ВВЕДЕНИЕ	4
1. СВАРОЧНАЯ ДУГА	5
2. ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ СВАРОЧНОЙ ДУГИ	5
2.1. Источники переменного тока	6
2.2. Источники постоянного тока	7
2.3. Многопостовые источники тока	8
3. СВАРОЧНЫЙ ПОСТ	8
4. ЭЛЕКТРОДЫ	9
5. СВАРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ	9
6. ТЕХНИКА И РЕЖИМ РУЧНОЙ ДУГОВОЙ СВАРКИ	11
6.1. Общие положения	11
6.2. Выбор режима сварки	11
6.3. Движения электрода	12
7. ДЕФЕКТЫ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ	12
8. ОХРАНА ТРУДА И ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ	14
ЗАДАНИЕ 1. ЗАЖИГАНИЕ И ПОДДЕРЖАНИЕ ДУГИ	14
ЗАДАНИЕ 2. НАПЛАВКА УЗКИХ ВАЛИКОВ	16
ЗАДАНИЕ 3. ПОДБОР СВАРОЧНОГО ТОКА. НАПЛАВКА ШИРОКИХ ВАЛИКОВ	16
ЗАДАНИЕ 4. СВАРКА СТЫКОВЫХ И УГЛОВЫХ ШВОВ	17
ЗАДАНИЕ 5. СВАРКА МНОГОСЛОЙНЫХ ШВОВ. НАПЛАВКА ПОВЕРХНОСТЕЙ.
РЕЗКА МЕТАЛЛА ДУГОЙ	18
ЗАДАНИЕ 6. МЕХАНИЗИРОВАННЫЕ СПОСОБЫ СВАРКИ.
ПЛАЗМЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ.	20
ЗАДАНИЕ 7. СВАРКА ВЕРТИКАЛНЫХ И ГОРИЗОНТАЛЬШХ ШВОВ	20
ЗАДАНИЕ 8. КВАЛИФИКАЦИОННЫЕ ИСПЫТАНИЯ	22

Введение

По числу занятых рабочих, действующих постов, объему произ­водимой продукции ручная дуговая сварка занимает одно из ведущих мест среди множества других видов сварки. Это наиболее универсаль­ный и мобильный способ сварки. С его помощью можно выполнять швы в различных пространственных положениях: нижнем, потолочном, вертикальном и горизонтальном; соединять различные металлы и сплавы; изготавливать новые и восстанавливать изношенные детали.

Инженер-сварщик наряду с хорошей теоретической подготовкой должен практически уметь выполнять сварочные работы, поэтому студенты сварочной специальности УГТУ-УПИ в соответствии с учебным планом должны овладеть техни­кой ручной дуговой сварки на уровне не ниже электросварщика 1-2 разряда. Для чего все студенты должны выполнить предусмотренные настоящими методическими указаниями фактические задания, предварительно перед каждым уяснив содержащиеся в нем контрольные вопросы.

Материал в заданиях расположен в порядке нарастающей слож­ности. Поэтому успешное осмысленное выполнение каждого последующего задания невозможно без выполнения предыдущего. Теоретический материал, предусмотренный контрольными вопросами заданий, уясняется студентами в порядке ознакомления: с настоящими методическими указаниями, на вводных беседах и при работе с литературными источ­никами [1], [2] .

По окончании лабораторного практикума проводятся квалифика­ционные испытания на право получения каждым студентом квалифика­ции электросварщика 1-го или 2-го разряда.

1. Студент должен уметь:

1.1. Правильно подобрать режим сварки.

1.2. Наплавлять узкие и широкие валики.

1.3. Сваривать одно- и многослойные швы.

1.4. Наплавлять поверхности.

1.5. Сваривать простые детали в нижнем и вертикальном положениях.

1.6. Выполнять резку металла дугой.

2. Студент должен знать:

2.1. Общее устройство, принцип действия и правила обслу­живания источников сварочного тока.

2.2. Основные характеристики электродов.

2.3. Типы сварных соединений, швов, формы разделок.

2.4. Дефекты швов причины их возникновения, способы предупреждения.

2.5. Меры по охране труда и пожарной безопасности.

1. СВАРОЧНАЯ ДУГА

Сварочная дуга представляет длительный электрический разряд в ионизированном газовом промежутке между электродом и сваривае­мым изделием или между двумя электродами (рис. 1,а). Явление дуго­вого разряда открыл В.В.Петров (Петербург, 1802 г.). На основе этого открытия дуговую сварку изобрели отечественные ученые Н.Н.Бенардос (1882 г. сварка угольным электродом) и Н.Г.Славянов (1888 г., сварка металлическим электродом).

Рис 1. а) электрическая дуга: I - электрод, 2 - столб дуги, 3 - сварочная ванна, 4 - шов, 5 - изделие (основ­ой металл), h - глубина проплавления, l длина дуги; б) статическая вольт-амперная характеристика дуги: 1 - короткая дуга, 2 - длинная дуга.

Дуга является интенсивным источником теплового и светового излучения. Температура столба дуги достигает 6000-8000 К. За счет выделяемого дугой тепла конец электрода и изделие под ним расплавляются, на изделии образуется ванночка расплавленного ме­талла. Электродный (присадочный) металл каплями переходит в ванночку и перемешивается с основным (изделие) металлом. После охлаждения и кристаллизации они образуют сварной шов. Расстоя­ние между концом электрода и поверхностью ванночки, называемое длиной дуги, должно поддерживаться постоянным и не превышать диаметр электрода.

Дугу питают постоянным или переменным током от специальных: источников сварочного тока. При питании постоянным током на аноде (положительном полюсе) тепла выделяется больше, чем на катоде (отрицательном полюсе), поскольку кинетическая энергия электронов, передаваемая аноду, значительно больше энергии поло­жительных ионов, передаваемой катоду. Это свойство дуги постоян­ного тока используют при сварке, применяя прямую или обратную полярность. При прямой полярности, когда изделие является анодом, а электрод - катодом, на изделии выделяется больше тепла, чем на электроде. При обратной полярности больше тепла выделяется на электроде. Понятие полярности дуги при использовании переменного тока отсутствует.

Между длиной дуги и ее напряжением существует определенная зависимость. Чем длинней дуга, тем выше напряжение при одном и том же сварочном токе. Если же не менять длину дуги, то при уве­личении тока от 0 до 80 А напряжение дуги резко падает; при даль­нейшем увеличении тока до 800 А оно практически остается постоянным. С увеличением тока от 800 А и более напряжение дуги возрастает. Зависимость между напряжением дуги и сварочным током называют статической вольт-амперной характеристикой дуги (рис.1,б). При малых токах (до 80 А) дуга неустойчива, легко обрывается, при токах более 80 А она становится устойчивой.

2. ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ СВАРОЧНОЙ ДУГИ

Для ручной дуговой сварки используют специальные источники тока, которые .должны удовлетворять следующим требованиям:

а) иметь безопасное для сварщика, но достаточное для легкого возбуждения дуги напряжение (обычно это напряжение находится: в пределах 60-80 В);

б) сварочный ток не должен существенно колебаться при неизбежных в процессе сварки колебаниях длины дуги в пределах от 2 до 5 мм;

в) токи при коротких замыканиях электрода с изделием не должны возрастать более чем в 1,2-1,6 раза по отношению к установленно­му сварочному току.

Эти требования выполняются, если источник питания дуги имеет крутопадающую внешнюю характеристику, которая является выраже­нием графической зависимости между напряжением на клеммах источ­ника и током в сварочной цепи (рис.2).

Рис.2. Крутопадающая внешняя характеристика источника питания сварочной дуги: 1 - внешняя характеристика источника питания, 2 и 3 - вольт-амперные харак­теристики соответственно длинной и короткой дуг. I_дл.д. и I_к.д. - свароч­ные токи длинной и короткой дуг; I_к.з. -ток короткого замыкания; I_св. - диапазон изменений сварочного тока между длинной 2 и короткой 3 дугами.

Источники для ручной дуговой сварки снабжены устройствами для ступенчатого и плавного регулирования сварочного тока в пределах от 60 до 500 А в зависимости от марки источника.

2.1. Источники переменного тока

Наиболее распространенными источниками питания дуги перемен­ным током являются сварочные трансформаторы. Они преобразуют сетевое напряжение U₁ (220 или 380) В в пониженное вторичное U₂ = (60-80) В, необходимое для сварки. На рис.3 представлен однопостовой сва­рочный трансформатор типа ТДМ.

Рис.3. Трансформатор с подвижной обмоткой:

а) конструкция трансформатора: 1 - магнитопровод, 2 - вторичная обмотка (подвижная), 3 - первичная обмотка (неподвижная), 4 - привод перемещения обмотки;

б) схема обмоток

Вследствие значительного расстояния между первичной 3 и вторичной 2 обмотками велики потоки рассеяния и индуктивное со­противление трансформатора, поэтому он имеет падающую внешнюю характеристику.

Изменяя с помощью привода 4 расстояние «» между обмотками, плавно меняют сопротивление трансформатора, а, следовательно, и величину сварочного тока. Ступенчатое регулирование тока выпол­няют изменением соединения катушек каждой обмотки между собой. Для получения больших токов катушки первичной, а также вторичной обмоток соединяют параллельно. Для перехода на малые токи катуш­ки обмоток соединяют последовательно.

Трансформаторы значительно проще и дешевле источников постоян­ного тока. Кроме того, при сварке переменным током меньше затраты электроэнергии на плавление металла.