Лабораторная работа № 5 Технология ручной дуговой сварки покрытыми электродами

Цель работы

Ознакомиться с технологией ручной дуговой сварки покрытыми электродами.

Задание

1. Ознакомиться с оборудованием и технологией ручной дуговой сварки.

2. Изучить влияние наклона электрода при ручной дуговой сварке на форму и параметры сварного шва.

3. Результаты испытания оформить в виде таблицы результатов.

4. Написать отчет по работе.

Теоретическая часть

Технология ручной дуговой сварки покрытыми электродами.

Рис. 1. Ручная дуговая сварка метал­лическим электродом с покрытием (стрелкой указано направление сварки): 1 — металлический стержень; 2 — покрытие электрода, 3 — газовая атмосфера дуги; 4 — сварочная ванна, 5 — затвердевший шлак; 6 — закристаллизовавшийся металл шва, 7 — основной металл (изделие), 8 — капли рас­плавленного электродного металла, 9 — глу­бина проплавления.

Схема ручной дуговой сварки представлена на рис 1. Перед зажиганием (возбуж­дением) дуги следует установить необходимую силу сварочного тока, которая зависит от марки электрода, пространственного положения сварки, типа сварного соединения и др. Зажигать дугу можно двумя способами. При одном способе элек­трод приближают вертикально к поверхности изделия до касания металла и быстро отводят вверх на необходимую длину дуги. При другом — электродом вскользь «чиркают» по поверхности металла. Применение того или иного способа зажигания дуги зависит от условий сварки и от навыка сварщика.

Длина дуги зависит от марки и диаметра электрода, простран­ственного положения сварки, разделки свариваемых кромок и т. п. Нормальная длина дуги считается в пределах L_Д == (0,5 — 1,1) d_ЭЛ (d_ЭЛ — диаметр электрода). Увеличение длины дуги сни­жает качество наплавленного металла шва ввиду его интенсивного окисления и азотирования, увеличивает потери металла на угар и разбрызгивание, уменьшает глубину проплавления основного металла. Также ухудшается внешний вид шва.

Во время ведения процесса сварщик обычно перемещает электрод не менее чем в двух направлениях. Во-первых, он подает электрод вдоль его оси в дугу, поддерживая необходимую в зави­симости от скорости плавления электрода длину дуги. Во-вторых, перемещает электрод в направлении наплавки или сварки для образования шва. В этом случае образуется узкий валик, ширина которого при наплавке равна примерно (0,8 — 1,5)d_ЭЛ и зависит от силы сварочного тока и скорости перемещения дуги по поверх­ности изделия. Узкие валики обычно накладывают при проваре корня шва, сварке тонких листов и тому подобных случаях.

При правильно выбранном диаметре электрода и силе свароч­ного тока скорость перемещения дуги имеет большое значение для качества шва. При повышенной скорости дуга расплавляет основ­ной металл на малую глубину и возможно образование непроваров. При малой скорости вследствие чрезмерно большого ввода теплоты дуги в основной металл часто образуется прожог, и расплавленный металл вытекает из сварочной ванны. В некоторых случаях, например при сварке на спуск, образование под дугой жидкой прослойки из расплавленного электродного металла повышенной толщины, наоборот, может привести к образованию непроваров.

Иногда сварщику приходится перемещать электрод поперек шва, регулируя тем самым распределение теплоты дуги поперек шва для получения требуемых глубины проплавления основного металла и ширины шва. Глубина проплавления основного металла и формирование шва главным образом зависят от вида поперечных колебаний электрода, которые обычно совершают с постоянными частотой и амплитудой относительно оси шва (рис. 12). Траектория движения конца электрода зависит от пространственного положе­ния сварки, разделки кромок и навыков сварщика. При сварке с поперечными колебаниями получают уширенный валик, ширина которого обычно составляет (2 — 4)d_ЭЛ а форма проплавления зависит от траектории поперечных колебаний конца электрода, т. е. от условий ввода теплоты дуги в основной металл.

При окончании сварки — обрыве дуги следует правильно заварить кратер. Кратер является зоной с наибольшим количе­ством вредных примесей ввиду повышенной скорости кристалли­зации металла, поэтому в нем наиболее вероятно образование трещин. По окончании сварки не следует обрывать дугу, резко отводя электрод от изделия. Необходимо прекратить все пере­мещения электрода и медленно удлинять дугу до обрыва; расплав­ляющийся при этом электродный металл заполнит кратер. При сварке низкоуглеродистой стали кратер иногда выводят в сторону от шва — на основной металл. При случайных обрывах дуги или при смене электродов дугу возбуждают на еще не расплавлен­ном основном металле перед кратером и затем проплавляют ме­талл в кратере.

Положение электрода относительно поверхности изделия и пространственное положение сварки оказывают большое влияние

на форму шва и проплавление основного металла (рис. 2). При сварке углом назад улучшаются условия оттес­нения из-под дуги жидкого металла, толщина прослой­ки которого уменьшается. При этом улучшаются усло­вия теплопередачи от дуги к основному металлу и растет глубина его проплавления. То же наблюдается при сварке шва на подъем на наклонной или вертикальной плоскости. При сварке углом вперед или на спуск расплавленный металл сварочной ванны, подтекая под дугу, ухудшает теплопередачу от нее к основному металлу — глубина проплавления уменьшается, а ши­рина шва возрастает (сечения швов на рис 2).

Рис 2. Способы выполнения сварки: а — угол назад; б — углом вперед; в — на подъем; г — на спуск.

При прочих равных условиях количество расплавляемого электродного металла, приходящегося на единицу длины шва, остается постоянным, но распределяется на большую ширину шва и поэтому высота его усиления уменьшается. При наплавке или сварке тонколистового металла (толщина до 3 мм) для уменьшения глубины провара и предупреждения прожогов рекомендуется сварку выполнять на спуск (наклон до 15°) или углом вперед без попереч­ных колебаний электрода.

Для сборки изделия под сварку (обеспечения заданного зазора в стыке, положения изделий и др.) можно применять специ­альные приспособления или короткие швы — при­хватки. Длина прихваток обычно составляет 20 - 120 мм (больше при более толстом металле) и расстояние между ними 200 - 1200 мм (меньше при большей толщине металла для увеличения жесткости). Сечение прихваток не должно превы­шать 1/3 сечения швов. При сварке прихватки необходимо пол­ностью переплавлять.

Оборудование сварочного поста

Сварочным постом называется рабочее место электро­сварщика, оборудованное комплектом соответствующей аппарату­ры и приспособлений. От правильной организации рабочего места в значительной мере зависят как обеспечение высокой производи­тельности труда сварщиков, так и надежное качество сварных швов и соединений (требования к организации рабочих мест электросварщиков регламентированы ГОСТ 12.3.003). Рабочие места сварщиков в зависимости от выполняемой работы и габаритов свариваемых изделий могут быть: стационарными, расположенными в специальных сварочных кабинах и передвижными, расположенными непо­средственно у этих, крупногабаритных изделий.

Передвижные свароч­ные посты, как правило, применяются при монтаже и ремонтных работах. При этом часто используют переносные сварочные трансформаторы, сварочные агрегаты и выпрями­тели, устанавливаемые на специ­альные прицепы или закрытые автомобили. Такие прицепы и автомобили оборудованы спе­циальными рубильниками, к ко­торым подключены установки. При работе на различной высоте электроды и необходи­мый инструмент сварщика нахо­дятся в брезентовых сумках, подвешиваемых к поясу сварщи­ка, либо в специальных пеналах или ящиках. Для обеспечения удобства и безопасности работы делают подмости с перилами (инвентарные леса) или подве­шивают люльки. При работе на высоте и значительном уда­лении от источника питания при­меняют дистанционные регуля­торы сварочного тока. А при сварке в сосудах закрытого типа для обеспечения безопасных ус­ловий труда используют отключатели (ограничители) холостого хода.

В зависимости от технологического процесса (марки сва­риваемого материала и типа покрытия электрода) сварочные работы выполняют либо на переменном, либо на постоянном токе. Постоянный ток, по-сравнению с переменным, имеет то преиму­щество, что дуга горит стабильнее, а, следовательно, процесс сварки вести легче, особенно на малых токах.

Питание сварочных постов переменным током осуществляют от специальных трансформаторов, а постоянным током — от преобразователей и выпрямителей. На рис.3,а показана принципиальная электрическая схема поста для ручной дуговой сварки переменным током (от трансформатора типа ТС), а на рис. 3,б - общий вид такого поста. От сети 1 переменный ток напряжением 220 или 380 В через рубильник 2 и предохранители 3 подается к источнику питания – сварочному трансформатору (преобразователю) 4 а, б (в, г), где ток трансформи­руется до напряжения 60—75 В, необходимого для возбуждения дуга, и по сварочным приводам 5 через зажим 6 и электрододержатель 7 подводится - к изделию 8.

На рис. 3,в, показана принципиальная электрическая схема песта для ручной дуговой сварки постоянным током, а на рис. 3,г - общий вид поста.

Рис. 3. Принципиальные электрические и монтажные схемы поста для ручной дуговой сварки: а, б — переменным током (l - переменная величина расстояния между катушками), а, г — постоянным током.

Балластные реостаты (см. рис. 4). Назначение балластного реостата - создание падающей характеристики на каждом посту и регулирование сварочного тока. Реостатом производится ступенчатая регу­лировка сварочного тока в достаточно ши­роких пределах (20 ступеней). Реостат сос­тоит из пяти ступеней сопротивления, которые при помощи пяти рубильников могут включаться в цепь сварочной дуги. Каждая ступень включает в себя несколько элементов сопротивлений, выполненных из проволоки или ленты с большим удельным сопротивлением.

Из рис. 4 видно, что минимальный сварочный ток будет при включении рубильника I, а максимальный - при включе­нии всех пяти рубильников. Выпускаются балластные реостаты РБ-201, РБ-301 и РБ-501. Реостат РБ-201 дает возмож­ность регулировать сварочный ток от 10 до 200 А через каждые 10 А; РБ-301-от 15 до 300 А через каждые 15 А; РБ-501-от 25 до 500 А через каждые 25 А.

Рис. 4. Балластный реостат типа РБ: а - внешний вид, б - принципиальная схе­ма, 1-22-сооротивления, I -V-рубильники.

Порядок выполнения работы

1. Зачистить пластину.

2. Под руководством преподавателя наплавить на размеченную пластину два валика: один – углом вперед, другой – углом назад.

3. зачистить наплавленные валики.

4. Произвести измерение ширины и высоты сварного шва.

5. Данные занести в таблицу результатов измерений.

Содержание отчета.

1. Тема лабораторной работы.

2. Цель занятия.

3. Рисунок схемы сварки покрытыми электродами.

4. Таблица результатов измерений.

5. Выводы.

Таблица результатов измерений

	1-е измерение мм	1-е измерение мм	1-е измерение мм	Среднее значения мм
углом вперед	5,6	5,8	5,5
углом назад	4,2	4,1	4,3

Литература.

1. Фоминых В. П., Яковлев А. П.

Ручная дуговая сварка: Учеб. пособие для техн. училищ. — б-е изд., испр. и доп. — М.: Высш. школа, 1981. —256 с., ил.

2. СтекловО. И.

Основы сварочного производства: Учеб, для сред. ПТУ.—2-е изд., перераб. и доп.—М.: Высш. шк., 1986.—224 с., ил.

3. Справочник сварщика/Под ред. В. В. Степанова.— 4-е изд., перераб. и доп. — М.: Машиностроение, 1982.— 560 с., ил.