2020-05-12
537
| Сварщик. Электрогазосварщик. Итоговая аттестация | 44 |
По ГОСТу 9466-75 предусматривается следующая классификация электродов:
По назначению:
• У - для сварки углеродистых, низколегированных сталей;
• Л - для легированных конструкционных сталей;
• Н - для наплавки поверхностных слоев с особыми свойствами;
• Т - для сварки легированных теплоустойчивых сталей;
• В - для сварки высоколегированных сталей.
По толщине покрытия:
В зависимости от отношения диаметра покрытия (D) к диаметру стального стержня (d). Такое отношение может иметь различное отношение, а, следовательно, электроды имеют
различную толщину покрытия. D/d≤1,2 - тонкое покрытие (М).
1,2<D/d≤1,45 - среднее покрытие (С). 1,45≤D/d≤1,8 - толстое покрытие (Д). D/d>1,8 - особо толстое покрытие (Г).
По видам покрытия (табл. 3):
• А - кислое;
• Б - основное;
• Ц - целлюлозное;
• Р - рутиловое.
| Таблица 3 | ||||
| Название | Состав покрытия | Положительные свойства | Отрицательные | Типы и |
| покрытия и | свойства | марки | ||
| условное | электродов | |||
| обозначение | ||||
| Кислое | Окислы железа и | 1. Пригодны для сварки | 1. Не пригодны для | Э-42; |
| покрытие (А) | марганца, | низкоуглеродистых сталей | сварки | АНО-5 |
| кремнезем, | на постоянном и | среднеуглеродистых и | АНО-6 | |
| титановый | переменном токе во всех | легированных сталей. | АНО-1 | |
| концентрат и | пространственных | 2. Металла шва | СМ-5 | |
| большое | положениях. | склонен к | ||
| количество | 2. Малочувствительны к | образованию горячих | ||
| ферромарганца | наличию ржавчины и | трещин, особенно при | ||
| окалины на кромках | повышенном | |||
| свариваемого металла | содержании серы. | |||
| (получаются плотные | Возможны поры в | |||
| швы) | шве. | |||
| 3. Повышенное | ||||
| разбрызгивание | ||||
| металла. | ||||
| 4. Выделение в | ||||
| процессе сварки | ||||
| марганцовистых | ||||
| соединений, вредно | ||||
| влияющих на | ||||
| организм человека | ||||
| Рутиловое | В состав входит | 1.Во всех | 1. Металла шва | Э-46: |
| покрытие (Р) | минерал рутил, | пространственных | склонен к | АНО-3 |
| кремнезем, в | положениях, как на | образованию | АНО-4 | |
| виде гранита, | постоянном, так и | кристаллизационных | МР-3 | |
| полевого шпата | переменном токе. | трещин | ОЗС-3 | |
| и слюды, | 2. Мало склонны к | ОЗС-4 | ||
| карбонат | образованию пор | ОЗС-6 | ||
| кальция, магния | 3. Обеспечивает | РБУ-4 | ||
| и ферросплавы | устойчивое горение дуги, |
| Сварщик. Электрогазосварщик. Итоговая аттестация | 45 | |||||
| хорошее формирование | ||||||
| шва и минимальное | ||||||
| разбрызгивание металла. | ||||||
| 4. Малое выделение | ||||||
| вредных газов. | ||||||
| 5. Является | ||||||
| универсальным | ||||||
| покрытием, | ||||||
| объединяющим в себе | ||||||
| положительные качества | ||||||
| других покрытий | ||||||
| Основное | Состоит из | 1. Применяется при сварке | 1. Применяется | Э42А: | ||
| покрытие (Б) | карбонатов | углеродистых и | преимущественно при | УОНИ- | ||
| кальция, магния | низколегированных | сварке на постоянном | 13/45 | |||
| (мрамор, мел, | сталей больших толщин и | токе. | СМ-11, | |||
| ферросплавы). | при изготовлении | 2. Наличие | ОЗС-2 | |||
| Не содержит | ответственных | плавикового шпата | Э46А: | |||
| окислов железа | конструкций | снижает устойчивое | Э138/45Н | |||
| и марганца | (выдерживающие | горение дуги. Дуга | Э50А: | |||
| большие нагрузки). | должна быть | УОНИ | ||||
| 2. Металл шва стойкий | предельно короткой. | 13/55 | ||||
| против образования | ||||||
| трещин. Высокая | ||||||
| пластичность шва. | ||||||
| 3. Для сварки во всех | ||||||
| пространственных | ||||||
| положениях | ||||||
| Целлюлозное | Состоит из | 1. Пригодны для сварки во | 1. Пониженная | Э-506 | ||
| покрытие (Ц) | горючих | всех пространственных | пластичность шва | ВСЦ-4А | ||
| органических | положениях, как на | ВСЦ-1 | ||||
| материалов | переменном, так и | ВСЦ-2 | ||||
| (оксицеллюлоза, | постоянном токе. | ОЗЦ-1 | ||||
| крахмал), | 2. Для сварки сталей | |||||
| которые | малых толщин (толщиной | |||||
| обеспечивают в | до 3 мм). | |||||
| дуге газовую | 3. Небольшое | |||||
| защиту | разбрызгивание металла. | |||||
| расплавленного | 4. Малое количество | |||||
| металла | шлака | |||||
Каждое покрытие имеет свой определенный состав, положительные и отрицательные свойства. Зная их, можно заранее предвидеть качество сварочного шва.
По допустимым пространственным положениям:
• 1 - для всех положений;
• 2 - для всех положений, кроме вертикального «сверху вниз»;
• 3 - для нижнего, горизонтального и вертикального «снизу вверх»;
• 4 - для нижнего и нижнего в «лодочку».
По роду и полярности сварочного тока для сварки переменным или постоянным током напрямой, обратной или любой полярности.
Электроды подразделяют на типы в соответствии с ГОСТами 9467-75, 10051-75 и 10052-75. ГОСТ 9467-75 распространяется на металлические покрытые электроды для ручной дуговой
сварки углеродистых, низколегированных и легированных конструкционных и легированных теплоустойчивых сталей. Для сварки углеродистых и легированных конструкционных сталей предусмотрено 14 типов электродов (например, Э38, Э42А, Э46 и т. д. до Э150), для сварки легированных теплоустойчивых сталей - 9 типов (например, Э-09М, Э-05Х2М, Э-09Х1МФ и т. д.).
| Сварщик. Электрогазосварщик. Итоговая аттестация | 46 |
Условное обозначение типа электрода расшифровывается так: буква Э - электрод; стоящее за ней число - временное сопротивление разрыву металла шва или наплавленного металла (так, электроды типа Э46 марок ОЗС-4, АНО-3, МР-1 и других должны обеспечить временное сопротивление разрыву не менее 46 кгс/мм2, или 460 МПа). Буква А в конце обозначения типа указывает на повышенные пластические свойства металла сварного шва.
Буквы и цифры, входящие в обозначение типов электродов для сварки легированных теплоустойчивых сталей, показывают примерный химический состав наплавленного металла.
Для каждого типа электрода разработана одна или несколько марок, характеризуемых маркой сварочной проволоки, составом покрытия, химическим составом, свойствами металла шва и др.
Электроды выпускают диаметрами 1,6; 2,0; 2,5; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0; 8,0; 10,0 и 12,0 мм (диаметр электрода определяется диаметром металлического стержня).
В зависимости от диаметра электрода, а также марки сварочной проволоки, электроды изготовляют длиной 150-450 мм.
Упаковывают их в коробки или пачки массой не более 3 кг - для электродов диаметром до 2,5 мм; 5 кг - для электродов диаметром 3,0-4,0 мм; 8 кг - для электродов диаметром свыше 4,0 мм.
Вопрос 2. Предохранительные затворы (назначение, классификация, устройство, требования техники безопасности).
Предохранительные затворы -это устройства,предохраняющие ацетиленовые генераторы игазопроводы от попадания в них взрывной волны при обратных ударах пламени из сварочной горелки или резака.
Обратным ударом называется воспламенение горючей смеси в каналах горелки или резака ираспространение пламени навстречу потоку горючей смеси.
Обратный удар характеризуется резким хлопком и гашением пламени. Горящая смесь газов устремляется по ацетиленовому каналу горелки или резака в шланг, а при отсутствии предохранительного затвора - в ацетиленовый генератор, что может привести к взрыву ацетиленового генератора и вызвать серьезные разрушения и травмы.
Ацетиленокислородная смесь сгорает с определенной скоростью. Горючая смесь вытекает из отверстия мундштука горелки или резака также с определенной скоростью, которая всегда должна быть больше скорости сгорания.
Если скорость истечения горючей смеси станет меньше скорости ее сгорания, то пламя проникает в канал мундштука и воспламенит смесь в каналах горелки или резака, произойдет хлопок и возникнет обратный удар пламени. Обратный удар может произойти от перегрева и засорения канала мундштука горелки.
Предохранительные затворы бывают жидкостные и сухие.
Жидкостные предохранительные затворы обычно заливают водой, сухие - заполняют мелкопористой металлокерамической массой.
Предохранительные затворы устанавливают между ацетиленовым генератором или ацетиленопроводом и горелкой или резаком. Если сварку или резку ведут от ацетиленового баллона, предохранительный затвор не ставят, потому что ацетилен из баллона в горелку или резак поступает с повышенным давлением, а установленный на баллоне редуктор и заполняющая баллон пористая масса надежно защищают баллон от пламени обратного удара.
Затворы делятся:
• по пропускной способности - 0,8; 1,25; 2,0; 3,2 м3/ч;
• по предельному давлению: низкого давления, в которых предельное давление ацетилена не превышает 0,01 МПа; среднего - 0,07 МПа; высокого давления - 0,15 МПа.
Предохранительные водяные затворы подразделяют на центральные, устанавливаемые на магистрали стационарных ацетиленовых генераторов, и постовые, устанавливаемые на ответвлениях трубопровода у каждого сварочного поста или у однопостовых ацетиленовых генераторов.
Конструкция предохранительных затворов должна отвечать следующим основным требованиям:
• обеспечивать наименьшее сопротивление потоку газа;
• задерживать прохождение ацетиленокислородного пламени с удалением взрывчатой смеси в атмосферу;
• обеспечивать минимальный вынос воды с проходящим через затвор газом;
| Сварщик. Электрогазосварщик. Итоговая аттестация | 47 |
• обеспечивать необходимую прочность при гидравлическом испытании на давление, равное 6
МПа;
• не допускать возможного прохождения кислорода и воздуха через затвор со стороны потребителя;
• каждый затвор должен иметь устройство для контроля за уровнем воды в нем;
• все части затвора должны быть доступны для очистки, промывки и ремонта.
На корпусе каждого затвора должны быть нанесены его паспортные данные. Окрашивают водяные предохранительные затворы в белый цвет.
Водяной предохранительный затвор ЗСГ-1,25 (рис. 35).Этот затвор относится к затворамсреднего давления; предельно допустимое давление - 0,15 МПа, пропускная способность - 1,25 м3/ч, масса - 2,5 кг.
Затвор состоит из цилиндрического корпуса 1 с верхним и нижним сферическими днищами. В нижнее днище ввернут обратный клапан, состоящий из корпуса 4, гуммированного клапана 3 и колпачка 2, ограничивающего подъем гуммированного клапана (гуммирование - покрытие резиной или эбонитом рабочей поверхности металлических деталей для предохранения от коррозии и действия агрессивных сред). Обратный клапан имеет отверстие слива воды, закрытое пробкой 6, и ниппель 7 для ввода ацетилена в затвор.
Сетка 5 предназначена для задержки частиц карбидного ила, окалины и других твердых частиц. В верхней части затвора расположен пламепреградитель 10 и штуцер 11, в нижней части - рассекатель 14.
Пробка 8 предназначена для слива воды. Вода в затвор заливается до уровня контрольной пробки 9 при вывернутой накидной гайке 12 и снятом ниппеле 13.
Ацетилен поступает в затвор по газоподводящей трубке, приподняв гуммированный клапан, проходит через слой воды, затем выходит через ниппель 13 в шланги горелки или резака.
Рис. 35.
Предохранительный затвор ЗСГ-1,25
| Сварщик. Электрогазосварщик. Итоговая аттестация | 48 |
При обратном ударе ацетиленокислородного пламени клапан прижимается давлением воды к седлу и препятствует проникновению ацетилена из генератора в затвор, а пламя гасится столбом воды.
При возникновении обратного удара в генераторе с использованием сухого затвора, ударная волна на входе в затвор разрушается пламеотбойником, и пламя гасится в порах пламегасящего элемента.
Под действием давления мембрана давит на шток, который перемещается, воздействуя на клапан, закрывая входное отверстие для доступа газа в затвор.
При использовании газов - заменителей ацетилена (кроме водорода), допускается вместо предохранительных затворов использовать обратные клапаны. При нормальной работе газ своим давлением отодвигает шарик с ножкой, проходит в корпус клапана и далее через штуцер в горелку
(рис. 36).
При засорении мундштука горелки кислород, имеющий большее давление, чем горючий газ, устремляется по шлангу в клапан. Шарик давлением кислорода прижимается к седлу и перекрывает проникновение кислорода в трубопровод горючего газа (рис. 37). Перед установкой необходимо очистить детали клапанов от следов коррозии и пыли.
Рис. 36. Нормальная работа клапана
| Сварщик. Электрогазосварщик. Итоговая аттестация | 49 |
Рис. 37. Работа клапана при обратном ударе пламени
3. Задача. Расшифруйте условное обозначение электродов на этикетке Э50А-ЦУ-7-5,0-УД ГОСТ 9467-75.
Е431(5-Б-20)
Э50А - тип электрода; ЦУ -7 - марка электрода; 5,0 - диаметр электрода;
У - для сварки углеродистых сталей; Д - толстое покрытие;
Е431(5) - характеристика наплавленного металла; Б - основное покрытие;
2 - для всех пространственных положений, кроме вертикального «сверху-вниз»; О - постоянный ток обратной полярности.
Билет № 14
Вопрос 1. Назначение и устройство сварочного выпрямителя.
Сварочные выпрямители служат для преобразования переменного тока в постоянный, предназначенный для питания сварочной дуги. С этой целью в выпрямителях используются полупроводниковые (селеновые, кремниевые или германиевые) выпрямительные элементы. Сварочный выпрямитель (рис. 38) состоит из понижающего трехфазного трансформатора 3 с подвижными катушками, выпрямительного блока 2 с охлаждающим вентилятором 1, пускорегулирующей и защитной аппаратурой, смонтированных в общем корпусе.
| Сварщик. Электрогазосварщик. Итоговая аттестация | 50 |
Рис. 38. Сварочный выпрямитель
Понижающий трехфазный трансформатор снижает напряжение сети до необходимого рабочего, а так же служит для регулирования сварочного тока изменением расстояния между первичной и вторичной обмотками. Внутри сердечника трансформатора находится ходовой винт с закрепленной на нем первичной обмоткой. Сварочный выпрямитель имеет два диапазона регулирования сварочного тока.
Сварка выпрямленным током может производиться на прямой и обратной полярности. При прямой полярности деталь подсоединяется к зажиму «+» источника, а электрод - к зажиму «-», при обратной полярности - наоборот.
На положительном полюсе в результате бомбардировки его электронами выделяется больше теплоты, чем на отрицательном. Исходя из этого, обратную полярность применяют при сварке тонколистового металла, чтобы не прожечь его, а также при сварке высоколегированных сталей во избежание их перегрева.
Обозначение выпрямителя читается следующим образом: ВД-401, где: В - выпрямитель; Д - для дуговой сварки;
40 - 400 А - номинальный ток;
1 - модель.
Многопостовой выпрямитель имеет маркировку ВДМ.
Вопрос 2. Защитные газы (назначение, классификация, свойства).
 качестве защитных газов при дуговой сварке плавлением применяют инертные или активные газы, а также смеси различных газов в разных пропорциях. Эти газы оттесняют воздух от сварочной ванны и тем самым предохраняют металл шва от воздействия азота и кислорода воздуха.
Инертные газы - это одноатомные газы, которые в чистом виде не вступают в химические реакции как с твердыми, так и с жидкими металлами и практически нерастворимы в большинстве из них. Из инертных газов для сварки используют аргон, гелий и их смеси.
Аргон (Аг) -это негорючий и невзрывоопасный газ без цвета и запаха.Выпускают его поГОСТу 10157-79, согласно которому аргон предназначается для использования в качестве защитной среды при сварке, резке и плавке активных и редких металлов и сплавов на их основе, алюминия, алюминиевых и магниевых сплавов, нержавеющих хромоникелевых жаропрочных сплавов и легированных сталей различных марок.
Получают аргон из атмосферного воздуха.
 зависимости от содержания примесей аргон выпускают двух сортов: высшего - не менее 99,992% (об.) Аг и первого - не менее 99,987% (об.) Аг. Хранят и транспортируют газообразный аргон в стальных баллонах под давлением 15 МПа (150 ат.).
Гелий (Не) -это инертный газ без цвета и запаха,значительно легче воздуха.Получают егопутем неоднократного сжатия и охлаждения природных газов до температур конденсации с
| Сварщик. Электрогазосварщик. Итоговая аттестация | 51 |
последующим отделением примесей. В небольшом количестве гелий находится в воздухе, из которого он может быть получен в качестве побочного продукта при производстве кислорода. Гелий примерно в 10 раз легче аргона, что усложняет защиту сварочной ванны и приводит к его повышенному расходу. Стоимость гелия примерно в 5 раз выше стоимости аргона.
Чаще всего гелий используют для образования инертных газовых смесей. Обладая большей плотностью, чем гелий, такие смеси лучше защищают металл сварочной ванны от воздуха.
Наибольшее применение получила инертная газовая смесь, состоящая из 70% (об.) аргона и 30% (об.) гелия. Выпускают гелий по ТУ 51-689-75 двух сортов: особой чистоты и высокой чистоты. Хранят и транспортируют его так же, как и аргон.
Активные газы защищают зону сварки от доступа кислорода и азота воздуха, но вместе с тем химически реагируют со свариваемым металлом или физически растворяются в нем.
Из активных газов для сварки используют в основном углекислый газ. Другие активные газы, такие как кислород, водород, азот, используют, как правило, для составления защитных газовых смесей.
Углекислый газ, или диоксид углерода(С02),в нормальных условиях представляет собойбесцветный газ без запаха. Он тяжелее воздуха, что обеспечивает хорошую газовую защиту сварочной ванны, но его накапливание в зоне сварки (выше 5%) может вызвать явление кислородной недостаточности и удушья. Поэтому рабочие места сварщиков должны быть оборудованы приточно-вытяжной вентиляцией.
Получают углекислый газ из отходящих газов при производстве аммиака, спиртов, нефтепереработки, а также на базе специального сжигания топлива. При повышении давления углекислый газ переходит в жидкое (углекислота), а затем - в твердое состояние (сухой лед). При испарении 1 кг жидкого диоксида углерода образуется 509 л газообразного диоксида углерода (углекислого газа).
Выпускают углекислый газ по ГОСТу 8050-76.
 зависимости от области применения, а также по физико-химическим показателям диоксид углерода выпускают трех марок: сварочный - не менее 99,5% (об.) С02, пищевой - не менее 98,8% (об.) С02 и технический - не менее 98,5% (об.) С02.
Хранят и транспортируют его в виде жидкости в стальных баллонах под давлением 490-588 МПа. В стандартный баллон емкостью 40 л заливают 25 л жидкого диоксида углерода, при испарении которого образуется 12600 л углекислого газа.
Кислород (02) -это бесцветный газ без запаха и вкуса,поддерживающий горение.Получаютего из атмосферного воздуха методом глубокого охлаждения или электролизом воды. Выпускают кислород по ГОСТу 5583-78. Хранят и транспортируют в стальных баллонах под давлением 15 МПа.
При дуговой сварке плавлением технический кислород используют при составлении защитных газовых смесей, таких как Аг+02; С02+02 и др.
Смесь аргона с 2-5% кислорода повышает устойчивость горения дуги и улучшает качество формирования сварного шва. Такие смеси рекомендуется применять при сварке плавящимся электродом легированных сталей, когда требуется струйный перенос электродного металла. При сварке низкоуглеродистых и низколегированных сталей плавящимся электродом применяют смесь углекислого газа с 20% кислорода, обеспечивающую глубокое проплавление и хорошее формирование шва, минимальное разбрызгивание, высокую плотность металла шва.
Водород (Н2) -это горючий газ,не имеющий цвета,запаха и вкуса.Смеси его с кислородом ивоздухом взрывоопасны.
 зависимости от способа получения водород выпускают по ГОСТу 3022-80 трех марок - А, Б
è В с содержанием от 95 до 99,99% (об.) Н2. Хранят и транспортируют в стальных баллонах под давлением 15 МПа.
Применяют водород для составления плазмообразующих смесей при плазменной сварке и резке. Так, для защиты сварочной ванны от окисления при плазменной сварке легированной стали, меди, никеля и сплавов на его основе используют смесь аргона с 5-8% водорода.
Аргоноводородную смесь, имеющую до 20% Н2, применяют при микроплазменной сварке. Наличие водорода в смеси обеспечивает сжатие столба плазмы, делает его более сконцентрированным. Кроме того, водород создает необходимую в ряде случаев восстановительную атмосферу.
| Сварщик. Электрогазосварщик. Итоговая аттестация | 52 |
Азот (N2) -это бесцветный газ без запаха плотностью1,25кг/м3.Получают его изатмосферного воздуха способом глубокого охлаждения. Выпускают азот по ГОСТу 9293-74 газообразным и жидким. Хранят и транспортируют его в стальных баллонах под давлением 15 МПа.
По физико-химическим показателям газообразный азот разделяют на четыре сорта: высший - не менее 99,994% (об.) N2, первый - не менее 99,6% (об.) N2, второй - не менее 99% (об.) N2, третий - не менее 97% (об.) N2.
Используют азот при составлении защитных газовых смесей. Так, смесь аргона с добавкой 10-30% (об.) азота применяют при сварке меди, а также аустенитной нержавеющей стали некоторых марок.
Для предохранения от коррозии и быстрого опознавания баллоны с защитными газами окрашивают в различные цвета и делают на них соответствующие надписи (табл. 4).
| Окраска баллонов для защитных газов | Таблица 4 | ||||
| Наименование | Окраска баллона | Текст надписи | Цвет надписи | Цвет полосы | |
| газа | |||||
| Азот | Черная | Азот | Желтый | Коричневый | |
| Аргон сырой | Аргон сырой | Белый | Белый | ||
| Аргон | Аргон | Синий | Синий | ||
| технический | технический | ||||
| Аргон чистый | Серая | Аргон чистый | Зеленый | Зеленый | |
| Водород | Темно- зеленая | Водород | Красный | ||
| Воздух | Черная | Сжатый воздух | Белый | ||
| Гелий | Коричневая | Гелий | |||
| Кислород | Голубая | Кислород | Черный | ||
| Углекислота | Черная | Углекислота | Желтый | ||
| Все другие | Наименование | ||||
| негорючие газы | газа | ||||
3. Задача. Объясните ваши действия по окончании отбора газа из баллона.
По окончании отбора газа из баллона необходимо следить за его остаточным давлением. Баллоны для сжатых газов (кислорода) при отправке на завод-наполнитель должны иметь
остаточное давление газа не менее 0,05 МПа.
Баллоны с растворенным ацетиленом должны иметь остаточное давление не менее 0,05-0,1 МПа (в зависимости от температуры). Это необходимо для того, чтобы проверить, какой газ был в баллоне, во избежание образования взрывоопасных смесей.
Билет № 15
Вопрос 1. Основные требования к сварке низко- и среднеуглеродистых сталей.
Различают:
• низкоуглеродистые стали, содержащие до0,25%углерода;
• среднеуглеродистые, содержащие от0,25до0,6%углерода;
• высокоуглеродистые, содержащие от0,6до2,0%углерода.
К углеродистым относят стали, не содержащие легирующих компонентов (кроме углерода). В низкоуглеродистых сталях присутствуют марганец и кремний, однако они не считаются легирующими компонентами, если содержание марганца не превышает 1% и кремния 0,8%.
Большинство сварных конструкций изготовляется из низкоуглеродистых сталей, выпускаемых в виде листов и фасонного проката, - уголка, швеллеров, двутавровых балок и пр.
Дуговая сварка.
Для сварки низкоуглеродистых сталей применяют электроды типов Э42, Э42А, Э46 по ГОСТу 9467-60 с рутиловыми, фтористо-кальциевыми, рудно- кислыми и органическими покрытиями. Род тока, полярность и величину тока выбирают в соответствии с характером покрытия, толщиной металла, типом шва и диаметром электрода.
Низкоуглеродистые стали хорошо свариваются дуговой сваркой и другими способами.
| Сварщик. Электрогазосварщик. Итоговая аттестация | 53 |
Применяются электроды различных марок с покрытиями типов АНО, УОНИ, ОЗС, ЦМ, MP, УП, К и др.
Выбор электрода должен обеспечивать:
• равнопрочность сварного соединения с основным металлом;
• бездефектные швы;
• заданный состав металла шва.
Для особо ответственных конструкций используют электроды с основным покрытием типа Э42А марок УОНИ-13/45, УП-1/45, обеспечивающие повышенные пластические свойства и стойкость металла шва против кристаллизационных трещин.
При сварке угловых швов толстого металла и первого слоя многослойного шва, когда скорость охлаждения достаточно велика, иногда используют предварительный подогрев основного металла до 120-150ºС для предупреждения появления закалочных структур и кристаллизационных трещин.
Среднеуглеродистые стали (углерод от0,26до0,45%).При их сварке применяетсяпредварительный и сопутствующий подогрев при сварке до температуры 250-300°С.
Высокотемпературный подогрев вреден, так как вызывает появление трещин вследствие увеличения глубины провара основного металла и повышения содержания углерода в металле шва.
Лучшие результаты дает сварка постоянным током прямой полярности. Высокую стойкость металла шва против кристаллизационных трещин и необходимую прочность сварного соединения обеспечивает применение электродов УОНИ-13/55 и УОНИ-13/45.
Во избежание образования хрупких и малопластичных закалочных структур в околошовной зоне полезно медленное остывание изделия после сварки.
 ряде случаев приходится прибегать к последующей термической обработке (закалке с отпуском).
Из высокоуглеродистых сталей, как правило, не изготавливают сварные конструкции. Необходимость их сварки может возникнуть при ремонтных работах, наплавке.
 этом случае применяют те же приемы сварки и наплавки, что и для других плохо сваривающихся сталей (предварительная и последующая термообработка, предварительный и сопутствующий подогрев, соответствующие марки электродов и режимы сварки).
Газовая сварка.
Низкоуглеродистые стали свариваются газовой сваркой без особых затруднений. Сварку ведут нормальным пламенем и, как правило, без флюса.
Наконечник горелки при левом способе сварки выбирают из расчета расхода ацетилена 100-130 дм3/ч на 1 мм толщины свариваемого металла, а при правом способе - 120-150 дм3/ч на 1 мм толщины металла.
Кромки под сварку подготавливают в зависимости от толщины свариваемого изделия. Диаметр присадочной проволоки также подбирается в зависимости от толщины свариваемого металла по следующей формуле:
• при левом способе сварки dп=S/2+1 мм;
• при правом способе сварки dп=S/2 мм,
где dп - диаметр присадочной проволоки, мм; S - толщина свариваемого металла, мм.
Высококвалифицированные сварщики применяют пламя большой мощности, наконечник выбирают из расчета расхода ацетилена 150-200 дм3/ч на 1 мм толщины свариваемого металла, используя при этом присадочную проволоку большего диаметра; пламя горелки должно быть нормальным. Производительность сварки при этом повышается.
Для неответственных конструкций в качестве присадки применяют сварочную проволоку Св-08 и Св-08А. При сварке этими проволоками часть компонентов, таких как С, Si и Мn, выгорают, а металл шва приобретает крупнозернистую структуру. Предел прочности такого соединения ниже предела прочности основного металла.
Для получения равнопрочного с основным металлом соединения при сварке ответственных конструкций необходимо применять кремнемарганцовистую сварочную проволоку Св-08Г, Св-08ГА, Св-10ГА или Св-14ГС.
Во время сварки необходимо следить за тем, чтобы кромки свариваемого металла и конец присадочной проволоки расплавлялись одновременно. Конец присадочной проволоки должен быть
| Сварщик. Электрогазосварщик. Итоговая аттестация | 54 |
погружен в ванночку расплавленного металла. Нельзя допускать, чтобы капли расплавленного металла попадали на нерасплавленные кромки основного металла, так как это приводит к непровару, что снижает механические характеристики соединения.
Если конец присадочной проволоки прилипает к свариваемым кромкам основного металла, это значит, что они недостаточно нагреты.
В процессе сварки следует избегать отклонения сварочного пламени от ванны расплавленного металла шва, так как это может привести к окислению металла шва кислородом воздуха.
Сварные швы должны иметь равномерно чешуйчатую поверхность, а также равномерную ширину и высоту наплавленного валика.
Переход от основного металла к наплавленному должен быть плавным, без подрезов. В процессе сварки горелкой производят равномерные и непрерывные колебательные и поступательные движения. Колебательные движения выбираются в зависимости от толщины свариваемого металла.
Для уплотнения и повышения пластичности наплавленного металла применяют проковку и последующую термообработку шва. Проковку рекомендуется начинать при температуре светло-красного и заканчивать при температуре темно-красного каления.
Проковка при более низкой температуре может привести к появлению микроскопических трещин в металле шва или околошовной зоне.
При сварке ответственных и толстостенных изделий применяют термическую обработку сварных соединений. В качестве горючего газа при сварке низкоуглеродистой стали применяют ацетилен или пропан-бутан; пропан-бутановым пламенем сваривают таким образом, чтобы расстояние от конца ядра пламени до свариваемой поверхности было 8-10 мм. Пропан-бутан применяется для сварки неответственных деталей.
Для сварки высокоуглеродистых сталей используются флюсы.
Вопрос 2. Сварочные автоматы (назначение, устройство, принцип действия, основные характеристики).
Общие сведения и классификация автоматов для дуговой сварки. При автоматических имеханизированных способах сварки помимо источников питания дуги необходимо иметь специальное оборудование, позволяющее исключить ручное ведение сварочного процесса. При этом требуется механизировать выполнение двух основных технологических движений: подачу электрода в зону сварки и перемещение дуги вдоль свариваемых кромок.
Если при сварочном процессе оба эти движения осуществляются механизированным путем, то такой процесс рассматривается как автоматическая сварка.
Если одно из движений - подача электрода в зону сварки - осуществляется механизированным способом, а другое - перемещение дуги вдоль свариваемых кромок - вручную, то такой процесс рассматривается как механизированная (полуавтоматическая) сварка.
Если оба движения выполняются вручную сварщиком, то такой процесс называется ручной дуговой сваркой.
Сварочные аппараты, обеспечивающие автоматическое выполнение основных технологических перемещений электрода и дуги с поддержанием постоянства заданных параметров сварочного режима (напряжения дуги, сварочного тока, скорости сварки), называют автоматами.
Основной частью автоматов является сварочная головка, представляющая собой электромеханическое устройство, осуществляющее автоматическую подачу в зону дуги плавящегося электрода или присадочного металла.
Сварочную головку, закрепленную неподвижно относительно изделия, называют подвесной автоматической головкой. В подвесных головках отсутствует механизм перемещения самой головки. В этом случае относительно дуги перемещают объект сварки с помощью вспомогательного устройства или сварочного приспособления.
Если же в конструкции сварочного аппарата имеется механизм для перемещения головки, то ее называют самоходной. Перемещение самоходной головки обычно производится по специальной направляющей. Такой аппарат называют автоматом подвесного типа.
Если в конструкции автомата тележка с укрепленной на ней головкой может перемещаться непосредственно по свариваемому изделию, то такой автомат называют сварочным трактором (рис. 39).
| Сварщик. Электрогазосварщик. Итоговая аттестация | 55 |
В основе классификации автоматов лежат различные признаки: тип электрода, способ перемещения, характер защиты и др.
Рис. 39. Схема автомата для сварки плавящимся электродом:
1 - тележка; 2 - подающий механизм; 3 - кассета с электродной проволокой; 4 - горелка; 5 - пульт управления
По типу применяемого электрода автоматы подразделяют на:
• автоматы с плавящимся электродом;
• автоматы с неплавящимся (вольфрамовым) электродом.
По способу перемещения тележки различают:
• автоматы тракторного типа;
• кареточные.
По способу защиты сварочной ванны различают автоматы:
• для сварки под флюсом;
• в среде защитных газов;
• универсальные.
По пространственному выполнению сварных соединений различают автоматы для сваркишвов в:
• нижнем;
• вертикальном;
• горизонтальном положениях;
• кольцевых поворотных и неповоротных стыков;
• кольцевых в горизонтальной плоскости.
По способу поддержания постоянства параметров дуги выпускают автоматы:
• с принудительным регулированием дуги;
• саморегулированием.
По числу горящих дуг различают автоматы для сварки:
• одной дугой;
• двумя дугами;
• трехфазной дугой.
Комплектование и основные узлы сварочных автоматов. Сварочные автоматыкомплектуются из следующих основных узлов:
• сварочной головки;
• тележки;
• пульта управления;
• аппаратного шкафа;
• кассет со сварочной проволокой.
Основными элементами сварочной головки являются механизм подачи проволоки, подающие ролики, токоподводящий мундштук и устройства для установочных перемещений головки.
| Сварщик. Электрогазосварщик. Итоговая аттестация | 56 |
Механизм подачи состоит из электродвигателя и редуктора. При использовании электродвигателей переменного тока применяют регулируемые редукторы. Электродвигатели постоянного тока могут работать в сочетании с нерегулируемыми редукторами.
Подающие ролики расположены на выходных валах редуктора. Их назначение - стабильная подача сварочной проволоки без проскальзывания. Обычно это достигается при использовании двух пар подающих роликов.
К корпусу редуктора крепится токоведущий мундштук для обеспечения электрического контакта и направления проволоки в сварочную ванну. Мундштук должен обеспечивать минимальное блуждание торца электрода относительно сварочной ванны. Для этого иногда на головку перед мундштуком устанавливают роликовый правильный механизм для правки проволоки. Кроме того, в мундштуке должен обеспечиваться надежный электрический контакт со сварочной проволокой.
Конструкции мундштуков различны в зависимости от способа сварки, диаметра и жесткости проволоки. Для сварки электродной проволокой большого диаметра (3-5 мм) наибольшее распространение получили мундштуки с роликовым скользящим контактом.
При использовании проволок меньшего диаметра (0,8-2,5 мм) применяют трубчатые мундштуки. Скользящий контакт поддерживается за счет сменных наконечников мундштука.
Применяют также мундштуки колодочного типа, состоящие из двух подпружиненных колодок, и мундштуки сапожкового типа.
Конструкция подвески сварочной головки должна обеспечивать возможность ее установочных перемещений: вертикальное - для установления необходимого вылета электрода или угла наклона его относительно свариваемого стыка; поперечное - для установки торца электрода по центру стыка в начале и корректировки его в процессе сварки.
Тележка предназначена для перемещения головки вдоль свариваемого стыка. В большинстве автоматов тележка выполняет роль базового элемента. На ее корпусе устанавливают сварочную головку, кассету для проволоки и пульт управления автоматом. Тележка должна обеспечивать плавность хода в широком диапазоне скоростей сварки.
Различают тележки тракторного и кареточного типов.
Тележка тракторного типа перемещается с помощью бегунковых колес либо понаправляющим рельсам, либо непосредственно по свариваемому изделию.
Тележка кареточного типа перемещается только по направляющим стапеля или устройствакрепления самого автомата. Конструкция направляющих элементов зависит от формы свариваемого стыка.
Для сварки продольных прямолинейных швов часто применяют консольные направляющие. Автоматы консольного типа универсальны. Их можно использовать и для сварки поворотных кольцевых швов. Применяются также направляющие портального типа, смещенные относительно изделия и установленные непосредственно на приспособлениях с закрепленными в них изделиями. В автоматах для сварки неповоротных кольцевых стыков каретка перемещается по направляющим, имеющим форму окружности.
Для перемещения каретки используют механизмы с бегунковыми колесами, зубчатыми рейками, ходовыми винтами. Тележки автоматов перемещаются с помощью электродвигателей через редуктор. В автоматах с электроприводом постоянного тока скорость перемещения тележки регулируется изменением частоты вращения двигателя. В приводах переменного тока настройку скорости тележки осуществляют сменными шестернями в редукторе.
 зависимости от способов сварки сварочные автоматы могут снабжаться дополнительными устройствами. Так, при сварке под флюсом сварочные автоматы имеют специальную флюсовую аппаратуру, предназначенную для подачи флюса в зону сварки, удержания его на поверхности шва во время сварки и уборки его по окончании процесса. Такие устройства выполняются в виде съемных бункеров, в которые флюс засыпается и подается самотеком в место сварки в ходе выполнения сварного шва. Иногда применяют специальные флюсоподающие и убирающие аппараты, работающие с помощью сжатого воздуха.
 автоматах для сварки в защитных газах вместо обычного токоподводящего мундштука используется специальная сварочная горелка, в которой помимо токоподвода, имеются устройства для подачи защитного газа в зону сварки и принудительного охлаждения горелки от перегрева.
| Сварщик. Электрогазосварщик. Итоговая аттестация | 57 |
Основные принципы работы сварочных автоматов. Устойчивый процесс сварки ихорошее качество сварных швов обеспечиваются при оптимально выбранных параметрах режима сварки.
К основным параметрам режима относят:
• напряжение дуги;
• силу сварочного тока;
• скорость сварки.
Эти параметры необходимо не только правильно установить, но и поддерживать их неизменно постоянными в процессе сварки.
Наиболее часто подвержено изменениям напряжение дуги, находящееся в прямой зависимости от ее длины. При сварке плавящимся электродом постоянство длины дуги обеспечивается при равенстве скорости подачи электродной проволоки в зону сварки и скорости ее расплавления.
Если скорость подачи проволоки больше скорости ее расплавления, то произойдет уменьшение длины дуги и может возникнуть короткое замыкание электрода с изделием.
Если скорость расплавления проволоки больше скорости ее подачи, то дуга удлиняется вплоть до обрыва и прекращения процесса.
Нарушение равенства скоростей происходит по ряду причин: колебания напряжения в сети, наличие волнистости и неровностей свариваемых поверхностей деталей, неравномерность подачи электродной проволоки за счет пробуксовывания в подающих роликах, наличие прихваток по длине свариваемых кромок, воздействие магнитного дутья, отклоняющего дугу, и т. д.
Сварочная головка автомата реагирует на эти нарушения и восстанавливает нормальную (заданную) длину дуги.
В применяемых сварочных автоматах используют два принципа регулирования дуги по напряжению:
• саморегулирование дуги при постоянной скорости подачи электрода;
• принудительное регулирование, при котором скорость подачи электрода автоматически изменяется в зависимости от напряжения дуги.
На основе принципа саморегулирования дуги разработан ряд сварочных автоматов, работающих с постоянной, не зависящей от напряжения дуги скорости подачи проволоки. Они просты в устройстве и надежны в работе.
Другой вид автоматов основан на изменении скорости подачи электродной проволоки в
зависимости от напряжения на дуге. Если по какой-то причине длина дуги возрастает, то возрастает
è напряжение дуги. Двигатель привода подачи электродной проволоки начнет вращаться быстрее, увеличивая скорость подачи проволоки.
3. Задача. Перед вами несколько редукторов. Объясните, как определить по внешнему виду, для какого газа они предназначены.
Редукторы окрашиваются в те же цвета, что и баллоны, на которые они устанавливаются. Также кислородный редуктор имеет правую резьбу крепления, а ацетиленовый - левую, причем фиксируется еще хомутом.
Билет № 16
Вопрос 1. Флюсы (назначения, классификация, применение).
Сварочные флюсы применяют при автоматической и механизированной дуговой сварке под флюсом, при ручной дуговой сварке чугуна и цветных металлов. Они представляют собой сыпучее зернистое вещество, которое при расплавлении образует жидкий шлак, защищающий металл сварного шва от азота и кислорода воздуха.
Кроме того, назначение флюсов следующее:
• обеспечение устойчивого горения дуги;
• раскисление сварочной ванны и получение плотных швов без пор и шлаковых включений;
• легирование металла шва;
• уменьшение потерь электродного металла на угар и разбрызгивание;
• улучшение формирования шва;
| Сварщик. Электрогазосварщик. Итоговая аттестация | 58 |
• сохранение теплоты в зоне сварки, вследствие чего химические реакции между жидким металлом и шлаком проходят более полно.
По способу изготовления флюсы делят на:
• плавленые;
• неплавленые.
Плавленые флюсы изготовляют сплавлением флюсовой шихты определенного состава в электрических или пламенных печах с последующей ее грануляцией до получения крупинок (зерен) требуемого размера.
По строению зерен плавленые флюсы разделяют на:
• стекловидные;
• пемзовидные.
Стекловидный флюс представляет собой прозрачные зерна с острыми гранями,окрашеннымив зависимости от состава флюса в различные цвета. Для его получения жидкий расплав флюса при 1200-1250°С тонкой струей сливают в бак с холодной проточной водой. Расплав быстро затвердевает и растрескивается на мелкие зерна.
Пемзовидный флюс представляет собой зерна пенистого материала также различных оттенков.При выливании в воду жидкого расплава флюса, нагретого до 1550-1600°С, пары воды вспенивают расплавленную массу, образуя пемзовидный флюс.
Плавленые флюсы (ГОСТ 9087-81), применяемые при автоматической и механизированной дуговой и электрошлаковой сварке и наплавке стали, выпускают 21 марки.
Размер зерен флюса - от 0,25 до 4 мм. Флюсы - стекловидный с размером зерен не более 2,5 мм и пемзовидный с размером зерен не более 4 мм – предназначены для автоматической сварки проволокой диаметром не менее 3 мм. Стекловидный флюс с размером зерен не более 1,6 мм предназначен для автоматической и механизированной сварки проволокой диаметром не более 3 мм.
Флюс упаковывают в бумажные мешки или другую тару, обеспечивающую его сохранность при транспортировании. Масса одного упаковочного места должна быть не более 50 кг.
Плавленые флюсы различных марок имеют разные области применения. Например: АН-17М, АН-43, АН-47 - для дуговой сварки и наплавки углеродистых низколегированных сталей.
Кроме плавленых широко применяют и неплавленые (керамические) флюсы, получаемые скреплением частиц флюсовой шихты без их расплавления. Они представляют собой механическую смесь тонкоизмельченных природных минералов, ферросплавов и силикатов, сцементированных жидким стеклом и гранулированных на крупинки определенных размеров. Каждое зерно (крупинка) керамического флюса состоит из прочно соединенных мелких частичек и содержит все компоненты флюса в определенном соотношении.
Керамические флюсы различных марок имеют определенные области применения, например: АНК-35 и АНК-36 используют для сварки углеродистых сталей; АНК-47 и АНК-48 - для сварки низколегированных сталей; АНК-45 - для сварки высоколегированных сталей; АНК-18, АНК-19 и АНК-40 - при наплавочных работах;
АНК-3 служит добавкой (в количестве 5-15%), применяемой в смеси с плавлеными флюсами АН-348А, ОСЦ-45, АН-60 и другими для повышения стойкости швов против образования пор. Наиболее распространенным видом флюса является вещество бура.
Керамические флюсы гигроскопичны, поэтому хранить их следует в герметически закрывающейся упаковке. Ввиду небольшой прочности зерен транспортировать керамический флюс рекомендуется в жесткой таре - металлических банках или картонных барабанах.
Вопрос 2. Способы газовой сварки (назначение, техника выполнения).
В практике различают два способа ручной газовой сварки: правый и левый.
Левым способом газовой сварки(рис. 40,а)называется такой способ,при котором сваркуведут справа налево, сварочное пламя направляют на еще несваренные кромки металла, а присадочную проволоку перемещают впереди пламени.
Левый способ наиболее распространен и применяется при сварке тонких и легкоплавких металлов. При левом способе сварки кромки основного металла предварительно подогревают, что обеспечивает хорошее перемешивание сварочной ванны. При этом способе сварщик хорошо видит свариваемый шов, поэтому внешний вид шва получается лучше, чем при правом способе.
| Сварщик. Электрогазосварщик. Итоговая аттестация | 59 |
Правый способ сварки(рис. 40, 6) -это такой способ,когда сварку выполняют слева направо,сварочное пламя направляют на сваренный участок шва, а присадочную проволоку перемещают вслед за горелкой.
Мундштуком горелки при правом способе выполняют незначительные поперечные колебания.
Так как при правом способе пламя направлено на сваренный шов, то обеспечивается лучшая защита сварочной ванны от кислорода и азота воздуха и замедленное охлаждение металла шва в процессе кристаллизации. Качество шва при правом способе выше, чем при левом. Теплота пламени рассеивается меньше, чем при левом способе.
Поэтому при правом способе сварки угол разделки шва делается не 90°, а 60-70°, что уменьшает количество наплавляемого металла и коробление изделия.
Правый способ экономичнее левого, производительность сварки при правом способе на 20-25% выше, а расход газов на 15-20% меньше, чем при левом.
Правый способ целесообразно применять при сварке деталей толщиной более 5 мм и при сварке метал лов с большой теплопроводностью. При сварке металла толщиной до 3 мм более производителен левый способ.
Рис. 40. Способы сварки: а - левый; б - правый
Мощность сварочной горелки для стали при правом способе выбирается из расчета ацетилена 120-150 дм3/ч, а при левом - 100-130 дм3/ч на 1 мм толщины свариваемого металла.
Диаметр присадочной проволоки выбирается в зависимости от толщины свариваемого металла и способа сварки.
При левом способе сварки диаметр присадочной проволоки d=S/2+1 мм, а при правом d=S/2 мм, где S - толщина свариваемого металла, мм.
3. Задача. Нужно, используя газовую сварку, соединить трубы диаметром 45 мм, толщиной стенки 3 мм. Назовите диаметр проволоки, количество слоев сварки.
Трубы сваривают в один слой поворотным способом, левым способом, так как он применяется при сварке металла толщиной до 5 мм, диаметр проволоки 2,5 мм.
| Сварщик. Электрогазосварщик. Итоговая аттестация | 60 |
Билет № 17
Вопрос 1. Металлургические процессы при сварке плавлением.
Сварка отличается от других металлургических процессов следующими особенностями: а) происходит при высокой температуре нагрева; б) протекает с большой скоростью; в) характеризуется очень малыми объемами нагретого и расплавленного металла; г) при сварке имеет место быстрый отвод тепла от расплавленного металла сварочной ванны в прилегающие к ней зоны твердого основного металла; д) на расплавленный металл в зоне сварки воздействуют окружающие его газы и шлаки.
Высокая температура при сварке сильно ускоряет процессы плавления электродного и основного металла, электродного покрытия и флюса. При этом происходит выделение газов (в основном за счет окисления углерода), испарение, разбрызгивание и окисление веществ, участвующих в химических реакциях в зоне сварки.
Молекулы кислорода, азота, водорода при высоких температурах дуги частично распадаются на атомы (диссоциируют). В атомарном состоянии эти элементы обладают высокой химической активностью. Вследствие этого окисление элементов, насыщение металла азотом, поглощение водорода в процессе сварки протекают более интенсивно, чем при обычных металлургических процессах.
Малые объемы расплавленного металла в сварочной ванне и интенсивный отвод тепла в окружающий металл обусловливают кратковременность протекающих химических реакций.
Химический состав, структура и плотность металла шва зависят от состава основного и присадочного металла, характера и состава газов, окружающих жидкий металл, режима сварки и прочих факторов.
Указанные особенности металлургических процессов при сварке затрудняют получение сварных швов высокого качества.
Рассмотрим основные реакции в зоне сварки для стали, как наиболее распространенного металла, подвергаемого сварке.
Окисление. Кислород является наиболее вредной примесь
