методи зварювання

Мірилом майстерності стародавніх зодчих вважалося вміння побудувати будинок без єдиного цвяха. Тоді в ходу були дерево і сокиру, а як надходять сучасні умільці в наш "залізний" століття? Без болта і заклепки вони зводять хмарочоси, мости, греблі, тунелі і трубопроводи. Одним з найбільш надійних і довговічних способів кріплення є електрозварювання. Швидкість, економічність і міцність - ось головні переваги, які дозволили йому отримати широке поширення не тільки в промисловості, але і в побуті. Електрозварювання - це провідний вид зварювання в нашій промисловості. Зварюванням називається нероз'ємне з'єднання двох або більше деталей, за допомогою електричного струму присадочного матеріалу (електрод). Першим хто застосував зварювальну дугу для зварювання металу, був український винахідник Н. Н. Бенардос. Протягом багатьох десятиліть зварювання покращували і вдосконалювали, поки, нарешті, вона міцно не ввійшла в нашу промисловість. І ось вже ціле століття нам служить зварювальне обладнання.

Сучасні технології дозволяють з'єднувати стали різного рівня легування і багато кольорові метали. При цьому тип вирішуваних завдань визначає і методи, вибір яких впливає не тільки на якість, але і на вартість робіт.

Залежно від характеру і інтенсивності зварювальних робіт і розмірів деталей, що зварюються випускають великий асортимент обладнання з різними технічними характеристиками, однак дві з них є обов'язковими для апаратів побутового споживання. Перша - це максимальний зварювальний струм, друга - час, на протязі якого в 10-хвилинному робочому циклі цей струм виробляється. Наприклад, апарат, розрахований на 120-приміщення повинна бути захищена ток при 60% -му робочому циклі, повинен забезпечувати 120 А протягом не більше 6 хвилин з кожних 10 хвилин експлуатації. Решта 4 хвилини відведено на режим холостого струму, при якому апарат відпочиває.

Прилади й методи сучасної зварювання

Сварка застосовується практично у всіх галузях - в промисловості, будівництві, на транспорті. Про сучасних масштабах її використання свідчить той факт, що більше половини валового національного продукту країни отримують із залученням зварювальних і споріднених з ними технологій. Усього розроблено понад 100 видів зварювання. За допомогою зварювання вдається поєднувати будь-які метали і сплави, пластмаси, кераміку, скло. Настільки широка популярність зварювальних процесів визначила великий інтерес до заходів з цієї тематики, таким як спеціалізовані виставки.

Сварка в промислових умовах. Завод "Електрик" (м.Харків) -український виробник зварювального обладнання. Накопичений підприємством багаторічний досвід допоміг його фахівцям створити новий зварювальний трактор ТС-80 для автоматичного дугового зварювання й наплавлення сталевий електричної дроту із застосуванням флюсу на довгі шви різних типів. За рахунок нових технічних рішень агрегат підтримує стабільність зварювальних режимів в процесі роботи при будь-яких умовах експлуатації.

У ньому застосовані вдосконалена система управління, нові потужні електродвигуни (180 Вт) з тахогенератора і токоподвод, що забезпечує надійний контакт з електродним дротом. Схема управління трактором дозволяє попередньо виставляти необхідні режими і плавно їх коригувати під час зварювання. Трактор може працювати автоматично з залежною або незалежною від напруги на дузі швидкістю подачі дроту.

У новій моделі збільшений розмах настроювальних переміщень зварювальної головки: по висоті - до 300 мм, по горизонталі - до 150 мм. Розворот головки під різними кутами дозволяє вести зварювання в будь-яких положеннях: в колії, поза колії, в "човник", в кут і т. Д. Прозора труба флюсоподвода дуже зручна для візуального контролю наявності флюсу. Каретка трактора - повнопривідна, тому переміщення трактора по виробу відбувається без пробуксовок. Зчеплення і розчеплення коліс з приводом оперативно здійснюється за допомогою зубчастої муфти.

На тракторі передбачені місця для кріплення копірів (регульованих направляючих пристроїв) і флюсоотсоса. Струм зварювання при постійному включенні навантаження (тривалість включення навантаження ПН - 100%) досягає 1250 А. Для зварного шва можна використовувати електродний дріт діаметром 2-5 мм. Швидкість її подачі - 4-6 м / хв. швидкість зварювання - 0,1-2 м / хв. Маса трактора - не більше 85 кг.

Підприємство випустило нову модифікацію відомого джерела ВДУ-505-1 - універсальний зварювальний випрямляч ВДУ-505-2 з більш широкими технологічними можливостями. Це пристрій можна застосовувати для автоматичного і напівавтоматичного зварювання, для ручного зварювання штучним електродом і зварювання в середовищі аргону що не плавиться електродом. ВДУ-505-2 оснащений новим блоком управління з можливістю регулювання кута нахилу зовнішньої вольтамперної характеристики (ВАХ). Залежно від очікуваних параметрів дуги електрода в заданому режимі (ручному, напівавтоматичному, аргоновой дугою) вибирається один з п'яти варіантів, що розрізняються кутами нахилу ВАХ.

Таким чином, при коливаннях зварювального струму дуговое напруга змінюється в допустимих межах. Процес протікає стабільно, забезпечуючи дрібнокрапельне перенесення електродного металу. При цьому значно знижується відсоток розбризкування: коефіцієнт втрат не перевищує 4%. ВДУ-505-2 забезпечує зварювальний струм 500 А при ПН 60% і 385 А при ПН 100%. Діапазон його регулювання становить від 60 до 500 А на жорсткій і від 50 до 500 А на падаючої ВАХ. Діаметр штучних електродів може бути від 2 до 6 мм. Маса агрегату - не більше 290 кг при габаритах 760_700_900 мм.

Ще одна новинка заводу - універсальна установка УДГУ-2510, призначена для ручного зварювання неплавким електродом в середовищі інертних газів. Вона дозволяє проводити зварку алюмінію і його сплавів з використанням змінного струму, а з використанням постійного - виробів з нержавіючих сталей, титанових і мідно-нікелевих сплавів.

Установка складається з силового блоку, збудника-стабілізатора зварювальної дуги, зварювальних пальників, пульта дистанційного керування. До неї додається комплект аксесуарів. Компактний і зручний в перенесенні блок збудження дуги, до якого підключається пальник, дає можливість працювати на відстані до 50 м від джерела. За допомогою дистанційного пульта управління здійснюється регулювання зварювального струму на місці зварювання.

Система управління дозволяє попередньо встановлювати зварювальний струм по цифровому індикатору і плавно його регулювати в процесі роботи. Апарат може працювати в постійному і імпульсному режимах. Токи імпульсу і паузи регулюються окремо. У УДГУ-2510, розробленої для промислових умов експлуатації і розрахованої на тривалу безперервну роботу, передбачена схема захисту від перевантаження.

Установка забезпечує м'яку стійку дугу, добре регульовану у всьому діапазоні струмів. Межі підстроювання зварювального струму - від 5 до 250 А на постійному струмі і від 10 до 250 А - на змінному. Завдяки такому широкому діапазону вдається зварювати матеріали завтовшки від 0,3 до 8 мм. Установка забезпечує зварювальний струм 250 А при ПВ 60% і тривалості циклу 10 хвилин.

Джерелом теплоти при дугового зварювання є електрична дуга, яка горить між електродом і заготівлею. Залежно від матеріалу і числа електродів, а також способу включення електродів і заготівлі в ланцюг електричного струму розрізняють наступні способи дугового зварювання:

а) Сварка не плавиться (графітним або вольфрамовим) електродом, дугою прямої дії, при якій з'єднання виконується шляхом розплавлення лише основного металу, або з застосуванням присадочного металу.

б) Зварювання плавиться (металевим) електродом, дугою прямої дії, з одночасним розплавленням основного металу і електрода, який поповнює зварювальну ванну рідким металом.

в) Сварка непрямої дугою, що горить між двома, як правило, не плавляться електродами. При цьому основний метал нагрівається і розплавляється теплотою стовпа дуги.

г) Сварка трифазної дугою, при якій дуга горить між електродами, а також між кожним електродом і основним металом.

Харчування дуги здійснюється постійним або змінним струмом. При застосування постійного струму розрізняють зварювання на прямий і зворотній полярностях. У першому випадку електрод підключають до негативного полюса (катод), у другому - до позитивного (анод).

Ручна дугова зварка

Ручне дугове зварювання виконують зварювальними електродами, які вручну подають у дугу і переміщають уздовж заготовки. У процесі зварювання металевим покритим електродом - дуга горить між стрижнем електрода і основним металом. Стрижень електрода плавиться, і розплавлений метал краплями стікає в металеву ванну. Разом зі стрижнем плавиться покриття електрода, утворюючи газову захисну атмосферу навколо дуги і рідку шлакову ванну на поверхні розплавленого металу. Металева і шлакові ванни разом утворюють зварювальну ванну. У міру руху дуги зварювальний ванна твердне і утворюється зварювальний шов. Рідкий шлак після охолодження утворює тверду шлакову кірку.

Електроди для ручного зварювання являють собою стрижні з нанесеними на них покриттями. Стрижень виготовляють з зварювального дроту підвищеної якості. Зварювальний дріт всіх марок залежно від складу поділяють на три групи: низьковуглецевий, легована і високолегована.

Ручне зварювання зручна при виконанні коротких і криволінійних швів в будь-яких просторових положеннях - нижньому, вертикальному, горизонтальним, стельовому, при накладенні швів в важкодоступних місцях, а також при монтажних роботах і складання конструкцій складної форми. Ручне зварювання забезпечує гарну якість зварних швів, але має більш низькою продуктивністю, наприклад, у порівнянні з автоматичного дугового зварювання під флюсом.

Продуктивність процесу в основному визначається зварювальним струмом. Однак струм при ручному зварюванні покритими електродами обмежений, тому що підвищення струму понад рекомендованого значення призводить до розігрівання стрижня електрода, відшаровування покриття, сильному розбризкування і чаду розплавленого металу. Ручну зварювання поступово замінюють напівавтоматичного в атмосфері захисних газів.

Автоматичне дугове зварювання під флюсом

Для автоматичного дугового зварювання під флюсом використовують непокриту електродний дріт і флюс для захисту дуги і зварювальної ванни від повітря. Подача і переміщення електродного дроту механізовані. Автоматизовані процеси запалювання дуги і заварки кратера наприкінці шва.

У процесі автоматичного зварювання під флюсом дуга горить між дротом і основним металом. Стовп дуги і металева ванна рідкого металу з усіх боків щільно закриті шаром флюсу товщиною 30 - 35 мм. Частина флюсу розплавляється, у результаті чого навколо дуги утвориться газова порожнина, а на поверхні розплавленого металу - ванна рідкого шлаку. Для зварювання під флюсом характерно глибоке проплавлення основного металу. Дія потужної дуги і дуже швидкий рух електрода уздовж заготівки обумовлюють відтискування розплавленого металу убік, протилежну напрямку зварювання. У міру поступального руху електрода відбувається затвердіння металевої і шлакової ванн з утворенням звареного шва, покритого твердою шлакової кіркою. Дріт подають в дугу і переміщають її уздовж шва за допомогою механізмів подачі і переміщення. Струм до електроду надходить через токопровод.

Дугове зварювання під флюсом виконують зварювальними автоматами, зварювальними головками або самохідними тракторами, переміщаються безпосередньо на виробі. Призначення зварювальних автоматів - подача електродного дроту в дугу і підтримку постійного режиму зварювання протягом усього процесу. Автоматичне зварювання під флюсом застосовують у серійному і масовому виробництві для виконання довгих прямолінійних і кільцевих швів в нижньому положенні на металі товщиною 2 - 100 мм. Під флюсом зварюють метали різних класів. Автоматичне зварювання широко застосовують при виготовленні котлів, резервуарів для зберігання рідин і газів, корпусів судів, мостових балок і інших виробів. Вона є одним з основних ланок автоматичної ліній для виготовлення зварних автомобільних коліс і станів для виробництва зварних прямошовних і спіральних труб.

Електрошлакове зварювання і приплав

При електрошлакового зварювання основної і електродний метал розплавляються теплотою, що виділяється при проходженні електричного струму через шлакову ванну. Процес електрошлакового зварювання починається з освіти шлакової ванни в просторі між крайками основного металу і формують пристроями (повзунами), що охолоджуються водою, яка подається по трубах, шляхом розплавлення флюсу електричної дугою, порушуємо між зварювальним дротом і вступної планкою.

Як правило, електрошлакового зварювання виконують при вертикальному положенні зварюваних заготовок. У міру заповнення зазору між ними мундштук для подачі дроту і формують повзуни пересуваються у вертикальному напрямку, залишаючи після себе затверділий зварений шов.

У початковій і кінцевій ділянках шва утворюються дефекти. На початку шва - непровар крайок, в кінці шва - усадочная раковина і неметалеві включення. Тому зварювання починають на вступної, а закінчують на вихідний планках, які потім видаляють газової різкою.

Шлакова ванна - більш розподілений джерело теплоти, ніж електрична дуга. Основний метал розплавляється одночасно по всьому периметру шлакової ванни, що дозволяє вести зварювання металу великої товщини за один прохід.

Заготовки товщиною до 150 мм можна зварювати одним електродом, що чинять поперечні коливання в зазорі для забезпечення рівномірного розігріву шлакової ванни по всій товщині. Метал товщиною більше 150 мм зварюють трьома дротами, а іноді і великим числом дротів, виходячи з використання одного електрода на 45 - 60 мм товщини металу. Спеціальні автомати забезпечують подачу електродних дротів і їх поперечної переміщення в зазорі.

Електрошлакове зварювання має ряд переваг в порівнянні з автоматичним зварюванням під флюсом: підвищену продуктивність, кращу макроструктуру шва і менші витрати на виконання 1 м зварного шва.

До недоліків електрошлакового зварювання слід віднести освіту великого зерна в шві і околошовной зоні внаслідок уповільненої нагрівання та охолодження. Після зварювання необхідна термічна обробка (відпал або нормалізація) для подрібнення зерна в металі зварного з'єднання.

Для подальшого вирішення завдання, а також для загального розуміння проблеми нам потрібно знання деяких термінів, пов'язаних з електрозварювальними установками.

Електрозварювальна установка - комплекс функціонально пов'язаних елементів відповідного зварювального та загального призначення електротехнічного, а також механічного та іншого обладнання, засобів автоматики, що забезпечують здійснення необхідного технологічного процесу. Склад елементів електрозварювальних установок залежить від їх призначення, конструктивного виконання устаткування, ступеня механізації і автоматизації. До складу електрозварювальних установок в залежності від перерахованих умов входять кабельні лінії, електропроводки і струмопроводи зовнішніх з'єднань між елементами установки, а також в межах установки трубопроводи систем водоохолодження і гідравлічного приводу, ліній стиснутого повітря, азоту, аргону, гелію, вуглекислого газу та інших газів, а також вакууму.

Джерело зварювального струму - спеціальний електротехнічний пристрій, здатний забезпечити подачу електричної енергії з відповідними параметрами для перетворення її в необхідну кількість теплоти в зоні плавлення або нагрівання металу (або неметаллического матеріалу) до пластичного стану для проведення зазначених в 7.6.1 процесів.

Зварювальний ланцюг - призначена для проходження зварювального струму частина електричного кола електрозварювальної установки від висновків джерела зварювального струму до зварюваної деталі вироби (термін по ГОСТ 18311-80).

Автономні електрозварювальні установки - установки з джерелами зварювального струму, забезпеченими двигунами внутрішнього згоряння, на відміну від електрозварювальних установок, що живляться від електричних мереж, в тому числі приєднуються до пересувних електростанцій. Електрозварювальні установки за ступенем механізації технологічних операцій поділяються на установки, на яких ці операції виконуються вручну, напівавтоматичні (коли автоматично підтримується електричний режим зварювання, а інші операції виконуються вручну) і автоматичні.

1. Вересов Г. П. Електроживлення побутової РЕА. М., 1983.

2. Білопільський І. І. Пікалова Л. Г. Розрахунок трансформаторів і дроселів малої потужності. М.-Л. Госенергоіздат, 1963. - 272с.

4. Каретников К. А. Розрахунок трансформаторів і дроселів. М. 1973. - 272с.

6. А. С. 1317420 СРСР, МКІ 05 1/569 Джерело живлення з бестрансформаторним входом.

7. Простаков В. Г. Відкриття, винаходи. 1987.N22.