Газове зварювання чавуну

Размещено на http://www.allbest.ru/

Зміст

1. Вступ

2. Організація робочого місця

3. Використані матеріали

4. Технологія зварювання

5. Контроль якості зварних з'єднань

6. Нові досягнення в зварювальному виробництві

Висновок

Використана література



1. Вступ

Спосіб нагрівання металу полум'ям горючої газової суміші став відомим наприкінці ХIX ст. Практичне застосування газового зварювання стало можливім після розробки французьким інженером Е. Фуше в 1903 р. першого пальника.

У нашій країні газове зварювання застосовується з 1906 р. До 1960 р. використовували тільки ацетиленово-кисневе полум'я. Коли ацетилен стали застосовувати для одержання гуми,пластмас,виникла необхідність замінити його іншими газами або парами горючих рідин.

Газове полум'я має малу концентрацію тепла порівняно з електричною дугою. Тому газове зварювання виконується при низьких швидкостях нагрівання і охолодження металів,що призводить до збільшення розмірів зерен,низької міцності,деформацій зварюваного виробу.

Вартість газового зварювання сталевих листів товщиною понад 2 мм. вища вартості дугового зварювання.

Продуктивність газового зварювання виробу товщиною до 3 мм. в 1,5 рази вища ніж при дуговому зварюванні,а при більшій товщині-нижча.

Газове зварювання використовують при ремонті литих виробів із чавуну і кольорових металів,виправленні дефектів лиття,при монтажних і синтетичних роботах,різанні,наплавленні,зварюванні легкоплавких металі,при паянні та ін.

У третьому тисячолітті зварювання є одним із провідних технологічних процесів. Більше половини світового споживання сталевого прокату йде на виробництво сталевих конструкцій. Практично зварюють майже всі метали на землі, в морських глибинах і в космосі. Маса зварюваних конструкцій становить від частки грама до сотень і тисяч тонн.

Більше половини валового національного продукту промислово розвинутих країн створюється за допомогою зварювання і споріднених технологій, до яких відносять наплавлення,паяння,різання,нанесення покриття ,склеювання різних металів. Науково-технічне поняття «зварювання» охоплює такі суміжні напрями як заготовка і складання,діагностика і не руйнуючий контроль,техніка безпеки та екологія зварювальних процесів.

Генератор середнього тиску АСМ-1,25-3 призначений для монтажних і ремонтних робіт і працює за системою ВВ.

Він складається з корпусу, який поділений на дві частини: нижня -- -промивач і верхня -- газоутворювач . Між собою вони з'єднані трубкою , на яку встановлений стакан . У газоутворювачі змонтована шахта. Простір між корпусом і шахтою утворює повітряну подушку, в яку витискується вода при роботі генератора.

Ацетилен відводиться через запобіжний клапан по шлангу у водяний затвор. Кошик з карбідом кальцію, закріплений на кришці , уставляється через горловину у верхній частині корпусу. Вода заливається через горловину. Коли її рівень підніметься до верхнього краю трубки , вода почне переливатися в промивач до рівня контрольного крана. Після продування генератора він герметично закривається кришкою

Генератор середнього тиску АСМ-1,25-3:

1 -- промивач; 2--шланг; 3--запобіжний клапан; 4 -- газоутворювач; 5 -- кошик; 6 -- кришка; 7 -- важіль; 8 -- гвинт; 9 -- стакан; 10 -- трубка; 11 -- водяний затвор; 12 -- контрольний кран; 13, 14 -- штуцера за допомогою гвинта 8 і важеля 7. Після продування ацетилен не може потрапити в повітряну подушку, за виключенням похилого положення генератора.

Кількість виділення ацетилену автоматично регулюється витисканням води з шахти в простір між шахтою і корпусом та зворотним надходженням у шахту під тиском повітряної подушки.

Намул з газоутворювача зливають через штуцер 14, а воду з промивача -- через штуцер 13.

Генератор АСВ-1,25 працює за тим же принципом і відрізняється конструкцією та кількістю завантажувального карбіду кальцію.

Газове зварювання широко використовується в промисловості та сільському господарстві Полтавщини. Цей спосіб зварювання дає можливість здешевити багато технологічних процесів.



2. Організація робочого місця

Робоче місце зварника,обладнане всім необхідним для виконання зварювальних робіт,називається зварювальним постом.

Вони бувають пересувні та стаціонарні.

Пересувний пост використовується для ручних робіт у різних місцях на території підприємств і в будівлях,а також при монтажних роботах.

Для організації газозварювального поста необхідні:

Кисневий балон з редуктором.

Схема кисневого редуктора ДКП:

1,7 -- манометри; 2 -- натискний диск; 3 -- фільтр; 4 -- регулювальний гвинт; 5 -- натискна пружина; 6 -- мембрана; 8 -- ніпель; 9 -- запобіжний клапан; 10 -- сідло; 11 -- фільтр; 12 -- клапан; 13 -- пружина; 14 -- фільтр; 15 -- накидна гайка; а -- камера високого тиску; Б -- камера робочого тиску

Ацетиленовий генератор із запобіжним затвором або ацетиленовий балон з редуктором.

Ацетиленовий переносний генератор ГВР-1,25 М працює за комбінованою системою ВК і ВВ



1 -- корпус; 2 -- реторта; з -- бачок; 4 -- горловина; 5 -- запобіжний клапан; 6 -- манометр; 7 -- трубка; 8 -- гвинт регулятора; 9 -- кошик; 10 -- гвинт;11 -- запобіжний затвор

Гумові рукави(шланги) для подачі кисню і горючого газу в пальник або різак.

Зварювальні пальники з набором наконечників,для різання

1, 16 -- кисневий і ацетиленовий ніпелі; 2 -- рукоятка; 3, 15 -- киснева і ацетиленова трубки; 4 -- корпус; 5, 14 -- кисневий і ацетиленовий вентилі; 6 -- ніпель наконечника; 7 -- мундштук; 8 -- мундштук для пропан-бутано-кисневої суміші; 9 -- штуцер; 10 -- підігрівач; 11 -- трубка горючої суміші; 12 -- змішувальна камера; 13 -- інжектор; а, б -- діаметри вихідного каналу інжектора і змішувальної камери; в -- зазор між інжектором і змішувальною камерою; г -- бокові отвори в штуцері 9 для нагрівання суміші; д -- діаметр отвору мундштука; / -- ацетиленокисневий; // -- пропан-бутано-кисневий

Різаки з комплектом мундштуків і пристосувань для різання.

Присаджувальний дріт(пруток) для зварювання,паяння,наплавлення.

Флюси,якщо вони необхідні для зварювання даного металу.

Зварювальний стіл і пристосування для складання.

Приладдя для зварювання і різання:окуляри з темним склом,набір ключів,молоток,зубило,сталеві щітки,лінійка,кутник,рисувалка та ін..

Система вентиляції.

Протипожежні засоби.

Відро з водою для охолодження пальників.

Контейнер для відходів.

Перед використанням ацетиленовий пересувний генератор знімають з візка і розташовують не ближче 5 м. від кисневого балону. Перевозити генератор у заправленому стані забороняється.

При використані пересувних постів у приміщеннях слід забезпечити природну або примусову вентиляцію.

Робітників забезпечують спецодягом за встановленими нормами і захисними окулярами(світлофільтри С-3 при роботі різаками С-4 при зварювальних роботах із витрачанням ацетилену до 2500 л /год.)

Світлофільтри підбирають залежно від характеру роботи і потужності газового полум'я (таблиця 2.1)

Таблиця 2.1. Характеристика і призначення світлофільтрів.

Призначення світлофільтрів	Марка	Класифікаційний номер.	Марка скла.	Діаметр,товщина,мм.
Для допоміжних робітників .	В-1 В-2 В-3	2,4 3 4	ТС-1 ТС-1 ТС-2	30-60 1,5-3,5
Для газового зварювання і різання на відкритих площадках.	Г-1	4	ТС-2	30-60 15,-3,5
Для газового зварювання і різання середньої потужності.	Г-2	5	ТС-2	30-60 15,-3,5
Для газового зварювання і різання великої потужності.	Г-3	6	ТС-2	30-60 15,-3,5

Для захисту світлофільтра використовують безколірне скло(віконне),яке в міру забруднення змінюють. Категорично забороняється заміняти світлофільтри саморобним зафарбованим склом.

Стаціонарний пост призначається для виконання ручних і механізованих робіт газозварювання і різання в умовах цеху,майстерні.

Газопостачання здійснюється централізовано:газ подається газопроводами до кінця споживання,якщо кількість постів перевищує десять. Коли використання газопроводів не раціональне дозволяється подача газу від балонів.

3. Використані матеріали

Кисень.

Висока температура полум'я досягається спалюванням горючого газу або парів рідини в кисні. Кисень у чистому вигляді при температурі 20°С і атмосферному тиску -- це прозорий газ без запаху, кольору і смаку. Маса 1 м3 становить 1,33 кг. Зріджується при нормальному тиску і температурі мінус 182,9°С. Рідкий кисень прозорий, має голубий відтінок. Маса 1 л рідкого кисню становить 1,14 кг; при випаровуванні 1 л кисню утворюється 860 л газу.

Кисень одержують при розкладанні води електричним струмом або при глибокому охолодженні атмосферного повітря. Кисень рідкий і газоподібний (вміст пари води в газоподібному кисні не більше 0,07 г/м3)

Кисень	Вміст кисню ,%	Примітка
Технічний: Сорт 1 Сорт 2 Сорт 3 Медичний	99,7 99,5 99,2 99,5	До складу залишка ввввходять азот і аргон.

Технічний кисень 3-го сорту поставляють тільки газоподібним.

Чистота кисню має велике значення, особливо для кисневого різання. Зниження чистоти кисню погіршує процеси зварювання і підвищує витрати.

Масла і жири при дотику із стисненим киснем з великою швидкістю окиснюються, що призводить до самозагорання або вибуху. Тому треба уникати забруднень кисневих балонів маслами.

Ацетилен.

Ацетилен при згоранні V кисні дає найбільшу температуру полум'я - 3050-3150°С.

Технічний ацетилен (С2Н2) -- газ без кольору з різким неприємним запахом, в 1,1 раза легший за повітря, розчиняється в рідинах.

Ацетилен вибухонебезпечний: під тиском 0,15-0,20 МПа вибухає від електричної іскри або вогню, при швидкому нагріванні вище 200°С, а при температурі вище 530°С відбувається вибухове розкладання ацетилену.

Ацетилено-киснева суміш здатна вибухати при наявності в ній 2,8-93% ацетилену. Тому зварникам необхідно дотримуватися обов'язкових правил експлуатації газового обладнання. Самозагорання суміші ацетилену і кисню, що виходять з пальника, проходить при температурі 428°С.

Одержують ацетилен трьома способами:

-- розкладанням карбіду кальцію (СаС2) водою;

-- термоокиснювальним піролізом (розкладанням) нагрітого природного газу в суміші з киснем;

-- розкладанням рідких вуглеводнів (нафти, гасу) електричною дугою.

КАРБІД КАЛЬЦІЮ

Карбід кальцію (СаС2) -- тверда речовина темно-сірого або коричневого кольору, питома густина 2,26-2,40 г/см3.Одержують в електричних печах сплавлюванням вапна й коксу. СаО + ЗС -- СаС2 + СО - Q).

У технічному карбіді є до 90% чистого карбіду, решта -- вапно. Після охолодження, дроблення і сортування, карбід кальцію завантажують по 100-130 кг у герметичні барабани з покрівельної сталі або бідони місткістю 80 і 120 кг.

Одержання ацетилену з карбіду кальцію проходить за реакцією: СаС2 + 2Н20 С2Н2 + Са(ОН)2 + Q.

Теоретично для розкладання 1 кг СаС2 витрачається 0,562 кг води. При цьому одержують 0,406 кг (372,5 л) ацетилену і 1,156 кг гашеного вапна Са(ОН)2. Під час реакції проходить виділення тепла,-що може призвести до вибуху. Практично витрата води становить 5-15 л залежно від конструкції ацетріленових генераторів.

Вихід ацетилену з карбіду кальцію становить від 250 до 280 л на 1 кг СаС2.

Карбід кальцію випускають у грудках такої грануляції: 2x8; 8x15; 15x25; 25x80 мм. Чим грудки більші за розміром, тим більший вихід ацетилену

Інколи в карбідному барабані накопичується пил, який можна використовувати тільки в генераторах особливої конструкції. В іншому випадку може статися вибух. Для уникнення іскроутворення карбідні барабани необхідно відкривати латунним зубилом і дерев'яним молотком або спеціальним ножем.



Властивості карбіду кальцію

Показники	Розмір грудок,мм
	2-8	8-15	15-25	25-80	змішані
Вихід ацетилену,л/кг Сорт 1 Сорт 2	255 240	265 250	275 255	285 265	275 255
Час розкладання,хв.	5,5	6,5	8	13	-

Зварювальний дріт.

Для заповнення зазору між кромками зварюваних деталей і утворення валика шва в зварну ванну вводять присаджувальний метал у вигляді дроту, прутків, який за хімічним складом повинен

бути таким, як і основний метал. Для зварювання металу забороняється використовувати дріт невідомої марки.

Для покращення властивостей металу шва в присаджувальний метал вводять легуючі елементи.

Зварювальний дріт діаметром 0,3 мм; 0,5; 0,8; 1,0; 1,2; 1,4; 1,6; 2,0; 2,5; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0; 8,0; 10,0; 12,0 мм постачають у мотках масою не більше 80 кг.

ФЛЮСИ

Флюси використовують для видалення з металу шва неметалевих включень, для захисту від окиснення кромок металу і присаджувального дроту. Флюс розчиняє оксиди, неметалеві включення, утворюючи легкоплавку суміш, яка легко піднімається в шлак.

Флюси використовують у вигляді порошків або паст. Для зварювання низьковуглецевих сталей їх не застосовують через утворення легкоплавких оксидів заліза, які вільно виходять на поверхню шва. З флюсами зварюють чавуни, кольорові метали, високолеговані сталі.

Зварювальні флюси повинні відповідати таким вимогам:

-- мають бути більш легкоплавкими, ніж основні та присаджувальні метали;

-- повинні мати достатню рідкотекучість;

-- не повинні спричиняти корозію швів;

-- повинні активно розкиснювати оксиди і переводити їх у більш легкоплавкі хімічні сполуки або видаляти з ванни;

-- утворений шлак повинен добре захищати метал від окиснення киснем і азотом повітря;

-- шлаки повинні добре відокремлюватися від шва після зварювання;

-- густина флюсу має бути меншою від густини основного і присаджувального металу, щоб шлак добре спливав на поверхню ванни і не залишався в металі шва.

Склад флюсу вибирають залежно від властивостей зварюваного металу.

Характеристики чавунів.

Чавуном називається сплав заліза з вуглецем, вміст якого становить від 2,14% до 6,67%. Практично застосовують чавуни з вмістом вуглецю до 4%.

За структурою чавуни поділяються на білі, сірі й ковкі; за хімічним складом -- на леговані та нелеговані.

У білому чавуні вуглець хімічно зв'язаний у карбід залізо-це-ментит (Ре3С), який дуже твердий і крихкий. Тому білий чавун не піддається механічній обробці і зварюванню. Його використовують для одержання ковких чавунів.

Ковкий чавун одержують після тривалого (декілька діб) томління при температурі 900-1000°С з наступним повільним охолодженням. У результаті він втрачає крихкість, стає в'язким і здатним оброблятися. При цьому вуглець виділяється у вигляді пластівців вільного вуглецю, які розташовуються між кристалами чистого заліза. При нагріванні ковких чавунів вище 900°С графіт

може утворювати цементит. При цьому деталь втрачає властивості ковкого чавуну. Це утруднює зварювання, тому що чавун необхідно піддавати повному циклу термообробки (після зварювання).

Ковкий чавун згідно ГОСТу 1215-79 позначають двома буквами КЧ і двома числами: перше вказує тимчасовий опір при розтягу кгс/мм2, друге -- відносне видовження у відсотках (КЧЗО-6, КЧЗЗ-8, ... КЧ80-1,5).

Сірий чавун використовують у якості конструкційного матеріалу. В ньому більша частина вуглецю знаходиться у вільному стані--у вигляді графіту. Сірий чавун добре обробляється. Температура плавлення становить 1100- 1250°С. Чим більше вуглецю, тим нижча температура плавлення і вища рідкотекучість.

Марганець зв'язує вуглець і перешкоджає виділенню графіту. Цим сприяє відбілюванню чавуну. Марганець утворює сірчані сполуки, нерозчинні в чавуні, які легко виводяться з металу в шлак. Зварюваність чавуну погіршується, коли вміст марганцю перевищує 1,5 %.Кремній зменшує розчинність вуглецю у залізі, сприяє розпаду цементиту з виділенням вільного графіту. При зварюванні проходить окиснення кремнію, оксиди якого мають температуру плавлення вищу, ніж зварювальний метал, і тим самим погіршується процес зварювання.

Фосфор у чавунах підвищує рідкотекучість і покращує зварюваність, але знижує температуру кристалізації, підвищує твердість і крихкість. Вміст фосфору не повинен перевищувати 0,3%.

Сірка погіршує зварюваність чавуну, знижує міцність і сприяє утворенню гарячих тріщин. Сірчане залізо перешкоджає виділенню графіту і сприяє відбілюванню чавуну. Вміст сірки не повинен перевищувати 0,15%. Для нейтралізації сірки, вміст марганцю повинен бути в 3 рази більший.

За ГОСТом 1412-85 марки сірого чавуну позначають буквами СЧ і числом, яке вказує границю міцності на розтяг в кгс/мм2 (СЧ10, СЧ15, ... СЧ35).

Високоміцний чавун одержують із сірого, введенням у рідкий чавун при температурі не нижче 1400°С чистого магнію або його сплавів. Графіт у високоміцному чавуні має сферичну форму.

За ГОСТом 7293-85 марки високоміцного чавуну позначають буквами ВЧ і числом, яке вказує границю міцності на розтяг у кгс/мм2 (ВЧ35, ВЧ40, ... ВЧ100).

Леговані чавуни мають спеціальні домішки хрому, нікелю, молібдену та інших елементів, завдяки яким підвищується кислотостійкість, жароміцність, стійкість проти спрацювання, міцність при ударних навантаженнях та ін.

За ГОСТом 7769-82 марки легованих чавунів позначають буквою Ч і наступними буквами, які означають умовні позначення легуючих елементів. Цифри після букв означають вміст цих

легуючих елементів у відсотках. Коли вміст легуючих елементів у чавуні становить 1%, то цифри не ставлять. Буква Ш в кінці марки означає, що графіт кулястої форми (ЧЮ22Ш, ЧН20Д2Ш, ЧХ9Н5).

Антифрикційні чавуни використовують для виготовлення підшипників ковзання, повзунів, поршневих кілець, втулок. Згідно ГОСТу 1585-85 антифрикційний чавун буває: сірий - АЧС-1, ... АЧС-6; високоміцний -- АЧВ-1, АЧВ-2; ковкий - АЧК-1, АЧК-2.Цифри означають порядковий номер марки за ГОСТом

Особливості зварювання чавуну.

Чавун відносяться до категорії важко зварювальних сплавів. Труднощі при зварюванні зумовлені його хімічним складом, структурою і механічними властивостями

Труднощі зварювання чавунів

Труднощі.	Причини їх появи.	Способи усунення.
Відбілювання чавуну і поява гартованих структур	Швидке охолодження і великий вміст вуглецю сприяє перетворенню зерен графіту в карбід заліза, який важко піддається механічній обробці	Зниження швидкості охолодження за рахунок попереднього підігріву (місцевого і загального). Використання низькотемпературних процесів паяння-зварювання
Схильність до утворення тріщин у шві та в біляшовній зоні	Понижена пластичність і міцність у поєднанні з нерівномірним нагріванням й охолодженням деталей	Підігрів до зварювання для зняття внутрішніх напруг і рівномірне та сповільнене охолодження після зварювання
Схильність до утворення пор у металі шва	Різкий перехід з рідкого стану у твердий, внаслідок чого гази не встигають виділитись з металу шва. Утворення на поверхні плівки тугоплавких оксидів кремнію і марганцю, що запобігають виходу газів	Безперервне перемішування в процесі зварювання рідкої ванни присаджувальним прутком. Застосування спеціальних флюсів для розрідження плівки
Висока рідкотекучість	Ливарна властивість чавуну	Зварюють у нижньому положенні і при великому досвіді зварювальника; у вертикальному -- знизу вверх

Зварюваність оцінюють за характером злому чавуну:

-- світло-сірий -- добрий;

-- крупнозернистий з крупними включеннями графіту -- обмежений;

-- чорний -- поганий.

В основному чавун зварюють для виправлення дефектів лиття, при ремонті спрацьованих і пошкоджених деталей в процесі експлуатації.

Присаджувальний матеріал, флюси і нагрівальні пристрої для зварювання чавунів

Хімічний склад присаджувальних прутків для газового зварювання чавунів наведено в табл.

Табл. Хімічний склад і призначення чавунних прутків (ГОСТ 2671-80)

Марка	Вміст елементів	Діаметр мм.	Довжина мм.	Призначення
	C	SI	MN	S	P	CR	NI
A	3-3,6	3-3,5	0,5-0,8	0,08	0,2-0,5	0,05	0,3	4 6 8 10 12 14 16	250 350 450 450 500 600 700	Для газового зварювання і для стрижнів електродів при гарячому зварюванні крупно- габаритних відливок із загальним підігрівом
Б	3-3,6	3,6-4,8	0,5-0,8	0,08	0,3-0,5	0,05	0,3	4 6 8 10 12 14 16	250 350 450 450 500 600 700	Для стрижнів електродів при гарячому, на пів-гарячому, холодному зварюванні деталей складного профілю 3 тонкими стінками і місцевим підігрівом
І заводу «Станколіт»	3-3,6	3-3,5	0,5-0,8	0,08	0,2-0,5	0,1+TI 0,1	0,1+PB 0,1	4 6 8 10 12 14 16	250 350 450 450 500 600 700	Зварювання крупногабарит-них відливок із загальним підігрівом
II заводу «Стан-коліт»	3-3,6	3-3,5	0,5-0,8	0,08	0,3-0,5	0,1+TI 0,1	0,1+CU 0,1	4 6 8 10 12 14 16	250 350 450 450 500 600 700	Зварювання деталей складної форми (профілю) 3 тонкими стінками і місцевим підіїрівом

Склад і призначення чавунних прутків

Марка	Вміст елемента.	Призначення.
	C	SI	MN	I	CE	Інші.
ПЧ-1	3,3-3,6	1,8-2,2	0,5-0,7	0,02-0,03	0,02-0,03	-	Газове зварювання сірого чавуну
ПЧ-2	3,3-3,6	3,3-3,6	0,6-0,9	0,01-0,03	0,01-0,03	0,1-0,6NI 2-2,5CU	Те саме.
ПЧ-3	3,0-3,5	3,5-4	0,5-0,8	0,01-0,03	0,01-0,03	0,3-0,5P	Те саме.
ПЧН-1	3,8-4,2	1,2-2	0,2-0,6	0,01-0,03	0,01-0,03	0,03-0,3ZR	Газове зварювання і паяння чавуну
ПЧН-2	3,4-3,7	3,5-3,8	0,4-0,8	0,01-0,03	0,01-0,03	0,3-0,9NI	Те саме.
ПЧИ	2,5-3	1-1,5	0,2-0,6	0,01-0,03	0,01-0,03	-	Зносостійке наплавлення сірого чавуну
ПЧВ	3-3,8	2,4-3,6	0,2-0,5	0,03-0,15	0,1-0,4	0,03-0,1CA	Газове зварювання високоміцного чавуну з кулястим графітом
НЧ-2	3,0-3,5	3,5-4	0,6-0,7	0,5NI	0,2TI	0,10,2TI CU	Низькотемпературне паяння-зварювання чавунними прутками тонкостінних деталей
УНЧ-2	3,4-3,7	3,5-3,8	0,6-0,7	0,5NI	0,2TI	0,2TI	Низькотемпературне паяння-зварювання чавунними прутками товстостінних деталей

Вибір діаметра присаджувального прутка і номера наконечника пальника залежить від площі дефекту чавуну

Залежність діаметра присаджувального прутка і номера наконечника пальника від площі дефекту при гарячому зварюванні чавуну

Площа дефекту,см	5	5-20	20-30	>30
Номер наконечника	5	6	6	7
Діаметр присадки,мм	6	6-8	8-10	12

Флюси призначені для видалення із зварної ванни оксидів розчиненням і переведенням їх у легкоплавкі шлаки, а також для покращення зчеплення між розплавленим і основним металом

Флюси для зварювання чавунів

№ флюсу	Склад%
1	100 плавленої бури
2	100 прокаленої бури
3	100 технічної бури
4	56 прокаленої бури, 22 вуглекислого натрію, 22 вуглекислого калію
5	50 технічної бури, 50 двовуглекислого натрію
6	23 плавленої бури, 27 вуглекислого натрію, 50 натрієвої селітри
7	50 прокаленої бури, 50 натрієвої селітри, 4 гасу (понад 100)
БМ-1	Газоподібний: суміш метилбората (70-75%) з метанолом (25-30%). Цю суміш у вигляді рідини заливають у спеціальний флюсозмішувач типу КГФ-3, через який пропускається газ для зварювання. Оскільки він легко випаровується, пари його вивільнюються горючим газом і подаються з ним по рукаві у пальник, де згоряють у полум'ї

4. Техніка і технологія

Існує гаряче і холодне зварювання чавуну. Широке застосування має низькотемпературне паяння-зварювання чавуну латунними припоями і чавунними прутками.

Вибір способу зварювання визначається хімічним складом чавуну, конструкцією деталі, характером дефекту і умовами роботи.

У процесі зварювання необхідно слідкувати за тим, щоб у наплавленому металі не залишалося шлаку і розплавлений присаджувальний метал добре сплавлявся з основним металом.

Для одержання зварного з'єднання, властивості якого рівноцінні властивостям основного металу, необхідно після зварювання зменшити швидкість охолодження.

Чавунні прутки занурюють у зварну ванну тільки після нагрівання їх кінців до температури світло-червоного кольору, а виймають із ванни рідко і тільки для нанесення флюсу.

Основний метал і присаджувальний пруток плавляться під флюсом. Флюс, попадаючи у зварну ванну, запобігає окисненню кромок металу, виводить оксиди і неметалеві домішки з розплавленого металу, а також сприяє утворенню плівки, яка захищає його від впливу газів, полум'я і повітря.

Позитивний вплив флюсів проявляється також у покращенні змочування поверхні металу рідким присаджувальним металом.

Нагрівальні пристрої, які використовують при гарячому зварюванні чавунів, указані в табл..

Табл. Нагрівальні пристрої, які використовують при гарячому зварюванні чавунів

Характер виробництва	Нагрівальні пристрої
	Місцеве нагрівання
Одиничне або серійне	-- горни, що працюють на деревному або коксовому вугіллі; -- пальники; -- паяльні лампи; -- пальники індукційного типу (ЛГК-15 або ЛГК-25) для котельного господарства; -- установки індукційного нагріву струмами промислової частоти для деталей з товщиною стінок до 50 мм
	Загальне нагрівання
Одиничне (ремонтні роботи)	-- коксові горни відкритого або закритого типів для деталей масою до 3-5 т; -- нагрівальні ями, викладені цеглою з піддувом і нагріванням панельними газовими пальниками
Серійне	-- спарені камерні печі періодичної дії для малогабаритних деталей; -- печі з висувним піддоном для деталей масою 5-8 т
Масове	-- конвеєрні двокамерні печі

ГАРЯЧЕ ЗВАРЮВАННЯ ЧАВУНУ

Технологія гарячого зварювання чавуну

Стадії процесу	Операції й техніка зварювання
Підготовка деталей	-- очистити поверхню від оксидів і забруднень полум'ям пальника або металевою щіткою; -- виконати розчищання кромок зубилом або полум'ям; -- кінці тріщин засвердлити; -- розчищання кромки під кутом 70-90° на деталях товщиною більше 5 мм
Попередній підігрів	-- вибрати нагрівальний пристрій (пальник, печі); -- загальний підігрів до 500-700°С (коричнево-червоний колір) деталей складної конфігурації й товщиною більше 50 мм; -- місцевий підігрів до 300-450°С мало - і середньо габаритних деталей з дефектами у жорсткому контурі
Встановлення деталей	-- встановити деталі у зоні дії витяжної вентиляції; -- розташувати у нижньому положенні та горизонтальній площині; -- тривалість перерви між підігрівом і зварюванням не повинна бути більшою 3-5 хв, щоб уникнути охолодження деталі нижче 400°С
Нагрівання і обробка поверхні флюсом	-- відрегулювати нормальне полум'я; -- потужність полум'я 100-120 л/год. ацетилену на 1 мм товщини або 60-70 л/год. пропан-бутану на 1 мм товщини; -- відновлю вальною зоною, на відстані 2-3 мм від ядра, рівномірно прогріти кромки до розплавлення з одночасним нанесенням флюсу та рівномірним розподілом його на поверхні за допомогою присаджувального прутка
Заповнення дефекту. присаджувальним металом	-- розплавити пруток (марка А або Б); -- заповнити дефект, тріщину розплавленим присаджувальним металом, добавляючи періодично флюс № 4 на кінчику прутка; -- вести зварювання ванним способом (окремими зварними ваннами довжиною 20-30 мм кожна) з підтриманням металу у рідкому стані до повного заповнення дефекту присаджувальним металом; -- при заварюванні дефектів на краях деталі підтримувати ванну в напіврідкому стані (щоб уникнути скапування металу) за рахунок періодичного відведення полум'я від місця дефекту для охолодження ванни і зміни кута нахилу пальника до поверхні виробу з 80 до 10°; -- видалити неметалеві включення з ванни за допомогою флюсування рідкого металу й інтенсивного його перемішування прутком (відсутність своєрідного світіння розплавленого металу свідчить про повне видалення включень)
Закінчення Процесу зварювання	-- повільно відвести пальник від поверхні ванни на 50-60 мм і наплавлений метал підігріти полум'ям протягом 0,5-1,5 хв.; -- накрити деталь листовим азбестом для сповільнення охолодження металу шва та забезпечення властивостей зварного з'єднання, рівноцінних з властивостями основного металу
Наступна термообробка	-- відпал після зварювання: нагрівання до 650-750°С і охолодження разом з піччю -- для зменшення внутрішніх напруг і попередження утворення тріщин

ХОЛОДНЕ ЗВАРЮВАННЯ ЧАВУНІВ

Холодне зварювання чавуну без попереднього нагрівання застосовують, коли деталі при нагріванні й охолодженні здатні вільно розширюватись і стискатись без появи внутрішніх напруг, а також для приварювання відбитих частин у малогабаритних деталях.

Потужність полум'я повинна бути максимально можливою, щоб забезпечити сповільнене охолодження зварного з'єднання.

Допускається підготовку кромок виконувати механічним способом або розплавленням кромок полум'ям пальника вздовж лінії шва.

При цьому розплавлений чавун швидко видаляють присаджувальним прутком (нерозплавленим).

Перевага цього способу в тому, що чавун підігрівається і швидкість охолодження зменшується. Крім того, полум'я одночасно видаляє жири, які глибоко проникають у пористий чавун і викликають пористість.

Технологічний процес зварювання без попереднього нагрівання майже аналогічний з процесом гарячого зварювання.

Після закінчення заповнення дефекту пальник протягом 2-3 хв повільно відводять, направляючи полум'я на ділянки, прилягаючі до дефекту.

Деталь або частину деталі із завареною ділянкою для повільного охолодження засипають піском або накривають азбестом.

5. Контроль якості зварних з'єднань

зварювальний чавун деформація гарячий

Висока якість зварювальних робіт на будівельно-монтажних ділянках забезпечується доброю організацією робіт і контролем зварювального виробництва. Під контролем якості зварювання розуміється пробірка умов і порядок виконання зварювальних робіт, а також визначення якості виконання зварювальних з'єднань в відповідності із технічними вимогами.

Контроль процесу виготовлення зварних конструкцій виконується по операційно і правильна організація його є надійною гарантією безаварійної експлуатації трубопроводів, резервуарів і інших конструкцій.

Якість зварних з'єднань трубопроводів і конструкцій провіряють під час монтажу і о закінченні зварювання. Зварювальні шви підлягають зовнішньому огляду для визначення поверхні тріщин в наплавленому металі або коло шовної зони, напливів і підрізів в місцях переходу від шва до основного металу, про палів, не заварених кратерів і інших дефектів.

Характерні дефекти зварки і способи виправлення їх.

Дефекти в зварних з'єднаннях трубопроводів і других конструкцій зустрічаються при порушенні технології зварювання, при неправильному виборі зварювальних матеріалів і незадовільному їх зберіганні, при невдалому виборі способу зварювання і режиму, при незадовільні підготовці виробу до зварювання і так далі. Дефекти що утворюються в зварних з'єднаннях, можна розділити на декілька груп: металургійні пороки (розшарування, тріщин) в металі виробу, розташовані поряд із швом; дефекти обумовлені поганою зварюваністю металу; дефекти що зв'язані із технічним станом зварювальних матеріалів.

По розташуванні в стиску дефекти розрізняють на зовнішні і внутрішні.

Внутрішні дефекти виявляють в зварному з'єднанні із допомогою різних фізичних методів контролю. До внутрішніх дефектів повинні бути віднесені і газові пари, як можуть бути одинарні, групові, розташовуються в шві у вигляді скупчень шлакові включення різних розмірів, які можуть розташовуватись в корені шва; не провар в корені шва і між шарами; тріщини любих форм і розмірів; не сплавлення наплавленого металу з основним. Газові пори утворюються в зварювальний швах із-за застосування вологих електродів, флюсу, захисного газового середовища і наявності вологи на поверхні зварювальних поверхонь. Шлакові включення утворюються при попаданні в зварювальну ванну неметалічних частин (забруднень, грубого нальоту іржі або шлаку при багатошаровому зварюванні), яке не встигає всплити на поверхню шва. Не провар в корені першого шва являється найбільш поширеним і небезпечним дефектом у зварюванні конструкцій. Тріщини в зварних з'єднаннях любих конструкцій є одним з небезпечних дефектів, що мають досить малу ширину гострі краї, що перешкоджає їх виявленню. Тріщини викликають місцеву концентрацію напруження і при несприятливих умовах роботи конструкції можуть призвести до порушення герметичності і руйнування стиків.

Напруження і деформація при зварюванні і способи їх зменшення.

Напруження і деформації при газовому зварюванні виникають в наслідок нерівномірного нагріву зварювального металу. При нагріві метал починає розширюватись, розширенню протистоять більш холодні ділянки, в результаті виникають внутрішні напруження.

Другою причиною виникнення деформації і напружень являється усадка металу шва, що викликає поздовжні і поперечні напруження.

Величина розширення металу і пов'язана з цим степінь деформації залежать від температури нагріву і коефіцієнта розширення металу. Форма деталі, розміри і положення швів також впливають на величину деформації.

Газове зварювання дає велику зону нагріву у порівнянні з іншими видами зварювання, тому вона викликає більші деформації виробів.

Для усунення деформацій при зварюванні в стик, використовують обернено ступінчатий і комбінований порядок накладання швів. В цьому випадку весь шов поділяють на ділянки довжиною 100-250 мм. Для зменшення деформації використовують спосіб урівноваження деформації, при якому має значення по черговість накладання швів. Черговість накладання швів вибирають так, щоб послідуючий шов викликав деформації, обернені деформаціям, отриманих при накладанні попереднього шва.

Використовується також спосіб обернених деформацій. Суть методу полягає в тому, що деталі перед зварюванням розташовують так, щоб після зварювання деталі прийняли потрібне взаємне розташування. В цьому випадку лист розміщують так: під деяким відносно одне одного кутом. В процесі зварювання внаслідок усадки, кромки зближаються і зменшується деформація. Використовують також жорстке закріплення зварювальних деталей, а також попередній підігрів.

Способи контролю якості зварних з'єднань і їх обладнання.

Механічні випробування зварних з'єднань звичайно проводять на зразках, вирізаних з окремих ділянок стика. Ці випробування потребують руйнування зразків і тому використовуються вибіркова. Подібне випробування використовують для контролю якості зварних матеріалів (електродів, дроті і флюсу); для вибіркової пробірки механічних властивостей зварних з'єднань, виконаних пресовими методами зварки. Механічні випробування зварних з'єднань в металу швів проводять на зразках, вирізаних з нитки трубопроводу чи з пробних стиків, зварених з коротких відрізків труб в умовах, аналогічних трасовим.

З кожного стика виготовляють від шести до шістнадцяти зразків. Вирізані зразки підлягають механічній обробці для отримання зазначеної форми і розмірів.

Для отримання оперативних даних в трасових умовах використовують пересувні лабораторії марки ЛКС, які встановлюють на прицепі. В комплексі лабораторії є фрезерний станок марки НГФ-110Ш1 і розривна машина марки РМУГ-20 для механічних випробувань зразків на розтяг і згин.

Для визначення ударної в'язкості металу шва, навколо шовної зони чи наплавленого металу проводять в стаціонарних лабораторіях на зразках з січенням не більше 10 х 10 мм. В залежності від випробування при вборі положення зразка в випробувальному з'єднанні вершину підрізу розташовують в різних точках шва.

Потрібне положення зразка встановлюють по макрошліфу поперечного січення зварного з'єднання. При цьому всі зразки розташовують поперек поздовжньої осі шва.

Твердість різних ділянок зварного з'єднання визначають в поперечному січенні на макрошліфах замором на приборах Виккерса, Роквелла і Брінелля.

Твердістю називається осібність металу опиратись пластичній деформації при вдавлюванні в нього значно твердішого тіла.

До основних видів випробувань на твердість відносяться три передбачених стандартами методи, названих по імені їх винахідників: метод Бриннеля, метод Виккерса і метод Роквелла.

Вимірювання твердості по методу Брінелля застосовується для металів і сплавів малої і середньої твердості. Він складається в тому, що випробовуючий зразок під дією визначеного зусилля вдавлюється шарик визначеного діаметру. Нагрузка діє в строго визначений час. Діаметри шариків 10,5 і 2,5 мм. Співвідношення діаметра шарика, навантаження і часу витримки шарика під навантаженням регламентується ГОСТ 9012-59. Діставши діаметр відбитку повинен складатися 0,2...0,6 діаметра шарика.

Для випробувань матеріалів великої твердості застосовують метод Виккерса, де кінцевиком для випробування служить алмазна піраміда, яка дозволяє провірити твердість деталей малих січень і тонких шарів. Як і при випробуваннях по методу Брінелля, твердість по Віккерсу визначається відношенням величини навантаження до площі основного металу “зусиллям”.

Види випробувань і зразки для їх виконання.

Для оцінки механічних властивостей зварні з'єднання підлягають різним випробуванням. До механічних випробувань зварних з'єднань звертаються і в тих випадках, коли потрібно визначити якість зварювальних матеріалів, розробити оптимальні технологічні режими (особливо при зварюванні спецсталей), а також при провірці кваліфікації зварників. Механічні випробування зварних з'єднань по характеру прикладанні нагрузок в часі можна поділити на три основних типи:

статистичне випробування, втілюючи шляхом поступового зростання нагрузки на зразок до його повного розбиття; імітуючи роботу зварних з'єднань при постійній нагрузці;

динамічне випробування, при якому зусилля зростають миттєво і діє на протязі короткого часу; характерні для з'єднань, працюючих в умовах скоро зростаючих навантажень (ударів);

випробування на втому, при яких навантаження багаторазово змінюється по величині, або по величині і знаку.

Методи визначення механічних властивостей зварних з'єднань спостерігаються інші види випробувань металу різних ділянок зварного з'єднання і наплавленого металу зварного шва:

а) на статичне (короткочасне) розтягування;

б) на ударний згин (на підрізних зразках);

в) на стійкість проти механічного старіння;

г) на статичний розтяг (зварного з'єднання);

д) на статичний згин (загин зварного з'єднання);

е) на ударний розрив (зварного з'єднання), а також зміна твердості металу різних ділянок зварного з'єднання і наплавленого металу.

Випробування проводять на обранцях, вірізаючих з контрольованих виробів, наприклад, з стиків трубопроводів, чи з контрольних з'єднань, спеціально зварених для таких цілей. При цьому необхідно використовувати ті ж основний метал і зварювальні матеріали, режими зварки і термообробки, тих же зварників. Зразки зварних з'єднань не повинні мати прогин, величина якого на довжині 200 мм перевищує 10% товщини зварюваного металу чи складає більше 4 мм. Депланація, тобто перевищення одної кромки над другою в стикових з'єднаннях, повинна бути не більше 15% товщини зварювальних листів, але не більше 4 мм.

При зварці контрольних з'єднань ширина (в) кожної зварювальної пластини в залежності від товщини металу (б) повинні бути не менше:

в, мм	50	70	100	150
б, мм	4	4...10	10...20	20...50

Довжину пластин визначають в залежності від розмірів і числа зразків, які необхідно з них виготовити, з урахуванням довжини невикористаних ділянок шва на початку і в кінці пластин, де режим зварки недостатньо стабільний. Розміри цих ділянок визначають від 20 до 70 мм в залежності від способу зварки і сили струму. Заготовки для випробувань наплавленого металу вірізають з спеціально підготовлених на плавок, виконаних на пластині в декілька шарів.

Вирізку заготовок для зразків слідує можливість виготовити на метало ріжучих станках, щоб не змінювати структуру металу.

Статичне випробування на розтяг є одним з найбільш розповсюджених, по скільки вони дають можливість порівняно точно оцінити поведінку металу і при других видах навантаження.

Стандартами цей вид випробувань спостерігається для більшої частини відповідальних зварних конструкцій, являється найбільш простим і відносно легко здійснюючим.

При випробуваннях на статичне (короткочасне) розтягування можна визначити: границю текучості металу фізичну _т і умовний _0,2 в Па, часовий опір _В в Па, відносне видовження в %, відносне звуження в %.

Випробування проводять на спеціальних машинах, що складаються з механізмів кріплення зразка, навантаження, вимірювання і реєстрації розвиваючого зусилля. В деяких типах машин є доповнюючі устройства для запису діаграми випробування. Механізм кріплення зразка забезпечує також його центрування для здійснення тільки розтягую чого зусилля без виникнення згинаючого моменту. Необхідні зусилля даються з допомогою механічного та гідравлічного приводу.

Випробування кутових з'єднань (таврових і внапуск) виготовляються значно рідше, так як більш важче виконати зразки з кутовими швами, працюючими чисто на зріз чи розтяг без утворення згинаючого моменту, який значно спотворює результати. Тому зразки для випробування кутових з'єднань повинні виконуватись з симетричним розміщенням швів.

При випробуванні на згин застосовуються зразки циліндричної чи прямокутної форми. Випробування проводять на універсальній машині. Зразок вміщують на дві шарнірні опори, відстань між якими є радіус оправки, через яку до центра зразка прикладають згинаюче зусилля, вибирають в залежності від товщини основного металу. Згин виконується на зразках з знятим зусиллям і в сторону, протилежну кореню шва (при односторонній зварці)

Випробування на вм'ятини проводять для труб малого діаметра з повздовжніми і поперечними зварними швами. Зразок для випробування на вм'ятини представляє собою стикове з'єднання довжиною, рівною діаметру труби, з якої його вирізають механічним способом. “Зусилля” шва зрізається до основного металу на станку, гострі кромки закруглюються.

Випробування проводять на пресі шляхом деформації зразка зажимаючим навантаженням.

Випробування на повзучість для зварних швів проводять рідко, так як ця характеристика зазвичай співпадає з показниками для основного металу. Випробування заключається в нагріванні зразка до декількох сот градусів і поступовому навантаженні його до появи деформації. Величну деформації в процесі випробування регіструють.

Динамічне випробування розрізняють по характеру деформації, температурним умовам, числу циклів навантаження. До основних видів динамічних випробувань зварних з'єднань відносяться випробування на ударний згин і на втому.

Випробування на ударний згин дякуючи відносній простоті виконання і точності результатів являються найбільш розповсюдженими. При цих випробуваннях визначають ударну в'язкість шва, різних ділянок навколишньої зони і наплавленого металу. Ударна в'язкість характеризується величиною роботи, розхідної на ударний згин зразка і приходиться на одиницю його площі в місці руйнування. Для визначення значення ударної в'язкості квадратний чи прямокутний в січенні зразок вирізають з зварного з'єднання з таким розрахунком, щоб можна було зробити надріз в визначеному місці зварного з'єднання. Форма і розміри зразків регламентовані стандартом. Найбільш розповсюджені випробування зразків довжиною 55 х 10 х 10 мм з напівциліндричним надрізом глибиною 2 мм і радіусом 1 мм. Ударна в'язкість, визначена при випробуванні зразків з підрізами такого типу, позначається Qн. При ширині зразка 5 мм ударна в'язкість зразка позначається Qп.т. Крім того, застосовують зразки з трикутним в січені надрізом глибиною 2 мм з кутом при вершині 45⁰і радіусом закруглення 0,25 мм. Результати випробування зразків різних типів не порівнюються. Місце вирізки і розміщення надрізу омовляється технічною документацією.

Випробування на ударний згин проводять на маятникових копрах зі свободно падаючим вантажем. При випробуванні свободно гойдаючий маятник піднімають до деякого положення, встановлюють зразок, відпускають маятник, який зруйнувавши зразок, повертається в попереднє положення поверхні відбитку. Випробування по Віккерсу регламентується ГОСТ 2999-75. Принципово методи Брінелля і Віккерса аналогічні, і для малих і середніх значень твердості величини співпадають.

Для випробувань по методу Роквелла застосовують прибори типу ТК, які дещо відрізняються по конструкції від ТШ і ТП. Вони мають пружинне пристрою попереднього навантаження і індикаторний пристрій для вимірювання і реєстрації глибини алмазного конуса.

Слід відмітити, що результати вимірювань твердості по Роквеллу не можуть бути точно переведені в значення твердості по Брінеллю і Віккерсу.

Суть методу заключається в втисканні стандартної алмазної піраміди з кутом при вершині 136⁰, при навантаженні 0,02...2Н, визначення площі поверхні відбитку і діленні величини навантаження на цю щільність. Пристрій для вимірювання мікротвердості ПМТ-3 оснащений мікроскопом з рухаючи шкалою, що дозволяє точно встановити наконечник і провести слідуючи виміри відбитку.

Згідно ГОСТ 6996-66 вимірювання твердості рекомендується виконувати по відповідним схемам, для стикових з'єднань листів товщиною менше 3 мм дозволяється проводити виміри твердості по зовнішній поверхні зразка з знятим до рівня.

6. Нові досягнення в зварювальному виробництві

Зварювання в космосі

На початку 60-х рр.. минулого століття з ініціативи головного конструктора ракетно-космічних систем академіка С.П. Королева була поставлена принципово нове завдання - дослідити можливість виконання зварювання безпосередньо в космосі. Науковим керівником всього комплексу досліджень був академік Б.Є. Патон.

При проведенні досліджень передбачалося, що зварювання в космосі буде використовуватися для виконання наступних робіт:

а) ремонт космічних кораблів, орбітальних станцій і різних металоконструкцій, що знаходяться у відкритому космосі, на Місяці та інших планетах;

б) складання та монтаж металоконструкцій, що знаходяться в орбітальному польоті або розташованих на поверхні Місяця і планет.

Умови в космосі, як відомо, значно відрізняються від земних.

Глибокий вакуум, невагомість, перепад температур, випромінювання, електричні та магнітні поля Землі та інших планет надають істотний вплив на характер фізико-хімічних процесів, протікають під час зварювання, і на умови роботи зварника. У зв'язку з цим необхідно було розробити техніку і технологію виконання зварювальних робіт, що враховують перераховані вище особливості.

На Землі важко відтворити умови міжпланетного середовища. Тому попередні дослідження виконувалися по етапах, на кожному з яких імітувалися окремі особливості космічного простору (вакуум, невагомість та ін) Перш за все було поставлено завдання вибору найбільш перспективних для умов космосу видів зварювання. В якості критеріїв було обрано наступні характеристики видів зварювання:

- Універсальність;

- Можливість виконання різання матеріалів;

- Висока надійність;

- Можливість автоматизації;

- Працездатність у вакуумі і невагомості.

Проведений аналіз показав, що найбільш перспективними для застосування в космосі є електронно-променева зварювання, зварювання стислій дугою низького тиску і плавиться, а також контактна точкове зварювання.

Експерименти проводилися в 1965 р.в літаючої лабораторії ТУ-104, дозволяє короткочасно (до 25-30 с) відтворювати стан невагомості.

Електронно-променева зварювання та різання різних металів проводилися при постійної потужності пучка 1кВт, силі струму променя 70 мА і швидкості зварювання (Різання) 30 м / ч.При візуальному спостереженні за ходом зварювання та різання в умовах невагомості і перевантажень не було встановлено зовнішніх відмінностей за порівняно з процесами в земних умовах. На підставі проведених дослідів були зроблені обгрунтовані висновки про те, що в умовах невагомості можна отримувати якісні зварні з'єднання різних металів і сплавів. Процес електронно-променевої різання також протікає без помітних змін у порівнянні зі звичайними земними умовами.

На підставі проведених дослідів зі зварювання та різання стислій дугою низького тиску було встановлено наступне. В умовах динамічної невагомості можна отримувати якісні стикові, відбортованого і нахлесточного ті, відбортованого і нахлесточного зварні з'єднання. Коливання режимів зварювання в межах 20% практично не позначаються на якості зварного з'єднання. При зварюванні стислій дугою металу малих товщин розміри зварювальної ванни малі і формування швів практично не залежить від сил гравітації,а визначається силами поверхневого натягу. Для умов космосу може бути перспективним спосіб микроплазменной зварювання. Він дає високу концентрацію енергії,порівнянну з електронним променем, і відповідно придатний для зварювання та різання тонких деталей.

Кліщі для точкового зварювання були виконані з вбудованим трансформатором 1 кВт і масою 1,5 кг. Космічні умови не вплинули на процес точкового зварювання. У цьому випадку невагомість впливає лише на умови роботи людини.

На базі проведених досліджень була розроблена і виготовлена спеціальна зварювальна установка «Вулкан» для перевірки названих вище видів зварювання в умовах космосу. Відповідно до загальної програми космічних досліджень перший в світі експеримент зі зварювання у космосі був виконаний 16 жовтня 1969 на космічному кораблі «Союз-6» льотчиками-космонавтами Г.С. Шонін і В.М. Кубасовим. Використовуючи установку «Вулкан», космонавти запустили автоматичні процеси зварювання електронним променем, стиснутої дугою низького тиску і плавиться. В умовах орбітального польоту за допомогою острофокусного електронного променя були виконані:

- Автоматичне зварювання тонколистової нержавіючої сталі і титанового сплаву;

- Роздільна різання сплавів алюмінію та титану;

- Дослідження поведінки ванни розплавленого металу більшого обсягу, ніж в умовах літаючої лабораторії.

Було показано, що процеси плавлення, зварювання та різання електронним променем на орбіті протікають стабільно, забезпечуючи необхідні умови для нормального формування зварних з'єднань і поверхонь різів. само, як і в літаючої лабораторії. Форма і якість швів, отриманих цим способом на нержавіючих сталях класу 18-8 і титанових сплавах, були цілком задовільними.

Зварювання стислій дугою низького тиску на установці «Вулкан» не дала очікуваних результатів.

Експеримент зі зварювання у космосі відкрив нову сторінку в освоєнні Всесвіту. Вперше у світовій практиці в космічному просторі здійснено технологічний процес, пов'язаний з нагріванням і плавленням металу. У цілому до початку 70-х рр.. ХХ ст. питання про принципову можливості автоматичного зварювання та різання в космосі було вирішено позитивно. У той же час існувала номенклатура робіт, в тому числі практично всі види ремонту, які не могли виконуватися з використанням автоматичних процесів. Тому на наступному етапі досліджень було поставлено завдання з розробки апаратури та технології ручного зварювання та різання в космосі. Ще в період випробувань установки «Вулкан» фахівці Інституту електрозварювання ім. Є.О. Патона замислювалися над створенням компактного, Анцева універсального інструмента з автономним джерелом живлення, який міг би дозволити космонавту проводити роботи, пов'язані з ремонтом або монтажем, на будь-якій ділянці поверхні космічного об'єкта. Необхідні для цих цілей операції - різання, зварювання, паяння та нанесення покриттів, а засіб впливу на матеріали - електронний промінь.

Після численних досліджень на землі, в барокамері, в літаючої лабораторії був розроблений універсальний ручний інструмент.

Всі вузли інструмента знаходяться в контейнері розміром 400х450х500 мм, зварене з трубчастих елементів, що забезпечило йому достатню жорсткість при малій масі. У контейнері змонтовані: вторинний джерело харчування з пультом, кабелі, що з'єднують джерело живлення з бортовою розеткою і ручним інструментом, власне сам робочий інструмент у спеціальному ложементі. Контейнер можна носити за плечима або закріплювати на зовнішній поверхні орбітальної станції. До контейнера кріпиться планшет із зразками матеріалів для зварювання, різання, пайки та нанесення покриттів. Робочий інструмент - це моноблок, що складається з високовольтного джерела живлення і двох електронних гармат Одна з них призначена для виконання технологічних операцій різання, зварювання і пайки, а інша - призначена для нанесення покриттів. У цій гарматі фокусирующая система замінена тиглем з випаровуванням металом. Маса універсального ручного інструменту трохи більше 30 кг, а моноблок, яким оперує космонавт, трохи більше 2,5 кг. Споживана потужність - 750 Вт,і її можна регулювати залежно від режиму роботи і оброблюваного матеріалу.