книги / Сущность и техника различных способов сварки плавлением

в) г)

Рис. 66. Основные типы сварных соединений, выполняемых электроишаковой сваркой: au б —стыковые; в и д - тавровые;

г- угловое; е - переменного сечения

Впроцессе электрошлаковой сварки металл шва и околошовной зоны находится длительное время при высоких темпера­ турах и подвергается значительному перегреву. В результате происходит разупрочнение сварочного соединения и снижение его ударной вязкости. Для восстановления свойств применяется последующая термообработка. Для снижения длительности пре­ бывания металла при высоких температурах в шлаковую ванну вводят дополнительную присадку в виде порошкообразного ма­ териала (рубленная проволока с гранулами 0,2-1,6 мм) или про­ изводят соответствующее принудительное охлаждение поверхно­ сти шва и околошовной зоны водяным душем.

Сущность и техника дуговой резки. Основные процессы дуговой резки основаны на расплавлении металла в месте реза и удалении его за счет давления дуги и собственного веса, а в неко­ торых случаях и дополнительного потока воздуха. Резку, как правило, выполняют вручную угольными или покрытыми метал­ лическими электродами и используют для чугуна, высоколегиро­ ванных сталей, цветных металлов и сплавов. Качество реза обыч­ но низкое, с неровными кромками, покрытыми шлаком и спла­ вившимся металлом. Перед последующей сваркой требуется обя­ зательная механическая обработка. Производительность резки невысокая.

Однако этот способ не требует специального оборудования и может быть осуществлен там, где выполняется дуговая сварка. Дуговая резка возможна в различных пространственных положе­ ниях. Подобная универсальность способствует применению (осо­ бенно в монтажных условиях) дуговой резки для углеродистых и низколегированных сталей. Резку можно выполнять как раздели­ тельную, так и поверхностную для выплавления канавок в основ­ ном металле, удаления дефектов в сварных швах и литейных от­ ливках и т.д.

При разделительной резке изделие устанавливают в поло­ жение, в котором наиболее благоприятны условия для вытекания расплавленного металла из места реза. При вертикальных резах резку ведут сверху вниз, для того чтобы выплавляемый металл не засорял выполненный разрез. Для отклонения дуги магнитным дутьем в направлении реза второй сварочный кабель присоеди­ няют сверху у начала разреза. Разделительную резку начинают с кромки или с середины листа. В последнем случае вначале проре­ зают отверстие. Затем, наклонив электрод так, чтобы кратер был расположен на торцовой кромке реза, оплавляют ее (рис. 67). Ес­ ли толщина разрезаемого металла меньше диаметра электрода, последний располагают перпендикулярно поверхности и просто перемещают вдоль линии реза без дополнительных колебаний.

При поверхностной резке электрод наклоняют под углом 5-20° и перемещают, частично погружая его конец в образовав­ шуюся полость. Широкие канавки выплавляют с поперечными ко­ лебаниями электрода в вертикальном положении. Глубина канав­ ки зависит от скорости перемещения дуги и наклона электрода. Глубокие канавки выполняют за несколько проходов. Для проре­ зания дугой круглых отверстий различного размера электрод ус­ танавливают перпендикулярно к поверхности и возбуждают дугу возможно большей длины.

Для вырезки больших отверстий вначале прорезают малень­ кое отверстие, несколько отступя внутрь от края реза, а затем рез продолжают, выводя его на края основного отверстия. Особое внимание при дуговой резке следует обращать на предохранение от брызг и капель металла и шлака, которые могут вызвать ожоги и загорания.

Таблица 6

Величина сварочного тока для дуговой резки

________металлическим электродом_____ _________

Для дуговой резки металлическим электродом используют толстопокрытые электроды, обычно те же, что и для сварки. Род тока зависит от марки электрода. На скорость разделительной рез­ ки основное влияние оказывают толщина металла, диаметр элек­ трода и величина тока (табл. 6). С увеличением толщины металла

скорость резко уменьшается. Для резки угольными или графито­ выми электродами используют постоянный ток прямой полярно­ сти, так как в этом случае на изделии выделяется больше теплоты. Науглероживание кромок реза затрудняет их последующую меха­ ническую резку. Ширина реза больше, чем при использовании ме­ таллического электрода. При воздушно-дуговой резке металл рас­ плавляется угольной дугой и выдувается потоком воздуха, пода­ ваемого параллельно электроду под давлением 4-6 ат.

При строжке электрод располагают под углом 30-45° к по­ верхности металла и, перемещая его рабочим концом вперед, не­ сколько углубляют дугу. Глубина канавки зависит от величины тока, скорости резки и угла наклона электрода. Чем круче наклон электрода, тем глубже выплавляемая канавка. При необходимо­ сти получения уширенных канавок концу электрода сообщают поперечные колебания. Диаметр электрода выбирают на 2-4 мм меньше ширины выплавляемой канавки.

При разделительной резке электрод располагают под углом 60-90° к поверхности изделия и при повышенной толщине метал­ ла перемещают с колебаниями конца электрода от нижней к верхней кромке реза. При резке металла толщиной более 20 мм рекомендуется последовательно выплавлять канавки. При каж­ дом последующем проходе желательно использовать электрод меньшего диаметра. При воздушно-дуговой резке используют постоянный ток обратной полярности. При резке чугуна лучшие результаты дает переменный ток (табл. 7). Некоторое примене­ ние, например при производстве спирально-шовных труб, нахо­ дит способ резки дугой, горящей под флюсом. При этом исполь­ зуют повышенные плотности тока.

Таблица 7

Режимы воздушно-дуговой резки______________

Сущность и техника дуговой сварки и резки под водой. Сварка и резка под водой возможны в специальных обитаемых камерах (кессонах), когда место сварки свободно от воды. При этом техника сварки не отличается от обычной сварки на воздухе. Однако в большинстве случаев при ремонтных и монтажных ра­ ботах сварку приходится выполнять непосредственно в воде. В этом случае сварщик погружается под воду в водолазном скафан­ дре на глубину до 40 м.

При сварке в воде дуга горит в газовом пузыре, находящем­ ся на торце электрода и образованном за счет испарения и разло­ жения воды, продуктов электродного покрытия, паров металлов. Удержанию газового пузыря на конце электрода способствует ко­ зырек, образующийся из-за более медленного расплавления по­ крытия электрода, которое охлаждается водой. Газовый пузырь непрерывно изменяет свой объем, так как часть газов удаляется на поверхность. Газ пузыря состоит преимущественно из водоро­ да. Это способствует наводороживанию металла шва и образова­ нию в нем пор и снижению его пластичности. Поэтому необхо­ димо предохранять покрытие электродов от насыщения водой.

Влага в покрытии приводит также и к его разрушению, что делает электрод непригодным к работе. Водонепроницаемость покрытия электрода, особенно при работе в морской соленой во­ де, необходима для уменьшения утечек сварочного тока, которые могут достигать десятков ампер. По этой причине при сварке и резке в воде применяют специальные держатели, изолированные по всей поверхности. Водонепроницаемость покрытию электро­ дов придают пропиткой и покрытием поверхности электрода специальными водонепроницаемыми составами (парафин, рас­ твор целлулоида в ацетоне, бакелитовый лак и т.д.). При удовле­ творительном изготовлении электродов дуга горит так же устой­ чиво, как на воздухе. "Мокрая сварка" может осуществляться ме­ ханизировано порошковыми проволоками с локальным осушени­ ем рабочей зоны - оттеснение воды из реакционной зоны мини­ бокса осуществляется с помощью углекислого газа или смесью аргона с кислородом. Для сварки используются полуавтоматы.

С увеличением глубины погружения возрастает напряжение дуги (обычно на 5-6 В) и ее проплавляющее действие. Сварка возможна в различных пространственных положениях. Во время

работы в воде образуется много мути за счет конденсата паров дуги, что снижает видимость, и дугу трудно поддерживать ввиду малой устойчивости сварщика, особенно при быстром течении воды. В этих условиях наиболее рациональна сварка опиранием электрода на козырек. По этой же причине наиболее благоприят­ ны угловые швы в нахлесточных и тавровых соединениях, когда кромка шва служит направляющей для перемещения электрода.

При сварке опиранием в нижнем положении электроду при­ дают наклон в сторону перемещения на 60-70° и в вертикальном

ипотолочном положениях - на 35-40°. Изменяя наклон электрода

искорость его перемещения, регулируют размеры шва. При большом объеме разделки ее заполняют за несколько проходов (табл. 8). Наплавленный металл при сварке низкоуглеродистых сталей имеет удовлетворительный химический состав и механи­ ческие свойства. Однако при сварке закаливающихся сталей свойства сварного соединения понижены из-за подкалки вследст­ вие интенсивного охлаждения водой.

Сварку в воде можно выполнять также плавящимся или вольфрамовым электродом в аргоне или плавящимся электродом в среде защитного газа. В этом случае дуга горит в пузыре, обра­ зованном защитным газом на срезе сопла. Сварку вольфрамовым электродом выполняют вручную, а плавящимся электродом - с помощью полуавтоматов. Качество швов при сварке вольфрамо­ вым электродом выше, чем при плавящемся электроде. Механиз­ мы подачи присадочной проволоки помещают в водонепрони­ цаемые контейнеры и спускают под воду. Аппаратные ящики располагают над водой. Имеется положительный опыт сварки под водой с использованием плазмы.

Резку под водой можно выполнять двумя способами. При одном способе используют электроды со сплошным металличе­ ским стержнем и водонепроницаемым покрытием. Электроды для резки отличаются от электродов для сварки повышенной толщи­ ной покрытия, составляющего до 30% массы электрода, обычно специального состава. После возбуждения дуги электрод откло­ няют в сторону, противоположную резу, и, надавливая на него, перемещают вниз по кромке. При этом расплавленный металл удаляется давлением дуги и соскабливанием его козырьком по­ крытия. При достижении нижней кромки электрод быстро воз­ вращают к верхней кромке реза и процесс повторяют.

При плохой видимости резку выполняют образованием ряда отверстий - проколов и разрезкой перемычек между ними. Для образования прокола вертикально расположенным к поверхности электродом возбуждают дугу и, нажимая на электрод, постепенно углубляют его конец в ванну металла, расплавляемого горящей под козырьком дугой, до образования отверстия. Резкой можно удалять дефекты в сварных швах и разделывать трещины. Для этого электрод устанавливают с наклоном на 15-30°.

При выплавке вертикальных трещин процесс ведут сверху вниз. Горизонтальные трещины выплавляют продольными воз­ вратно-поступательными движениями, соскабливая козырьком покрытия расплавленный металл. Недостатком подводной резки является необходимость использования больших токов (5001000 А) и быстрое снижение скорости резки с возрастанием тол­ щины металла (табл. 9).

Возможна также механизированная подводная разделитель­ ная резка порошковыми проволоками.

При другом способе резки - электрокислородном - процесс основан на нагревании металла теплотой дуги, сжигании его и выдувании продуктов сжигания струей режущего кислорода. При этом плавится и сгорает и сам электрод. Электрод представляет собой цельнотянутую или свернутую из ленты трубку из низко­ углеродистой стали с наружным диаметром 7-10 мм и отверстием диаметром 1,5-4 мм, длиной 350-450 мм. На поверхность трубки наносят влагонепроницаемое покрытие.