книги / Технология металлов

к свариваемому металлу подводят в точке, расположенной на оси шва,.и сварку ведут в направлении к этой точке. В противном случае дуга наклонного электрода блуждает и сварной шов по­ лучается некачественным. При этом способе сварки объем жидкого металла в сварной ванне в два-четыре раза больше, чем при сварке одним электродом. Чтобы он не вытекал рекомендует­ ся свариваемые детали располагать горизонтально.

При этом способе можно вести сварку с присадочным мате­ риалом по схеме, показанной на рис. 221, а также тремя электро­ дами. С применением присадочной проволоки снижается расход

флюсов и уменьшается количе­						Первая
ство основного			металла, иду­
щего на образование шва. В
случае	сварки		тремя электро­
дами	их	располагают			парал­
лельно или под углом. Вначале
зажигается одна				дуга,	затем
другая и третья в зависимости
от расположения электродов по
отношению к металлу.					сварке
При		многодуговой
под флюсом сварные швы по­
лучаются		плотными. Это объ­
ясняется		более полным			удале­	Рис. 2 2 2 . Схема автоматиче­
нием шлаков и газов из жидко­
го металла. Жидкий металл ос­						ской сварки	трехфазной	ду­
						гой под флюсом:
тывает	медленно			из-за относи­		/ — электроды;	2 — флюс;	3 —
тельно большой массы его.						электрические	дуги; 4 — свари­
						ваемый металл
Автоматическая					сварка		способе	сварки
трехфазной дугой под слоем флюса. При этом

применяют два электрода, расположенных наклонно друг к дру­ гу (рис. 222). Во время процесса сварки горят три дуги: две между свариваемым металлом и электродами и одна между са­ мими электродами. При наличии трех дуг количество сконцен­ трированного тепла резко повышается и расход энергии умень­ шается на‘20—30%. Производительность данной сварки по срав­ нению с ручной сваркой одним электродом повышается в не­ сколько раз.

Шланговая дуговая сварка под слоем флюса. Особенность шланговой сварки состоит в том, что этим способом можно полу­ чить сварные соединения в виде криволинейных швов, которые нельзя получить на обычных сварочных автоматах.

В зависимости от конструкции аппаратуры шланговые агре­ гаты подразделяются на полуавтоматические и автоматические. При полуавтоматической шланговой сварке (рис. 223) электрод­ ная проволока диаметром 1,2—2 мм из кассеты с помощью меха­

низма подачи непрерывно подается по гибкому шлангу к держа­ телю, в зону сварки. На держателе, который представляет собой трубчатый мундштук, смонтирована воронка для флюса и пуско­ вая кнопка. При сварке после возбуждения дуги, которая обра­ зуется под слоем флюса, держатель перемещают вдоль шва.

Питание током осуществляется от внешней сети через транс­ форматор, распределительную панель и гибкий шланг.

Рис. 223. Схема полуавтоматической шланговой сварки:

1 — трансформатор;	2 — распределительная			панель; 3	кассета с	элек­
тродной проволокой;	4 —	механизм	подачи	проволоки;	5 — шланг;	б —
электродержатель с		пусковой	кнопкой;	7 — воронка	с флюсом

В автоматических шланговых агрегатах вместо ручного дер­ жателя применяют самоходную каретку, снабженную электро­ двигателем для ее перемещения по свариваемым заготовкам.

7. ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ДУГОВАЯ СВАРКА В ЗАЩИТНОЙ СРЕДЕ

Сущность электрической дуговой сварки в защитной среде состоит в том, что вокруг свариваемого участка образуют оболоч­ ку из газа, который не вступает вQ взаимодействие с металлом, предохраняя его от окисления и насыщения азотом из атмосферы воздуха.

В качестве газов применяют аргон, гелий и азот. Наиболее широкое применение нашла аргоновая сварка. Гелий приме­ няется в тех же случаях, что и аргон. В среде азота сваривают детали из меди или ее сплавов (бронзы и латуни).

Аргоновая сварка используется для получения неразъемных соединений из нержавеющей стали, жароупорных, магниевых и алюминиевых сплавов. Для сварки нержавеющей стали и жаро­ упорных сплавов применяют как химически чистый, так и техни­ ческий аргон. Технический аргон содержит до 16% азота, 0,4% кислорода, 0,3% углекислоты и до 0,5% влаги. При сварке дета­ лей из магниевых и алюминиевых сплавов применяют только чистый аргон. Сварку ведут как на постоянном, так и на перемен­ ном токе. При питании дуги постоянным током качество свар­ ного соединения получается более высокое, так как при сварке переменным током более трудно зажигается дуга и менее устой­ чив режим сварки. Электроды применяют вольфрамовые, графи­ товые или угольные. Угольные электроды для сварки магниевых и алюминиевых сплавов применять не рекомендуется, так как

получается некачественный шов — с порами и налетом темного цвета. Аргонную сварку ведут как с присадочным, так и без при­ садочного материала в зависимости от толщины свариваемых деталей и способа подготовки кромок.

Установка аргонодуговой сварки на постоянном токе (рис. 224) состоит из сварочного генератора /, амперметра 2, вольтметра 3

иреостата 4, включенных в электрическую сеть, а также из сва­ рочной горелки 5, баллона с аргоном 6, редуктора 7, газометра 8

игазоочистительной установки 9.

Аргонодуговая	сварка обеспечивает	высокое качество шва
и поддается механизации.
8.	АТОМНОВОДОРОДНАЯ	СВАРКА

Атомноводородную сварку ведут при помощи двух вольфра­ мовых или угольных электродов. Образующаяся между электро­ дами и свариваемыми деталями дуга горит в атмосфере водорода. Водород по специальным каналам и электрододержателей направ­ ляется в область сварочной ванны. В области высокой темпера­ туры дуги он диссоциирует на атомы. Процесс диссоциации про­ текает по реакции Н2 -> 2Н — 100 600 кал/г* моль с поглощением

большого количества тепла. Атомы водорода,	соприкасаясь
в месте сварки с менее нагретым металлом, вновь	соединяются

в молекулу, выделяя при этом поглощенное тепло, которое в ос­ новном и нагревает свариваемый металл. Дуга во время сварки имеет растянутую веерообразную форму, температура в средней части ее достигает 4000° С.

Обычно в качестве газа при атомноводородной .сварке приме­ няют азотно-водородную смесь, получаемую путем диссоциации аммиака. Диссоциированный аммиак взрывобезопасен.

Для атомноводородной сварки применяют специальные повы­ шающие трансформаторы, напряжение холостого хода которых до 300 в. Высокое напряжение необходимо для зажигания дуги в атмосфере водорода, создания ионизации и диссоциации водо­ рода. Рабочее напряжение на дуге достигает 35—120 в при силе тока 10—100 а.

Для сварки стали толщиной 0,5—3 мм применяют вольфрамо­ вые электроды диаметром 1,5 мм, а для стали толщиной 3— 8 мм — диаметром 3 мм. Сварку ведут с присадочным материа­ лом, для чего применяют проволоку диаметром 1—5 мм в зави­ симости от толщины свариваемого металла. Этим способом можно выполнять соединения стыковые, нахлесточные, тавровые, торцовые и угловые, сваривая стали любых марок, а также и алюминиевые сплавы.

9. КОНТАКТНАЯ ЭЛEKfРИЧЕСКАЯ СВАРКА

Контактной сваркой называется процесс получения неразъем­ ных соединений за счет тепла, выделяющегося при прохождении электрического тока по свариваемым деталям и при приложении механического усилия к ним.

Количество выделяемого тепла

Q = 0,24R I4 кал,

где R — электрическое сопротивление, ом\ I — сила тока, а;

t — время, сек.

Контактная сварка производится на специальных сварочных машинах и представляет собой высокопроизводительный процесс. Она подразделяется на три основных вида сварки: стыковую, то­ чечную и роликовую (шовную).

Стыковая сварка. При стыковой сварке свариваемые детали соединяются теми поверхностями, где образуется сварное соеди­ нение. На стыковых сварочных установках сваривают детали из низкоуглеродистой стали и цветных металлов с площадью сече­ ния не более 1000 мм2. В зависимости от свариваемого металла и формы деталей стыковая сварка подразделяется на сварку со­ противлением, сплавлением и прерывистым оплавлением.

Сварку сопротивлением производят путем сближения концов свариваемых деталей до плотного соединения и последующего включения тока (рис. 225). Во время прохождения тока вслед­

ствие возникшего контактного и	омического сопротивления
в месте стыка деталей выделяется	большое количество тепла.

Концы деталей нагреваются до сварочной температуры. После

этого выключается ток, детали сдавливаются и образуется неразъемное соединение.

Сварку непрерывным оплавлением в отличие от сварки сопро­ тивлением производят следующим образом: включают ток, сбли­ жают свариваемые детали до соприкосновения и при небольшом давлении производят оплавление свариваемых мест. Концы дета­ лей оплавляют на определенную длину, не снижая давления. Давление применяют 250—500 кг[см2. Способ сварки непрерыв­ ным плавлением более производителен и позволяет сваривать

детали из специальной стали. Оплавлением сваривают инстру­ мент, листы, детали из штампованных листов, тонкостенные тру-

бы и т. п.

Сварку прерывистым оплавлением ведут с целью предвари­ тельного подогрева концов свариваемых деталей. Этим дости­ гают уменьшения скорости охлаждения сварных соединений, что благоприятно действует на структурные превращения металла, а следовательно, на уменьшение внутренних напряжении и обра­ зование трещин в области сварного соединения. Процесс сварки ведется чередованием плотного и неплотного соединения концов (контактов) свариваемых деталей и заканчивается непрерывным их оплавлением. Этот способ сварки применяют для сталей, склонных к закалке — хромистых, хромомолибденовых и т. п„

атакже для плохо свариваемых металлов, например чистом меди

иалюминия.

Для стыковой сварки применяют сварочные машины автома­ тического и не автоматического действия. На машинах автомати­ ческого действия производят сварку с непрерывным и прерыви­ стым оплавлением с заданными параметрами скорости подачи, реверсом подающего механизма и давлением.

На неавтоматических машинах можно производить стыковую сварку любым способом, так как на них свариваемую деталь (электрод) перемещают вручную. Мощность машины для стыко- еой сварки выбирают 5—15 ква на 1 см2 свариваемого сечения.

Рис. 226. Схема сварочной машины для точечной сварки:

/ — свариваемые листы; 2 — электроды; 3 — ножная педаль

Точечная сварка. Точечную сварку внахлестку применяют для листового металла. Для этого свариваемые листы при наложении один на другой зажимают между двумя медными электродами, охлажденными водой (рис. 226). По электродам пропускают ток большой силы. Вследствие образования большого сопротивления в местах контакта происходит местный нагрев свариваемого ме­ талла до сварочной температуры. После нагрева ток выключают и детали сдавливают*

Машины для точечной сварки применяют неавтоматические и автоматические. На машинах неавтоматического действия включение тока, сжимание электродов производят при помощи ножной педали. На машинах автоматического действия сжатие электродов производится моторами, пневматическим или гидрав­ лическим механизмом, а включение и выключение тока — спе­ циальными электромагнитными или ионными прерывателями.

На таких машинах сваривают до 100 точек в минуту. Приме­ няются машины, на которых можно сваривать одновременно до 50 точек.

Мощность обычных машин колеблется от 8 до 40 кет и зави­ сит от толщины свариваемых деталей и теплопроводности ме­ талла. Машина питается от трансформатора током при напряже­ нии на электродах 2—10 в и силе тока до десятков тысяч ампер.

Роликовая или шовная сварка. Роликовая сварка отличается от точечной тем, что образующиеся при ней точки, плотно приле­

гают друг к другу, в
результате чего получа­
ется непрерывный свар­
ной шов.		В сварочных
роликовых		машинах
вместо		стержневых
электродов		применяют­
ся электроды в виде ро­
ликов (рис. 227).
При	сжатии и вра­
щении	роликов		изде­
лие, соединенное			вна­
хлестку,	протягивается
между ними, нагревает­
ся и сваривается. В ре­
зультате		образуется
плотное	герметическое			Рис. 227. Схема сварочной машины для
св’арное		соединение.
				роликовой сварки:
Ролики	применяют из			1 — свариваемые* листы; 2 — электроды-ролики

меди. В зависимости от кривизны свариваемого изделия диаметр роликов колеблется от

40 до 350 мм. Ширина контактируемого обода ролика составля­ ет 4—6 мм.

Сварка на роликовых машинах производится обычно на пере­ менном токе при напряжении в первичной цепи сварочного транс­ форматора 220—380 в и во вторичной цепи 2—6,5 в.

Скорость сварки составляет 0,5—3,5 м/мин при силе тока 2000—50 000 а и давлении на ролики до 600 кг.

10. ГАЗОВАЯ СВАРКА

Газовая сварка металлов применяется во всех отраслях про­ мышленности. Сущность процесса газовой сварки состоит в рас­ плавлении металла изделий и присадочного материала в области образования сварного соединения. Процесс расплавления осу­ ществляется за счет тепла, выделяющегося при горении газовой смеси. В качестве горючих газов могут быть использованы аце­

тилен, водород, нефтегаз, природный газ, пары бензина, керосина и других горючих жидкостей.

Для газовой сварки преимущественно применяют ацетилен. Ацетилен (С2Н2) при горении в смеси кислорода выделяет наи­ большее количество тепла, обеспечивающее расплавление свари­ ваемого металла. Низшая тепловая способность ацетилена составляет 11 470 ккал/мг, а водорода 2570 ккал/м3. Ацетиленкислородная смесь образуется и сжигается в сварочной газовой го­ релке. Для этого ацетилен и кислород подаются от источника пи­

			тания	по	гибким		резиновым
			шлангам к газовой горелке, как
			это показано на схеме рис. 228,
			Ацетилен, вступая					во	взаи­
			модействие с кислородом, в га­
			зовой горелке и при выходе из
			нее образует пламя, состоящее
			из трех основных зон. Первая
			'зона (ядро)			пламени окружена
			тонкой	ослепительной					светя­
			щейся	оболочкой, насыщенной
			расплавленными				частичками
			углерода.		Длина		ядра		колеб­
			лется в пределах от 5 до 20 ммг
			температура его по длине повы­
			шается от 300 до 1000° С. В яд­
Рис. 228. Схема питания горелки			ре протекает процесс					пироген­
			ного разложения				ацетилена,' в
ацетиленом и кислородом из бал­			результате которого образуется
	лонов:
1 — газовая	горелка; Л— баллон с аце­		окись углерода и водорода по
тиленом;	3 — баллон с	кислородом	реакции
			С2 Н2	О2		= 4СО -f- 2 Н2			Q.
Во второй зоне		образуется	наибольший			тепловой		эффект

и температура пламени повышается до 3150° С. Получаемые про­ дукты (СО и Н2) восстанавливают окислы в расплавленном ме­ талле.

В третьей зоне происходит сгорание окиси углерода и водо­ рода за счет кислорода, поступающего из воздуха, по реакции:

4СО + 2Н3 + 302 + mN2 = 4С02 + 2Н20 + mN2 + Q.

В третьей зоне хотя и протекает реакция полного сгорания, количество выделяемого тепла меньше, чем во второй зоне, так как значительная часть его расходуется на нагрев азота, водяных паров и углекислоты. Температура до 1200° С и более. Продукты горения окисляют свариваемый металл и насыщают его азо­ том. Поэтому при сварке металла используют вторую зону.

Температура ацетиленового пламени зависит от соотношения подаваемого кислорода и ацетилена. Максимальная температура достигается при отношении Ог: Н2С2 = 1,4—1,5. Передача тепла от пламени к металлу свариваемого изделия происходит в основ­ ном за счет конвекции и излучения. Излучение играет в тепло­ передаче второстепенную роль.

Ацетилен получают из карбида кальция в ацетиленовых гене­ раторах путем разложения его в воде. По способу взаимодей­ ствия карбида кальция с водой генераторы подразделяются на три типа (рис. 229): 1) генераторы, в которых карбид кальция

Рис. 229. Схемы ацетиленовых генераторов:

а — «карбид в воду»; б — «вода на карбид»;	«контактный»
генератор

периодически подается в воду; в этих генераторах выход ацети­ лена доходит до 95%; 2) генераторы, в которых вода периоди­ чески подается на карбид кальция, засыпанный в специальную коробку, помещенную в герметически закрывающуюся реторту; в этих генераторах выход ацетилена составляет 85—90%; 3) кон­ тактные генераторы, работающие по двум принципам — с вы­ теснением воды и погружением карбида. В генераторах с вытес­ нением воды смачивание карбида происходит периодически в зависимости от давления ацетилена, которое определяет уро­ вень воды в реакционном пространстве. В генераторах с погруже­ нием карбида кальция также в зависимости от давления ацети­ лена карбид погружается в воду.

В контактных генераторах выход ацетилена меньше, чем в генераторах с подачей воды на карбид. Их применяют как пе­ реносные при малой производительности сварки.

Генераторы применяют передвижные и стационарные. Произ­ водительность передвижных генераторов составляет до 3000 л ацетилена в час. Генератор обслуживает один сварной пост при работе одного сварщика. Стационарные генераторы производят до 100 000 л ацетилена в час и предназначены для обслуживания

нескольких сварочных постов. По давлению газа они подразде­ ляются на генераторы низкого (до 0,05 ати), среднего (до 0,5 ати) и высокого (до 1,5 ати) давления.

Наибольшее распространение получили передвижные ацети­ леновые генераторы низкого давления типа РА и МГ. На рис. 230 приведена схема передвижного генератора низкого давления типа РА. Генератор работает по принципу подачи воды на кар­ бид и имеет производительность 1 м3/час. В генератор заливают 66 л воды. Расход воды для разложения 1 кг карбида кальция составляет около 6 л. Вода поступает через вороцку 1 в корпус 2 и по резиновому шлангу 3 направляется в реторту 4 и ящик, загруженный карбидом кальция 5. Поступление воды регулируют

краном 6. Выделившийся ацети­

лен отводится по трубке 7 через колпак 5, плавающий под коло­ колом 9. По мере накопления газа поступление карбида пре­ вращается. По мере расходова­ ния ацетилена колокол 9 опус­ кается и вода вновь поступает в реторту по трубке 7. Из-под колокола ацетилен поступает через водяной затвор 10 в при­ крепленный шланг и далее в га­ зовую горелку. К колоколу при­ варена предохранительная трубка 11 для отвода газа в случае переполнения им генера­

	Рие. 230. Схема передвижного аце­	тора.
	тиленового генератора типа РА
		Кислород для сжигания аце­

тилена транспортируют и хранят в баллонах емкостью до 6000 л под давлением 150 ат. Из баллона кислород поступает в редук­ тор, где давление понижается до 30 ат, а затем по шлангу на­ правляется в газовую горелку. Кислородные баллоны окрашива­ ют в голубой цвет.

Ацетилен, как и кислород, хранят и транспортируют в балло­ нах, получая его с централизованных баз снабжения. Баллоны имеют емкость 5—50 л. Например, баллон емкостью 40 л может содержать до 550 л растворенного ацетилена. Ацетилен — взрыво­ опасный газ, поэтому баллоны заполняют древесным углем до 40% объема, заполняемого ацетилена. Баллоны окрашивают в белый или голубой цвет. На баллонах имеется надпись «аце­ тилен».

Для понижения давления отбираемого из баллона газа и для поддержания необходимого рабочего давления на баллоны во время работы устанавливают редукторы. В редукторах, установ­