Теория сварочных напряжений и деформаций

Контактная сварка

При электрической контактной сварке получение неразъемного соединения достигается комбинированным приложением тепла и давления. Свариваемые кромки нагреваются пропусканием через них электрического тока большой силы, что обеспечивает выделение значительного количества тепла в месте взаимного контакта и во всем объеме прилегающего к кромкам металла. Металл свариваемых кромок нагревают до пластического состояния либо до расплавления. Ввиду того, что в процессе тепловыделения существенную роль играет электрическое сопротивление металла в области контакта, этот способ иногда называют также сваркой сопротивлением. Существуют следующие основные разновидности контактной сварки: 1) стыковая сварка сопротивлением и оплавлением; 2) точечная сварка; 3) шовная или роликовая сварка. При стыковой сварке свариваемые детали закрепляют в зажимах стыковой машины, к которым через гибкие шины подводится ток от вторичной обмотки специального трансформатора. Торцы деталей сводят вплотную и сжимают; через замкнутую таким образом цепь пропускается электрический ток. После нагрева места соединения до пластического состояния металла детали сдавливают значительным усилием, в результате чего получают неразъемное стыковое соединение деталей стыковой сваркой методом сопротивления. При нагреве свариваемых кромок до оплавления (также с последующим приложением давления) получают неразъемное соединение стыковой сваркой по методу оплавления. Форма сечения свариваемых кромок может быть любой (круглой, прямоугольной, фигурной), а детали - сплошными или пустотелыми. При точечной сварке две детали зажимают между электродами точечной машины. Электроды находятся в электрододержателях, закрепленных в верхнем и нижнем плечах машины. Эти плечи при помощи гибких шин соединяются со вторичной обмоткой специального трансформатора. При пропускании тока область, зажатая между электродами, интенсивно нагревается с образованием в месте контакта зоны расплавленного металла. По достижении необходимой степени нагрева ток выключают, а детали подвергают действию повышенного «ковочного» давления; в результате детали оказываются взаимно соединенными в пределах небольшой площадки - «точки». Соединение, имеющее ряд точек, - точечное соединение - получается прочным, но проницаемым. Точки можно располагать через любое назначенное расстояние. Этот способ наиболее часто используется для сварки тонких листов внахлестку, однако применяется также и для сварки пересекающихся стержней (например, при изготовлении арматурных каркасов). Разновидностью точечной сварки является рельефная сварка, при которой одна из деталей имеет заранее выштампованные «рельефы», которые и определяют расположение мест сварки. При шовной (роликовой) сварке две детали собирают внакрой и зажимают между электродами из медного сплава, имеющими форму роликов, укрепленных на плечах машины, к которым через гибкие шины подводится ток от вторичной обмотки специального трансформатора. Один или оба ролика имеют принудительное вращение от специального привода, обеспечивая также и необходимое сдавливание деталей. После сжатия деталей включают ток (непрерывно или импульсами) и привод вращения роликов, что обеспечивает перемещение свариваемых деталей. В результате сварки получается непрерывный шов, образованный рядом перекрывающих друг друга сварных точек. Этот вид сварки применяется, главным образом, при соединении листов внакрой для получения прочного и непроницаемого соединения. Процессы точечной и шовной контактной сварки были предложены русским изобретателем Н. Н. Бенардосом. Качество и производительность контактной сварки во многом зависят от характера нагрева свариваемых изделий. Кромки изделий, помещенные между зажимами, являются частью электрической цепи, и нагрев этой части изделий происходит за счет тепла, выделяющегося при прохождении электрического тока. Количество тепла, выделяющееся на участке цепи (между зажимами машины), определяется по формуле Джоуля - Ленца. Полное сопротивление этого участка сварочного контура состоит из контактного сопротивления, т. е. сопротивления контакта между деталями, собственного сопротивления металла участка детали, расположенного между зажимами (губками или электродами) и переходного сопротивления между электродом (губки, электрод или ролик) и свариваемой деталью. Характерной чертой нагрева при контактной сварке является то, что тепло выделяется по всему объему металла (в пределах рассматриваемого участка цепи); тепловыделение, в общем случае, неравномерно по объему. Роль каждой составляющей сопротивления на различных стадиях процесса сварки не равноценна. Переходное сопротивление как при стыковой, так и при точечной и шовной сварке, при чистых электродах и тщательно очищенной поверхности изделия составляет некоторую, обычно небольшую, часть общего сопротивления и с точки зрения нагрева места сварки его можно не учитывать (тем более, что медные охлаждаемые проточной водой электроды обеспечивают отвод тепла от этого места). Контактное и собственное сопротивления могут играть различную роль в зависимости от условий сварки. Появление значительного контактного сопротивления вызывается тем, что из-за неровностей, имеющихся даже на шлифованной металлической поверхности, при сближении свариваемы деталей контакт возникает не по всей поверхности, а только в отдельных точках, кроме того, поверхность деталей обычно покрыта пленками окислов. Это сопротивление зависит от начального давления, прикладываемого к месту сварки, и температуры в месте сварки. Очевидно, что, чем выше давление, тем больше будут сминаться отдельные выступы, поверхность контакта будет увеличиваться, а сопротивление уменьшаться. Вместе с тем, с повышением давления будут разрушаться пленки окислов, что также приведет к уменьшению контактного сопротивления. При повышении температуры контактное сопротивление быстро уменьшается, так как смятие и выравнивание отдельных выступов и разрушение пленок окислов происходят интенсивнее и, следовательно, поверхность контакта возрастает. О характере нагрева свариваемых участков изделия можно судить по кривым распределения температуры на участке нагрева детали. Как видно из этих кривых, изменение температур вдоль свариваемых кромок зависит от контактного сопротивления, режима и способа сварки. При значительном контактном сопротивлении основная часть тепла выделяется у контакта; при малом контактном сопротивлении происходит более равномерное распределение тепла по всей длине свариваемого участка, поэтому при приложении сварочного давления соединение будет иметь разную форму. При сварке оплавлением практически все тепло выделяется в месте контакта деталей. Центральная часть соединения, так называемое ядро точки, нагревается до температуры плавления металла (или несколько выше), а остальная часть зоны собственного сопротивления - до различных температур в зависимости, очевидно, от режима сварки, толщины и рода материала, диаметра электродов

Кристаллизация сварочной ванны, формирование шва и его макроструктура

При сварке плавлением процесс образования шва условно можно разделить на три этапа, непосредственно зависящие от режима и особенно от метода сварки: 1) расплавление основного металла дугой или газовым пламенем на некоторую глубину и вытеснение жидкого металла назад (по ходу сварки); 2) постепенное заполнение углубления смесью расплавленного электродного и основного металла (образовавшегося от расплавления впереди лежащих участков) по мере движения источника тепла; 3) совместная кристаллизация электродного и основного металла в зоне, подвергавшейся расплавлению. Таким образом, металл шва кристаллизуется в условиях, с одной стороны, подогрева теплом дуги, а с другой стороны, охлаждающего действия окружающего ванну основного металла и верхнего покрова (воздуха, шлака, защитного газа). Кристаллизация металла сварочной ванны происходит при достаточном удалении источника нагрева, когда преобладает охлаждающее действие. Процесс кристаллизации начинается от нерасплавившихся кристаллов основного металла и развивается в направлении, перпендикулярном к поверхностям охлаждения. Этот процесс протекает непрерывно, но складывается из отдельных последовательно протекающих периодов. Периодичность кристаллизации связана с периодичностью охлаждения, так как после кристаллизации первого слоя происходит некоторая задержка, связанная с замедлением охлаждения, которое вызвано ухудшением теплоотдачи и выделением скрытой теплоты кристаллизации первого слоя. После некоторой остановки, намечающей границу между первым и вторым слоем, благодаря продолжающемуся теплоотводу в глубь основного металла начинается кристаллизация второго слоя. После образования второго слоя и выделения им скрытой теплоты кристаллизации теплоотвод снова замедляется, снова происходит остановка и т. д. Процессу «послойной кристаллизации» способствует также волнообразное поступление жидкого металла по мере его плавления при движении источника тепла. Для режимов ручной сварки характерна небольшая (по сравнению с шириной шва) глубина проплавления основного металла, а для (режимов сварки под флюсом (автоматической и полуавтоматической) - значительно большая глубина проплавления. В зависимости от формы проплавления и формы ванны расположение отдельных кристаллитов и кристаллизационных слоев будет различным. М. В. Шаманин установил, что при дуговой сварке скорость роста отдельных кристаллов VK зависит от скорости сварки VCB и определяется уравнением VK = VCB cos a, где а - угол между векторами скорости сварки и скорости роста кристаллов. Образующиеся крупные кристаллы начинают формироваться от границы сварочной ванны (а = 90°) и по мере роста, искривляясь, переходят к оси шва (а = 0°). Искривление осей кристаллов обусловлено криволинейностью поверхностей охлаждения шва, что вызывает взаимный наклон кристаллов. Вследствие этого каждый новый кристалл при кристаллизации следующего слоя несколько отклоняется от оси кристалла предыдущего слоя, от которого он начал кристаллизоваться. Таким образом, средняя линейная скорость образования кристаллов, т. е. скорость роста кристалла по его оси постепенно увеличивается от минимальной вблизи границы сварочной ванны до скорости сварки у оси шва. При обычном травлении макрошлифа выявляется характерная крупнодендритная (столбчатая) структура металла шва, а при глубоком травлении специальными реактивами обнаруживаются кристаллизационные слои. Процессу кристаллизации металла шва сопутствует явление ликвации, т. е. неравномерного распределения химических элементов, входящих в состав сплава. Для сварных швов характерны два вида ликвации: зональная и межкристаллическая (дендритная). Зональная ликвация вызывается неодновременностью кристаллизации шва. По мере кристаллизации жидкий металл в значительной степени обогащается примесями, дающими сплавы с более низкой температурой плавления. Эти примеси скапливаются в средней части шва, которая затвердевает в последнюю очередь. Таким образом, неизбежна разница в химическом составе периферийной и центральной частей шва. Зональной ликвации способствует также разница в физических свойствах жидкого металла и той части шва, в которой уже произошла кристаллизация. Разница в удельном весе кристаллов и жидкого металла будет вызывать их перемещение, что усилит зональную ликвацию. Очевидно, что при правильно выбранных материалах зональная ликвация при сварке не должна получить заметного развития в связи с большой скоростью сварки и кристаллизации и небольшим объемом жидкого металла. Межкристаллическая (дендритная) ликвация возникает в результате того, что части дендритов, кристаллизующиеся в первую очередь, будут содержать меньше примесей, чем исходный жидкий сплав, а также части дендрита, кристаллизующиеся позже. Поэтому химический состав дендритов, образовавшихся в результате кристаллизации шва, не однороден. Центральные и начальные части дендритов будут состоять из наиболее чистого металла, а периферийные части и междендритное пространство будут в наибольшей степени загрязнены примесями. Дендритная ликвация в сварных швах обусловливается высокими скоростями охлаждения и кристаллизации, в результате чего диффузионные процессы в жидкой и твердой фазах подавляются, а также уменьшается диффузия через контактные межфазовые поверхности. Это затрудняет процесс выравнивания химического состава дендритов за счет диффузии, и при обычных режимах сварки этот вид ликвации является основным. В ряде случаев при очень высоких скоростях охлаждения могут развиваться бездиффузионные процессы кристаллизации, при которых дендритная ликвация не получает значительного развития. Процессы ликвации зависят также от температурного интервала затвердевания металла шва (разность температур начала и конца кристаллизации). Для малоуглеродистых сталей температурный интервал кристаллизации составляет всего 20-30°, поэтому значительного развития ликвация не получает. Для сталей с повышенным содержанием углерода температурный интервал кристаллизации резко возрастает, что способствует интенсивной ликвации металла шва. При просмотре макрошлифов иногда обнаруживается нарушение сплошности макроструктуры из-за газовых включений, пор и неметаллических включений. Прежде чем дать характеристику возможных включений, следует подчеркнуть, что наличие их не говорит о каком-то особом загрязнении металла шва. Наоборот, металл сварных швов всегда получается значительно чище, чем основной свариваемый металл, благодаря применению соответствующих сварочных материалов (толстопокрытых электродов, флюсов, проволоки). Однако в некоторых случаях включения могут быть в недопустимо большом количестве. Газы выделяются из сварочной ванны в течение всего периода ее существования, однако они смогут преодолеть давление слоя металла, атмосферное давление и силы поверхностного натяжения металла только при определенном объеме. Выделению газов препятствует также рост кристаллов, так как отдельные газовые пузырьки задерживаются между разветвленными кристаллами шва. В связи с этим в металле шва могут образоваться заполненные газом полости - поры,- размеры которых достигают 1-2 мм и выше. Особенно сильная пористость швов наблюдается при сварке по ржавым кромкам. Газовые включения и поры нарушают плотность и прочность сварного соединения, поэтому наличие их допустимо в очень ограниченных размерах, лишь при статической нагрузке и только тогда, когда они носят единичный характер. Неметаллические включения в наплавленном металле могут появляться в результате недостаточной очистки сварочной ванны от шлаков, окислов или нитридов. С этой точки зрения большое значение имеют размеры и время существования сварочной ванны. Состав включений зависит, главным образом, от типа применяемых покрытий и флюсов. При сварке электродами с ионизирующим покрытием в наплавленном металле могут иметься включения двух основных видов: закись железа (FeO) и нитриды (Fe2N и Fe4N). При сварке толстопокрытыми электродами могут оказаться, главным образом, окислы электродного покрытия. Неметаллические включения в металле шва часто находятся в виде комплексных соединений МnО-SiO2, FeO -SiO2. В недостаточно очищенном металле шва могут встречаться сульфиды марганца MnS. Соединения типа FeS, FeS + Fe (легкоплавкие эвтектики) располагаются по границам зерен в виде тонких слоев и пленок; мелкодисперсные включения, состоящие из эвтектик этих включений с металлом, располагаются в виде мельчайших зерен. Отдельные крупные включения имеют игольчатую, глобулярную или вытянутую форму и располагаются внутри зерен металла шва. Количество шлаковых включений при сварке толстопокрытыми электродами и под флюсом в значительной степени зависит от чистоты свариваемых кромок и тщательности удаления шлака при многослойной сварке. Размеры шлаковых включений обычно колеблются в пределах от тысячных до двух-трех сотых долей миллиметра и зависят от способностей шлаков к коагуляции, т. е. к переходу от состояния раствора к состоянию затвердения, а также от скорости всплытия частиц шлака и скорости диффузии их в твердом металле. При большом количестве неметаллических включений, особенно крупных, нарушаются сплошность и однородность металла шва. Может значительно снизиться прочность сварного соединения, особенно при вибрационной нагрузке. Кроме того, физические свойства шлаковых включений и металла различны. Так например, различие в коэффициентах линейного и объемного расширения будет приводить к созданию напряженного состояния в металле шва в районе шлаковых включений, что может явиться одной из причин возникновения микротрещин в шве. Очевидно, что борьба за чистоту металла шва, за удаление газовых и шлаковых включений из сварочной ванны является одной из важнейших задач при разработке и осуществлении процесса сварки.

Механические свойства сварных соединений

Механические свойства сварного соединения в целом являются свойствами комплексными, так как они зависят от соотношения механических свойств металла шва, металла зоны термического влияния и основного металла. Если исходить из свойств основного металла, то очевидно, что сварное соединение на конструкционных сталях можно считать доброкачественным, если оно обеспечивает величины предела прочности и предела текучести не ниже, чем у основного металла, при достаточном запасе пластичности. Механические свойства металла шва зависят от следующих факторов: 1) выбора сварочных материалов (электродов, проволоки, флюса); 2) химического состава основного металла; 3) режима сварки и технологии сварки; 4) размеров (особенно толщины) изделия и скорости охлаждения; 5) величины пластических деформаций в металле шва. Напомним, что по ГОСТ 9467-60 каждый тип электрода обеспечивает определенные механические свойства металла шва применительно к определенной марке стали (например, для типов Э42-Э55 на Ст. 3). Переход к сварке более легированной стали приводит к необходимости дополнительного легирования металла шва и получению более высоких механических свойств. Такое же положение и при сварке под флюсом. При ручной сварке режим ее изменяется в сравнительно узких пределах, поэтому, как показали отдельные исследования, влиянием режима сварки на механические свойства можно пренебречь. При автоматической и полуавтоматической сварке все параметры режима сварки изменяются в значительно более широком диапазоне и это необходимо учитывать. Толщина изделия, особенно при толщинах более 25-30 мм, может резко изменить скорость охлаждения металла шва и повлиять на его механические свойства. Механические свойства металла ЗТВ в значительной степени зависят от химического состава основного металла и склонности его к закалке. Непосредственное определение механических характеристик металла ЗТВ затруднительно в связи с небольшой шириной ЗТВ и трудностью изготовления разрывных образцов. Изменение механических свойств ЗТВ обычно характеризуют изменением твердости по поперечному сечению сварного образца. При сварке судостроительных углеродистых и низколегированных сталей повышение твердости на участке крупного зерна достигает 20-30% со снижением пластичности на 10-15%. Несмотря на указанное обстоятельство, поведение всего сварного соединения, как правило, не определяется изменением механических свойств ЗТВ ввиду небольших размеров этой зоны по сравнению с размером шва, не говоря уже о размерах свариваемых элементов. Указанное обстоятельство подтверждается как при статических, так и при вибрационных и ударных испытаниях сварных соединений вплоть до разрушения; оно связано также и с тем, что размер ЗТВ всегда больше соответствующей толщины металла, так как ЗТВ имеет криволинейную поверхность (по форме шва), в результате прочность соединения в ЗТВ оказывается не ниже прочности основного металла и разрушение происходит по основному металлу. По этой причине в подавляющем большинстве случаев при сварке малоуглеродистых и низколегированных сталей каких-либо мер для выравнивания структуры в пределах сварного соединения не применяют. Однако в некоторых случаях возникает необходимость в изменении или улучшении некоторых механических характеристик. Так, например, на некоторых марках стали с целью повышения прочности и пластичности шва может применяться проковка наплавленного металла. Проковка производится либо в горячем состоянии (способствует улучшению структуры), либо в холодном состоянии (для снятия сварочных напряжений и уменьшения деформации) по окончании сварки. Проковка металла швов по отдельным слоям в горячем состоянии уплотняет металл и измельчает зерна, что улучшает его механические качества. Слой металла перед проковкой очищают от шлака. Проковка должна выполняться быстро, с тем чтобы температура металла не снижалась до границ синеломкости (200-350°С). Однослойные швы и первые слои многослойных швов в этом случае не проковывают во избежание возникновения трещин вследствие быстрого охлаждения нижней части шва. Проковка в горячем состоянии практически не снижает величины сварочных напряжений. В холодном состоянии проколачивается не только металл шва, но и прилегающая часть основного металла с целью снятия сварочных напряжений. Такое проколачивание не улучшает структуры шва, но эффект наклепа может несколько повысить прочность металла шва. В некоторых случаях, например при динамических нагрузках сварных соединений легированных сталей, возникает необходимость в выравнивании механических свойств различных зон соединения (особенное выравнивании пластичности). Улучшения структуры и свойств сварных соединений можно достигнуть термической обработкой, которая обычно сводится к нагреву соединения, выдержке его при этой температуре и последующему охлаждению с заданной скоростью. Термическая обработка требует большой затраты средств и наличия специального оборудования, поэтому применяется ограниченно, главным образом, при сварке легированных сталей. При сварке малоуглеродистых и низколегированных незакаливающихся сталей термическая обработка в виде отжига применяется только в тех случаях, когда необходимо снять сварочные напряжения у сварных деталей, идущих на последующую механическую обработку, при высоких требованиях к точности размеров. Для улучшения структуры и пластических свойств сварного соединения могут быть применены многослойные швы вместо однослойных. Улучшение структуры при этом достигается благодаря тому, что металл предыдущего валика и часть прилегающего основного металла при наложении последующего валика подвергаются вторичному нагреву, равноценному последующей термической обработке. В результате происходит перекристаллизация как в металле нижележащего валика, так и в зоне перегрева основного металла, что обеспечивает наличие в этих участках мелкозернистой структуры и получение более высоких пластических свойств. Если требуется улучшить структуру соединения по всему сечению, то для улучшения структуры верхнего слоя поверх его наплавляют так называемый отжигающий валик, который после полного охлаждения шва срубают. Полное улучшение структуры сварного соединения применением многослойных швов достигается только при ручной сварке, так как в этом случае толщина отдельных валиков невелика (2-3 мм) и при наложении следующего слоя предыдущий слой отжигается полностью. При автоматической сварке под флюсом толщина отдельных слоев значительно больше и поэтому полного отжига всего металла шва не происходит.

Автоматическая вибродуговая наплавка изношенных деталей станочного оборудования

При эксплуатации оборудования неизбежен износ его деталей, которые должны быть заменены при ремонте. Стоимость и сроки ремонта оборудования в значительной степени зависят от организации работ и совершенства технологии ремонтных операций. Значительная часть затрат при ремонте оборудования приходится на запасные части. Поэтому удешевление этой статьи расхода приводит к значительной экономии. Ручная дуговая и газовая наплавка обычно находили широкое применение при восстановлении изношенных деталей, однако трудоемкость этих работ была значительной. Снижение трудоемкости и повышение качества наплавочных работ может быть достигнуто в результате их автоматизации. Одним из эффективных процессов автоматической дуговой наплавки является вибродуговой способ. Этот способ отличается простотой и поэтому нашел широкое применение на ряде предприятий. Вибродуговая наплавка представляет собой разновидность автоматической электрической дуговой наплавки металлическим электродом. Деталь при этом вращается в центрах токарного станка, а проволока, используемая для наплавки, подается специальной автоматической головкой. Подача проволоки происходит при ее непрерывной вибрации. В результате этого процесс наплавки сопровождается чередующимися моментами горения дуги и короткого замыкания. Благодаря вибрации электрода наплавляемый металл переносится на деталь мелкими порциями. Это облегчает формирование тонких наплавленных слоев. Для уменьшения зоны термического влияния и коробления наплавляемых деталей, а также для увеличения твердости наплавляемого слоя, в зону дуги подается охлаждающая жидкость (3--4-процентный водный раствор кальцинированной соды). Эта жидкость одновременно способствует защите расплавленного металла от окисления и азотирования. Этот способ, кроме снижения трудоемкости наплавочных работ, имеет следующие основные преимущества: 1. Незначительное коробление (деформация) деталей. 2. Небольшая зона термического влияния по сравнению с обычной дуговой или газовой наплавкой. 3. Наплавляемая деталь не требует предварительной особой подготовки поверхности. 4. Получение наплавленного слоя достаточной твердости без применения дополнительной термической обработки. Для осуществления этого способа необходимо сравнительно несложное оборудование. Установка для вибродуговой наплавки состоит из автоматической головки с пультом управления, токарного станка и сварочного преобразователя. Основной частью установки является автоматическая головка. На автозаводе используются две конструкции этих головок. Достоинством этой конструкции является ее портативность и малый вес. Проволока подается подающим механизмом ПМ, включающим в себя электродвигатель и редуктор. Скорость подачи проволоки здесь плавно регулируется путем изменения напряжения автотрансформатором ЛАТР-1. Вибрация проволоки осуществляется специальным электромагнитом. Головка устанавливается на место снятых салазок резцедержателя любого токарного станка, имеющего продольную и поперечную подачи. Основание головки изолировано от корпуса станка текстолитовой прокладкой, толщиной в 10 мм. Токарный станок должен обеспечивать вращение детали со скоростью от 0,5 до 30 об/мин, и иметь продольную подачу суппорта до 3,5 мм на один оборот. Так как большинство токарных станков имеет минимальное число оборотов шпинделя, равное 10--15 об/мин, то для получения нужных по технологическому процессу оборотов устанавливается редуктор, изменяющий число оборотов, с передаточным отношением 1: 20 или 1: 30. При этом можно наплавлять детали диаметром от 10 до 400 мм. Питание автоматических головок можно осуществлять от сварочных преобразователей типа СУГ-26, СУГ-2р, ПС-300, ПС-500 и т. п. Для повышения устойчивости процесса, особенно при работе на короткой дуге, необходимо включать параллельно дуге нагрузочное сопротивление (шунт сопротивлением в 0,3--0,6 ома). Метод вибродуговой наплавки на заводе применяется для восстановления изношенных марок сталей: 40, 45, 40Х, 45Х, 20, 20Х и др. Имеются сведения, что этим способом можно восстанавливать чугунные детали и детали из некоторых марок цветных металлов (в основном бронзы). На заводе восстанавливаются только наружные поверхности тел вращения. При использовании автоматических головок соответствующей конструкции можно наплавлять плоскости и внутренние поверхности тел вращения. Для наплавки обычно используют проволоку марки П-1 или 65Г диаметром в 1,5--2 мм. При этом наплавленный слой получается закаленным до твердости HRc 39--45. Обрабатывать такую наплавку следует абразивами. Для получения мягкой наплавки в качестве электродов используется проволока марки СВ08, СВ10 или СВ10ГС. Эти поверхности хорошо обрабатываются резцами и фрезами. Перед наплавкой деталь должна быть выправлена, а в случае эксцентрического износа обработана так, чтобы биение не превышало 0,3--0,5 мм. Поверхность детали необходимо очищать от загрязнений. Наплавку следует вести послойно. После наплавки каждого слоя следует очищать поверхность детали до металлического блеска щеткой или обрабатывать шлифованием.

При соблюдении рациональных технологических режимов наплавленный слой хорошо соединяется с основным металлом. Структура и твердость металла в значительной степени зависят от марки проволоки, количества наплавляемых слоев и интенсивности охлаждения. Величина зоны термического влияния обычно колеблется при незакаленных деталях от 0,6 до 1 мм и при закаленных -- от 1,5 до 3 мм. Наличие остаточных напряжений растяжения в зоне наплавки в сочетании с пониженными пластическими свойствами наплавленного металла, способствует образованию радиальных микротрещин. Эти трещины длиной до 1,5 мм наблюдаются в наплавленном слое и в зоне термического влияния. Они более характерны при наплавке высокоуглеродистой проволокой. Опыт ряда заводов подтверждает, что наличие этих трещин не влияет на срок службы и качество работы наплавленной детали. Однако этот вопрос еще нельзя считать достаточно изученным и процесс вибродуговой наплавки не следует применять для тех деталей, среди которых наблюдаются разрушения вследствие усталостных трещин. Опыт завода подтверждает, что экономический эффект от применения вибродугового способа наплавки весьма значителен. Основная экономия получается в результате снижения трудоемкости и за счет экономии металла.

Электрошлаковая сварка

Электрошлаковая сварка является сравнительно новым способом сварки и имеет целый ряд технико-экономических преимуществ по сравнению с автоматической дуговой сваркой под слоем флюса. Разработка способа электрошлаковой сварки и ее практическое применение создали неограниченные возможности для изготовления деталей сварными из нескольких частей вместо цельнокованых и литых. Первые попытки применения электрошлаковой сварки в производстве были сделаны в 1955 году на заводе „Красное Сормово", в 1956 году на заводе „Теплоход". Однако эти работы не вышли за пределы лабораторных опытов. В 1958 году коллективом лаборатории сварки завода „Красное Сормово" в содружестве с работниками Института электросварки им. Е. О. Патона были проведены опытно-исследовательские работы по электрошлаковой сварке изделий из стали типа АК низколегированными сварочными материалами. Коллективы лаборатории сварки и одного из цехов внедрили этот способ в производство для сварки корпусов плавильных тиглей. Корпус тигля имеет цилиндрическую форму и изготовляется ковкой. Теперь эти тигли изготавливаются из толстолистового проката из двух половин (полукорыт). Вырезка заготовки производится машинной газовой резкой, а гибка полукорыт -- холодным способом на прессе. Новая технология, несмотря на появление некоторых дополнительных операций, отменяет трудоемкую и металлоемкую операцию ковки и значительно снижает трудоемкость механической обработки. Авторами технологии электрошлаковой сварки предложен способ сварки с установкой зазорных планок, фиксирующих величину зазора в стыке; планки прихватываются к обеим кромкам свариваемых полукорыт. Применение зазорных планок значительно упрощает сборку и обеспечивает равномерную усадку после сварки на всей длине соединения. Стыки свариваются без разделки кромок при наличии значительного зазора между стыкуемыми кромками при вертикальном расположении оси соединения. Сварка ведется при питании дуги от источника переменного тока трехэлектродным аппаратом А-372р рельсового типа. Установка для электрошлаковой сварки состоит из следующих основных узлов: сварочного аппарата, трехфазного сварочного трансформатора ТШС-1000/3, рельсового пути и аппаратного ящика. Для обеспечения принудительного формирования сварного шва с одной стороны стыка устанавливается неподвижная медная (с внутренним водяным охлаждением) подкладка. Со стороны подачи электродной проволоки устанавливается подвижной медный ползун. Скорость перемещения медного ползуна задается в зависимости от скорости сварки и осуществляется автоматически. Для плотного прижатия медной подкладки и ползуна к плоскости стыкуемых кромок при сборке тщательно устраняется разностенность. При наличии разностенности сныше 2 мм между ползуном и заготовкой появляется зазор, через который вытекает жидкий шлак, и электрошлаковый процесс нарушается и переходит в электродуговой. Местные неплотности устраняют промазыванием их тестообразной массой из огнеупорной глины. Сварка производится под флюсом АН-8, имеющим следующий химический состав: SiO2--33--36%, МnО-- 21-26%, СаО-4-5%, MgO-5-7o/0 Al2O3-11-15%, CaF2--13-19%, FeO-до 1,5%, S-до 0,15%, Р до 0,15%. Присадочным материалом является низколегированная сварочная проволока марки ЭИ-581 диаметром в 3 мм. Химический состав проволоки: С--0,08--0,14%, Si -0,4-0,7%, Мn--1-1,3%, S--не более 0,03%, Р-- не более 0,03%, Cr-не более 0,03%, Ni-не более 0,03%, Мо-0,2-0,4%, Ti--0,05--0,12%. Для сокращения вспомогательного времени на установку деталей и на переход от сварки одного шва к другому установка оборудована специальным приспособлением. Применение такого приспособления позволило сократить трудовые затраты по сварке одного изделия на 30%. Технологическая последовательность выполнения работ по сборке и сварке изделий такова: сборка полукорыт и прихватка, установка собранной заготовки на приспособление, сварка одного из стыков, поворот на 180°, сварка второго стыка, снятие изделия с приспособления. Собранные детали устанавливаются на приспособление таким образом, чтобы главная ось сварного соединения была вертикальна и параллельна направляющим рельсового пути. Это достигается регулировкой клиновых опор, на которые устанавливается собранный узел. Совмещение плоскости симметрии сварного соединения с плоскостью мундштука, направляющего сварочную проволоку, осуществляется поворотом стола приспособления.

Систематический контроль качества показал стабильное высокое качество сварных швов, отсутствие каких-либо дефектов, имеющих место при многослойной автоматической сварке под слоем флюса. Выбранные сварочные материалы (проволока и флюс) и режимы сварки обеспечивают высокие прочностные показатели металла шва и сварного соединения. Динамическая равнопрочность сварного соединения обеспечивается за счет термической обработки детали по режимам основного металла после сварки. Внедрение в производство электрошлаковой сварки позволило заводу снизить расход материалов, трудоемкость и себестоимость изделий.

Микроструктура сварного соединения

Значительный нагрев основного металла, прилегающего к сварному шву, вызывает изменение его исходной структуры, что обусловливается, главным образом, протекающими при этом процессами вторичной кристаллизации. В связи с этим, наряду с макроструктурой металла шва, необходимо рассмотреть микроструктуру шва и прилегающей зоны основного металла, в которой произошли структурные изменения и которая называется зоной термического влияния (ЗТВ). Рассмотрим этот вопрос для углеродистых и низколегированных сталей. В целом сварной шов и прилегающие участки основного металла образуют сварное соединение, механические свойства которого, очевидно, являются комплексной характеристикой. При сварке малоуглеродистых сталей микроструктура переплавленного металла шва состоит из вытянутых (вследствие столбчатой кристаллизации) зерен феррита, между которыми располагаются выделения перлита. Сварной шов окружен значительной массой холодного металла. Это увеличивает скорость его охлаждения по сравнению со скоростью охлаждения стального слитка, поэтому металл шва может иметь структуру, отличающуюся от структуры слитка аналогичного химического состава. Г. А. Бельчук изучал изменение механических свойств металла при наплавке. Наплавка производилась проволокой Св08А под флюсом ФЦ-9 на малоуглеродистую сталь Ст. 3 толщиной 25 мм (твердость Нv = 155 кг/мм2). При погонной энергии в 16300 кал/см механические свойства металла шва оказались такими же, как у основного металла, поэтому скорость охлаждения для этого случая принята за единицу. Изучение микроструктуры показало, что такое изменение твердости объясняется существенным изменением обычной структуры малоуглеродистой стали. При высоких скоростях охлаждения образовавшийся перлит остается в металле шва в виде мелких, равномерно распределенных включений. Такое мелкодисперсное строение металла шва и обеспечивает повышение его прочности и снижение пластичности. Указанная особенность процесса вторичной кристаллизации в сварных швах приводит к тому, что при резком различии режимов сварки и толщин изделий механические свойства металла шва на малоуглеродистых и низколегированных сталях при одинаковом химическом составе могут изменяться в значительных пределах (разница в величине может достигать 40-50 %). Что касается изменений в структуре основного металла в ЗГВ, то они зависят от температур и времени нагрева и скоростей охлаждения металла этой зоны. На участке перегрева образуется крупнозернистая хрупкая видманштетова структура, которая хотя и не уменьшает прочности металла, но заметно снижает его пластичность; величина относительного удлинения падает на 10-15%. При автоматической сварке под флюсом благодаря высоким скоростям перемещения дуги время пребывания стали в перегретом состоянии невелико и участок перегрева может быть небольшим или даже может отсутствовать. На участке нормализации благодаря полной перекристаллизации металла происходит измельчение зерна; структура основного металла становится более мелкозернистой, чем исходная, а механические свойства этого участка выше, чем у исходного металла. На участке неполной перекристаллизации часть феррита остается в исходном состоянии. Поэтому при охлаждении и распаде аустенита, наряду со вновь образовавшейся мелкозернистой структурой, сохраняется и первоначальная, более крупная структура. Новая мелкозернистая структура располагается в виде скоплений вновь образовавшегося феррита и перлита по границам старых зерен феррита. Различие в структуре этого участка почти не изменяет его механические свойства по сравнению с исходными. Размеры отдельных участков зоны термического влияния и ее общая ширина зависят от метода и режима сварки, размеров (толщины) изделия и химического состава стали. По абсолютной величине ширина ЗТВ при дуговой сварке обычно колеблется в пределах 1-5 мм. При сварке высокоуглеродистых и легированных сталей в шве обычно образуются хрупкие метастабильные структуры литой легированной стали; в ЗТВ также образуются метастабильные структуры в зависимости от термического режима: сорбит, тростит игольчатый тростит и мартенсит.

Сварка плавлением

При рассмотрении существующих способов сварки указывалось, что наиболее распространенным из них является способ сварки электрической дугой. Со времени первого применения электродуговой сварки в 80-х годах прошлого столетия этот способ получил очень широкое развитие. Усовершенствовались применяемая аппаратура и виды электродов, широко варьировалась мощность дуги, изменялись способы защиты и легирования металла шва. Дуговой процесс стали совмещать с процессом бездуговым (электрошлаковая сварка), что позволило, еще больше повысить мощность источников нагрева, и т. д. В последние годы был предложен ряд новых разновидностей наплавки и сварки (например, в среде электролита, плазменной дуговой струей и др. ). К настоящему времени насчитывается свыше 20 способов электросварки и их различных методов. Дуговая сварка дугой косвенного действия. Принцип сварки дугой косвенного действия заключается в том, что разогрев изделия и присадочного материала осуществляется дугой, горящей между двумя электродами, закрепленными в держателе. Изделие не включено в цепь сварочного тока. Держатель с электродами представляет собой как бы независимую горелку. Дуга может быть приближена и отдалена от зоны сварки, причем этим путем может регулироваться и тепловое воздействие. Например, при атомно-водородной сварке, относящейся к этому виду процессов, дуга горит между двумя тугоплавкими вольфрамовыми электродами. В зону дуги по двум трубкам подается водород. Проходя через дугу, водород диссоциирует на атомы с поглощением тепла. При соприкосновении атомарного водорода со свариваемым металлом снова образуются молекулы водорода, а тепло при этом отдается. Таким образом, водород переносит тепло; кроме того, он защищает зону дуги от кислорода и азота воздуха. Атомно-водородная сварка использовалась для сварки специальных сталей преимущественно малой толщины. Сейчас она обычно заменяется более надежными и простыми способами сварки в среде нейтральных защитных газов. В последнее время дугу косвенного действия стали использовать для создания плазменной дуговой струи, служащей для сварки, нагрева или резки металлов. Этот способ, предложенный И. Д. Кулагиным и А. В. Николаевым, основан на том, что в дуговой разряд значительной длины, возбуждаемый между стержневым и фигурным электродами, вдувается направленная струя газа. Посредине нижнего фигурного электрода имеется отверстие. Между электродами газ проходит в электрически нейтральном канале. Попадая в дугу, частицы газа ионизируются и выходят через сопло в виде плазменной струи с высокой температурой, достигающей 10 000-15 000° С. Изменяя давление и состав газа, а также силу тока в дуге, можно широко варьировать тепловую мощность струи и ее давление на свариваемый металл. Для уменьшения расхода стержневого электрода его выполняют из тугоплавкого металла - вольфрама. При сварке вдуваются нейтральные газы (аргон, гелий), обеспечивающие химическую защиту свариваемого металла и электродов. Форму струи можно изменять, изменяя размеры и очертания выходного отверстия электрода. Благодаря наличию нескольких регулируемых параметров плазменную струю можно легко делать более распределенной или сосредоточенной в зависимости от требуемой глубины и формул зоны прогрева. Важным достоинством плазменной струи является то, что она успешно применяется для резки материалов, которые нельзя резать газо-кислородным процессом. С помощью плазменной дуговой головки можно резать нержавеющие стали, медь и ее сплавы, алюминий и его сплавы.

Дуговая сварка неплавящимся электродом

К этому виду может быть отнесена сварка по способу Н. Н. Бенардоса. К недостаткам сварки по этому способу относятся сравнительно низкие механические свойства шва (из-за отсутствия защиты от воздуха), а также опасность науглероживания шва материалом электрода. Сварка угольной дугой применяется иногда для соединения тонких листов по кромкам (без присадочного металла), а также для сварки чугуна, меди и ее сплавов, алюминия. Другой разновидностью способа является сварка вольфрамовым электродом в среде защитного газа (гелия, аргона). Последний способ достаточно широко распространен и о нем подробно говорится ниже.

Дуговая сварка плавящимся электродом

Как уже указывалось, дуговая сварка плавящимся электродом - основной и наиболее распространенный способ сварки. В зоне дуги вследствие высоких температур интенсивно протекают физико-химические процессы, приводящие к изменению состава шва. С целью регулирования химического состава шва и защиты зоны дуги от воздуха разработаны различные методы. Защита металла шва может осуществляться нанесением на электрод покрытия, засыпкой зоны дуги флюсом или же введением в нее защитного газа. В качестве простейшего электродного покрытия использовался тонкий слой мела, который способствует ионизации и облегчает поддержание дуги, однако не обеспечивает защиты от воздуха. В настоящее время, сварка электродами с такими ионизирующими покрытиями применяется весьма редко и лишь для самых неответственных конструкций ввиду низких механических свойств шва. Для сварки вручную всех ответственных швов применяют электроды со специальными защитно-легирующими покрытиями, иногда называемые качественными, или толстопокрытыми электродами. Состав их может быть весьма разнообразным.

Автоматическая и полуавтоматическая дуговая сварка

Одновременно с разработкой методов улучшения качества сварного шва развитие сварочной техники шло в направлении повышения производительности и автоматизации процесса. Производительность процесса дуговой сварки зависит от мощности дуги. Значительное увеличение напряжения дуги невозможно по соображениям техники безопасности. Попытки же поднять мощность путем увеличения силы тока ограничивались двумя обстоятельствами. Во-первых, при увеличении силы тока происходит нагрев стержня электрода ввиду того, что тек подводится от держателя к концу электрода, а электрическое сопротивление стержня достаточно велико. Во-вторых, большое тепловыделение в дуге вызывает интенсивное кипение сварочной ванны, разбрызгивание металла и совершенно неудовлетворительное формирование шва. Некоторое время назад стремились достигнуть повышения производительности увеличением диаметра электрода, при котором удавалось увеличить силу тока без перегрева стержня. Применялись электроды диаметром 8, 10 и 12 мм. Однако работать столь большими электродными стержнями было очень неудобно. Применение скользящих электрических контактов для подвода тока к концу электрода вблизи дуги оказалось конструктивно сложным и все равно не устраняло разбрызгивания. Таким образом, создался как бы технологический предел повышения производительности дуговой сварки. Автоматизация процесса, т. е. механизированная подача проволоки в дугу и перемещение последней вдоль соединения, не исправляла положения. Применение автоматов в этих условиях было бесполезным, так как не обеспечивало основного условия - повышения производительности труда. Коренное решение вопроса о повышении производительности электросварки было получено в 1936-1937 гг. , когда в США, а затем и в СССР был применен метод автоматической электросварки закрытой дугой, т. е. под слоем флюса. Схема современного метода автоматической сварки под флюсом. Сварочная проволока подается в дугу специальным механизмом (головкой) из бухты. Флюс засыпается из бункера. Дуга (невидимая для глаза) горит под слоем флюса, расплавляет часть флюса и образует в нем пузырь, заполненный газами и парами веществ, испаряемых дугой. Питание дуги электрическим током осуществляется от специального источника (трансформатора с дросселем или генератора постоянного тока). Автоматическая сварка под флюсом имеет следующие преимущества перед ручной сваркой. 1. Достигается резкое повышение производительности сварки (иногда в 10-20 раз) благодаря: а) применению больших сил тока без увеличения диаметра электрода; ток подводится вблизи конца электрода, и поэтому, несмотря на повышение плотности тока, не происходит перегрева электрода; наличие флюса, оказывающего давление на зону дуги и ванну (около 6-9 г/см2), предотвращает разбрызгивание металла при большой плотности тока и обеспечивает правильное формирование шва; б) уменьшению количества наплавленного металла вследствие более глубокого проплавления основного металла и увеличения его доли в формировании шва; в) возможности сваривать швы большого сечения за один проход. 2. Экономится электродная проволока благодаря отсутствию потерь на огарки и резкому снижению потерь на угар и разбрызгивание. 3. Экономится электроэнергия, что обусловлено высокими режимами сварки и лучшим использованием тепла дуги. При автоматической сварке под флюсом может быть получено более высокое качество металла шва, чем при ручной сварке, благодаря лучшей защите наплавленного металла от вредного действия кислорода и азота воздуха, отсутствию пор, шлаковых включений и непроваров, и большей плотности металла. Кроме того, при сварке под флюсом устраняется вредное действие излучения дуги. Снижаются требования в отношении квалификации сварщиков. Дальнейшим развитием и видоизменением способа сварки закрытой дугой явилась полуавтоматическая сварка под флюсом. При полуавтоматической сварке перемещение дуги вдоль шва осуществляется вручную, а подача проволоки - автоматически. По предложению В. П. Демянцевича и И. А. Блоха применяется проволока малого диаметра (1,2-2 мм), которая подается в дугу по гибкому шлангу. Используется повышенная плотность тока. Флюс засыпается в зону дуги из бункера, укрепленного на конце шланга. Бункер с рукояткой и наконечником, направляющим проволоку, представляет собой единый электрододержатель. Существуют установки и с пневматической подачей флюса от отдельно стоящего бункера по второму параллельному шлангу. Благодаря малому диаметру проволоки обеспечиваются достаточная гибкость шланга и большая маневренность. Относительно небольшая сила тока позволяет использовать компактные источники питания (такие же, как при ручной дуговой сварке). Полуавтоматическая сварка под флюсом находит в судостроении весьма широкое распространение, главным образом, для сварки угловых швов, протяженность которых в корпусных конструкциях наиболее велика. В области применения автоматической и полуавтоматической сварки под флюсом Советский Союз занимает ведущее место. Автоматической сваркой свариваются сотни тысяч тонн металлоконструкций. Объем применения автоматической и полуавтоматической сварки в судостроении достиг сейчас 60-70% от общего объема сварочных работ. В 1949 г. Г. З. Волошкевичем был предложен метод автоматической дуговой сварки с принудительным формированием для выполнения швов в вертикальном или наклонном положении. При обычной автоматической сварке со свободным формированием вследствие относительно большого объема сварочной ванны сварка на вертикальной плоскости, очевидно, невозможна, так как жидкий металл вытекает из сварочной ванны. Для того, чтобы предотвратить вытекание сварочной ванны, необходимо искусственно охлаждать ее с поверхности, прижимая медными ползунами или диском. Процесс ведется проволокой малого диаметра (как правило 3 мм) автоматом, перемещающимся вместе с ползуном по зубчатой рейке, укрепленной параллельно свариваемому шву. В настоящее время создаются автоматы для сварки даже в потолочном положении (например, неповоротных стыков трубопроводов больших диаметров). Удержание сварочной ванны от вытекания производится в них при помощи медного диска. Электрошлаковая сварка. Электрошлаковая сварка - дальнейшее развитие метода автоматической сварки с принудительным формированием. При электрошлаковом процессе, в отличие от других способов сварки, источником нагрева служит тепло, выделяющееся в жидкой шлаковой ванне при прохождении через нее электрического тока. Ванна расплавленного шлака создается между кромками двух деталей и поддерживается от вытекания охлаждаемыми медными планками или специальной формой. В шлаковую ванну погружается плавящийся электрод. Электрический ток, проходя через расплавленный шлак, вследствие сопротивления последнего разогревает ванну. Благодаря высокой температуре шлаковой ванны в ней расплавляется погруженный электрод и оплавляются кромки деталей. Жидкая металлическая ванна из расплавленного электродного и основного металла располагается внизу, под шлаком. По мере плавления электрода сварочная ванна и находящийся над ней шлак постепенно поднимаются вверх, а затвердевающий в нижней части металл образует сварной шов. При большой толщине свариваемого металла в ванну может подаваться не один, а несколько параллельных электродов в виде прутков (иногда в виде пластин). При электрошлаковой сварке тепло используется, главным образом, для плавления основного и присадочного материала, так как флюса расплавляется очень мало. Расход электроэнергии на 1 кг наплавленного металла получается низким. Благодаря большой силе тока, доходящей до 6000 а, обеспечивается высокая производительность процесса, причем его эффективность особенно высока при сварке металла больших толщин (100-200 мм и выше). Одним из преимуществ процесса является то, что не требуется точная обработка и подгонка кромок под сварку. При больших толщинах такая обработка очень трудоемка и ее исключение дает значительную экономию. Существуют различные варианты электрошлаковой сварки в зависимости от конструкции шлакоудерживающих устройств: например, с подвижными охлаждаемыми ползунами, ванношлаковая в неподвижной форме и др. Схемы электрошлаковой сварки разделяются также по количеству, форме и способу подачи электродов (проволочными электродами, пластинчатыми электродами, плавящимся мундштуком и др. ). Дуговая сварка в защитных газах. Защита металла шва при дуговой сварке может осуществляться не только применением слоя флюса, но и путем создания газовой оболочки. Для этого газ по шлангу подают в зону дуги или производят сварку в замкнутом сосуде, наполненном газом. В качестве защитных газов используются нейтральные газы (гелий или аргон), углекислый газ, азот или водород. Наиболее распространена сварка в струе аргона, обеспечивающей надежную защиту от окисления и, благодаря этому, получение высоких механических свойств металла шва. Могут быть применены как неплавящиеся (вольфрамовые), так и плавящиеся электроды. В частности, последний способ с применением алюминиевой проволоки, подаваемой в дугу полуавтоматом, широко используется для сварки судовых конструкций из алюминиевых сплавов. Полуавтоматическая и автоматическая сварка стали в среде углекислого газа была разработана в 1950-1952 гг. К. В. Любавским и Н. М. Новожиловым. Этот процесс особенно перспективен благодаря высокой экономичности. Схема процесса незначительно отличается от схемы аргоно-дуговой сварки. Процесс ведется плавящимся электродом, подаваемым в горелку автоматом или полуавтоматом. Применяется электродная проволока диаметром 1-2 мм с повышенным содержанием элементов-раскислителей (марганца и кремния). Вибродуговая наплавка. Автоматическая дуговая наплавка вибрирующим электродом в среде электролита разработана в СССР в 1951 г. Этот способ служит для нанесения на поверхность детали твердых и тонких поверхностных слоев без значительных структурных изменений и деформирования деталей. Сущность способа состоит в том, что между изделием и электродом, конец которого колеблется специальным вибратором, возникают кратковременные дуги. При этом на поверхности детали постепенно наплавляются частицы электродного материала. Для охлаждения металла в зону сварки все время подается жидкость. Электродуговая резка. Электрическая дуга может быть использована не только для сварки, т. е. соединения металлов, но и для их резки. Электродуговая резка осуществляется металлическим или угольным электродом на больших силах тока, чтобы обеспечить максимальную глубину проплавления. Расплавляющийся металл должен удаляться из места разреза. Для этого резку начинают с кромки или же прожигают отверстие: расплавленный металл из места разреза стекает вниз. Применяют дуговую резку черных и цветных металлов. Дуговую резку алюминия и его сплавов осуществляют вольфрамовым электродом в защитной среде аргона либо дуговой плазменной головкой. Одной из разновидностей дуговой резки является воздушно-дуговая строжка. Сущность ее состоит в том, что удаляемый слой металла расплавляется электрической дугой, а затем выдувается из зоны дуги сильной воздушной струей, направляемой сбоку из шланга. Чтобы не вводить лишнего электродного материала, резка ведется угольным электродом. Процесс весьма производителен и широко используется при подготовке канавок с обратной стороны шва (для подварочного шва), при удалении дефектных швов и т. д.