2020-05-12
276
Сварной шов имеет следующие зоны: основной металла, металл шва, зона сплавления, зона термического влияния.
Основной металл, который в процессе сварки нагревается и частично расплавляется.Чемвыше температура нагрева, тем большие изменения будет претерпевать металл.
Металл шва образуется в результате кристаллизации расплавленных основного иэлектродного (присадочного) металлов. Доля электродного металла шва составляет при ручной дуговой сварке от 50 до 70%, при сварке под флюсом - от 30 до 40%.
Зона сплавления, расположенная на границе между основным и наплавленным металлом.Еслизерна основного и наплавленного металла хорошо срослись и как бы проникают друг в друга, то такие швы обладают наибольшей прочностью. Зона сплавления имеет очень малую ширину и трудно различима, так как сливается с границей шва. Если между зернами основного металла и металла шва имеется пленка окислов, то в этом месте шов обладает пониженной прочностью из-за нарушения сцепления частиц основного и наплавленного металла.
|
|
|
Зона термического влияния. За зоной сплавления располагается участок основного металла,где он не изменяет своего первоначального химического состава. Однако структура основного металла на этом участке меняется под влиянием нагревания при сварке. Этот участок носит название зоны термического (теплового) влияния, или зоны влияния.
Здесь основной металл уже не нагревается до температуры плавления, хотя температура его достаточно высока и лежит в пределах 1100-1500°С, что вызывает значительный рост зерен на данном участке, что влияет на прочность шва.
Ширина зоны термического влияния зависит от вида, способа и режима сварки - при ручной дуговой сварке она равна 2,5-6 мм, при механизированной сварке - 2,5-4 мм, при сварке в защитных газах - 1-2,5 мм.
Вопрос 2. Ручные резаки (назначение, устройство, принцип действия, требования техники безопасности).
Резаки служат для смешения горючего газа с кислородом, образования подогревающего пламени и подачи к разрезаемому металлу струи режущего кислорода.
Ручные резаки для газовой резки классифицируются по следующим признакам:
• по роду горючего газа, на котором они работают, -для ацетилена,газов-заменителей,жидкихгорючих;
• по принципу смешения горючего газа и кислорода - на инжекторные и безынжекторные;
• по назначению - на универсальные и специальные;
• по виду резки -для разделительной,поверхностной,кислородно-флюсовой,копьевой.
В настоящее время щирокое применение получили универсальные резаки. К универсальным резакам предъявляют следующие основные требования: возможность резки стали толщиной от 3 до 300 мм и в любом направлении, устойчивость против обратных ударов, малая масса и удобство в обращении.
|
|
|
Как и сварочные горелки, резаки имеют инжекторное устройство, обеспечивающее нормальную работу при любом давлении горючего газа. Инжекторный резак отличается от
| Сварщик. Электрогазосварщик. Итоговая аттестация | 62 |
инжекторной горелки тем, что имеет отдельный канал для подачи режущего кислорода и специальную головку, которая представляет собой два сменных мундштука - внутренний и наружный.
Ацетиленокислородный инжекторный резак (рис. 41) состоит из двух основных частей - ствола и наконечника.
Рис. 41. Принципиальная схема инжекторного резака
Ствол состоит из рукоятки7с ниппелями5и6для присоединения кислородного иацетиленового рукавов, корпуса 8 с регулировочными кислородным 4 и ацетиленовым 9 вентилями, инжектора 10, смесительной камеры 12, трубки 13, головки резака 1 с внутренним мундштуком 14 и наружным 15, трубки режущего кислорода 2 с вентилем 3. Ствол присоединяется к корпусу 8 накидной гайкой 11.
Кислород из баллона поступает в резак через ниппель 5 и в корпусе разветвляется по двум каналам. Часть газа, проходя через вентиль 4, направляется в инжектор 10.
Выходя из инжектора с большой скоростью, струя кислорода создает разрежение и подсасывает ацетилен, образующий с кислородом в камере 12 горючую смесь, которая, проходя через зазор между наружными и внутренними мундштуками, сгорает, образуя подогревающее пламя.
Другая часть кислорода через вентиль 3 поступает в трубку 2 и, выходя через центральный канал внутреннего мундштука 14, образует струю режущего кислорода.
Основной деталью резака является мундштук, который в процессе резки быстро изнашивается. Для получения качественного реза необходимо иметь правильные размеры и необходимую чистоту каналов мундштука.
Мундштуки, которые используются в резаках, разделяются на две группы. К первой группе относятся цельные неразборные мундштуки (рис. 42, а).
Ко второй группе относятся составные мундштуки, состоящие из двух самостоятельных мундштуков. Они имеют кольцевую щель для выхода горючей смеси (рис. 42, б). Горючая смесь поступает по кольцевому зазору между внутренним и наружным мундштуками. По центральному каналу внутреннего мундштука подается режущий кислород.
Конструкции многосопловых составных мундштуков изображены на рис. 42, в, г. Составные резаки с кольцевой щелью легче изготовлять и заменять. Перед началом работы необходимо ознакомиться с инструкцией по эксплуатации резака и убедиться в его исправности.
| Сварщик. Электрогазосварщик. Итоговая аттестация | 63 |
Рис: 42. Схемы конструкций мундштуков:
а - неразборные; б - составные; в, г - многосопловые
Прежде чем начать работу, проверяют правильность присоединения шлангов к резаку (кислородный шланг присоединяют к штуцеру с правой резьбой, шланг с горючим газом - к штуцеру с левой резьбой), инжекцию в каналах горючего газа, герметичность всех разъемных соединений.
Резак зажигают в такой последовательности.
1. Открывают на 1-4 оборота вентиль подогрева кислорода и создают разрежение в газовых каналах, затем открывают вентиль для газа и зажигают горючую смесь.
2. Подогревающее пламя регулируют кислородным и газовым вентилями.
После этого приступают к резке. Металл нагревают подогревающим пламенем до соломенного цвета, открывают вентиль режущего кислорода и выполняют резку.
3. Если нужно погасить пламя, то в первую очередь перекрывают вентиль горючего газа, а затем - кислородный.
В процессе резки по мере нагрева мундштука необходимо регулировать подогревающее пламя до нормального. При сильном нагреве наконечника его охлаждают водой.
|
|
|
4. Чтобы вода не попадала в каналы резака, закрывают только газовый вентиль, оставляя кислородный открытым.
5. При засорении каналов мундштуков их прочищают медной или алюминиевой иглой. При разборке резаков сначала отсоединяют ствол от корпуса, затем из корпуса вывертывают кислородный и газовый вентили, инжектор и снимают наружный и внутренний мундштуки.
6. При резке могут возникнуть следующие неисправности: отсутствие подсоса в канале горючего газа, вентили не перекрывают подсоса в канале горючего газа, частые хлопки пламени, утечка газа в соединениях и др.
Отсутствие подсоса в газовом канале возникает из-за засорения инжектора, смесительной камеры и каналов мундштука, плохой затяжки инжектора и накидной гайки смесительной камеры.
Частые хлопки пламени возникают при засорении мундштука, инжектора и смесительной камеры, при перегреве мундштука или недостаточном давлении подогревающего кислорода.
Утечка газа в соединениях вызывается ослаблением соединений и износом прокладок. Все мелкие неисправности - перекос мундштуков, негерметичность соединений, прочистка инжектора и каналов мундштуков, снятие нагара и брызг с поверхности мундштука и др. резчик устраняет во время работы. Более сложный ремонт, требующий специального инструмента, выполняется с разрешения руководства предприятия.
| Сварщик. Электрогазосварщик. Итоговая аттестация | 64 |
3. Задача. Назовите максимально допустимое рабочее давление, которое может быть при работе с кислородным баллоном, ацетиленовым баллоном, ацетиленовым переносным генератором.
Кислородный баллон рассчитан на рабочее давление 15 МПа, ацетиленовый - максимальное давление 3 МПа, ацетиленовый генератор - низкого давления до 0,02 МПа, среднего - от 0,02 до 0,15 МПа.
Билет № 18
Вопрос 1. Устройство и назначение сварочного преобразователя.
Сварочный преобразователь (рис. 43) представляет собой машину, служащую для преобразования переменного тока в постоянный сварочный ток.
|
|
|
Он состоит из сварочного генератора постоянного тока и приводного трехфазного асинхронного электродвигателя 8, сидящих на одном валу и смонтированных в общем корпусе. Сварочный генератор состоит из корпуса 11 с укрепленными на нем магнитными полюсами 10 и приводимого во вращение якоря 12.
Рис. 43. Сварочный преобразователь
Тело якоря набрано из отдельных лакированных пластин электротехнической стали. В продольных пазах его уложены витки обмотки. Рядом с якорем находится коллектор, состоящий из большого числа изолированных друг от друга медных пластинок 1, к которым припаяны начала и концы каждой группы витков якоря.
Магнитное поле внутри генератора создается магнитными полюсами обмоток возбуждения, которые питаются постоянным током от щеток 2 самого генератора. В распределительном устройстве 4 размещены пакетный выключатель, регулировочный реостат 3, вольтметр 6, доски зажимов 5 высокого и низкого напряжения и другая аппаратура. При включении электродвигателя якорь начинает вращаться в магнитном поле и в витках его возникает переменный ток, который с помощью коллектора преобразуется в постоянный.
К коллектору прижимаются угольные щетки 2, с помощью которых постоянный ток снимается с коллектора и подводится к зажимам 5 («+» и «-»). К этим же зажимам присоединяют сварочные провода, подводящие сварочный ток к электроду и изделию. Для охлаждения преобразователя во время его работы на валу имеется вентилятор 7.
Ходовая часть преобразователя состоит из переднего поворотного колеса с тягой 9 и двух задних колес, сидящих на одной оси. Это позволяет передвигать его на небольшое расстояние. Для подъема и перемещения преобразователя предусмотрены два рым-болта.
| Сварщик. Электрогазосварщик. Итоговая аттестация | 65 |
Сварочный ток регулируется с помощью маховичка 3 реостата: при вращении его по часовой стрелке сварочный ток увеличивается, и наоборот.
Вопрос 2. Наплавочные работы (виды, назначение, технология, материалы).
Наплавка деталей и восстановление изношенных деталей наплавкой - эффективный и экономичный способ продления срока службы деталей и машин.
Наплавку выполняют с помощью сварки, преимущественно дуговой, для наложения необходимого слоя металла на поверхность детали с целью повышения ее стойкости против истирания, повышенных температур, абразивного изнашивания, коррозии и других видов разрушения.
Наплавку применяют для восстановления размеров изношенных деталей и создания слоя металла и поверхности детали, отличающегося по своим свойствам от основного металла детали повышенной износостойкостью, антикоррозионностью, жаростойкостью и другими свойствами.
Наиболее распространены ручная дуговая наплавка покрытыми электродами, наплавка неплавящимися угольным или вольфрамовым электродом в среде защитного газа, наплавка в углекислом газе, под слоем флюса, вибродуговая наплавка.
По степени механизации процесса различают наплавку:
• ручную дуговую покрытыми электродами;
• полуавтоматическую;
• автоматическую.
Материалы для наплавки. Сплавы,применяемые для дуговой наплавки,можноподразделить на:
• литые (сормайт);
• порошкообразные или зернистые (вокар, висхром-9);
• плавленые карбиды и спеченные (карбиды вольфрама и титана).
Для ручной и механизированной наплавки выпускают большое количество различных наплавочных материалов (проволок, лент, электродов, флюсов и др.) различных химических составов и свойств. При выборе наплавляемого металла учитывают химический состав металла наплавляемой детали, условия работы, характер и вид нагрузки, износ, требуемую износостойкость.
Особое внимание при наплавке под флюсом уделяют свойствам флюсов: способствуют ли они формированию наплавленного металла, стабильности горения дуги, какой склонностью обладают к образованию пор в наплавленном металле, какие содержат легирующие элементы.
Наплавку выполняют покрытыми, проволочными и ленточными электродами. При этом ленточный и проволочный электроды могут быть сплошными или в виде порошковой ленты или порошковой проволоки.
Порошковый электрод представляет собой стержень из порошковой проволоки, имеющий толстое основное покрытие. На свойства и состав наплавленного металла влияют изменения состава порошкового наполнителя.
Порошковые электроды более производительные, чем стержневые.
При наплавке порошковым электродом создается защита легирующих элементов за счет более быстрого плавления наполнителя по сравнению со скоростью плавления оболочки электрода.
Наплавку высоколегированных сталей рекомендуется вести под низколегированными флюсами ФЦЛ-2 и АН-20, под бескислородными флюсами БКФ-1, ВКФ-2, под флюсами 48-ОФ-7 и
АН-70.
Технология и способы наплавки. Сущность процесса наплавки заключается виспользовании теплоты для расплавления присадочного материала и его соединения с основным металлом детали.
Используя возможности дуговой наплавки, на поверхности детали можно получить наплавленный слой любой толщины, любого химического состава с разнообразными свойствами.
Наплавка может производиться на:
• плоские;
• цилиндрические;
• конические;
• сферические и другие формы поверхности в один или несколько слоев.
| Сварщик. Электрогазосварщик. Итоговая аттестация | 66 |
Толщина слоя наплавки может изменяться в широких пределах - от долей миллиметра до сантиметров. При наплавке поверхностных слоев с заданными свойствами, как правило, химический состав наплавленного металла существенно отличается от химического состава основного металла.
Поэтому при наплавке должен выполняться ряд технологических требований.
1. В первую очередь таким требованием является минимальное разбавление наплавленного слоя основным металлом, расплавляемым при наложении валиков. Поэтому в процессе наплавки необходимо получение наплавленного слоя с минимальным проплавлением основного металла, так как в противном случае возрастает доля основного металла в формировании наплавленного слоя. Это приводит к ненужному разбавлению наплавленного металла расплавляемым основным.
2. При наплавке необходимо обеспечение минимальной зоны термического влияния и минимальных напряжений и деформаций.
Это требование обеспечивается за счет уменьшения глубины проплавления, регулированием параметров режима, погонной энергии, увеличением вылета электрода, применением широкой электродной ленты и другими технологическими приемами.
Технология наплавки различных поверхностей предусматривает ряд приемов нанесения наплавленного слоя:
• ниточными валиками с перекрытием один другого на 0,3-0,4 их ширины;
• широкими валиками, полученными за счет поперечных к направлению оси валика колебаний электрода, электродными лентами и др.
Расположение валиков с учетом их взаимного перекрытия характеризуется шагом наплавки
(рис. 44).
Рис. 44. Схема наплавки слоев:
В, hн, hпр - соответственно ширина валика, высота наплавки, глубина проплавления; Sн - шаг наплавки
Наплавку криволинейных поверхностей тел вращения выполняют тремя способами (рис. 45):
• наплавкой валиков вдоль образующей тела вращения;
• по окружностям;
• по винтовой линии.
| Сварщик. Электрогазосварщик. Итоговая аттестация | 67 |
Рис. 45. Наплавка тел вращения:
а - по образующей; б - по окружности; в - по винтовой линии
Наплавку по образующей выполняют отдельными валиками так же,как при наплавке плоскихповерхностей.
Наплавка по окружности также выполняется отдельными валиками до полного замыканияначального и конечного участков со смещением их на определенный шаг вдоль образующей.
При винтовой наплавке деталь вращают непрерывно, при этом источник нагрева перемещается вдоль тела со скоростью, при которой одному обороту детали соответствует смещение источника нагрева, равное шагу наплавки.
При наплавке тел вращения необходимо учитывать возможность стекания расплавленного металла в направлении вращения детали. В этом случае источник нагрева смещают в сторону, противоположную направлению вращении (рис. 46).
Рис. 46. Смещение электрода при наплавке тел вращения:
а - наклонно расположенным электродом; б - с вертикальным расположением электрода
| Сварщик. Электрогазосварщик. Итоговая аттестация | 68 |
Предварительный подогрев наплавляемой детали до температуры 200-250°С уменьшает склонность наплавленного металла к образованию трещин.
Все дефекты в наплавленном металле можно подразделить на наружные и внутренние.
К последним относятся непровар (несплавление наплавленного металла с основным), пористость, трещины и шлаковые включения. Наружные дефекты, к которым относятся раковины и трещины, выявляют визуально.
Режимы наплавки характеризуются следующими параметрами:
• при ручной наплавке покрытым электродом в технологии указывают марку электрода, его диаметр, род тока, сварочный ток;
• при автоматической наплавке - тип электродного материала (проволока, лента: сплошного сечения, порошковая), ток, напряжение дуги, длину дуги, скорость наплавки;
• при наплавке в защитном газе дополнительно указывают защитный газ;
• при наплавке под флюсом - марку флюса.
Выбирая способ наплавки, вначале оценивают возможность его применения в данном конкретном случае, затем определяют возможность обеспечения технических требований, предъявляемых к наплавленному материалу, и, наконец, оценивают экономическую эффективность наплавки. При оценке экономической эффективности способа наплавки общую стоимость ручной дуговой наплавки принимают за 100% наплавку под слоем флюса - 74%, а вибродуговую наплавку - 82%.
3. Задача. По условному обозначению на стволах горелок Г1, Г2, ГЗ, Г4 охарактеризуйте их, расшифровав это обозначение.
Г1 - горелка безынжекторная микромощности; Г2 - горелка инжекторная малой мощности; ГЗ - горелка инжекторная средней мощности;Г4 - горелка инжекторная большой мощности.
Билет № 19
Вопрос 1. Напряжения и деформации при сварке (понятия, виды, классификация, причины их возникновения, способы борьбы).
Деформацией называется изменение формы и размеров твердого тела под действием усилия.Если форма тела восстанавливается после прекращения действия силы, то деформация
является упругой.
Если тело не принимает первоначальной формы, то оно получило остаточную, или
пластическую деформацию.
Напряжением называется сила,отнесенная к единице поверхности или к единице площадипоперечного сечения тела. В зависимости от направления действующих усилий могут возникать напряжения растяжения, сжатия, изгиба, среза и кручения. Напряжение, при котором происходит разрушение, называется пределом усталости. Главной причиной пониженной усталостной прочности сварных соединений является сосредоточение напряжений. Причинами концентрации напряжений являются:
1. Дефекты швов - острый надрез, непровар, трещина и другие, расположенные поперек действия растягивающих напряжений.
2. Неправильные очертания сварного шва, например, швы с большой выпуклостью и неплавным переходом от наплавленного металла к основному.
3. Нерациональная конструкция сварных соединений.
В местах концентрации напряжений суммарная величина их может превысить временное сопротивление разрыву наплавленного металла, что вызовет начало разрушения сварного шва. А в отдельных случаях приводит к разрушению сварной конструкции в целом. Причинами возникновения напряжений и деформаций при сварке являются: неравномерное нагреваниеметалла, литейная усадка расплавленного металла, структурные превращения в металле.
Для борьбы с деформациями принимаются следующие меры.
