Ручне дугове зварювання
Ручне дугове зварювання (РДС) виробляють покритими зварювальними електродами, які вручну подають у дугу і переміщають уздовж заготовки. РДС дозволяє виконувати шви в різних просторових положеннях: нижньому, вертикальному, горизонтальному і стельовому.
Схема процесу РДС показана на рис. 2.13. Дуга // горить між стрижнем 2 електрода і металом заготовки 3. Температура дуги 6 000 ... 7 000 ° С. При прямому включенні ІП напрямок руху електронів 10 збігається з напрямком стікання крапель 4 розплавленого металу електрода. Температура катода (електрода) і анода становить відповідно 2 400 і 2 600 ° С. Разом зі стрижнем плавиться і покриття (обмазка) / електрода. В результаті формується захисна газова атмосфера 9 навколо дуги і рідка шлаковая плівка на поверхні ванни 5 рідкого металу. У міру просування дуги зварювальний ванна твердне. При цьому утворюється зварний шов 6 і тверда шлаковая кірка 7.
Електроди для РДС. Стрижні плавляться, виготовляють зі сталі, чавуну, алюмінію, алюмінієвих і титанових сплавів, міді і мідних сплавів.
Мал. 2.13. Схема процесу ручного дугового зварювання:
I - покриття (обмазка); 2 - стрижень електрода; 3 - заготовка; 4 - крапля розплавленого металу електрода; 5 - ванна рідкого металу; 6 - шов; 7 - шлаковая кірка; 8 - шлаковая плівка; 9 - захисна газова атмосфера; 10 - електрон; II - дуга
Для зварювання сталей застосовують холоднотягнутий гладку сталевий дріт діаметром 0,8 ... 6,0 мм. ГОСТ 2246-70 * передбачає 75 марок зварювального дроту різного хімічного складу: 6 марок низьковуглецевої дроту (Св-08, -08А, -08АА, -08ГА, -ЮГА, -10Г2), 30 марок легованої дроту (СВ 08ГС, -08Г2С і ін.) і 39 марок високолегованої дроту (Св-12х13, -12X11НМФ і ін.).
Позначення дроту, що застосовується для зварювання чорних металів, розшифровується так: Св - зварювальний (вміст сірки або фосфору не більше 0,04%); перше число - вміст вуглецю в сотих частках відсотка; великими літерами позначають легуючі елементи (марганець - Г, кремній - С, хром - X, нікель - Н, молібден - М, вольфрам - В, селен - Е, алюміній - Ю, титан - Т, ніобій - Б, кобальт - К, мідь - Д); після літерного позначення легуючого елемента ставлять число, що позначає його процентний вміст (якщо зміст менше 1%, то число відсутня). Останніми буквами можуть бути А (вміст сірки або фосфору менше 0,03%), АА (вміст сірки або фосфору менше 0,02%), Е (дріт, призначена для виготовлення електродів), О (обміднений), Ш, ВД і ВІ (виплавлена відповідно електро- шлаковим, вакуумно-дуговим і вакуумно-індукційним способами).
Електродне покриття (обмазка) необхідно для забезпечення стабільного горіння дуги і отримання шва з наперед заданими властивостями. Воно наноситься на стрижень зануренням або обпресуванням і включає в себе ряд компонентів.
Стабільне горіння дуги забезпечує присутність сполук лужних металів з низьким потенціалом іонізації (калій, натрій, кальцій). Покриття електродів для зварювання на постійному струмі не містять стабілізуючого компонента, і тому вони непридатні для зварювання на змінному струмі. Торець електроду з таким покриттям фарбують червоним кольором.
Захист металу зварювальної ванни від взаємодії з киснем і азотом повітря здійснюється за рахунок створення газової атмосфери, відтісняє повітря, і утворення шлаку на поверхні зварювальної ванни і краплях металу.
До газообразуюшім відносяться органічні речовини (крохмаль, целюлоза, декстрин, деревне борошно). При нагріванні дугою вони згорають, створюючи власну газову атмосферу.
До шлакоутворюючих компонентів належать марганцева руда, рутил ТЮ 2 , плавиковий шпат CaF 2 , мармур СаС0 3 , каолін, крейда, кварцовий пісок і інші речовини. Шлакообразуюшіе компоненти розплавляються під дією теплоти дуги, обволікають краплі розплавленого електродного металу і разом з ними потрапляють в зварювальну ванну. Маючи меншу щільність, ніж розплавлений метал, шлак спливає на поверхню розплаву, забезпечуючи захист зварювальної ванни від кисню повітря і одночасно уповільнюючи її охолодження. Це сприяє видаленню газів з розплаву і перешкоджає утворенню гартівних структур в звареному шві і біля шовної зони.
Утворені при цьому нерозчинні в залозі оксиди (Si0 2 , МпО) йдуть в шлак, який спливає на поверхню зварювальної ванни.
Легування металу шва відбувається при введенні в покриття легуючих компонентів - феросплавів або чистих металів, які при зварюванні переходять в метал шва.
Сполучні речовини (наприклад, рідке скло Na 2 0 (Si0) 2 , желатин, пластмаси) забезпечують зв'язування
Класифікація електродів по товщині покриттів
покриття | Відношення діаметра покриття до діаметру електродного дроту | позначення електрода |
тонке | менш 1,20 | Т |
середнє | 1,20 ... 1,45 | З |
товсте | 1,45 ... 1,80 | д |
особливо товсте | більш 1,80 | г |
компонентів покриттів один з одним і з електродним дротом.
Класифікація електродів здійснюється за такими ознаками: види зварювального дроту; види сталей, для зварювання яких призначені електроди; товщина і види покриттів; характер шлаку, що утворюється при розплавленні покриття; механічні властивості металу зварного шва; допустиме просторове положення електрода під час зварювання; полярність струму, що застосовується при зварюванні.
За видами зварюються сталей розрізняють електроди наступних груп: У - дозволяють зварювати вуглецеві і низьколеговані сталі; Л - леговані конструкційні сталі; Т - леговані теплостійкі (жаростійкі) стали; В - високолеговані дива з особливими властивостями; Н - для наплавлення поверхневих шарів з особливими властивостями.
За товщині покриттів розрізняють електроди з тонкими і середніми (стабілізуючими), а також товстими і особливо товстими (захисно-легирующими) покриттями (табл. 2.1).
Стабілізуючі покриття складаються тільки з іонізуючих і сполучних компонентів. Вони не забезпечують високої міцності зварного з'єднання. До складу покриттів середньої товщини, товстих і особливо товстих покриттів входять всі перераховані компоненти, що забезпечують високу якість зварного шва.
За видами покриттів електроди можуть ставитися до таких груп.
Група А - електроди з кислим покриттям, що містить оксиди заліза, марганцю, кремнію та титану. Ці електроди мають гарні зварювально-технологічними властивостями: вони дозволяють вести зварювання у всіх просторових положеннях на змінному і постійному струмі. Можлива сварка заготовок з іржавими крайками і окалиною. Такі електроди застосовуються для зварювання низьковуглецевих і низьколегованих сталей. Метал шва відповідає киплячій і напівспокійну стали. Електроди з кислим покриттям токсичні в зв'язку з виділенням сполук марганцю.
Група Б включає в себе електроди з основним покриттям, що містить мармур, плавиковий шпат, феросиліцій і феромарганець. Такі електроди знаходять обмежене застосування (в основному для зварювання на постійному струмі зворотної полярності). При наявності іржі метал зварного шва схильний до утворення пір і вимагає високотемпературної прокалки (400 ... 450 ° С) перед зварюванням. Метал шва добре розкисла.
Група Ц - електроди з целюлозним покриттям, що містить целюлозу і кісткову муку. Ці покриття, що створюють захисну газову атмосферу, ефективні при будь-яких типах струму. Вони використовуються при зварюванні низьковуглецевих і низьколегованих сталей. Метал зварного шва відповідає полуспокой- ної або спокійній стали.
Група Р включає в себе електроди з рутиловим покриттям, що містить рутиловий концентрат Ni0 2 , польовий шпат, мармур і феромарганець. Такі електроди, що володіють хорошими зварювально-технологічними властивостями, застосовуються для зварювання відповідальних конструкцій. Метал зварного шва відповідає напівспокійну стали.
Група П - електроди з іншими видами покриттів. При наявності в покритті більше 20% залізного порошку до позначення виду покриття додають букву Ж.
Згідно ГОСТ 9466-75 зварювальні електроди позначаються дробом, в чисельнику якого вказують буквено-цифрові коди типу електрода, його марки, діаметра електродного дроту, призначення електрода, товщини покриття і групи електрода, а в знаменнику - буквено-цифрові коди характеристик наплавленого металу і металу шва (по ГОСТ 9466-75, ГОСТ 10051 - 75 і ГОСТ 10052-75), виду покриття, допустимих просторових положень зварювання або наплавлення, роду застосовуваного струму при зварюванні або наплавленні і його полярності.
Структура і розшифровка повного позначення електродів для зварювання вуглецевих і низьколегованих конструкційних сталей, теплостійких сталей і високолегованих сталей з особливими властивостями, а також для дугового наплавлення поверхневих шарів з особливими властивостями наведені в [17, с. 69 - 80].
У технічній документації використовується скорочена назва зварювального електрода, яке має вигляд
де Е - електрод для дугового зварювання; 46 - мінімальний гарантований межа міцності шва (460 МПа); А - підвищені пластичні властивості металу зварного шва; УОНИ-13/45 - марка електрода відповідно до ГОСТ 9467-75; 3,0 - діаметр стержня електрода, мм; У - електрод для зварювання вуглецевих і низьколегованих сталей; Д2 - з товстим покриттям другої групи.
У відповідності з європейським стандартом EN 499 зварювальним електродів присвоюється восьмизначних буквено-цифрове позначення, що включає в себе:
- 1) код способу зварювання (табл. 2.2);
- 2) код міцності і пластичних властивостей наплавленого металу (табл. 2.3);
- 3) код мінімальної температури, що забезпечує ударну в'язкість 47 Дж / см 2 (табл. 2.4);
- 4) код хімічного складу наплавленого металу (табл. 2.5);
- 5) код типу покриття (табл. 2.6);
- 6) код продуктивності (перехід металу в шов) і роду струму (табл. 2.7);
- 7) код положення шва при зварюванні (табл. 2.8);
- 8) код вмісту водню в наплавленого металу. Кодування вмісту водню має наступний вигляд:
Код ................................................. ............... Н5 НЮ Н15
Максимальний вміст водню,
мл, в 100 г наплавленого металу ............ 5 10 15
Таблиця 2.2
Кодування способу зварювання
код | спосіб зварювання | код | спосіб зварювання | код | спосіб зварювання |
G | Газове зварювання | MF | Зварювання порошковим дротом | MIG | Зварювання плавиться в захисному газі |
Е | Ручна дугова зварка | TIG | Сварка непла- вящімся електродом в інертному газі | UP | Зварювання під флюсом |
Таблиця 2.3
Кодування міцності і пластичних властивостей наплавленого металу
код | ®rmin> МПа | про ", МПа | код | Grmin »МПа | з ", МПа |
35 | 355 | 440 ... 570 | 46 | 460 | 530 ... 680 |
38 | 380 | 470 ... 600 | 50 | 500 | 560 ... 720 |
42 | 420 | 500 ... 640 | - | - | - |
Примітка. Прийняті позначення: a Tmjn - мінімальна межа плинності; про "- межа міцності.
Кодування мінімальної температури, що забезпечує ударну в'язкість 47 Дж / см 2
К | мінімальна температура, в С | код | мінімальна температура, "З | код | Мінімальна температура, 'С, що забезпечує ударну в'язкість 47 Дж / см 2 |
Z | Чи не регламентується | 2 | -20 | 5 | -50 |
А | 20 | 3 | про СП 1 | 6 | -60 |
0 | 0 | 4 | -40 | - | - |
Таблиця 2.5
Кодування хімічного складу наплавленого металу, %
код | Mn | Mo | Ni | код | Mn | Mo | Ni |
без позначення | 2 | - | - | 3Ni | 1,4 | - | 2,6 ... 3,8 |
Мо | 1,4 | 0,3 ... 0,6 | - | NiMo | 1,4 | 0,3 ... 0,6 | 0,6 ... 1,2 |
INi | 1.4 | - | 0,6 ... 1,2 | MoNi | - | 1,4 ... 2,0 | 0,6 ... 1,2 |
2Ni | 1,4 | - | 1,8.2,6 • | Z | Будь-який інший склад | ||
Таблиця 2.6
Кодування твань покриття
код | Тип покриття | код | Тип покриття | код | Тип покриття | код | Тип покриття |
A | кисле | R | рутилове | RC | Рутило-целюлозне | RB | Рутілоосновное |
C | целюлозне | RR | товсте рутилове | RA | Рутілокіслое | В | Основне |
Таблиця 2.7
Кодування продуктивності (перехід металу в шов) і роду струму
код | Продуктивність,% | рід струму | код | Продуктивність,% | рід струму |
1 | до 105 | Будь-який | 5 | 125 ... 160 | Будь-який |
2 | до 105 | постійний | 6 | 125 ... 160 | постійний |
3 | 105 ... 125 | Будь-який | 7 | більше 160 | Будь-який |
4 | 105 ... 125 | постійний | 8 | більше 160 | постійний |
Коліровка положення шва при зварюванні
код | положення шва | код | положення шва |
1 | всі положення | 4 | Стикового і кутовий шви в нижньому положенні |
2 | Всі положення, крім вертикального | 5 | вертикальний шов |
3 | Стикового і кутовий шви в нижньому та горизонтальному положеннях |
Як приклад наведемо розшифровку позначення електрода Е 50 6 3 Ni В 2 + 2 Н10. Це електрод для ручного дугового зварювання. Мінімальна межа плинності наплавленого металу 500 МПа; мінімальна температура, що забезпечує ударну в'язкість 47 Дж / см 2 , -60 ° С; хімічний склад наплавленого металу - 1,4% Мп і 2,6 ... 3,8% Ni. Електрод має основне покриття. Він призначений для зварювання на постійному струмі. Продуктивність, що характеризує перехід металу в шов, не перевищує 105%. Зварювання можна виконувати при будь-яких положеннях шва, крім вертикального. Максимальний вміст водню в 100 г наплавленого металу 10 мл.
Режим зварювання. Режим підбирають в залежності від виду матеріалу і товщини зварюваних заготовок, просторового положення зварного шва і вимог до нього.
Основним параметром режиму РДС є сила зварювального струму, А, підбирати за емпіричними формулами:
для електродів діаметром до 3 мм 
для електродів діаметром 3 ... 6 мм
де до - коефіцієнт, А / мм, значення якого отримують дослідним шляхом (при зварюванні низьковуглецевих сталей Л = 35 ... 60 А / мм); d 3 - діаметр електрода, мм. Діаметр електрода вибирається в залежності від товщини зварювальних заготовок:
Товщина заготовок, мм ....... 1 ... 2 3 ... 5 5 ... 10 12 ... 24 25 ... 60
Діаметр електрода, мм ....... 2 ... 3 3 ... 4 4 ... 5 5 ... 6 6 ... 7
При товщині сталевих заготовок до 6 мм їх можна зварювати без оброблення крайок. При великих товщинах виконують одно- або двосторонню оброблення крайок, надаючи кожній з них скіс під кутом 30 °. У корені шва залишають притуплення розміром
1 ... 3 мм. Метал товщиною більше 10 мм зварюють багатошаровим швом.
Напруга дуги змінюється в межах 16 ... 30 В. Швидкість зварювання, обрана зварювальником, становить 5 ... 7 м / хв. Продуктивність процесу РДС обмежується силою зварювального струму. При великій силі струму перегрівається стрижень електрода і відшаровується обмазка, а також можливе розбризкування металу.
Технологія РДС. Технологічний процес зварювання можна розділити на чотири етапи: підготовку метала (заготовок) під зварювання, вибір режиму процесу, власне зварювання і контроль її якості.
Підготовка металу (заготовок) включає в себе різання, правку, очищення і розмітку матеріалу, а потім складання заготовок під зварювання. В одиничному і дрібносерійного виробництва листовий матеріал або будівельні профілі розрізають термічними способами. Механічну різання здійснюють в серійному виробництві або при підготовці заготовок прямокутного профілю. Правку заготовок виконують вручну, на лістоправйльних пресах або вальцях.
Розмітка заготовок необхідна для перенесення розмірів деталей в натуральну величину з креслення. Слід враховувати, що після зварювання деталі коротшають. Тому при розмітці потрібно передбачати припуски з розрахунку 0,1 ... 0,2 мм на погонний метр шва або 1 ... 2 мм на кожен стик.
Перед зварюванням необхідно ретельно очистити основний і присадний матеріали від іржі, окалини, вологи, масел і інших забруднень. Збірку заготовок під зварювання здійснюють за допомогою універсальних затискачів і прихватов або з використанням спеціальних складальних пристосувань (у серійному виробництві). Якість збірки перевіряють шаблонами, а наявність зазорів - щупами.
Дугу запалюють двома способами: дотиком електрода в точці або чірканьем торця електрода об поверхню металу. Перший спосіб найчастіше застосовують при виконанні швів на незручних ділянках.
Залежно від просторового положення шва, товщини і матеріалу заготовок вибирають напрямок зварювання і кут нахилу електрода.
Зварювання горизонтальних швів ведуть в чотирьох напрямках (зліва направо, справа наліво, до себе і від себе), а вертикальних - в двох (зверху вниз і знизу вгору). Незалежно від напрямку руху електрод нахиляють таким чином, щоб забезпечити проплавление основного металу на максимальну глибину (в нижньому положенні кут нахилу становить 15 ... 30 °).
При відсутності поперечних коливальних рухів торця електрода ширина валика шва становить 0,8 ... 1,5 діаметра електро-
Мал. 2.14. Основні вила поперечних рухів робочого торця електрода: а - по ламаній лінії; б - «півмісяцем»; в - трикутником з перетином траєкторії; г - петлеподібні руху
Трод (нитковий шов). Ниткові шви застосовують при зварюванні тонколистового матеріалу або виконання першого шару в багатошарових швах.
Отримання більш широких швів (шириною до чотирьох діаметрів електрода) можливо при коливаннях горця електрода. Поперечні руху по ламаній лінії (рис. 2.14, а) не забезпечують значного прогріву крайок, що зварюються. Вони використовуються при зварюванні листового матеріалу встик, без скосу кромок, в нижньому положенні.
Коливальні рухи «півмісяцем» (рис. 2.14, б) здійснюють при зварюванні листового матеріалу встик, зі скосом кромок, в будь-якому просторовому положенні.
Рухи торця електрода трикутником з перетином траєкторії (рис. 2.14, в) забезпечують хороший прогрів кромок. Вони застосовуються при зварюванні кутових і стикових швів в будь-якому просторовому положенні.
При виконанні петлеподібних рухів торця електрода з перетином траєкторії (рис. 2.14, г) добре прогріваються кромки і корінь шва. Такі руху здійснюють при необхідності значного прогрівання металу по краях шва (рух електрода трохи сповільнюється в крайніх положеннях). Це допомагає запобігти пропал металу в центрі шва і добре прогріти зварювальну ванну, особливо при виконанні вертикальних швів.
Порядок накладення швів залежить від їх довжини. Короткі шви (довжиною до 300 мм) зварюють безперервним швом напроход, шви середньої довжини (300 ... 1 000 мм) - від середини до країв, а довгі шви (більше 1 000 мм) - обратноступенчатим способом.
Залежно від числа наплавлених шарів і проходів розрізняють наступні види зварних швів: одношаровий однопрохідний (рис. 2.15, а ), багатошаровий (рис. 2.15, б) і багатошаровий багатопрохідний (рис. 2.15, в).
Мал. 2.15. Види зварних швів:
а - одношаровий однопрохідний; б - багатошаровий; в - багатошаровий багатопрохідний; / - // - проходи; I-V - номери шарів
Однопрохідне зварювання економічна і високопродуктивна, проте метал шва має знижену пластичність, що пов'язано зі збільшенням зони перегріву і грубої столбчатой структурою металу. При багатопрохідної або багатошарової зварюванні кожен нижележащий шар зазнає термічну обробку при виконанні шару, розташованого над ним, наслідком чого є дрібнозернистий структура металу шва. Багатошарові шви застосовують при зварюванні стикових з'єднань, багатопрохідні - кутових і таврових.
При багатошаровому зварюванні шари можна накладати обратноступенчатим способом: послідовно (рис. 2.16, а ), каскадом (рис. 2.16, б) або гіркою (рис. 2.16, в). Два останні види зварювання використовують при товщині заготовок 20 мм і більше. Для рівномірного нагріву шва по всій довжині кожен наступний шар при обратноступенчатий способі зварювання виконують короткими (довжиною 200 ... 400 мм) швами на ще не остившем попередньому шарі. На якість багатошарових швів впливає якість першого шару в
Мал. 2.16. Види багатошарового зварювання:
а - послідовним накладенням шарів; б - каскадом; в - гіркою; 1-4 - номери шарів; стрілками показані напрямки зварювання корені шва. Проплавлення кореня визначає міцність всього з'єднання.
Багатошарова зварювання на відміну ог одношарової забезпечує:
- • дрібнозернисту структуру металу шва з великою в'язкістю і пластичністю за рахунок зменшення обсягу зварювальної ванни, збільшення швидкості охолодження металу і термічного впливу наступних шарів на попередні;
- • отримання шва, близького за хімічним складом до основного металу, завдяки застосуванню зварювальних струмів меншої сили і розігріву невеликих порцій основного металу.
Якщо, закінчивши зварювати шов, відразу обірвати дугу, то на поверхні металу утворюється кратер, наявність якого може призвести до утворення тріщини. При зварюванні низьковуглецевих сталей кратер заповнюють електродним металом або виводять на поверхню основного металу.
Охорона праці і техніка безпеки при РДС. Робоче місце зварника (зварювальний пост) має відповідати наступним вимогам.
При роботі на стаціонарних постах має бути спеціальна кабіна, у якій стіни і підлогу виконують з вогнестійких матеріалів або покривають вогнетривкими складами, а стіни фарбують у світло-сірий колір фарбами, добре поглинають ультрафіолетове випромінювання. Освітленість кабіни повинна становити
80 ... 100 лк. Кабіну оснащують засобами пожежогасіння та місцевою вентиляцією з подачею повітря на одного зварника 40 м 3 / год. При цьому відсмоктують гази, що виділяються при зварюванні, не повинні проходити повз зварника. Вхід в кабіну завішують щільною вогнестійкою тканиною.
Зварювальник (і його помічник) повинні працювати в спецодязі, що закриває все тіло і виконаної з вогнестійких матеріалів, а також в брезентових рукавицях. Для захисту обличчя та очей від впливу ультрафіолетового випромінювання дуги зварник (і його помічник) повинні користуватися маскою зі світлофільтром. Залежно від сили зварювального струму вибирають такі марки світлофільтрів:
Сила зварювального струму, Л .... 30 ... 75 75 ... 200 200 ... 400 Болес 400
Марка світлофільтра ............... Е1 Е2 ЕЗ Е4, Е5
Для захисту від ураження електричним струмом зварювальник (і його помічник) повинні бути взуті в черевики (чоботи) на гумовій підошві або забезпечені діелектричним килимком.
Електродотримачі, що застосовуються при РДС, повинні надійно захоплювати електрод не менше ніж у двох положеннях: перпендикулярно і під кутом 115 ° до їх осі. Захоплення електродотримача є дві підпружинені пластини, між якими встановлюють електрод. Ручку електродотримача виготовляють з діелектричного матеріалу.
Гнучкі зварювальні дроти з гумовою ізоляцією сплетені з великого числа мідних відпалених дротів діаметром 0,18 ... 0,20 мм. Площа перетину зварювального дроту вибирають в залежності від сили зварювального струму:
Сила струму, А .................................. До 125 125 ... 315 315 ... 500
Площа перетину зварювального
дроти, мм 2 ..................................... 25 50 70
Зварювальний пост повинен бути оснащений зажимами (струбцинами) для кріплення зварювальних проводів до заготовок і тимчасової фіксації заготовок в необхідних положеннях, щітками (ручними або з електричним приводом) для зачистки швів, клеймами для таврування (нумерації) швів і тарою для зберігання електродів.
Комментариев нет:
Отправить комментарий