Оборудование и электроды для ручной дуговой сварки

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 3

1. Оборудование и электроды для ручной

дуговой сварки 4

2. ЭВОЛЮЦИЯ КОНСТРУКТИВНЫХ ФОРМ БАЛОК 9

3. ЦЕНТРАЛИЗОВАННОЕ ИЗГОТОВЛЕНИЕ  СВАРНЫХ БАЛОК 11

4. СВАРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ 14

5. СТЫКИ 17

6. ПРИМЕНЕНИЕ ШТАМПОВАННЫХ  И ГНУТЫХ 

ПРОФИЛЕЙ 18

7. ПРИМЕРЫ КОНСТРУКЦИИ БАЛОК 20

8. ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОЧЕГО  МЕСТА 21

9. КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА СВАРКИ 24

10. ТЕХНИКА БЕЗОВАСНОСТИ 25

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 28

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Сваркой называется процесс  получения неразъемных соединений посредством установления межатомных связей между соединёнными частями при их нагревании и  или пластической деформировании /ГОСТ 2601 – 84/.

Сварка является одним  из основных технологических процессов  в машиностроении и строительстве. Основным видом сварки является дуговая сварка.

Основоположниками дуговой сварки является русские ученные и инженеры – В.В. Петров (1761–1834), Н.Н. Бенардос (1842–1905) и Н.Г. Славянов (1854–1897). Выдающийся в клад в разработку теоретических основ сварки внесли советские учёные: В.П. Вологдин, В.П. Никитин, К.К. Хренов, Е.О. Патон, Г.А. Николаев, Н.О. Окерблом, Н.Н. Рыколин, К.В. Любавский, Б.Е. Патон.

В 1802 году впервые в  мире профессор Санкт Петербургской медикахирургической академии Василий Владимирович Петров открыл и наблюдал дуговой разряд от построенного им сверхмощного «вольтового столба», который стоял из 2100 пар разнородных кружков – элементов /медь + цинк/, проложенные бумажными кружками, смоченные водным раствором нашатыря. Этот столб, или батарея был наиболее мощным источником электрического тока в то время. Проделав большое количество опытов с этой батареей, он показал возможность использования электрической дуги для освещения и плавления металлов.

На современном этапе  развития сварочного производства, в  вязи с развитием научно-технической революции резко возрос диапазон свариваемых толщин, материалов, видов сварки.

В настоящее  время  сваривают материалы толщиной от нескольких микрон (в микроэлектронике) до нескольких метров (в тяжелом  машиностроение). Наряду с конструкционными сталями сваривают специальные стали и сплавы на основе титана, циркония, молибдена, ниобия и других материалов, также разнородные материалы.

Сущность сварки заключается  в сближении элементарных частиц свариваемых частей настолько, чтобы между ними начали действовать межатомные связи, которые обеспечивают прочные соединения.

 

1.Оборудование и электроды для ручной

дуговой сварки

Технологические процессы сварки занимают ведущее место при  производстве изделий, поскольку с их помощью изготавливают почти 70 % всех деталей.

Большое разнообразие форм и размеров деталей обусловливает  необходимость применения в производстве разных видов сварки.

Ручную дуговую сварку выполняют, как правило, металлическими электродами при питании дуги постоянным или переменным током. Электрическая дуга постоянного тока более стабильна, кроме того, эту сварку можно проводить при прямой или обратной полярности, присоединяя в первом случае к детали плюс источника энергии, а к электроду – минус, а в другом случае – наоборот.

Обратная полярность позволяет уменьшить глубину проплавления детали, поскольку на положительном электроде выделяется тепла на 20 % больше, нежели на отрицательном. Поэтому детали толщиной менее 3 мм необходимо сваривать постоянным током обратной полярности, чтобы избежать прожогов.

Источниками постоянного  тока при ручной сварке являются преобразователи, выпрямители и агрегаты (табл. 2-4).

Источниками переменного тока при ручной сварке являются – сварочные трансформаторы (табл. 5).

Таблица 2. Технические  характеристики сварочных преобразователей

 

Параметр	псо-зоо-з	ПСО500	ПСГ-500	ПСУ-500	ПС- 1000
Номинальная сила сварочного тока, А	300	500	500	500	1000
Границы регулирования силы сварочного, тока, А	100-300	65-500	60-500	60-50.0	300-1000
Номинальное напряжение, В	32	40	40	40	45
Номинальная   мощность   генератора, кВт	9,6	20	.20	20	45
Электродвигатель : мощность, кВт	14	28	30	30	55
частота вращения, об/мин	1450	2930	2930	2930	1450
Внешняя   вольт-амперная   характеристика	Крутопадающая	Крутопадающая	Жесткая	Жесткая или падающая при      соответственном соединении обмоток	Падающая

Таблица 3. Технические  характеристики сварочных выпрямителей с жесткой внешней  вольтамперной  характеристикой

Параметр	ВС-ЗОО	ВС-600	всж-зоз	ВДГ-302	ВДГ-601	ВДУ-504	ВДУ-1001	ВДУ-1601	ВКСМ-1001
Номинальная сила сварочного тока, А	300	600	315	315	630'	500	1000	1600	1000
Границы регулирования силы сварочного    тока, А	30-300	100-600	50-315	100-315	100-630	70-500	300-1000	500-1600	300-1000
Рабочее   напряжение, В	20-40	20-40	32	16-38	18-66	18-50	24-66	26-66	70
Потребляемая мощность,    кВт	17	35	20	19	67	40	105	165	76
кпд, %	70	75	76	.75	82	82	83	84	86
Напряжение  без нагрузки, В	20-40	20-40	18-50	30-55	66	80	100	100	70

 

Таблица 4. Технические  характеристики сварочных агрегатов

Параметр	АСБ-ЗОО-7		АДВ-306		АДД-ЗОЗ		АСД-З-1			АСДП-500Г-ЗМ
Рабочее напряжение,   В Границы регулирования силы тока, А Двигатель: тип мощность, кВт Внешняя    вольт-амперная характеристика	32 100-300     ГАЗ-320 23,58 Крутопадающая		32 15-300     ГАЗ-320Б 23,58 Крутопадающая		32 100-300     Д-37М 29,44 Крутопадающая		40 120-500     ЯАЗ-М69-204Г 47,16   Падающая			55 600     ЯАЗ-М204Г 47,16 Жесткая
Таблица 5. Технические  характеристики сварочных трансформаторов
Параметр	ТСП-2	ТС-300		ТД-ЗОО		СТН-450		СТШ-500	ТСД-1000
Напряжение, В: сети питания                                рабочее                                            без нагрузки                                    Границы регулирования силы сварочного тока, А Номинальная мощность, кВт	380/220 30 62 90-300     19,4	380/220 30 63 30-385     20		380/220 30 75 60-400     19,4		380/220 30 80 80-800     40		380/220 30 60 145-650     33	380/220 42 71 400-1200     78
Примечание.   Внешняя   вольтамперная   характеристика   всех   сварочных   трансформаторов — падающая.

При изготовлении деталей  дуговой сваркой возникают следующие нежелательные последствия: окисляется металл, поглощается азот, выгорают легирующие добавки, происходят объемные и структурные превращения, что приводит к короблению деталей, нарушению термической обработки и снижению твердости. Окисление металла понижает механические свойства и пластичность наплавленных или сваренных участков. Поглощение азота за счет образования нитрида железа, марганца и других элементов увеличивает прочность сварного шва, однако резко уменьшает его пластичность.

Для уменьшения отрицательного влияния рассмотренных явлений на изготавливаемые детали сварку или наплавку выполняют электродами с обмазкой. При выборе электродов необходимо учитывать их назначение. Если электроды применяют для сварки деталей из конструкционных сталей, их выбирают исходя из условий максимального приближения качества и свойств материала шва к металлу изготавливаемой детали, чтобы твердость была одинаковой на всех участках. При сварки деталей из легированных сталей основным критерием является твердость наплавленного слоя и износостойкость.

Электроды для сварки обозначают буквой «Э» и двумя  цифрами, например Э-42. Цифры после буквы свидетельствуют о прочности шва на разрыв.

Электроды для наплавки обозначают двумя буквами «ЭН» и цифрами, показывающими гарантированную твердость наплавленного слоя. Наплавочные электроды специального назначения обозначают тремя буквами. Например, электрод типа ЭНР-62 расшифровывается так: электрод для наплавки режущего инструмента обеспечивает твердость слоя НКСэ 63.

Каждому типу электрода  может соответствовать несколько марок обмазки. Обмазки электродов по составу подразделяют: на руднокислые – Р, рутиловые – Т, фтористо-кальциевые – Ф, органические – О. Наибольшее распространение в получили группы Р, Т и Ф. К группе Р относятся электроды ОММ-5, ЦМ-7, ЦМ-8; к группе Т – ЦМ-9, ОЗС-6, АНО-3; к группе Ф – УОНИ-13/45, УОНИ-13/55, УОНИ-13/65. Марки, типы электродов и их назначение приведены в табл. 6.

 

 

 

Таблица 6. Электроды для ручной дуговой сварки и наплавки

Электрод		Твердость поверхности НВ (HRCэ) после		Область применения
Марка	Тип	наплавки	закалки
ОММ-5	Э-42	120-140	-	Сварка и  наплавка малоуглеродистых сталей
ОМА-2	Э-42	120-140	-
ЦМ-7	Э-42	120-140	-	Наплавка  поверхностей,  которые не требуют высокой твердости
УОНИ- 13/45	Э-45	140-200
УОНИ- 13/55	Э-55	140-210	-
ОЗН-300	ЭН-15ГЗ-25	250-300	250—300	Наплавка  деталей, работающих в условиях высокого контактного напряжения и ударного нагружения
ОЗН-400	ЭН-20Г4-40	370-430	-
ОМГ	ЭН-70Х 11-25	250-320	-	Наплавка  деталей из стали 110Г13Л, работающих в условиях интенсивного абразивного ковшей экскаваторов и т. д.) изнашивания (звенья гусениц, зубья
ОМГ-Н	ЭН-70Х1ШЗ-25	250-310	-
ЦН-5 ЭН-60М	ЭН-25Х 12-40 ЭН-60Х2СМ-50	(41,5) (51,5)	(50) (61)	Наплавка  деталей, быстроизнашивающихся и требующих механической обработки режущим инструментом после наплавки (валы, оси, штампы и т. д.)
ЦШ-1	ЭН-ЗОХЗВ8	(41,5 после отжига)	(55)
Т-590 Т-620 вкн/ливт	ЭН-УЗОХ25РС2Г-60 ЭН-УЗОХ25Р2 С2ТГ-55	(56-60) (59-63) (57—61)	-	Наплавка  деталей, работающих в условиях интенсивного абразивного изнашивания (ножи дорожных машин)

Порошковые электроды  изготовляют из порошковой проволоки. На стержень могут быть нанесены покрытия (30-35 % массы стержня), состоящие из феррохрома, ферротитана, феррованадия и других компонентов. Твердость слоя, наплавленного электродами ПЭ-6ХЗВ10, после закалки 64-65 НКСЭ. Порошковые электроды с наполнителями из доменного ферромарганца и У35Х717 образуют металлопокрытия высокой твердости (51,5-57 НКСЭ) и износостойкости.

Рис. 4. Зависимость диаметра электрода  от толщины свариваемых деталей

Диаметр электрода выбирают в зависимости от толщины свариваемых деталей и размещения сварного шва в пространстве. При потолочной сварке применяют электроды диаметром около 4 мм, при вертикальной – до 5 мм. При сварке деталей толщиной до 4 мм диаметр электрода должен равняться толщине деталей. В других случаях для высококачественной сварки диаметр электрода можно определить, используя график, представленный на рис. 4. Сила сварочного тока зависит от допустимой плотности тока (10-20 А/мм²) и диаметра электрода. При диаметре электродов 3-6 мм силу тока (А) определяют по формуле

I = md,

где  m – коэффициент (m = 35-60);  

d – диаметр электрода, мм.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.ЭВОЛЮЦИЯ КОНСТРУКТИВНЫХ ФОРМ БАЛОК

С исторической точки  зрения балки непрерывно эволюционировали. На первоначальном этапе осуществляли изготовление балок прокаткой на примитивных станах с относительно небольшими поперечными сечениями. Большое значение имела прокатка двутавров.

Условие проката не позволяло  придавать им наиболее рациональные формы, полки имели небольшую  ширину, а стенка — значительную толщину.

Такой тип был не рационален с позиции использования металла. В балке, работающей на изгиб, наиболее напряженная зона — полка. Стенка нагружена в меньшей степени. Следует основную массу металла иметь в полках, а в стенках — меньшую долю. Сварка открыла возможность создания рациональных коробчатых профилей. В настоящее время положение изменилось. Балки прокатываются с широкими полками с параллельными кромками, что облегчает взаимное сопряжение балок во взаимно перпендикулярных направлениях. Прокатываются тонкостенные двутавры. Разработан метод зигзагообразного разрезания проката балки в продольном направлении с последующим смещением одной разрезанной половины относительно другой. Далее осуществляется сварка выступа переменной высоты и формы.

Таким путем значительно увеличились высота профиля, его момент инерции относительно горизонтальной оси, а, следовательно, сопротивление изгибу. В некоторых случаях половины двутавров применяют из сталей разных свойств, после сварки образуются бистальные балки. Несмотря на повышение эффективности указанного мероприятия с позиции уменьшения массы, оно не получило широкого распространения в производстве из-за дополнительных технологических осложнений.