Ручне дугове зварювання

Частка ручного дугового зварювання від сумарного обсягу робіт, виконаних дуговим зварюванням,

Проводитьсяплавким (рис.4.9,а) та неплавким електродом (рис.4.9,б).

Рис.4.9 Ручне дугове зварювання

а – плавким електродом; б - неплавким електродом

Ручне дугове зварювання неплавким електродом здійснюється таким чином: краї виробів приводять до зіткнення. Між виробами та неплавким електродом виникає дуга. Краї заготовок та присадний матеріал розплавляються, рідкий метал щільно заповнює простір між ними, утворюючи зварювальну ванну. Після кристалізації рідкого металу утворюється зварний шов. Цей спосіб використовують для зварювання кольорових металів та їх сплавів, а також для наплавлення твердих сплавів.

Ручне дугове зварювання плавким електродом є основним способом. Теплота дуги розплавлює електрод та краї заготовок. Утворюється спільна ванна розплавленого металу після охолодження якої утворюється зварний шов.

Режимом ручного дугового зварювання називають сукупність параметрів, які забезпечують необхідну якість з’єднання, максимальну продуктивність і низьку собівартість. Найважливішими параметрами режиму є:

- діаметр електрода d;

- сила зварювального струму І_з.

Діаметр електрода d вибирають залежно від товщини зварюваних елементів t, користуючись емпіричними формулами, або орієнтовним співвідношенням між товщиною зварюваних елементів і рекомендованим діаметром електрода:

Товщина металу t,мм	1…3		4…5	6…12	13 і більше
Діаметр електрода d, мм	1,6…2,5		3…4	4…5	5 і більше

Силу зварювального струму І_з. (А) можна визначити за емпіричною формулою

І_з =k ∙ d

де k – коефіцієнт, який змінюєтьсявід 25 до 60 А/мм.

4.2.3 Автоматичне і напівавтоматичне дугове зварювання в атмосфері захисних газів

Частка металу, наплавленого в атмосфері захисних газів, в країнах Європейської співдружності на 2000 рік становила 70% від сумарної кількості наплавленого металу всіма способами дугового зварювання. В Україні – помітне відставання від індустріально розвинених країн.

Напівавтоматичне дугове зварювання в атмосфері захисних газів відрізняється від ручного тим, що тут автоматично запалюється та підтримується дуга і лише вручну зварник переміщає електродний дріт уздовж майбутнього шва. Як захисні використовують інертні (аргон, гелій) та активні гази (вуглекислий газ, азот, водень,), а також суміш двох і більше газів. Зварюють постійним струмом зворотної (плюс на електроді) та прямої полярності, застосовуючи плавкі та неплавкі електроди.

4.2.3.1 Напівавтоматичне дугове зварювання в атмосфері вуглекислого газу проводять лише плавким електродом у вигляді голого дроту великої довжини діаметром 0,8…2 мм.

Вуглекислий газ СО₂ при високій температурі частково дисоціює на оксид вуглецю СО і кисень О. Кисень взаємодіє із залізом і легувальними елементами, утворюючи відповідні оксиди. Газоподібний СО сприяє утворенню пор у шві й розбризкуванню металу. До складу електродного дроту вводять дезоксидатори у вигляді кремнію і марганцю для нейтралізації дій вуглекислого газу.

Рис. 4.10 Схема напівавтоматичного дугового зварювання плавким електродом

в атмосфері вуглекислого газу:

1,3 — зварювана заготовка; 2 — зварювальна ванна; 4 — струмінь вуглекислого газу;

5 — сопло; 6 — контакт; 7 — корпус пальника; 8 — притискний ролик;

9 - тяговий ролик; 10 — електродний дріт; 11 — касета; 12 — механічний редуктор;

13 — зварювальна дуга; Д — електродвигун

У напівавтоматі електродний дріт 10 (рис 4.10) розмотується з касети11 і подається двома роликами – тяговим 9 і притискним 8 в зону дуги 13. Ролик 9 обертається електродвигуном Д постійного струму через механічний редуктор 12. Струм значної густини від джерела живлення підводиться до голого дроту за допомогою контакту 6, який розташований недалеко від дуги, щоб не перегрівати

Електрод. Дугу і зварювальну ванну захищає від взаємодії з повітрям струмінь вуглекислого газу 4, що надходить з металевого балона в корпус пальника 7 і виходить через сопло 5. Тиск газу в балоні не перевищує 7,5 МПа, знижується до робочого й автоматично підтримується в заданих межах газовим редуктором.

Умовою автоматичного підтримування дуги є стала її довжина, тобто рівність швидкості подачі електродного дроту і швидкості його розплавлення.

Якщо рівність порушується її необхідно швидко відновити одним з двох способів:

- змінюючи швидкість подачі електродного дроту при сталому значенні швидкості розплавлення;

- використовуючи явище саморегулювання довжини дуги при сталій швидкості подачі електродного дроту.

Згідно з принципом регулювання довжини дуги розрізняють:

- напівавтомати з регульованою швидкістю подачі електродного дроту;

- напівавтомати з саморегулюванням довжини дуги.

Напівавтомати зі сталою швидкістю подачі електродного дроту прості за конструкцією і надійніші в роботі.Саморегулювання довжини дуги ефективне лише тоді, коли густина зварювального струму електрода достатньо велика.

У вуглекислому газі зварюють у всіх просторових положеннях шва газо- і нафтопроводи, корпуси суден та інші конструкції, виконані з з конструкційних вуглецевих та низьколегованих сталей.

Переваги:

- низька вартість зварювальних робіт;

- продуктивність праці у 2…3 рази вища порівняно зручним дуговим зварюванням;

- є можливість спостерігати за прокладенням шва.

Недоліки:

- надмірне розбризкування металу, значне виділення диму й аерозолів;

- не завжди естетичний зовнішній вигляд шва.

4.2.3.2 В атмосфері аргону зварюють легкооксидівні сплави на основі алюмінію, титану, магнію, леговані та високолеговані сталі постійним струмом зворотної полярності та великої густини. Зварювання плавким електродом застосовують для з’єднання конструкцій товщиною понад 2 мм в усіх просторових положеннях шва. Схема напівавтоматичного дугового зварювання плавким електродом в атмосфері аргону подібна до схеми зварювання в атмосфері вуглекислого газу. Електрична дуга живиться від зварювальних випрямлячів з жорсткою зовнішньою характеристикою. Недолік – висока вартість аргону.

Рис. 4.11 Схема напівавтоматичного дугового зварювання неплавким

електродом в атмосфері аргону:

1,3 — зварювана заготовка; 2 — зварювальна ванна; 4 — струмінь аргону; 5 — сопло;

6 — присадний матеріал; 7 — притискний ролик; 8 — касета; 9 — тяговий ролик;

10 — механічний редуктор; 11 — вольфрамовий неплавкий електрод; 12 — електродо­тримач; 13 — корпус пальника; 14 — зварювальна дуга; Д — електродвигун

Для напівавтоматичного дугового зварювання неплавким електродом в атмосфері аргону використовують постійний струм прямої полярності(плюс на виробі), що забезпечує стійке горіння дуги при напрузі 10…15 В без значного нагрівання електрода. Тонкі заготовки з відбортованими краями можна зварювати без присадного матеріалу. Струмом прямої полярності зварюють високолеговані сталі, сплави міді, титану та ін.

Алюміній і його сплави зварюють струмом зворотної полярності.

Продуктивність зварювання неплавким електродом менша порівняно зі зварюванням плавким електродом. Проте цьому способу віддають перевагу, коли недопустиме розбризкування електродного металу й коли зварюють метал товщиною від кількох десятих міліметра.

4.2.3.3 Автоматичне дугове зварювання в атмосфері захисних газів характеризується автоматичним запалюванням та підтримуваннямдуги, автоматичною подачею електрода на виріб і автоматичним переміщенням електрода уздовж шва.

У більшості автоматів використовують плавкий електрод у вигляді мотків. Його хімічний склад повинен бути близький до складу основного матеріалу. Автомати мають каретку з механізмом переміщення уздовж шва. Каретка складається з чотирьох коліс, редуктора і регульованого електродвигуна. Якщо колеса переміщують автомат безпосередньо по виробі його називають зварювальним трактором. Якщо котки автомата встановлені на окремому напрямному пристрої (рейках), то автомат називають самохідною головкою.

4.2.4 Автоматичне і напівавтоматичне дугове зварювання під флюсом.

Флюси

При напівавтоматичному дуговому зварюванні під флюсом дугу і розплавлений метал захищає від повітря спеціальна зерниста речовина – флюс, який стабілізує дугу, захищає зону зварювання, забезпечує дезоксидацію й легування шва.

За способом виготовлення флюси поділяють на плавлені і неплавлені, а за призначенням – флюси для вуглецевих та легованих сталей, кольорових металів і їх сплавів.

Плавлені флюси виплавляють із шихти відповідного складу в електродугових і полуменевих печах з подальшою грануляцією до зерен заданих розмірів. Вони мало гігроскопічні, високоміцні й однорідні за хімічним складом. Вони мають високий вміст SiO₂ і MnO (до 44% кожного), а також плавиковий шпат CaF₂ (до 9%) та інші компоненти. Під час напівавтоматичного зварювання робітник перебуває поряд з дугою, тому для цього способу слід вибирати марки флюсів з мінімальним вмістом CaF_2, оскільки в зоні дуги утворюються фторидні гази, що шкідливі для здоров’я.

Неплавлені флюси складаються з порошків шлакоутворювальних, дезоксидувальних і легувальних компонентів. Дезоксидувальні і легувальні компоненти відсутні у плавлених флюсах. До неплавлених належать керамічні і спечені флюси.

Компоненти керамічних флюсів з’єднані між собою рідким склом. Керамічні флюси використовують обмежено бо вони гігроскопічні та мають невисоку міцність.

Індустріально розвинені країни використовують переважно спечені флюси в яких порошкоподібні компоненти з’єднують спіканням.

4.2.4.2 Напівавтоматичне дугове зварювання під флюсом

У напівавтоматичній установці дугового зварювання під флюсом електродний дріт 8 (рис. 4.12) за допомогою роликів 9 і 10, механічного редуктора 12 та регульованого електродвигуна Д безперервно подається в зону зварювання, а шар флюсу 4 завтовшки 30…60 мм з лійки насипається безпосередньо перед дугою 5 на краї зварюваних заготовок 1, 3. Струм до електродного дроту підводиться через контакт 7. Дуга горить між кінцем електродного дроту й заготовками, розплавляючи їх краї та дріт, утворюючи зварювальну ванну 2. Частина флюсу, що оточує дугу, теж розплавляється та утворює шлакову захисну еластичну плівку 6. Втрати від розбризкування й вигорання металу не перевищує 2%. Шар флюсу захищає рідкий метал від теплових втрат, збільшується час дегазації зварювальної ванни. Нерозплавлену частину флюсу використовують повторно.

Рис. 4.12 Схема напівавтоматичного дугового зварювання під флюсом:

1,3 — зварювана заготовка; 2 — зварювальна ванна; 4 — флюс; 5 — зварювальна дуга;

6 — шлакова захисна плівка; 7 — контакт; 8 — електродний дріт; 9 — притискний ролик;

10 — тяговий ролик; 11 — касета; 12 — механічний редуктор; Д — електродвигун

Призначення: зварювання заготовок з вуглецевих і легованих сталей, міді, алюмінію, титану та їх сплавів завтовшки 2…100 мм. Заготовки завтовшки до 12 мм можна зварювати за один перехід без скісних країв. Можна зварювати короткі та криволінійні шви.

Джерела живлення: зварювальні трансформатори й випрямлячі.

4.2.4.3 Автоматичне дугове зварювання під флюсом

Автоматичне дугове зварювання під флюсом відрізняється від напівавтоматичного наявністю механізму для переміщення зварювальної дуги вздовж шва й досконалішою апаратурою для подачі флюсу та його відсмоктування зі шва.

Автомати для дугового зварювання під флюсом можуть бути двох видів:

- у вигляді нерухомої зварювальної головки, під якою переміщається виріб механізмами зварювального автомата;

- У вигляді зварювального трактора, каретка якого переміщається по поверхні виробу.

Технологічний режимавтоматичного дугового зварювання під флюсом характеризується такими параметрами:

- діаметр електродного дроту;

- величина зварювального струму;

- швидкість подачі електродного дроту;

- швидкість переміщення дуги.

Хімічний склад шва і його експлуатаційні властивості можна регулювати добираючи марку електродного дроту, марку флюсу та інші параметри режиму зварювання.

Призначення: серійне й масове виробництва під час виконання довгих прямолінійних і кільцевих швів у нижньому положенні на резервуарах,на котлах, на корпусах суден, на металоконструкціях та інших виробах.

Переваги:

- підвищення продуктивності праці у 5…10 разів порівняно з ручним дуговим зварюванням;

- висока якість зварних швів;

- економія електричної електроенергії на 30…40%;

- полегшення роботи зварника;

- економія електродного дроту. Втрати при ручному зварюванні 20…30%, а при автоматичному -2...5%

Недоліки:

- місце зварювальника покрито флюсом, тому неможливо візуально контролювати процес;

- метод непридатний для зварювання стельових, вертикальних горизонтальних швів внаслідок витікання рідкого металу і шлаку.

---

Дата добавления: 2015-07-17