:

Оборудование рабочего места сварщика

Рабочее место сварщика может быть как стационарным, так и мобильным. Но в любом случае у сварщика должны быть в наличии: источник электропитания, сварочный трансформатор, сварочные провода, держатель электрода, защитный щиток для лица, плотная (брезентовая) защитная одежда, оградительные щиты, средства пожаротушения, необходимые инструменты, асбестовый лист для настилки в месте сварки.

Если речь идет о комнате (кабине) сварщика, то стены в ней должны быть окрашены в светло-серый цвет, который поглощает ультрафиолетовые лучи. Комната (кабина) должна быть хорошо освещена, и иметь вентиляцию. Пол должен быть обязательно огнестойким, т.е.

 Рабочее место сварщика (дуговая сварка). 1 — источник электропитания; 2 — кабели; 3 — электрододержатель; 4— ящик для электродов; 5— стол; 6— ящик для инструментов; 7— вытяжная вентиляция; 8— противопожарный инвентарь

выложенным из кирпича, цемента, бетона. Высота рабочего стола сварщика — в пределах 0,6—0,7 м, материал — толстый листовой металл. Для защиты глаз и лица сварщика используются щитки или маски из фибры или спецфанеры. Защиту от вредных излучений при сварке хорошо обеспечивают светофильтры темно-зеленого цвета (типа С). Для различных режимов сварки используются, различные классы светофильтров типа С. Это, определяется инструкциями, прилагаемыми к светофильтрам.

 

 

Сварочные трансформаторы подключаются к сети переменного тока. Их назначение — питание сварочной дуги и регулирование сварочного тока. Основные области применения — ручная сварка и автоматическая сварка под флюсом. Упрощенная электрическая схема трансформатора такова: на сердечнике из трансформаторной стали размещены первичная и вторичная обмотки. Ток в сети идет сначала через первичную обмотку, намагничивает сердечник, создавая в нем переменный магнитный поток, который, в свою очередь, индуктирует ток во вторичной обмотке.

На рис. представлен сварочный трансформатор ТСК-500. Первичная обмотка его неподвижна, а вторичная

Рис. Сварочный трансформатор ТСК-500

передвигается по сердечнику. Перемещением вторичной обмотки регулируется сварочный ток. В нижней части сердечника 4 находится первичная обмотка 2, состоящая из двух катушек, расположенных на двух стержнях магнитопровода. Катушки первичной обмотки закреплены неподвижно.

Вторичная обмотка 3, также состоящая из двух катушек, расположена на значительном расстоянии от первичной. Катушки как первичной, так и вторичной обметок соединены параллельно. Вторичная обмотка, жестко соединенная с плитой , перемещается по сердечнику с помощью винта 6, с которым она связана, и рукоятки 5, находящейся на крышке кожуха трансформатора.

Сварочный ток регулируют изменением расстояния между первичной и вторичной обмотками. При вращении рукоятки 5 по часовой стрелке вторичная обмотка приближается к первичной, магнитный поток рассеяния и индуктивное сопротивление уменьшаются, сварочный ток возрастает. При вращении рукоятки против часовой стрелки вторичная обмотка удаляется от первичной, индуктивное сопротивление и магнитный поток рассеяния растут и сварочный ток уменьшается. Ток со вторичной обмотки поступает на выход 7.

Пределы регулирования сварочного тока 165—650 А.

Для повышения коэффициента мощности сварочный трансформатор ТСК-500 имеет в первичной цепи конденсатор большой мощности.

Сварочные генераторы — это в принципе те же генераторы постоянного тока, но которые благодаря своим специальным характеристикам могут обеспечить устойчивость горения сварочной дуги. Это достигается тем, что магнитный поток генератора изменяется в зависимости от величины сварочного тока. В сварочных генераторах съем напряжения для питания электрической дуги осуществляется непосредственно с зажимов угольных щеток на коллекторе. Сварочные агрегаты приводятся в движение двигателями внутреннего сгорания, а в сварочных преобразователях генератор приводится в движение электродвигателем.

Сварочные выпрямители представляют собой соединение сварочного трансформатора (с регулирующим устройством) и блока выпрямителей. Помимо этого в комплект выпрямителя может быть подключен и дроссель. Его цель — получение внешней падающей характеристики. В принципе действие сварочных выпрямителей основано на том, что полупроводниковые элементы проводят ток только в одном направлении. Наибольшее применение в сварочных выпрямителях получили селеновые и кремниевые полупроводники.  В сварочных выпрямителях используют трехфазную ростовую схему выпрямления, дающую меньшую импульсацию выпрямленного напряжения, более равномерную загрузку питающей сети переменного тока и лучшее использование трансформатора, питающего выпрямитель

.Рис. Схема подключения трехфазного выпрямителя. /— понижающий трансформатор; 2— блок кремниевых (селеновых) выпрямителей; 3 — электрод; 4 — свариваемый металл

Отсутствие вращающихся частей делает установки более простыми и надежными в эксплуатации, чем генераторы постоянного тока.

Охарактеризуем вкратце некоторые типы выпрямителей.

Выпрямители типа ВДГ применяют для механизированной сварки в углекислом газе. Они имеют дистанционное переключение режимов сварки.

Универсальные сварочные выпрямители типа ВДУ предназначены для ОДНОПОСТОЕОЙ механизированной сварки в углекислом газе и под флюсом. Их используют также для ручной дуговой сварки электродами.

Выпрямители типа ВДГИ служат для импульсно-дуговой сварки плавящимся электродом в защитных газах.

Многопостовые сварочные выпрямители типа ВКСМ, МДМ, ВДУМ рассчитаны на номинальные длительные токи 1000—5000 А. Число постов определяют по номинальной силе тока одного поста и коэффициенту одновременности нагрузки, равному 0,6—0,7. Например, выпрямитель ВДУМ-4Х401УЗ используют для питания четырех сварочных постов при механизированной сварке в углекислом газе и ручной дуговой сварке.

 

Для ручной дуговой сварки применяют стержни сварочной проволоки, на которые наносится покрытие — вещество для усиления процесса ионизации. В состав такого покрытия входят:

шлакообразующие компоненты, представляющие собой руды (титановые и марганцевые) и различные минералы (полевой шпат, гранит, кремнозем, плавиковый шпат);

. газообразующие — неорганические (мрамор СаСО3, мащезит MgCO3 и др.) и органические (крахмал, древесная мука и т. п.) вещества;

легирующие элементы и элементы-раскислители — кремний, марганец, титан и другие, а также сплавы этих элементов с железом, алюминий как раскислитель вводится в покрытие в виде порошка-пудры;

связующие компоненты — водные растворы силикатов натрия и калия, называемые жидким стеклом;

формовочные добавки — вещества, придающие покрытию лучшие пластические свойства (бетонит, каолин, декстрин, слюда и др.).

Для устойчивого горения дуги в покрытие вводят вещества, содержащие элементы с низким потенциалом ионизации (соли щелочных металлов, калиевое и натриевое жидкое стекло и др.).

.     С целью повышения производительности сварки в покрытие добавляют железный порошок, содержание которого может составлять до 60 % массы покрытия.

Все электроды для ручной сварки можно разделить на следующие группы:

В — для сварки высоколегированных сталей с особыми свойствами — 49 типов;

Л — для сварки легированных конструкционных сталей в временным сопротивлением разрыву свыше 60р МПа - пять типов (Э70, Э85, Э100, Э125, Э150);

Т — для сварки легированных теплоустойчивых сталей — девять типов;

У — для сварки углеродистых и низколегированных конструкционных сталей с временным сопротивлением разрыву;

Н — для наплавки поверхностных слоев с особыми свойствами — 44 типа.

Цифры в обозначениях типов электродов для сварки конструкционных сталей означают гарантируемый предел прочности металла шва.

Ниже дана таблица применения электродов.

Электроды для дуговой сварки

Тип электрода

Относительное удлинение, %

Назначение

Э70 Э85 Э100 Э125 Э150

14 12 10 8 6

Сварка легированных конструкционных сталей повышенной и высокой прочности с временным сопротивлением свыше 600 МПа

Э55 Э60

20 18

Сварка углеродистых и низколегированных конструкционных сталей с временным сопротивлением 500—600 МПа

Э38 Э42 Э46 Э50

14 18 18 16

Сварка углеродистыхи низколегированных конструкционных сталей с временным сопротивлением до 500 МПа

Э42А Э46А Э50А

22 22 20

Сварка углеродистыхи низколегированных конструкционных сталей с повышенными требо­ваниями к пластичности и ударной вязкости

Примечание. Для электродов типа Э70, Э85, Э100, Э125, Э150 ме­ханические свойства указаны после термообработки.

 

 

Подготовка к сварке

Подготовка к сварке предусматривает разметку, правку, резку, гибку, обработку кромок.

Правка. Цель этой операции — устранение деформаций. Сортовой и листовой металл небольшой толщины правится в холодном состоянии, а толстый (как и значительно деформированный) предварительно надо подогреть до 250—300°С.

Разметка выполняется с целью нанесения размеров Детали на металл. Разметка может быть выполнена индивидуально, по шаблонам, а также оптическим и машинным методами. Индивидуальная разметка — очень трудоемкий процесс. Шаблоны обычно изготовляют из алюминиевого листа. Для разметки используют инструменты: линейку, угольник, рулетку и чертилку.

Резка как этап подготовки к сварке может быть термической или механической. По производительности термическая резка уступает механической, но она более универсальна и позволяет точно выкроить заготовки разной геометрической формы (в том числе криволинейной). Механическая резка не может дать такой результат, так как возможности ножниц и прессов ограничены.

Кромки подготавливаются также двумя способами — термическим и механическим. Но чаще используется механический способ.

Кромки с односторонним или двусторонним скосом можно получить, используя одновременно два или три резака, расположенных под соответствующими углами. Механическая обработка кромок на станках выполняется для обеспечения требуемой точности сборки, для образования фасок, имеющих заданное очертание, в случаях, если технические условия требуют удаления металла с поверхности кромок после резки.

Гибка может осуществляться разным инструментом и разными способами, но классическим является гибка на листогибочных вальцах. Кроме этого используется и штамповка (в промышленных условиях).

Кроме этих операций обязательно надо хорошо очистить поверхности свариваемых деталей от грязи, ржавчины, окалины, масел.

Выполнение сварочных швов

Прежде всего о таком понятии, как длина дуги. Что надо знать об этом?

От длины дуги напрямую зависит качество шва и, что немаловажно, его геометрическая форма. Боязнь короткого замыкания заставляет всегда удлинять дугу, а это ухудшает ее устойчивость, ведет к разбрызгиванию металла электрода, уменьшает глубину проплавления основного металла. Конечно, умение поддерживать оптимальную длину дуги приходит с опытом, но всегда оптимальное положение электрода, его расстояние от кромки свариваемой поверхности должно равняться 0,5—1,1 диаметра применяемого электрода.

Положение электрода, напрямую зависит от вида и диаметра электрода, толщины свариваемого металла, от толщины покрытия самой сварочной проволоки. В принципе сварку можно вести слева направо, справа налево, от себя и к себе. Независимо от направления сварки электрод должен быть наклонен к оси шва так, чтобы основной металл проплавлялся на наибольшую глубину и чтобы правильно формировался шов. Оптимальный угол наклона электрода для получения плотного и гладкого шва — 15° в сторону ведения шва.

Движение электрода происходит в трех основных направлениях. Первое — поступательное движение направляется по оси электрода. Такое движение электрода дает возможность обеспечить постоянство длины дуги и связать это со скоростью плавления электрода.

Вторым движением будет перемещение электрода вдоль оси образуемого валика для образования шва. Если эти движения будут отсутствовать, сварочный шов

A — движение электрода вправо; Б — движение электрода влево; В — движение электрода вверх; Г — движение электрода вниз

получится очень узким, где-то в пределах 1,5 диаметра Электрода. Поперечные движения можно исключить при сварке тонких листов, при прохождении первого (корневого) шва многослойной сварки.

Третье движение представляет собой поперечные колебательные движения конца электрода, как это показано на рис.

 

Заполнение шва по сечению и по длине

Чтобы заполнить сечение шва, может понадобиться не один проход. И в зависимости от этого могут быть однослойные, многослойные, многослойно-многоходные

швы. Схематично такие швы изображены на рис.

Движение электрода при различных режимах прогрева.

1 — при слабом прогреве Кромок

2— при усиленном прогреве кромок

3 — при усиленном прогреве одной кромки

4 — при хорошем прогреве корня шва

Если число слоев равно числу проходов дутой, то шов называют многослойным. В случае, если некоторые из слоев выполняются за несколько проходов, такой шов называют многопроходным. Многослойные швы чаще применяют в стыковых, соединениях, многопроходные — в угловых и тавровых. По протяженности все швы условно можно разделить на три группы: короткие — до *300 мм, средние — 300—1000, длинные — свыше 1000 мм.

В зависимости от протяженности шва, свойств свариваемого материала, требований к точности и качеству сварных соединений сварка швов выполняется различными способами. На рис. 11 представлены такие схемы сварки. Самое простое — это выполнение коротких швов.

1— однослойный шов; 2 — многопроходной шов; 3— МНОГОСЛОЙНЫЙ многопроходной шов

Осуществляется движение на проход — от начала до конца шва. Если шов более длинный (назовем его швом средней длины), то сварка идет от средины к концам (обратноступенчатым способом). Если варится шов большой длины, то выполняться он может как обратноступенчатым способом, так и вразброс. Одна особенность — если применяется обратноступенчатый способ, то весь шов разбивается на небольшие участки (по 200—150 мм). и сварка на каждом участке ведется в направлении, об ратном общему направлению сварки.

«Горка» или «каскад» применяются при выполнении швов конструкций, несущих большую нагрузку и конструкций значительной толщины. При толщинах в 20—25 мм возникают объемные напряжения и появляется опасность возникновения трещин. При сварке «горкой» сама зона сварки должна постоянно находиться в горячем состоянии, что очень важно для предупреждения появления трещин.

Разновидностью сварки «горкой» является сварка «каскадом».

При сварке, низкоуглеродистой стали каждый слой шва имеет толщину 3—5 мм в зависимости от сварочного тока. Например, при токе 100 А дута расплавляет металл на глубину около 1 мм, при этом металл нижнего слоя подвергается термической обработке на глубину 1-2 мм с образованием мелкозернистой структуры.

Схемы сварки.

1— сварка на проход; 2 — сварка от середины к краям; 3 — сварка обратноступенчатым способом; 4 — сварка блоками; 5 — сварка каскадом; 6— сварка горкой

При сварочном токе до 200 А толщина наплавленного слоя возрастает до 4 мм, а термическая обработка нижнего слоя произойдет на глубине 2—3 мм.

Чтобы получить мелкозернистую структуру корневого шва, надо нанести подварочный валик, использовав для этого электрод диаметром 3 мм при силе тока в 100 А. Перед этим корневой шов должен быть хорошо зачищен. На верхний слой шва наносится отжигающий (декоративный) слой. Толщина такого слоя — 1—2 мм. Этот слой можно получить электродом диаметром 5— 6 мм при силе тока в 200—300 А.

Окончание шва. При окончании сварки — обрыве дуги в конце шва — следует правильно заваривать кратер. Кратер является зоной с наибольшим количеством вредных примесей, поэтому в нем наиболее вероятно образование трещин. По окончании сварки не следует обрывать дугу, резко отводя электрод от изделия. Необходимо прекратить все перемещения электрода и медленно удлинять дугу до обрыва; расплавляющийся при этом электродный металл, заполнит кратер.

При сварке низкоуглеродистой стали кратер иногда выводят в сторону от шва — на основной металл. Если сваривают сталь, склонную к образованию закалочных структур, вывод кратера в сторону недопустим ввиду возможности образования трещин.

Выбор режима сварки

Все параметры режима сварки можно разделить на основные и дополнительные. Основные параметры- это величина и полярность тока, диаметр электрода, напряжение на дуге, скорость сварки. Дополнительные параметры - состав и толщина покрытия электрода, положение электрода и положение изделия.

Итак, на что же влияют основные параметры?

Сварочный ток. Увеличение его вызывает (при одина­ковой скорости сварки) рост глубины проплавления (провара), что объясняется изменением погонной энергии (теплоты, приходящейся на единицу длины шва) и частично изменением давления, оказываемого столбом дуги на поверхность сварочной ванны

Режимы сварки стыковых соединений без скоса кромок

Характер шва

Диаметр электрода, мм

Ток в амперах

Толщина металла в мм

Зазор в мм

Односторонний

3

180

3

  1. 9

Двусторонний

4

220

5

  1. 5

Двусторонний

5

260

7-8

  1. 5-2.0

Двусторонний

6

330

10

  1. 0

Примечание. Максимальные значения тока должны уточняться по паспорту электродов.

Режимы сварки стыковых соединений со скосом кромок

Диаметр электрода, мм

Среднее значение тока, А

Толщина
металла, мм

Зазор, мм

Число слоев, кроме подварочного и декоративного

первого

последующего

4

5

180-260

10

  1. 5

2

4

5

180-260

12

  1. 0

3

4

5

180-260

14

  1. 5

4

4

5

180-260

16

  1. 0

5

5

6

220-320

18

  1. 5

6

 

Дополнение: Значения величины тока уточняются по данным паспорта электродов.

.Род и полярность тока также влияют на форму и размеры шва. При сварке постоянным током обратной полярности глубина провара на 40—50% больше, чем постоянным током прямой полярности, что объясняется различным количеством теплоты, выделяющейся на аноде и катоде. При сварке переменным током глубина провара на 15—20% меньше, чем При сварке постоянным током обратной полярности.

Диаметр электрода выбирают в зависимости от толщины свариваемого металла, положения, в котором выполняется сварка, а также от вида соединения и формы подготовленных кромок под сварку. При сварке встык "листов стали толщиной до 4 мм в нижнем положении диаметр электрода обычно берется равным толщине сва­риваемого металла. При сварке стали большей толщины используют электроды диаметром 4-—6 мм при условии обеспечения полного провара соединяемых деталей и правильного формирования шва.

Напряжение определяет, главным образом, ширину шва. На глубину провара напряжение оказывает весьма незначительное влияние. Если при увеличении напря­жения скорость сварки увеличить, ширина шва уменьшится.

Сила тока в основном зависит от диаметра электро­да, а также от длины его рабочей части, состава покрытия, положения сварки. Чем больше ток, тем выше производительность, т. е. больше наплавляется металла.

Рис.  Сварка стыковочных швов.

I — сварка шва «на весу»; 2 — сварка на медной подкладке (съемной); 3—сварка на стальной остающейся подкладке; 4— сварка с предварительным и подварочным швом

Однако при чрезмерном для данного диаметра электрода токе электрод быстро нагревается выше допустимого предела, что приводит к снижению качества шва и повышенному разбрызгиванию.

На рис.  представлены схемы сварки стыковых швов навесу, на медной съемной подкладке, с предваритель­ным подварочным швом и на стальной Подкладке.

Горизонтальные, вертикальные и потолочные швы

Выполнение указанных швов потребует определенных навыков. Существует очень большая вероятность вытекания расплавленного металла, падение капель. Чтобы этого не происходило, сварку надо производить очень короткой дугой. Кроме этого будут необходимы и поперечные колебания электрода. Начнем с вытекания расплавленного металла. Что может удержать слой расплавленного металла в сварочной ванне? Только сила поверхностного натяжения. Употребим и термин «пленка поверхностного натяжения». И чем тоньше будет масса, тем больше вероятности, что она будет удержана силой (пленкой) поверхностного натяжения. Достичь этого можно следующим приемом: конец электрода надо периодически отводить в сторону от ванны, давая возможность расплавленному металлу частично закристаллизоваться. Далее — применяется пониженный ток (на 10 или 20%) и электроды меньшего диаметра. Все это даст уменьшение ширины сварочного валика. Для потолочных швов оптимальными являются электроды с диаметром 4 мм, для горизонтальных (включая и вертикалъные) швов берутся электроды с диаметром 5 мм.

Теперь конкретно о каждом из швов.

Потолочный шов. Самый сложный из всех : Сварку выполняют периодическими короткими замыканиями конца электрода на сварочную ванну, во время которых металл сварочной ванны частично кристаллизуется, что уменьшает объем сварочной ванны. В то же время расплавленный электродный металл вносится в сварочную ванну.

Рис.  Угол наклона электрода при сварке. А — угол при вертикальной сварке; Б — угол при горизонтальной сварке; В — угол при потолочной сварке

При удлинении дуги образуются подрезы. При сварке этих швов создаются неблагоприятные условия для выделения шлаков и газов из расплавленного металла сварочной ванны.

Вертикальный шов. Может быть выполнен двумя способами — на спуск и на подъем. Предпочтительнее сварка на подъем. В этом случае нижележащий, уже частично закристаллизовавшийся металл удерживает находящийся выше (у электрода) расплавленный металл. При данном способе удобно проваривать корень шва и кромок. Объясняется это тем, что расплавленный металл с электрода будет стекать в сварочную ванну. Единственный недостаток данного способа — поверхность шва будет покрыта грубой чешуей. Сварка на спуск легче, но будет труднее получить качественный провар места соединения деталей. Дело в том, что расплавленный металл и шлак будут подтекать под дугу и удерживаться могут только силой поверхностного натяжения и силой действующей дуги. Но эти две силы могут быть недостаточными и расплавленный металл потечет.

Горизонтальный шов. Более сложен в исполнении, чем вертикальный. Причина — стекание расплавленного металла из сварочной ванны на нижнюю кромку. В результате Возможно образование подреза по верхней кромке: При сварке металла повышенной толщины обычно делают скос только одной верхней кромки, нижняя помогает удерживать расплавленный металл в сварочной ванне. Сварка горизонтальных угловых швов в нахлесточных соединениях не вызывает трудностей и по технике не отличается от сварки в нижнем положении.

 

Сварка тонколистовой стали

Основной трудностью при соединении металла толщиной менее 2 мм ручной дуговой сваркой является образование прожогов. Для исключения появления прожогов используют следующие приемы:

делаются отбортовки кромок свариваемых листов,что полностью исключает прожоги.

Если происходит приваривание толстого листа к тонкому, то главным условием, которое надо обязательно соблюсти, будет возможно более плавный переход от толстого металла к тонкому. Сварку лучше всего выполнять на подкладках с применением осциллятора.

Сварка чугуна Выбор технологии и способа сварки чугуна определяется тем, какая сварка необходима — холодная или горячая. Эти два вида сварки различаются тем, что холоднея сварка не предполагает предварительного подогрева свариваемых деталей, а горячая сварка требует подогрев (предварительный) деталей до температуры 600— 800°С. По указанным причинам холодная сварка нашла более широкое применение на практике, чем горячая.

Технология горячей сварки включает в себя очистку деталей, формовку свариваемых деталей, предварительного подогрева до температуры 600—800°С, сварки и последующего медленного охлаждения.

Подготовка под сварку дефектного места заключается в тщательной очистке от загрязнений и в разделе для образования полостей, обеспечивающих доступность для манипулирования электродом.

При сварке сквозных трещин или заварке дефектов, находящихся на краю деталей, необходимо применять графитовые формы, предотвращающие вытекание жидкого металла из сварочной ванны. Формы выполняют с помощью графитовых пластинок, скрепляемых формовочной массой, которая состоит из кварцевого песка, замешанного на жидком стекле. Кроме того, формы можно скреплять в опоках формовочными материалами, применяемыми в литейном производстве. Подогрев необходим для того, чтобы после сварки происходило равномерное охлаждение всего изделия и в результате не образовывались трещины.

Детали нагревают в специальных печах или с помощью индукционных нагревателей. Для ручной дуговой сварки лучше всего использовать плавящиеся электроды ЭЧ-5, ЭЧ-1, ЭЧ-2. Сама горячая сварка выполняется на больших сварочных токах без перерывов до конца заварки дефекта при большой сварочной ванне. Так, для сварки электродом диаметром 8 мм требуется ток 600 А, а диаметром 12 мм — ток 1000 А.

Горячая сварка чугуна угольным электродом ведется на постоянном токе прямой полярности: для электродов диаметром 8—20 мм используются соответственно токи 200-600А.

Во время сварки следует непрерывно поддерживать значительный объем расплавленного металла в сварочной ванне и тщательно перемешивать металл концом электрода или присадочного стержня. Для замедленного охлаждения заваренные детали засыпают мелким древесным углем или сухим песком. Остывание массивных деталей может длиться 3—5 суток.

Для защиты и раскисления ванны применяют флюсы на борной основе, чаще всего техническую безводную буру, прокаленную при температуре 400°С.

Основными недостатками горячей сварки чугуна являются большая трудоемкость процесса и тяжелые условия труда сварщиков.

 

Технология холодной сварки. Процесс включает в себя очистку деталей, подготовку (разделку) кромок, сварку, послесварочную проковку.

Существует несколько способов выполнения сварки. В основе их лежит применение различных по своему составу и назначению электродов — стальных, никелевых, железоникелевых, медно-никелевых, медно-железных

Сварка стальными электродами. Электроды ЦЧ-4 состоят из проволоки из низкоуглёродистой стали с карбидообразующим покрытием. Применяют при ремонте неответственных чугунных изделий небольших размеров с малым объемом наплавки, не требующих после сварки механической обработки.

Электроды УОНИ-13/45 — стальные с защитно-легирующим покрытием предполагают подготовку кромок деталей. Кромки делаются Х- или V-образной формы. При использовании этих электродов детали сваривают отдельными участками вразбивку. Длина этих участков сварного шва не должна превышать 100—120 мм. После наплавки участкам дают возможность остыть до температуры 60—80°С.

Сварка железоникелевыми электродами. Электроды ОЗЖН-1 используют для заварки отдельных небольших дефектов на обрабатываемых поверхностях отливок ответственного назначения из серого и высокопрочного чугуна. Наплавленный металл имеет высокую прочность и плотность, хорошо обрабатывается.

Сварка медно-железными электродами. Применение таких электродов не допускает чрезмерного разогрева деталей, которые свариваются. Применяются они главным образом для заварки дефектов на отливках, которые играют ключевую роль в механизмах (конструкциях), несут большую нагрузку или работают под давлением. Самые лучшие среди медно-железных электродов изделия марки ОЗЧ-2, представляющие собой медный стержень диаметром 4—5 мм, на который нанесено покрытие, состоящее из сухой смеси покрытий типа УОНИ-13 (50%) и железного порошка (50%), замешанных на жидком стекле. После сварки ударами легкого молотка выполняют проковку наплавленного металла в горячем состоянии. Она уменьшает сварочные напряжения и снижает опасность образования трещин в околошовной зоне. В результате наплавленный металл имеет высокую пластичность и удовлетворительно обрабатывается.

Сварка никелевыми электродами. Область их применения та же что и у ОЗЧ-2. Ими подваривают небольшие дефекты в деталях, несущих значительные нагрузки. Лучший представитель этого вида электродов — 0ЗЧ-3. Если деталь работает на истирание, то оптимальным будет применение именно этого электрода

 

Медно-никелевые электроды хороши тем, что никель и медь не растворяют углерод. Металл, наплавленный с помощью электродов МНЧ-1 и МНЧ-2 имеет низкую твердость, очень хорошо обрабатывается, т.к. данные электроды не образуют структур, имеющих большую твердость после нагрева и последующего быстрого охлаждения.

Медно-никелевые электроды применяют главным образом для заварки литейных дефектов, обнаруживаемых в процессе механической обработки чугунного литья на рабочих поверхностях, где местное повышение твердости недопустимо.

Сварку выполняют электродами диаметром 3—4 мм ниточным швом короткими участками. При этом не следует допускать перегрева детали, для чего рекомендуются перерывы с целью охлаждения шва. Наплавленные валики в горячем состоянии следует тщательно проковывать ударами легкого молотка.

Сварка цветных металлов.

Медь. Ее сварка осложняется большой теплопроводностью, присущей меди (выше в шесть раз, чем у железа), способностью сильно окисляться в расплавленном состоянии. Сварка меди сильно осложняется наличием примесей, которые всегда имеются в ее составе. Еще одна особенность — медь в расплавленном состоянии сильно поглощает водород. А это приводит к появлению внутри свариваемого участка Пузырьков воды, в результате чего создаются напряжения, что является причиной появления большого числа микротрещин. Это явление получило название водородной болезни меди. Чтобы ее предупредить, следует снижать количество водорода в зоне сварки. Для этого перед сваркой производят прокалку электродов и флюсов, применяют защитные газы.

Ручная сварка угольным электродом находит ограниченное применение, преимущественно для малоответственных изделий. Угольные электроды целесообразно использовать при толщине меди до 15 мм. При больших толщинах лучшие результаты получают, применяя графитовые электроды. Сварку выполняют электродами, заточенными на конус (на 1/3 его длины), на постоянном токе прямой полярности. Плотность тока на электроде обычно составляет 200—400 А/см2.

При применении угольного электрода сварку надо вести длинной дугой и присадочный материал не погружать в ванну, а держать его под углом приблизительно 36° по отношению к изделию и на расстоянии 5 мм от поверхности расплавленного слоя.

Электрод располагают под углом 75—90° к свариваемому изделию. Углекислый газ, выделяющийся в процессе сварки, недостаточно защищает расплавленный металл от окисления, поэтому применяют присадочный материал с раскислителем — фосфором, а также флюс (94—56% прокаленной буры, 6—4% металлического магния), Флюс наносят на смоченную жидким стеклом поверхность прутка или на свариваемые кромки в виде пудры и просушивают на воздухе.

В случае, если толщина свариваемых деталей меди достигает 5мм, стыковое соединение должно иметь угол среза на кромках до 90°. Непосредственно сварку надо вести на асбестовой (графитовой) основе. Электрод при этом должен иметь угол наклона вперед — 10—20°. Желательна послесварочная проковка по всей длине готового шва.

Соединение из металла толщиной до 5 мм проковывают без подогрева, при большей толщине — с подогретом до 800°С и последующим быстрым охлаждением. Стыковые швы рекомендуется сваривать в один слой с одной стороны во избежание снижения механических свойств.

Ручную сварку покрытыми электродами выполняют на постоянном токе обратной полярности короткой дугой без поперечных колебаний. Возвратно-поступательное движение даст оптимальное формирование шва. Если духу увеличивать, это приведет к разбрызгиванию и существенно ухудшит механические свойства шва.

Если толщина свариваемого листа меди (детали) не превышает 4 мм, сварку можно начинать без подготовки скоса кромок и без предварительного подогрева. При толщине выше 5 мм предварительный подогрев необходим (до 300°С) и разделка кромок под утлом 70° обязательна.

Для сварки меди наибольшее распространение получили электроды «Комсомолец-100», в которых в качестве стержня использована медная проволока Ml и М2. Разработаны высокопроизводительные электроды марок АНЦ-1 и АНЦ-2, обеспечивающие выполнение сварки без подогрева меди толщиной до 15 мм. При небольшом подогреве (до 400°С) эти электроды можно использовать для сварки медных изделий большой толщины

Бронза представляет собой сплав меди с оловом (оловянистые бронзы), кремнием (кремнистые бронзы), марганцем, бериллием, фосфором и др. По свариваемости бронзы значительно отличаются друг от друга, поэтому технология сварки бронз разнообразна. Присадочный материал обычно подбирают близким к химическому составу свариваемого металла. Сварку выполняют постоянным током обратной полярности, не сплошным непрерывным швом, а короткими отрезками.

 Латунь — сплав меди с цинком. При сварке латуней лучше всего применять электроды марки ЗТ, учитывающие температуру плавления латуней — 800—1000°С.

Сварка ведется постоянным током обратной полярности короткой дугой. После сварки шов проковывают, а затем отжигают при температуре 600—660°С для выравнивания ее химического состава и придания зерну мелкозернистой структуры

 

Сварка алюминия и его сплавов

Алюминий. Начать следует с того, что сварка как алюминия, так и его сплавов осложнена тем, что в процессе сварки на поверхности расплавленного слоя моментально образуется тугоплавкая пленка оксида алюминия. Эта пленка препятствует процессу сплавления отдельных частиц металла. Дело в том, что оксид алюминия плавится при температуре 2050°С, а сам алюминий — 658°С, Чтобы преодолеть эту технологическую трудность, применяют ряд специальных способов.

Первое и важное условие — подготовка к сварке. Соединяемые детали должны быть обязательно обезжирены, при этом уже имеющаяся на поверхности пленка оксида алюминия удаляется. Присадочная проволока обрабатывается таким же способом. Электродные стержни также очищаются перед нанесением на них покрытия. - Металл на ширине 80—100 мм от кромки обезжиривают растворителями (авиационным бензином, техническим ацетоном), затем механической зачисткой или химическим травлением удаляют оксидную пленку.

Удаление пленки оксидов включает следующие операции; травление в течение 0,5—1 мин (состав: раствор едкого натра 50 г и фторида натрия 40 г на 1 л воды); промывку в проточной воде, осветление в течение 1— 2 мин в 30%-м растворе азотной кислоты для алюминия и сплавов типа АМц или 25%-и растворе ортофосфорной кислоты для сплавов типа АМг; промывку в проточной) а затем горячей воде; сушку до полного удаления влаги. Обезжиривание и травление рекомендуется выполнял, не более чем за 2—4 ч до сварки.

Электроды непосредственно перед сваркой надо просушить в течении двух часов при температуре 200°С.

В связи с тем, что алюминиевый электрод плавится в 2—3 раза быстрее стального, скорость сварки алюминия должка быть соответственно выше. Сварку рекомендуется выполнять непрерывно в пределах одного электрода, так как пленка шлака на кратере и конце электрода препятствует повторному зажиганию дуги. Для обеспечения устойчивого процесса при минимальных потерях на разбрызгивание рекомендуется принимать сварочный ток из расчета не более 60 А на 1 мм диаметра электрода.

Сварка металла толщиной до 2 мм осуществляется без присадки и без разделки кромок, металл толщиной свыше 2 мм сваривают с зазором 0,5—0,7 толщины свариваемых листов или с разделкой кромок. Оксидную пленку удаляют о помощью флюсов АФ-4А.

Ручную сварку покрытыми электродами применяют в основном при изготовлении малонагруженных конструкций из технического алюминия, сплавов типа АМц и АМг, силумина. Использование постоянного тока обратной полярности и предварительного подогрева (для средних толщин — 250—ЗОО°С, для больших толщин — до 400°С) обеспечивает требуемое проплавление при умеренных сварочных токах.

Ручная дуговая сварка изделий из технически чистого алюминия производится электродами ОЗА-1, а сварка изделий из силуминов — электродами ОЗА-2. Разработаны новые электроды ОЗАНА, которые по технологическим характеристикам существенно превосходят электроды серии ОЗА. При использовании этих электродов обеспечивается мелкокапельный перенос электродного металла, хорошее формирование шва в любых пространственных положениях, легкая отделимость шлаковой корки.

 Сварка титана и его сплавов

Для того, чтобы надежно осуществить сварку титана, надо защитить как зону сварки, так и обратную сторону шва от воздействия атмосферного воздуха. Для этого делаются удлиненные насадки с отверстиями и защитные козырьки, которые защитят зону сварки. Обратную сторону шва защитит медная или стальная подкладка, которая плотно прижимается к шву.

Каким будет качество сварных соединений — это зависит напрямую от проведенной подготовки кромок деталей И самой титановой проволоки. Оксидная пленки, образующаяся после горячей обработки, Должна быть удалена механическим путем. Титан после этого должен быть протравлен в течении 5-10 мин в смеси солей с кислотами (50 г фторида натрия, 350 мл соляной кислоты и 650 мл воды) при температуре 60°С. Сварка осуществляется вольфрамовым электродом при постоянном источнике тока.

Сварку ведут без колебательных движений горелки, на короткой дуге углом вперед. Угол между электродом и присадочным материалом поддерживают в пределах 90°, подачу присадочной проволоки осуществляют непрерывно. После окончания сварки или обрыва дуги аргон должен подаваться до тех пор, пока металл не остынет примерно до 400°С.

При ручной дуговой сварке титана вольфрамовым электродом диаметром 1,5—2 мм и присадочной проволокой диаметром 2 мм сварочный ток составляет 90— 100 А для металла толщиной 2 мм. Если толщина металла доходит до 4 мм — величина сварочного тока будет равняться 120—140 А.

Наплавка твердыми сплавами

Электроды для наплавки

Цель наплавки — упрочнение и восстановление деталей (оборудования) посредством нанесения на поверхность покрытий, обладающих высокой износостойкостью (кислотостойкостью, термостойкостью). В этом разделе речь пойдет о нанесении защитного покрытия именно с помощью сварки.

Процесс наплавки является основой и для изготовления биметаллических изделий. В зависимости от того, какая форма изделия, какие берутся исходные материалы, какие условия работы, наконец масса изделия, предполагают различные подходы в выборе технологии наплавки. Если невозможна механизация процесса сварки (наплавки), то лучше всего остановиться на наплавке покрытыми электродами. Глубина проплавления основного металла должна быть минимальной. Это достигается путем наклона электрода в сторону, обратную ходу наплавки. Диаметр электрода должен быть в пределах 2— 6 мм. Ток постоянный, обратной полярности (на электроде «плюс»). Сила тока — от 80 до 300 А. Наплавка требует определенных навыков в работе. Надо при минимальном токе и напряжении, чтобы не увеличивать долю основного металла в наплавленном, оплавить оба компонента. Состав металла будет определять тип электрода, а толщина и форма — диаметр электрода. В предлагаемой ниже таблице даны основные типы и марки покрытых электродов для наплавки.

Напряжение дуги определяет форму наплавленного валика; при его повышении увеличивается ширина и уменьшается высота валика, возрастает длина дуги и окисляемость легирующих примесей, особенно углерода. В связи с этим стремятся к минимальному напряжению, которое должно согласовываться с током дуги. Обычно наплавку ведут при напряжении дуги 28—32 В и силе тока 300—450 А электродной проволокой диаметром 3—4 мм.
Техника наплавки предусматривает различные приемы ведения работ при наплаве тел вращения, плоских поверхностей и деталей сложной формы. Цель их одна — получение качественного наплавленного слоя заданных свойств и минимальная деформация изделия.

При наплавке тел вращения это достигается ведением непрерывного процесса по винтовой линии с перекрытием последующим валиком предыдущего. Плоские детали целесообразно наплавлять электродными лентами с минимальным проплавлением основного металла.

Применяемые в качестве наплавочных материалов хромоникелевые аустенитные стали обладают высокими антикоррозионными свойствами. Если в эту сталь добавить марганец, возрастет ее вязкость, что важно для процесса наплавки.

Когда хромоникелевые аустенитные стали используются для наплавки, то использовать надо покрытые электроды одинакового с этой сталью состава. Сама наплавка ведется в среде газа аргона или под флюсом. Подогревать хромоникелевые стали не требуется.

Хромистые стали, обладающие высокими стойкостью к коррозии и прочностью при повышенных температурах, применяют для наплавки уплотнителъных поверхностей задвижек для пара и воды, плунжеров гидропрессов, штампов и других деталей. Наплавку производят самозащитной порошковой проволокой ПП-АН106, наплавочной проволокой Нп-30Х13 и Нп-40Х13, сварочной проволокой Св-10Х17Т, порошковой проволокой ПП-АН103и ПП-АН104.

Наплавку хромистых сталей надо вести очень короткой дугой. Рекомендуемое при этом напряжение — 24— 26 В. В случае с хромистыми сталями — предварительный подогрев до температуры 200—250°С. , Для наплавки применяются также хромомолибденовые и хромовольфрамовые стали, обладающие высокой стойкостью к термическому изнашиванию. Наплавка производится, порошковыми проволоками ПП-25Х5ФМС, ПП-ЗХ2В8 и ПП-АН132 спеченной лентой ЛС-5Х5ВЗФС, покрытыми электродами ВСН-6. Для предупреждения трещин наплавку ведут при температуре детали 350— 400°С с последующим замедленным охлаждением.

Для наплавки применяются и высокохромистые чугуны, главным образом там, где требуется защита деталей от абразивного изнашивания. Наплавки осуществляются покрытыми электродами, применяя порошковую проволоку ПП-АН101 и ленту ПЛ-АН101.

Электроды для наплавки

 

 

Тип

Марка

Область применения

Э-08Х17Н8С6Г

Э-093ШН8АМ2

Э-ЛЗХ16Н8М5С5Г4Б

Э-15Х2Ш10СЗГТ

Э-15Х28Н10СЗМ2ГТ

Э-200Х29Н6Г2

НЭ-19ОК62Х29В5С2

ЦН-бМ, ЦН-бЛ

УОНИ-13/Н1-БК

ЦН-12М, ЦН-12Л

ЦН-19

ЦН-20

ЦН-30

ЦН-2

Уплотнительные поверхности арматуры для котлов, трубопроводов и нефтеаппаратуры

Э-80В18Х4Ф

Э-10К18ВПМ10ХЗФ

Э-300Х28Н4С4

ЦИ-1М

ОЗИ-5

ЦС-1

Металлорежущий инструмент, штампы горячей штамповки в тяжелых условиях

Э-16Г2ХМ

Э-35Г6

Э-30В8ХЗ

Э-90Х4М4ВФ

ОЗШ-1

ЦН-4

ЦШ-1

ОЗН-3

Штампы горячей штамповки

Э-10Г2

Э-ШГ4

Э-1513

Э-30Г2ХМ

ОЗН-250У

ОЗН-350У

ОЗН-400У

НР-70

Детали, работающие в условиях интенсивных ударных нагрузок

Э-37Х9С2

Э-7ОХЗСМТ

Э-35Х12Г2С2

Э-100Х12М

Э-10М9Н8К8Х2СФ

ОЗШ-3

ЭН-60М

НЖ-3

ЭН-Х12М

ОЗШ-4

Штампы холодной штамповки

Э-65Х1ШЗ

3-65Х25ПЗНЗ

ОМГ-Н

ЦНИИН-4

Изношенные детали из

высокомарганцовистых

сталей типов 110Г1Зи

110Г13Л

Э-95Х7Г5С

Э-30Х5В2Г2СМ

12АН/ЛИВТ

ТКЗ-Н

Детали, работающие в условиях интенсивных ударных нагрузок с абразивным изнашиванием

Э-225Х1ОГ10С

Э-110Х14В13Ф2

Э-175Б8Х6СТ

ЦН-11

ВСН-б

ЦН-16

Детали, работающие в условиях интенсивного абразивного изнашивания с ударными нагрузками

 

Каждый производственный процесс предполагает определенные отклонения от требований технический норм. Если такие отклонения выходят за пределы установленных допусков для конкретного изделия — это брак, дефект, который должен быть устранен. Если устранение дефекта невозможно, изделие не может быть принято к эксплуатации. В сварочном производстве изделием является правильно сваренное изделие, узел, конструкция. В изделиях, выполненных сваркой, дефекты различаются по месту их расположения и по причинам возникновения. Рассмотрим их. Причины возникновения дефектов — это те, возникновение которых связано с неправильной подготовкой и сборкой элементов, нарушением режима сварки, неисправностью оборудования, небрежностью и низкой квалификацией сварщика и другими нарушениями технологического процесса. К дефектам этой группы относятся:

Дефекты по причинам их возникновения связаны с явлениями, происходящими в процессе кристаллизации и формирования самой сварочной ванны и окончательного формирования шва. Это и трещины в самом шве и в околошовной зоне, шлаковые включения, поры.

Дефекты по месту их расположения — это трещины и поры, выходящие на поверхность металла, непровары, прожоги, подрезы, наплывы — все они относятся к наружным дефектам и могут быть обнаружены внешним осмотром (см.рис). К внутренним дефектам относятся те же трещины, непровары, включения и поры, но находящиеся внутри шва и не выходящие на поверхность. Их обнаруживают только методами неразрушающего контроля.

Рис.. Внутренние (А) и наружные (Б) дефекты сварных швов.1— непровар; 2— трещины; 3 — несплавления; 4— шлак; 5— поры;6— непровар; 7— подрезы; 8— трещины; 9— поры; 10— наплыв; II — шов неравномерной формы; 12 — прожог; 13 — кратер

Следующая разновидность дефекта — неравномерность шва. Появляется дефект по причине неустойчивого режима сварки, неточного направления электрода. Если это автоматизированная сварка, то причины в колебании напряжения в сети, проскальзывание проволоки в подающих роликах, протекание жидкого металла в зазоры, неправильный угол наклона электрода

Устранение дефектов сварки

Все дефекты сварного шва подлежат обязательному устранению, а если это невозможно, сварное изделие бракуется. В конструкциях из стали допускается устранение дефектов плазменно-дуговой или воздушно-дуговой строжкой с последующей обработкой поверхности абразивами. Можно устранять наружные дефекты шлифовкой. Если производится заварка выборок в швах, подлежащих обязательной термической обработке (из легированных и хромистых сталей), то приступать к исправлению дефектов следует только после отпуска сварного соединения (при 450—650°С).

При удалении дефектных мест целесообразно соблюдать определенные условия. Длина удаляемого участка должна быть равна длине дефектного места плюс 10— 20 мм с каждой стороны, а ширина разделки выборки должна быть такой, чтобы ширина шва после заварки не превышала его двойной ширины до заварки. Форма и размеры подготовленных под заварку выборок должны обеспечивать возможность надежного провара в любом месте. Поверхность каждой выборки должна иметь плавные очертания без резких выступов, острых углублений и заусенцев. При заварке дефектного участка должно быть обеспечено перекрытие прилегающих участков основного металла. После заварки участок необходимо зачистить до полного удаления раковин и рыхлости в кратере, выполнить на нем плавные переходы к основному металлу.

Удаление заглубленных наружных и внутренних дефектов (дефектных участков) в соединениях из алюминия, титана и их сплавов следует производить только механическим способом — вышлифовкой абразивным инструментом или резанием, а также вырубкой с последующей зашлифовкой.

Подрезы принято устранять наплавкой ниточного шва по всей длине дефекта. Однако это ведет к повышению расхода сварочных материалов. В таких случаях целесообразно применять оплавление подреза аргонодуговыми горелками, что позволяет «сгладить» дефекты без дополнительной наплавки.

Наплывы и неравномерности формы шва исправляют механической обработкой дефекта по всей длине.

Кратеры швов заваривают.

Прожоги в швах наблюдаются редко, их зачищают и заваривают.

Заварку дефектного участка производят одним из способов сварки плавлением (ручной дуговой, дуговой в среде инертных газов и др.).

Исправленные швы сварных соединений должны быть повторно проконтролированы в соответствии с требованиями, предъявляемыми к качеству изделия. Если при этом вновь будут обнаружены дефекты, то производят их повторное исправление с соблюдением необходимых требований. Число исправлений одного и того же дефектного участка, как правило, не превышает трех раз.

 Теперь о причинах возникновения каждого вида дефекта.

Подрезы — это углубления в основном металле. Причина их возникновения — большой сварочный ток и длинная дуга. При выполнении угловых швов основной причиной возникновения подреза будет смещение электрода в сторону вертикальной стенки. Суть в том, что при таком смещении электрода возникает сильный разогрев вертикальной стенки, металл там плавится раньше и стекает на горизонтальную полку, образуя наплывы.

Непровар. Возникновение этого дефекта кроется в малом угле скоса свариваемых кромок и небольшом зазоре между ними. Загрязнение кромок тоже может быть причиной непроваров. При самом процессе сварки непровар может дать недостаточный сварочный ток, завышенная скорость сварки, неточное направление электродной проволоки. Обычно место образования непровара — корень шва. Если применялась автоматическая сварка, то непровары образуются обычно в самом начале шва. Поэтому при автоматической сварке советуем начало сварки проводить на специальных входных планках.

Прожог (сквозное проплавление) возникает из-за большого тока при малых скоростях сварки, из-за наличия большого зазора между кромками. Наиболее часто прожоги образуются при выполнении первого прохода многослойного шва и при сварке тонкого металла. Если под свариваемый шов плохо поджата флюсовая подушка или медная подкладка — тоже может возникнуть прожог.

Наплыв представляет собой затекание жидкого металла непосредственно из сварочной ванны на кромки холодного основного металла. Наиболее часто наплывы возникают при сварке горизонтальных швов на вертикальных плоскостях. Обычные причины наплывов — большой сварочный ток, неправильный наклон электрода, излишне длинная дуга.

Трещины — самые опасные дефекты, так как создают резкую концентрацию напряжений. Трещины появляются при сварке высокоуглеродистых и легированных сталей в результате слишком быстрого охлаждения. Часто трещины образуются в сварных соединениях жестко за­крепленных конструкций. Иногда трещины возникают при охлаждении сварных конструкций на воздухе. Они могут располагаться вдоль и поперек сварного соединения, а также в основном металле, в местах сосредоточения швов и приводить к разрушению сварной конструкции. Причинами образования трещин являются большие напряжения, возникающие в сварных соединениях при сварке. На образование трещин влияет повышенное содержание серы и фосфора. Сера увеличивает склонность металла шва к образованию горячих трещин, а фосфор — холодных. Горячие трещины возникают в процессе кристаллизации металла шва, т. е. при высоких температурах, а холодные — при относительно низких температурах (ниже 100—300°С).

Кратеры образуются при обрыве дуги в виде углублений в застывшей сварочной ванне. Место кратера должно быть заварено. При автоматической сварке шов обычно заканчивают на выводной планке, где и появляется кратер. Поры появляются вследствие того, что газы, растворенные в жидком металле, при быстром охлаждении шва не успевают выйти наружу и остаются в нем в виде пузырьков. Размер пор колеблется от нескольких микрометров до нескольких миллиметров. Обычная форма возникающих пор — сферическая. Ес­ли поры выходят на поверхность — это свищи. Причины образования пор: масло, краска, окалина, ржавчина, всякие другие загрязнения. Причиной может быть и использование сырых непросущенных электродов. Это же относится и к сырым флюсам и к примесям в защитных газах. Излишне большая скорость сварки нарушает газовую защиту сварочной ванны, что тоже ведет к появлению пор. Поры появляются и при неверном выборе сварочной проволоки, особенно в том случае, если сварка осуществляется в углекислом газе.

Включения шлака в сварочном шве. Речь идет о неметаллических включениях (несколько миллиметров) в линиях шва. Формы включений могут быть самые разные. Обычно такие включения располагаются на границе соединения основного металла с наплавленным. Причины возникновения шлаковых включений — грязь на кромках, малый сварочный ток и большая скорость сварки.

Несплавления. Это означает, что металл сварного шва не сплавился с ранее наплавленным металлом или не сплавляется с основным металлом. Причины — плохая зачистка свариваемых кромок, грязь, большая длина дуги, недостаточная сила тока, большая скорость сварки

Последствия дефектов сварки

Как уже было упомянуто в начале раздела, если допущенные в изделии отклонения не превышают установленных допусков, изделие (сварной шов) может быть принято в эксплуатацию. Здесь важно знать, на что влияет допущенное отклонение, как при этом изменяется характеристика изделия (конструкции). К примеру, усиление шва не снижает прочности при статических нагрузках, однако сильно влияет на вибрационную прочность. Чем больше усиление шва и, следовательно, меньше угол перехода от основного металла к наплавленному, тем сильнее оно снижает предел выносливости.

Кратеры, как и прожоги, во всех случаях — недопустимые дефекты и подлежат исправлению. Часто кратер является очагом развития трещин.

Наплывы, резко изменяя очертания швов, образуют концентраторы напряжений и тем самым снижают выносливость конструкций. Наплывы, имеющие большую протяженность, следует считать недопустимыми дефектами, так как они нередко сопровождаются непроварами. Небольшие местные наплывы считают допустимыми дефектами.

Опасным дефектом является подрез. Он не допускается в конструкциях, работающих на выносливость. Подрезы небольшой протяженности, ослабляющие сечение шва не более чем на 5% в конструкциях, работающих под действием статических нагрузок, можно считать допустимыми.

Трещины — наиболее опасный дефект сварных швов. Они являются сильными концентраторами напряжений. Выявленные трещины оставлять без исправления (подварки) обычно не разрешается. Сварные швы с трещинами исправляют по специальной технологии, гарантирующей надежную работу сварного соединения.

Непровары снижают работоспособность сварного соединения за счет ослабления рабочего сечения, создают концентрацию напряжений в шве. При вибрационных нагрузках мелкие непровары снижают прочность соединения до 40%. Большие непровары корня шва могут снизить прочность на 70%.

Поры, газовые и шлаковые включения. Этот вид дефекта незначительно влияет на прочность соединения в целом. Но расположенные в виде цепочки поры уже представляют опасность, существенно снижая прочность. Так что здесь очень важно геометрическое расположение пор и включений, чем более они упорядочены, тем большую опасность представляют. Если шлаковые включения расположены в глубине шва, это тем более опасно.

В заключение следует сказать, что изготовить ряд швов, не имеющих дефектов вообще, практически невозможно. Все дело в том, чтобы было минимум допустимых дефектов.

 Техника безопасности при дуговой сварке и резке

При выполнении работ по дуговой сварке и резке на человека воздействуют вредные газы и испарения, облучение сварочной дугой, опасность поражения электрическим током.

При работе с электрической дугой возникают летучие соединения (сварочная пыль). В состав такой пыли входят оксиды марганца, кремния, железа, хрома, фтористых соединений. Первое место среди них по вредному воздействию занимают хром и марганец. Кроме всего перечисленного воздух при сварке загрязняется оксидами азота, углерода, фтористым водородом. Наряду с кратковременным отравлением, которое проявляется в виде головокружения, головной боли, тошноты, рвоты, слабости, отравляющие вещества могут откладываться в тканях организма человека вызывать хронические заболевания.

Больше всего воздух загрязняется при работе с покрытыми электродами. Меньше всего выделений при автоматических способах сварки.

Вредное воздействие сварочной дуги заключается в том, что она является источником светового, инфракрасного и ультрафиолетового излучений.

Инфракрасное излучение при длительном действии вызывает помутнение хрусталиков глаз (катаракту), что может привести к ослаблению и потере зрения, тепловое действие этих лучей вызывает ожоги кожи.

Защита органов зрения и кожи лица при дуговой сварке обеспечивается с помощью щитков, масок или специальных шлемов со светофильтрами.

Для того, чтобы защитить тело, необходимо работать в одежде из плотного брезента или аналогичного материала.

Световые лучи оказывают ослепляющее действие, так как их яркость значительно превышает допустимые нормы. Ультрафиолетовое излучение даже при кратковременном действии (в течение нескольких секунд) вызывает заболевание глаз, называемое электроофтальмией. Оно сопровождается острой болью, резью в глазах, слезотечением, спазмами век. Продолжительное действие ультрафиолетового излучения приводит к ожогам кожи.

Чтобы избежать опасности поражения электрическим током необходимо соблюдать ряд условий. В общем и целом безопасность обеспечивается:

  1. Надежной изоляцией, применением защитных ограждений, автоблокировками, заземлением электрооборудования и его элементов, ограничением напряжения холостого хода источников питания (генераторов постоянного тока — до 80 В, трансформаторов — до 90 В);
  2. Индивидуальными средствами защиты (работа в сухой спецодежде и рукавицах, в ботинках без металлических шпилек и гвоздей);
  3. Соблюдением условий труда (прекращение работы при дожде и сильном снегопаде, если отсутствуют укрытия; использование резинового коврика, резинового шлема и галош при работе внутри сосудов, а также переносной лампы напряжением не более 12 В; проведение ремонта электросварочного оборудования и аппаратуры специалистами-электриками).

 Лазерная сварка. Это принцип использования свето­вого луча, который генерирует оптический квантовый генератор. В чем его суть? За счет поступления электрической, химической или другой энергии атомы активного вещества переходят в возбужденное состояние. Че­рез некоторое время возбужденный атом сам начинает излучать полученную энергию в виде фотона и затем воз­вращается в свое исходное состояние.

Из всех генераторов излучения (лазеров) для сварки наиболее подходят их газовые и твердотельные модификации. На рис. дана принципиальная схема твердотельной лазерной сварочной установки.

Рис.. Компоновка лазерной установки

Сама установка состоит из рабочего тела 3, лампы накачки 1, обеспечивающей световую энергию для возбуждения атомов активного вещества-излучателя. Полученное излучение фокусируется и направляется с помощью оптической системы 2 на свариваемое изделие 4

Такая установка может осуществлять сварку через прозрачные оболочки. Сегодня лазерный аппарат может обеспечить глубину проварки до 15 мм. Лазерный сварщик будет применяться более широ­ко, когда будут устранены его недостатки: низкий КПД, недостаточная мощность, высокая стоимость.

 

Электронно-лучевая сварка. Основной компонент — электронный луч, который создается специальным прибором — электронной пушкой, которая схематично представлена на рис.

Рис. Установка электронно-лучевой сварки

Пушка имеет катод 2 который может нагреваться до высоких температур. Катод размещен внутри прикатодного электрода 3. На некотором расстоянии от катода находится ускоряющий электрод (анод) 4 с отверстием. Электроны, выходящие из катода, фокусируются с помощью электрического поля между прикатодным и ускоряющим электродами в пучок диаметром, равным диаметру отверстия в аноде 4. Положительный потенциал ускоряющего электрода может достигать нескольких десятков тысяч вольт, поэтому электроны, испускаемые катодом, на пути к аноду приобретают значительную скорость и энергию. Питание пушки электрической энергией осуществляется от высоковольтного источника постоянного тока 5.

Для увеличения плотности энергии в луче после выхода электронов из первого анода электроны фокусируются магнитным полем в специальной магнитной линзе 6, Сфокусированные в плотный пучок летящие электроны ударяются с большой скоростью о малую площадку (пятно нагрева) на изделии 1, при этом кинетическая энергия электронов вследствие торможения превращается в теплоту, нагревая металл до очень высоких температур.

Для перемещения луча по свариваемому изделию на пути электронов помещают магнитную отклоняющую систему 7, позволяющую устанавливать луч точно по ли­нии сварки. Сам по себе электронный луч может достигать таких значений, что делает возможным применение его при сварке больших толщин — до 500 мм.




Комментарий:

Восстановление деталей сваркой


Рекомендовать другу
50/50         Партнёрка
Отзывы