Итоговая аттестация

Сварщик. Электрогазосварщик. Итоговая аттестация

41

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

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, MP-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 одностержневым 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 6+6 мм.

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.

Сварщик. Электрогазосварщик. Итоговая аттестация

42

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).

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.

Сварщик. Электрогазосварщик. Итоговая аттестация

43

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

3.Задача. 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 V- 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

Вопрос 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 покрытие вводятся ионизирующие добавки).

4.Легирование металла шва.

Классификация покрытых металлических электродов.

Сварщик. Электрогазосварщик. Итоговая аттестация

44

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/d≤1,2 - тонкое покрытие (М).

1,2<D/d≤1,45 - среднее покрытие (С). 1,45≤D/d≤1,8 - толстое покрытие (Д). D/d>1,8 - особо толстое покрытие (Г).

По видам покрытия (табл. 3):

•А - кислое;

•Б - основное;

•Ц - целлюлозное;

•Р - рутиловое.

				Таблица 3
Название	Состав покрытия	Положительные свойства	Отрицательные	Типы и
покрытия и			свойства	марки
условное				электродов
обозначение
Кислое	Окислы железа и	1. Пригодны для сварки	1. Не пригодны для	Э-42;
покрытие (А)	марганца,	низкоуглеродистых сталей	сварки	АНО-5
	кремнезем,	на постоянном и	среднеуглеродистых и	АНО-6
	титановый	переменном токе во всех	легированных сталей.	АНО-1
	концентрат и	пространственных	2. Металла шва	СМ-5
	большое	положениях.	склонен к
	количество	2. Малочувствительны к	образованию горячих
	ферромарганца	наличию ржавчины и	трещин, особенно при
		окалины на кромках	повышенном
		свариваемого металла	содержании серы.
		(получаются плотные	Возможны поры в
		швы)	шве.
			3. Повышенное
			разбрызгивание
			металла.
			4. Выделение в
			процессе сварки
			марганцовистых
			соединений, вредно
			влияющих на
			организм человека
Рутиловое	В состав входит	1 .Во всех	1. Металла шва	Э-46:
покрытие (Р)	минерал рутил,	пространственных	склонен к	АНО-3
	кремнезем, в	положениях, как на	образованию	АНО-4
	виде гранита,	постоянном, так и	кристаллизационных	МР-3
	полевого шпата	переменном токе.	трещин	ОЗС-3
	и слюды,	2. Мало склонны к		ОЗС-4
	карбонат	образованию пор		ОЗС-6
	кальция, магния	3. Обеспечивает		РБУ-4
	и ферросплавы	устойчивое горение дуги,

	Сварщик. Электрогазосварщик. Итоговая аттестация				45
			хорошее формирование
			шва и минимальное
			разбрызгивание металла.
			4. Малое выделение
			вредных газов.
			5. Является
			универсальным
			покрытием,
			объединяющим в себе
			положительные качества
			других покрытий
	Основное	Состоит из	1. Применяется при сварке	1. Применяется	Э42А:
	покрытие (Б)	карбонатов	углеродистых и	преимущественно при	УОНИ-
		кальция, магния	низколегированных	сварке на постоянном	13/45
		(мрамор, мел,	сталей больших толщин и	токе.	СМ-11,
		ферросплавы).	при изготовлении	2. Наличие	ОЗС-2
		Не содержит	ответственных	плавикового шпата	Э46А:
		окислов железа	конструкций	снижает устойчивое	Э138/45Н
		и марганца	(выдерживающие	горение дуги. Дуга	Э50А:
			большие нагрузки).	должна быть	УОНИ
			2. Металл шва стойкий	предельно короткой.	13/55
			против образования
			трещин. Высокая
			пластичность шва.
			3. Для сварки во всех
			пространственных
			положениях
	Целлюлозное	Состоит из	1. Пригодны для сварки во	1. Пониженная	Э-506
	покрытие (Ц)	горючих	всех пространственных	пластичность шва	ВСЦ-4А
		органических	положениях, как на		ВСЦ-1
		материалов	переменном, так и		ВСЦ-2
		(оксицеллюлоза,	постоянном токе.		ОЗЦ-1
		крахмал),	2. Для сварки сталей
		которые	малых толщин (толщиной
		обеспечивают в	до 3 мм).
		дуге газовую	3. Небольшое
		защиту	разбрызгивание металла.
		расплавленного	4. Малое количество
		металла	шлака

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

По допустимым пространственным положениям:

•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.).

Сварщик. Электрогазосварщик. Итоговая аттестация

46

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/мм2, 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.

Вопрос 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 гашением 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;

Сварщик. Электрогазосварщик. Итоговая аттестация

47

• 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 11, 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.

Рис. 35.

Предохранительный затвор ЗСГ-1,25

Сварщик. Электрогазосварщик. Итоговая аттестация

48

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.

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.

Рис. 36. Нормальная работа клапана

Сварщик. Электрогазосварщик. Итоговая аттестация

49

Рис. 37. Работа клапана при обратном ударе пламени

3. Задача. Расшифруйте условное обозначение электродов на этикетке Э50А-ЦУ-7-5,0-УД ГОСТ 9467-75.

Е431(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»; О - постоянный ток обратной полярности.

Билет № 14

Вопрос 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, пускорегулирующей и защитной аппаратурой, смонтированных в общем корпусе.

Сварщик. Электрогазосварщик. Итоговая аттестация

50

Рис. 38. Сварочный выпрямитель

Понижающий трехфазный трансформатор снижает напряжение сети до необходимого рабочего, а так же 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 высоколегированных сталей во избежание их перегрева.

Обозначение выпрямителя читается следующим образом: ВД-401, где: В - выпрямитель; Д - для дуговой сварки;

40 - 400 А - номинальный ток;

1 - модель.

Многопостовой выпрямитель имеет маркировку ВДМ.

Вопрос 2. Защитные газы (назначение, классификация, свойства).

Вкачестве 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 (Аг) - 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.

Взависимости от содержания примесей аргон выпускают двух сортов: высшего - не менее 99,992% (об.) Аг и первого - не менее 99,987% (об.) Аг. 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