Содержание:
Электродуговая сварка
При электродуговом способе сварки между металлическим стержнем электрода и деталью создается и поддерживается дуговой разряд. Тепловая энергия дуги локально расплавляет обрабатываемую деталь и металлический сердечник электрода с образованием сварочной ванны и защитного шлака.
Источник сварочного тока для электродуговой сварки обеспечивает постоянный или переменный ток с интенсивностью от 30 до 400 ампер в зависимости от различных параметров, таких как диаметр электрода, свойства покрытия электрода, положение сварки, тип соединения, размеры и особенности заготовок. Напряжение источника сварочного тока должно быть больше напряжения зажигания (смотрите Параметры источников сварочного тока).
Электрод с покрытием зажимают в держателе электрода, подключенного к одной из электрических выходных клемм сварочного поста. «Масса» соединена с источником сварочного тока и находится на заготовке.
Зажигание дуги достигается путем трения кончика электрода о заготовку или при приближении электрода на несколько миллиметров к поверхности детали. Электрическую дугу нужно постоянно поддерживать путем постоянства расстояния между кончиком электрода и заготовкой, чтобы избежать короткого замыкания.
Сварочный электрод состоит из двух частей:
1. Металлическая сердцевина цилиндрический формы в виде стержня в центре электрода. Основная роль стержня заключается в том, чтобы проводить электрический ток и формировать металл шва.
2. Покрытие: внешняя цилиндрическая часть электрода. Оно помогает защитить расплав сварочной ванны от окисления атмосферным воздухом путем образования газообразной атмосферы, окружающей расплавленный металл. Покрытие также образует защитный шлак в верхней части сварного шва. Этот шлак защищает расплав от окисления и быстрого охлаждения. Покрытие играет важную роль в обеспечении стабильности и ионизации дуги. Покрытие имеет сложный химический состав и может включать металлические, минеральные и органические компоненты.
Диаметр электрода с покрытием варьируется от Ø 1,6 до Ø 8 мм. Общая длина от 250 до 500 мм. Некоторые электроды могут иметь диаметр 10. 12 мм и длину 1000 мм для специальных видов работ.
Основные виды покрытий сварочных электродов для электродуговой сварки:
1) Кислое (оксид железа и железосодержащие сплавы).
2) Основное (на основе карбоната кальция и фторида кальция).
3) Целлюлозное (на основе целлюлозы).
4) Рутиловое (на основе окиси титана).
5) С содержанием железного порошка (на основе металлического порошка).
6) Специальные (комбинации вышеперечисленных видов с добавлением различных компонентов).
Виды работ, при которых используются электроды с различными покрытиями:
1) Рутиловые — для текущих сварочных работ.
2) Основные — для конструкций, работающих под давлением или с повышенными требованиями к прочности.
3) Целлюлозные — для глубокого проплавления корневых швов в горизонтальном положении.
Хранение и подготовка электродов перед электродуговой сваркой:
Электроды с рутил-основным и основным покрытием должны отжигаться в печи при 300 градусов Цельсия в течение 2 часов. При сушке такие электроды должны обрабатываться при температуре 120 градусов по Цельсию в портативных печах на сварочных участках. Другие электроды (рутиловые, целлюлозные и кислые) хранятся в отапливаемом помещении и относительной влажности ниже 60%.
Новая технология производства и вакуумная упаковка основных электродов обеспечивает получение покрытия с очень низкой степенью влажности, не требующих отжига и сушки перед их использованием.
Режимы электродуговой сварки покрытыми электродами:
Если сила сварочного тока мала, проплавление шва низкое, электрическая дуга нестабильна, а наплавленный металл имеет поры и включения шлака, ухудшающие свойства шва. При большой силе тока металл расплава становится слишком жидким.
Выбор силы тока зависит от: диаметра электрода, химсвойств электрода, особенностей заготовки, положения сварки, толщины заготовки.
Интенсивность сварочного тока уменьшается с увеличением длины дуги. И наоборот, когда длина дуги уменьшается, ток увеличивается.
Зависимость сварочного тока от диаметра электрода
Сила сварного тока в зависимости от толщины детали
Корневые швы, как правило, выполняются на отрицательной полярности: вилка держателя электрода подключена к выводу (-), вилка зажима заземления подключена к (+) источника тока.
Отделочные проходы шва и заполнение металлом расплава обычно выполняется с положительной полярностью: вилка держателя электрода подключена к (+), вилка зажима заземления подключена к выводу (-).
Типичный состав рабочего места сварщика включает в себя:
1. Источник сварочного тока.
2. Электродный кабель с держателем.
3. Заземляющий зажим со свинцовой проволокой.
4. Портативную печь для электродов с основным покрытием.
5. Специальную маску сварщика с затемненными стеклами, сварочные перчатки и одежду.
6. Отбойный молоток и проволочную щетку для очистки сварных швов.
7. Электрическую угловую шлифмашинку для зачистки кромок и швов.
Требования к сварке конструкций
Технологический процесс сварки должен обеспечивать требуемые геометрические размеры швов, хорошее качество и необходимые механические свойства сварного соединения, а также минимальные усадочные напряжения и деформации свариваемых деталей. Для этого процесс сварки следует вести на стабильном режиме, при котором отклонения от заданных значений величины тока и напряжения на дуге не превышают ±5 %.
Корневые слон шва, выполняемые ручной дуговой сваркой, следует накладывать электродами диаметром не более 3—4 мм.
Свариваемые конструкции при укрупнении надлежит располагать так, чтобы обеспечить возможность наложения швов преимущественно в нижнем положении, чтобы обеспечить безопасные условия для работы сварщика и чтобы получить соединения требуемого качества.
Выполнение каждого валика многослойного шва следует производить после тщательной очистки предыдущего валика от шлака и брызг металла. Участки шва с порами, трещинами и раковинами должны удаляться до наложения последующих валиков.
При двухсторонней сварке стыков с полным проплавлением необходимо перед выполнением шва с обратной стороны удалить корень шва до чистого бездефектного металла.
При образовании прожогов в процессе выполнения первого шва их следует удалить и заварить выбранные участки ручной дуговой сваркой.
Придание угловым швам вогнутого профиля и плавного перехода к основному металлу, а также выполнение стыковых швов без усиления обеспечивается подбором режимов сварки и соответствующим расположением деталей в процессе сварки.
Начало и конец стыкового шва следует выводить за пределы сварного соединения на выводные планки, удаляемые после окончания сварки кислородной резкой. При необходимости кратер шва допускается выводить на наплавленный металл. Во всех случаях выводить кратер на основной металл за пределы шва запрещается.
Размеры сечения сварных швов должны соответствовать величинам, указанным в ГОСТ 5264—80 и ГОСТ 11534—75.
По окончании сварки конструкции и швы сварных соединений должны быть очищены от шлака и брызг расплавленного металла. Приваренные сборочные и монтажные приспособления, подлежащие удалению, следует удалять без повреждения основного металла и применения ударных воздействий, а места их приварки надлежит зачистить до чистого основного металла с выборкой всех дефектов.
К сварке стальных конструкций, подведомственных органам Госгортехнадзора, допускаются сварщики, прошедшие аттестацию в соответствии g правилами, утвержденными Госгортехнадзором СССР. Другие конструкции могут укрупняться сварщиками, аттестованными по правилам, утвержденным соответствующим ведомством или министерством. Каждый сварщик должен иметь удостоверение на право выполнения сварочных работ.
На месте производства работ сварщик должен заварить технологическую пробу в условиях, аналогичных условиям при сварке конструкций.
При производстве работ в условиях низких температур перед допуском к работе каждый сварщик должен сварить стыковые образцы для механических испытаний при предусмотренной технологическим процессом отрицательной температуре.
Если предстоит сварка особо ответственных конструкций, новых марок сталей или с использованием новых сварочных материалов, сварщик должен сварить контрольные образцы в том же пространственном положении и при использовании тех же материалов и оборудования, что и при сварке монтируемых конструкций.
Браковочным показателем при испытании образцов на статическое растяжение является предел прочности сварного соединения, который ниже предела прочности основного металла.
Ударная вязкость металла шва при температуре испытания плюс 20 °С должна быть не менее 5 кгс·м/см 2 , а при отрицательной температуре, указанной в чертежах КМ — не менее 3 кгс·м/см 2 .
Основные требования безопасности труда при ручной дуговой сварке
Какие опасности подразумевает под собой работа со сваркой: вас может ударить током, вы можете получить ожог от шлака или метала, которые отлетают во время сварки, вы можете поразить глаза и открытые участки кожи лучами дуги, отравиться пылью и вредными газами, порезаться или ушибиться во время подготовки материала для сварки.
Поэтому рекомендуется, перед тем как приступить к работе с ручной сваркой, внимательно изучить правила безопасности, а также правила обращения со сварочным оборудованием.
После того, как вы изучили теоретический материал, рекомендуется проверить все питающиеся сети, которые находятся на территории, где вы собираетесь проводить сварочные работы, обязательно должен быть акт ежегодной проверки, а также схема заземления.
Спецодежда обязательна во время проведения сварочных работ. Также запрещается пользоваться разбитыми светофильтрами и щитками с неисправными компонентами.
Во время сварочных работ система вентиляции должна быть обязательно включена, в противном случае проводить такие работы запрещается.
Сварочное оборудование в процессе эксплуатации требует внимательного ухода и обслуживания. Также не забывайте об уходе за сварочным оборудованием, тогда у вас не будет проблем с его эксплуатацией.
ТРЕБОВАНИЯ К СВАРКЕ.
Сложна и опасна профессия сварщика, заставляет требования к сварке быть очень жёсткими и точными.
Требования безопасности в условиях ручной дуговой сварки.
Диапазон ручной дуговой сварки многообразен и имеет свои каноны, в том числе и в вопросах техники безопасности. По многим параметрам, они идентичны для каждой разновидности сварки. Это сварка:
— механизированная, в среде защитного газа;
Механические характеристики сварочного шва определяются образцом, вырезанным из сварного соединения. Требования к сварке предусматривают испытания их на растяжение, разрыв и изгиб. Металл шва по физико-механическим свойствам должен соотноситься со свариваемым металлом. Визуально, соединения не должны иметь прожоги, трещины, наружные поры, чешуйчатые поверхности и прочие дефекты. Жесткие требования к сварке предъявляются и при проверке плавности перехода от шва к металлу.
Проверка сварного соединения на герметичность осуществляется избыточным давлением или гидроиспытанием. Наиболее распространенным методом контроля считается способ с использованием мела и керосина.
Общность требований безопасности при производстве сварочных работ заключается в обязательном использовании средств индивидуальной защиты. Сюда относятся соблюдение основ личной гигиены. Проверка спецодежды, обуви, головного убора, а также защитных очков и маски, считается незыблемым требованием.
Уборка рабочего места от быстровозгораемых веществ и предметов является непреложным правилом. Помимо многих других инструктивных положений, сварщик обязан выполнять и сугубо специфические требования. Это зависит от условий и места проведения работ.
В целом, неопытность, незнание или игнорирование элементарных правил, может привести к поражению током, ожогу неприкрытых частей кожи. Не исключены и отравления газами, порезы и ушибы. А поражение глаз может стать результатом неисправных светофильтра и защитного стекла. Это краткое напоминание о требованиях безопасности, необходимых для соблюдения при производстве работ дуговой ручной сваркой.
В кратком изложении, сварка под флюсом – это горение электрической дуги между присадочным материалом и металлом. При этом частично расплавленный флюс образует шлак на поверхности шва. Шлак несет функцию защитной среды от кислорода воздуха и азота. В этом случае электродуговая проволока проходит через бункер с флюсом.
Механизированная сварка в среде защитного газа происходит иным способом. Этот способ предусматривает принудительную подачу воздуха в зону горения электрода, с вытеснением кислорода и азота.
Но сварка, в углекислом газе, имеет ряд преимуществ. К ним относятся:
— защита расплавленной ванны от воздействия среды;
— возможность наблюдения за сварным швом;
— возможность сваривания металлов различной толщины;
— производство сварочных работ в различных пространственных положениях;
Что касается контактной сварки, то она используется для сварки накладных соединений. Наиболее распространенным и универсальным является способ одноточечных, двусторонних соединений.
Преимущество электрошлаковой сварки кроется в возможности соединения металлов любой толщины. Применяется при изготовлении объемных станин, валов турбин, толстостенных барабанов и других крупногабаритных конструкций.
Требования к сварщикам.
Работник, желающий работать сварщиком, предъявляет документы о профильном образовании и наличии опыта работы в этой области. Квалификация 2-разряда достаточна для допуска его в плеяду сварщиков. Как правило, к производству огневых работ допускаются лица от 18 лет.
Основные требования к сварщику определены и в запрещающих позициях, таких как:
Работа с неисправным оборудованием;
Работа в спецодежде, пропитанной маслами;
Хранение на рабочем месте горючих материалов;
Работа на сосудах, заполненных горючими и токсичными газами, а также емкостях, находящихся под давлением;
Требования к сварочному оборудованию.
Особенности и специфика сварного соединения предъявляют серьезные требования к сварочному оборудованию. В основном, это сварочные аппараты, агрегаты, выпрямители, преобразователи и многие другие «поставщики» электроэнергии и требуемого напряжения. Сюда следует отнести и сварочные кабели, подающие энергию в зону сварки.
Применяемое сварочное оборудование должно обеспечивать, как минимум:
— плавную подачу сварочного тока,
— усиление тока при замыкании электрода со свариваемым металлом,
— сохранение параметров сварки после непредвиденного отключения агрегата,
— защиту от прилипания электрода.
Современное же сварочное оборудование, с честью выполняет сложные функции в самых различных условиях. И это не требует доказательств.
§ 20. Требования техники безопасности при ручной дуговой сварке, газовой резке и сварке металлов.
Основной опасностью при дуговой ручной сварке является опасность поражения электротоком. Сырость, грязь повышают опасность поражения электрическим током; чистая, сухая одежда, сухая обувь (без металлических шпилек), сухой деревянный пол понижают эту опасность. Защитные резиновые галоши, коврики, перчатки служат дополнительным средством защиты от поражения электротоком.
При ручной дуговой сварке поражение электрическим током может произойти от прикосновения к токоведущим частям: к клеммам или концам проводов электросети при подключении сварочного трансформатора или электромашинного преобразователя; к плохо изолированным проводам сварочного трансформатора со стороны питания от электросети; к плохо изолированным сварочным проводам; к токоведущим частям осциллятора.
Провода, ограждения токоведущих частей трансформатора, осциллятора и клеммы должны быть надежно изолированы. Не следует производить самим подключение сварочного аппарата к сети, необходимо вызывать для этого электрика. Недопустимо прикасаться к неизолированным, плохо изолированным, неогражденным частям электрических устройств. Нельзя наступать на переносные электропровода на полу, так как при плохой их изоляции возможно поражение электротоком.
Особую опасность поражения электрическим током представляют сварочные работы, производимые внутри металлических емкостей (котлов, цистерн и пр.). Такие работы требуют соблюдения специальных правил безопасности: применения безопасного электрододержателя с блокировкой, отключающей сварочный ток при холостом ходе (после того, как электрод отведен от свариваемого предмета).
Вследствие неисправностей, сырости, засорения металлической стружкой, загрязнения или увлажнения электрических устройств напряжение может перейти с токоведущих частей на корпус трансформатора, электро-машинного преобразователя, на ограждение электроаппаратуры, в частности осциллятора. Если при прикосновении к оборудованию, электроаппаратуре ощущается напряжение, надо немедленно вызвать электрика для устранения неисправности и проверки защитного заземления.
Постоянную опасность при ручной дуговой сварке представляет воздействие на глаза работающих невидимых ультрафиолетовых и инфракрасных лучей, а также яркого света электрической дуги, вызывающих заболевание глаз, которое может привести к ослаблению и потере зрения. Возможны также ожоги кожи лица и рук ультрафиолетовыми лучами дуги.
Для защиты при сварке от света электрической дуги применяют для сварщиков щитки, а для подручных рабочих очки со светофильтрами — защитными стеклами желто-зеленого цвета, насыщенность (густота) которых подбирается в зависимости от применяемой силы сварочного тока.
Серьезные ожоги могут причинить брызги расплавленного металла и шлака, отлетающие при сварке электрической дугой (температура ее 3500—4000 °С), а также прикосновение к нагретому электроду или свариваемому предмету. Для предотвращения таких ожогов применяются защитные одежда, обувь, рукавицы.
При несоблюдении правил безопасности при сварке тары из-под горючих, смазочных веществ, при заварке ацетиленовых генераторов, сосудов, находящихся под давлением, а также при сварочных работах вблизи легковоспламеняющихся, взрывоопасных веществ возможны взрыв и пожар.
Газы, выделяющиеся при плавлении электродов и сгорании их обмазки, вредны для здоровья; для удаления их необходимы местная вытяжная вентиляция или интенсивное проветривание места сварочных работ.
Перед началом работы необходимо проверить, выполнены ли следующие условия безопасной работы:
все металлические конструктивные части сварочного оборудования, могущие оказаться под напряжением, должны быть заземлены;
на передвижных сварочных агрегатах или трансформаторах один конец заземляющего провода должен быть
надежно присоединен к сварочному оборудованию, другой— к заземляющему устройству, имеющемуся в данном помещении, а при отсутствии его — к специально забитой в землю трубе, лому и т. п. Представитель администрации, руководящий работой, должен организовать проверку качества выполненного заземления сварочной установки;
изоляция проводов, идущих по металлическим конструкциям и металлическим предметам, должна быть особенно надежной;
прокладка электропроводов в непосредственной близости от газосварочных шлангов и газопроводов, а также в общих траншеях с ними запрещается;
провод должен быть надежно присоединен к электрододержателю либо при помощи механического зажима либо сваркой, а осциллятор должен быть огражден кожухом со всех сторон и иметь блокировку, выключающую напряжение при открывании крышки осциллятора;
при необходимости установки осциллятора на металлические конструкции между ними прокладывают деревянные подкладки.
При обнаружении каких-либо неисправностей в электрической части установки надо немедленно вызывать электромонтера (электрика).
Перед началом работы необходимо надеть установленную для работы защитную спецодежду и спецобувь, убедившись предварительно в их исправности; осмотреть состояние изоляции электропроводки; проверить, имеется ли хороший контакт заземляющего провода со свариваемым изделием, а также все контакты и зажимы сварочной установки и, если они загрязнены и неплотны, зачистить, закрепить их, предварительно отключив электропитание машины; убедиться в исправности щитка маски, целостности цветных стекол светофильтра, плотности (светонепроницаемости) самого щитка маски; зачистить стальной щеткой место сварки до металлического блеска. Если работа производится вне кабины, место работы должно быть ограждено щитами для защиты других сварщиков и находящихся вблизи рабочих от света дуги. При производстве сварочных работ на высоте с лесов или подмостей необходимо покрывать деревянный настил лесов или подмостей железным или асбестовым листом для предотвращения загорания и падения вниз частиц расплавленного металла.
Производство сварочных работ во взрывоопасных помещениях запрещается.
При газосварочных и газорезательных работах наибольшую опасность представляют взрывы ацетиленовых генераторов, кислородных баллонов, ацетилено-воздушных и других газовых смесей в рабочих помещениях. Поэтому, прежде чем приступить к работе, необходимо проверить исправность инструмента, приспособлений и защитных очков. Применяемый сварщиком и резчиком инструмент (молоток, зубило, ломик, гаечные ключи и др.) должен быть сделан из металла, не высекающего искр. Перед началом работы следует продуть шланги и убедиться, что в них нет воды, поставить около рабочего места ведро с чистой холодной водой для охлаждения перегревшихся мундштуков горелки (резака).
К газогенератору не разрешается допускать лиц, не имеющих прямого отношения к его обслуживанию. Приступать к работе на лесах, подмостах, в траншеях, приямках, котлованах и других местах можно только после проверки их состояния и с разрешения мастера или начальника цеха. Не разрешается работать без брезентовой спецодежды и в неисправных очках. Для газосварочных работ очки должны быть со специальными защитными стеклами. Сварщик должен следить, чтобы обслуживающий его рабочий надевал такие же очки. При очистке швов от шлака и окалины необходимо пользоваться специальными защитными очками с небьющимися стеклами.
Запрещается выполнять сварку изделий ближе 10 м от легковоспламеняющихся или огнеопасных материалов, изделий, находящихся под давлением (трубы, котлы и др.), а также производить сварочные работы в дождливую погоду вне помещения, если над местом сварки нет навеса.
Ручная дуговая сварка ГОСТ 5264-80: технические требования, применение
Одним из основополагающих нормативных документов, регламентирующих процесс осуществления ручной дуговой сварки, является ГОСТ 5264-80. Документ введен в практику в 1980 году и содержит в себе требования, касающиеся правил ведения работ, необходимость в которых возникает в различных хозяйственных сферах. Государственный стандарт нормирует типы, конструкцию и размеры сварных соединений, которые могут использоваться при проведении сварных работ.
Сварка по ГОСТу 5264-80
Ведение сварочных работ с использование электродуговой сварки осуществляется с учетом требований ГОСТа 5264-80, установленных и действующих в отношении выполнения данного типа соединений. Нормативы являются обязательными для выполнения работ по соединению стальных конструкций, а также элементов и деталей, в изготовлении которых применены никелевые и железоникелевые сплавы. Не регламентируются по ГОСТу 5264-80 сварные швы, необходимые для соединения стальных труб при монтаже трубопроводов, но в отношении выполнения которых разработана и действует иная нормативная документация.
Технические требования ГОСТа 5264-80
Утвержденные нормативы ГОСТа 5264-80 скачать можно в формате таблицы. Ее содержание отражает следующие ключевые моменты:
1.Схемы-изображения сварных соединений, допустимых данным стандартом
2.Параметры осуществления соединения
3.Допустимые размеры швов
Выполнение работ по электродуговой сварке в соответствии с указанными нормативами позволяет добиться качества и надежности шовного соединения. Это, в свою очередь, гарантирует обеспечение долгосрочного и безопасного использования сварных металлоконструкций.
Применение сварки ГОСТ 5264-80
Необходимость своего применения государственный стандарт ГОСТ 5264-80 находит в строительстве и машиностроении. Но, вместе с тем, он активно применяется и в других сферах промышленности. Основные преимущества использования электродуговой сварки, выполненной в соответствии с установленными нормативами, состоят в следующем:
- невысокий уровень затрат на использование в сравнении с альтернативными способами ведения сварочных работ
- удобство и оперативность проведения сварочных работ
- высокий уровень надежности креплений элементов сварных металлоконструкций
- герметичность сварного шва
Качество результата использования электродуговой сварки гарантируется только при условии четкого соблюдения технологических норм, закрепленных ГОСТом. Нарушение стандартов становится причиной нарушения целостности готовых металлоконструкций и их обрушения.
Ручная дуговая сварка
Основателями способа электродуговой сварки можно назвать двух великих русских изобретателей Н.Н Бенардоса и Н.Г. Славянова. Первым в мире выдвинул идею создания устройства для сварки металлическим электродом Н.Н Бенардос, он же с 1882 года на практике использовал для сварки батарею свинцово-кислотного аккумулятора. Первым же источник сварочного назначения в 1888 году создал Н.Г. Славянов, он применил генератор постоянного тока и для улучшения условий горения сварочной дуги включил в цепь балластный реостат.
С тех пор электродуговая сварка бурно развивалась, и на сегодняшний день нет отрасли промышленного производства, где бы не применялась технология электросварки. Источники питания для ручной дуговой сварки также прошли значительную эволюцию, начиная, от примитивного сварочного генератора 19 века, сварочного трансформатора 20-х годов и сварочного выпрямителя 50-х годов прошлого века, до современного сварочного инверторного аппарата.
С применением инверторных технологий при изготовлении сварочной техники ручная дуговая сварка переживает второе рождение. Инверторный сварочный источник имеет ряд преимуществ перед сварочными трансформаторами и выпрямителями:
— высокая маневренность из-за малого веса и компактности инвертора;
— экономия электроэнергии за счет высокого КПД источника питания;
— лучшие сварочные характеристики дуги.
Благодаря этим преимуществам продажа сварочных инверторов на сегодняшний день составляет около 50% от общего объема продаж сварочной техники в мире и этот процент с каждым годом увеличивается.
Ручная дуговая сварка металлическим покрытым (плавящимся) электродом, отличаясь высокой универсальностью и значительной мобильностью, обусловившими преимущественное использование ее в строительстве, имеет ряд технологических особенностей.
Ручная дуговая сварка металлическим покрытым (плавящимся) электродом, отличаясь высокой универсальностью и значительной мобильностью, обусловившими преимущественное использование ее в строительстве, имеет ряд технологических особенностей.
Способ позволяет без замены сварочного инструмента и оборудования (при надлежащем сварочном режиме) выполнять швы различных типов, сечения и назначения, а также вести сварку в любом пространственном положении и в труднодоступных местах.
Широкое применение имеет сварка электрической дугой прямого действия. При этом сварщик поддерживает устойчивый процесс сварки непрерывной подачей конца электрода в зону горения дуги, не допуская значительных отклонений длины дуги. Наилучшие результаты достигаются при сварке короткой дугой. В этом случае электрод плавится спокойно с небольшим разбрызгиванием, и обеспечивается хорошее проплавление основного металла. Нормальная длина дуги обычно не превышает 0,5—1,1 диаметра электрода. При длинной дуге повышается окисление электродного металла, увеличивается разбрызгивание, снижается глубина провара, шов получается со значительными включениями окислов.
При сварке соединений деталей и узлов металлических строительных конструкций и изделий преимущественно используют металлические покрытые электроды диаметром 3—6 мм. Основной объем работ выполняют при токе 90—350 А и напряжении дуги 18—30 В.
Производительность ручной дуговой сварки существенно уступает производительности механизированных и автоматических способов дуговой сварки, особенно при наложении длинных (более 1 м) швов большого сечения в нижнем положении.
Качество швов и сварных соединений, выполненных ручной дуговой сваркой, в значительной степени зависит от условий работ и производственных навыков сварщиков.
В промышленном строительстве ручная дуговая сварка применяется: при изготовлении и монтаже строительных и технологических металлических конструкций; при изготовлении закладных частей и деталей и выполнении монтажных соединений элементов арматуры железобетонных конструкций; при сварке стыковых соединений труб и присоединений деталей и узлов технологических, теплотехнических и магистральных трубопроводов; а также при производстве электромонтажных и санитарно-технических работ.
На процесс дуговой сварки существенное влияние оказывают протяженность и состояние электрической сварочной цепи, а также организация рабочего места сварщика.
На заводах и в мастерских рабочее место сварщика преимущественно стационарное. Для размещения свариваемого изделия небольшого габарита в удобное для сварки положение используется рабочий стол, к которому присоединен один из проводов электрической сварочной цепи. Вместо рабочего стола часто пользуются сборочно-сварочными приспособлениями (кондукторы, кантователи и др.), в которых размещают свариваемые детали или конструкции.
На строительно-монтажных площадках рабочее место сварщика нестационарно и меняется по мере перехода от сварки одной конструкции к другой.
Протяженность сварочных проводов при этом может достигать 50 м и более. Падение напряжения в такой цепи, превышающее допустимые пределы (4—5%), будет оказывать отрицательное влияние на технологические свойства сварочной дуги. В таких случаях увеличивают сечение проводов сварочной цепи или устанавливают источники тока на более близком расстоянии от места работы сварщика. Для этих целей наиболее рационально использовать применяемые для строительно-монтажных условий специальные малогабаритные передвижные помещения контейнерного типа — машинные залы, в которых размещают сварочное оборудование. Обычно в машзалах устанавливают один источник постоянного тока и один — переменного или один многопостовой (на 3—6 постов) сварочный выпрямитель.
Особенности сварочной дуги постоянного и переменного тока
С помощью источников постоянного тока можно вести сварку при прямой или обратной полярности. Дуга прямой полярности (электрод — «минус», объект сварки — «плюс») обеспечивает более глубокое проплавленне основного металла; при дуге обратной полярности повышается скорость плавления электрода.
В табл. IX.1 приведены данные о некоторых технологических особенностях сварочной дуги постоянного и переменного тока.
IX.1. Технологические особенности сварочной дуги постоянного и переменного тока
Возникающее при постоянном токе «магнитное дутье» (при токе более 200 A) может вызвать сильное отклонение и блуждание сварочной дуги, вследствие чего увеличивается разбрызгивание, ухудшается качество шва и снижается производительность.
Большинство современных электродов общего назначения пригодно для сварки на любой полярности тока, вместе с тем имеется ряд марок электродов, предназначенных для сварки на какой-либо одной полярности.
Электроды, используемые при сварке на переменном токе, обеспечивают вполне устойчивое горение дуги.
Подготовка металла под сварку
К основным операциям подготовки металла под сварку относятся: правка и очистка проката; механическая или термическая резка при заготовке деталей и полуфабрикатов; обработка кромок, подлежащих сварке.
Обработка кромок стыковых соединений заключается в отбортовке их при толщине металла до 4 мм или разделке кромок для создания скоса и притупления при большей толщине металла.
При дуговой сварке повышенные требования предъявляются к чистоте кромок и поверхности прилежащих к ним зон свариваемых деталей.
В целях избежания образования в швах пор, шлаковых и других включений торцевые поверхности кромок и прилегающие к ним зоны металла шириной 25—30 мм подлежат очистке от ржавчины, краски, масляных и других загрязнений. Очистку выполняют металлическими щетками, абразивными материалами или инструментом, а также газопламенной обработкой.
При сборке конструкций, помимо применения инвентарных и других сборочных приспособлений, кондукторов и кантователей, для фиксации взаимного расположения элементов конструкций и детален часто используют прихватки (короткие швы), осуществляемые ручной дуговой сваркой.
Длина швов-прихваток обычно 50—100 мм.
Размеры сечений прихваток не должны превышать 1/3 основных швов (при толщине свариваемого металла более 5 мм). Поверхность прихваток следует зачищать от шлака и загрязнений. При выявлении дефектов их удаляют абразивным инструментом и швы выполняют вновь.
В зависимости от формы и взаимного расположения свариваемых кромок, размеров поперечного сечения шва и положения его в пространстве при ручной дуговой сварке осуществляют простые или сложные траектории движения рабочим (с горящей дугой) концом электрода, которые позволяют: управлять тепловым потоком, охлаждая металл при отводе дуги и увеличивая тепловое воздействие при прекращении движения электрода; выполнять однопроходные швы различной формы и размеров сечения; уменьшать возможность натека или прожога металла; предотвращать стекание металла при наклонном или отвесном положении сварочной ванны.
При перемещении конца электрода вдоль линии соединения без колебательных поперечных движений ширина валика шва не превышает 0,8—1,5 диаметра электрода. Поперечные движения конца электрода обеспечивают получение валика увеличенной ширины.
Сварка стыковых швов
Стыковые соединения без скоса кромок сваривают уширенным швом с одной или двух сторон стыка.
Стыковые соединения с разделкой кромок выполняют однослойными (однопроходными) или многослойными (многопроходными), в зависимости от толщины металла и формы подготовки кромок (рис. IX.2).
IX.2. Сварка стыковых швов
а—г — формы поперечных сечений швов; 1—7 — порядок выполнения слоев шва; 0 — подварочный шов
Рекомендации по числу слоев стыковых многослойных швов приведены в табл. IX.6.
IX.6. Число слоев при сварке стыковых и угловых швов
Сварку многослойных швов начинают, тщательно проваривая корень шва электродом диаметром не более 4 мм, а последующие швы наплавляют уширенными валиками, используя электроды большего диаметра.
В ответственных конструкциях корень шва удаляют вырубкой зубилом или газовым резаком для поверхностной резки, а затем накладывают подварочный шов.
Сварка угловых швов
Наилучшие результаты при сварке угловых швов обеспечиваются при установке плоскостей соединяемых элементов в положение «в лодочку» (рис. IХ.3,а), т.е. под углом 45° к горизонтали. При этом достигается хорошее проплавление угла и стенок элементов без опасности подреза или непровара, а также создается возможность наплавлять за один проход швы большого сечения. Однако не всегда можно установить соединяемые элементы в положение «в лодочку». В ряде случаев соединяемые элементы занимают иное (см. рис. IX.3,б—г) положение в пространстве. Сварка таких угловых швов сопровождается дополнительными сложностями, так как возможны непровары вершины угла соединения или горизонтальной стенки, а так же подрезы стенки вертикального элемента. В этих случаях катеты однослойного углового шва не должны превышать 8 мм. Швы с катетами свыше 8 мм выполняют в два слоя и более (см. табл. IX.6).
IX.3. Сварка угловых швов
а—г — формы поперечных сечений швов н положение деталей при сварке; 1—4 — порядок выполнения слоев шва
Угловые швы таврового соединения с двумя симметричными скосами одной кромки (см. рис. IX.3, г) сваривают в один слой или в несколько слоев в зависимости от толщины свариваемого металла.
Технология сварки угловых швов в вертикальном и потолочном положениях существенно не отличается от сварки стыковых швов со скосом кромок. Для обеспечения необходимого провара вершины угла первый слой выполняют электродами диаметром 3—4 мм.
При сварке угловых швов нахлесточных соединений нельзя допускать излишнего проплавления (подреза) кромки верхнего элемента и наплыва металла (при недостаточном сплавлении) на плоскость нижнего элемента.
Сварка тонколистового металла
При дуговой сварке на весу стыковых соединений из металла толщиной 0,5—3 мм возможно сквозное проплавление дугой кромок с образованием отверстий, трудно поддающихся последующему исправлению. Вместе с тем из-за ограниченной возможности регулирования тепла дуги прямого действия помимо прожогов в таких швах обнаруживаются непровары, шлаковые включения и другие дефекты.
Для обеспечения необходимого качества сварки тонколистовой стали применяют отбортовку кромок, временные теплоотводящие подкладки, остающиеся стальные подкладки или расплавляемые элементы, электроды со специальным покрытием, специальное сварочное оборудование.
Сварку с отбортовкой кромок выполняют главным образом на постоянном токе металлическим или угольным электродом. Хорошие результаты достигаются при установке кромок в наклонное положение (45—65°) и при сварке на спуск.
Для подбора диаметра металлического электрода и тока при сварке стыковых соединений из тонколистовой стали можно пользоваться данными табл. IX.7. При сварке нахлесточных соединений ток увеличивают на 10—15, при сварке тавровых соединений — на 15—20%.
IX.7. Режимы ручной дуговой сварки стыковых соединений из тонколистовой стали
Угольный электрод применяют диаметром 6—10 мм, сварочный ток должен быть 120—140 А, полярность прямая.
В качестве временных теплоотводящих подкладок используют массивные медные и бронзовые плиты (бруски). Сборку осуществляют без зазора, обеспечивая плотное прилегание свариваемых листов к подкладке.
Для стыковых соединений применяют стальную остающуюся подкладку, если это допускается проектом. Сварку ведут с проплавлением элементов из тонколистовой стали и приваркой их к стальной подкладке. Применяют также присадочный пруток или стальную полосу, укладываемые вдоль свариваемых кромок, которые расплавляют дугой вместе с кромками основного металла.
Для сварки на малых токах используют электроды со специальным покрытием (марок ОМА-2 и др.) и постоянный ток обратной полярности. При этом применяют источники питания дуги с повышенным напряжением холостого хода, допускающие регулирование малых токов (например, преобразователь ПСО-120, выпрямители ВКСГ-30, ВД-101 и др.).