Основные вопросы электрогазосварки

В среднем температура сварочной ванны составляет 1770 °С.

Анодное пятно является местом входа и нейтрализации свободных электронов. Оно имеет примерно температуру, как и катодное пятно, но в результате бомбардировки электронами на нем выделяется больше теплоты (примерно 42%), чем на катодном.

Малыми кружочками обозначены электроны, а большими - положительно и отрицательно заряженные ионы.

При работе на постоянном токе возможна прямая и обратная дуга.

При прямой полярности «+» на изделии «-» на электроде. При обратной полярности наоборот.

При питании сварочной дуги постоянным током обратной полярности катодное и анодное пятна поменяются местами, т.е. катодом будет изделие, а анодом -- электрод.

При переменном токе эта смена будет происходить 100 раз в секунду, поэтому дуга на переменном токе горит менее устойчиво, чем на постоянном. При сварке на переменном токе количество теплоты, выделяющиеся на электроде и изделии, будет примерно одинаковым.

Различают по длине короткую и длинную дугу.

Длиной дуги называют расстояние от конца электрода до дна кратера на поверхности металла.

Кратером называют углубление на поверхности металла в результате давления на него столба дуги.

Длина дуги определяется диаметром электрода.

Короткой называется дуга, длина которой меньше или равна диаметру электрода. Ее размеры 2 - 4 мм.

Длинная дуга та, которая больше или равна диаметру электрода.

Короткой дугой сваривают, длинной -- режут металл.

Чтобы избежать кратера, применяют следующие способы:

* начинают и оканчивают шов на основном металле;

* постепенно удлиняют сварочную дугу и резко ее обрывают отводы в сторону.

В процессе горения дуги жидкий металл с конца электрода переходит в сварочную ванну в виде отдельных капель (капельный способ) и при полуавтоматической сварке струйно.

Перенос капель осуществляется под действием:

* силы тяжести;

* силы поверхностного натяжения;

* электромагнитных сил.

Характер капель зависит от силы сварочного тока. С увеличением силы тока размер капель уменьшается, а число их возрастает.

С уменьшением силы тока размер капли растет и в единицу времени капель становится меньше. Именно это свойство переноса металла и уменьшение силы тока, а также максимально короткая дуга позволяют вести сварку в вертикальном положении.

Влияние магнитных полей на дугу. Сварочная дуга является гибкой газовой вставкой между электродом и изделием и, как всякий проводник с током, взаимодействует с магнитным полем.

Отклонение столба дуги под действием магнитного поля, наблюдаемое в основном при сварке постоянным током, называется магнитным дутьем (рис. 20). Возникновение его объясняется тем, что в местах изменения направления тока создаются различные напряженности магнитного поля. Это приводит к отклонению дуги в сторону, противоположную большей напряженности.

При сварке переменным током, в связи с тем, что полярность меняется с частотой тока, это явление проявляется значительно слабее.

Магнитное дутье также имеет место при сварке в вблизи ферромагнитных масс (железо и сталь). Дуга в этом случае отклоняется в сторону этих масс.

Возникновение магнитного дутья вызывает непровары и ухудшает внешний вид шва.

Устранить его можно:

* изменением места токоподвода и угла наклона электрода;

* временным размещением дополнительного ферромагнитного материала, создающего симметричное магнитное поле;

* заменой постоянного тока переменным.

Рис. 20. Влияние магнитных полей и ферромагнитных масс на сварочную дугу:

а -- нормальное положение дуги; б -- отклонение дуги под влиянием неравномерной

напряженности магнитного поля; в -- отклонение дуги под влиянием ферромагнитных

масс; Н1 и Н2-- напряженности магнитного поля.

2. Технология выполнения швов различной протяженности

Все сварные швы в зависимости от их длины условно разбивают на три группы:

* короткие -- до 250 мм;

* средней длины-- от 250 до 1 000 мм;

* длинные-- от 1 000 мм и более.

Короткие швы выполняют «на проход» в одном направлении, т. е. при движении электрода от начала шва к концу (рис. 21, а).

При выполнении швов средней длины и длинных возможно коробление изделий. Чтобы избежать этого, швы средней длины выполняют «на проход» от середины к концам (рис. 21, б) или обратноступенчатым способом (рис. 21, в), сущность которого состоит в том, что весь шов разбивают на участки длиной 100-150 мм с таким расчетом, чтобы каждый из них мог быть выполнен целым числом электродов (двумя, тремя и т. д.). При этом переход от участка к участку совмещается со сменой электрода. Каждый участок заваривается в направлении, обратном общему направлению сварки, а последний всегда заваривается «на выход».

Длинные швы выполняют от середины к концам обратноступенчатым способом (рис. 21, г). В данном случае возможно организовать работу одновременно двух сварщиков.

Рис. 21. Выполнение швов различной длины: 1-7-- последовательность наложения швов.

3. Назовите цвета баллонов, в которые окрашиваются защитные и горючие газы

Защитный газ:

Кислород -- голубой,

Аргон чистый -- серый,

Водород -- зеленый,

Углекислота -- черный.

Горючий газ:

Ацетилен -- белый,

Пропан, бутан, природный газ -- красный.

Билет 8.

1. Устройство и назначение сварочного трансформатора

Для дуговой сварки используют как переменный, так и постоянный сварочный ток. В качестве источника переменного сварочного тока применяют сварочные трансформаторы, а постоянного -- сварочные выпрямители и сварочные преобразователи.

Источник питания сварочной дуги -- сварочный трансформатор -- обозначается следующим образом:

ТДМ-317, где:

Т -- трансформатор;

Д -- для дуговой сварки;

М -- механическое регулирование;

31 -- номинальный ток 310 А;

7 -- модель.

Сварочный трансформатор служит для понижения напряжения сети с 220 или 380 В до безопасного, но достаточного для легкого зажигания и устойчивого горения электрической дуги (не более 80 В), а также для регулирования силы сварочного тока.

Трансформатор (рис. 22) имеет стальной сердечник (магнитопровод) и две изолированные обмотки. Обмотка, подключенная к сети, называется первичной, а обмотка, подключенная к электрододержателю и свариваемому изделию, - вторичной. Для надежного зажигания дуги вторичное напряжение сварочных трансформаторов должно быт не менее 60-65 В; напряжение при ручной сварке обычно не превышает 20-30 В.

В нижней части сердечника 1 находится первичная обмотка 3, состоящая из двух катушек, расположенных на двух стержнях. Катушки первичной обмотки закреплены неподвижно. Вторичная обмотка 2, также состоящая из двух катушек, расположена на значительном расстоянии от первичной. Катушки как первичной, так и вторичной обмоток соединены параллельно. Вторичная обмотка -- подвижная и может перемещаться по сердечнику при помощи винта 4, с - которым она связана, и рукоятки 5, находящейся на крышке кожуха трансформатора.

Регулирование сварочного тока производится изменением расстояния между первичной и вторичной обмотками. При вращении рукоятки 5 по часовой стрелке вторичная обмотка приближается к первичной, магнитный поток рассеяния и индуктивное сопротивление уменьшаются, сварочный ток возрастает. При вращении рукоятки против часовой стрелки вторичная обмотка удаляется от первичной, магнитный поток рассеяния растет (индуктивное сопротивление увеличивается) и сварочный ток уменьшается.

Рис. 22. Сварочный трансформатор:

а -- внешний вид; б -- схема регулирования сварочного тока

Пределы регулирования сварочного тока-- 65-460 А. Последовательное соединение катушек первичной и вторичной обмоток позволяет получать малые сварочные токи с пределами регулирования 40-180 А. Диапазоны тока переключают выведенной на крышку рукояткой.

Свойства источника питания определяются его внешней характеристикой, представляющей кривую зависимости между током (I) в цепи и напряжением (U) на зажимах источника питания.

Источник питания может иметь внешнюю характеристику: возрастающую, жесткую, падающую.

Источник питания для ручной дуговой сварки имеет падающую вольт-амперную характеристику.

Напряжение холостого хода источника питания -- напряжение на выходных клеммах при разомкнутой сварочной цепи.

Номинальный сварочный ток и напряжение -- ток и напряжение, на которые рассчитан нормально работающий источник.

2. Способы заполнения шва по сечению

По способу заполнения по сечению швы:

Рис. 23. Сварные швы по заполнению сечения швы

? однопроходные, однослойные (рис. 23, а);

? многопроходные многослойные (рис. 23, б);

? многослойные (рис. 23, в).

Если число слоев равно числу проходов дугой, то такой шов называют многослойным.

Если некоторые из слоев выполняют за несколько проходов, то шов многопроходной.

Многослойные швы чаще применяют в стыковых соединениях, многопроходные -- в угловых и тавровых.

Для более равномерного нагрева металла шва по всей его длине швы выполняют:

? двойным слоем;

? каскадом; :

? блоками;

? горкой.

В основу всех этих способов положен принцип обратно-ступенчатой сварки.

Сущность способа двойного слоя заключается в том, что наложение второго слоя производится по неостывшему первому после удаления сварочного шлака: сварка на длине 200-400 мм ведется в противоположных направлениях. Этим предотвращается появление горячих трещин в шве при сварке металла толщиной 15-20 мм, обладающего значительной жесткостью.

При толщине стальных листов 20-25мм и более для предотвращения трещин применяют сварку:

? каскадом;

? блоками;

? поперечной горкой.

Заполнение многослойного шва для сварки горкой и каскадом производится по всей свариваемой толщине на определенной длине ступени. Длина ступени подбирается такой, чтобы металл в корне шва имел температуру не менее 200°С в процессе выполнении шва по всей толщине. В этом случае металл обладает высокой пластичностью, и трещин не образуется. Длина ступени при каскадной сварке равна 200-400 мм (рис. 24, а).

При сварке блоками многослойный шов сваривают отдельными ступенями, промежутки между ними заполняют по всей толщине слоями (рис. 24, б).

При соединении деталей из закаливающихся при сварке сталей рекомендуется применять сварку блоками. Из незакаливающихся (низкоуглеродистых) сталей -- лучше выполнить сварку каскадом.



Рис. 24. Заполнение шва по сечению: а -- каскадом; б -- блоками

Рис. 25. Сварка горкой

Таким образом, выполняют сварку (заполнение разделки) в обе стороны от центральной горки короткими швами. Каскадный метод является разновидностью метода горки.

При сварке методом горки (рис. 25) на участке 200 -- 300 мм накладывают первый слой, после очистки его от шлака на него накладывают второй слой, по длине в 2 раза больший, чем первый. Затем, отступив от начала второго слоя на 200т -- 300 мм, произвлдят наплавку третьего слоя и т. д.

3. Объяснте влияние серы и фосфора на качество сварного шва

Сера и фосфор являются вредными примесями стали и чугуна. Их избыточное количество вызывает образование трещин в сварном шве. Сера вызывает трещины в горячем состоянии шва (явление хладноломкости).

Билет 9.

1. Сварочное пламя (способы получения, виды, основные характеристики, строение)

Сварочное пламя образуется при сгорании горючего газа или паров горючей жидкости в кислороде. Пламя при резке нагревает основной металл до температуры его горения.

Наибольшее применение при газовой сварке и резке нашло кислородно-ацетиленовое пламя, так как оно имеет высокую температуру (3150є С) и обеспечивает концентрированный нагрев. Однако в связи с дефицитностью ацетилена в настоящее время получили широкое распространение (особенно при резке металлов) газы -- заменители ацетилена: пропан -- бутан, метан, природный и городской газы.

Все горючие газы, содержащие углеводороды, образуют сварочное пламя, которое имеет ярко различимые зоны:

? ядро;

? восстановительную зону;

? факел.

Размеры ядра зависят от состава горючей смеси, ее расхода и скорости истечения.

Диаметр канала мундштука горелки определяет диаметр ядра пламени, а скорость истечения газовой смеси -- его длину.

Восстановительная ( средняя) зона располагается за ядром и по своему более темному цвету заметно отличается от него. Длина ее зависит от вида пламени и достигает 20 мм. Этой зоной пламени выполняют сварку. Она имеет наиболее высокую температуру -- 3140є С в точке, отстающей на 3 -- 6 мм от конца ядра.

От состава горючей смеси, т. е. от соотношения кислорода и горючего газа, зависят внешний вид, температура и влияние сварочного пламени на расплавленный металл.

Изменяя состав горючей смеси, сварщик или газорезчик тем самым изменяет основные параметры сварочного пламени.

В зависимости от соотношения между кислородом и ацетиленом получают три основных вида сварочного пламени (рис. 26):

Рис. 26. Виды сварочного пламени:

а -- нормальное; б -- окислительное; в -- науглероживающее

¦ нормальное (на один объем ацетилена подают несколько больше -- от 1,1 до 1,3 объема кислорода;

¦ окислительное (получают при избытке кислорода, на один объем ацетилена более 1,3 объема кислорода);

¦ науглероживающее (получают при избытке ацетилена, когда на один объем ацетилена подаётся 0,95 и менее объема кислорода).

2. Технология и техника выполнения швов в нижнем положении

Нижние швы являются наиболее удобными для сварки, так как в этом случае капли электродного металла под действием собственного веса легко переходят в сварочную ванну, и жидкий металл не вытекает из нее. Кроме того, наблюдение за сваркой в нижнем положении шва более удобно.

Стыковые швы применяют для получения стыковых соединений.

При выполнении стыковых швов сварку ведут в четырех направлениях: слева направо, справа налево, на себя, от себя.

Наклон электрода 15-25° от вертикали.

Угловые швы применяют для получения угловых, тавровых и нахлесточных соединений.

Сварка угловых швов может производиться наклонным электродом и в «лодочку».

При сварке углового шва, нижняя плоскость которого расположена горизонтально, возможен непровар вершины угла или одной из кромок. Непровар может образоваться на нижнем листе, если начинать сварку с вертикального листа, так как в этом случае расплавленный металл стечет на недостаточно нагретую поверхность нижнего листа. На вертикальной же полке возможно образование подрезов.

Поэтому сварку таких швов начинают, зажигая дугу на нижней плоскости в точке А, отступив от границы катета 3 - 4 мм. Затем дугу перемещают к вершине шва, задерживают для лучшего провара корня шва, поднимают вверх, проваривая вертикальную полку (рис. 27).

Рис. 27. Выполнение углового шва



Рис. 28 . Выполнение углового шва в «лодочку»

Электрод держат под углом 45° к поверхности свариваемых деталей, слегка наклоняя его в процессе сварки то к одной, то к другой плоскости;

При сварке угловым швом в .«лодочку» (рис. 28) наплавленный металл располагается в желобе, образуемом двумя полками. Это обеспечивает правильное формирование шва и хороший провар кромок металла.

3. Объясните назначение покрытия на плавящихся электродах

1. Защита расплавленного металла от кислорода и азота воздуха при сварке. Это достигается газами, которые образуются из покрытия в зоне дуги.

2. Теплоизоляция расплавленного металла шва. Этим достигается пластичность шва.

3. Обеспечение устойчивого горения дуги, за счет введения в покрытие ионизирующих добавок.

4. Легирование металла шва.

Билет 10.

1. Дефекты швов сварных соединений (причины возникновения, способы их устранения)

Различные отклонения от установленных норм и технических требований, ухудшающие работоспособность сварных конструкций, называются (дефектами сварных швов. Они уменьшают прочность сварных соединений и могут привести к их разрушению.

Все дефекты сварных швов могут быть разделены на три основные группы:

1. дефекты формы и размеров;

2. наружные и внутренние макроскопические дефекты;

3. дефекты микроструктуры.

Наиболее частыми дефектами формы и размеров сварных швов являются их неполномерность, неравномерные ширина и высота, бугристость, седловины, перетяжки.

Эти дефекты швов косвенно указывают на возможность образования дефектов внутри сварного шва и околошовной зоны.

К наружным и внутренним макроскопическим дефектам относят наплывы, подрезы, прожоги, непровары, трещины, шлаковые включения и газовые поры (приложение 1).



К дефектам микроструктуры относят перегрев и пережог.

На участке перегрева металл имеет крупнозернистое строение, что ведет к хрупкости металла. Перегретый металл плохо сопротивляется ударным нагрузкам.

Наиболее опасным дефектом является пережог. Такой металл хрупок и не поддается исправлению. Причиной образования пережога является плохая защита сварочной ванны от кислорода воздуха, а также сварка на чрезмерно большом сварочном токе.

2. Ацетиленовый генератор (назначение, классификация, устройство, подготовка к обслуживанию, требования техники безопасности)

Ацетиленовый генератор служит для получения ацетилена разложением карбида кальция водой. Ацетиленовые генераторы классифицируются:

? по производительности -- 1,25; 3; 5; 10, 20, 40,80, 160, 320, 640 м3/ч;

? по способу применения -- передвижные и стационарные;

? по давлению вырабатываемого ацетилена -- низкого давления -- до 0,02 МПа, среднего давления -- от 0,02 до 0,15 МПа.

? по способу взаимодействия карбида кальция с водой -- ВК (вода на карбид) и KB (карбид на воду). Рассмотрим устройство генератора типа АСП-1,25-6 (рис. 29). Это переносной генератор производительностью 1,25 м3/ч, рабочим давлением 0,01-0,07 МПа. Генератор представляет собой вертикальный цилиндрический сосуд.

Корпус 5 состоит из трех частей:

? газообразовательной, в которой образуется ацетилен за счет взаимодействия кальция с водой;

? вытеснительной;

? промывательной.

Вода заливается через горловину. При достижении уровня переливной трубки 3 вода по трубке переливается в промыватель, который заполняется до уровня контрольной пробки 2.

Карбид кальция загружают в корзину 8. Уплотнение между крышкой 12 горловиной обеспечивается мембраной 11 усилием, создаваемым винтом 13 через траверсу 14



Рис. 29. Устройство генератора АСП-1,25-6

Ацетилен, образующийся в газообразователе, по трубке 3 поступает в промыватель, барботируя через слои воды, охлаждается и промывается. Из промывателя ацетилен через вентиль предохранительного клапана 4 по шлангу 15 поступает в предохранительный затвор 7 и далее к горелке или резаку. По мере повышения давления в газообразователе пружина 10 сжимается, в результате чего корзина перемещается вверх, а вода вытесняется в вытеснитель. В результате уровень замочки карбида уменьшается, выработка ацетилена ограничивается и повышение давления прекращается. Давление ацетилена контролирует манометр 9. Ил из газообразователя и иловую воду из промывателя сливают через штуцера 6 и 1.

Подготовка генератора к работе:

· снять крышку и поддон от корзины;

· убедиться, что корпус чист и промыт;

· проверить закрепления вентиля и предохранительного клапана;,

· открыть контрольные пробки в генераторе и водяном затворе;

· залить водой водяной затвор и генератор до уровня контрольной пробки;

· закрыть контрольные пробки;

· соединить шлангом вентиль и предохранительный затвор;

· загрузить карбид кальция;

· закрепить поддон на корзине и закрыть крышку; Основные технические характеристики генератора приведены в таблице.

Основные технические характеристики генератора

Ацетиленовый генератор снабжен предохранительным затвором.

При работе с генератором необходимо соблюдать следующие правила:

¦ использовать размеры карбида кальция, указанные в паспорте;

¦ при перерывах в работе ив зимнее время нельзя допускать замерзания воды в генераторе, для чего генераторы утепляют;

¦ при работе нельзя оставлять возле генератора ил, его нужно относить в специальные ямы;

¦ нельзя подходить с огнем или зажженной горелкой к генератору, так как возможно выделение ацетилена в окружающую среду и образование взрывчатой смеси;

¦ работающий генератор нельзя оставлять без надзора;

¦ используют генераторы на открытом воздухе;

¦ генератор должен находиться от кислородного баллона на расстоянии 10 м, а от других источников тепла не менее 5 м.

3. Прочитайте условное обозначение электрода Э46-АНО-4 -3,0 -УД х ГОСТ 9467-75

Е 432 - Р - 2-1

Э46-- тип электрода, 460 МПа -- минимальное сопротивление наплавленного металла шва на разрыв (предел прочности);

АНО-4 -- марка электрода;

3,0-- диаметр электрода;

У -- для сварки углеродистых сталей;

Д -- толстое покрытие;

Е 432-- характеристика наплавленного металла;

Р -- рутиловое покрытие;

2 -- для сварки во всех пространственных положениях, кроме вертикального сверху вниз;

1-- переменный ток.

Билет 11.

1. Понятие свариваемости металла. Классификация сталей по свариваемости

Под свариваемостью понимается способность стали данного химического состава давать при сварке тем или иным способом высококачественное сварное соединение без трещин, пор и прочих дефектов.

На свариваемость стали влияет содержание в ней углерода и легирующих элементов.

С повышением содержания углерода в стали в ней возрастают прочностные свойства, но в то же время возрастает хрупкость и склонность к образованию трещин при сварке.

Различают физическую и технологическую свариваемость.

Физической свариваемостью обладают практически все металлы и их сплавы, т. е. способностью образовывать монолитное неразъемное соединение с установлением в нем химических связей.

Под технологической свариваемостью понимается реакция металла на воздействие конкретных условий сварки и при этом возможность образовывать соединение с требуемыми свойствами.

Для предварительного суждения о свариваемости стали известного химического состава можно подсчитывать эквивалентное содержание углерода, пользуясь формулой:

С_зак = С + Мn +Ni + Cr + Mn + V

В целом, по признаку свариваемости все стали можно условно разделить на четыре группы (приложение 2).



2. Техника и технология выполнения швов в горизонтальном, вертикальном и потолочном положении

Сварка в вертикальном положении.

Расплавленный металл под действием силы тяжести стремится стекать вниз, что затрудняет формирование шва. Поэтому вертикальные швы выполняют очень короткой дугой, при которой расстояние между каплями на электроде и жидким металлом в сварочной ванне настолько мало, что между ними возникает взаимное притяжение. Благодаря этому капли электродного металла сливаются со сварочной ванной при малейшем касании их между собой.

Объем расплавленного металла уменьшают снижением сварочного ток на 10-15% по сравнению с нижним положением, а диаметр электрода ограничивают до 5 мм.

Вертикальные швы выполняют как снизу вверх, так и сверху вниз.

В первом случае (рис. 30, а) дуга возбуждается в самой нижней точке вертикально расположенных пластин, для этого электрод устанавливают перпендикулярно поверхности свариваемого изделия (положение 1). Затем электрод немного наклоняют вниз для того, чтобы слой давления газов дуги предшествовал отеканию металла сварочной ванны (положение 2). При этом застывший металл шва образует подобие полочки, на которой удерживаются последующие капли металла.

Рис. 30. Выполнение сварных вертикальных швов

Сварку сверху вниз применяют при малой толщине металла. В этом случае подтекающий под дугу жидкий металл уменьшает возможность образования сквозных прожогов.

В начале сварки (рис. 30, б) дуга возбуждается самой верхней точке пластин при горизонтальном расположении электрода. После образования ванны жидкого металла электрод наклоняют на 15-20° с таки расчетом, чтобы дуга была направлена на основной наплавленный металл. Для улучшения условий формирования шва амплитуда колебательных движений электрода должна быть небольшой, а дуга-- очень короткой, чтобы капли расплавленного металла удерживались от падения концом электрода.

Сварка горизонтальных швов.

Горизонтальные швы на вертикальной плоскости выполнять труднее, чем вертикальные. Для предупреждения стекания жидкого металла скос кромок обычно делается на одном верхнем листе (рис. 31, а). Дуга в этом случае возбуждается на нижней горизонтальной кромке (положение 1), а затем переносится на наклонный скос (положение 2), поднимая вверх стекающую каплю металла. Колебательные движения электродом совершают по спирали.

Рис. 31. Выполнение сварных горизонтальных швов:

а-стыковое соединение со скосом одной кромки; б-нахлесточное соединение; в-стыковое соединение со скосом двух кромок

Выполнять горизонтальными сварными швами нахлесточные соединения легче, чем стыковые, так как горизонтальная кромка нижнего листа (рис. 39, б) способствует удержанию расплавленного металла от стекания вниз. При выполнении горизонтальных швов с двумя скосами кромок устанавливают порядок их наложения (1-4 рис. 39, в), который в процессе проваривания верхней кромки позволяет избежать потолочного положения кратера с расплав-пенным металлом.

Сварка в потолочном положении.

Сварка в потолочном положении (рис. 32) наиболее трудна, так как направление силы тяжести расплавляемого металла противоположно направлению его переноса. Это требует максимального уменьшения объема расплавляемого металла, что достигается ограничением диаметра электрода до 4 мм и снижением сварочного тока на 15-20% по сравнению с нижним положением.

Рис. 32. Сварка потолочных швов

Для сварки в потолочном положении подходят электроды, дающие небольшой шлак.

Хороший провар корня шва при потолочной сварке обеспечивается применением электродов диаметром не более 3 мм.

3. Из предложенных марок стилей выберите, которые свариваются хорошо, удовлетворительно, ограниченно, плохо. Обоснуйте свой выбор: БСт1кп; сталь 10; сталь 35; ВСт 5пс; сталь 65; У7

Свариваемость углеродистых сталей определяется процентным содержанием углерода в ней. С повышением содержания углерода свариваемость сталей ухудшается, т. е. возникает склонность к образованию трещин в шве.

БСт1кп и сталь 10 -- хорошо свариваются, так как I относятся к низкоуглеродистой стали (содержание углерода до 0,25%).

Сталь 35 удовлетворительно сваривается, так как 1 относится к среднеуглеродистой (содержание углерода 0,%).

ВСт 5пс --ограниченно сваривается, так как относится к среднеуглеродистой (содержание углерода практически 0,45%).

Сталь 65 и У7 -- плохо сваривается, так как содержание углерода 0,65%, т. е. высокоуглеродистая; сталь У7 -- относится к инструментальной стали, углерода 0,7%. Эти стали практически не свариваются.

Билет 12.

1. Сварочная проволока (назначение, требования, химический состав, маркировка)

Для сварки сталей применяется специальная стальная проволока по ГОСТу 2246-70. Используется в основном низкоуглеродистая и низколегированная сталь. Предусмотрено 77 марок сварочной проволоки различного химического состава.

К сварочной проволоке предъявляются следующие требования:

? она должна расплавляться спокойно и равномерно;

? температура плавления должна быть меньше или равна температуре плавления основного металла;

? должна быть очищенной от ржавчины и грязи;

? должна по химическому составу соответствовать химическому составу свариваемого металла. Условное обозначение проволоки рассмотрим на примере.

2Св-08А, где:

2 -- диаметр проволоки 2 мм;

Св -- сварочная проволока;

08-0,08% -- содержание углерода;

А-- повышенное качество металла.

В марке могут присутствовать две буквы АА (Св-08АА), что говорит о том, это материал проволоки особо качественный.

Под качеством понимается пониженное содержание в стали вредных примесей -- серы и фосфора. Повышенное содержание углерода в проволоке приводит к снижению пластичности металла.

В марке проволоки могут присутствовать легирующие элементы (Св-12ГС; Св-15 ГСТЮЦА):

Г -- 1% марганца; С -- 1% кремния.

Если после буквы, обозначающей легирующий элемент, не стоит цифра, то содержание этого элемента в стали до 1%. Цифра показывает содержание элемента в целых долях процента.

Условные обозначения легирующих элементов:

С-- кремний Ц -- цирконий

Н -- никель Г -- марганец

М -- молибден X -- хром

Т-- титан В -- вольфрам

Ю-- алюминий Ф-- ванадий

Проволока различается по диаметру. Диаметр проволоки-- от 1 до 12 мм.

Проволока диаметром от 1,6 до 6 мм применяется для ручной дуговой сварки (металлический стержень электрода). Проволока диаметром более 6 мм называется прутами и применяется для сварки чугуна и цветных металлов, наплавочных работ. Проволока диаметром от 2 до 5 мм -- для автоматической сварки,

Диаметр проволоки для газовой сварки выбирается в зависимости от толщины металла и способа сварки.

Для сварки правым способом диаметр присадочной проволоки равен d = S .

Для сварки левым способом диаметр присадочной проволоки равен d = S + 1

2. Высокопроизводительные виды ручной дуговой сварки (значение, виды, техника выполнения)

Под производительностью в сварке понимают количество сварочного шва в метрах, выполненного за определенный интервал времени.

Этого можно достичь, используя различные прогрессивные приемы и усовершенствования выполнения ручной сварки (организация рабочего места сварщика, уменьшение время на переход с одной операции на другую). Все это позволяет увеличить сварщикам время горения дуги в течение рабочего времени на 10-15%, так как время смены электрода составляет 7-10% времени рабочего дня.

Чтобы увеличить производительность сварочных работ, существуют еще и специальные технические мероприятия и способы, а именно: сварка высокопроизводительными покрытыми электродами;

? сварка сдвоенным электродом, гребенкой электродов , трехфазной дугой;

? сварка глубоким проплавлением;

? сварка лежачим электродом;

? сварка наклонным электродом.

Рассмотрим эти способы.

Сварка высокопроизводительными покрытыми электродами. Наиболее эффективны электроды с железным порошком в покрытии. Это повышает коэффициент наплавки. При сварке покрытыми электродами с железным порошком в образовании шва принимает участие не только металл электродного стержня, но и железный порошок, введенный в состав покрытия. Эти электроды должны называться высокопроизводительными .

Производительность электродов характеризуется массой электродного металла, перешедшего на изделие за единицу времени.

К этим электродам относятся электроды марок: АНО-1, ОЗС-3, АНО-19, которые при содержании 50-65% железного порошка дают 65-70 г/мин наплавленного металла (по сравнению с 23-30 г/мин для обычных электродов: АНО-4, МР-3, ОЗС-4 и др.). Однако следует учитывать, что высокопроизводительные электроды позволяют выполнять сварку только в нижнем и наклонном (угол 15-20°) положениях. Источники питания для сварки этими электродами должны иметь повышенное напряжение холостого хода.

Сварка сдвоенным электродом, гребенкой электродов, трехфазной дугой. При сварке сдвоенным электродом процесс ведут двумя стержнями, соединенными между собой контактной точечной сваркой (рис. 33, а).

Дуга переходит с одного стержня на другой, попеременно оплавляя их. Производительность сварки повышается на 20-40% по сравнению со сваркой одно-стержневым электродом. Это повышение достигается попеременным подогревом каждого из стержней дугой, горящей между соседними стержнями и изделием, увеличением времени горения дуги, уменьшением времени на смену электродов.

Электроды располагаются так, чтобы их общая ось совпадала с осью шва или при большой разделке кромок была перпендикулярна этой оси.

Сварочный ток составляет:

¦ от 100-180 А -- при диаметре электродов 3+3 мм;

¦ 300-400 А -- при диаметре 64-6 мм.

Рис. 33. Схема сдвоенного электрода (а), гребенки (б) и сварка трехфазным током (в, г): 1 -- связка электродов; 2-- трехфазный трансформатор; 3,4 -- электроды; 5-- дуга

Сдвоенными электродами можно сваривать за один проход металл толщиной до 12 мм.

Электроды можно располагать по несколько стержней в ряд в виде гребенки (рис. 33, б).

Дуга возбуждается на электроде, находящемся на более близком расстоянии от свариваемого изделия. При плавлении электрода дуга переходит с одного на другой стержень и т. д.

Электродная гребенка позволяет глубоко опускаться в разделку кромок. Производительность сварки повышается вдвое по сравнению со сваркой обычным электродом.

Производительность ручной дуговой сварки можно повысить еще на большую величину, если использовать трехфазный ток (рис. 33, в).

При сварке трехфазной дугой применяют два электрода, к которым подводятся две фазы от источника питания, а третья фаза --к свариваемому изделию. В каждый данный момент в процессе изменения синусоидального тока могут гореть одна или две дуги. При этом выделяется большое количество теплоты, скорость плавления металла возрастает, и производительность сварки увеличивается на 50-60% по сравнению со сваркой однофазной дугой.

Однако при сварке трехфазной дугой сильно утяжелен электрододержатель, что ведет к утомляемости сварщика. Поэтому такую сварку лучше выполнять механизированными способами.

Сварка глубоким проплавлением. Этот вид сварки еще называют сваркой опиранием.

Для сварки применяют электроды с увеличенной толщиной покрытия. Стальной стержень электрода плавится несколько быстрее покрытия, в результате чего на конце электрода из покрытия образуется втулка (козырек). Опирая втулку электрода на поверхность изделия, сварщик перемещает дугу вдоль шва.

Образующиеся при плавлении покрытия газы своим давлением вытесняют жидкий металл из сварочной ванны, образуя валик, изделие проплавляется на большую величину, чем при сварке электродом на весу. При этом объем наплавленного металла в сварном шве значительно уменьшается без снижения прочности шва.

Этот способ сварки позволяет уменьшать глубину разделки кромок и сваривать металл значительной толщины без разделки кромок с большой скоростью. Сварку выполняют без колебательных поперечных движений электрода.

Техника сварки опиранием заключается в том, что после зажигания дуги сварщик устанавливает электрод под углом 70-80° к плоскости изделия, опускает покрытие электрода на поверхность изделия, и дуга автоматически будет перемещаться по оси шва.

Способ сварки опиранием особенно целесообразно применять при выполнении угловых швов в положении в «лодочку», используя для этого электроды марки ОЗС-3.

Сварку опиранием в вертикальном положении по направлению сверху вниз можно выполнять электродами АНО-9.

Сварка наклонным электродом (рис. 34, а).

Рис. 34. Схема сварки:

а -- наклонным электродом:1 -- электрод; 2-- обойма; 3 -- штанга; б -- лежачим электродом:

1 -- шов; 2 -- дуга; 3 -- лежачий электрод; 4-- свариваемый металл

Электрод опирается краем покрытия о свариваемый металл. Второй конец электрода зажат в обойме, которая во время сварки свободно опускается, скользя по штанге. Угол наклона электрода остается постоянным. Дуга возбуждается так же, как и при сварке лежачим электродом.

Производительность труда сварщика при использовании этих способов возрастает, так как один сварщик может работать сразу на нескольких постах.

Для сварки наклонным и лежачим электродом необходимы специальные электроды марок ОЗС-12, ОЗС-15Н (наклонный электрод), ОЗС-17Н. Электроды изготовляют диаметрами 4, 5, 6 мм и длиной от 450 до 700 мм.

Сварка лежачим электродом (рис. 34, б).

В разделку свариваемых деталей укладывают один или несколько электродов, длина которых обычно в два раза больше стандартных. От вытекания металла при выполнении стыкового шва предохраняет медная подкладка. При выполнении углового шва подкладка не требуется. Сверху электроды прижимаются к кромкам деталей медной или бронзовой колодкой. Дуга возбуждается вспомогательным электродом и затем продолжает гореть, расплавляя электрод и основной металл. Длина дуги равна толщине покрытия, составляющей 1,5-3,0 мм.

Сварку лежачим электродом можно осуществлять и под слоем флюса. Она может применяться для выполнения как прямолинейных, так и криволинейных швов, для чего необходимы специальные приспособления.

3. Для сварки дан металл толщиной 8 мм. Объясните ваши действия по подготовке кромок металла к сварке

В зависимости от толщины свариваемого металла сварка изделия может идти как с разделкой кромок, так и без. Разделка кромок металла начинается с толщины 5 мм, и она необходима для наилучшего провара металла на всю его толщину. В данном случае разделку осуществляют Y-образную, хотя возможны и другие виды разделки (в зависимости от толщины металла и вида конструкции). После разделки зачищают кромки стыкуемых элементов, а также прилегающие к ним поверхности на длине 15-20 мм, очищают от масла, окалины, ржавчины и грязи, так как от состояния поверхности свариваемых изделий зависит качество сварного шва. Делают это стальной металлической щеткой.

Билет 13.

1. Электроды (классификация, маркировка, требования к хранению)

Электродом для дуговой сварки называют металлический или неметаллический стержень, предназначенный для подведения тока к сварочной дуге.

Для полуавтоматов и автоматов в качестве электрода применяют сварочную, порошковую и самозащитную проволоку.

Электроды подразделяются на плавящиеся и неплавящиеся.

Плавящиеся электроды выполнены из стали, чугуна, алюминия, меди и их сплавов. Они представляют собой определенных размеров металлические стержни, на поверхность которых опрессовкой или окунанием нанесено специальное покрытие.

Неплавящиеся электроды выполнены из технического вольфрама и его сплавов, угля и графита. Они предназначены для повышения температуры сварочной ванны при своем сгорании.

Назначение покрытия электродов.

1. Защита расплавленного металла от кислорода и азота воздуха при сварке. Это достигается газами, которые образуются из покрытия в зоне дуги.

2. Теплоизоляция расплавленного металла (для медленного процесса кристаллизации, что обеспечивает пластичность сварного шва). Пластичность -- главное механическое свойство, которым должен обладать сварочный шов.

3. Для устойчивого горения сварочной дуги (в цокрытие вводятся ионизирующие добавки).

4. Легирование металла шва.

Классификация покрытых металлических электродов. По ГОСТу 9466-75 предусматривается следующая классификация электродов:

По назначению:

? У -- для сварки углеродистых, низколегированных сталей;

? Л -- для легированных конструкционных сталей;

? Н -- для наплавки поверхностных слоев с особыми свойствами;

? Т -- для сварки легированных теплоустойчивых сталей;

? В -- для сварки высоколегированных сталей.

По толщине покрытия:

В зависимости от отношения диаметра покрытия (D) к диаметру стального стержня (d).

Такое отношение может иметь различное отношение, а следовательно, электроды имеют различную толщину покрытия.

D < 1,2 -- тонкое покрытие (М).

1,2 < D ? 45 --среднее покрытие (С).

1,45 < D ? 1,8 -- толстое покрытие (Д).

D > 1, 8-- особо толстое покрытие (Г).

По видам, покрытия (табл. 3):

? А -- кислое;

? Б -- основное;

? Ц -- целлюлозное;

? Р -- рутиловое.



Каждое покрытие имеет свой определенный состав, положительные и отрицательные свойства. Зная их, можно заранее предвидеть качество сварочного шва.

¦ 1 -- для всех положений;

¦ 2-- для всех положений, кроме вертикального «сверху вниз»;

¦ 3--для нижнего горизонтального и вертикального «снизу вверх»;

¦ 4 -- для нижнего и нижнего в «лодочку».

По роду и полярности сварочного тока для сварки переменным или постоянным током на прямой, обратной или любой полярности.

Электроды подразделяют на типы в соответствии с ГОСТами 9467-75, 10051-75 и 10052-75.

ГОСТ 9467-75 распространяется на металлические покрытые электроды для ручной дуговой сварки углеродистых, низколегированных и легированных конструкционных и легированных теплоустойчивых сталей. Для сварки углеродистых и легированных конструкционных сталей предусмотрено 14 типов электродов (например, Э38, Э42А, Э46 и т. д. до Э150), для сварки легированных теплоустойчивых сталей -- 9 типов (например, Э-09М, Э-05Х2М, Э-09Х1МФ и т. д.).

Условное обозначение типа электрода расшифровывается так: буква Э -- электрод; стоящее за ней число-- временное сопротивление разрыву металла шва или наплавленного металла (так, электроды типа Э46 ;марок ОЗС-4, АНО-3, МР-1 и других должны обеспечить временное сопротивление разрыву не менее 46 кгс/мм^2, или 460 МПа). Буква А в конце обозначения типа указывает на повышенные пластические свойства металла сварного шва.

Буквы и цифры, входящие в обозначение типов электродов для сварки легированных теплоустойчивых сталей, показывают примерный химический состав наплавленного металла.

Для каждого типа электрода разработана одна или несколько марок, характеризуемых маркой сварочной проволоки, составом покрытия, химическим составом, свойствами металла шва и др.

Электроды выпускают диаметрами 1,6; 2,0; 2,5; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0; 8,0; 10,0 и 12,0 мм (диаметр электрода определяется диаметром металлического стержня).

В зависимости от диаметра электрода, а также марки сварочной проволоки, электроды изготовляют длиной 150-450 мм.

Упаковывают их в коробки или пачки массой не более 3 кг--- для электродов диаметром до 2,5 мм; 5 кг --для электродов диаметром 3,0-4,0 мм; 8 кг -- для электродов диаметром свыше 4,0 мм.

2. Предохранительные затворы (назначение, классификация, устройство, требования техники безопасности)

Предохранительные затворы -- это устройства, предохраняющие ацетиленовые генераторы и газопроводы от попадания в них взрывной волны при обратных ударах пламени из сварочной горелки или резака.

Обратным ударом называется воспламенение горючей смеси в каналах горелки или резака и распространение пламени навстречу потоку горючей смеси.

Обратный удар характеризуется резким хлопком и гл чтением пламени. Горящая смесь газов устремляется по ацетиленовому каналу горелки или резака в шланг, а при отсутствии предохранительного затвора -- в ацетиленовый генератор, что может привести к взрыву ацетиленового генератора и вызвать серьезные разрушения и травмы.

Ацетиленокислородная смесь сгорает с определенной скоростью. Горючая смесь вытекает из отверстия мундштука горелки или резака также с определенной скоростью, которая всегда должна быть больше скорости сгорания.

Если скорость истечения горючей смеси станет меньше скорости ее сгорания, то пламя проникает в канал мундштука и воспламенит смесь в каналах горелки или резака, произойдет хлопок и возникнет обратный удар пламени. Обратный удар может произойти от перегрева и засорения канала мундштука горелки.

Предохранительные затворы бывают жидкостные и сухие.

Жидкостные предохранительные затворы обычно заливают водой, сухие-- заполняют мелкопористой металлокерамической массой.

Предохранительные затворы устанавливают между ацетиленовым генератором или ацетиленопроводом и горелкой или резаком. Если сварку или резку ведут от ацетиленового баллона, предохранительный затвор не ставят, потому что ацетилен из баллона в горелку или резак поступает с повышенным давлением, а установленный на баллоне редуктор и заполняющая баллон пористая масса надежно защищают баллон от пламени обратного удара.

Затворы делятся:

¦ по пропускной способности-- 0,8; 1,25; 2,0; 3,2 м3/ч;

¦ по предельному давлению: низкого давления, в которых предельное давление ацетилена не превышает 0,01 МПа; среднего-- 0,07 МПа; высокого давления -- 0,15 МПа.

Предохранительные водяные затворы подразделяют на центральные, устанавливаемые на магистрали стационарных ацетиленовых генераторов, и постовые, устанавливаемые на ответвлениях трубопровода у каждого сварочного поста или у однопостовых ацетиленовых генераторов.

Конструкция предохранительных затворов должна отвечать следующим основным требованиям:

¦ обеспечивать наименьшее сопротивление потоку газа;

¦ задерживать прохождение ацетиленокислородного пламени с удалением взрывчатой смеси в атмосферу;

¦ обеспечивать минимальный вынос воды с проходящим через затвор газом;

¦ обеспечивать необходимую прочность при гидравлическом испытании на давление, равное 6 МПа;

¦ не допускать возможного прохождения кислорода и воздуха через затвор со стороны потребителя;

¦ каждый затвор должен иметь устройство для контроля за уровнем воды в нем;

¦ все части затвора должны быть доступны для очистки, промывки и ремонта.

На корпусе каждого затвора должны быть нанесены его паспортные данные.

Окрашивают водяные предохранительные затворы в белый цвет.

Водяной предохранительный затвор ЗСГ-1,25 (рис. 35). Этот затвор относится к затворам среднего давления; предельно допустимое давление -- 0,15 МПа, пропускная способность -- 1,25 м3/ч, масса -- 2,5 кг.

Затвор состоит из цилиндрического корпуса 1 с верхним и нижним сферическими днищами. В нижнее днище ввернут обратный клапан, состоящий из корпуса 4, гуммированного клапана 3 и колпачка 2, ограничивающего подъем гуммированного клапана (гуммирование -- покрытие резиной или эбонитом рабочей поверхности металлических деталей для предохранения от коррозии и действия агрессивных сред).

Обратный клапан имеет отверстие слива воды, закрытое пробкой 6, и ниппель 7 для ввода ацетилена в затвор.

Сетка 5. предназначена для задержки частиц карбидного ила, окалины и других твердых частиц. В верхней части затвора расположен пламепреградитель 10 и штуцер II, в нижней части-- рассекатель 14.

Пробка 8 предназначена для слива воды. Вода в затвор заливается до уровня контрольной пробки 9 при вывернутой накидной гайке 12 и снятом ниппеле 13.

Ацетилен поступает в затвор по газоподводящей трубке, приподняв гуммированный клапан, проходит через слой воды, затем выходит через ниппель 13 в шланги горелки или резака.

При обратном ударе ацетиленокислородного пламени клапан прижимается давлением воды к седлу и препятствует проникновению ацетилена из генератора в затвор, а пламя гасится столбом воды.

При возникновении обратного удара в генераторе с использованием сухого затвора, ударная волна на входе в затвор разрушается пламеотбойником, и пламя гасится в порах пламегасящего элемента.

Под действием давления мембрана давит на шток, который перемещается, воздействуя на клапан, закрывая входное отверстие для доступа газа в затвор.

Рис. 35. Предохранительный затвор ЗСГ-1,25

При использовании газов -- заменителей ацетилена (кроме водорода), допускается вместо предохранительных затворов использовать обратные клапаны. При нормальной работе газ своим давлением отодвигает шарик с ножкой, проходит в корпус клапана и далее через штуцер в горелку (рис. 36).

При засорении мундштука горелки кислород, имеющий большее давление, чем горючий газ, устремляется по шлангу в клапан. Шарик давлением кислорода прижимается к седлу и перекрывает проникновение кислорода в трубопровод горючего газа (рис. 37). Перед установкой необходимо очистить детали клапанов от следов коррозии и пыли.

3. Расшифруйте условное обозначение электродов на этикетке Э50А-ЦУ-7-5,0-УД ГОСТ

Е 431 (5)-Б-20

Э50А -- тип электрода;

ЦУ-7 -- марка электрода;

5,0 --диаметр электрода;

У -- для сварки углеродистых сталей;

Д -- толстое покрытие;

Е431(5)--характеристика наплавленного металла;'

Б -- основное покрытие;

2 -- для всех пространственных положений, кроме вертикального «сверху-вниз»;

0 -- постоянный ток обратной полярности

Билет 14.

1. Назначение и устройство сварочного выпрямителя.

Сварочные выпрямители служат для преобразования переменного тока в постоянный, предназначенный для питания сварочной дуги. С этой целью в выпрямителях используются полупроводниковые (селеновые, кремниевые или германиевые) выпрямительные элементы. Сварочный выпрямитель (рис. 38) состоит из понижающего трехфазного трансформатора 3 с подвижными катушками, выпрямительного блока 2 с охлаждающим вентилятором 1, пускорегулирующёй и защитной аппаратурой, смонтированных в общем корпусе.

Рис. 38. Сварочный выпрямитель

Понижающий трехфазный трансформатор снижает напряжение сети до необходимого рабочего, а также служит для регулирования сварочного тока изменением расстояния между первичной и вторичной обмотками. Внутри сердечника трансформатора находится ходовой винт с закрепленной на нем первичной обмоткой. Сварочный выпрямитель имеет два диапазона регулирования сварочного тока.

Сварка выпрямленным током может производиться на прямой и обратной полярности. При прямой полярности деталь подсоединяется к зажиму « + » источника, а электрод-- к зажиму «-», при обратной полярности -- наоборот.

На положительном полюсе в результате бомбардировки его электронами выделяется больше теплоты, чем на отрицательном. Исходя из этого, обратную полярность применяют при сварке тонколистового металла, чтобы не прожечь его, а также при сварке всоколегированных сталей во избежание их перегрева.

Обозначение выпрямителя читается следующим образом: ВД-401, где:

В -- выпрямитель;

Д-- для дуговой сварки;

40-400А -- номинальный ток;

1 -- модель.

Многопостовой выпрямитель имеет маркировку В ДМ.

2. Защитные газы (назначение, классификация, свойства)

В качестве защитных газов при дуговой сварке плавлением применяют инертные или активные газы, а также смеси различных газов в разных пропорциях. Эти газы оттесняют воздух от сварочной ванны и тем самым предохраняют металл шва от воздействия азота и кислорода воздуха.

Инертные газы-- это одноатомные газы, которые в чистом виде не вступают в химические реакции как с твердыми, так и с жидкими металлами и практически нерастворимы в большинстве из них. Из инертных газов для сварки используют аргон, гелий и их смеси.

Аргон (Аr) -- это негорючий и невзрывоопасный газ без цвета и запаха. Выпускают его по ГОСТу 10157-79, согласно которому аргон предназначается для использования в качестве защитной среды при сварке, резке и плавке активных и редких металлов и сплавов на их основе, алюминия, алюминиевых и магниевых сплавов, нержавеющих хромоникелевых жаропрочных сплавов и легированных сталей различных марок.

Получают аргон из атмосферного воздуха.

В зависимости от содержания примесей аргон выпускают двух сортов: высшего-- не менее 99,992% (об.) Аr и первого -- не менее 99,987% (об.) Аr. Хранят и транспортируют газообразный аргон в стальных баллонах под давлением 15 МПа (150 ат.).

Гелий (Не) -- это инертный газ без цвета и запаха, значительно легче воздуха. Получают его путем неоднократного сжатия и охлаждения природных газов до температур конденсации с последующим отделением примесей. В небольшом количестве гелий находится в воздухе, из которого он может быть получен в качестве побочного продукта при производстве кислорода. Гелий примерно в 10 раз легче аргона, что усложняет защиту сварочной ванны и приводит к его повышенному расходу. Стоимость гелия примерно в 5 раз выше стоимости аргона.