В.Л.Цегельский. — (ЭДС)

в. л. ЦЕГЕЛЬСКИЙ
ЭЛЕКТРОДУГОВАЯ
СВАРКА
Одобрено Ученым советом
по профессионально-техническому образованию
Главного управления трудовых резервов
при Совете Министров СССР
в качестве учебника для строительных школ
и школ ФЗО
ВСЕСОЮЗНОЕ
УЧЕБНО-ПЕДАГОГИЧЕСКОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО
ТРУДРЕЗЕРВИЗДАТ
МОСКВА 1957
Книга В. Л. Цегельского «Дуговая сварка»
выпускается третьим изданием в переработанном
и дополненном виде в качестве учебника для под­
готовки электросварщиков в школах ФЗО систе­
мы трудовых резервов, а также может быть ис­
пользована как пособие для электросварщиков
при подготовке к сдаче теоретических испытаний
на право производства ответственных сварочных
работ.
Книга содержит элементарные сведения по ме­
талловедению, электротехнике, сведения по элек­
тросварочным машинам и аппаратам постоянного
и переменного тока, современной технологии
дуговой сварки, основные сведения по автомати­
ческой и полуавтоматической сварке, а также
газовой резке металлов.
ВВЕДЕНИЕ
Явление электрической дуги было открыто академиком
В. В. Петровым в 1802 г. Электрическую дугу для сварки метал­
лов впервые применил русский изобретатель Н. Н. Бенардос в
1882 г. Он предложил сваривать металл, расплавляя его электри­
ческой дугой, образующейся между угольным электродом и ме­
таллом. Этот способ сварки, применяемый в некоторых случаях и
в настоящее время, носит название с п о с о б а Б е н а р д о с а,
или аварки угольным электродом.
Несколько позднее (в 1884—1890 гг.) русский инженер
Н. Г. Славянов применил для сварки металлов электрическую
дугу между металлическим электродом и свариваемым металлом.
Этот способ сварки получил название с п о с о б а С л а в я н о в а ,
или сварки металлическим электродом.
Таким образом, сварка металлов посредством электрической
дуги является русским изобретением.
В царской России с ее слабо развитой промышленностью
сварка металлов электрической дугой не получила большого при­
менения. Широкое распространение дуговой сварки в нашей стра­
не началось только после Великой Октябрьской социалистической
революции.
Вначале дуговая сварка применялась только при ремонтных
работах, главным образом в железнодорожных мастерских и
депо. Затем на ряде крупных заводов в 1929— 1930 гг. начали
внедрять дуговую сварку при изготовлении новых изделий. Н а­
пример, судостроительный завод в г. Николаеве приступил к из­
готовлению железнодорожных цистерн и металлических конст­
рукций для Днепростроя; завод «Электросила» в Ленинграде на­
чал изготовлять сварные части электрических машин вместо
литых и т. д.
Дуговая сварка применялась на крупнейших стройках стра­
ны — Днепрогэсе, Магнитогорском и Кузнецком металлургиче­
ских комбинатах и других предприятиях тяжелой индустрии.
Особенно широкое развитие дуювая сварка получила в годы
послевоенных пятилеток.
Основные преимущества сварки сводятся к следующему. При
замене клепки сваркой э к о н о м и я в в е с е м е т а л л а при
равно1прочности конструкции доходит до 15—20% вследствие со3
вращения количества й размеров уголков, косынок, прокладок
’и т. п. и за счет отсутствия ослабления соединяемых элементов от­
верстиями для заклепок. При замене литых конструкций сварны­
ми также получается экономия металла за счет уменьшения тол­
щины сварных деталей.
Современные методы как ручной, так и, в особенности, авто­
матической дуговой сварки дают возможность получать сварные
швы, прочность которых равна прочности основного металла.
Вследствие п о в ы ш е н и я п р о ч н о с т и с в а р н ы х ш в о в
дуговую сварку можно применять при изготовлении самых ответ­
ственных изделий, работающих при динамических нагрузках, а
также при высоких давлениях и температурах.
Технологический процесс изготовления сварных конструкций
требует меньшего числа операций по сравнению с клепаными.
Поэтому у м е н ь ш а е т с я т р у д о е м к о с т ь , т. е. общее время
и количество человеко-часов, затрачиваемых на изготовление
сварных конструкций, уменьшается по сравнению с изготовлени­
ем таких же клепаных конструкций. Стоимость сварных конструк­
ций также соответственно снижается.
Дуговая сварка наиболее широко применяется в машине*
строении и на строительстве.
В транспортном машиностроении сварка стала основным тех­
нологическим процессом при изготовлении подвижного состава
железных дорог. На заводах энергетического машиностроения из­
готовляются цельносварные паровые котлы всех типов, элементы
турбин и генераторов.
Сварка заняла ведущее место в производстве аппаратуры и
оборудования для нефтяной п химической промышленности, в
изготовлении подъемно-транспортных устройств, в сельскохозяй­
ственном машиностроении.
Сварка применяется как основной технологический процесс
при изготовлении металлических конструкций промышленных зда­
ний и сооружений, в резервуаростроении, в сооружении газопро­
водов и различных трубопроводов, при строительстве шоссейных
мостов, в строительстве нефтеперерабатывающих и металлургиче­
ских заводов (корпусы доменных печей, воздухонагревателей, га­
зоочистителей и пр.).
Другие области промышленности также применяют сварку в
значительных размерах.
Достигнутый уровень передовой отечественной сварочной тех­
ники открывает широкие возможности для еще большего ее раз­
вития в будущем.
Одним из ведущих сварочных процессов является а в т о м а ­
т и ч е с к а я э л е к т р о с в а р к а . Расширяется область приме­
нения э л е к т р о ш л а к о в о й с в а р к и .
Наряду с интенсивным развитием методов сварки под флюсом
важную роль приобретает автоматическая сварка в среде защит­
ных газов.
Параллельно с развитием автоматической сварки совершенстБ\^стся II р у ч н а я д у г о в а я с в а р к а .
Улучшается электродное производство. Промышленность вы­
пускает электросварочные генераторы, обеспечивающие устойчи­
вый режим сварочной дуги, рассчитанные на токи от 50 до 700 а,
а также надежно работающие экономичные сварочные трансфор­
маторы.
Для облегчения труда сварщика и повышения его производи­
тельности применяются манипуляторы, кантователи, роликовые
опоры и другие приспособления.
Важным условием дальнейшего успешного развития электро­
сварочной техники является наличие квалифицированных кадров,
в совершенстве овладевших новой техникой.
Основные кадры рабочих-электросварщиков обучаются в ре­
месленных училищах и школах ФЗО системы трудовых резервов.
Цель настоящего учебника состоит в том, чтобы дать учащимся в
сжатом виде необходимые теоретические знания, которые долж­
ны помочь им быстрее и полнее овладеть профессией электросвар­
щика.
Способы сварки
Сварка разделяется на две основные группы: химическую и
электрическую.
Химическая сварка, при которой металл нагревается за счет
тепловой энергии химических реакций, делится на следующие
виды.
Г о р н о в а я и л и к у з н е ч н а я с в а р к а , при которой ме­
талл нагревается в пламени горна до пластического состояния с
последующим сдавливанием нагретых частей ударами молота.
Сварка
в о д я н ы м г а з о м является разновидностью
горновой сварки. Металл нагревается специальными горелками с
последующим обжатием нагретых частей роликами илц частыми
ударами молота.
Т е р м и т н а я с в а р к а , при которой необходимое тепло вылеляется во время сгорания специального порошка — термита, со­
стоящего из металлического алюминия и железной окалины.
Термитная сварка применяется почти исключительно для сварки
рельсов и при некоторых ремонтных работах.
Г а з о в а я с в а р к а производится путем нагревания метал­
ла в месте сварки до жидкого состояния пламенем, образующим­
ся при сгорании горючего газа (ацетилена, водорода и др.) в кис­
лороде. Этот способ сварки применяется в настоящее время для
сварки листов малых толщин, деталей из цветных металлов и при
ремонте чугунных и алюминиевых литых изделий.
Электрическая сварка — наиболее распространенная в совре­
менной технике — делится на дуговую, контактную и электрошлаковую сварку.
Дуговая сварка
имеет наибольшее распространение.
Дуговая сварка металлическим электродом (способ Славянова),
как ручная, так и автоматическая под флюсом, отличается боль­
шой универсальностью в отношении свариваемых изделий — от
самых малых до наиболее 'Крупных и тяжелых.
В последнее время иачинает широко внедряться дуговая свар­
ка в среде газов, особенно в аргоне и углекислом газе.
Электрошлаковая
с в а р к а — новый метод сварки
металлов больших толщин. При этом способе сварки тепло для
плавления свариваемого и электродного металла выделяется за
счет прохождения тома через расплавленный флюс-шлак.
Этот метод сварки дает большие экономические и технические
преимущества по сравнению с дуговой сваркой при соединении
металла крупных сечений.
Э л е к т р и ч е с к а я к о н т а к т н а я с в а р ' к а в современ­
ной промышленности применяется при крунносерийном и массо­
вом производстве в машиностроении, а также при сварке трубо­
проводов. Этот метод сварки требует применения механического
усилия после разогрева свариваемых поверхностей прохождением
тока через контактное сопротивление или оплавления этих по­
верхностей. Контактная сварка выполняется иа автоматизирован­
ных машинах. Эти машины приспособлены к выполнению опре­
деленных операций, например для сварки труб, сварки металличе­
ских кузовов автомобилей и т. д.
Контактная сварка разделяется на с т ы к о в у ю , т о ч е ч ­
ную и роликовую.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Кто открыл явление электрической дуги?
2. Кто впервые применил электрическую дугу?
3. Как развивалось применение дуговой сварки в СССР?
4. Каковы основные преимущества дуговой сварки металлов?
5. Каковы области применения дуговой сварки?
6. На какие две основные группы разделяются существующие способы
сварки металлов?
7. Назовите способы сварки и дайте их характеристику.
Глава I
ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ПО МЕТАЛЛОВЕДЕНИЮ
§ 1. Свойства металлов
Материалами для современнаго машиностроения служат глав­
ным образам металлы и их сплавы, обладающие необходимыми
качествами для создания прочных и вьюокопроиз1водительных ма­
шин.
Металлы разделяются на черные и цветные. К черным метал­
лам относятся железо и его сплавы — сталь и чун^ун. К цветным
металлам относятся медь, алюминий, никель, свинец, олово и др.,
а также их сплавы — бронза, латунь, силумин и пр.
Качество металлов определяется их механическими и физиче­
скими свойствами. ОсноВ(НЫми показателями, определяющими
М е х а н и ч е с к и е с в о й с т в а м е т а л л о в , являются, проч­
ность, твердость, пластичность, ударная вязкость.
Прочность. Для определения прочности металл подвергается
испытанию на специальных разрывных машинах (прессах). Обра­
зец испытуемото металла зажимается между губками захватов
пресса и разрывается на две части.
При испытании образца на разрыв усилие пресса нарастает по­
степенно. Стальной образец перед разрывом вначале начинает
Несколько удлиняться (тянуться). До определенной величины рас7
тягивающей силы Р удлинение образца будет пропорционально
силе Ру приложенной к образцу, т. е. удлинение образца будет уве­
личиваться во столько же раз, во сколько увеличивается сила Р.
При какой-то силе Р^ образец 'начнет растягиваться без увеличе­
ния приложенной к нему силы (точка а на диаграмме, рис. 1), и
это состояние будет продолжаться до точки б на диаграмме.
В точке б сила Р, приложенная к образцу, начнет вновь увели­
чиваться с одновременным удлинением образца, и в точке в обра­
зец при приложенной силе Рд разрывается.
Если обозначить поперечное сечение разрываемого образца
в мм^ через Ро, а силу в /сг, при которой образец начинает растя­
гиваться без увеличения приложенной силы, через Р^, то значение
(греческая буква «сигма»)
— кг!мм^
^0
будет называться п р е д е л о м т е к у ч е с т и . Если, например,
поперечное сечение образца равно 5 X 20 = 100
а сила
при которой образец начинает растягиваться без дальнейшего уве­
личения этой силы, равна 3500 кг, то предел текучести
3500 ос
2
а ——
= 3 5 кг /мм^.
^
100
‘
Если обозначим через Рд силу в кг, приложенную к образцу
•в момент его разрыва, то значение
Р
а ——-кг1мм^
" Гп
будет называться п р е д е л о м п р о ч н о с т и или в р е м е н ­
н ы м с о п р о т и в л е н 'И е м данного материала. Предположим,
что образец разорвался при силе Р« равной 4200 /сг, тогда предел
прочности данного материала будет
/
а _ =4200
---- = 4 2.о кг мм.
^
100
Предел прочности
, выраженный в кг1мм^у характеризует
собой прочность (крепость) данного материала.
Твердость. Испытание металла на твердость чаще всего про­
изводится вдавливанием твердого стального шарика небольшого
диаметра (от 2,5 до 10 мм) в поверхность испытуемого металла
при помощи специального пресса.
Твердость определяется по формуле
где Нв — твердость в кг!мм^\
Р — сила, с которой шарик вдавливается в металл, в кг\
Р — площадь поверхности сферического отпечатка в мм"^.
Для того чтобы каждый раз не производить вычислений, со­
ставлены таблицы, по которым, зная отпечаток шарика на ме­
талле, быстро находят твердость ме­
талла.
Для быстрого определения твер­
дости применяется ручной прибор,
изображенный на рис. 2. Этот при­
бор имеет шарик /, боек 5, эталон 2,
твердость которого заранее опреде­
лена на стационарном прессе, пру­
жину 4у прижимающую эталон.
Для определения твердости при­
бор устанавливают шариком на по­
верхность испытуемого металла и
наносят по бойку один удар ручным
молотком; в результате этого обра­
зуется отпечаток шарика как на ис­
пытуемом металле, так и на этало­
не. Твердость вычисляют по следу­
ющей приближенной формуле:
Н в^Н „
Рис. 2. Схема ручного при­
бора
для
определения
твердости металла
где Н в— твердость испытуемого ме­
талла;
— твердость эталона;
— диаметр отпечатка на эталоне в мм\
б?о — диаметр отпечатка на испытуемом металле в мм.
Пластичность. Чтобы получить представление о пластичности
металла, образец его подвергают растяжению на разрывной ма­
шине.
Первоначальную длину образца сравнивают с его длиной в
момент разрыва. Степень пластичности металла, называемую
о т н о с и т е л ь н ы м у д л и н е н и е м и обозначаемую буквой
о (греческая буква дельта), вычисляют по формуле
К-1
100»/о
где I — первоначальная длина образца в мм\
1\ — длина образца в момент разрыва в мм.
Если, например, длина образца до разрыва равнялась 50 мм,
а в момент разрыва 55 мм, то относительное удлинение данного
металла будет:
8 = :^ -^ .1 0 0 » / о= 1 0 7 оО пластических свойствах металла можно судить также по
результатам испытаний образца металла на
загиб (рис. . 3). Этот метод, являющийся
технологической пробой, часто применяется
при испытании качества металла сварного
шва.
Ударная вязкость. Относительное удли­
Рис. 3. Схема испы­ нение металла характеризует его пластич­
тания на загиб
ность при спокойных (статических) нагруз­
ках. Удовлетворительные свойства металла
при статических испытаниях могут оказаться неудовлетворитель­
ными при сопротивлении быстро возрастающим усилиям — уда­
рам.
Ударная вязкость характеризует способность металла противо­
стоять ударам (динамическим нагрузкам).
Наиболее распространенным методом определения ударной
вязкости металла является испытание на ударный изгиб. Это ис­
пытание производится на маятниковом копре (рис. 4).
Рис. 4. Схема маятникового копра
Рис. 5. Образец для
испытания на удар­
ный изгиб
Испытуемый образец с надрезом (рис. 5) закладывают в гнез­
до копра. Маятник, описывая дугу, ударяет по образцу со сторо­
ны, противоположной надрезу, и ломает его.
Чтобы определить вязкость металла, сначала вычисляют, ка­
кая работа А затрачена грузом маятника на излом, по формуле
Л = Р (Я -А ),
10
РД0 р — |вес маятника в кг\
Н — высота подъема маятника до удара в м\
А — высота подъема маятника после удара в м.
Затем определяется величина ударной вязкости (по формуле
Л
где С1 ^— ударная вязкость в кгм!см^\
Р — площадь поперечного сечения образца в см^.
Основными показателями, определяющи1Ми ф и з и ч е с к и е
свойства
м е т а л л о в, являются плотность, плавкость,
электропроводность, тепловое расширение.
Плотность характеризует количество металла в единице объ­
ема. Чтобы определить плотность металла, находят его удельный
вес по формуле
Р
где Т (гамма) — удельный вес в Г1см^;
Р — вес образца данного металла в Г;
V — объем образца в см^.
Удельные веса металлов различны. Например, удельный вес
стали равен 7,8; свинца— 11,4; алюминия — 2,6 Г1см^.
Плавкость металла характеризуется температурой его плав­
ления, т! е. той температурой, при которой данный металл пере­
ходит нз твердого состояния в жидкое.
Температура плавления железа составляет -Ь1528, меди
Ч-1083, олова -Ь232, ртути — 39°.
Тепловое расширение металла характеризуется коэффициен­
тами линейного и объемного расширения металла. К о э ф ф и ­
ц и е н т л и н е й н о г о р а с ш и р е н и я есть отношение при­
ращения его длины при нагревании на 1° к первоначальной длине.
К о э ф ф и ц и е н т о б ъ е м н о г о р а с ш и р е н и я—отношение
приращения объема металла при нагревании на 1° к первоначаль­
ному объему. Объемный коэффициент принимается равным
утроенному коэффициенту линейного расширения.
Различные металлы имеют разные коэффициенты линейного
расширения. Например, коэффициент линейного расширения стали
равен 0,000012. Это значит, что стальной стержень длиной в 1 м
при нагреве на 1° удлинится на 0,012 мм, а при нагреве на
100° — ва 1,2 мм.
Зная длину элемента и температуру нагрева, можно опреде­
лить величину удлинения. Например, рельс длиной 12 м при на^'реве до 40° получит удлинение, равное 0,012* 12-40 = 5,76 мм.
Коэффициент линейного расширения меди равен 0,000017, алю­
миния 0,000023. Следовательно, цветные металлы при нагрева­
нии расширяются в большей степени, что следует учитывать при
кварке этих металлов.
11
§ 2. Внутреннее строение металлов и сплавов
Перечисленные свойства металлов не являются -постоянными
и изменяются в зависимости от условий получения и обработки
металлов.
Например, один и тот же металл имеет различные механиче­
ские свойства в зависимости от того, свободно ли он остывал в
слитке или во время остывания слитка подвергался прокатке,
ковке.
Исследования показали, что изменения свойств металлов и
сплавов тесно связаны с изменением взаимного расположения ча­
стиц (атомов, молекул) в кристаллах металла и что эти измене­
ния происходят в известных условиях.
То или иное расположение частиц (атомов, молекул), из кото­
рых состоят кристаллы металла, называется их внутренним строе­
нием, или с т р у к т у р о й .
Структуру металла -изучают с помощью микроскопа. Для рас­
смотрения под микроскопом структуры металла обычно подготов­
ляют шлиф, т. е. образец изучаемо1Го металла, одна поверхность
которого ровно обработана и тщательно отшлифована.
Строение металла, наблюдаемое на шлифе невооруженным
глазом или через лупу, называется м а к р о с т р у к т у р о й , а
видимое через микроскоп называется м и к р о с т р у к т -о р о й.
Изучение макроструктуры позволяет установить наличие включе­
ний, примесей, пор, трещин, а изучение микроструктуры дает воз­
можность определить род и тип составных частей структуры
(структурных составляющих), их размер и объем.
В практике название «металл» применяется и к сложным телам,
состоящим из нескольких металлов или представляющим соче­
тание металлов с неметаллическими веществами. Такие тела носят
название сложных металлов или с п л а в о в , например чугун и
сталь.
Микроструктура стали с содержанием 0,83% углерода пред­
ставляет собой перлит.
Перлит является механической смесью, состоящей из чистого
железа (феррита) и химического соединения углерода с железом
(цементита). Механические свойства перлита, а следовательно, и
стали с содержанием 0,83% углерода Следующие: прочность
Од = 80 кг1мм^, твердость Я л =200 кг!мм^, пластичность ^ =
= 15%.
Микроструктура стали с содержанием углерода менее 0,83%
представляет феррит и перлит; при содержании углерода более
0,83% структурными составляющими стали является цементит и
перлит.
12
§ 3. Черные металлы
Черные металлы — сталь и чугун — представляют собой сплав
железа с углеродом и отличаются друг от друга по содержанию в
лих углерода.
Сплав железа с углеродом, содержащий до 1,7% углерода, на­
зывается с т а л ь ю , а с содержанием углерода выше 1,7% на­
зывается ч у г у н о м .
Температура плавления стали и чугуна зависит от содержания
углерода. Чем выше содержание углерода, тем ниже температура
плавления.
Содержание углерода влияет также на свариваемость метал­
ла: чем выше содержание углерода, тем труднее сваривается
сталь.
Сталь. Стали классифицируются по следующим признакам:
1) по способу производства — мартеновская, бессемеровская,
электросталь и др.;
2) по химическому составу — низкоуглеродистая с содержа­
нием углерода до 0,25%, среднеуглеродистая 0,30—0,55%, высо­
коуглеродистая свыше 0,60% углерода;
3) по назначению — конструкционная и инструментальная;
4) по методу изготовления — литая и катаная.
Для производства машин, станков, строительных металлокон­
струкций применяется углеродистая сталь, листовая и профиль­
ная, различного сечения — углового, двутаврового, швеллерного
и т. д. Сталь изготовляется <в соответствии с Государственным об­
щесоюзным стандартом (ГОСТ). Имеется несколько ГОСТ для
сталей различного назначения.
Конструкционная сталь изгото'вляется в соответствии с ГОСТ
380—50 и маркируется буквами «Ст.» с прибавкой справа цифры,
обозначающей приблизительно то количество углерода в сотых
долях процента, какое содержится в данной стали. Например,
сталь марки Ст. 1 имеет углерода до 0,12%, Ст. 2 — до 0,15%,
Ст. 3 — до 0,22\%, Ст. 4 — до 0,27% и т. д.
В табл. 1 приведены некоторые данные о составе и свойствах
углеродистой стали общего назначения.
Большое влияние на механические свойства стали и чугуна
оказывает у г л е р о д . Чем больше в них углерода, тем выше их
твердость и прочность.
Кроме углерода, в стали и чугуне имеются и другие примеси—
сера, фосфор, марганец, кремний.
Сера и фосфор являются вредными примесями.
С е р а придает стали красноломкость, т. е. склонность к об­
разованию трещин 'В нагретом состоянии. Ф о с ф о р делает
сталь склонной к образованию трещин в холодном состоянии, т. е.
придает ей хладноломкость.
Сера и фосфор попадают в сталь при варке ее в мартеновских
13
Таблица
1
Химический состав и свойства углеродистой стали общего
назначения
Механические
свойства
Химический состав в
<
: яд Свариваемость
о=
н
з; ^ю
оя <
1>4)
НОЯ
оя я
XI V
углерод
марганец
кремнии
сера
лга
5я;
Ст. О До 0,23
Не
Не
более более
0,060 0,07 32Ст. 1 0,07—0,12 0 ,3 5 -0 ,5 0
0,055 0,05 32Ст. 2 0,09—0,15 0 ,3 5 -0 ,5 0
0,055 0,05 34Ст. 3 0,14—0,22 0,35—0,65 0 ,1 2 -0 ,3 0 0,055 0,05 38Ст. 4 0 ,1 8 -0 ,2 7 0,40—0,70 0 ,1 2 -0 ,3 0 0,055 0,05 42Ст. 5 0,28—0,37 0,50—0.80 0 ,1 7 -0 .3 5 0,055
Ст. 6 0 ,3 8 -0 ,5 0 0 ,5 0 -0 ,8 0 0,17—0,35 0,055
Ст. 7 0,50—0,63 0,55—0,85 0,17—0,35 0,055
1 8 -2 2 Хорошая
2 8 -3 3
2 6 -3 1
2 3 -2 7
21—25 Удовлетво­
рительная
17—21
0,05 50п
1 3 -1 5 Ограничен­
0,05 60ная
Плохая
0,05 7 0 -8 0 9 -1 1
И бессемеровских печах. Выплавить сталь, совершенно не содер­
жащую этих примесей, не удается.
По ГОСТ содержание серы и фосфора <в стали не допускается
более 0,04—0,08% ка)ждото.
М а р т а 1Н е ц является полезной примесью, так как при рас­
плавлении металла активно соединяется с кислородом и восста­
навливает железо. Кроме того, марганец, соединяясь с серой, час­
тично удаляет ее в шлак.
Для повышения прочности, жаростойкости и других специаль­
ных свойств (устойчивости против корровии) иногда в сталь до­
бавляют в различных количествах другие металлы, на1пример ни­
кель, ванадий, хром, молибден и пр. Такие стали называются
л е г и р о в а н н ы м и или с п е ц и а л ь н ы м и . Они, как пра­
вило, свариваются труднее, чем обычная 1НИзкоуглеродистая сталь.
Легированные стали в зависимости от состава обозначаются
условными цифрами и буквами. Цифры слева от букв обозначают
содержание углерода в десятых долях процента, если содержание
углерода меньше единицы. Буквы обозначают: «Г» марганец, «С»
кремний, «X» хром, «В» вольфрам, «сФ» ванадий, «Н» никеV^ь,
«М» молибден. Цифры справа от букв обозначают среднее содержание в целых процентах соответствующего легирующего элемен­
та. Например, 20ХНМ — это марка хромоникелевой стали, содер­
жащей углерода 0,15—0,25%, хрома, никеля и молибдена ме­
нее 1%.
Сталь 15ХФ содержит углерода в пределах 0,15%, хрома и
ванадия менее 1 %.
14
Сталь 12Х2Н4 содержит углерода в пределах 0,12%, хрома
около 2 % и 'Никеля около 4 %.
Чугун. Кроме стали, для производства машин и станков при­
меняется чугун. Различают три вида чугуна: серый, белый и ков­
кий.
С е р ы й ч у г у н получается при медленном охлаждении и
затвердевании после плавки; цвет его в изломе серый; углерод в
нем находится (В свободном состоянии в виде графита. Этот чугун
хорошо обрабатывается режущим инструментом и применяется
для отливок различных деталей машин.
Серый чугун удовлетворительно сваривается электрической
дугой.
При быстром остывании чугуна и содержании в нем более 1 %
марганца углерод не выделяется в в>иде графита, а остается хи­
мически связанным с железом- (карбид железа). В результате
получается б е л ы й ч у г у н . Этот чугун — хрупкий и твердый.
Он трудно поддается обработке.
К о в к и й ч у г у н получается из отливок белого чугуна том­
лением их в специальных печах при температуре 800—950°, при
этом углерод из химически связанного состояния переходит в сво­
бодное состояние в виде графита. Чугун становится вязким. Н а­
звание ковкий чугун — условное, так как ковке такой чугун не
поддается.
При сварке ковкий чугун отбеливается в зоне шв-а, поэтому
сварка его затруднительна.
В технике применяются также специальные чугуны, например
м о д 'Иф и ц и р о в а 'Нн ы й ч у г у н. При плавлении этого чугу­
на добавляют присадки, способствующие выделению углерода в
виде графита. Этот процесс модификации при одинаковом хими­
ческом составе чугуна значительно повышает его механические
свойства.
Марки Чугунов обозначаются условными буквами и цифрами.
Буквы обозначают сорт чугуна: СЧ — серый чугун, КЧ — ковкий
чугун, цифры — механические свойства чугуна. Например, СЧ
12—28 обозначает серый чугун со средним пределом прочности
при растяжении, равном 12 кг1мм^, и пределом прочности при из­
гибе 28 кг1мм^; КЧ 37— 12 обозначает ковкий чугун с пределом
прочности 37 кг/мм’^ и относительным удлинением 12%; МСЧ
38—60 обозначает модифицированный чугун с пределом прочно­
сти при растяжении 38 кг1мм^ и с пределом прочности при из­
гибе 60 кг!мм'^.
§ 4. Термическая обработка стали
Механические свойства стали в большой степени зависят от
термической (тепловой) обработки.
Нагревом до определенной температуры и последующим ох^ж дснием можно сильно изменить твердость и другие свойства
зли. Такой процесс термической обработки стали 'называется
15
з а к а л к о й . Способность стали к закалке зависит от содержания в ней углерода. Сталь с содержанием углерода меньше 0,25%
практически не закаливается.
При быстром охлаждении стали, когда в начальные моменты
температура падает со скоростью 120° в секунду, распад аустени­
та (однородный раствор железа с углеродом) на феррит и цемен­
тит не успевает произойти. В этих условиях образуется структура,
называемая м а р т е н с и т о м . Мартенсит отличается высокой
твердостью, прочностью и малой пластичностью. Поэтому для из­
делий, от которых требуется твердость, стремятся получить сталь
со структурой мартенсита.
Чтобы уменьшить хрупкость и твердость закаленной стали,
применяют термическую обработку ее, называемую о т п у с к о м .
Для этого нагревают сталь (изделие) до температуры не ниже
720°, выдерживают при этой температуре некоторое время и за­
тем охлаждают.
При сварке углеродистых сталей с содержанием углерода
выше 0,25% на участке, непосредственно прилегающем к сварен­
ному месту, наблюдается явление закалки' вследствие быстрого
отвода тепла в массу свариваемой детали. Во избежание этого
явления при сварке сталей с содержанием углерода выше 0,25%
применяют предварительный нагрев, устраняющий большую раз­
ность температур между местом сварки и основным металлом.
Закалку и отпуск стали широко применяют при обработке ре­
жущего инструмента и зубил.
Для уничтожения внутренних напряжений, снятия наклепа и
уменьшения твердости стали часто прихменяют термическую обра­
ботку, называемую о т ж и г о м .
Отжиг заключается в медленном нагреве стали до 800—950°,
выдержке при этой температуре и последующем медленном ох­
лаждении (в'месте с печью). В результате отжига сталь приобре­
тает лучшие качества, становится мягче. Структура стали стано­
вится ровной и мелкозернистой.
При сварке стальных изделий в них всегда образуются внут­
ренние напряжения, которые уменьшают прочность конструкции.
Если такое изделие подвергнуть отжигу, то внутренние напряже­
ния уничтожаются. Поэтому после сварки особо ответственные
изделия часто подвергают отжигу.
Для отжига необходимо наличие соответствующих печей, раз­
мер которых позволяет помещать в них целиком всю сварную
конструкцию. Например, применяют отжиг цельносварных бара­
банов паровых котлов высокого давления, сваренных из листов
толщиной более 20—25 мм.
Термическая обработка, состоящая в нагреве стали до темпе­
ратуры 800—950° и охлаждении на воздухе, называется н о р м ализацией.
Структура нормализованной стали состоит из феррита, перли­
та и цементита.
16
§ 5. Цветные металлы
К цветныхМ металлам относятся медь и ее сплавы (латунь и
бронза), алюминий и его сплавы, а также ряд других металлов
(магний, цинк, свинец, олово).
Медь имеет температуру плавления 1083°, обладает хорошей
ковжостью, высокой электро- и теплопроводностью. Медь, приме­
няемая в промышленности, содержит до 1 % примесей (висмут,
мышьяк, железо, никель и др.). Она имеет красноватый цвет,
легко окисляется (соединяется с кислородом в нагретом состоя­
нии).
Вследствие большой теплопроводности и способности легко
окисляться медь трудно поддается дуговой сварке. Медь широко
применяется в электротехнической и других отраслях промыш­
ленности.
В табл. 2 приведены дачные о составе и механических свой­
ствах красной меди различных марок.
Латунь — это сплав меди с цинком и другими примесями (сви­
нец, олово, алюминий и др.). В зависимости от сорта содержание
цинка в латуни доходит до 50%. Температура плавления латуни
находится в пределах 800—900° в зависимости от ее состава. Чем
больше цинка, тем ниже точка плавления латуни.
Применяется латунь в промышленности в качестве литейного
материала, а также в виде листового и сортового металла. Вслед­
ствие испарения цинка дуговая сварка латуни затруднительна.
Бронза представляет собой сплав меди с оловом и другими
прцмесям'и. Имеются также безоловянистые бронзы, например
сплавы меди с алюминием, марганцем, железом и др.
Температура плавления бронзы 720— 1000°. Чем больше олова
в бронзе, тем ниже ее температура плавления.
Таблица
2
Химический состав и механические свойства красной меди
Химический состав в %
Марка
меди
МО
М1
М2
М3
М4
меди не менее
99,95
99,90
99,70
99,50
99,00
Механические свойства
всего примесей предел прочности
при растяжении
не более
в кг!мм^
0,05
0,10
0,30
0,50
1,00
1 8 -5 0
1 8 -5 0
1 8 -5 0
1 8 -5 0
1 8 -5 0
относительное
удлинение в %
6—50
6 -5 0
6 -5 0
6 -5 0
6—50
Бронзы применяются в качестве литейного материала для из­
готовления подшипников и деталей, работающих на трение, а
также арматуры котлов и аппаратов (кранов, вентилей, водомер^ьгх приборов и пр.).
2—516
17
Бронзы удовлетворительно свариваются дуговой сваркой.
Алюминий — металл, обладающий (малым весом (удельный
вес 2,6) и хорошей электропроводностью. Температура плавления
алюминия 657°.
Алюминий в жидком состоянии энергично соединяется с кис­
лородом, образуя окись алюминия, имеющую высокую темпера­
туру плавления (около 2010°).
Механические свойства чистого алюминия невысокие. Поэтому
в промышленности получили применение сплавы алюминия с мар­
ганцем, кремнием, медью, магнием и другими металлами. Эти
сплавы, обладающие большой прочностью и малым весом, осо­
бенно широко применяются в авиационной, автомобильной и дру­
гих отраслях промышленности.
Литейные алюминиевые сплавы обозначаются буквами АЛ,
затем ставится условный номер сплава. Сплавы, деформируемые
путем ковки, штамповки, прокатки, обозначаются буквами АК.
Все сплавы типа дуралюмина обозначаются буквой Д с условным
номером сплава. В табл. 3 приведены данные о составе и свой­
ствах некоторых алюминиевых сплавов.
Цветные металлы значительно дороже черных металлов, по­
этому применение их следует ограничивать и во всех случаях, где
это возможно по техническим условиям, заменять черными ме­
таллами.
Таблица
3
Химический состав и механические свойства алюминиевых сплавов
Механические
свойства
Химический состав в %
се
сееа
ч
с
О
ее
ы
медь
магний
3 ,5 -4 ,5
1 ,9 - 2 , 5
1,8—2.6
3 ,9 -4 ,8
3 ,8 -4 ,8
4 ,6 -5 ,2
0 ,4 - 0 , 8
1 ,4 - 1 .8
0 ,5 -0 ,8
0 ,4 -0 ,8
0 ,4 -0 ,8
0 ,6 -1 .0
кремний
железо
никель
0 ,5 -1 ,0 0 ,5 -1 ,0
0 , 5 - 1 , 2 1 .1 - 1 ,6
0,2
0 ,4 —0,8 0 , 6 - 1 , 2
0,7
0 .4 -1 ,0 0 .6 -1 ,2
0,8
0.7
0 ,4 -0 ,8
0,7
0 ,5 — 1,0
0,5
0,5
1 , 8 - 2 .3
1 .0 - 1 ,5
марганец
о.
ее
АК2
АК4
АК6
АК8
Д1
Д6
0 ,2
—
—
—
—
о О)
о 3: г2
0.
о о. 5,
О
!^
ч» нГ С
н 7;,
о» и и ^
0,0 ее
с = 0.0
о
я 4)
ноя
оя я
42
44
42
49
42
46
13
10
13
13
18
15
X
Ч
о» 5
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Какие металлы относятся к черным и к цветным?
2. Какими показателями определяются механические свойства металлов?
3. Как определяется прочность металла?
4. Что называется пределом текучести и пределом прочности металла?
5. Как определяется твердость металла?
6. Что называется относительным удлинением?
18
7 Что называется ударной вязкостью металла и как определяют удар­
ную
показатели определяют физические свойства металла?
9 Как определяют плотность металла?
10 Что называется коэффициентом линейного расширения металла?
11 Как определяется величина удлинения металла при его нагреве до
ппоеделенной температуры?
^ 12. От чего зависят механические свойства металла?
13 Что называется структурой металла?
14 . Что такое макроструктура и микроструктура?
15^ Что такое перлит, феррит, цементит?
16. Чем отличается чугун от стали?
17. Какое влияние оказывает углерод на свойства черных металлов?
18. По каким признакам классифицируется сталь?
19. Почему марганец является полезной примесью в стали?
20. Назовите виды чугуна и их свойства?
21. Что называется термической обработкой стали?
22. Что такое закалка стали и как она выполняется?
23. Что такое отпуск стали и когда его применяют?
24. Что такое отжиг и для чего его применяют?
25. Какими свойствами обладают цветные металлы?
26. Что такое латунь и бронза?
27. Какими свойствами обладает алюминий?
Глава
II
ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ПО ЭЛЕКТРОТЕХНИКЕ
§ 6. Электрическая цепь
На рис. 6 'Изабражена электрическая цепь, состоящая из элек­
трического генератора 1, электрической лампочки 2, вык^тючателя
3 и соединяющих их металлических проводов.
При включенном положении выключате­
н
ля 3 по цепи пойдет электрический ток, что
1
обнаруживается по накалу нити лампы 2.
Если
выключатель 3 разомкнуть, то накал
6
нити
в
лампочке исчезнет, что указывает на
Рис. б. Схема элек­
отсутствие тока в цепи. Отсюда можно сде­
трической цепи
лать заключение, что ток проходит только по
замкнутой цепи, включающей в себя источник электрического
тока.
Для того чтобы в цепи проходил электрический ток, необхо­
дима причина, вызывающая появление тока. Эта причина в элек­
тротехнике носит название э л е к т р о д в и ж у щ е й
с илы.
Назиачение источников электрической энергии, как, например,
электрических генераторов, аккумуляторов и др., и заключается в
том, чтобы создать определенной величины электродвижущую си­
лу. Как для движения воды по водопроводу необходимо давление,
так и для появления электрического тока необходима электродви­
жущая сила.
§ 7. Электрические единицы измерения
Электрический ток, проходя по проводнику, всегда "встречает
известное сопротивление или препятствие, на преодоление кото­
рого тратится электродвижущая сила.
Сопротивление проводника зависит от его размеров — длины и
площади поперечного сечения и от свойств металла, из которого
он выполнен. Чем длиннее проводник, тем больше его сопротивле­
ние, и, наоборот, чем он короче и толще, тем его сопротивление
меньше. При тех же размерах медный проводник имеет меньшее
сопротивление, чем, например, железный. За единицу измерения
сопротивления принят ом.
20
За один ом приняли сопротивление ртутного столба при тем­
пературе 0°, длиной 106,3 см и площадью поперечного сечения
1 мм^.
Величина, характеризующая электрическое сопротивление ме­
т а л л а , называется
удельным
сопротивлением.
За
удельное сопротивление принимается сопротивление проводника
данного металла длиной 1 м с поперечным сечением 1 мм^ прл
температуре 0°. Например, удельное сопротивление меди равно
0,0175. Это значит, что медный проводник сечением 1 мм^ и дли­
ной 1 м имеет сопротивление 0,0175 ом.
Если требуется вычислить сопротивление /? медного провод­
ника длиной 10 ж и сечением 35 мм^, то необходимо удельное со­
противление умножить на 10 и полученное произведение разде­
лить на 35, т. е. произвести следующее вычисление:
/? =
0,0175X10
35
=0,005 ом.
По проводнику в различных случаях может проходить различ­
ное количество электричества. Ток измеряется количеством элек­
тричества, проходящего в 1 сек. через поперечное сечение данного
проводника.
Для измерения тока принята единица, названная а м п е р о м .
Если говорят, что через проводник проходит 10 ампер, это
значит, что ток в проводнике равен 10 амперам.
Для измерения электродвижущей силы (сокращенно э. д. с.)
приняли единицу, названную в о л ь т о м .
1 вольт — это такая э. д. с., при которой в цепи с сопротивле­
нием в 1 ом устанавливается ток, равный 1 амперу (сокращенно
принято ампер обозначать а, вольт — в ) .
§ 8. Закон Ома
Ток в данной электрической цепи зависит от э. д. с., действую­
щей в этой цепи, и от сопротивления цепи.
Во сколько раз больше э. д. с., во столько раз больше ток;
во сколько раз больше сопротивление, во столько раз меньше ток.
Эта зависимость определяется основным законом электрической
цепи (закон Ома), который гласит: ^
ток в цепи прямо пропорционален э. д. с. и обратно пропори
Ционален сопротивлению в этой цепи.
Если цепь, изображенная на рис. 6, имеет сопротивление 5 ом
и э. д. с. генератора равна ПО в, то в цепи установится ток, рав­
ный 110:5 = 22 а.
Э. д. с., действующая в какой-либо цепи,, расходуется целиком
в этой цепй.
Пример. Имеем цепь (рис. 7), состоящую из электрического генератора,
сопротивление обмоток которого равно 5 ом^ н трех последовательно вклю­
ченных сопротивлений в 5, 10 и 20 ом\ общее сопротивление цепи будет*
21
5-1-5 + 10 + 20 = 40 ом (сопротивление проводов во внимание не прини­
мается вследствие небольшой их длины).
Э. д. с. генератора равна 200 в. Тогда согласно закону Ома в цепи пойдет
ГОК, равный
200 ^
— =5 а.
40
Если убрать одно из сопротивлений, например 20 ом, то это не означает,
что в цепи появится какой-то излишек э. д с. Все 200 в будут израсходованы,
но ток будет уже больше, так как «препятствий» для прохождения тока стало
меньше. В этом случае ток в цепи будет:
— = 10 а.
20
Для того чтобы во втором случае в цепи ток не изменился, т. е. по-преж­
нему равнялся 5 а, э. д. с. генератора необходимо уменьшить до величины,
равной
5 X 2 0 = 100 в
Таким образом, в первом случае 100 в тратилось на то, чтобы ток 5 а
«протолкнуть» через сопротивление в 20 ом.
Отсюда МОЖНО сделать заключение, что э. д. с. расходуется
при прохождении тока через разные части -цепи.
В нашем примере, чтобы заста­
5ом
вить ток 5 а пройти через сопротив­
ление 20 ом, необходимо затратить
Зам
Юом
100 в. Следовательно, на концах
этого сопротивления будет разность
20 ОМ
«электрического давления», или на­
Рис. 7. Схема включения трех
пряжения, равная 100 в.
сопротивлений последовательно
Часть э. д. с., действующая в ка­
кой-либо части электрической цепи,
называется н а п р я ж е н и е м . Ког­
да говорят о вольтаже силовой сети, всегда упоминают напряже­
ние, а нечэ. д. с., так как величина э. д. с. складывается из напря­
жения сети и напряжения, затрачиваемого на преодоление внут­
реннего сопротивления генератора. Полная замкнутая электриче­
ская цепь составляется из внешней цепи и внутренних обмоток
генератора. Таким образом, зная ток в цепи и напряжение между
двумя ее точками, можно определить сопротивление этого участ­
ка цепи, для чего напряжение этого участка цепи нужно разде­
лить на ток, протекающий по цепи.
Например, ток в сварочной дуге равен 200 а, напряжетуие на
дуге 20 в. Тогда сопротивление дуги будет
20
л 1
—
=0,1
ом.
200
Ток в электрической цепи имеет определенное направление.
Из одного зажима генератора ток направляется во внешнюю сеть
и через другой зажим возвращается из сети в генератор.
Услов1НО принято считать первый зажим положительным, он
обозначается знаком плюс ( + ), а второй зажим считается отри22
цательны'М и обозначается знаком минус (—), т. е. принято счигать, что во внешней цепи ток протекает от плюса к минусу.
§ 9. Работа и мощность электрического тока
Мы знаем, что электрический ток вращает двигатели станков,
нагревает печи, расплавляет металл, двигает поезда, т. е. совер­
шает определенную р а б о т у , и, следовательно, обладает мощ­
ностью.
Мои^ностью электрического тока называется произведение напряжения на ток.
За единицу мощности электрического тока принят в а т т , рав­
ный произведению ампера на вольт (ватт обозначается сокращен­
но вт).
Пример. Если электрическая станция вырабатывает 1000 а при напря­
жении 200 в, то мощность станции будет:
1000 X 200= 200 000 вт.
Если сварочная дуга потребляет 160 а при рабочем напряжении 22 в, то
мощность дуги будет:
1 6 0X 22 = 3520 вт.
Так как ватт — единица мощности, слишком малая для при­
менения в технике, и мощность в ваттах выражается большими
числами, то обычно для измерения электрической мощности упот­
ребляют единицу в сто раз большую, называемую г е к т о в а т ­
т о м , и в тысячу раз большую, называемую к и л о в а т т о м
(сокращенно гвт и кет).
Чтобы перевести ватты в киловатты, надо ватты разделить на
1000; наоборот, чтобы из киловаттов получить ватты, надо кило­
ватты умножить на 1000.
Мощность оварочной дуги в вышеприведенном примере равна
3520 вт, или 3,52 кет.
Когда сварщик варит, он плавит металлический электрод за
счет затраты электрической энергии. Чтобы определить расход
электрической энергии, надо потребляемую мои^ность умножить
на время, выраженное в часах. Полученное произведение дает
расход электрической энергии в киловатт-часах {квт-ч).
Пример. Сварщик расплавил за полтора часа 2 кг металлической про­
волоки (электродов), работая током 190 а.при напряжении дуги 20 в. Опре­
делим, сколько электрической энергии потрачено на расплавление 1 кг элек­
тродов.
Общий расход электроэнергии составит:
190X20X1.5=5,7 квт-ч.
На расплавление 1 кг электродов расходуется:
5,7 : 2 = 2,85 квт-ч
{без учета электроэнергии, потребляемой самим сварочным аппаратом}.
23
§ 10. Выделение тепла электрическим током
Электрический ток, проходя по проводнику, нагревает его.
Это явление хорошо известно по электрическим лампочкам нака­
ливания, где нить лампы накаливается током добела. Величина
нагрева проводника зависит от электрического сопротивления про­
водника и от тока в этом проводнике.
Во сколько раз увеличивается сопротивление проводника, во
столько же раз увеличивается и его нагрев, С увеличением же
тока, например, в два раза, нагрев проводника увеличивается в
четыре раза, с увеличением тока в три раза нагрев увеличивается
в девять раз и т. д., т. е. нагрев проводника пропорционален квад­
рату тока.
В плавких предохранителях используется свойство проводни­
ков нагреваться при прохождении тока. Чем
больше поперечное сечение проводника, тем
большую нагрузку тока он допускает без
опасности нагреться сверх допустимой тем­
пературы.
Всякая электрическая проводка рассчита­
Рис. 8. Схема корот­ на на определенный максимальный ток,
кого замыкания
превышение которого вызывает опасность
загорания изоляции проводов, а в некоторых
случаях плавления самих проводов. Чрезмерный ток в цепи мо­
жет возникнуть при перегрузке цепи, когда включается больше
электрических установок, чем предусмотрено для данной цепи, или
же в случае короткого замыкания цепи.
К о р о т к и м з а м ы к а н и е м цепи называется такой слу­
чай, когда ток получает возможность проходить кратчайшим пу­
тем, минуя большие сопротивления.
Обычно от источника тока электричество подается к электри­
ческим установкам двумя (или более) проводами. Между этими
проводами включают электродвигатели, электричеокие приборы,
лампы и т. д., которые представляют собой довольно большие сопротивления, поэтому ток, проходящий по цепи, имеет величину,
безопасную для данного сечения проводов. Если же случайно
провода замкнутся, помимо приборов или ламп, каким-либо про­
водом АБ (рис. 8), то сопротивление цепи уменьшится во Яного
раз, а следовательно, по закону Ома ток увеличится во столько
же раз, и провода начнут «гореть».
Для предохранения проводов от перегрузки и коротких замы­
каний в цепь ставят предохранители, представляющие собой про­
волочки тонкого сечения из специального сплава, заделанные в
фарфоровую пробку или зажимаемые между двумя винтами. При
перегрузке сети или коротком замыкании проволочка перегорает
и электрическая цепь размыкается.
24
§11. Электромагнетизм
Некоторые сорта железной руды обладают свойством притяги­
вать к себе железные предметы. Такие руды называются м а г ­
ни т н ыми ж е л е з н я к а м и . Железо или сталь, натертые маг­
нитным железняком, сами приобретают свойство притягивать
куски железа. Они становятся искусственными магнитами в от­
личие от естественных магнитов, т. е. магнитного железняка.
Концы магнитов обладают наибольшей силой притяжения и
называются
магнитными
/' //
//
полюсами.
Воображаемую
прямую линию, соединяющую
оба магнитных полюса, назы­
.
--------------------- вают
осью
магнита
(рис. 9).
Если магнит в виде неболь­
'!
-----г
шой легкой стрелки подвесить
ч\
---на нитке, то такая магнитная
стрелка всегда устанавливает­
Рис. 9. Магнит
ся в определенном направлении
по отношению к земным полюсам. Она всегда поворачивается
одним своим концом к северному земному полюсу, а другим —
к южному. На этом свойстве магнитной стрелки основано устрой­
ство компаса — прибора, указывающего положение полюсов.
N
< г
' (ЗЩ*'/
- \ V <]} |! \'11
Рис.
11. Электро­
магнит
В СВЯЗИ с этим }^л01вились называть северным магнитным по­
люсом (условное обозначение Ы) тот, который обращен к северу,
а южным (условное обозначение 5 ) — противоположный. Про­
странство вокруг магнита, в котором действует магнитная сила,
называется м а г н и т н ы м п о л е м .
Магнитное поле условно принимают состоящим из отдельных
магнитных силовых линий, которые направлены от северного по­
люса к южному. Эти линии замкнуты, т. е. не имеют начала и
конца (рис. 9).
Оказывается; что когда по проводнику проходит ток, то во25
круг такого проводни-ка появляется магнитное поле. Это можно
обнаружить магнитной стрелкой, свободно подвешенной на нити.
Такая стрелка, поднесенная к проводнику, по которому проходит
ток, стремится расположиться перпендикулярно к проводнику.
Если проводник свернуть в виде спирали, то магнитное поле
такого проводника становится во много раз больше, чем поле
прямого проводника, так как магнитные поля отдельных витков
складываются, и общее магнитное поле усиливается. Такие про­
водники называются с о л е н о и д а м и (рис. 10).
Если внутрь соленоида поместить стальной стержень (рис. 11),
то стержень, называемый с е р д е ч н и к о м , становится силь­
ным магнитом. Сердечник вместе с обмоткой называется э л е к ­
тромагнитом.
§ 12. Электромагнитная индукция
Оказывается, не только электрический ток вызывает появление
магнитного поля, но и магнитное поле при некоторых условиях
вызывает появление электрического тока.
Если передвигать проводник в магнитном поле, так чтобы он
пересекал магнитные силовые линии, то на концах этого провод­
ника появляется э. д. с., и если проводник будет представлять
замкнутый контур, то в нем начинает циркулировать электриче­
ский ток. Появление тока в проводнике, перемещающемся в маг­
нитном поле, называется э л е к т р о м а г н и т н о й
индук­
цией.
,
§ 13. Генераторы постоянного тока
На свойстве электромагнитной индукции основано устройство
электрических генераторов. Принцип устройства электрического
генератора виден на рис. 12. На цилиндр, называемый я к о р е м ,
намотан проводник, два конца которого подведены к лампочке.
Магнит
Рис.
12. Схема электриче­
ского генератора
Якорь с коллекто­
ром
Цилиндр вращается между двумя магнитами, создающими маг­
нитное поле. Проводник, намотанный на цилиндр, пересекает маг­
нитное поле, в результате чего в проводнике возникает э. д. с. На
рис. 12 изображена только схема генератора, а не его конструк­
ция.
26
Для того чтобы передать э. д. с. от обмотки вращающегося
якоря во внешнюю электрическую цепь, устраивают коллектор
(рис. 13). Коллектор 2 состоит из отдельных медных сегментов
(пластин) с изоляцией из слюды между ними, образующих ци­
линдр меньшего диаметра, чем якорь 3. Коллектор закрепляют на
якорном валу. Проводники якоря припаивают к коллекторным
пластинам. Коллектор вращается между диаметрально располо­
женными неподвижными группами угольных щеток У, от которых
отходят провода во внешнюю цепь.
(Только для подъема^
машины
Станина
ОВлютка
возбутдения
Полюсный
сердвянин
Рис. 14. Генератор постоянного тока с шунтовым
возбуждением
На рис. 14 схематично изображен генератор постоянного тока
со стороны коллекторов. Названия отдельных частей генератора
указаны на рисунке. Чтобы получить сильные магнитные поля,
на полюсные сердечники надевают катушки из изолированного
провода, которые присоединяют к источнику тока; таким образом
получают электромагниты. Катушки из провода, надеваемые на
полюсные сердечники, носят название обмоток возбуждения, так
как они возбуждают магнитный поток генератора, без которого
не будет индуктироваться э. д. с. и, следовательно, генератор не
будет давать ток. О б м о т к и в о з б у ж д е н и я питаются от
щеток того же генератора на котором они находятся, т. е. генера­
тор работает с с а м о в о з б у ж д е н и е м . На рис. 14 пунктир­
ными линиями показано распределение магнитных потоков.
От щеток генератора отходят две электрические цепи: внешняя
цепь и цепь обмоток возбуждения. Когда^ якорь генератора не
вращается, в обмотках возбуждения тока нет, но в магнитных сер­
дечниках остается слабый магнитный поток (остаточный магне­
тизм), за счет которого и происходит индукция э. д. с. в момент
пуска генератора. Как только появилась хотя бы небольшая
э. д. с., в обмотке возбуждения появляется ток, который восста­
навливает в полюсах магнитый поток.
27
Таким образам, для того чтобы генератор дал ток, якорь дол­
жен вращаться каким-то двигателем. Двигатель может быть па­
ровой, нефтяной, водяной (гидротурбина), ветряной, электриче­
ский и т. п.
Следовательно, электрический генератор преобразует механи­
ческую энергию — энергию вращения^ в электрическую,
§ 14. Принцип работы электрического двигателя постоянного тока
Если в магнитное поле поместить проводник и пропустить
через него электрический ток, то праводни1К будет стремиться
передвигаться. Это происходит вследствие того, что вокруг проводника появляется магнитный поток, вступающий во взаимодей­
ствие с магнитным полем, в котором находится проводник. На­
правление движения будет нерпендИ)кулярно к направлению
магнитного поля.
На этом принципе основано устройство электрических двига­
телей постоянного тока. Конструктивно они ничем не отличаются
от генераторов постоянного тока. Если взять обычный электриче­
ский генератор постоянного тока и, вместо того чтобы вращать
его каким-либо двигателем, пустить в него электрический ток,
иными словами присоединить его к электрической цепи, то якорь
генератора начнет вращаться, и такой генератор становится дви­
гателем.
Следовательно, электрический двигатель преобразует электри­
ческую энергию в механическую — энергию вращения,
§ 15. Получение переменного однофазного тока
П е р е м е н н ы м т о к о м называется такой ток, который в
отличие от п о с т о я н н о г о меняет направление своего движе­
ния по цепи. В промышленности и в быту применяется перемен­
ный ток, который в 1 сек. 100 раз меняет свое направление, т. е.
имеет частоту, равную 50 периодам в секунду.
Переменный ток вырабатывается на центральных электриче­
ских станциях электрическими генераторами переменного тока.
Эти генераторы в отличие от генераторов постоянного тока не
имеют коллекторов. Кроме того, в генераторах переменного тока
вращаются магнитные полюсы, а обмотка, в которой индуктирует­
ся ток, расположена в неподвижной части генератора.
§ 16. Трехфазный ток
Если вывести концы от трех отдельных обмоток в статоре —
неподвижной части генератора переменного тока, — расположен­
ных под углом 120° одна к другой, то генератор будет давать в
сеть трехфазный ток (рис. 15). В этом случае от каждой обмотки
28
отводится двухпроводная сеть. В сети такой системы имеется
шесть проводов.
Такая система невыгодна. Поэтому обмотки генератора трех­
фазного тсука соединяют между собой, как показано на рис. 16 или
17. При соединении звездой концы трех обмоток, расположенных
под углом 120°, соединяются вместе, и отсюда отводится в сеть
Рис. 15. Генератор с тремя обмотками якоря, сдвинутыми на
Рис. 16. Схема соединения обмотки
звездой
120°
один провод о вместо трех. От начала каждой обмотки отводится
также провод в сеть. Таким образом, вместо шести проводов в
сети получается четыре провода. Провод, заменяющий три про­
вода, называется н е й т р а л ь н ы м , или н у л е в ы м , так как
при равномерной нагрузке током всех трех фаз 1, 2, 3 по нулевому
проводу ток не течет.
При соединении треугольником (рис. 17) концы и начала об­
моток соединяются вместе, и от
этих точек отводятся три провода
во внешнюю сеть.
Таким образом, трехфазный
ток передается четырьмя или тремя проводами.
При соединении обмоток звез­
дой провода, отходящие от нача­
Рис. 17. Схема соединения об­
ла обмоток, называются г л а в ­
мотки треугольником
н ы м и . Напряжение между глав­
ными проводами (/, 2 и «? рис. 16) в 1,73 раза больше, чем напря­
жение между любым главным и нулевым проводами. Такая
система удобна тем, что силовую нагрузку можно включить на
большее напряжение, т. е. между главными проводами, а освети­
тельную и вообще бытовую нагрузку — на меньшие напряжения,
уменьшая тем самым опасность поражения током.
На практике обычно применяются напряжения 127/220 в и
220/380 в.
При соединении обмоток треугольником напряжение между
любой парой проводов одинаковое.
29
§ 17. Вращающееся магнитное поле
Если к обмоткам, расположенным под углом 120'' (рис. 18),
У
подвести трехфазный ток, то по­
лучается весьма интересное явле­
ние, положенное в основу работы
трехфазных двигателей.
Каждая обмотка при прохож­
дении тока создает магнитный по­
ток, который точно следует всем
изменениям тока. Изменение маг­
нитного потока каждой обмотки
разнится одно от другого на 120°.
Все три магнитных потока дают
равнодействующий магнитный по­
ток, постоянный по величине, но
вращающийся
в пространстве.
Ось вращающегося магнитною
потока Л^5 . (рис. 18), подобно
Рис. 18 Обмотка трехфазного
тока
стрелке часов, вращается вокруг
точки О.
§ 18. Электрические двигатели переменного тока
Двигатель переменного тока (рис. 19) имеет две обмотки: об­
мотку статора (невращающейся части двигателя — станины) и
обмотку ротора (вращающейся части двигателя).
Статор имеет трехфазную
обмотку, которая включается в
Обмотка
Статор
статора
сеть трехфазного тока. Следова­
тельно, такая обмотка создает
вращающееся магнитное поле,
перемещающееся по статору и Обмотка
ротора^
ш ар
захватывающее все пространст­
во внутри статора. Внутри ста­
тора на валу помещается ротор,
в , пазах которого заложены
проводники. Вращающийся маг­
нитный поток статора своими
магнитными силовыми линиями бал раторс'
пересекает проводники ротора,
индуктируя в них ток. Ток в
19. Принцип устройства элект­
обмотке ротора создает в нем Рис.родвигателя
переменного тока
магнитный поток, который при­
тягивается вращающимся пото­
ком статора, а так как он связан с обмоткой ротора, то последний
начинает вращаться, следуя за магнитным потоком статора.
Обмотка статора может быть включена звездой и треугольни­
ком. Это дает возможность один и тот же двигатель использовать
30
ля двух напряжений. Если обмотка статора рассчитана при вклю­
чении треугольником на 127 в, то при соединении той же обмотки
звездой двигатель сможет работать от сети с напряжением 220 в.
Трехфазный электродвигатель имеет клеммовую дощечку, на
которую выведены и присоединены к клеммам (болтовым зажи­
мам) начала и концы трех обмоток статора. Таким образом, на
дощечке имеется шесть зажимов. К трем под­
соединяются провода от трехфазной силовой
сети, три остальных зажима соединяются в за­
висимости от включения обмотки статора звез­
дой или треугольником. Если обмотка статора
включается треугольником, то каждый верхний
зажим перемычкой соединяется с каждым ниж­
ним (рис. 20, а). Если обмотка статора вклю­
чается звездой, то три верхних зажима соеди­
няются между собой перемычкой (рис. 20, б).
Обмотка ротора или замыкается накоротко
(так называемый короткозамкнутый ротор)
или посредством вращающихся трех колец н
щеток включается на определенное сопротив­
ление, которое уменьшает силу тока в роторе
20 Включев начальный пусковой момент. По мере того
электродвикак ротор набирает нормальное число оборо- гателя треуголь­
тов, скорость пересечения его обмоток вращаю­ ником (а) или
звездой (б)
щимся магнитным потоком статора уменьшает­
ся, что влечет за собой уменьшение индуктированного тока в
обмотке ротора.
Обычно электродвигатели небольшой мощности имеют корот­
козамкнутые обмотки ротора. В сварочных машинах встречаются
двигатели той и другой конструкции.
Электродвигатели соединяются с машинами и станками при
помощи ременной передачи или специальными муфтами, соеди­
няющими валы двигателя и машины. В некоторых конструкциях
сварочных машин электродвигатель и генератор имеют общий
вал.
§ 19. Трансформаторы
Мы уже познакомились с явлениями электромагнитной индук­
ции, т. е. с появлением в шроводнике э. д. с., когда он пересекает
магнитные силовые линии. Но явление индукции проявляется и
тогда, когда неподвижный проводник находится в переменном
магнитном поле, т. е. в таком поле, которое периодически изме­
няет свое направление и величину.
Такое переменное магнитное поле появляется вокруг провод­
ника, по которому проходит переменный ток.
На принципе электромагнитной индукции переменного магнит­
ного поля основано устройство т р а н с ф о р м а т о р ов — аппара­
тов, позволяющих изменять напряжение электрического перемен­
31
ного тока. Трансформатор (рис. 21) состоит из железного сердеч*
ника 1 и двух навитых на сердечник катушек из изолированного
провода. Одна из катушек включается в ту сеть, напряжение ко­
торой хотят увеличить или уменьшить. Эта катушка называется
п е р в и ч н о й о б м о т к о й I. От второй катушки получают
требуемое напряжение и называют ее в т о р и ч н о й о б м о т ­
к о й II. Когда по первичной обмот­
ке проходит переменный ток, то в
сердечнике трансформатора появ­
ляется переменный магнитный поток.
Магнитные силовые линии этого по­
тока проходят через витки вторич­
ной обмотки. Путь магнитного пото­
ка на рис. 21 отмечен пунктирной
линией. Витки вторичной обмотки
Рис. 21. Схема устройства оказываются в сфере действия пере­
трансформатора
менного магнитного поля, следова­
тельно, по закону электромагнитной
индукции в них индуктируется э. д. с. Чем больше витков имеет
обмотка, тем больше индуктируется в обмотке э. д. с.
В повысительном трансформаторе количество витков вторич­
ной обмотки больше, чем количество витков первичной обмотки.
В понизительном трансформаторе, наоборот, количество витков
вторичной обмотки всегда меньше количества витков первичной
обмотки.
Сварочные трансформаторы я-вляются понизительными, по­
этому у них вторичная обмотка имеет меньше витков, чем первич­
ная. На рис. 21 показана только схема трансформатора. Конст­
руктивно катушки, первичная и вторичная, помещаются на обоих
стержнях трансформатора для лучшего использования места.
Если включить трансформатор в сеть постоянного тока, то он
не будет работать, так как постоянный магнитный поток, возни­
кающий в этом случае в сердечнике, не индуктирует э. д. с. во
вторичной обмотке.
§ 20. Электрические измерительные приборы
Для измерения напряжения и силы тока служат вольтметры
и амперметры. По принципу работы они совершенно одинаковы.
Различаются они между собой размером обмоток и способом
включения в сеть.
Электрический измерительный прибор имеет катушку 4
(рис. 22), которая своими концами а и б включается в измери­
тельную сеть. Когда по катушке проходит ток, она становится со­
леноидом и втягивает в себя стальной стерженек 1, который шар­
нирно соединен с рычажком 2 указательной стрелки. На другом
конце рычажок 2, на котором закреплена указательная стрелка,
уравновешивается пружиной 5.
32
Чем больший ток будет проходить через катушку 4, тем силь­
нее будет отклоняться стрелка; конец ее двигается по шкале, на
которой нанесены значения тока (амперы) или напряжения
(вольты).
Так как при измерении тока через из­
мерительный прибор — амперметр — дол­
жен пройти весь ток, проходящий в сети,
то амперметры включаются в сеть п ос л е д о в а т е л ь н о , т. е. в один какойнибудь провод цепи (рис. 23).
Рис.
22.
Принцип
устройства
электри­
ческих
измеритель­
ных приборов
0Рис. 23. Схема вклю­
чения амперметра и
вольтметра
При измерении напряжения измерительный прибор, в данном
случае вольтметр, присоединяется параллельно к цепи, т. е. к
двум проводам цепи (рис. 23).
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Что такое электрическая цепь?
2. Какие условия необходимы для того, чтобы по электрической цепи
прошел электрический ток?
3. В каких единицах измерения выражается сопротивление проводника,
величина тока и напряжения?
4. Что выражает закон Ома?
5. Что такое мощность электрического тока и в каких единицах изме­
рения она выражается?
6. Как определяется расход электрической энергии?
7. От чего зависит выделение тепла в проводнике при прохождении
электрического тока?
8. Что такое короткое замыкание в электрической цепи?
9. Для чего служат предохранители в электрической цепи и что они
собой представляют?
10. Что такое естественные и искусственные магниты?
11. Что такое магнитные полюса?
12. На каком принципе устроен компас?
13. Что называется магнитным полем?
14. Что такое соленоид и электромагнит?
15. Что называют электромагнитной индукцией?
16. Каков принцип устройства генератора постоянного тока?
17. Как устроен электрической двигатель постоянного тока?
18. Что такое переменный ток?
19. Как получается трехфазный ток?
20. Как получается вращающееся магнитное поле?
21. Каково устройство электрического двигателя переменного тока?
22. Как устроен трансформатор?
23. Как устроен амперметр и вольтметр и как они включаются в элек­
трическую цепь?
3 -5 1 6
Г л а в а III
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ СВАРНЫХ ШВОВ
НА ЧЕРТЕЖАХ
§ 21. Чертеж сварной конструкции
Свар1ные металлические конструкции изготовляют по рабочим
чертежам.
На чертежах конструкция изображается в определенном мас­
штабе. Масштабом называется соотношение между размером кон­
струкции на чертеже и действительным ее размером.
Например масштаб 1 : 5 обозначает, что изображение конст­
рукции на чертеже уменьшено в 5 раз по сравнению с ее дейст­
вительной величиной. Размеры, проставляемые на чертежах, яв­
ляются действительными размерами конструкции, а не масштаб­
ными. Для того чтобы по чертежу можно было изготовить кон­
струкцию, необходимо, чтобы на чертеже были изображены об­
щий вид и детали узлов конструкции. Общий вид конструкции
дает представление о взаимном расположении отдельных эле­
ментов. Чертеж деталей узлов показывает, как соединяются эле­
менты между собой.
На чертеже, помимо изображения конструкции, имеется спе­
цификация (перечень) металла, необходимого для изготовления
данной конструкции. В спецификации указывается марка изде­
лия (условное обозначение, например ферма ф-1 или ф-2 и т. д.),
номера позиций, из которых состоит изделие, размеры металла,
количество, вес штуки и вес на данную марку.
§ 22. Обозначения сварных швов
Сварщику необходимо знать, где, какие и какого размера швы
надо выполнить, при сварке данной конструкции. Для этого на
чертежах места, где надо накладывать швы, показывают услов­
ными обозначениями.
На рис. 24 показан узел сварной фермы. Этот узел состоит из
косынки а, приваренной к верхнему поясу фермы г, и двух раско­
сов б и в , приваренных под углом к косынке.
34
Расположение швов показано условно штрихами. Швы, на
иладываемые с противоположной стороны (невидимые со сторонь:
яертежа), условно показаны прерывистыми штрихами.
Если Ш01В на чертеже изображен в разрезе (рис. 25), то сю
заливают тушью.
На условные обозначения сварных швов имеется ГОСТ
5263—56, который устанавливает
условные обозначения сварных швов
на чертежах в машиностроении и
распространяется на сварные соеди­
нения, выполняемые дуговой ручкой
сваркой; дуговой автоматической и
полуавтоматической сваркой
под
флюсом; газовой сваркой; контакт­ Рис. 25. Поперечный разрез
ной сваркой; сваркой в среде защит­
таврового соединения
ных газов.
Примеры условных обозначений сварных швов на машино­
строительных чертежах согласно ГОСТ 5263—56 приведены в
табл. 4.
Ка'к видно из таблицы, швы обозначаются на чертежах лома­
ной линией, состоящей из горизонтального и наклонного участка,
который заканчивается односторонней стрелкой, указывающей
место расположения сварного шва.
Все условные знаки и размеры проставляются у видимого шва
над горизонтальным участком стрелки, у невидимого — под ним.
На чертеже узла сварной фермы (рис. 24) проставлены услов­
ные обозначения сварных швов угловых (нахлесточных) согласно
ГОСТ 5263—56. Первый значок А означает, что шов угловой
(нахлесточный), буква К указывает, что следующая за ней цифра
обозначает размер катета углового шва в мм и последняя цифра.
После тире, показывает протяженность шва в мм.
35
яяЦ
2§я^
а|»-«
о°5:|
и саЯ
о ® 2и
я
ля
®у
<и са
а
ч
о
я
г,.
ю (Ц
а>
ра ™ о л
о . ° а>
ш2я я
2^
4) 0>
о
ш
в
X
а
X
вЕ
0>
Е
т
о
\о
о
X
а
тоЕ
(и(и
X(4
ЯН
1
ч
О
Е)
о
«а
а аЯ
>
2^
а
о.
вг
О
О
,
О
н
о
т
(=С
X
о
№
о
X
3
О
Е
3
да
X
X
яС
> -,
л
Я(
о
й)
3п
Е
о
X
\о
3
3
Ь:1
О
3
о
сх
Ь
а:1
пш
Е
Е
О,
Н
0)
н
о
Е
Е
Ь:1
О
О,
О
н
о
о
Е
о
Е
Я(
о
(1)
3
о
о
о
0)
к
Е
3
®
2Л са
я
да КС
о о
X а
Н о
о ^
а"
Э «О
о.
,^б
о ^
и
оГ
о
«
О
О, ®
о о
о
н
1
0)
3
д
»=<
2 Е
Э 3
3 о
а
®
1*-
3
да н
Э |
Е
На поперечном разрезе швов таврового соединения (рис. 25)
также показано условное обозначение шва по ГОСТ 5263—56
Значок ^ указывает, что шов угловой двусторонний.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Что называется масштабом?
2. Как условно изображают сварные швы на чертежах?
3. Как обозначают размеры швов?
Г л а в а
IV
ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ДУГА
§ 23. Электрические свойства дуги
Элеи^трическая дуга является одним из видов электрического
;>азряда в газах, сопровождающимся сильным разогреванием
электродов и лучеиспусканием.
Для возникновения дугового разряда необходимо, чтобы воз­
дух, являющийся в обычных условиях непроводником электриче­
ства, стал бы проводником его между электродами. Для этого
воздушный промежуток между электродами должен быть иони­
зирован.
И о н а м и называются атомы’, у которых вследствие не­
равного количества электронов и протонов имеется отрицатель­
ный электрический заряд, если в нем преобладают электроны, и
положительный, если электронов меньше, чем протонов.
Электрон, выбитый из атома и не связанный с орбитой какоголибо атома, несет в себе элементарный отрицательный заряд
электричества и называется с в о б о д н ы м э л е к т р о н о м .
Ионы и свободные электроны, попадающие в электрическое
поле, приходят в движение. Отрицательные ионы и свободные
электроны передвигаются к положительному полюсу, а положи­
тельные ионы — к отрицательному полюсу. Когда в промежутке
между электродами имеются ионы и свободные электроны, это
пространство находится в состоянии ионизации. При наличии
электрического поля в ионизированном воздушном промежутке
появляется электрический ток.
В воздухе количество ионов и электронов очень незначительно.
В металлах всегда имеется некоторое количество свободных элек­
тронов, которые обусловливают проводимость металлов.
Электроны, находящиеся вблизи поверхности электрода, испы­
тывают притяжение положительных ионов, которые находятся в
металле наряду со свободными электронами.*
* Атом — самая мелкая частица любого вещества — состоит из ядра и
электронов, образующих оболочку ядра и движущихся вокруг него. Электро­
ны обладают электрическим зарядом. Ядро, состоящее из протонов, обладает
положительным зарядом. Положительный заряд ядра равен отрицательному
заряду его оболочки. Атом электрически нейтрален.
38
с целью преодоления силы притяжения положительных ионов
для выхода электронов из поверхности электрода наружу необхо­
димо затратить определенную энергию.
Электроны находятся все время в движении.
С увеличением температуры металла энергия движения элек­
тронов возрастает. При достаточно высокой температуре металла
электроны приобретают большую энергию движения, т.е. к и н е ­
т и ч е с к у ю э н е р г и ю ^ которая преодолевает силу притяже­
ния положительных ионов, и электроны вылетают наружу из тор­
ца электрода.
Механизм зажигания дуги можно объяснить следующим обра­
зом. При соприкосновении электродов (электрода и свариваемого
металла) вследствие большого омичеокого сопротивления в месте
контакта электроды сильно разогреваются, так же как и воздуш­
ный промежуток между ними.
Из отрицательного электрода начинают вылетать электроны,
которые при столкновении с молеку­
лами и атомами воздуха выбивают
из них электроны, образуя таким
образом ионы и свободные электро­
ны воздуха. Воздух между электро­
дами становится проводником элек­
тричества. Отрицательные ионы и
свободные электроны ударяются об
анод (положительный электрод), а Рис. 26. Схема электрической
положительные ионы— о катод (от­
дуги
рицательный электрод). В результа­
те этого кинетическая энергия их переходит в тепло и поддер­
живает высокую температуру катода и анода.
В момент зажигания дуги требуется повышенное напряжение
между электродами для сообщения электронам большей кине­
тической энергии и, таким образом, усиленной ионизации газа
(воздуха). В дальнейшем, когда воздушный промежуток нагрет
и ионизирован, напряжение, требуемое для горения дуги, стано­
вится ниже.
Электрическую дугу можно разделить на следующие части
(рис. 26):
к а т о д н о е п р о с т р а н с т в о 7, у которого электроны вы­
летают из катода и направляются к аноду. Поверхность катодной
области называется к а т о д н ы м п я т н о м ; *
* Энергией называется способность тела производить работу. Существуют
различные виды энергии. Согласно закону сохранения энергии, энергия не со­
здается из ничего и не уничтожается, а лишь превращается из одной формы
в другую. Двигаясь, тело совершает работу, используя энергию движения,
г. е кинетическую энергию. Ударяя молотком по металлу, мы используем ки­
нетическую энергию молотка, которая при ударе переходит в тепловую энер­
гию, отчего боек молотка и место на металле, где ударяет молоток, нагре­
ваются.
39
с т о л б дуг' И 2, который почти равен длине дуги. В столбе
дуги происходит ионизация атомов и молекул воздуха;
а н о д н о е п р о с т р а н с т в о 5, расположенное у положи­
тельного полюса. Здесь происходит наибольшее скопление поло­
жительных ионов.
Для горения дуги на электродах должно поддерживаться на­
пряжение, величина которого зависит от материала электродов,
длины дуги, рода газа, в котором горит дуга, а также от тока
в дуге.
V
60
50
40
30
20
30
60
90
120 150 1803
Рис. 27. Статическая характери­
стика электрической дуги
Зависимость напряжения на дуге от величины тока в дуге
можно выразить графически. Отложим по горизонтали значения
тока в дуге, а по вертикали соответствующие им значения напря­
жения на дуге; соединив точки пересечения линией, получим кри­
вую, изображенную на рис. 27. Эта г^ривая носит название с т а ­
т и ч е с к о й х а р а к т е р и с т и к и д у г и . Как видно из рисун­
ка, напряжение на дуге уменьшается с увеличением тока пример­
но до 30 в. Дальнейшее увеличение тока не влияет заметно на ве­
личину напряжения дуги.
Электрическая дуга условно представляет собой газовый про­
водник большой гибкости, который под влиянием различных сил,
действующих на него, может отклониться от своего нормального
положения. В нормальных условиях дуга направлена по оси элек­
трода (рис. 28), а не по кратчайшему расстоянию между элек­
тродом и свариваемым металлом.
Вокруг дуги и в соседних местах (в свариваемом металле)
всегда имеются магнитные поля, которые оказывают отклоняющее
действие на дугу. Это явление известно под названием м а г н и т ногодутья.
Магнитное дутье очень часто затрудняет сварку, особенно при
повышенном токе, так как величина сил магнитного поля пропор­
циональна квадрату тока, т. е. при увеличении тока в два раза
магнитное поле возрастает в четыре раза.
Магнитное поле оказывает отклоняющее действие на дугу,
когда оно распределяется неравномерно относительно дуги. Рас40
ределение магнитното поля в сварочном контуре зависит от ме­
ста подвода тока к свариваемому изделию, конфигурации изде­
лия, наличия зазоров в стыке и других причин.
Например, в случае, представленном на рис. 29, дуга откло­
няется вправо, потому что маг­
нитное поле со стороны угла А
более интенсивно, чем с протиноположной стороны.
На отклонение дуги влияет
также близость к сварочной ду­
ге значительных ферромагнит­
ных масс*. Между дугой и
ферромагнитной массой (же­
лезом, сталью)
появляются
электромагнитные силы притя­ Рис. 29. Магнитное поле, отклоняю­
щее дугу
жения, которые стремятся сбли­
зить столб дуги и массу, в
результате чего дуга отклоняется в сторону массы железа.
Явлений магнитного дутья при толстообмазанных электродах
и при закрытой дуге (под слоем флюса) проявляется в значитель­
но меньшей степени, чем при голых и тонкообмазанных электро­
дах.
При сварке на переменном токе явление магнитного дутья за­
метно ослабляется.
Отклонение дуги может быть также вызвано потоком теплых
газов, образующихся при сварке. Это явление особенно заметно
при сварке у вертикальных стенок, заварке сквозных отверстий,
при проходе первого слоя стыкового шва и т. д.
Для ослабления отклоняющего действия магнитных полей сле­
дует применять следующие меры:
сварку вести короткой дугой, так как с увеличением длины ду­
ги увеличивается возможность ее отклонения;
подводить сварочный ток как можно ближе к месту сварки из­
делия;
в зависимости от силы и направления магнитного дутья менять
угол наклона электрода; конец электрода направлять в сторону
магнитного дутья.
§ 24. Сварочные свойства электрической дуги
Сварочная дуга (при сварке по методу Славянова) горит в
газовом промежутке, заполненном парами металла электрода,
обмазки, флюса.
На конце электрода и на свариваемом металле под электродом
находится жидкий расплавленный металл. Электрод плавится и
* Ферромагнитные массы обладают высокой магнитной проницаемостью,
Например железо, никель, кобальт и др.
41
виде жидких каттель переходит в ванну жидкого металла на
свариваемом изделии.
Капля металла, образующаяся на электроде в течение 0,001—
С01 сек., нагревается. Происходит окисление металла в резуль­
тате взаимодействия его с кислородом воздуха. Окислы быстро
йстворяются в капле еще при ее нахождении на конце электрода,
внутри капли образуется газообразная окись углерода, которая
Рюширяется; под действием этого расширения капля отрывается
О' электрода и выбрасывается в сварочную ванну. Кроме расшиР1ЮЩИХСЯ газов, на перенос капли действуют также электриче^ие и другие силы.
В ванне расплавленного металла на свариваемом изделии под
Действием давления струи газов дуги образуется углубление, на­
зываемое к р а т е р о м .
Между дном кратера и расплавленной каплей на конце элек'Г1ода расположен с т о л б э л е к т р и ч е с к о й д у г и . Темпе­
ратура газа в столбе дуги по его оси достигает по некоторым ис­
следованиям до 6000°. Столб дуги окружен пламенем, или о р е олэм, который имеет неправильную форму вследствие потоков
1'^а и магнитных полей. Температура пламени резко падает в наП1авлении от центра столба к краям.
Обычно зажигание дуги производится коротким замыканием
сварочной цепи путем прикосновения к свариваемому металлу
^<снца электрода. Зажигание происходит в момент отдергивания
электрода на небольшое расстояние от поверхности свариваемого
металла.
Согласно опытным данным, открытая металлическая свароч­
ная дуга передает свариваемому металлу 50—60% своей мощно­
сти! в виде тепловой энергии. При закрытой дуге (под слоем флю­
са) коэффициент передачи тепловой энергии свариваемому метал­
лу возрастает. Остальная часть мощности дуги рассеивается в
окэужающем пространстве излучением, парами и конвекцион­
ными потоками нагретых газов.
На рис. 30 представлена ориентировочная схема распределе­
ния тепла дуги при ручной и автоматической сварке.
В угольной дуге на положительном полюсе (аноде) выделяет­
ся около 42% тепла, на отрицательном электроде (катоде) —
ок<)ло 38% и в столбе дуги — остальная часть тепла, т. е. 20%.
Те1|пература в катодном пространстве достигает 3200° и в анод-^
но1я примерно 3400°.
Для дуги с металлическими электродами достаточно достоверданных о распределении температур и выделении тепла в
различных частях дуги пока нет.
Выделение тепла электрической дугой производится на очень
небольшом пространстве непосредственно под дугой. Если рас­
сматривать дугу через темные стекла, то в месте ее образования
на свариваемом металле можно видеть добела нагретую поверх­
ность, которая под электродом имеет углубление, заполненное
42
•е^ о
о 5
н
« о
а,
'С э
=Ё
К
Л <п
сс 5
►
с=; й
^и* ьа
X2
§а :„й
еН
о.
О) со
ч
л соо
ЙХм
со
С
с^ а
« й
К2
О
Си «О
3
со
^ I
ч:^
:е
5 §
^ а
о: ^
$ ®
§ *
5сх ^
П к3"
и
с« е;
§н
ев «
1ф2 2
X со
^ асо
О
со 5
. К
с^ со
к
СХ, =
металлом. Это углубление, называемое кратером, окру­
жено металлом, нагретым до белого каления, причем температура
области нагрева, прилегающей к кратеру, быстро падает и уже
на небольшом расстоянии, величина которого обусловлена диа­
метром электрода и током, становится равной температуре сва­
риваемого изделия.
Таким образом, электрическая дуга с металлическим электро­
дом дает сильный местный на­
'Мтрод
грев свариваемого металла в
зоне, непосредственно окружаю­
Нратвр
щей кратер.
НаплабленнЫй
металл
'длина дуги
Расстояние
между концом
электрода и дном кратера назы­
вается д л и н о й д у г и
(рис.
31). Длина дуги имеет очень
большое значение в технике
сварки и должна быть как мож­
но короче, не более 3—4 мм. Это
объясняется тем, что расплавлен­
Рис. 31. Схема сварочной дуги
ный металл,, переходя каплями
с конца электрода в кратер, поглощает кислород из газового
промежутка, что ухудшает механические свойства шва. Понят­
но, что вредное действие воздуха будет тем меньше, чем мень­
ше времени жидкие капли будут проходить через воздух. При
короткой дуге это время будет меньше, чем при длинной.
Шов, выполненный длинной дугой при ручной сварке, имеет
неровную поверхность. Длинная дуга менее устойчива, чем корот­
кая. Она блуждает по поверхности свариваемого металла, вслед­
ствие чего нагрев от нее распространяется на большую площадь.
Тепло рассеивается и проплавление ухудшается. Капли с элек­
трода, падая на плохо прогретое место, неполностью сплавля­
ются со свариваемым металлом и разбрызгиваются. Длинная дуга
также понижает производительность сварки.
ЖИДКИМ
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Что называется электрической дугой?
2 Что необходимо, чтобы между электродами возникла дуга?
3. Как объяснить механизм зажигания дуги?
4. Из каких частей состоит электрическая дуга?
5. Что называется статической характеристикой дуги?
6. Что такое магнитное дутье и какое влияние оно оказывает на элек­
трическую дугу?
7. Какие меры следует принимать для ослабления действия магнитного
дутья на электрическую дугу?
8. В каком виде металл электрода переходит на свариваемый металл?
9 Какие силы отрывают каплю от электрода?
10. Что называется кратером и под влиянием чего он образуется?
11 Какова температура столба дуги?
12. Что называется длиной дуги?
13. Какое влияние оказывает длина дуги на качество сварки?
Глава V
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ДУГОВОЙ СВАРКИ
§ 25. Требования, предъявляемые к электросварочным
генераторам и трансформаторам
Для электрической дуговой сварки применяется постоянный и
переменный ток.
Электрические свойства дуги определяют требования к источ­
нику тока для питания дуги. Для зажигания дуги, как мы уже
знаем, необходимо более высокое напряжение, чем для ее нор­
мального горения. Поэтому первое требование, предъявляеомое к
источнику питания дуги, состоит в следующем: напряжение за­
жигания или напряжение холостого хода (когда дуга не горит)
должно быть выше рабочего напряжения (когда дуга горит).
Для постоянного тока напряжение зажигания должно быть
30—35 в и для переменного тока 50—55 в. Напряжение горения
дуги при ручной сварке равно 18—25 в.
Чтобы зажечь лугу, необходимо коснуться свариваемого ме­
талла электродом и затем отвести его на 2—4 мм от металла. При
касании электрода со свариваемым металлом в сварочной элек­
трической цепи происходит короткое замыкание, которое в элек­
трических цепях может вызвать загорание проводов и обмотки ге­
нератора, питающего эту цепь.
Сварочный генератор или сварочный трансформатор предо­
хранены от коротких замыканий; электрическая система источни­
ков сварочного тока ограничивает величину тока короткого за­
мыкания и таким образом предохраняет провода в обмотку от
сильного перегрева.
При сварке металлическим электродом последний расплав­
ляется и металл пе|ренос'Ится с электрода на свариваемое изде­
лие, что вывывает изменение сопротивление дуги , а следователь­
но, и изменение тока и напряжения в дуге. Сопротивление дуги
при сварке все время меняется. При отделении капель металла с
конца плавящегося электрода происходит короткое замыкание
дуги. Таких капель в секунду отделяется до 30 и более. Следова­
тельно, замыкания происходят в очень короткие промежутки вре­
мени. Чтобы дуга горела устойчиво и не обрывалась, напряжение
45
электросварочного генератора должно быстро изменяться в соот­
ветствии с режимом в дуге.
Особое значение имеет быстрое восстановление напряжения
после отрыва капли. Дуга может возникнуть вновь лишь при на­
пряжении не менее 25 в. Время восстановления напряжения после
короткого замыкания до 25 в не должно превышать 0,05 сек.
Зависимость между напряжением
электросварочного генератора или сва­
рочного трансформатора и сварочным
током, выраженная графически, назы­
вается с т а т и ч е с к о й х а р а к т е ­
ристикой электросварочно­
г о г е н е р а т о р а (рис. 32). По ли­
нии 01] откладывают значения напря­
жения электросварочного генератора,
по линии ОУ— значения тока. Кривая
ад
наклонена к линии 0 ^ . Такая харак­
Рис. 32. Статическая ха­
рактеристика
электросва­ теристика называется п а д а ю щ е й .
Отрезок Оа изображает в масштабе
рочного генератора
напряжение холостого хода генератора,
когда тока в дуге нет.
Точка в на кривой ад соответствует рабочей точке, когда горит
дуга, т. е. отрезок Об в масштабе равен рабочему напряжению ге­
нератора или напряжению сварочной дуги (если пренебречь па­
дением напряжения в сварочных проводах).
Отрезок Ог определяет в масштабе ток в дуге. Отрезок Од яв­
ляется в масштабе током короткого замыкания в сварочной цепи.
В этот момент напряжение генератора равно нулю. Электросва­
рочный генератор с такой характеристикой не боится коротких за­
мыканий, которые имеют место в сварочной дуге.
Основные требования, предъявляемые к электросварочным ге­
нераторам и трансформаторам, сводятся к следующе^му:
напряжение холостого хода должно быть достаточным дли
легкого зажигания дуги, но не превосходить пределов, безопас­
ных для сварщика (не более 80 в)\
безопасность продолжительного короткого замыкания в сва­
рочной цепи;
напряжение должно быстро изменяться при изменении длины
дуги; с увеличением длины дуги оно должно возрастать, с умень­
шением — падать;
достаточная мощность для питания сварочной дуги необходи­
мой силой тока.
§ 26. Основные электрические схемы электросварочных
генераторов
Из предыдущего параграфа следует, что электросварочный
генератор должен иметь падающую статическую характеристику,,
46
а ДЛЯ ЭТОГО ОН должея иметь соответствующую
электрическую
схему.
Рассмотрим основные электрические схемы электросварочных
генераторов постоянного тока для питания одной сварочной дуги
(одиопостовые генераторы).
Схема электросварочного генератора с размагничивающей
последовательной обмоткой. Сварочный генератор, работающий
по этой схеме, имеет две об­
мотки возбуждения (рис. 33).
Электродвижущая сила генера­
тора индуктируется магнитным
потоком обмотки, питаемой от
источника тока с постоянным
напряжением, независимо от
режима в сварочной цепи.
При зажигании дуги сва­
рочный ток проходит через по­
Рис. 33. Схема электросварочного
следовательную обмотку воз­ генератора
с размагничивающей по­
буждения 1, включенную таким
следовательной обмоткой
образом, что ее магнитный по­
ток действует навстречу магнитному потоку основной обмотки 2.
Чем больший ток проходит по сварочной цепи, тем сильнее
размагничивающее действие последовательной обмотки и тем
меньше напряжение на зажимах генератора, так как величина
э. д. с., индуктируемой в обмотке якоря генератора, зависит от
величины результирующего магнитного потока генератора.
В моменты короткого замыкания магнитный поток последо­
вательной обмотки почти равен магнитному п-ртоку основной об­
мотки возбуждения, поэтому равнодействующий магнитный поток
генератора становится незначительным по величине и, следова­
тельно, напряжение на зажимах генератора близко к нулю. Таким
образом, падающая характеристика сварочного генератора в дач­
ном случае получается за счет действия размагничивающей по­
следовательной обмотки возбуждения.
Схема электросварочного генератора с расщепленными полю­
сами. Этот генератор имеет четыре основных магнитных полюса и
три группы щеток на коллекторе (рис. 34). В отличие от обычных
генераторов постоянного тока, где северные и южные магнитные
полюсы чередуются между собой, здесь одноименные полюсы раз­
мещены рядом (515г и Л^1Л^2). Два рядом расположенных одно­
именных полюса можно рассматривать в магнитном отношении
как один полюс, но расщепленный на две части.
Магнитный поток полюсов условно можно разделить на два по­
тока. Один магнитный поток имеет направление от северного по­
люса
к южному 5] и второй поток — от северного полюса N 2 к
Южному 5г. Величина э. д. с. якоря зависит от интенсивности
^ и х двух потоков: чем гуще магнитный поток, пересекаемый про­
водниками якоря, тем больше э. д. с. якоря. Сварочная цепь при4Т
соединяется к щеткам Л и В. Обмотки возбуждения магнитных
полюсов питаются током от щеток А ^ Е.
При зажигании электрической дуги через обмотку якоря про­
ходит ток, который создает магнитный поток обмотки якоря.
Этот магнитный поток выходит из железа якоря, проходит воз­
душный промежуток между железом якоря и железом магнит­
ных полюсов. Одна часть потока входит в сердечник 5], проходит
по станине, по сердечнику
и замыкается через воздушный зазор
в железе якоря. Вторая часть магнитного потока идет по сердеч­
нику Л^2, далее по станине, по сердечнику Ы\ и через воздушный
зазор — в железо якоря. На рис. 34 пути магнитного потока якоря
показаны пунктирными линиями.
Рис. 34. Схема электросварочного генератора с расщеплен­
ными полюсами
Чем больше ток в обмотке якоря, тем гуще магнитный поток
якоря.
Рассматривая взаимное расположение магнитных потоков об­
мотки якоря и магнитных полюсов (рис. 34), видим, что магнит-'^
ный поток обмотки якоря совпадает по направлению с магнитным
потоком полюсов Л/151 (направление магнитных потоков полюсов
на рис. 34 обозначено сплошными стрелками) и направлен против
магнитного потока полюсов N 2^ 2. Таким образом, магнитный по­
ток якоря одной частью уменьшает магнитный поток полюсов, а
другой стремится увеличить его.
Магнитные полюсы Л^151 рассчитаны так, что их магнитный
поток является предельным (насыщенным), и как насыщенный
раствор соли не растворяет больше соли, сколько бы ее не добаз48
ляли, так и магнитный поток полюсов Л^151 не увеличивается от
добавления к нему магнитного потока якоря.
Магнитный же поток якоря, противоположный по направле­
нию к магнитному потоку полюсов
уменьшает этот поток
и в моменты короткого замыкания дуги почти полностью его по­
давляет.
Следовательно, в результате действия магнитного потока
я.'К01ря происходит уменьшение или ослабление основного магнит­
ного потока полюсных сердечников генератора; это ослабление
тем сильнее, чем больший ток проходит по сварочной цепи. С ос­
лаблением магнитного потока полюсов уменьшается напряжение
генератора.
Таким образом, падающая характеристика генератора здесь
получается за счет размагничивающего действия магнитного по­
тока обмотки якоря (реакции якоря).
§ 27. Однопостовые электросварочные агрегаты
постоянного тока
Однопостовыми называются такие электросварочные машины,
которые питают током только одну сварочную дугу.
Однопостовые сварочные машины, работающие от электриче­
ской сети, представляют собой преобра­
зователи, которые состоят из электро­
двигателя, включаемого в сеть, и соб­
ственно электросварочного генератора,
дающего постоянный ток в сварочную
дугу. Вращающиеся системы двигателя
и генератора помещаются на общем
валу. Электродвигатель и генератор
имеют также общий корпус.
В настоящее время промышлен­
ность выпускает однопостовые свароч­
ные машины ПС-ЗОО-М и ПС-500.
35. Схема магнитной
Э л е к т р о с в а р о ч н ы й а г р е г а т Рис. системы
генератора
ПС-ЗОО-М представляет собой преоб­
СГ-ЗОО-М
разователь, состоящий из трехфазного
асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором и однопо­
стового электросварочного генератора постоянного тока. Преобра­
зователь передвижной, на колесах.
Электросварочный генератор СГ-ЗОО-М преобразователя по­
строен по принципу генераторов с расщепленными полюсами
(см. § 26).
Схема маЛитной системы генерато'ра изображена на рис. 35.
Полюсы Л^1 и 5ь называемые главными, имеют меньшее сечение,
Чем поперечные полюсы Л/г и 5г. Магнитное насыщение полюсов
и
значительно сильнее, чем полюсов Л/г и 5г. При нагрузке
генератора магнитный поток реакции якоря подмагничивает глав­
ные полюсы и размагничивает поперечные. Междужелезное про4 -5 1 6
49
странство под поперечными ^полюсами значительно меньше (рас­
стояние между железом якоря и железо1М полюсов)», чем под ос­
новными полюсами, и, кроме того, магнитное насыщение этих по­
люсов также меньше, поэтому размагничивание поперечных по­
люсов получается значительно сильнее намагничивания главных
полюсов. В результате этого суммарный полезный поток и, сле­
довательно, напряжение генератора с увеличением тока резко сни­
жаются.
Вид со стороны коплентора
З'^220в
3-^380В
Рис. 36. Схема соединений обмоток преобразователя ПС-ЗОО-М
Генератор имеет две цепи возбуждения. Одна — нерегулируе­
мая цепь возбуждения — имеет обмотки на главных полюсах, дру­
гая — регулируемая цепь возбуждения — имеет обмотки на по­
перечных полюсах. Ток в этой цепи регулируется при помощи рео­
стата. Обе цепи возбуждения соединены между собой параллель­
но и питаются от щеток а и с. Напряжение на зажимав этих ще­
ток вследствие сильного насыщения главных полюсов изменяет­
ся в небольших пределах.
Схема соединений обмоток преобразователя показана на
рис. 36.
Дополнительные полюса п и 5, имеющие последовательную об­
мотку возбуждения, улучшают коммутацию тока, обеспечивая
безыскровую работу коллектора.
Для снижения помех радиоприему применен ф'ильтр из четы­
рех конденсаторов емкостью по 1 мкф. Конденсаторы смонтиро­
ваны на корпусе генератора под крышкой реостата. Они соедине­
ны по две пары параллельно и включены между рабочими зажи50
мами генератора и опециальнымн болтами на корпусе генератора.
Регулирование сварочного тока производится реостатом в цепи
обмоток возбуждения поперечных полюсов. Поворачивание махо­
вичка реостата по часовой стрелке увеличивает силу сварочного
тока. На кожухе реостата укреплена шкала с делениями в ампепЗХ.
Электросварочный агрегат ПС-500 (преобразователь свароч­
ный на 500 а) имеет, так же как и ПС-ЗОО-М, асинхронный трех­
фазный короткозамкнутый двигатель на 220/380 в. Пуск двига­
теля производится магнитным пускателем.
Генератор
Генератор ПС-500 построен по схеме генератора с размагни­
чивающей последовательной обмоткой. Он имеет четыре основ­
ных и четыре дополнительных полюса (рис. 37). Обмотка воз­
буждения размещена на всех четырех основных полюсах.
На двух основных полюсах (южных) размещается, кроме
того, последовательная обмотка (размагничивающая). Обмотка
возбуждения (основная) питается от добавочной щетки.
Регулирование тока производится реостатом в цепи обмотки
возбуждения. Реостат имеет маховичок, расположенный сверху
Машины. Для увеличения сварочного тока нужно вращать махоВ'ичок по часовой стрелке.
На клеммовой дощечке генератора имеются два плюсовых за­
жима. При сварке на токе до 300 а сварочный провод подключаетк среднему плюсовому зажиму, а при сварке на токе свыше
51
300 а сварочный провод присоединяется к крайнему плюсовому
зажиму.
К среднему плюсовому зажиму подключены только четыре
витка размагничивающей последовательной обмотки, а к крайне­
му плюсовому зажиму подключены все шесть витков последова­
тельной обмотки.
Поэтому за счет изменения количества витков сохраняется
приблизительно равенство, размагничивающих ампервитков при
сварке малыми и большими токами.
Техническая характеристика электросварочных агрегатов
ПС-ЗОО-М и ПС-500 приведена в табл. 5.
Таблица
5
Техническая характеристика электросварочных агрегатов
Г енератор
Марка
ПС-ЗОО-М
ПС-500
напряжение
в в
Двигатель
сварочный ток
в а при ПР*
О н
О X
Ю X
о3
X«о
X 2
холосто­ под на­
го
грузкой
100 %
65%
65
3 0 -3 5
60—90
40
260
400
340
500
220/380
220/380
14
28
о
09
1450
1450
570
960
♦ ПР — повторный режим. ПР-100% означает, что генератор работает под нагрузкой
100% времени; ПР-65 % , когда генератор в течение пятиминутного цикла работает 65%
под нагрузкой, а 35 % вхолостую.
В настоящее время разработаны конструкции электросвароч­
ных преобразователей с выпрямителем из новых полупроводнико­
вых материалов К Всесоюзный научно-исследовательский инсти­
тут электросварочного оборудования выпустил сварочный преоб­
разователь с германиевым выпрямителем на токЮО а. По сравне­
нию с вращающимися преобразователями он в два раза легче и
в полтора раза дешевле.
Разработана конструкция сварочного преобразователя с вы­
прямителем из полупроводникового материала на ток 1000 а.
§ 28. Электросварочные агрегаты с двигателями
внутреннего сгорания
Иногда дуговую сварку применяют в тех местах, где отсут­
ствует электрическая энергия; в этих случаях используют электро­
сварочные агрегаты, имеющие двигатели внутреннего сгорания,
работающие на бензине, керосине и пр.
^ Полупроводник — вещество, обладающее малой электрической прово­
димостью. К полупроводникам относятся графит, .кремний, германий, селен
и др. Полупроводники служат для создания так называемого запирающего
слоя, т. е. граничащей поверхности между отдельными проводниками, обла­
дающей способностью пропускать ток в одном направлении.
52
Эти машины находят большое применение при сварке маги­
стральных нефтепроводов, водопроводов промышленного значе­
ния, монтаже мачт электропередач высокого напряжения и при
других работах, выполняемых в полевых условиях.
Такие машины представляют собой агрегат, состоящий из
электросварочного генератора постоянного тока, соединенного
эластичной муфтой с двигателем внутреннего сгорания. Двигатель
должен иметь хороший чувствительный регулятор, обеспечиваю­
щий постоянное число оборотов и быстрое восстановление их при
переходе от короткого замыкания к холостому ходу.
Электропромышленность выпускает несколько типов таких
агрегатов.
Агрегат типа ПАС-400-У1П имеет электросварочный генера­
тор постоянного тока СГП-3-1, соединенный эластичной муфтой
с двигателем внутреннего сгорания типа ЗИС-120. Агрегат смон­
тирован на жесткой металлической раме, снабженной роликами
для перемещения по твердому грунту или настилу (рис. 38).
Аи1регат предназначен для работы яа открытом воздухе и за­
щищен от атмосферных осадков крышей и боковыми двустворча­
тыми металлическими шторами. Генератор СГП-3-1 построен по
схеме с размагничивающей последовательной обмоткой.
Регулирование^сварочного тока производится реостатом, вклю­
ченным в цепь основной обмотки возбуждения. При вращении
Маховичка по часовой стрелке сварочный ток увеличивается.
Техническая характеристика генератора СГП-3-1
Режим работы . . . .
Сварочный ток в л . .
Рабочее
напряжение
в в .................................
Мощность в кет . . .
ПР-Ш%
400
ПР-75Н
460
40
16
40
18,4
ПР-509^
560
40
22,4
53
Напряжение холостого хода генератора 55— 100 в. СварочныГ]
ток регулируется в пределах 120—600 а. Генератор снабжен ам^
перметром и вольтметром.
Двигатель ЗИС-120 шестицилиндровый переоборудован для
длительной стационарной работы. Он 'имеет автоматический цент»
робежный регулятор оборотов, ручную регулировку для работы
на малых оборотах (при холостой работе), автоматическое вы­
ключение зажигания, действующее при внезапном увеличении
числа оборотов (при переходе от нагрузки к холостой работе).
Топливо — автомобильный бензин. Емкость бензинового бака
35 л. Расход горючего при средней нагрузке 12— 15 кг!час. Мощ­
ность двигателя около 65 л. с.
Агрегат ПАС-400-У1П весит 1900 кг.
Агрегат типа САК-2М-У1 состоит из однопостового электро­
сварочного генератора постоянного тока типа СМГ-2М-У1, соедивенного муфтой с двигателем внутреннего сгорания типа ГАЗ-МК.
Генератор построен по принципу расщепленных полюсов. Регу­
лирование силы тока производится реостатом, включенным в об­
мотку возбуждения. При повороте маховичка реостата по часовой
стрелке сварочный ток увеличивается. Генератор рассчитан на
максимальный ток 300 а.
Агрегат АСД-3 с дизельным двигателем рассчитан на сварку
током 500 а. Общий вес агрегата 2500 кг.
§ 29. Многопостовые электросварочные агрегаты
постоянного тока
Многопостовыми называются электросварочные генераторы
постоянного тока и постоянного напряжения, предназначенные
для одновременного питания нескольких сварочных дуг, цепи ко­
торых подключаются к генератору через регулируемые балласт­
ные реостаты.
Назначение балластных реостатов следующее:
предохранять сварочный генератор от тока короткого замыка­
ния в сварочной цепи;
поглощать часть напряжения генератора, автоматически под­
держивая на дуге требуемое напряжение, в зависимости от длины
дуги (создавать падающую характеристику);
регулировать ток в дуге в зависимости от диаметра и харак­
тера работы.
Схема включения балластных реостатов и сварочных постов
приведена на рис. 39.
Многопостовой электросварочный агрегат типа ПСМ-1000 со­
стоит из сварочного генератора постоянного тока типа СГ-1000
и трехфазного асинхронного двигателя.
Якорь генератора и ротор двигателя имеют общий вал, вра­
щающийся на шарикоподшипниках. Генератор и двигатель имеют
также общий корпус.
54
Сварочный генератор СГ-1000 имеет шесть главных полюсов
й столько же дополнительных. Магнитное возбуждение генерато­
ра происходит от параллельной и последовательной обмоток воз­
буждения, магнитные потоки которых имеют одинаковое направ­
ление. Это обеспечивает неизменное напряжение генератора, рав­
ное 60 в, независимо от изменения нагрузки. Дополнительные по­
люсы создают безыскровую работу щеток на коллекторе.
Рис. 39. Схема включения сварочных постов,
питаемых от многопостового электросвароч­
ного генератора
Заж'им на клеммовой дощечке предназначен для соединения
провода между генераторами при параллельной работе их на об­
щие сварочные шины, что обеспечивает равенство напряжений
параллельно работающих генераторов.
С преобразователем ПСМ-1000 комплектно (поставляется де­
вять балластных реостатов типа РБ-200. Эти реостаты дают воз­
можность регулировать сварочный ток в пределах от 10 до 200 а.
Необходимый ток в реостате устанавливается ком1бинацией
включения пяти рубильников. Если сварку необходимо вести на
токе свыше 200 а, то можно включить два реостата параллельно.
Мощность электродвигателя преобразователя ПСМ-1000 рав­
няется 75 кет, напряжение 200/380 в. Преобразователь весит
1700 кг.
Многопостовые Мишины занимают меньше площади, чем одно­
постовые при питании одного и того же количества сварочных по­
стов. Поэтому в сварочных цехах с большим количеством свароч­
ных постов для экономии производственной площади выгоднее
устанавливать многопостовые генераторы, которые, кроме того,
дешевле соответствующего количества однопостовых генераторов
и требуют меньше затрат на ремонт и обслуживание.
Для установки многопостовых машин необходимо сооружение
фундаментов.
§ 30. Основные электрические схемы сварочных трансформаторов
При сварке на переменном токе пользуются сварочными транс­
форматорами. Сварочный трансформатор понижает напряжение
сети до величины, необходимой для зажигания дуги переменного
тока, т. е. до 55—65 в.
55
Требования предъявляемые к сварочному трансформатору,
следующие:
он должен иметь падающую характеристику;
увеличение силы тока при коротком замыкании против рабо­
чего тока должно быть возможно меньшим;
напряжение холостого хода не должно превышать 80 в\
регулирование тока должно осуществляться в широких преде­
лах и быть достаточно плавным.
Сварочные трансформаторы, применяемые в промышленности,
имеют следующие схемы: трансформаторы с отдельной реактив­
ной катушкой, трансформаторы в комбинации с реактивной к а­
тушкой на одном сердечнике.
Трансформатор с отдельной реактивной катушкой представ­
ляет собой нормальный понижаю­
щий однофазный трансформатор, во
а)
вторичную (сварочную) цепь кото­
рого включена последовательно ре­
активная
(дроссельная)
катушка
(рис. 40).
Назначение реактивной катуш­
ки — понижать напряжение транс­
форматора до величины, необходи­
Рис. 40. Схема сварочного мой для горения дуги, и при корот­
трансформатора с отдельной ком замыкании сварочной дуги це­
реактивной катушкой
ликом поглощать вторичное напря­
жение трансформатора. Кроме того,
реактивная катушка выполняет роль регулятора тока. Это может
быть осуществлено двумя способами: изменением сопротивления
магнитопровода катушки и изменением количества витков
катушки.
Первый способ (рис. 40, а) заключается в том, что железный
сердечник реактивной катушки делают из двух частей: неподвиж­
ной, имеющей на себе витки катушки, и подвижной, которая при
помощи специального приспособления может приближаться и
удаляться от неподвижного сердечника, изменяя таким образом
воздушный зазор между ними. С увеличением воздушного зазора
магнитное сопротивление магнитопровода катушки увеличивает­
ся, м-агнитный поток уменьшается, следовательно, уменьшается
самоиндукция катушки и ее индуктивное сопротивление, а сва­
рочный ток увеличивается.
При уменьшении воздушного зазора происходит обратное яв­
ление, т. е. сопротивление магнитопровода уменьшается, магнит­
ный поток увеличивается, следовательно, ув^еличивается индук­
тивное сопротивление катушки, а сварочный ток уменьшается.
Этим способом можно регулировать сварочный ток весьма точно
и плавно.
Второй способ (рис. 40, б) заключается в том, что в сварочную
цепь при помощи коммутатора включается большее или меньшее
56
{соличество витков индуктивной кат^таки, чем изменяется ее индуктивное сопротивление, а следовательно, и сварочный ток. Этот
сп о соб менее удобен, так как ток регулируется ступенями.
Трансформаторы в комбинации с реактивной катушкой на
одном сердечнике типа СТН. Эта система предложена акад.
Б. П. Никитиным.
Трансформатор имеет три обмотки (рис. 41) I — первичную,
Л — вторичную и III —
реактивную.
Сердечник
трансформатора, помимо
основных стержней, имеет
еще добавочные, на кото­
рых и располагается реак^
тивная обмотка. Между
добавочными стержнями
41. Схема сварочного трансформатора
помещается
подвижный Рисв комбинации
с реактивной катушкой
стержень С, который слу^
жит для регулирования силы тока.
Та часть трансформатора, на которой размещены обмотки I
и II, представляет собой собственно трансформатор, а часть, на
которой размещена обмотка III,— реактивную катушку.
В зависимости от способа соединения реактивной катушки со
вторичной обмоткой различают согласное и встречное включе­
ние.
При холостой работе трансформатора и с о г л а с н о м
в к л ю ч е н и и (рис. 41, а) напряжение на зажимах будет уве­
личиваться и составит:
где [/2 — напряжение на вторичной обмотке трасформатора;
V ^— напряжение на зажимах реактивной катушки.
При согласном включении обеспечивается устойчивое горение
дуги на малых токах. Такое включение используется при сварке
листов небольшой толщины.
При в с т р е ч н о м в к л ю ч е н и и (рис. 41,6) напряжение
холостого хода на зажимах трансформатора будет понижаться и
составит:
Такое включение используется при сварке на больших токах.
Регулирование сварочного тока в трансформаторах этого типа
Производится путем изменения воздушного зазора подвижным
сердечником С.
В настоящее время в промышленности используются трансфор­
маторы типа СТН на максимальные токи от 500 до 2000 а для
ручной и автоматической сварки.
Мощные трансформаторы для автоматической сварки изготов­
ляются по типу трансформаторов СТН и имеют управление от
Электродвигателя.
57
§ 31. Сварочные трансформаторы
Сварочный трансформатор типа СТЭ. Этот тип сварочного
трансформатора относится к группе трансформаторов с отдельной
реактивной катушкой.
Рис. 42. Сварочный трансформатор типа СТЭ
Сварочный трансформатор СТЭ состоит из собственно транс­
форматора (рис. 42, а) и индукционного регулятора (рис. 42,6).
Трансформатор однофазный имеет две обмотки — первичную,
включаемую в силовую сеть зажимами А — X (рис. 43), и вторич­
ную — зажимами а—х, которая соединяется последовательно с
регулятором и включается в сварочную цепь.
58
Первичное напряжение трансформатора соответствует напря­
жению силовой сети, в которую включается сварочный трансфор­
матор на 220; 380 или 500 в.
Это напряжение указывается на производственной (фабрич­
ной) марке трансформатора. Вторичное напряжение трансформа­
тора равняется 65 в при холостой работе.
Рис. 43. Схема соединения трансформатора и регулятора
типа СТЭ
Как трансформатор, так и регулятор имеют естественное воз­
душное охлаждение. Кожухи трансформатора и регулятора сде­
ланы из тонкого листового железа. Трансформатор и регулятор
имеют колеса, которые облегчают их передвижку.
Сердечник трансформатора (рис. 42, а) собирается из листов 3
трансформаторной стали толщиной 0,5 мм. Обмотки транс­
форматора выполнены в 'виде двух цилиндрических катушек,
каждая из которых состоит из двух слоев изолированной обмоточ­
ной меди марки ПБД (первичная обмотка) и одного наружного
слоя 2 голой шинной меди (вторичная обмотка).
Первичные обмотки для напряжения 380 в соединяются между
собой последовательно, а для напряжения 220 в — параллельно.
Вторичные обмотки в обоих случаях соединяются последова­
тельно.
На одной торцовой стенке кожуха трансформатора имеется
клеммовая доска 4, к которой подведены концы первичной об*
мотки. На противоположной торцовой стенке имеется клеммовая
доска 5 вторичной обмотки. Каждый зажим снабжен кабельным
наконечником 1, предназначенным для впаивания в него провода
соответствующего сечения.
Сердечник регулятора (рис. 42, б) также собирается из транс­
форматорной стали 1 толщиной 0,5 мм. Обмотка регулятора 2
сделана из голой шинной меди с асбестовыми прокладками, про­
питанными теплостойким лаком.
В верхней части сердечника имеется подвижной пакет 3, дви­
жением которого регулируется воздушный зазор. Регулирование
производится рукояткой 7, которая насажена на впнт 5. Винт
входит в гайку, вмонтированную в подвижной пакет.
59
вращение рукоятки по часовой стрелке вызывает увеличение
воздушного зазора в сердечнике регулятора, уменьшение индук­
тивного сопротивления и, следовательно, увеличение сварочного
тока. Вращение рукоятки против часовой стрелки вызывает умень­
шение сварочного тока.
Во избежание сильной В1ибрац.1ии подвижной пакет прижимает­
ся двумя спиральными пружинами 6. В некоторых типах регуля­
торов имеется специальный прижимной винт.
На торцовой стенке кожуха, над винтом подвижного пакета,
имеется указатель 4 тока, шкала которого градуирована в ампе­
рах. При номинальном напряжении питающей сети и при рабочем
напряжении трансформатора (на его вторичных зажимах) 30 в
точность показаний шкалы равна 10%.
Техническая характеристика трансформаторов типа СТЭ
приведена в табл. 6.
Таблица
6
Техническая характеристика трансформаторов типа СТЭ
А«си
с^2
Н
«еас и оо5 ,
я
<у
СТЭ-22
СТЭ-23
СТЭ-32
СТЭ-34
ои>
си
я 5
Си
яЬ
РСТЭ-22
РСТЭ-23
РСТЭ-32
РТС-500
•а ^ §
оо ^
о -6 * т
Xи
Первичное
э =^
25 ся и со и
напряжение в в
13,5
19,5
29
34
220; 380 или 550
220; 380 . 550
220; 380 . 550
220; 380 . 550
<н н
О
й) X
о
с
=
у
Л е и
И = яз
50
65
65
60
3
3®
*к
<3»
Л
я
а
О
V
о
н
200
300
450
500
.
о
н
к
4
и »ч»
У ье
л
о
у
о» «
Я
си
^
л
у о
а
СЗ Л
117
145
185
180
63
90
130
120
123 у
Сварочный трансформатор СТН относится к группе тран­
сформаторов в комбинации с реактивной катушкой на одном
сердечнике.
В трансформаторах СТН применена схема встречного включе­
ния вторичной и реактивной обмоток (см. § 30). Сердечник 6
трансформатора (рис. 44), собранный из листов трансформатор­
ной стали толщиной 0,5 мм, является общим магнитопроводом
для первичной, 1вторич1ной и реактивной обмоток.
Трансформаторные обмотки выполнены в виде двух катушек.
Каждая катушка состоит из двух слоев первичной обмотки, намо­
танной из изолированного медного провода ПБД, и одного слоя
неизолированной шинной меди вторичной обмотки 8.
Реактивная катушка 2 выполнена из неизолированной шинной
меди с асбестовыми прокладками, пропитанными теплостойким
лаком.
В верхней части сердечника, где помещается реактивная ка­
тушка, имеется подвижной пакет 3, являющийся частью магнитопровода. При помощи этого пакета изменяется величина воздуш­
ного зазора.
60
Механизм передвижения пакета устроен так же, как и в регу­
ляторе трансформатора СТЭ. Вращение рукоятки 5 по часовой
стрелке вызывает увеличение воздушного зазора, уменьшение ин­
дуктивного сопротивления и, следовательно, увеличение свароч­
ного тока. Вращение рукоятки против часовой стрелки уменьшает
сварочный ток. Так же, как и в регуляторе трансформатора СТЭ,
имеется указатель сварочного тока.
Реантидная аЬмотка
I
Электрод ? -
1^
р
|
держателе сВар!^%
дае^ • 5<
г— /мы йт
Сбарочная плит а\^
—
С.
Л>-
||в Р<> ^1'! •
Сеть
1
1 -§-1
Рис. 45. Схема соединений трансформатора СТН
Для уменьшения вибрации во время нагрузки подвижной па­
кет прижимается специальными пружинами 4.
С торцовых сторон в сердечнике трансформатора закреплены
доски с зажимами. К доске 1 подведены концы первичной обмот­
ки, а к доске 7 подведены один конец вторичной обмотки и один
конец реактивной обмотки. Вторые концы вторичной и реактивной
обмоток соединены между собой (рис. 45).
Трансформаторы СТН имеют колеса для передвижения по
полу. Техническая характеристика этих трансформаторов приве­
дена в табл. 7.
Таблица
7
Техническая характеристика трансформаторов типа СТН
Марка тран­
сформатора
Потребляемая
мощность
в ква
Первичное
напряжение в в
Вторичное
напряжение
в 8
СТН-350
СТН-500
СТН-700
25,0
32,0
43,5
220
220; 380 или 500
220; 380 или 500
70
60
60
Сварочный Вес тран­
сформато­
ток в а
ра в кг
350
500
700
220
270
380
Сварочные трансформаторы ТСД также относятся к группе
трансформаторов в комбинации с реактивной катушкой на одном
сердечнике. Они предназначаются главным образом для питания
дуги при автоматической сварке.
В отличие от сварочных трансформаторов для ручной сварки
регулирование силы тока в трансформаторах ТСД производится
приводом электродвигателя, который при помощи червячной пере­
62
дачи перемещает подвижной пакет, изменяя величину воздушного
зазора.
Включение привода производится с помощью двух магнитных
пускателей. При включении одного из них сварочный ток увели­
чивается, при включении второго уменьшается.
Кнопки магнитных пускателей могут быть расположены на
пульте управления автоматической установки, и таким образом
осуществляется дистанционное (на расстоянии) регулирование
тока, что очень удобно для управления автоматом.
Трансформаторы ТСД имеют вентиляционное охлаждение об­
моток.
Для определения приблизительной величины сварочного тока
на трансформаторах устанавливается токоуказательная шкала.
Техническая характеристика трансформатора
ТСД приведена в табл. 8.
| | |
Трехфазные
сварочные
трансформаторы
предназначены для сварки трехфазной дугой.
Этот метод сварки имеет ряд преимуществ перед
однофазной сваркой: повышение производитель­
ности сварки, экономия электроэнергии, повыше­
ние коэффициента мощности (соз 9) установки,
выравнивание нагрузок между фазами.
При сварке трехфазной дугой применяют спа­
ренные электроды, изолированные друг от друга.
Спаренные электроды зажимают в специальный
электрододержатель, который обеспечивает под­
вод тока к каждому электроду. Две фазы трех­
фазного тока подводят к электродам (рис. 46), а
третью фазу — к свариваемой детали. Одновре­
менно горят три дуги: две — а и с — между каж­
дым электродом и свариваемой деталью и третья
Ь — между электродами.
а :>пГ' с
Трехфазная сварочная установка состоит из
трехфазного трансформатора, регулятора свароч­
ного тока и магнитного контактора.
Рис. 46.
Первичная
обмотка — трехфазная — соеди­
Схема свар­
няется звездой (на 380 в) или треугольником (на
ки трехфаз­
220 в).
ной дугой
Вторичная обмотка на каждом сердечнике со­
стоит из двух одинаковых катушек, выполненных из голой шин­
ной меди. Вторичное напряжение холостого хода (когда дуга не
горит) равно 68 в. Кроме этого напряжения, используемого при
сварке, имеются две дополнительные ступени напряжения на 34 в
н 110 в, используемые для других целей (электропрогрева бетона
н пр.).
Регулятор тока имеет два самостоятельных однофазных магнитопровода с регулируемым воздушным зазором, которые уста­
новлены в общем железном кожухе, поставленном на колеса.
63
Таблица
8
Техническая характеристика трансформатора ТСД
Марка
трансформатора
ТСД-500
ТСД-1000-3
ТСД-2000
Потребляе­
мая
мощность
в ква
Первичное
напряжение в в
42
76
172
220 или 380
220 или 380
380
Вторичное
напряжение
Вес
Сварочный трансфор­
ток в а
матора
в кг
80
7 0 -8 0
70—80
500
1000
2000
500
600
Регулятор имеет три обмотки: две расположены на одном,
третья — на другом магнитопроводе. Две катушки 1 и 2, распо­
ложенные на одном сердечнике, подключаются последовательно
с электродами. Третья катушка «3, расположенная на отдельном
магнитопроводе, подключается к свариваемой детали (рис. 46).
Регулирование сварочного тока производится двумя рукоят­
ками, которые изменяют воздушные зазоры в сердечниках регу­
лятора. Посредством одной рукоятки регулируется ток одновре­
менно в обоих электродах, посредством второй — в фазе, подклю­
ченной к свариваемой детали.
Сверху, на крышке регулятора, имеются два стопорных болта,
которыми закрепляются сердечники во избежание «вибрации их
при работе. Для изменения воздушных зазоров предварительно
необходимо ослабить стопорные болты. Регулятор обеспечивает
возможность одновременного плавного регулирования тока во
всех фазах.
При прекращении сварки сварщик отводит электроды от де­
тали. Дуги между электродами и деталью гаснут, но дуга между
электродами будет продолжать гореть. Для тушения этой дуги в
трехфазной сварочной установке имеется магнитный контактор К
(рис. 46). Электромагнит контактора подключен на зажимы об­
мотки 3 регулятора.
В начальный момент трансформатор работает как однофазный.
Напряжение имеется между одним из электродов и свариваемой
деталью. При соприкосновении электродов с деталью в момент
короткого замыкания, когда по обмотке 3 проходит ток, появляет­
ся напряжение на зажимах этой обмотки и контактор К включает
обмотку 2 регулятора, а следовательно, и второй электрод.
Когда сварщик отводит электроды от детали, ток в об>мотке 3
прекращается, напряжение на зажимах катушки исчезает и кон­
тактор К разрывает цепь катушки 2, обрывая тем самым дугу
между электродами.
Описанный сварочный трехфазный трансформатор конструк­
ции проф. Н. С. Сиунова выпускается Свердловским электромеха­
ническим заводом.
Мощность трансформатора.45 ква; сварочный ток до 450 а.
64
Завод «Электрик» выпускает для трехфазной автоматической
сварки т р а н с ф о р м а т о р т и п а ТТСД-1000. Этот транс­
форматор выполнен из двух однофазных трансформаторов типа
ТСД-1000-3, собранных в одном кожухе и соответственно вклю­
ченных.
Для трехфазной ручной сварки завод «Электрик» разработал
т р а н с ф о р м а т о р ТТС-400, который выполнен из двух от­
дельных однофазных трансформаторов типа СТН, размещенных
в одном ко*рпусе. Номинальная мощность трансформатора ТТС-400
равняется 52 ква. Пределы регулирования сварочного тока
130—550 а; втО(ричное напряжение холостого хода 60 в.
§ 32. Осцилляторы
Дуга переменного тока менее устойчива, чем дуга постоянного
тока, так как переменный ток периодически проходит через нуле­
вые значения. Промышленный ток, имеющий 50 периодов в се­
кунду, в течение секунды 100 раз проходит через нулевое значе­
ние. В эти моменты дуга гаснет и вновь загорается при соответ­
ствующей величине напряжения.
Для повышения устойчивости дуги переменного тока приме­
няют способ наложения тока высокой частоты на обычный пере­
менный ток частотой 50 периодов в секунду.
Это осуществляется при помощи специального аппарата —
о с ц и л л я т о р а , преобразующего ток обычной частоты низ­
кого напряжения в ток высокой частоты и высокого напряжения.
Этот аппарат, включаемый параллельно с обычным сварочным
трансформатором, имеет небольшую мощность и малый вес.
Так как напряжение, подводимое к дуге от осциллятора, со­
ставляет 2000—3000 в, а частота — 150 000 гц и выше, то дуга за ­
жигается легко даже без прикосновения электрода к изделию.
Дуга горит непрерывно при применении тонкообмазанных и голых
электродов. Это повышает качество сварки при переменном токе.
При применении толстообмазанных электродов устойчивость дуги
при переменном токе достаточна и без осциллятора.
Применение осциллятора дает возможность снизить напряже­
ние холостого хода сварочного трансформатора, уменьшить его
мощность, размеры и повысить соз 9 (коэффициент мощности).
Особое значение имеет применение осциллятора при сварке
стали малых толщин, так как становится возможным производить
сварку переменным током, равным 20—^25 а.
Осциллятор представляет собой аппарат (рис. 47), состоящий
из повыоительного трансформатора Т и колебательного контура.
Колебательный контур включает конденсатор С, катушку самоин­
дукции Ь и искровой разрядник Р.
Действие осциллятора заключается в следующем.
В начальный момент напряжение вторичной обмотки транс­
форматора заряжает конденсатор С до такой величины напряже5—516
65
ния, которое оказывается достаточным для пробоя искрой в воз­
душных шромежутках разрядника.
Конденсатор разряжается через разрядник на индукционную
катушку Ь, и электрическая энергия конденсатора переходит в
электромагнитную энергию катушки. После разряда конденсатора
электромагнитная энергия, запасенная в катушке, переходит в
электрическую и по контуру вновь проходит ток, но в обратном
направлении, и конденсатор опять заряжается. Дальше процесс
повторяется. Если бы омическое сопротивление контура равня­
лось нулю, то колебания продолжались бы бесконечно даже при
отключенном трансформаторе.
Таким образом, энергия трансформатора возмещает омические
потери в колебательном контуре и препятствует затуханию коле­
баний.
■ ■
Рис. 47. Принципиальная схема осциллятора
Частота колебаний зависит от параметров колебательного кон­
тура, т. е. от Ь (коэффициента самоиндукции), С (емкости) и
У? (омического сопротивления).
Следовательно, соответствующим подбором емкости С н ко­
эффициента самоиндукции Ь можно превратить в колебательном
контуре токи высокого напряжения низкой частоты в токи высо­
кого напряжения высокой частоты.
Высокочастотный ток подводится к дуге через индуктивную
связь (катушку М, рис. 47), отделяющую источник высокого на­
пряжения от сварочной цепи.
Назначение блокировочного конденсатора С1 состоит в том,
чтобы не давать возможности сварочному току, для которого коп-'
денсатор представляет большое сопротивление,, проникнуть в ос­
циллятор и повредить катушку самоиндукции М, которая для тока
низкой частоты (сварочный ток) имеет малое сопротивление. Кон­
денсатор также предохраняет сварщика от поражения током низ­
кой частоты и высокого напряжения.
Осцилляторы являются аппаратами, требующими бережного
обращения, так как в противном случае они быстро выходят из
строя. Нельзя допускать сильных ударов по ящику осциллятора.
При работе необходимо сначала включать осциллятор, а потом
сварочный ток. По окончании сварки выключать осциллятор.
§ 33. Основные правила эксплуатации сварочного оборудования
Надежность и долговечность работы сварочных машин и транс­
форматоров зависят от правильного и добросовестного ухода за
сварочным оборудованием.
66
Постоянный надзор за сварочным оборудованием осуществ­
ляется квалифицированными электриками. Тем ве менее сварщи­
ки должны сами соблюдать определенные правила эксплуатации
этого оборудования.
Сварочный генератор необходимо содержать в чистоте, систе­
матически удалять из него пыль, продувая его сжатым воздухом,
протирать ежедневно корпус машины сухими концами.
Шариковые подшипники следует промывать не реже двух раз
в год чистым керосином или бензином, после чего набивать для
смазки ЧИСТЫМ солидолом.
Особенно тщательно нужно следить за коллектором и щеточ­
ным механизмом, так как хороший
контакт между ними обеспечивает нор­
мальный процесс сварки.
Коллектор генератора и контактные
кольца электродвигателя (если ротор
электродвигателя не короткозамкну­
тый) необходимо ежедневно протирать
сухой полотняной тряпкой. Не реже
одного раза в неделю следует удалять
пыль и грязь с коллектора и контакт­
ных колец полотняной тряпкой, смо­
ченной в бензине.
Рис. 48. Колодка для
Если на коллекторе появляется на­
шлифовки коллектора
гар, его необходимо удалить шлифов­
кой; для этого генератор пускают вхо­
лостую и шлифуют коллектор тонкой стеклянной бумагой равно­
мерно но всей поверхности. Стеклянную бумагу закрепляют на
деревянной колодке (рис. 48), имеющей вырез, радиус которого
соответствует радиусу окружности коллектора.
Щетки должны плотно прилегать к коллектору, в противном
случае они перегреваются и выкрашиваются. Поломанные щетки
следует немедленно заменять новыми.
Если оварочные генераторы установлены не в , помещении, а
на открытом воздухе, то их надо укрывать от дождя н снега. Осо­
бенно важно укрывать машину от дождя и снега, когда она про­
должительное время не работает, так как в этом случае влага
проникает в машину и через трещины в лаковом покрытии — в
изоляцию обмоток. Изоляция, пропитанная влагой, резко снижает
электрическое сопротивление. Возникает опасность пробоя изо'^яции обмоток при включении машины под напряжение.
Уход за сварочными трансформаторами и обслуживание их
проще, так как они в отличие от генераторов не имеют вращаю­
щихся частей.
, При эксплуатации сварочных трансформаторов необходимо со­
блюдать следующие правила.
Сварочный ток не должен превышать величины, указанной в
Паспорте трансформатора; все контактные зажимы должны быть
67
плотно затянуты й иметь хороший электрический контакт. Ни
в коем случае нельзя браться за присоединенные сварочные про­
вода при передвижении трансформатора с одного места на другое.
При перемещении трансформатора необходимо пользоваться руч­
ками, имеющимися на кожухе трансформатора. При подъеме кра­
ном трос следует отршить под углом не более 35^ к вертикали.
Трансформаторы во время эксплуатации должны подвергаться
периодическому осмотру и планово-предупредительному ремонту.
§ 34. Параллельная работа электросварочных машин
и трансформаторов
Если величина потребного для сварки тока больше максималь­
ного тока, вырабатываемого данным электросварочным генерато­
ром или трансформатором, то можно параллельно соединять два
или несколько электросварочных агрегатов. В этом случае ток в
электросварочной цепи будет равен сумме токов, вырабатываемых
каждым электросварочным генератором или трансформатором.
При включении на параллельную
работу нужно по возможности подби­
рать электросварочные машины, одина­
ковые по типу и с одинаковыми внеш­
ними характеристиками.
Для параллельной работы соединя­
ют вместе одноименные полюсы элек­
/Г д у г е к д^/ге Н д у г е
тросварочных генераторов (рис. 49).
Для большей устойчивости при па­
Рис. 49. Схема включе­
ния на параллельную ра­
раллельной работе и уравнивания на­
боту
электросварочных
пряжений
рекомендуется
обмотки
генераторов
параллельного (шунтового) возбужде­
ния одного электросварочного генера­
тора питать от щеток второго генератора.
Для переключения питания* обмоток возбуждения проводники
обмоток возбуждения, присоединенные к дополнительной щетке,
отсоединяют и взаимно пересоединяют к дополнительной щетке,
другого генератора.
Перед включением электросварочных генераторов на парал­
лельную работу необходимо отрегулировать напряжение холосто­
го хода включаемых генераторов так, чтобы они были одинаковы.
После включения на параллельную работу надо установить оди­
наковую нагрузку обоих генераторов, определяя нагрузку по ам­
перметрам.
При параллельном включении двух сварочных трансформато­
ров на один пост трансформаторы должны быть включены со сто­
роны первичной сети в одну и ту же фазу (рис. 50).
Со стороны вторичной цепи соединяют вместе клеммы, имею­
щие одинаковый потенциал, т. е. 1— 1 и 2—2. Если же соединить
клеммы 1—2 и 2— 1, то получится короткое замыкание. В некото68
случаях выводы концов вторичной обмотки на клеммовую
доску могут быть перепутаны, поэтому перед параллельным вклю­
чением следует их проверить.
Делают это следующим об­
разом. Соединяют вместе про­
водником какие-либо две одно­
именные клеммы, например
1_1, а между клеммами 2—2
включают вольтметр или лам­
почку. Если стрелка вольтмет­
ра не отклоняется или лампоч­
ка не зажигается, то клеммы
соединены правильно, так как
Рис. 50. Схема включения на
они имеют одинаковые потен­
параллельную работу свароч­
ных трансформаторов
циалы, и их можно соединять
вместе для параллельной рабо­
ты. Если стрелка вольтметра отклонится или лампочка загорит­
ся, это указывает на то, что между проверяемыми клеммами
имеется разность потенциалов и их соединять вместе нельзя.
В этом случае концы проводников одного из трансформаторов
следует присоединить в ином порядке.
КО Н ТРО Л Ь Н Ы Е ВОПРОСЫ
1. Какой величины должно быть напряжение зажигания дуги при по­
стоянном и переменном токе?
2. Что называется статической характеристикой электросварочного гене­
ратора?
3. Каковы основные требования, предъявляемые к электросварочным
генераторам и трансформаторам?
4. Какие применяются электрические схемы однопостовых электросва­
рочных генераторов, обеспечивающих падающую характеристику?
5. За счет чего получается падающая характеристика в генераторах
с размагничивающей последовательной обмоткой?
6. Как объяснить схему электросварочного генератора с расщепленными
полюсами?
{
7. Какие марки однопостовых электросварочных агрегатов постоянного
тока применяются в работе?
8. Как устроен агрегат ПС-ЗОО-М? Какую схему имеет генератор
СГ-ЗОО-М? Как производится регулировка сварочного тока?
9. Чем отличается электросварочный агрегат ПС-500 от ПС-ЗОО-М?
10.
Какие преимущества имеют электросварочные преобразователи
выпрямителями из полупроводниковых материалов?
И. Что представляет собой электросварочный агрегат с двигателем
внутреннего сгорания? Какие типы таких агрегатов выпускаются промыш­
ленностью?
12. Для чего при многопостовой сварке нужны балластные реостаты?
13. Как
устроен
многопостовой
электросварочный
агрегат
типа
ПСМ-1000?
14. В каких случаях выгодно применять многопостовые агрегаты?
15. Какие требования предъявляются к сварочным трансформаторам?
16. По каким схемам строят сварочные трансформаторы?
17. Каковы основные марки сварочных трансформаторов и их основные
характеристики?
69
с
18. Как устроен трансформатор для трехфазной сварки?
19. Как устроен осциллятор и для чего он применяется?
^20. Каковы основные правила эксплуатации сварочного оборудования и
ухода за ним?
21. Как соединять на параллельную работу электросварочные машины
постоянного тока?
22. Как проверить перед параллельным включением правильность соеди­
нения концов вторичных обмоток сварочных трансформаторов?
Г л а в а VI
ЭЛЕКТРОДЫ
§ 35. Металлургия сварки
Во время плавления электрической дугой свариваемого метал­
ла и электрода происходят сложные металлургические процессы.
В отличие от нормальных металлургических процессов, имею­
щих место при производстве стали в печах (мартеновских, бес­
семеровских, электрических), металлургический процесс при дуго­
вой сварке имеет следующие особенности: расплавленный металл
находится в жидком состоянии очень небольшой промежуток вре­
мени, выражаемый секундами (при ручной сварке открытой ду­
гой). Количество расплавленного металла очень невелико и нахо­
дится в пределах 2—8 см^. Температура жидкой ванны и источ­
ника тепла, т. е. дуги, значительно выше, чем при варке стали в
печах.
Вследствие этих особенностей при дуговой сварке сталкива­
ются с явлениями, которые не наблюдаются при нормальном ме­
таллургическом процессе производства стали.
В результате быстрого остывания ванны расплавленного ме­
талла химические реакции, протекающие в жидком металле и
шлаке, не успевают закончиться сполна, как это бывает при нор­
мальном металлургическом процессе. Под действием высокой тем­
пературы дуги часть молекул кислорода и азота воздуха в зоне
дуги распадается на атомы.
В атомарном состоянии газы значительно активнее, чем в мо­
лекулярном состоянии.
Кислород, соединяясь с железом, образует закись железа РеО,
а также другие соединения.
Содержание кислорода в металле шва достигает при сварке
незащищенной дугой до 0,2—0,3%. Кислород значительно снижает
механические свойства и, особенно, ударную вязкость сварного
шва.
Количество кислорода в сварном шве зависит от следующих
факторов: длины дуги, величины тока и защитных свойств элек­
тродной обмазки.
П р и д л и н н о й д у г е путь перехода капель расплавленно71
го электродного металла и взаимодействия их с кислородом воз­
духа увеличивается.
С у в е л и ч е н и е м т о к а возрастает количество мелких
капель, переносимых с электрода в жидкую ванну, а следователь­
но, увеличивается поверхность соприкосновения кислорода воз­
духа с металлом капель.
При сварке э л е к т р о д а м и с о б м а з к а м и , образую­
щими шлаковую или газовую защиту расплавленного металла от
окружающего воздуха, содержание кислорода в сварном шве эначительно снижается.
Содержание азота в сварном шве, «выполненном незащищен­
ной дугой, достигает 0,12—0,18%, в то время как в обычной мар­
теновской стали содержание азота не превышает 0,001—0,008%.
Азот увеличивает предел прочности сварного шва, повышает
твердость, резко снижает ударную вязкость.
Электродная обмазка, помимо чисто механической защиты
жидкого металла от кислорода и азота воздуха, выполняет еще и
функцию частичного удаления кислорода из расплавленного ме­
талла с помощью раскислителей.
Р а с к и с л е н и е м м е т а л л а называется процесс восста­
новления железа из закиси железа РеО при помощи другого ме­
талла, который обладает большим химическим сродством с кисло­
родом, чем железо, и дает окислы с небольшой растворимостью в
железе.
В качестве раскислителей применяются различные ферроспла­
вы, например ферромарганец, ферросилиций, ферротитан и др., а
также алюминий, углерод и газы — водород, углекислый газ.
Окислы, образовавшиеся при раскислении жидкой ванны, дол­
жны всплывать и смешиваться со шлаком. Для этого удельные
веса окислов должны быть значительно меньше, чем удельный
вес жидкого металла ванны.
Весьма распространенным раскислителем является марганец,
который для раскисления применяется «в электродных обмазках в
виде ферромарганца.
Раскисление происходит по следующей химической реакции:
РеО +М п = МпО + Ре.
В результате восстанавливается железо, а закись марганца
переходит в шлак. Марганец является полезной легирующей при­
месью для стали. Марганец также удаляет из жидкой ванны серу
по следующей реакции:
Ре5 + Мп = Мп5 + Ре.
Сульфид марганца Мп5 не растворяется в железе и всплывает
в шлак. В то же время сульфид железа РеЗ является причиной
образования кристаллизационных трещин. Температура плавле­
ния сульфида железа значительно выше температуры затверде­
вания стали, и при кристаллизации стали РеЗ, находясь в жидком
72
состоянии между кристаллами, препятствует прочному их соеди­
с\)'
нению, вследствие чего образуются линии раздела, т. е. трещины.
При плавлении электродной ©“бмазии образуется жидкий шлак,
который благодаря меньшему удельному весу всплывает на по­
верхность жидкой ванны расплавленного металла и закрывает
поверхность^ жидкого металла. Химический состав шлака оказы­
вает сильное влияние на качество сварного шва.
Шлак взаимодействует с расплавленным металлом, защищает
его от воздействия воздуха, обеспечивает медленное охлаждение
ванны и освобождает металл шва от окислов. Взаимодействие
шлака с жидким металлом происходит главным образом во время
контакта шлака с расплавленным металлом ванны по линии их
раздела.
Помимо определенного химического состава, шлак должен об­
ладать и соответствуюнщми физическими свойствами.
В процессе плавления и остывания металла шва выделяются
газы, которые должны легко проходить через шлак. В противном
случае в шве могут образоваться поры. Для того чтобы жидкий
шлак равномерно покрывал металл сварного шва, он должен
иметь малое поверхностное натяжение. Величина поверхностного
натяжения жидкого шлака зависит от его химического состава.
Поверхностное натяжение шлака уменьшает такие составляю­
щие электродных покрытий, как двуо-кись титана и плавиковый
шпат (фтористый кальций).
После остывания твердый шлак должен легко счищаться с по­
верхности шва. Это свойство шлака зависит от разности в вели­
чинах коэффициентов термического расширения металла и шлака.
Шлаки могут быть различными по составу. В за1ВИсимости от
количества тех или иных окислов, входящих в их состав, разли­
чают кислые и основные шлаки.
Кислотность шлаков определяется отношением весовых коли­
честв кислых окислов к основным:
81О2 “Ь ТЮд
С аО + РеО -1- М п О -|- N 320
основЕсли /С>1, то шлак считается кислым, если К<1,
ньгм.
Температура плавления шлаков должна быть ниже темпера­
туры плавления свариваемого металла, так как и противном слу­
чае они не смогут полностью всплыть на поверхность жидкой ван­
ны металла и будут препятствовать удалению в атмосферу выде­
ляющихся из металла газов.
Компоненты, входящие в электродные покрытия, по своему на­
значению могут быть разбиты на следующие группы:
1)
газообразующие, которые при плавлении образуют газы,,
защищающие расплавленный металл от вредного 'влияния возду­
ха; к газообразующим можно отнести крахмал, древесную муку,,
целлюлозу и другие органические вещества;
73
2) шлакообразующие — полевой шпат, марганцевая руда (пи­
ролюзит), титановый концентрат (ильменит), мел, мрамор, као­
лин, гранит и др.;
3) раскисляющие — ферросплавы, алюминий, графит и др.;
4) легирующие, которые вводятся в некоторые покрытия с
целью изменить физические и механические свойства металла шва,
Ием ет алли1/есиив
(ш ланоВ1з1в) ^аст иш ?/
Линия расллаЗлрнил
Лристпалл1л
нерасплаЗлрюнно
металла
Нрисл1апл1]1.
имеЗш ив смазала
д о л ш у ю сноросгт^ р о с т а
Нристалль/, имевшие
сначал а малую
сноросгпо рост а
Рис. 51. Схема кристаллизации металла в сва­
рочной ванне
например придать ему большую устойчивость против коррозии,
повышенную сопротивляемость истиранию и т. д. К числу леги^
'
рующих компонентов отноприст алы бл/стро раст ущ ие^
сятся главным образом фер­
норюро1е аам инут область
вторичного расплаВлеиия оо
росплавы:
ферромарганец,
вглтеснения оттуда ш лака
ферросилиций, ферромолиб­
ден, ферротитан, феррохром
и др.
Сварной шов образуется
за счет плавления основного
и электродного металлов, ко­
торые смешиваются и сплав­
ляются со свариваемым ме­
таллом путем совместной
кристаллизации.
Рис. 52. Схема «застревания» шлака в
Схема
кристаллизации
кристаллизующейся ванне
металла в сварочной ванне
показана на рис. 51. По
мере продвижения дуги температура жидкой ванны начинает
снижаться, вследствие теплоотвода в основной металл и излуче­
ния в атмосферу. Жидкий металл ванны начинает кристаллизо­
ваться. Кристаллизация начинается у границ твердого, сравни­
тельно холодного, основного металла. Вследствие различных при­
чин условия роста кристаллов неодинаковы, поэтому некоторые
из них растут быстрее других. Растущие кристаллы могут «вы­
талкивать» находящиеся в сварочной ванне неметаллические
шлаковые частицы на поверхность сварного шва. Этим "можно
74
объяснить, что при потолочной сварке шлаки не всплывают вверх,
внутрь шва, а вытесняются кристаллами на поверхность шва.
Равномерная кристаллизация ванны может нарушаться по­
вторными расплавлениями. В этом случае могут образоваться
«мешки» жидкости, отсо'ающие в росте кристаллов. В этих местах
могут оставаться шлаковые включения (рис. 52).
Правильиов ф орми р о д ан и е ш в а
П рист аллд/,
аам кирвш ив
среднюю ^аетпъ ш ва
Рис. 53. Схемы кристаллизации ванны раз­
личной формы
Структура шва, правильная кристаллизация металла ванны
зависят в некоторой степени от формы шва. При узких швах, в
которых отношение ширины шва к глубине провара меньше еди­
ницы, последние участки жидкого металла будут расположены
по центру сечения шва (рис. 53,6), и здесь возможны скопления
различных загрязнений: шлаков, газов и т. д.
1
/и
участ .
2,- я з о н а
2 -а
нчасю он
в й нчастпон
З’Я
зо н а
Рис. 54. Структура околошовной зоны сварного соединения
При нормальных швах, когда отношение ширины к глубине
проплавления равно примерно 3 : 2 (рис. 53, а), последние участ­
ки жидкого металла будут находиться у поверхности шва в его
центре и все загрязнения удалены.
Часть свариваемого основного металла, котор-ая непосредствен­
но примыкает ко шву, называется о к о л о ш о в н о й з о н о й .
В околошовной зоне вследствие влияния тепла дуги происходят
структурные изменения. Поэтому эту часть основного металла
называют также зоной термического влияния.
75
Изменение структуры околошовной зоны малоуглеродистой
стали показано на рис. 54. Третья зона непосредственно приле­
гает ко шву. Это — участок неполного расплавления. Вблизи ли­
нии сплавления металл подвергается сильному перегреву, что вы­
зывает значительной рост зерен (3-й участок второй зоны).
Дальше от линии сплавления зерно становится мельче и в зоне
нормализации (2-й участок второй зоны) зерно мелкое. Далее
имеется участок неполной перекристаллизации структуры основ­
ного металла ( 1-й участок второй зоны). Здесь зерна феррита
остаются почти без изменения, а зерна перлита разбиваются на
отдельные более мелкие зерна.
В зависимости от содержания в стали углерода и легирующих
примесей изменения структуры околошовной зоны могут иметь
различный характер.
§ 36. Общая характеристика электродов
Э л е к т р о д о м называют металлический стержень — голый
или с нанесенной на него обмазкой.
Основное требование, предъявляемое к электродам, состоит в
том, чтобы они обеспечивали такие механические свойства на­
плавленного металла и сварного шва, которые соответствуют тех­
ническим условиям, предъявляемым к свариваемому изделию
в целом.
Ввиду большого разнообраз(ия изделий, свариваемых в насто­
ящее время дуговой сваркой, как по условиям их работы, так и
по сортам металла, электроды должны быть достаточно разно­
образны, чтобы удовлетворять всем требованиям, предъявляемым
к сварным изделиям.
Они могут классифицироваться по раз1ным признакам.
В зависимости от рода сварки применяются: э л е к т р о д ы
д л я р у ч н о й с в а р к и , представляющие собой металличе­
ские стержни в виде отрезков проволоки определенной длины, и
э л е к т р о д ы д л я а в т о м а т и ч е с к о й с в а р к и в виде
бухт (мотков) проволоки.
В зависимости от покрытия электроды делятся на г о л ы е и
п о к р ы т ы е. Покрытые электроды могут иметь обмазки: с т а ­
б и л и з и р у ю п^и е (тонкий слой обмазки), з а щ и т н ы е или
к а ч е с т в е н н ы е (толстый слой обмазки).
На металлические электроды для дуговой сварки имеется Го­
сударственный общесоюзный стандарт (ГОСТ 2523—51). Этот
стандарт распространяется на стальные электроды с покрытием.
Он определяет типы электродов, механические свойства наплав­
ленного металла и сварного соединения, размеры, технические
условия на изготовление, правила приемки, методы испытания,
упаковку, маркировку и документацию. Состава обмазок ГОСТ
не устанавливает.
В зависимости от назначения применяются электроды^ для
76
сварки конструкционных сталей, для сварки легированных сталей
с особыми свойствами н для наплавки поверхностных слоев с осо­
быми свойствами.
Д л я с в а р к и к о н с т р у к ц и о н н ы х с т а л е й установ­
лено 13 типов электродов^ Э34, Э38, Э42, Э42А, Э50, Э50А, Э55,
Э55А, Э60, Э60А, Э70, Э85 и ЭЮО. Цифры соответствуют гаран­
тированной величине предела прочности; индекс А обозначает по­
вышенные пластические свойства металла шва и сварного соеди­
нения. Электроды Э34, Э38, Э42, Э42А предназначены для сварки
низкоуглеродистых сталей, шесть последующих типов — для свар­
ки среднеуглеродистых и низколегированных сталей и последние
три типа — для сварки конструкционных сталей повышенной
прочности.
Д л я с в а р к и л е г и р о в а н н ы х с т а л е й с особыми
свойствами установлены 14 типов электродов. В числе их преду­
смотрены: четыре типа с индексом П (ЭП50, ЭП55, ЭП60, ЭП70)
для сварки перлитных жаропрочных сталей; шесть типов с индек­
сом А (ЭА, ЭА1Б, ЭА1М, ЭА2, ЭАЗ, ЭА4) для сварки аустенит­
ных жаропрочных и жаростойких нержавеющих сталей, а элек­
троды типов ЭА2 и ЭАЗ также и для сварки конструкционных
специальных сталей; четыре типа с индексом Ф (ЭФ13, ЭФ17,
ЭФ25, ЭФЗО) для сварки высокохромистых ферритных и фер­
ритно-мартенситных жаростойких и нержавеющих сталей.
Одиннадцать типов электродов установлены для наплавки по­
верхностных слоев с особыми свойствами: один тип с индексом
НР (ЭНР62) для наплавки режущего инструмента; три типа
с индексом НГ (наплавочные горячие) ЭНГ35, ЭНГ40, ЭНГ50
для наплавки износостойких поверхностей, работающих при повы­
шенных температурах; пять типов с индексом НХ (наплавочные
холодные) ЭНХ20, ЭНХ25, ЭНХЗО, ЭНХ45, ЭНХ50 для наплав­
ки износостойких поверхностей, работающих при обычных темпе­
ратурах; два типа с индексом НЭ (наплавочные эрозиостойкие)
ЭНЭ35, ЭНЭ45 для наплавки эрозиостойких поверхностей, ра­
ботающих при высоких температурах и агрессивных средах (создаюпщх благоприятные условия для разъедания металла).
Двузначные числа 1В обозначении наплавочных электродов по­
казывают гарантированную твердость наплавленного металла.
По способу нанесения обмазки различают электроды с нане­
сением обмазки о к у н а н и е м и электроды с нанесением обмаз­
ки п о д д а в л е н и е м .
§ 37. Проволока для электродов
Электродная проволока, из которой изготовляют металличе­
ские стержни электродов, должна соответствовать ГОСТ 2246—54.
^ В этом стандарте указаны сортаменты, технические условия,
правила приемки, методы испытания, упаковка и маркировка про­
волоки.
77
г о с т предусматривает 30 разл'ичных марок сварочной прово­
локи. Первые семь марок применяются для электродов при руч­
ной и автоматической сварке низкоуглеродистых, среднеуглероди­
стых и низколегированных сталей. Остальные марки предназначе­
ны для сварки легированных и высоколегирова1нных сталей.
Первые семь марок стали, 'из которых изготовляется электрод­
ная проволока для сварки углеродистых п низколегированных
сталей, имеют обозначения: Св-08, Св-08А, Св-08Г, Ов-08ГА,
СВ-10Г2, Ов-15 и Св-15Г.
Проволока марок Св-08, Св-08А должна содержать не более
0,10% углерода, 0,35—0,60% марганца. В марках Св-08Г,
Св-08ГА при том же содержании углерода должно содержаться
марганца 0,80— 1,10%. В марке Св-10Г2 углерода не более 0,12%
и марганца 1,50— 1,90%. Марка Св-15 должна содержать углеро­
да 0,11—0,18% и марганца 0,35—0,65%; марка Св-15Г — углеро­
да 0,11—0,18% и марганца 0,80— 1,Ю%.
Кремния во всех указанных марках не должно быть более
0,03%. В легированных и 1в ысоколегированных-марках содержа­
ние кремния повышается свыше 0,03%.
Наличие значительного количества кремния в проволоке ведет
к сильному разбрызгиванию металла, кипению сварочной ванны и
образованию в шве неметаллических включений.
В углеродистой сварочной проволоке содержится также хром
(не более 0,2%) и никель (не более 0,3%).
Содержание серы и фосфора, являющихся вредными примеся­
ми, не должно бытъ более 0,04% каждого, а в марках Ов-08А и
Св-08ГА — не более 0,03%. Последние две марки проволоки при­
меняют в особо ответственных случаях сварки.
§ 38. Обмазки для электродов
Обмазки для электродов должны повышать устойчивость горе­
ния электрической дуги; создавать вокруг дуги и расплавленного
металла защитную оболочку из газа, предохраняющую жидкий
металл от кислорода и азота воздуха, а также защитную корку
шлака на шве, замедляющую остывание шва; вводить в металл
шва элементы, улучшающие механические свойства шва.
Имеется большое количество обмазок, которые в той или иной
мере удовлетворяют перечисленным требованиям.
Обмазки, которые наносятся тонким слоем на металлический
стержень, удовлетворяют только первому требованию, т. е. они
повышают устойчивость дуги, и поэтому называются с т а б и л и ­
з и р у ю щ и м и или т о н к и м и . Эти обмазки слабо защищают
наплавленный металл от кисV^орода и азота воздуха и не улуч­
шают механических свойств шва. Поэтому тонкопокрытые элек­
троды применяются при сварке неответственных конструкций.
Из стабилизирующих обмазок наиболее распространена мело78
вая обмазка, которая приготовляется разведением толченого \и про­
сеянного мела (80—85 весовых частей) в жидком стекле (15—
20 весовых частей).
Имеется целый ряд более сложных рецептов тонких обмазок
(А-1, К-3, ОМА-2 и др.). "
Электроды с т о л с т о й о б м а з к о й , назьгваемые также
к а ч е с т в е н н ы м и , применяются для получения высококаче­
ственного металла шва, не уступающего по своим механическим
показателям основному металлу.
В нашей промышленности применяется много сортов качест­
венных обмазок, разработанных различными исследовательскими
институтами и заводскими лабораториями. Составы некоторых
обмазок приведены в табл. 9.
Таблица
9
Составы обмазок
Марка обмазки
Название составной части
ОММ-5
(НИИтяжмаш)
1. Марганцевая руда (пиролюзит)
2. Ферромарганец
3. КрДхмал или древесная мука
4. Титановый концентрат
5. Полевой шпат
Количество по весу
в %
21
20
9
37
13
Всего
100
6. Жидкое стекло в смеси с водой
30—359^ от ве­
(2 части жидкого стекла на 1 са сухой части
часть^воды)
обмазки
ЦМ-7
(ЦНИИТМАШ)
I. Гематит!
2. Гранит
3. Ферромарганец
4. Крахмал
33
32
30
5
Всего
5. Жидкое стекло
УОНИИ—13/45
25—30% от в е­
са сухой части
обмазки
1. Мрамор
2. Плавиковый шпат
3. Кварц
4. Ферромарганец
5. Ферросилиций
6. Ферротитан
53
18
9
2
3
15
Всего
7. Жидкое стекло
100
100
25—30% от ве­
са сухой части
обмазки
* Гематит (красный железняк)' — железная руда, содержащая 95% окиси
Ж елеза (РеаОз}.
79
Рассмотрим технологические характеристики некоторых сор­
тов качественных обмазок, применяемых в настоящее время.
О б м а з к а ОММ-5 является наиболее распространенной.
Сварка электродами ОММ-5 может произ1водиться в любом про­
странственном положении шва. как на постоянном, так и на пере­
менном токе.
О б м а з к а ЦМ-7 разработана в Центральном научно-иссле­
довательском институте технологии машиностроения (ЦНИИТМАШ ). По сравнению с обмазкой ОММ-5 она имеет ачедующие
преимущества: 1) повышает скорость сварки на 30—40%; 2) бо­
лее легко удаляет шлак после сварки; 3) не имеет в своем составе
дефицитных веществ.
Электроды ЦМ-7 с более толстым покрытием имеют марку
ЦМ-7с и применяются для скоростной сварки. В этом случае вес
обмазки достигает 50—75% веса стержня.
Для сварки среднеуглеродистых и легированных сталей, не
требующих термической обработки, широко применяются о бм а з к и т и п а УОНИИ-13.
Обмазка УОНИИ-13/45, при изготовлении котсирой использует­
ся натровое жидкое стекло, требует применения для сварки по­
стоянного тока с обратной полярностью.
Обмазка УОНИИ-13/55 обеспечивает получение высоких меха­
нических показателей наплавленного металла по прочности (пре­
дел прочности около 55 кг!смР‘) и по вязкости (ударная вязкость
13 кгм1см^).
Обмазки, применяемые в настоящее время в сварочной прак­
тике, обеспечивают высокие механические свойства наплавлен­
ного металла.
§ 39. Технология изготовления качественных электродов
Изготовление качественных электродо‘в состоит нз следующих
операций:
1. Подготовка электродной проволоки.
2. Подготовка составляющих элементов обмазки (сушка, дроб­
ление и просев).
3. Изготовление обмазочной смеси.
4. Нанесение обмазки на стержни.
5. Сушка обмазанных электродов.
6. Контроль качества готовых электродов.
7. Сортировка и упаковка.
Подготовка электродной
п р о в о л о к и заклю­
чается в ее очистке, рубке н рихтовке. Очистка проволоки от грязи
и масла производится промывкой ее в горячей воде с 5% кальци­
нированной соды. Рубка и правка выполняются на специальных
станках производительностью до 200 электродов в минуту. Подго­
товленные голые электроды после обезжиривания н сушки нагре­
ванием до 80—90° рассортировывают н хранят до обмазки в су­
хом помещении.
80
П о д го то в к а соста^вляющих элементов
об­
м а з к и состоит прежде всего из сушки их до влажности 2—3%
при температуре 100— 120° на плитах-жаровнях или во вращаю­
щихся барабанных печах. Если составляющие элементы посту­
пают в виде крупных кусков (ферросплавы, полевой шпат, кварц),
то их после сушки дробят на более мелкие куски (размером 5—
10 мм) на щековых дробилках или дробильных валках. Состав­
ляющие элементы, поступающие в сыпучем виде (пиролюзит, иль­
менит, окалина), а также раздробленные, подвергают помолу в
шаровых мельницах, а затем просеивают сквозь сита и хранят в
отдельных закрытых ларях или бункерах.
И з г о т о в л е н и е о б м а з о ч н о й с м е с и состоит в том,
что просеянные составляющие элементы взвешивают в соответСТВ1ИИ с рецептом обмазок и тщательно смешивают сначала в су­
хом виде в смесителях, а затем вместе с раствором жидкого стек­
ла с водой вручную или в специальных мешалках. Процесс сме­
шивания продолжается от получаса до нескольких часов в зави­
симости от сорта обмазки. После смешивания обмазочную массу
пропускают сквозь сито в 1200 отверстий на 1 см'^ для удаления
неразмешанных комков или случайно попавших посторонних
включений.
Нанесение обмазки
н а с т е р ж н и про'изводится
двумя способами — окунанием (вручную) и под давлением (ме­
ханизированный способ). При нанесении обмазки окунаниам элек­
троды зажимают в вертикальном положении в особые рамки груп­
пами по 25—30 шт. и погружают в ванну с обмазкой. Скорость из­
влечения электродов из ванны устанавливают в зависимости от
густоты обмазочной массы так, чтобы обмазка распределялась
равномерно по электроду слоем требуемой толщины. Если нанесе­
нием одного слоя требуемая толщина не получается, то после на­
несения первого слоя электроды подсушивают на воздухе в тече­
ние 30—40 мин., а затем наносят «вторично слой обмазки тем же
способом.
Обмазка под давлением производится в специальных обмазоч­
ных машинах (прессах), в которых электродные стержни про­
пускают через особый цилиндр с обмазкой, находящейся под дав­
лением до 400—700 атм. Обмазка стержней происходит в мунд­
штуке, имеющем калиброванные отверстия: входное по диаметру
стержня и выходное по диаметру обмазанного электрода. Меняя
мундштуки, можно менять диаметр электрода и толщину обмазки.
Механизированный способ покрытия электродов обмазкой име­
ет следующие преимущества перед ручным: слой обмазки нано­
сится равномерно, поэтому плавление ее также происходит рав­
номерно, что дает однородное качество сварки; обмазка полу­
чается более прочной и стоимость нанесения обмазки меньшая.
С у ш к а э л е к т р о д е 1В, обмазанных окунанием, произво­
дится на воздухе или в хорошо вентилируемых помещениях при
6 -5 1 6
81
комнатной температуре и продолжается до окончательного за>
твердевани'я обмазки, т. е. в течение 12—20 час.
Высушенные электроды прокаливают в зависимости от их мар­
ки при температуре до 350° в течение 1—2 час. для удаления из
обмазки влаги, иначе понижается устойчивость дуги. Допусти­
мой считается влажность покрытия до 4%.
Прокаливание производится в тигельных печах, в сушильных
печах с вентиляцией или электрических шкафах.
К о н т р о л ь к а ч е с т в а э л е к т р о д о в состоит в систе­
матической проверке качества помола, замеса, нанесения обмаз­
ки, влажности обмазки и режима сушки. Проверяют химический
состав проволоки и определяют толш,ину покрытия. Затем элек­
троды испытывают на сварке пробных пластин.
Электроды упаковывают в, водонепроницаемую бумагу и в
деревянные ящики. Ящик с электродами весит от 25 до 40 кг.
С о р т и р о в к а и у п а к о в к а э л е к т р о д о в . Перед
упаковкой необмазанные торцы электродов закрашивают отличи­
тельной окраской. Электроды должны иметь паспорт, в котором
указаны наименование завода'41зготовителя, марка, тип и диа­
метр, номер партии, вес партии, марка проволоки, номер стан­
дарта или химического состава проволоки, дата изготовления, ре­
зультаты испытаний.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. От каких факторов зависит количество кислорода в сварном шве?
2. В чем заключается процесс раскисления металла?
3. Какую роль выполняет марганец при дуговом сварочном процессе?
4. Каково значение шлака?
5. На какие группы разбиваются компоненты, входящие в электродных^
покрытия?
6. Как происходит кристаллизация металла в сварочной ванне?
7. По каким признакам классифицируются электроды?
8. Какие основные положения содержатся в ГОСТ на электроды?
9. Сколько марок проволоки предусматривает ГОСТ на электродную
проволоку и как обозначают марки проволок, предназначенные для сварки
углеродистых и низколегированных сталей?
10. Каково назначение обмазок для электродов?
11. Какие наиболее распространенные марки обмазок применяются для
сварки углеродистых сталей?
12. Как изготовляют качественные толстопокрытые электроды?
Г л а в а VII
СВАРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ И ШВЫ,
ТЕХНИКА ИХ ВЫПОЛНЕНИЯ
§ 40. Сварные соединения
Металлоконструкции, изготовляемые методом сварки, состоят
из отдельных элементов, которые соединяются между собой раз­
личным образом. В местах соединения они свариваются н образу­
ются швы, связывающие эти элементы 1В одно целое. ГОСТ
5264—56 на сварные швы определяет сварное соединение как
совокупность деталей, соединенных с помои^ью сварного шва.
Способ соединения частей зависит от характера конструкций,
удобства выполнения сварки и других условий. Сварочная прак­
тика выработала несколько основ<ных типов сварных соединений,
которые являются общеупотребительными.
§ 41. Стыковое соединение
Стыковое соединение является типичным сварным соедине­
нием. При сварке в стык кромки двух свариваемых листов распо­
лагают одну против другой таким образом, чтобы поверхности
свариваемых листов находились на одной линии (рис. 55).
Рис. 55. Стыковое соединение
6*
83
в зависимости от толщины свариваемых листов для обеспече­
ния хорошего провара применяют соответствующую обработку
кромок. Листы толщиной до 5—8 мм имеют кромки, обрезанные
под прямым углом; при сварке швы накладывают обычно с двух
сторон (рис. 55, /) . Такое соединение называется в с т ы к б е з
с к о с а к р о м о к . При толщине свариваемых листов больше
5—8 мм применяют подготовку кромок, т. е. свариваемые кром­
ки каждого листа окашивают (рис. 5 5 ,//). Такая подготовка кро­
мок называется У-образной (вэобразной— от латинской бук­
вы У).
Кромки снимают не на всю толщину листа, у основания шва
оставляют тупой край. Это притупление делают для того, чтобы
избежать прожога металла у острой кромки при наплавке перво­
го валика. Зазор между кромками оставляют с целью обеспечения
хорошего провара кромок. Этот зазор определен с учетом его
уменьшения при прихватке во время сборки конструкции вслед­
ствие усадки наплавленного металла.
При толщине листов свыше 12 мм рекомендуется делать скос
кромок с двух сторон (рис. 55,111). Такая подготовка 1^ромок на­
зывается Х-о б р а 3 н о й (иксобразной — от латинской буквы X ) .
Двусторонняя стыковая сварка (Х-образная), обладая такой
же прочностью, как и односторонняя, имеет следующие преимуще­
ства: при одной и той же толщине свариваемых листов количе­
ство наплавленного металла на единицу длины шва почти в два
раза меньше, чем при односторонней подготовке; соответственно
меньше расход электродов и электроэнергии.
Соединение в стык очень широко применяется для листовых
конструкций: цилиндрических сосудов, труб, котлов, резервуаров
и т. д. Его достоинства заключаются в том, что поверхность изде­
лия получается гладкой и одного диаметра; поэтому отдельные
обечайки, из которых состоит цилиндрическая конструкция, напри^
мер тру^провод, могут быть совершенно одинаковыми. Кроме
того, сварка производится по всей толщине свариваемых элемен­
тов, поэтому конструкция не имеет щелей и других мест, в кото­
рых легко начинается коррозия, т. е. разъедание металла.
К недостаткам этого вида соединения можно отнести необхо­
димость соблюдения большой точности нри обработке и сборке
конструкций, что усложняет ее изготовление.
§ 42. Соединение внахлестку
При этом виде соединения кромки двух свариваемых листов
накладывают одна на другую, перекрывая друг друга на некото­
рую величину, называемую н а х л е с т к о й (рис. 56). Величрша
нахлестки обычно бывает от 3 до 5 толщин свариваемых листов.
Швы проваривают с каждой стороны нахлестки.
При соединении внахлестку не требуется обработки кромок.
Сборка листов внахлестку проще, чем в стык. Соединение листов
84
внахлестку имеет следующие недостатки по сравнению со сгьжовым соединением:
1) затрата лишнего металла на нахлестку;
Рис. 56. Соединение
внахлестку
2) необходимость заготовки обечаек различных диаметров при
сварке цилиндрических конструкций;
3) необходимость обязательной сварки с двух сторон.
Соединение листов внахлестку не рекомендуется делать при
толщине листов больше 12 мм.
§ 43. Соединение в тавр
Соединение в тавр или впритык состоит в том, что один лист
приваривают к другому под прямым углом (рис. 57). Кромка вер-
Рис. 57. Соединение
в тавр
Рис. 58. Соединение
в тавр с односторон­
ним скосом
тикального листа при толщине 8—10 мм должна быть ровной,
чтобы зазор между нею и листом не превышал 2—3 мм.
При сварке листов большей толщины у вертикального листа
снимают с одной стороны фаску (рис. 58).
§ 44. Типы швов
Сварным швом называется затвердевший после расплавления
металл, соединяющий сварные детали.
Сварные швы могут быть разделены по типу соединения на
стыковые и валиковые (угловые). С т ы к о в ы е ш в ы применя­
ются при стыковых соединениях и в тавр (рис. 58), в а л и к о ­
в ы е — при соединении внахлестку и в тавр (рис. 57).
85
Швы ж)гут быть выполнены без у с и л е н и я и с у с и л е и е м (рис. 59). Усиленные швы имеют большее сечение наплав­
ленного металла, а поэтому они более прочны. Величина а
(рис. 59, II) называется усилением.
г ----- У а
Рис. 59. Швы без усиления ( I) и с усилением ( П |
По протяженности швы разделяются на сплошные и прерывис­
тые.
С п л о ш н ы м называется шов, расположенный по всей длине
соединяемых элементов. П р е р ы в и с т ы м называется такой
шли
......
Рис. 60. Прерывистые швы
шов, который соединяет свариваемые элементы отдельными уча­
стками, расположенными на некотором расстоянии друг от друга
(рис. 60).
Длина шва а без кратеров обычно берется равной от 50 до
150 мм. Расстояние между швами равно обычно длине шва.
Прерывистые швы распространены в сварочном деле и приме­
няются в тех случаях, когда от
соединения требуется только
прочность (плотности не треI— У— к------- ---- -------- — -----1 буется).
® ”
В зависимости от направле­
ния действующего на шов уси­
лия швы делятся на фланговые,
6)
■ж
лобовые и косые. Ф л а н г о ­
в ы м называется шов, распо­
Рис. 61. Швы:
ложенный параллельно направа — фланговые; б — лобовой; в — косой
86
лению действующего на шов усилия (рис. 61, а). Л о б о в ы м
называется шов, расположенный перпендикулярно к направле­
нию действующего на шов усилия (рис. 61, б). Шов, расположен­
ный под углом к направлению действующего усилия, называется
к о с ы м (рис. 61, в).
§ 45. Техника дуговой сварки
Проплавление. Основ1ное условие для получения хорошей свар­
ки состоит в том, чтобы получить полное сплавление основного ме­
талла с металлом электрода. Для этого нужно иметь хорошо рас­
плавленную поверхность основного металла, т. е. надлежащей
глубины кратер. Если основной металл получит недостаточное ко­
личество тепла, то кратер и глубина проплавления будут недоста­
точны, вследствие чего капли металла электрода не все сплавятся
с основным металлом и часть из них ляжет на нерасплавленную
поверхность. Сварное соединение будет непрочным.
/
Рис. 62. Валики, наплавленные при разных то­
ках
Для получения хорошей сварки проплавление должно быть не
меньше 1,5—2 мм. Величина проплавления в зависимости от тока
колеблется в пределах 1,5—5 мм. О величине проплавления мож­
но судить по виду кратера. Если прервать дугу, то кратер после
застывания остается по размерам таким же, каким он был во
время сварки. Определив глубину кратера, т. е. смерив расстояние
от поверхности основного металла до его дна, можно приблизи­
тельно определить глубину проплавления, которая глубже дна
кратера на 1—2 мм.
Глубина проплавления зависит от количества тепла, выделяе­
мого дугой. Количество же тепла зависит, в свою очередь, от тока
в дуге.
Если на лист стали наплавить несколько валиков при разных
токах и разрезать лист поперек через эти валики, то по разрезу
можно видеть, как влияет ток на глубину проплавления и каче­
ство Ш1ва.
Валик I (рис. 62) наплавлен при нормальном токе, валик / / —
при малом и валик III — при чрезмерно большом токе. Края
валика I плавно сливаются с основным металлом. Основной ме­
талл под валиком проварен на глубину 2—3 мм, и поэтому валик
хорошо сплавился с основным металлом, т. е. соединение пол}^илось мрочным.
87
Валик II наплавлен при малом токе, основной металл, полу­
чивший мало тепла, расплавился незначительно (на небольшую
глубину), и расплавленный металл электрода, попав на основной
металл, сплавился с ним только посредине, где он был расплав­
лен. С краев же капли металла электрода легли на нерасплавлен­
ный металл. Оплавления в этом месте не произошло, и края вали­
ка имеют загнутую форму с резким переходом на основной ме­
талл. Такой шов непрочен.
Вследствие большого количества тепла при наварке валика III
кратер получ>ился очень глубоким и не заполнился полностью ме­
таллом электрода; у краев валика получились углубления, так
называемые подрезы, которые уменьшают толщину основного ме­
талла и, следовательно, несколько ослабляют изделие.
При выборе тока сварщик ориентировочно может руководств
Боваться следующей формулой:
/= (4 0 --6 0 )^ ,
где I — ток в а;
(I — диаметр стержня электрода в мм.
Например, для электрода диаметром 5 мм ток может бы2^
взят от 200 до 300 а. Меньшие величины тока применяют при
тонких, а большие — при толстых обмазках.
Наивыгоднейший ток для данного сорта, размера и свойств
основного металла и электрода может быть установлен только
практически, путем опытных наплавок валиков при разных токах
и наблюдением за кратером и внешним видом шва. Лучше выби­
рать несколько больший ток, так как опасность непровара при
этом менее вероятна; кроме того, при большем токе увеличивает­
ся скорость сварки. При малом токе всегда имеется опасность не­
провара и в результате этого получается непрочный шов.
С увеличением толщины свариваемых листов и диаметра элек­
тродов надо брать больший ток, так как очевидно, что для луч­
шего расплавления более толстого металла, лучше отводящего
тепло, требуется большее количество тепла в месте сварки. Сна­
чала выбирают диаметр электрода в зависимости от толщины
свариваемых листов, а затем уже подбирают ток, соответствую­
щий диаметру электрода.
Зажигание дуги производится следующим образом: наметив
место, где должна быть зажжена дуга, сварщик приближает к
нему электрод, вставленный в электрододержатель. Когда элек­
трод будет находиться на расстоянии около 10 мм от свариваемого
места, сварщик закрывается щитком или шлемом и затем быст­
рым движением слегка касается кончиком электрода сваривае­
мого изделия. Как только электрод коснется изделия, необходимо
сейчас же быстро отвести его на расстояние длины дуги, т. е. на
2—3 мм. Это расстояние должно поддерживаться на протяжении
всего процесса сварки путем постепенного приближения электро­
да к изделию по мере плавления электрода.
88
Зажигание дуги производится двумя способами. В первом
случае электрод касается изделия и отводится вертикально вверх
(рис. 63, а), во втором — электродом «чиркают» по изделию, как
при зажигании спички (рис. 63,6). В обоих случаях электрод не­
обходимо быстро отдернуть при прикосновении, иначе он может
привариться к изделию.
Место заЛсигаиия
дуги
в
Нршпер
Рис. 63. Способы
ния дуги
за ж и га ­
Рис. 64. Схема за ж и га ­
ния дуги при ее обрыве
При нормальных условиях сварки сварщик должен зажигать
дугу только при смене электродов, т. е. весь электрод должен быть
расплавлен без прерывания дуги. Но дугу приходится иногда
зажигать и чаще ввиду ее обрыва. Чем опытнее сварщик и чем
устойчивее дуга, тем реже бывает ее обрыв. Устойчивость дуги за­
висит от сварочной машины,
качества обмазки электрода,
правильного подбора тока и
равномерности
передвижения
электрода. При обрыве дуги во
время сварки ее следует зажечь
несколько впереди кратера на
основном металле, затем воз­
вратиться обратно, проплавляя
весь кратер, и, только пройдя
место прежнего обрыва дуги,
продолжать движение вперед
Рис. 65. Схема движения конца
(рис. 64). Шов в местах обры­
электрода при сварке
ва дуги получается несколько
хуже по плотности и прочности, чем в местах, сваренных без ее
обрыва. Поэтому сварщик должен уметь варить без обрывов дуги
в течение плавления всего электрода и только при смене его об­
рывать дугу, обращая особое внимание на тщательный провар
места обрыва сварки. При окончании шва кратер может быть
местом начала трещины, поэтому его необходимо тщательно заплавлять.
Движение электрода. Во время сварки сварщик должен сооб­
щать электроду ряд движений в различных направлениях.
Первое направление—поступательное по о с и э л е к т р о д а
к н и з у (рис. 6 5 ,/). Скорость подачи электрода к дуге зависит
от скорости, с которой происходит плавление электрода. Сварщик
89
должен иметь навыки в определении этой скорости. Если пода­
вать электрод медленнее, чем он плавится, то расстояние между
концом электрода и изделием, т. е. длина дуги, будет возрастать до
тех пор, пока она не оборвется. При слишком быстрой подаче
электрода произойдет касание изделия концом электрода, полу­
чится короткое замыкание, и дуга погаснет. Поддержание требуе­
мой длины дуги зависит от этого движения электрода.
Второе направление — в д о л ь ш в а (рис. 65, 2). Это движе­
ние электрода должно начаться одновременно с возбуждением
__ ^
дуги, так как без этого перемещения шов
образовываться не будет. Скорость этого
передвижения имеет большое значение для
качества шва и зависит от тока, диаметра
а
электрода, вида шва и т. д. При слишком
большой скорости перемещения электрода
вдоль шва дуга не будет успевать расплав­
лять достаточное количество основного ме­
талла, получится плохой провар и металл с
Рис. 66. Поперечные электрода будет отлагаться в шве без над­
движения
электрода
лежащего сплавления с основным метал­
лом. Кроме того, будет получаться шов ма­
лого сечения. Медленное перемещение электрода будет давать
шов слишком большого сечения, что неэкономно, и, кроме того,
металл будет перегреваться вследствие медленного передвиже­
ния дуги.
При правильно выбранной скорости валик наплавленного ме­
талла должен иметь вид, показанный в разрезе на рис. 6 2 ,1, Ши­
рина валика при перемещении электрода вдоль шва обычно на
1—2 мм больше диаметра электрода, которым этот валик нава­
ривается. Такой валик называется н и т о ч н ы м .
Третье направление движения электрода — п о п е р е к ш в а
(рис. 65, 5). Это движение выполняется для получения у ш и ­
р е н н о г о в а л и к а . Уширенные валики применяют при сварке
стыксхвых и угловых швов.
Колебательные дв:ижения электрода при наплавке уширенного
валика могут производиться различно, в зависимости от вида шва
и способа подготовки кромок.
Чаще всего прихменяются зигзагообразные движения (рис. 66).
При этом движении скорость перемещения электрода уменьшается
в точках а для лучшего провара краев шва. Чем шире размах б,
тем больше ширина наплавленного шва. Ширину валика обычно
делают не больше 2,5 диаметра электрода, т. е. для электрода диа­
метром 5 мм ширина валика равна 12— 13 мм.
Для получения одинаковой ширины валика по всей длине не­
обходимо, чтобы поперечные колебания электрода были одина­
ковыми. Это достигается только тренировкой и внимательным от­
ношением сварщика к делу.
Для получения правильного, хорошо проваренного и прочного
ЛАЛ/УС'
ТШ Е-
90
шва высокого качества от сварщика требуется точность движения
руки; все три вида движения электрода сварщик совершает
кистью руки, в которой находится электрододержатель. Выбор
правильной скорости во всех случаях может быть установлен
только практически.
Для получения хорошей сварки сварщик должен:
правильно подобрать величину сварочного тока в зависимости
от диаметра электрода;
поддерживать короткую дугу;
держать дугу без перерыва в течение времени расплавления
всего электрода, хорошо проваривая кратеры после обрыва дуги;
выдерж'ивать правильную и однообразную скорость движения
электрода по всем трем направлениям;
варить только по тщательно подготовленной, совершенно очи­
щенной поверхности.
^ Соблюдение этих правил обязательно для всех случаев сварки
•металлическим электродом. При нарушении хотя бы одного из
этих условий нельзя гарантировать получение высококачествен­
ного сварного шва.
Сварка толстообмазанными электродами. Электроды с тол­
стой обмазкой при плавлении дают большое количество шлака,
который всплывает на поверхность жидкого металла и при засты­
вании покрывает шов толстым слоем. Вследствие этого расплав­
ленный металл шва остается в жидком состоянии более продол­
жительное время, чем при сварке электродами с тонкой обмазкой.
Это несколько затрудняет сварку толстообмазанными электро­
дами по вертикальной поверхности. Длина дуги должна быть
4—5 мм. Несколько большая длина дуги при толстообмазанных
электродах не вызывает большого окисления металла, потому что
шлак и пары обмазки защищают расплавленный металл от вред­
ного действия воздуха.
Поверхность шва, выполненного толстообмазаннььми электро­
дами, не имеет обычно такой выпуклой формы, как при сварке
тонкообмазанными электродами, так как наплавленный металл
сравнительно продолжительное время находится в жидком со­
стоянии и поэтому его поверхность принимает плоскую форму.
Для облегчения выхода шлаков на поверхность электрод необхо­
димо держать с наклоном 15—20° в сторону направления сварки.
Затвердевание и формирование ш*ва происходит под слоем
шлака. Поэтому количество и концентричность обмазки на элек­
троде оказывают существенное влияние на отложение наплавлен­
ного металла и его формирование. Электроды с неравномерно
нанесенной обмазкой дают неровные швы с неравномерно отло­
жившимся металлом. Влажная обмазка также не дает хороших
результатов. Электроды с влажной обмазкой обязательно должны
быть просушены или, что еще лучше,— прокалены.
91
§ 46. Сварка швов в разных положениях
По положению в пространстве швы разделяются на четыре
вида — нижние, горизонтальные, вертикальные и потолочные.
Нижним
швом
называется
шов, расположенный в любом направ­
лении на горизонтальной поверхности
(рис. 67).
Г о р и з о н т а л ь н ы м называется
шов, который расположен в горизон­
тальном направлении по вертикальной
плоскости (рис. 68, а)а
Рис. 67. Н иж ние швы
Вертикальным
называется
шов, расположенный в вертикальном направлении по вертикаль­
ной же плоскости (рис. 68, б).
Потол оч ным
называется шов, распо­
ложенный так, что его
приходится выполнять
над головой (рис. 69).
Сварка
нижних
швов. Сваривать ниж­
ние швы наиболее лег­
ко, потому что расплав­
ленный металл из кра­
тера никуда не вытека­
ет, капли металла с
электрода
падают в
шов.
Рис. 68. Горизонтальный {а) и вертикальный (б) швы
Наблюдение
за
сваркой нижнего шва
также наиболее удобно. Поэтому при сварке различных изделий
надо стремиться выполнять швы по возможности в нижнем поло­
жении, так как при это’м легче получить
швы хорошего качества. При сварке в
нижнем положении встречаются три
вида работ: наплавка, сварка стыковых
швов и сварка угловых швов.
Н а п л а в к о й называется навари­
вание одного или нескольких слоев ме­
талла, служащих не для соединения
отдельных элементов, а для увеличения
Низ
толщины
изделия. Наплавка приме­
Рис. 69. Потолочные швы
няется при ремонте изношенных частей
механизмов, при исправлении брака
механической обработки, для получения местных выступов на де­
тали и т. д.
Наплавка может быть однослойной и многослойной. Поверх92
ность, подлежащую наплавке, тщательно очищают стальной щет­
кой, затем производят наплавку первого валика с края наплав­
ляемой поверхности. Валик накладывают ниточным швом или
швом с небольшим ушпрением. Далее наплавляют второй валик,
который должен быть сплавлен как
с основным металлом, так и с нава­
ренным предыдущим валиком (рис.
70, а). Если между соседними вали­
ками есть выемка (рис. 70, б), то
наплавка не будет сплошной. Перед
Рис. 70. Н аплавка валиков
наплапкой каждого валика предыду­
щие валики надо тщательно очищать стальной щеткой и острым
зубилом или молоточком.
При многослойной наплавке необходимо каждый слой хорошо
очищать от шлака, брызг и т. п. Особенно тщательно следует очи­
щать шлак при сварке толстообмазанными электродами, которые
дают большее количество шлака, чем тонкообмазанные. При на' плавке второго слоя валики кладут поперек валиков первого
слоя.
Сварка стыковых швов. Если сварку производят без скоса
кромок, что обычно бывает при толщине листов до 5—8 жж, то
между листами оставляют зазор в 2—4 мм.
Сварку выполняют наплавкой вдоль шва валика с небольшим
уширением. Сварщик должен следить, чтобы
кромки листов хорошо расплавлялись. Шов дол­
жен иметь усиление (высоту валика) до 2 мм.
После проварки всего стыка с одной стороны
сваренные листы переворачивают и производят
сварку с другой стороны. Все подтеки предвариРис. 71. Сварка тельно нужно срубить И после этого место сварки
в стык со ско- хорошо зачистить стальной щеткой.
сом кромок
Сварка в стык со скосом кромок при толщине
6—8 мм производится в один слой. Необходимо
особенно следить за проплавлением кромок а (рис. 71). Дугу
следует зажечь в точке в на краю скоса и затем, спустившись
вниз, начать проплавление основания шва. Линия движения
электрода показана на рис. 71.
Движение электрода по поверхности скоса замедляют для луч­
шего проплавления. При переходе с одной кромки на другую дви­
жение ускоряют, чтобы не прожечь насквозь шов у основания.
При сварке листов толщиной больше 8 мм заполнение шва де­
лают в два слоя и более. Первый слой проваривают на высоту
4—5 мм электродами диаметром 3—4 мм. После зачистки первого
слоя наваривают второй слой электродом диаметром 4—5 мм.
При многослойном заполнении швов необходимо следить за хоро­
шей очисткой слоев от шлака и брызг, иначе слои не будут сплав.ляться между собой. Кромки скосов также должны хорошо про93
плавляться (рис. 72). После заполнения всего шза с обратноГг
стороны скосов оневматическим зубилом или вручную в корне
шва вырубают небольшую канавку, которую проваривают тонким
швом (рис. 73). Если с обратной стороны свариваемой детали нет
доступа к основанию шва, то его необходимо особенно тыхательно
проварить первым слоем.
Сварка в стык с двусторонней подготовкой выполняется с со­
блюдением тех же правил, что и с односторон­
ней подготовкой.
Двусторонний скос кромок применяется
при толщине листов свыше 12—20 мм. Заварку
с каждой стороны выполняют многослойным
Рис. 72. Много швом. Сначала проваривают электродом диа­
слойная сварка:
метром 3—4 мм один слой и второй слой с од2, 8, 4-слои в по- ной стороны (рис. 74), затем делают с обратследовательности их
НОИ стороны подрубку и наплавляют третий и
изложения
четвертый слой (рис. 74). В заключение наплав­
ляют пятый слой с первой стороны и шестой слой с обратной
стороны.
Сварка угловых швов. Обычно угловую
сварку в нижнем положении производят так,
что одна плоскость свариваемого соединения
расположена горизонтально, а другая— верти­
кально и шов требуется наложить в угол, со­
ставленный этими поверхностями. При сварке Рис. 73. Проварка
корня шва
угловых швов возможен непровар одной из
сторон, а также непроплавление вершины уг­
ла. При этой сварке электрод должен иметь наклон, равный
примерно 45° (рис. 75), чтобы он образовывал одинаковые углы
с каждой плоскостью. Этот угол меняется в зависимости от того,
на какую плоскость направляется в данный момент дуга
(рис. 75, а).
л» п о п/-»и
пииГ»(~Г1»
иТГ
Рис. 74. Двусторонняя сварка
^
^
Рис. 75. Сварка углового шва
Сварка угловых швов, так же как и стыковых, бывает одно­
слойная и многослойная. В один слой сваривают швы размерами
до 10 мм. При сварке углового шва дугу зажигают на нижнем
листе, отступая от вершины угла на 3—4 мм больше требуемого
размера катета шва (рис. 75, б, точка Л); затем электрод передви­
гают, как схематически показано на рис. 75, б.
94
Нельзя начинать сварку в точке Б или В (рис. 75, б), так как
в этом случае расплавленный металл стекает на еще не расплав­
ленный основной металл и закрывает вершину угла, вследствие
чего провара не получается.
При сварке угловых швов в два слоя первый слой выполняют
электродом диаметром 3 или 4 мм ниточным швом (без колеба­
тельных движений электрода), хорошо проваривая угол соедине­
ния. Поверх него накладывают второй слой движением электрода,
как показано на рис. 75, б или на рис. 76.
Рис. 76. Сварка углового шва в
два слоя
Дефекты сварки нижних швов. При выполнении стыковых
швов недопустимы следующие дефекты:
непровар корня шва (рис. 77); такой непровар значительно
снижает прочность шва, а также может быть причиной появления
в нем трещин. Этот дефект появляется, когда шов с обратной сто­
роны не подваривается;
д)
Рис. 78. Дефекты стыковых швов
95
частичный или полный непровар по кромкам, который может
получиться при неправплыном ведении электрода, малом токе,
большой длине дуги и пр. (рис. 78, а, в)\
смещение листов при сборке, что ведет к непровару у основа­
ния шва (рис. 78, б);
получение шва с чрезмерной или недостаточной высотой шва
(усиления); обычно наружная высота шва (усиление) должна
равняться 0,2 толщины листа. Выполнение швов с усилением, пре­
вышающим 0,2 толщины листа (рис. 78,6), вредно, так как проч­
ность в результате этого не повышается, а расходуется лишний
металл и увеличиваются усадочные напряжения. Выполнение шва
высотой меньше толщины листа также недопустимо, так как это
дает шов пониженной прочности;
подрез по кромкам шва, которые уменьшают сечение свари­
ваемых элементов и могут быть причиной разрушения шва; под­
резы получаются при неправильном процессе сварки с примене­
нием слишком большого тока (рис. 78, г) .
При сварке угловых швов могут получаться следующие дефек­
ты (рис. 79), которых необходимо избегать:
непровар в углу шва, значительно уменьшающий его проч­
ность (рис. 79, а) ;
подрезы по кромкам (рис. 79, б и в ) ;
несимметричный профиль шва (рис. 79, б ), когда металл сте­
кает на горизонтальный лист. Под натекшим металлом обычно
имеется непровар.
д)
Излишне
Рис. 79. Дефекты угловых швов
Кроме ТОГО, могут быть дефекты, присущие стыковым швам:
излишне большое усиление или, наоборот, ослабленный шов
(рис. 79, 2), наличие открытых кратеров (рис. 79,6) и пр.
Сварка вертикальных швов. При вертикальной сварке капли
расплавленного металла с электрода и из кратера стремятся
стекать вниз (рис. 80). Поэтому вертикальная сварка может вы­
полняться только при самой короткой дуге, когда расстоя1Ние
96
между каплями на электроде и жидким металлом в кратере на­
столько мало, что между ними возникает взаимное притяжение.
Благодаря этому капля с электрода сливается с металлом кратера
(рис. 81). При переходе в кратер металла с электрода количе­
ство жидкого металла в нем увеличивается и может под влиянием
силы тяжести вытечь из кратера вниз. Для предупреждения этого
электрод надо быстро отвести вверх или в сторону, тогда металл
кратера застынет и не сползет вниз. При сварке вертикальных
швов наложение их можно производить снизу вверх и сверху вниз.
При сварке с н и з у в в е р х дуга зажигается в самой ниж­
ней точке шва и постепенно движется нверх. Электрод надо пере­
двигать, сообразуясь с отложением металла. Если слишком долго
задерживать электрод на одном месте, то наплавленный металл
Рис. ,80. Падение
капель при сварке
вертикальных
швов
Рис. 81. Пере­
ход капель при
вертикальной
сварке
Рис. 82.
Сварка сни­
зу вверх
Рис. 83. Сварка
сверху вниз
будет стекать вниз. Наплавленный металл, как только электрод
будет отведен вверх, застывает и образует подобие полочки, на
которой откладываются последующие капли при движении элек­
трода вверх. Это облегчает процесс сварки, почему предпочти­
тельнее применять способ сварки вертикальных швов снизу вверх.
Электрод должен быть слегка наклонен в сторону движения
(рис. 82). При таком наклоне хорошо проплавляются как основ­
ной, так и ранее наплавленный металл.
При сварке с в е р х у в н и з д у г а зажигается в верхней
точке шва, причем электрод держат перпендикулярно к навари­
ваемой поверхности (рис. 83, а). Затем, как только образуются
капли металла, электроду придают наклон вниз (рис. 83, б) таким
образом, чтобы дуга расплавляла и основной и наплавленный
металл. Дуга должна быть короткая, так как жидкий металл шва
удерживается от стекания вниз концом электрода, с которого
капли переходят в шов вследствие притяжения между каплями
металла в шве и на электроде.
При обоих способах сварки электроду придают движение по­
перек шва для получения уширенного валика, а таклсе для луч­
шего проплавления.
Необходимо отметить, что при сварке сверху «вниз проплавле­
ние основного металла получается меньше, чем при сварке в об7 -5 1 6
97
ратном направлани'и, так как жидкии металл все же стекает В'низ
на нерасплавленный основной металл. Кроме того, при этом спо­
собе скорость сварки больше, что также отражается на величине
проплавления.
Сварка вертикального стыкового шва с
односторонним или двусторонним скосом кро­
мок, а также угловых швов производится в
основном по таким же правилам, как и для
нижней сварки. При сварке вертикальных швов
желательно применять электроды диаметром
не более 4 мм, так как при больших диаметрах
труднее удержать жидкий металл от стекания
вниз.
Иногда при многослойной вертикальной
Рис. 84. Сварка го­
сварке первый тонкий слой наплавляют сверху
ризонтальных
швов с одним ско­
вниз, а следующие слои снизу вверх.
сом
Сварка горизонтальных швов по своему
выполнению очень близка к сварке верти­
кальных швов. Наиболее часто приходится варить горизонталь­
ные стыковые швы резервуарных конструкций. Подготовку в этом
случае делают обычно с одним скосом у верхнего листа (рис. 84).
Дугу надо зажигать на нижней юризонтальной кромке, затем
переходить на наклонный скос, придавая электроду наклон в об­
ратную сторону (рис. 84, положения электрода а, б, в). В этом
месте сварка приближается к потолочному положению, поэтому
здесь необходимо соблюдать правила потолочной сварки. Сварка
горизонтальных швов листов толщиной более 8—10 мм' произво­
дится путем последовательной наплавки валиков.
Сварка потолочных швов. Потолочные швы труднее выпол­
нять, чем другие. Кратер здесь расположен дном кверху и потому
расплавленный металл стремится вытечь В1низ.
Основное правило при потолочной сварке состоит в поддержа­
нии самой короткой дуги, которая облегчает переход капли с
электрода в кратер. Капля, касаясь жидкого металла кратера,
под влиянием поверхностного натяжения отрывается от электрода
и сливается с металлом кратера.
Различные стадии переноса капли с электрода в кратер при
потолочной сварке показаны на рис. 85. Выполнение этого вида
сварки требует от сварщика большой тренировки.
98
При потолочной сварке ток, а также диаметр электродов сле­
дует выбирать несколько меньше, чем при нижней сварке, так как
при этом получается меньший кратер и, следовательно, меньшее
количество жидкого металла.
§ 47. Сварка на постоянном и переменном токе
Дуговая сварка может производиться ,на постоянном и перемениом токе. Для дуговой электросварки 'необходим источник сва­
рочного тока (при постоянном токе — электросварочный генера­
тор постоянного тока, при переменном — сварочный трансформа­
тор).
При сварке на постоянном токе к изделию обычно присоеди­
няется провод, соединенный с плюсом машины, а к электроду —
провод от минуса машины. Такое соединение сварочной цепи на­
зывается с о е д и н е н и е м с п р я м о й п о л я р н о с т ь ю . Об­
ратное соединение сварочных проводов (плюс на электроде и ми­
нус «а изделии) называется с о е д и н е н и е м с о б р а т н о й
полярностью.
Чаще всего при сварке малоуглеродистой стали на постоянном
токе пользуются прямой полярностью. Объясняется это тем, что
при постоянном токе выделяется большее количество тепла на
положительном электроде. Таким образом, при нормальной поляр­
ности большее количество тепла выделяется на свариваемом из­
делии, которое по объему обычно значительно больше, чем элек­
трод. Следовательно, для лучшего разогрева изделия нужно боль­
шее количество тепла, чем для плавления малого по объему элек­
трода.
При некоторых марках электродов, а также при сварке тонких
стальных листов и некоторых марок специальных сталей приме­
няют обратную полярность.
При сварке на переменном токе полярность меняется все время
(100 раз в секунду), и безразлично, к какому зажиму сварочного
трансформатора присоединены изделие и электрод, так как коли­
чество выделяемого при этом тепла будет одинаково как на свари­
ваемом изделии, так и на электроде.
При сварке на постоянном и переменном токе получаются швы
одинакового качества при условии соответствия марок электро­
дов и правильного выполнения сварки. Экономически более
выгодна сварка на переменном токе, вследствие меньшего расхода
электроэнергии, меньшей стоимости аппаратов переменного тока
и более простого ухода за ними по сравнению с машинами
постоянного тока.
§ 48. Способы повышения производительности ручной ‘
дуговой сварки
Сварка методом опирания (с глубоким проплавлением). Свар­
ка методом опирания является прогрессив-ным способом, повы­
7*
99
шающим производительность труда сварщика и улучшающим ка­
чество сварки.
При сварке толстообмазанными электродами металлический
стержень оплавляется быстрее, чем обмазка, 'и на конце электрода
образуется козырек.
При сварке методом опирания дуга зажигается обычным спо­
собом, после чего электрод слег­
ка опирают козырьком из обмаз­
ки на свариваемую деталь и ве­
С те р те и ь
дут вдоль шва без поперечных
^\ 'злентрода
колебаний, все время прижимая
козырек к изделию (рис. 86).
Нозырениз
Для
получения наилучшего про­
Д^^га^
одмазии
вара электрод нужно держать с
небольшим наклоном в сторону
его движения. Скорость движения
электрода подбирается так, чтобы
„Рис. 86.
по Схема
^
расплавленный металл и шлак
сварки методом ^
опирания
оставались позади электрода во
избежание замыкания электрода
с изделием через расплавленный металл и чтобы обеспечивалась
необходимая глубина провара основного металла.
При этом способесварки достигается значительно большая
глубина провара, чем при
обычном способе, вслед­
ствие большой концентра­
ции тепла в небольшом
пространстве, ограничен­
ном козырьком обмазки.
По этой же причине уве­
личивается и производи­
тельность сварки в сред­
нем на 50%. Этот способ
может применяться при
электродах, имеющих тол­
стую тугоплавкую
об­
Рис. 87. Сварка пучком электродов
мазку.
Иногда способ сварки
опиранием называют сваркой ультракороткой дугой. Это назва­
ние неправильное, так как длина дуги здесь такая же, как и
при обычном методе сварки (3—5 мм), но дуга горит в замк­
нутом пространстве и плохо видна, что создает впечатление
весьма короткой дуги.
Метод сварки пучком электродов. Инж. В. С. Володин разра­
ботал метод сварки одновременно двумя, тремя и более электро­
дами, изолированными по длине друг от друга. Соединение элек­
тродов в пучок осуществляется путем наложения прихватки в ме­
I
100
сте захвата их в электрододержателе (рис. 87). Ток подводится
одиовремевно ко всем электродам.
Электрическая дуга горит на том электроде, который находит­
ся ближе к свариваемому изделию. Как только этот электрод
оплавится, дуга возбудится на другом электроде, который в этот
момент расположен ближе к свариваемому изделию. Процесс
плавления электродов повторяется, т. е. дуга переходит с одного
электрода на другой. Этот метод увеличивает производитель1Ность
труда сварщиков до 30% за счет повышенного тока без перегрева
электродов, уменьшения времени на их смену и более полного
использования тепла дуги.
и ±
п
-р
I Сечение по Р й
Рис. 88. Спаренные электроды для свар­
ки трехфазной дугой
Этот метод не может обеспечить точный размер величины ка­
тетов по всей длине шва при сварке внахлестку, и поэтому в от­
ветственных ко1Нструкп|иях с соединением внахлестку (мосты и др.)
применять его не рекомендуется. Распространение метода сварки
пучком электродов тормозится также сложностью изготовления
этих пучков.
Сварка трехфазной дугой. Метод сварки трехфазной дугой
был разработан инж. Г. П. Михайловым на Уралмашзаводе.
Аппаратура, необходимая для сварки трехфазной дугой, описана
в главе V. Для трехфазной сварки, помимо аппаратуры, необхо­
димо иметь специальный электрод (рис. 88), который состоит из
двух металлических стержней I, покрытых обмазкой 2, С одной
стороны конец 3 зачищен для присоединения к электрододержателю специальной конструкции, позволяющей подводить ток раз­
дельно к каждому из стержней.
При сварке две фазы присоединяют к электрододержателю, а
третью фазу — к свариваемому изделию. Расстояние а между
стержнями равно 5—6 мм.
Расплавление металла производится одновременно тремя ду­
гами, выделяющими большое количество тепла. Вследствие этого
возрастает скорость плавления электродов и производительность
сварки увеличивается примерно в два раза по сравнению с обыч­
ной сваркой однофазной дугой. Благодаря лучшему использова­
нию тепла расход энергии на 1 кг наплавленного металла в сред­
101
нем составляет 2,75 квт-ч вместо обычных 3,5—4 квт-ч при сварке
на переменном токе. Техника выполнения швов трехфазной свар­
кой мало отличается от обычной однофазной сварки. Некоторые
затруднения вызывает несколько увеличенный вес электрода и
электрододержателя.
Этим способом можно свар1ивать стыковые и тавровые соеди­
нения в нижнем 'И наклонном положении.
Вследствие большого количества одновременно расплавляемо­
го металла при сварке угловых швов, горизонтальный катет по­
лучается больше вертикального (наплыв металла). Поэтому при
тавровых соединениях удобнее вести сварку в положении «ло­
дочки». Конец электрода должен касаться основного металла,
как при сварке методом опирания. Это увеличивает глубину про­
вара и уменьшает возможность образования пористого шва. Дан­
ным способом можно сваривать листы в стык без скоса кромок
или с увеличенным размером притупленной части.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Что называется сварным соединением?
2. Что такое стыковое соединение и какие формы подготовки кромок
применяют при этом соединении?
3. Как производится соединение листов внахлестку?
4. Как производится соединение элементов в тавр?
5. Какие бывают сварные швы?
6. Что такое проплавление и какое оно имеет значение для прочности
соединения?
7. Чем нужно руководствоваться при выборе сварочного тока?
8. Как производится зажигание дуги?
9. Какие движения выполняет сварщик электродом в процессе сварки?
10. Как производится сварка швов в разных пространственных положе­
ниях?
11. Каковы особенности и экономические преимущества сварки на посто­
янном и переменном токе?
12. Каковы способы повышения производительности ручной дуговой
сварки?
Г л а в а VIII
ДЕФОРМАЦИИ И НАПРЯЖЕНИЯ ПРИ СВАРКЕ
§ 49. Причины возникновения термических напряжений
и деформаций
Все тела при нагревании расширяются и при охлаждении
сжимаются. Этим свойством обладают также все металлы. Хотя
расширение (увеличение о-бъема) металлов при нагревании незна­
чительно, но его всегда учитывают в разного рода сооружениях,
подвергающихся во время работы действию переменной темпера­
туры.
В процессе дуговой сварки происходит нагрев свариваемого
элемента до температуры плавления на очень ограниченном уча­
стке. Окружающие этот участок зоны металла нагреваются слабо
вследствие высокой теплопроводности металла, быстро отводя­
щего тепло, и незначи­
тельной величины объе­
ма нагретого металла.
Это препятствует равно­
мерному расширению ме­
талла и вызывает появле­
ние внутренних напряже­
ний,
отчего создаются
усилия, вызывающие из­
менение
геометрических
размеров тела, деформа­
цию или коробление.
Рассмотрим более под­
робно
возникновение Рис. 89. Схема продольных деформаций и
внутренних напряжений в
напряжений при сварке в стык
сварных конструкциях.
При сварке двух листов в стык (рис. 89, а) средняя часть
пластины разогревается и имеет более высокую температуру, чем
участки, расположенные ближе к краям пластины.
103
Следовательно, средняя часть пластины будет удлиняться, а
соседние части пластины, менее нагретые, будут противодейство­
вать этому удлинению.
Если бы расширению нагреваемого среднего участка пластины
не препятствовали соседние с ним холодные участки, то нагретый
участок удлинился бы и его длину можно было бы определить по
следующей формуле:
/у = /Л1+аТ ’),
где /о — первоначальная длина шва;
от — коэффициент линейного расширения;
Т — температура нагрева.
В действительности пластина удлинится только на вел1ичину
Д (рис. 89, б), так как крайние участки пластины, менее нагре­
тые, будут препятствовать полному удлинению среднего нагре­
того участка. Величина удлинения Д будет определяться условия­
ми равновесия сил сопротивления, т. е. внутренними напряже­
ниями.
В результате средняя часть пластины |будет испытывать напря­
жения сжатия, что условно на рис. 89,6 помечено знаком (—),
а крайние участки пластины будут испытывать напряжения рас­
тяжения, что условно помечено знаком ( + ).
Величина растягивающих напряжений крайних участков плас­
тины равна:
о 1=1 Е - ^
где Е — коэффициент пропорциональности, называемый модулем
упругости материала.
Величина сжимающих напряжений в средней части пластины
определяется разностью между тепловым удлинением 1т — /о (ко­
торое было бы, если бы соседние крайние участки не препятство­
вали этому удлинению), и действительным удлинением Д.
Следовательно, в результате местного нагрева изделия в нем
возникают внутренние напряжения: сжатие в участке нагрева и
растяжение в соседних холодных участках.
Предел текучести стали зависит от температуры: с увеличе­
нием температуры он уменьшается.
При сварке нагрев в зоне шва достаточно высокий и разность
между температурными 1т— 1о и действ;ительными деформациями
Д обычно превышает предел текучести, т. е.
Поэтому в зоне шва имеют место и упругие и пластические де­
формации, т. е.
{1т — 1 о ) ~ ^ = ^з + ^пл-
Так как сталь, которая применяется для большинства сварных
конструкций, имеет достаточную площадку текучести (см. диаг104
рамму на рис. 1), то величина напряжений в зоне шва не превы­
сит предела текучести.
Пластические деформации остаются 1И после полного охлажде­
ния пластины.
При остывании пластины знаки напряжения в зонах ее меня­
ются на обратные. В зоне шва остаточные напряжения— растя­
гивающие, а в соседних участках — сжимающие.
В результате после остывания пластина уко1рачивается на ве­
личину остаточной деформации.
Если взять пластину, сваренную в стык (рнс. 90, а), и разре­
зать ее вдоль шва, то разрезан­
ные части пластины изогнутся,
как показано на рис. 90, б. Сты­
ковой шов пластины препятствует
такому изгибу. Легко представить
•себе распределение поперечных
напряжений в шве (рис. 90, в).
В средней части шва действуют
напряжения растяжения, по концам ш в а-н а п р я ж ен и я сжатия,
поперечных деСтруктурные
изменеформаций и напряжений
н и я м е т а л л а , происходящие
вследствие нагревания при сварке, сопровождаются изменением
объема металла, а поэтому также служат причиной появления
внутренних напряжений. При достижении определенных темпера­
тур нагрева или остывания структура стали переходит из одной
формы в другую, причем различные структуры имеют разную
плотность. Например, при нагревании низкоуглеродистой стали
до температуры перехода ее структуры из феррита в аустенит
объем стали несколько уменьшается, так как аустенит имеет
большую плотность, чем феррит. Для сталей с повышенным со­
держанием углерода при быстром охлаждении при температуре
200—350° аустенит быстро переходит в мартенсит, который менее
плотен и имеет больший объем, чем аустенит. Это изменение
объема также вызывает внутренние напряжения.
§ 50* Методы уменьшения сварочных деформаций и напряжений
Каждый сварщик должен хорошо знать причины образования
внутренних напряжений металла и знать меры борьбы с ними при
выполнении сварочных работ.
Расплавленный металл увеличивается в объеме, и, когда он
начнет охлаждаться, его объем будет уменьшаться. Так как при
сварке. металл, нагретый и холодный, представляет одно целое,
то при охлаждении объем нагретого металла, уменьшаясь, будет
стягивать связанные с ними частицы холодного металла. Если
этому стягиванию ничто не препятствует, то в сварочном шве уса­
дочных напряжений не будет, но изделие может покоробиться.
105
Наоборот, если стягивающим усилиям шва основной холодный
металл будет противодействовать, то, хотя коробления и не про­
изойдет, в шве появятся внутренние усадочные напряжения.
Внутренние ‘напряжения будут оставаться в сварных швах, так
как возможность свободной усадки в сварных конструкциях обыч­
но отсутствует. Но величина этих напряжений бывает различ­
ная — от совсем незначительных до настолько больших, что они
превышают прочность металла и вызывают трещины по шву или
иногда в целом месте. Усадочные напряжения вредны, потому что
их наличие в некоторых случаях уменьшает прочность конструк­
ции, так как швы подвергаются, помимо напряжений от передачи
внешних усилий, действующих на конструкции, еще и внутренним
напряжениям; в сумме эти напряжения могут превзойти допускае­
мые пределы.
/ 2 3
Рис. 91. Сварка «горкой»
^
Высокий отпуск (отжиг) является лучшим средством для
уничтожения внутренних напряжений, но не ко всем сварным из­
делиям он может быть применен, так как требует специальных
печей. Поэтому требование обязательного отпуска предъявляется
к особо ответственным конструкциям, например к барабайам па­
ровых котлов и сосудам высокого давления. В некоторых случаях
отпуск может также вызвать коробление конструкции.
Для уменьшения внутренних напряжений, кроме термической
обработки в виде высокого отпуска, применяют также соответ­
ствующий порядок наложения швов, сварку незакрепленных эле­
ментов и др.
При сварке сталей больших толщин применяют иногда предва­
рительный подогрев, многослойную сварку «горкой» (рис. 91).
При сварке «горкой» сначала наплавляют слой I небольшой
длины (200—300 мм). Затем наплавляют сверху второй слой 2,
который перекрывает первый и в два раза длиннее его. Третий
слой 3, перекрывает второй и длиннее его на 200—300 мм и т. д.
Так наплавляют слои до тех пор, пока на небольшом участке шва
разделка не будет заполнена. Затем от этой «горки» начинают
сварку короткими валиками в одну или обе стороны. Таким обра­
зом, зона сварки все время находится в горячем состоянии, т. е.
сварка как бы ведется с подогревом, что уменьшает усадочные
напряжения и предупреждает появление трещин.
Необходимо также помнить, что чем больше наплавлено ме­
талла, тем сильнее усадка и тем больше внутренние напряжения,
если усадка несвободна. Поэтому надо стремиться к тому, чтобы
не наваривать лишнего металла. Швы надо выполнять строго по
чертежу, не увеличивая их сечение «на -всякий случай».
Зазоры между свариваемыми листами должны быть мини­
мальными, но достаточными для получения хорошего провара.
Чрезмерных зазоров не следует допускать. Угол скоса кромок не
рекомендуется делать больше 60°. При сварке толстых листов ре­
комендуется применять Х-образную подготовку кромок.
Коробление, или деформация,
является результатом действия
3
усилий, возникающих вследствие
появления внутренних напряжесварки
ний. Зная, в каком направлении
С:
Направление ^арнйГ
После сбарИи
«I Рис. 92. Коробление тавра, сваренного из
двух листов
о
1
Рис. 93. Предварительный из*
гиб листа перед сваркой
данное изделие может после сварки покоробиться, можно умень­
шить или совсем устранить это коробление, если до сварки сва­
риваемые элементы несколько выгнуть в обратную сторону.
Направление сва1тни поуиастнам
Например, при сварке балки
таврового сечения из двух
листов она обычно изгибает­
ся вследствие усадки шва
(рис. 92). Если выгнуть вер-
Рис. 94. Сварка У-образного стыка без коробления
Рис. 95.
Сварка обратно-ступенчатым
способом
тикальный лист до сварки в обратную сторону (рис. 93), то после
сварки швы дадут усадку, и сваренный тавр выпрямится.
При сварке двух пластин с У-образной подготовкой их следует
до сварки сложить под некоторым углом, подлож1Ив под стык под­
кладку (рис. 94, а) . Тогда после сварки пластины выпрямятся
(рис. 94, б ).
Для устранения коробления листов при сварке в стык и умень­
шения напряжений в шве применяется сварка обратно-ступенча­
тым способом (рис. 95). Весь шов разбивают на участки длиной
150—200 мм и сварку выполняют по участкам. Каждый участок
варят в направлении, обратном общему направлению сварки, как
указано на рис. 95.
При этом способе листы почти не будут коробиться, так как
107
продольные 'напряжения, которые увеличиваются по мере увели­
чения длины шва при непрерывной сварке в одном направлении,
здесь не достигнут большой величины, вследствие небольшой
длины отдельных участков.
Сварка обратно-ступенчатым способом является хорошим
средством борьбы с продольным короблением; этим способом сле­
дует варить длинные швы, обращая внимание на тщательную за­
варку кратеров в местах соединения отрезков шва.
'о
3
1
11
а
13
г
5
-
Рис. 96. Порядок сварки
швов резервуара
Рис. 97. Порядок сварки
листового настила
При сварке тонких листов рекомендуется под свариваемые
кромки помещать подкладки из меди. Так как медь имеет боль­
шую теплопроводность, она будет отводить тепло от свариваемых
кромок, тем самым уменьшая нагрев свариваемых листов и их ко­
робление.
/
ц
г
5
1
Ш
12
8
3
6
9
11
10
13
Рис. 98. Порядок наложения швов при сварке
двутавровой балки
Большое влияние 'на величину внутренних напряжений оказы­
вает порядок сварки швов в конструкции. Швы в конструкции не­
обходимо сваривать в таком порядке, чтобы соединяемые элемен­
ты не были жестко закреплены. Например, при сварке цилиндри­
ческого сосуда (резервуара), состоящего из нескольких собран­
ных обечаек, следует в первую очередь сварить продольные швы,
а затем уже кольцевые (рис. 96). Цифрами указан порядок свар­
ки. В противном случае продольные швы оказались бы в жестком
контуре.
108
При сварке какого-либо металлического настила, состоящего из
нескольких листов (днище резервуара, настил площадки, палуба
и пр.), в первую очередь необходимо сварить поперечные швы на­
стила, соединяющие листы отдельных полос, а затем уже продоль­
ные швы, соединяющие полосы между собой (рис. 97).
При сварке двутавровой балки вначале необходимо сваривать
стыковые швы стенок и поясов, а затем уже пояса и стенку между
собой. Если сварная двутавровая балка имеет ребра жесткости,
то их надо приваривать к стенке до приварки стенки к поясам
(рис. 98).
Конечно, невозможно дать указания о порядке сварки во всех
случаях, которые могут встретиться в практике сварщика. В каж­
дом отдельном случае сварщик должен ознакомиться с технологи­
ей сварки данного изделия или получить указания руководителя
сварочных ра8от о порядке наложения швов. Во многих случаях
сварщик сам может определить правильный порядок сварки, если
он знает причины появления усадочных напряжений и коробле­
ния изделия.
КО Н ТРО Л Ь Н Ы Е ВОПРОСЫ
1. Каковы причины появления внутренних напряжений и деформации
в металле при нагреве?
2. К а к распределяются остаточные напряжения при нагреве и остыва­
нии пластины со сварным швом?
3. Почему структурные изменения, происходящие при нагреве металла,
та кж е служат причиной появления внутренних напряжений?
4. Какое средство применяют для уничтожения внутренних напряжений
в сварных изделиях?
5. Какие приемы сварки применяют для уменьшения внутренних на­
пряжений?
6. К а к бороться с короблениями сварных изделий?
Глава
IX
СВАРКА СТАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
§ 51. Типы сварных конструкций
Сварные конструкции, изготовляемые из прокатной стали,
можно разделить на следующие типы.
Р е ш е т ч а т ы е к о н с т р у к ц и н , 1ИЗ'Готовляемые из про­
фильной стали (уголков, швеллеров, двутавров^ полосы и др.)*
К ним относятся стропильные фермы, колонны, опоры, каркасы
зданий, армокаркасы для железобето)нных конструкций, каркасы
железнодорожных вагонов н пр.
Л и с т о в ы е к о н с т р у к ц и и . Балки со сплошной стен­
кой, конструкции гидротехнических сооружений, резервуары, ко­
жухи доменных печей, пылеулов1Ителн, воздухонагреватели и пр.
Ко т л ы и сосуды, р а б о т а ю щ и е под д а в л е н и ­
ем. Паровые котлы, аппараты для химической и нефтяной про­
мышленности, цилиндрические и сферические газгольдеры и пр.
Изготовление изделий этого типа регламентируется специальными
прав1илами Госгортехнадзора.
Машиностроительные
к о н с т р у к ц и и . Станины
различных станков, прессов и молотов, корпусы электрических
генераторов и двигателей, шкивы и пр.
§ 52. Процесс изготовления сварных конструкций
Процесс изготовления сварных конструкций включает следую­
щие основные операции:
подготовительные — правка и чистка металла;
заготовительные — разметка и наметка, резка, подготовка кро­
мок под сварку, гибка, штамповка, сверловка;
сборочно-сварочные — сборка узловая и общая, сварка ручная,
автоматическая и полуавтоматическая;
заключительные — термообработка, контроль и испытание, ок­
раска.
При изготовлении тех или иных конструкций некоторые опера­
ции могут отсутствовать. Так, например, не всегда требуется прав­
ка металла, гибка.
110
§ 53. Сварка решетчатых конструкций
Решетчатые конструкции бывают плоские и пространственные.
Образцом плоской решетчатой конструкции может служить стро­
пильная ферма, а примером пространственной конструкции —
опора под газопровод на металлургическом заводе.
Решетчатые конструкции состоят из отдельных элементов, ко­
торые обычно делают из профильной стали (уголков, швеллеров
и пр.).
Места соединения стержней друг с другом называются
у з л а м и . Узел сварной фермы, каждый элемент которой состоит
из двух уголков, приваренных угловыми швами к узловой косын­
ке, показан на рис. 99.
Норотшшииз угольиит<о8
Ш,
^
Рис. 99. Узел сварной
пильной фермы
стро­
11]|
|[1) Ч
•|\?
_____ __________________
— а ----------------а - -------
Рис. 100. Фиксаторы при сборке ре­
шетчатой конструкции
Сборка плоских решетчатых конструкций производится на сбо­
рочных стеллажах. Элементы собираемой конструкции расклады­
вают на сборочном стеллаже. Для правильного взаимного распо­
ложения элементов на стеллаже укрепляют фиксаторы, т. е. ко­
ротыши из уголков, которые точно определяют положение каж­
дого элемента согласно чертежу (рис. 100). Собранные элементы
прихватывают в узлах и затем сваривают. Сварку конструкции
выполняют на этих же стеллажах или после прихватки снимают ее
со стеллажей, освобождая место для сборки следующей конструк­
ции. Сварку первой конструкции в этом случае производят на
сварочных стеллажах.
Пространственные конструкции при изготовлении разделяют
на плоские конструкции, которые собирают и сваривают, как опи­
сано выше. Затем плоские конструкции ставят вертикально и со­
единяют между собой связями. Для сварки узлов со всех сторон
конструкцию приходится кантовать. Кантование обычно выпол­
няют при помощи крана.
§ 54. Сварка листовых конструкций строительного типа
К листовым конструкциям строительного типа можно отнести
балки, колонны двутаврового сечения со сплошной стенкой, изго­
товленные из листовой стали.
111
Сварные двутавровые балки имеют вертикальную стенку и две
горизонтальные полки — верхнюю и нижнюю (рис. 101). Стенки
высоких балок иногда усиливают ребрами жесткости, привари­
ваемыми к стенке и полкам.
Сборку двутавровых балок про<изводят в специальных приспо­
соблениях — кондукторах, в которых легко фик­
сируется взаимное положение вертикальной стен­
ки с полками.
Сварку двутавровых балок в настоящее время
выполняют автоматической сваркой под флюсом.
При ручной сварке для уменьшения коробления
рекомендуется двум сварщикам производить при­
варку полок к стенке одновременно с двух сторон.
Варить следует от середины к краям балки об­
Рис. 101, Свар­ ратно-ступенчатым швом.
ная балка из
Порядок и очередность приварки ребер жест­
трех листов
кости указаны на рис. 98.
§ 55. Сварка резервуаров
Резервуары бывают г а б а р и т н ы е , т. е. такие, которые в
готовом виде можно перевозить по железной дороге, и н е г а ­
б а р и т н ы е , которые собирают на месте уста1НОвки резервуара
из отдельных частей, перевозимых по железной дороге. Габарит­
ные резервуары, обычно горизонтальные, имеют цилиндрический
корпус и два днища, плоские или сферические. Соединение листов
корпуса выполняют в стык или внахлестку.
Отдельные листы загибают в обечайки на листогибочных валь­
цах. В собранных обечайках сваривают продольный шов. При
массовом изготовленши резервуаров сварку продольного шва про­
изводят автоматической головкой типа сварочного трактора
(см. § 71). Затем отдельные обечайки собирают между собой, об­
разуя корпус резервуара.
Сварку цилиндрических швов корпуса резервуара производят
на р о л и к о в о м с т е н д е . Корпус резервуара вращается на
роликовом стенде с окружной скоростью, равной скорости сварки,
с таким расчетом, чтобы сварка швов происходила все время в
верхней точке окружности.
Сварка производится автоматом или вручную в зависимости
от количества изготовляемых резервуаров. Днища резервуаров
приваривают к корпусу также на роликовом стенде.
В настоящее время при серийном выпуске горизонтальных га­
баритных резервуаров применяется м е т о д с в о р а ч и в а н и я .
Этот новый метод заключается в следующем.
Листы корпуса резервуара выкладывают на горизонтальном
стенде, собирают и сваривают между собой сварочным трактором.
Образуется полотнище как бы развернутого корпуса. После свар­
ки с одной стороны полотнище при помощи специального подъем­
112
ного устройства перекантовывают и сваривают с другой стороны.
У краев сваренного полотнища устанавливают и прихватывают к
нему заранее собранные \и сваренные днища с окаймляющими
уголками и кольцо жесткости. После этого полотнища сворачи^вают вокруг днищ и кольца жесткости лебедкой, трос которой
крепится к полотнищу (рис. 102).
После заварки продольного стыка резервуар устанавливают
на роликовый стенд, где
приваривают к окаймляю­
щим
уголкам корпуса
днища с наружной сто­
роны.
Метод
сворачивания
дает возможность приме­
нить автоматическую свар­
ку" в наиболее удобном
нижнем положении. Свар­
ка в закрытом резервуаре
сводится к минимуму. От­
падают трудоемкие опера­
102. Начало сворачивания полотнища
ции —■вальцовка листов и Рис. вокруг
днищ и кольца жесткости
стыковка обечаек.
Этот метод изготовле­
ния резервуаров, цистерн, баков и других емкостей можно при«
менять при толщине стенки сосудов до 5 мм.
Изготовление негабаритных листовых конструкций резервуар­
ного типа производится в два приема: отдельные части конструк­
ции выполняются на заводе-изготовителе, а сборка и сварка — на
месте установки конструкции из частей, привезенных с заводаизготовнтеля.
В последнее время нашел широкое применение так называе­
мый р у л о н н ы й с п о с о б изготовления н монтажа сварных
резервуаров негабаритного типа. Он дает возможность выполнять
на заводе-изготовителе основные работы по сварке и сборке кор­
пусов и днищ негабаритных резервуаров. Этот способ состоит
в том, что днища и корпус резервуара сваривают на заводе-изго­
товителе из отдельных листов внахлестку или в стык на специаль­
ном стенде в полотнища. По мере сварки эти полотнища в спе­
циальных приспособлениях наворачивают на кружала, образуя
рулоны диаметром около 3 ж, длиной, равной высоте резервуара
(для корпуса) и диаметру или половине диаметра резервуара
(для днища).
Такие рулоны габаритного размера могут быть перевезены на
железнодорожных платформах с завода-изготовителя на место
установки резервуара.
Днище разворачивают из рулона непосредственно на песчаном
основании и сваривают из двух половин. Рулон корпуса ставят на
днище около его края в вертикальном положении и при помощи
8-^516
113
трактора постепенно разворачивают. По мере разворачивания
корпус приваривают внизу к днищу, а сверху укрепляют для жест­
кости стропилами, устанавливаемыми автокраном.
По окончании разворачивания корпуса сваривают только один
вертикальный монтажный шов. Сверху по стропилам наклады­
вают листы кровли.
§ 56. Сварка трубопроводов
Основным типом сварного соединения труб является стыковое
У-образное соединение. В тех случаях, когда
проварка корня шва с внутренней стороны тру­
бы невозможна, вследствие малого диаметра,
применяют подкладные кольца (рис. 103). Пе­
ред сваркой концы труб должны быть предва­
рительно состыкованы. Кромки труб на завоРис. 103. Стык трубы
изготовляющих трубы, обрабатывают,
с внутренним
снимая фаски под сварку.
кольцом
При сборке стыков необходимо следить за
тем, чтобы зазор по всему периметру стыка
был равномерный и чтобы поверхности собираемых труб в сты­
ке совпадали. Собранные стыки прихватывают короткими шва­
ми. В зависимости от диаметра труб ставят от 4 до 8 прихваток
длиной 40—60 мм. Прихватки выполняют электродами той же
марки, которыми сваривают трубы.
Сварка стыков труб бывает поворотная и потолочная (непо­
воротная) .
При п о в о р о т н о й с в а р 1ке стык по мере накладывания
шва поворачивают и сварку все время выполняют при нижнем или
вертикальном положбни1И швв.
При н е п о в о р о т и ой с в а р к е трубы остаются неподвижНЫМ1И и шов накладывают с постепенным переходом от потолоч­
ного положения через вертикальное к нижнему положению.
При электродуговой ручной сварке трубопроводов отдельные
трубы сваривают сначала в секции по нескольку труб поворотной
сваркой. Для этого трубы укладывают на специальные опоры — ^
лежки, которые позволяют легко поворачивать собранные секции
труб вокруг нх оси во время сварки.
Ручная сварка поворотных стыков производится в два или три
слоя. Первый слой должен быть наложен так, чтобы было обес­
печено полное расплавление притупленных кромок обоих концов
свариваемых труб. С внутренней стороны трубы не должно быть
подтеков, образования так называемого грата, который уменьшает
внутреннее сечение трубопровода и увеличивает сопротивление
при перекачке по трубопроводу вязких жидкостей (нефти).
Сварка стыков с внутренним подкладным кольцом (рис. 103)
предохраняет от прожогов при наварке первого слоя.
Обычно поворотную сварку (если нет подкладного кольца)
выполняют в следующем порядке. Окружность стыка делят на че114
тЫ'ре равные части (рис. 104). Сначала сварщик накладывает пер­
вый слой от точки А до точки Б в вертикальном положении, так
как при этом положении сварки затекание жидкого металла
внутрь стыка и образование грата будет наименьшим. После этого
сварщик переходит на дру­
гую сторону трубы и завари­
вает стык в направлении от
Г до б и так делает на всех
стыках свариваемой секции.
Затем секцию труб повора­
чивают или перекатывают на
лежках на 90°, так чтобы
верхний и нижний незава- Рис. 104. Сварка поворотного стыка
труб
ренные участки стали боко­
выми, и в этом положении
заваривают участки от Г до Л и от б до б.
Сварку первого слоя выполняют электродами диаметром 4 мм.
При ведении сварки снизу вверх устанавливают ток, равный
130— 150 а, во избежание прожогов и
протекания металла внутрь стыка. Вто­
рой и третий слой (если стык завари­
вают в три слоя) наваривают электро­
дами диаметром 5 или 6 мм при соот­
ветственно повышенном токе. Сварку
второго и третьего слоев производят в
одном направлении с постепенным по­
ворачиванием свариваемой секции так,
что сварщик варит шов на участке в
пределах четверти окружности — от
точки горизонтального диаметра до на­
Рис. 105. Схема сварки по­ ивысшей точки окружности трубы.
толочного стыка
Слои следует накладывать в проти­
воположных направлениях, так как это
до некоторой степени уменьшает величину усадочных напряжен
ний в свариваемом стыке.
Сварка потолочных стыков трубопроводов проивводится при
соединенн1И сваренных секций труб в одну плеть ил.и плетей между
собой для образования линии трубопровода, а также в тех слу­
чаях, когда поворачивание труб 'около их оаи по тем или иным
причинам невозможно, например при монталшой сварке.
Ручная электросварка потолочных стыков производится в два,
три слоя. Для труб диаметром 250—500 мм потолочную сварку
выполняют следующим образом (рис. 105).
Наложение первого слоя производят тремя участками и на­
чинают от точки П в направлении сниэу вверх до точки Л, затем
'Проваривают участок от точки Б к А, после чего проваривается
участок от П до Б снизу вверх. Такая разбивка по участкам сни­
жает усадочные напряжения и удобна для сварщика. Второй слой
115
наваривают двумя участками, равными половине длины окруж­
ности от /С до Г с одной стороны стыка и от /С до Г с другой сто­
роны в направлении снизу вверх.
Если сварка производится в три слоя, то третий слой варят
так же, как и второй в два приема, но начало сварки будет в точ­
ке Я и конец в точке М,
При потолочной сварке труб большого диаметра стык следует
Делить на шесть-восемь участков. В первую очередь первым швом
проваривают снизу вверх боковые участки с каждой стороны, за­
тем в потолочном положении сваривают нижние участки и замы­
кают стык сваркой верхних участков в направлении навстречу
друг другу.
Весь первый слой и потолочную часть стыка последующих
слоев следует варить электродами диаметром 4 мм, а остальные
слои и участки шва — электродами диаметром 5—6 мм.
Для выполнения потолочной сварки трубопроводов сварщики
должны специально тренироваться.
В настоящее время при сварке магистральных трубопроводов
(нефтепроводы, газопроводы) широко применяют автоматическую
сварку под слоем флюса, а также электропрессовую сварку
(электроконтактную).
§ 57. Сварка машиностроительных конструкций
Сварные машиностроительные конструкции весьма разнооб­
разны как по размерам, так и по форме. Для изготовления маши­
ностроительных конструкций применяется листовая сталь различ­
ных толщин, профильный прокат (швеллеры, балки, уголки,
трубы), квадратная, круглая и полосовая сталь, отдельные кова­
ные, штампованные и литые стальные детали.
При сварке машиностроительных конструкций встречаются
сварные соединения впритык (в тавр) и сварка угловыми швами.
Швы имеют большей частью малую протяженность и довольно
сложную конфигурацию.
Как правило, сварные машиностроительные конструкции под­
вергаются механической обработке: обрабатывают либо отдель­
ные детали до сборки и сварки их, либо всю конструкцию в целом
после ее сварки.
При изготовлении серийной продукции применяют сборочные
кондукторы или специальные приспособления, которые позволяют
без разметки быстро и правильно расположить собираемые дета­
ли с требуемыми зазорами и допусками. В качестве примера мож­
но привести сборку сварного шкива, который состоит из кованой
или литой стальной ступицы, предварительно обработанной
снаружи, шести спиц из полосовой или круглой стали и обода,
согнутого из толстой полосовой стали (рис. 106). Сборку такого
шкива производят в кондукторе. Кондуктор представляет собой
круглую плоскую плиту 1, на которой приварены фиксирующие
116
упоры 2. В центре кондуктора приварен стержень 5, на который
надевают ступнцу, имеющую заранее просверленное отверстие,
соответствующее диаметру стержня 3. Обод и ступицы уклады­
вают на кондуктор по фиксирующим упо­
рам, дающим сразу правильное взаимное
положение собираемым деталям. Затем про­
изводят прихватку электросваркой всех де­
талей. Собранный шкив снимают с кондук­
тора, освобождая место для сборки следую­
щего.
Для сварки швов, расположенных в раз­
ных плоскостях, пользуются манипулятора­
Сварной
ми, которые позволяют быстро и легко Рис. 106.
шкив
устанавливать свариваемое изделие в наи­
более удобное для сварки положение. Один
из таких манипуляторов показан на рис. 107. Этот манипулятор
состоит из круглой планшайбы 7, на которой укрепляют свари­
ваемое изделие. Планшайба может вращаться около своей оси
с заданной скоростью сварки через привод от электродвигателя 2
И при помощи ручного механизма 3 может наклоняться на угол
от 0° до 135° относительно горизонтального положения. На этом
манипуляторе можно сваривать изделия весом до 500 кг. Размер
планшайбы зависит от размера и конфигурации свариваемого
изделия.
117
Имеются ман1Ипуляторы для сварки канструкций весом в не­
сколько тонн.
§ 58. Сварка арматуры железобетонных конструкций
Стальная арматура является составной частью железобетон­
ной КОНСТруК'Ц|ИИ.
Бетон хорошо сопротивляется сжимающим нагрузкам, но
плохо сопротивляется растягивающим. Стальная арматура в же­
лезобетоне воспринимает на себя растягивающие усилия. Следо­
вательно, в комплексе железобетон хорошо сопротивляется как
сжатию, так и растяжению.
Стальную арматуру изготовляют из круглой стали разных диа­
метров в з-ависим-ости от нагрузок и назначения железобетонной
конструкции, а также из стали периодического профиля. В настоя­
щее время в целях экономии металла железобетонные конструк­
ции широко применяют как в гражданском, так и в промышлен­
ном строительстве.
Обычно при заготовке арматуры стыни стержней круглого и
периодического профиля сваривают на стыковых контактных ап­
паратах.
При отсутствии необходимого оварочного оборудования для
контактной сварки, а также для монтажных стыков применяют
дуговую электросварку.
Имеются различные конструкции стыков стержней для дуго­
вой электросварки. На рис. 108, 109, ПО, 111, 112 показаны не­
которые типы стыков.
Сборку и прихватку стыков с накладками
и в н а х л е с т к у выполняют следующим образом.
Зазор между торцами стыкуемых стержней должен составлять
не менее 2 мм и не более 0,5 (1, где с1— диаметр стыкуемых стерж­
ней.
Допускается увеличение зазора при соответствующем увели­
чении длины накладок. Подкладки и накладки следует распола­
гать по длине симметрично относительно оои зазора между тор­
цами стержней.
Каждую накладку соединяют со стержнями четырьмя при­
хватками.
Расположение прихваток показано на рис. 112, а. Соединение
внахлестку собирают при помощи двух прихваток, как показано
на рис. 112, б.
Сборку и прихватку стыков с подкладками,
с заваркой торцов для сварки в нижнем поло­
ж е н и и выполняют следующим образом.
При сборке соединений с подкладкам!и зазор между торцами
стыкуемых стержней должен соста)Влять 0,5 с? и не менее 12 мм.
Н а к л а д к о й называется дополнительный элемент стыка,
рассчитанный на восприятие всего усилия или большей его части.
118
По 1 -1
С^2 мм Т У
--------- *-
р
1
1 ]
'11----- ъ
1 V/
г ---- 11----(
1
Рис. 108. Сварной стык круглых стержней с уголковой
подкладкой и заваркой торцов
( >?2мм)
Рис. 109. Сварной стык круглых стержней с желобчатой
подкладкой и заваркой торцов
ш
П оН
и — Е
-^Вй-
7 ^
о)
По л е
б)
Рис. 110. Стык круглых стержней с двумя наклад­
ками из стержней круглого профиля:
а — с двумя фланговыми швами; б — с четырьмя флан­
говыми швами
Рис. 111. Стык, расположенный верти­
кально, с уголковой подкладкой и завар­
кой торцов
Подкладкой
называется дополнительный элемент стыка,
служащий в основном формой для образования сварного шва и
воспринимающий лишь незначительную часть усилия.
Рис. 112. Порядок сварки стыков стержней:
а — сварка круглых. стержней с накладками из стер­
жней и уголковой стали; б — сварка круглых стерж­
ней внахлестку односторонним и двусторонним флан­
говыми швами; 1 — места прихваток; 2 — места
вывода кратера
Для сборки И сварки стыков с подкладками и накладками, с
заваркой торцов при вертикальном положении верхний стыкуемый
стержень должен иметь на конце скос под углом 30—45° и притуп­
ление шириной 3—4 мм. Зазо»р между торцами стержней при
сборке в этих случаях уменьшается до 5—6 мм.
Фланговые швы в стыках с накладками и в нахлестку выпол­
няют в порядке, .указанном на рис. 112, а и б. Высота сварного
шва должна составлять 0,25
но не менее 4 мм, а ширина
0,7 й, но не менее 10 мм.
В соединениях с четырьмя фланговыми швами сварку в ниж­
нем положении выполняют с поворотом соединения. Сварку в на­
клонном и вертикальном положениях производят снизу вверх.
Конечные кратеры сварных швов выводят на накладки.
Сварку стыков с подкладками и с заваркой
т о р ц о в производят следующим образом.
Сварку начинают в нижней части разделки, образованной тор­
цами стыкуемых стержней и подкладкой. Проваривают углы в со­
пряжениях стержней с подкладкой и постепенно заполняют раз­
делку. Если шлак, образующийся в процессе сварки, затрудняет
дальнейшую наплавку, сварку ведут после очистки шва от шлака.
После заполнения разделки производят наплавку усиления дли­
ной 1,2— 1,5 й и высотой 0,15—0,2 А.
Диаметр электрода для сварки стыков стержней выбирают в
зависимости от диаметра свариваемого стержня, а сварочный
ток—по диаметру и марке электрода, а также по положению шва.
Ориентировочные пределы тока для электродов разных диа­
метров и при сварке в нижнем положении приведены в табл. 10.
121
Таблица
10
Пределы токов для электродов разных диаметров
Диаметр свариваемых стержней в мм
Показатели
Диаметр электрода в мм .................
Сварочный ток в а .............................
от 5 до 10
от 10 до 20
от 20 до 32
3
100—150
4
150—200
5
2 0 0 -2 5 0
При сварке стерж-ней большого диаметра применяют в а н ­
н ы й с п о с о б с (Ва р к и .
Схема ванного способа показана на рис. 113. Торцы поверхно­
сти стержней зачищают
от ржавчины, окалины
и грязи. Свариваемые
стержни должны быть
собраны в стыке так,
чтобы их оси совпада­
ли, т. е. лежали на од­
ной линии. Зазор меж­
ду торцами не должен
превышать
полтора
диаметра электрода.
Место стыка охва­
Рис. 113. Схема сварки горизонтальных
тывают
формой из лис­
стыков ванным способом
тового металла, кото­
рая предохраняет от вытекания жидкого металла ванны. Ставят
также боковые ограничители, чтобы предохранить растекание
шлака и металла по стержням. Эта мера особенно необходима
при сварке трехфазной дугой вследствие большого количества
шлака.
Электроды применяют диаметром 5—8 мм с покрытиями
УОНИИ-13/50, УОНИИ-13/55.
Сварку производят на постоянном токе при обратной поляр­
ности (плюс на электроде).
Режимы сварки горизонтальных стыков ванным способом
однофазной дугой подбирают по табл. 11.
Таблица
11
Режимы сварки горизонтальных стыков ванным способом однофазной
дугой
Диаметр свариваемых стержней в ,мм
Показатели
Диаметр электрода в м м ................
Сварочный ток в а .............................
122
20
30
40
50
5
240
5
275
5
275
6
300
60
80
100
6
6
330
400
8
450
Сварку ведут следующим обравом.
Начинают сварку в нижней части формы в зазоре между тор­
цами стержней. Электрод передвига­
ют вдоль зазора. В процессе сварки
нужно следить, чтобы наплавляемый
металл находился в жидком состоянии.
Смена электрода должна происходить
быстро. Когда уровень жидкого метал­
ла поднимется выше середины сечения
стержней, тепловое действие дуги нуж­
но уменьшить. Дугу следует направ­
’ГЗмм
лять к средней части ванны. Металл на.
плавляют выше поверхности стержней
так, чтобы образовалось усиление. Для
более быстрого застывания ванны в
конце сварки электродом делают час­
тые замыкания дуги.
При сварке ванным способом верти- рис. Ц4. Схема сварки зер­
кальных стыков в верхнем стержне де- тикальных стержней ванлают скос торца с обеих сторон под
«ьш способом
углом 35° к горизонту. В середине тор­
ца оставляют площадку в 4—6 мм. Между свариваемыми стерж­
нями оставляют зазор в 2—3 мм. К нижнему стержню привари­
вают конусообразную формочку (рис. 114). Верхний стержень
должен входить в формочку на 10— 15 мм.
Режимы сварки вертикальных стыков ванным способом при­
ведены в табл. 12.
Таблица
12
Режимы сварки вертикальных стыков ванным способом
Диаметр свариваемых стержней в мм
Показатели
Диаметр электрода в м м ................
Сварочный ток в а .............................
20
4
180
1
30
40
5
280
6
320
60
1
6
340
Сварку начинают с кольцевого валика, соединяющего нижний
стержень с внутренней поверхностью формочки. Затем дугу пере­
водят под разделку верхнего стержня, совершая электродом полукольцевые движения. Сварку ведут попеременно с одной и дру­
гой стороны стыка, поддерживая в жидком состоянии поверхность
наплавки.
Если происходит большое скопление шлака, то его рекомен­
дуется спускать, прожигая электродом отверстие в формочке.
Сварку стыков стержней арматуры можно выполнять трех­
фазной дугой. При этом способе сварки необходимо увеличить за­
зор между стержнями до 10— 15 мм.
Для сварки применяют электроды марок К-5 и К-5А диамет­
ром 6 + 6 мм и 8 + 8 мм, допускающие применение переменного
123
тока. Для лучшего использования тепла трехфазной дуги к элек­
тродам привязывают тонкой проволокой присадочные стальные
прутки диаметром 4—5 мм. Это увеличивает коэффициент наплав­
ки до 20 г!а-ч. Сварку начинают внизу металлической формы и
постепенно заполняют металлом зазор между стержнями, прида­
вая электродам колебательные движения вдоль зазора. Шлак
должен покрывать поверхность жидкого металла слоем 5—8 мм.
Если на поверхности шлака в процессе застывания образуются
пузыри, то в этих местах надо вновь зажечь дугу и расплавить за­
стывший верхний слой наплавленного металла.
Если при застывании ванны после окончания сварки шлак по­
степенно темнеет до темно-вишневого цвета, это является при­
знаком, что металл шва плотный и затвердел на всю глубину
ванны.
Режимы сварки горизонтальных стыков ванным способом
трехфазной дугой даны в табл. 13.
Таблица
13
Режимы сварки горизонтальных стыков ванным способом
трехфазной дугой
Диаметры
стержней
в мм
Диаметр
электрода
в мм
Сварочный ток
в а на одну
фазу
Напряжение
на дуге в в
50
100
б+б
280-4 0 0
450—600
3 0 -3 5
40—55
8+ 8
Вес
присадки в % Время сварки
стыка
к весу
металла
в минутах
электрода
90
90
2 ,5 -3 ,2
6 ,2 5 - 7 ,0
§ 59. Сварка на монтаже
Сварка, выполняемая при монтаже металлоконструкций не­
посредственно на строительной площадке, называется м о н т а ж ­
ной.
При монтажной сварке необходимо соблюдать те же правила,
что и при сварке в условиях мастерских.
При монтажной сварке нельзя придать шву положение, удоб­
ное для сварки. Сварщик должен приноравливаться к положению
шва, и поэтому он находится в худших условиях, чем сварщик, ра­
ботающий на заводе. В монтажных условиях часто приходится
варить швы в потолочном положении, что требует от сварщика
специальной тренировки и выносливости. Работа еще более за­
трудняется неудобным положением тела сварщика. Сварку на вы­
соте должны выполнять сварщики-верхолазы, имеющие предохра­
нительные пояса, привязанные к неподвижной конструкции. Для
сварки на высоте устраивают специальные подмости (рис. 115)
или люльки.
Сварщик-монтажник должен иметь при себе запас электродов
и необходимый инструмент, чтобы не спускаться часто вниз. Для
регулирования сварочного тока устанавливается условная сигна124
л'изация. При сварке на монтаже сварочные провода должны
быть особенно хорошо изолированы. Работать на монтажной свар­
ке удобнее в шлеме, чтобы не занимать руку.
Рис. 115. Подмости при монтажной сварке кожуха доменной печи
Сварка во время дождя, снега, а также сильного ветра недо­
пустима, так как при этом понижается качество шва. Необходимо
предусмотреть устройство защиты в виде щитов, будок и т. п.
Монтажная сварка, так же как и заводская, производится по
заранее разработанному технологическому процессу, в котором
указан порядок (последовательность) сварки швов, марка элек­
тродов, их диаметр, ток.
Монтажная сварка применяется при сооружении сварных воз­
духоподогревателей, газопроводов, кожухов доменных печей и
других конструкций, которые по своим размерам и весу не могут
быть транспортированы с завода-изготовителя или из мастерских.
Монтажная сварка горизонтальных и вертикальных швов ко­
жуха доменной печи производится одновременно 12— 16 сварщи­
ками.
Сварку горизонтальных швов кожуха из листов толщиной
32 мм осуществляют следующим образом. Весь шов разбивают на
125
участки по числу пар работающих сварщиков (рис. 116). Участки,
в свою очередь, разбивают на секции длиной 500—800 мм. Свар­
щики, находящиеся на соседних участках внутри кожуха, начи­
нают сварку с границы между участками и заваривают двумя
слоями первую секцию (рис. 117, а).
После этого с внешней
стороны кожуха рубщики а)
пневматическим
зубилом
подрубают корень (нижнюю
часть) шва, а вторая пара
сварщиков
приступает
к
сварке с внешней стороны
1с ,2с
Рис. 116. Расстановка свар­
щиков на горизонтальном
стыке
Рис. 117. Двусторонняя сварка горизон­
тальных швов секциями
(рис. 117, б). Сварка производится одновременно с двух сторон
до полного окончания шва на участке первых секций.
Сварка первых секций внутри кожуха заканчивается раньше,
и поэтому, пока с внешней стороны продолжается сварка первых
секций, изнутри заваривают двумя слоями вторые секции участков
(рис. 117,6); затем с внешней стороны производят подрубку
корня шва и дальнейшую сварку продолжают одновременно с
двух сто*рон.
В таком же порядке заваривают последующие секции участков
до встречи швов соседних сварщиков (рис. 117, в).
Каждый слой шва отдельной секции наплавляют обратно-сту­
пенчатым способом. Первый и последний слои с каждой стороны
заваривают слева направо, а внутренние — справа налево. По­
следний слой выполняют косым движением электрода.
При этом способе сварки сварщик, заварив один слой шва,
должен ждать, пока рубщик обработает этот слой, т. е. удалит
шлак, вырубит дефектные места и т. д.
По предложению сварщиков-новаторов Пасечника, Фризюка
и Антонюка порядок сварки был изменен. Для того чтобы в самом
начале сварки сварщики не мешали друг другу, было решено на­
126
чинать первые секции не от краев участка, а в его середине
(рис. 118).
После сварки первой секции сварщик заваривает первый слой
второй секции, вправо от первой, а затем переходит на третью
секцию, влево от первой, и там зава^
1с
ривает первый слой. В это время руб­
щик обрабатывает первый слой второй
секции. Затем они меняются местами.
Таким образом, каждый сварщик про­
изводит сварку секциями от середины
участка к его концам, до встречи со
швами соседних сварщиков (рис. 118).
Такой порядок сварки назван д в у х ­
захватным.
При сооружении каркасов завод­
ских корпусов сваркой на монтаже про'
изводят соединение монтажных стыков Рис. 118. Двухзахватный поферм, подкрановых балок, подстропиль- рядок сварки горизонталь­
ных ферм, колонн, прогонов и т. лстыков
Учитывая сложность монтажной сварки и трудность контроля
за ней, для сварки на монтаже следует выбирать наиболее ква­
лифицированных и добросовестных сварщиков.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. На какие типы делятся сварные конструкции, изготовляемые из про­
катной стали?
2. Из каких операций состоит изготовление сварных конструкций?
3. Как производят сборку и сварку решетчатых конструкций?
4. Как производят сборку и сварку листовых конструкций строительН01ГО типа?
5. Как изготовляют сварные резервуары?
6. Как производят сварку трубопроводов?
7. Каковы особенности сварки машиностроительных конструкций?
8. Какие существуют способы сварки арматуры железобетонных кон­
струкций?
9. Каково отличие монтажной сварки от сварки в условиях завода?
10. Каков порядок сварки кожуха доменной печи?
Глава X
СВАРКА СПЕЦИАЛЬНЫХ СТАЛЕЙ
§ 60. Общие сведения
С в а р и в а е м о с т ь ю стали называется свойство стали да­
вать прочное сварное соединение при выполнении правильных
технологическ'их приемов сварки.
Свариваемость стали зависит от химического состава. Большое
влияние на свариваемость оказывает содержание углерода. Влия­
ние отдельных легирующих примесей неодинаково.
Для приближенной оценки свариваемости стали пользуются
методом, предложенным А. Н. Шашковым. По этому методу сум­
мируют содержание в стали марганца, кремния, хрома и никеля
и сопоставляют его с содержанием углерода (табл. 14).
Таблица
14
Классификация свариваемости стали
Свариваемость стали
Суммарное содержание
в стали марганца, кремния,
хрома и никеля в %
хорошая
удовлетвори!
тельная
I ограниченная !
плохая
процент содержания углерода в стали
М енее 1 .........................
От 1 до 3 .........................
Свыше 3 ....................
Менее 0,25
п
0,20
.
0,18
0,25—0,35
0 ,2 0 -0 ,3 0
0 ,1 8 -0 ,2 8
0 ,3 5 -0 ,4 5
0,30—0,40
0 ,2 8 -0 ,3 8
Более 0,45
.
0,40
0,38
Действие молибдена на сварочные свойства стали проявляется
сильнее других примесей, и содержание его при суммировании с
ними необходимо увеличивать в четыре раза.
Сильно ухудшает свариваемость стали фосфор и сера. У ле­
гированной стали содержание фосфора не должно превышать
0,02—0,025%.
При сварке обычной малоуглеродистой (нелегированной)
стали свойства ее мало изменяются от нагрева.
При сварке легированных сталей основными затруднениями
являются изменение свойств стали от нагрева и появление тре128
щин, возникающих чаще всего в основном металле рядом со
Ш Б о м . Режимом и условиями сварки можно увеличить или умень­
шить изменение свойств стали после сварки.
Увеличение скорости сварки вызывает более резкую закалку
околошовной зоны, так как сталь быстрее охлаждается. Усиление
закалки вызывается также понижением сварочного тока, в осо­
бенности при сварке массивных изделий. Ветер и сквозняк, а
также сварка на морозе увеличивают закалку. Увеличение тока и
уменьшение скорости сварки создают условия медленного охлаж­
дения и, следовательно, уменьшают закалку. Нагрев стали перед
сваркой иа 80—100° замедляет скорость охлаждения при темпе­
ратурах закалки и снижает твердость закаленного слоя в зоне
термического влияния.
Затруднением при сварке легированных сталей, помимо изме­
нений механических свойств от нагрева, является образование
трещин. Обычно образуются продольные и поперечные трещины.
Причиной их возникновения являются большие напряжения от
изменения объема вследствие нагрева и последующего охлажде­
ния.
Напряжения от изменения объема появляются .в том случае,
если шов не имеет возможности свободно сокращаться. В направ­
лении вдоль шва сокращению наплавленного металла всегда пре­
пятствует связанный с ним основной металл. Это вызывает появ­
ление продольных напряжений, которые являются причиной по­
явления поперечных трещин.
Сокращение шва в поперечном направлении может быть сво­
бодным, если свариваемые части не закреплены, и тогда больших
напряжений не возникает. Если свариваемые части жестко закреп­
лены, возникают напряжения, которые могут вызвать продольные
трещины.
Чтобы устранить возможность возникновения трещин при
сварке легированных сталей, необходимо соблюдать два основных
условия:
использование стали, не дающей резкой закалки и хрупкого
слоя в зоне термического влияния шва;
соблюдение режима сварки и такое расположение сварных
швов, при котором не могут возникнуть значительные напряже­
ния в сварном шве.
§ 61. Электроды для сварки специальных сталей
Наибольшее распространение для сварки низколегированных
сталей получили электроды из малоуглеродистой проволоки мар­
ки Св-08, €в-08А (ГОСТ 2246—54) с качественными покрытиями.
К этой группе относятся электроды марок УОНИ (13/55, 13/65),
К-5, К-7, К-8, ТКХ, ОММ-5 с молибденом и др. Эти электроды
обеспечивают получение сварных швов достаточной плотности и
высоких механических качеств в термически необработанном со^ -5 1 6
129-
стояши. По механическим свойствам эти электроды отвечают ти­
пам от Э50 до Э60А по ГОСТ 2523—51 для сварки конструкционных среднеуглеродистых и низколегированных сталей.
В меньшей степени находят применение электроды из углеро­
дистой или легированной проволоки того же химического состава,
что и свариваемый металл, или приближающегося к нему. Для
этих электродов применяют электродную проволоку из легирован­
ной стали марки Св-18ХМА до Ов-Х5М (ГОСТ 2246—54) с тонкой
или толстой обмазкой. По ГОСТ 2523—51 это электроды типов
Э70, Э85, ЭЮО для сварки конструкционных сталей повышенной
прочности и электроды ЭП50, ЭП55, ЭП60, ЭП70 для сварки пер­
литных, жаропрочных сталей.
Для сварки аустенитных, жаропрочных, жаростойких нержа­
веющих сталей предназначены электроды типов ЭА1, ЭА1Б, ЭА1М
(ГОСТ 2523—51). Электроды типов ЭА2 и ЭАЗ (ГОСТ 2523—51)
предназначены для сварки конструкционных сталей высокой твер­
дости и прочности. Для этих электродов применяется проволока
СВ-Х25Н20, СВ-Х20Н10Г6, Св-Х20Н10Г6А (ГОСТ 2246—54).
Одно из толстых покрытий аустенитовых ■электродов имеет
следующий состав: мрамор 45%, плавиковый шпат 3 5 % ,'ферро­
марганец 6%, ферросилиций 10%, поташ 4%, жидкое стекло
10 весовых частей сухого остатка на 100 весовых частей всех со­
ставляющих.
Механические свойства наплавленного металла из аустенито­
вых электродов имеют следующие величины: предел прочности
55—65 кг)мм^, относительное удлинение 20—25%; ударная вяз­
кость 9— 18 кгм/см^.
§ 62. Общие правила сварки легированных сталей
Процесс сварки надо выполнять по возможности без переры­
вов. Ток должен быть'несколько меньше, чем при сварке мало­
углеродистой стали.
При выборе тока необходимо руководствоваться следуюш.ими
соображениями. При сварке листов малых и средних толщин уве­
личение тока приводит к увеличению нагрева стали в зоне шва,
чем замедляется ее охлаждение. В результате замедленного ох­
лаждения сталь закаливается слабее; в итоге уменьшается опас­
ность появления трещин за счет расширения зоны отпуска.
Повышенными сварочными режимами следует пользовауься
только при достаточном навыке в сварке легированных сталей.
Диаметр электродов выбирают, руководствуясь следующими
соображениями. При сварке массивных деталей электродами ма­
лых диаметров не обеспечивается достаточный провар и получает­
ся излишне резкая закалка стали. Сварка швов малых сечений
электродами больших диаметров не дает удо1Влетворительных ре­
зультатов, так как легированная сталь чувствительна к перегреву.
В зависимости от толщины металла и его сварочных свойств
130
определяется (кол'ичество проходов при заварке шва. Для умень­
шения закалки основного металла полезно производить сварку в
несколько проходов.
При многослойной сварке отдельные накладываемые валики
должны быть по возможности одинакового сечения. Это условие
диктуется необходимостью уменьшить закалку свариваемой стали
в зоне термического влияния шва. Зона отпуска от наложения последуюгцих валиков частично проходит по зоне закалки преды­
дущих валиков и отпускает ее. В результате этого вся зона тер­
мического влияния может быть равномерно отпущена. При на­
ложении валиков разного сечения зоны отпуска не полностью
покрывают зоны закалки предыдущих валиков и около шва оста­
ются прослойки закаленной стали, в которых возникают закалоч­
ные трещины.
Рис. 119. Отжигающий ва­
лик:
/ — последний отжигающий ва­
лик; 2 — предпоследний валик;
3 — слой закалки от предпоследнего валика; 4 — слой отпуска
от первых валиков; 5 — зона
отпуска отжигающего валика
Последние накладываемые валики образуют зону закалки»
выходящую рядом со швом на поверхность свариваемых листов
ИЛ1И детали. Это место обычно является источником появления
трещин. Чтобы избежать этого, зону закалки от наложения по­
следних валиков отпускают наложением так называемого о т ж и ­
г а ю щ е г о в а л и к а (рис. 119). Отжигаюпщй валик 1 накладьивается таким образом, чтобы он не касался основного металла
и зона закалки от него не переходила на основной металл.
Обычно наплавленный металл почти не закаливается. Отжи­
гающий валик надо накладывать на определенном расстоянии от
основного металла, так как при слишком малом расстоянии от
основного металла сталь получит зону закалки, а при большом
расстоянии не отпустится. Это расстояние зависит от тока, диа­
метра электрода, величины валика и пр.
При швах небольшой ширины отжигающий валик можно вы­
полнять электродом небольшого диаметра. При очень узких швах
отжигающий валик накладывают с той стороны шва, где по кон­
фигурации и конструкций детали появление трещины менее
опасно.
9*
131
Отжигающий валик надо накладывать при температуре шза
около 300°. Если отжигающий валик наложить иа сильно разогре­
тый шов, то может не получиться отпуск закаленной зоны. Если
запоздать с наложением отжигающего валика, то процесс закалки
может закончиться, и в зоне закалки могут появиться трещины до
наложения отжигающего валика.
Для успешной сварки легированных сталей большое значение
имеет техника движения электрода. При сварке легированных ста­
лей движение электрода отличается от движения при сварке мало­
углеродистой стали. При узких валиках не рекомендуется прямо­
линейное движение электрода. Следует применять продольно­
возвратное движение, при котором электрод движется вперед и
затем несколько возвращается назад для вторичного прогрева и
расплавления наложенного слоя. При наплавке уширенных вали­
ков не рекомендуется применять простое колебательное движение
электрода, так как в этом случае по краям валиков могут обра­
зоваться поры. Поэтому при выполнении уширенных валиков на
их краях необходимо электродом делать петлю. Так как в начале
и конце одиночного валика получается наибольшая закалка стали,
то при возбуждении дуги нельзя ее сразу отводить дальше, а кра­
тер зажигания для дополнительного прогрева перекрывают ва­
ликом. При окончании валика электрод сразу не отрывают, а за­
полняют сварочную ванну расплавленным электродным металлом
и тем самым прогревают конец валика.
Правильная форма шва имеет особое значение при сварке за­
каливающейся легированной стали. Совершенно недопустнимы под­
резы, проходящие по наиболее опасной закаленной зоне шва.
Всякие неровности шва, резкие переходы от одного сечения к дру ­
гому, острая верхняя кромка при швах внахлестку и т. д. могут
служить очагами появления трещин.
После сварки легированной стали, когда конструкция еще не
успела остыть, часто применяют термическую обработку с целью:
снятия напряжений и предупреждения трещин, улучшения меха­
нических свойств шва, отпуска закаленной зоны и повышения ме­
ханической обрабатываемости шва.
Наиболее простой термической обработкой является отпуск.
Отпуск (В зависимости от температуры, при которой он произво­
дится (|ОТ 200 до 600°), устраняет образование трещин, снижает
твердость и увеличивает механическую обрабатываемость шва,
обеспечивает высокую ударную вязкость.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. От чего зависит свариваемость стали?
2. Какие затруднения встречаются при сварке легированных сталей?
3. Какие условия необходимо соблюдать при сварке легированных ста­
лей для устранения причин образования трещин?
4. Какие электроды применяют для сварки легированных сталей?
5. Какие приемы применяют при сварке легированных сталей?
Г л а в а XI
СВАРКА ЧУГУНА
§ 63. Общие сведения
Чугун имеет особые свойства, отличные от стали. Он обладает
значительной хрупкостью. При расплавлении или затвердевании
происходит резкий переход от твердого состояния к жидкому и
наоборот.
Если чугунное изделие долго находится под воздействием вы­
сокой температуры, пара, воды или растворов кислот и солей, то
постепенно кислород проникает внутрь чугуна и металлографиче­
ская структура чугуна нарушается; при нагреве он не плавится, а
покрывается коркой окислов и разрушается. Такой чугун назы­
вается «горелым» и он не поддается сварке.
Сварку чугуна выполняют при ремонтных работах. Ввиду осо­
бых свойств чугуна сварка его является сложной, ответственной
работой и требует большого навыка.
Многолетняя практика выполнения ремонтных сварочных ра­
бот по чугуну установила два основных способа электросварки
чугуна — холодный и горячий.
§ 64. Холодная сварка чугуна
При холодном способе сварку ведут без предварительного по­
догрева завариваемой де­
тали. В качестве электро­
дов применяют малоугле­
родистую проволоку мар­
ки Св-08 (ГОСТ 2246—
54) с обычной меловой об­
мазкой или с обмазкой
ОММ-5, нанесенной слоем
не толще 0,3 мм на сто­
рону.
Прочность сплавления
стали с чугуном невелика,
а поэтому приходится уве­
личивать прочность шва Рис. 120. Постановка шпилек при холодной
постановкой шпилек.
сварке чугуна
133
Шпильки ставят на скашенных кромках в шахматном порядке
(рис. 120). Для постановки шпилек сверлят отверстия и меттаком
нарезают в них резьбу. Выбор диаметра и количества шпилек за­
висит от толш,‘Ины чугунной детали. Шпильки обычно имеют диа­
метр от 5 мм, но не больше 13 мм. Глубина завинчивания шпиль­
ки а (рис. 120, I) должна быть не менее диаметра шпильки. Вы­
ступающая часть шпильки не должна быть больше диаметра.
Следовательно, общая длина шпильки равна двойному диаметру.
Шпильки устанавливают с таким расчетом, чтобы расстояние
между центрами их составляло от 4 до 8 диаметров шпильки.
При заварке тол­
стых изделий ставят
два ряда шпилек и
больше (рис. 120, II,
III). Сварка произво­
дится в следующем по­
рядке. Прежде всего
выступающие
концы
шпилек обваривают ва­
ликами (рис. 121). Пос­
ле этого наплавляют
кромки между обварен­
ными шпильками. Та­
ким образом, свари­
ваемые кромки чугуна
оказываются покрыты­
ми слоем наваренной
Рис. 121. Порядок обварки шпилек
стали. После этого сва­
ривают шов, как обыч­
но при сварке стали.
В первый слой шва из чугуна переходит некоторое количество
углерода, поэтому шов при быстром остывании закаливается и
становится твердым и хрупким.
Последующие слои до некоторой степени отжигают первый
слой и, кроме того, науглероживается в меньшей степени, а по­
этому при усадке они, обладая некоторой вязкостью, не дают тре*
щин. С этой целью зазор между свариваемыми кромками делают
таким, чтобы его нельзя было заполнить одним валиком. В про­
тивном случае науглероженный слой, обладающий большой
хрупкостью, трескается или отстает от чугуна при усадке^.
Сварку ведут тонкими слоями, наблюдая все время за темпе­
ратурой свариваемого изделия. Нагрев детали в непосредственной
близости от шва не должен превышать температуру, которую мо­
жет выдержать рука. Повышение температуры свариваемой чу­
гунной детали при холодной сварке опасно, потому что местный
нагрев вызывает появление напряжений. Последние, складываясь
с напряжениями, почти всегда остающимися в детали от литья,
являются причиной появления трещины
134
Первые слои, навариваемые непосредственно на чугун, выпол­
няются тонкими электродами (2—3 мм) при токе 70— 120 а. Нава­
ривать первые слои электродами большого диаметра не рекомен­
дуется, так как при этом получается большой нагрев, а следова­
тельно, и более интенсивный переход углерода в наплавленный
шов, что делает его закаленным и весьма твердым.
Перед заваркой трещин в чугунных деталях необходимо за­
сверлить отверстия небольшого диаметра по концам трещин, что
устранит возможность увеличения их по длине; после этого вы­
рубают трещину, подготовляя ее к заварке. Способ холодной свар­
ки чугуна удобен тем, что он позволяет ремонтировать детали без
снятия их с машины или станка.
Удовлетворительные результаты получаклся при сварке чугу­
на электродами из сплавов цветных металло(в; эти электроды обес­
печивают достаточную сплавляемость с чугуном и получение легко
обрабатываемой поверхности. Один из этих сплавов называется
м о н е л ь - м е т а л л . Состав его: меди 30%, никеля 65%, мар­
ганца 1,5%, железа 3% и кремния 0,22%. Состав обмазки для
электродов из монель-металла: графита 45%, кремнезема 15%,
огнеупорной глины 20%, древесной золы 10% и соды 10%.
Механическая прочность сварного соединения, выполненного
электродами из монель-металла, низкая. Поэтому указанный спо­
соб можно применять только в тех случаях, когда от сварки тре­
буется легкая обрабатываемость резцом, но невысокая прочность.
Электроды из монель-металла имеют температуру плавления
более низкую, чем сам чугун, поэтому при сварке ими деталь на­
гревается незначительно и нероятность появления трещин мень­
шая, чем при сварке стальными электродами.
Передовые сварщики применяют новый метод холодной сварки
чугуна комбинированными электродами из меди и стали. Впервые
этот способ применили на ленинградском заводе им. Кирова при
исправлении брака крупных чугунных отливок. Электроды приго­
товляют следующим образом: медный стержень диаметром 2—
5 мм, длиной 400—450 мм обвертывают в виде спиральной оплетки
белой жестью или кровельным железом толщиной 0,3—0,8 мм,
шириной 5—8 мм. Концы оплетки закрепляют на стержне тонкой
проволокой. Затем электрод погружают в меловую обмазку. Тол­
щина слоя обмазки должна быть не менее 0,3—0,4 мм на сторону.
Электрод высушивают на воздухе при комнатной температуре, а
затем при температуре 70— 100° в течение 1—2 час.
Один из передовых электросварщиков Московско-Курской ж. д.
т. Назаров предложил сваривать чугун комбинированным пуч­
ком медных и стальных стержней. Пучок состоит из двух медных
стержней диаметром 3 мм и стального стержня того же диаметра.
Технологический процесс сварки чугуна комбинированными
электродами, включающий подготовку изделия под сварку, сва­
рочный режим и приемы движения электрода остаются обыч­
ными.
135
§ 65. Горячая сварка чугуна
При горячем способе электрической сварки чугуна применяют
предварительный нагрев деталей и чугунные электроды. Процесс
сварки горячим опособом можно разделить на пять операций:
механическую подготовку завариваемого места под сварку, формовку, нагрев, заварку, охлаждение завариваемой детали.
М е х а н и ч е с к а я п о д г о т о в к а чаще всего заключает­
ся в вырубке фаски по трещине под углом 90°. Концы трещины
должны быть нредварнтельно засверлены. Двусторонняя фаска
нежелательна, так как в этом случае сварку пришлось бы вы­
полнять в два приема.
Ф о р м о в к а производится с целью удержания жидкого на­
плавленного чугуна и придания
ему соответствующей формы
при остывании. В зависимости
от характера излома или тре­
щины формовка иногда бывает
весьма простой и заключается
только
в подмазывании формо­
Рис. 122. Формовка для горячей
вочной массой трещины снизу
сварки шестерни
и с боков, а иногда — весьма
сложной, с применением опок.
В качестве формовочных материалов применяют графитовые
пластинки, просеянный песок, замешанный на жидком стекле^
иногда глину.
На рис. 122 показан способ формовки чугунной шестерни с
выломанными зубьями при помощи железной оооки, сделанной
в виде ящика. Место, подлежащее наплавке, ограничивается гра­
фитовыми пластинками. Пространство между опокой и графитовыми пластинками забивают песком. После наплавки зубья обра­
батывают на фрезерном станке.
По окончании формовки детали форму просушивают при тем­
пературе не выше 50°, чтобы песок с жидким стеклом затвердел,
а затем уже деталь можно нагревать на огне.
Чугунные детали нагревают древесным углем в горнах или
печах. Для нагрева больших деталей (например паровозных ци­
линдров) делают сухую кладку из кирпичей. Нагревать чугунные
детали необходимо равномерно до 500—600°. В некоторых слу­
чаях, когда деталь имеет простую форму без резких переходов от
большего сечения к меньшему и без приливов, ребер и т. д., мож­
но ограничиваться нагревом только того места, которое непосредствепно подвергается наплавке.
»
При нагреве нужно следить за тем, чтобы не расплавить тон­
кие части детали, которые случайно могут оказаться под воздей­
ствием высокой температуры.
Перед нагревом деталь следует установить так, чтобы зава136
риваемое место было расположено горизонтально. Нужно избе­
гать переворачивания детали в нагретом состоянии.
Перед заваркой деталь закрывают асбестовым листом, остав­
ляя открытым место, подлежащее заварке, которое тщательно
очищают от мусора, золы и пыли продувкой ручными мехами.
Заварку выполняют чугунными электродами диаметром от 6
до 20 мм. Сварочный ток выбирают по табл. 15.
Таблица
15
Величина тока для сварки чугунных деталей
Диаыетр чугунных электродов
в мм
6 -1 2
1 2 -1 5
15—20
Сварочный ток в а
3 0 0 -400
4 0 0 -5 0 0
500-1000
При горячей сварке весь наплавленный металл находится в
жидком состоянии до окончания наплавки, после чего начинает­
ся его затвердевание. Процесс наплавки надо вести непрерывно.
Для ускорения процесса сварки в жидкую ванну можно бросать
куски разбитых чугунных электродов, следя за их расплавлением.
Чтобы устранить окисление наплавленного чугуна, в процессе на­
плавки в жидкую ванну подбрасывают буру, которая образует
шлак, растворяющий окислы. Для компенсации выгорания крем­
ния в жидкую ванну бросают кусочки ферросилиция.
Охлаждать заваренную деталь надо медленно, так как иначе
наваренный чугун отбеливается (углерод не успевает выделяться
в виде графита) и становится очень твердым; кроме того, при бы­
стром охлаждении деталь может получить трещину. Поэтому луч­
ше всего после окончания сварки оставить деталь в печи или гор­
не, засыпать ее углем или завернуть в асбест и дать ей остыть
вместе с печью.
Горячая сварка чугуна дает очень плотный и прочный шоз,
но при этом способе завариваемую деталь необходимо снимать
с машины или станка.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Чем отличается чугун по своим свойствам от стали?
2. Как производится холодная сварка чугуна?
3. Для чего при холодной сварке чугуна применяют постановку шпилек?
4. Какой состав имеет сплав монель-металл и в каких случаях его при­
меняют для сварки чугуна?
5. Как приготовляют комбинированные электроды из меди и стали для
сварки чугуна?
6. Как выполняется сварка чугуна по методу Назарова?
7. Как производится горячая сварка чугуна?
Г л а в а XII
СВАРКА ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ
§ 66. Общие сведения
Цветные металлы и их сплавы свариваются значительно труд­
нее. чем черные металлы. Причиной этого являются некоторые
свойства этих металлов, усложняющие их сварку.
Основными свойствами цветных металлов, влияющими на сва­
риваемость, являются большая теплопроводность и окисляемость
при высоких температурах.
В стали всегда имеются раскисляющие примеси (углерод, мар­
ганец и кремний), которые раскисляют сварочную ванну и тем
самым позволяют получать шов хорошего качества. В меди и в
алюминии такие раскислителн отсутствуют и поэтому при сварке
этих металлов образуются окислы самих свариваемых металлов,
ухудшающие свойства сварного шва.
Цветные металлы имеют большую способность растворять га­
зы при сварке, чем железо. Медь растворяет водород и окислы
углерода, которые при затвердевании металла выделяются и об­
разуют поры.
Быстрота охлаждения сварочной ванны, вследствие большой
теплопроводности цветных металлов, затрудняет своевременное
удаление газов.
Цветные металлы при повышении температуры теряют проч­
ность и пластичность. Поэтому при действии растягивающих уси­
лий образуются трещины.
Как правило, сварное соединение цветных металлов имеет
меньшую прочность, чем основной металл, вследствие того, что
механические свойства, приобретенные металлом холодной про­
каткой (наклепом), после расплавления теряются.
§ 67, Сварка меди и ее сплавов
»
Сварка меди. Дуговую сварку меди можно выполнять уголь­
ным (графитовым) и металлическим электродами.
Для сварки угольным электродом применяют постоянный ток
при прямой полярности. Длина дуги должна быть примерно 25—
138
30 мм. В качестве присадочного прутка используют медь с содер­
жанием фосфора. Флюс для сварки обычно наносят заранее на
присадочный пруток. Флюсы состоят в основном из прокаленной
буры, борной кислоты и некоторых других составляющих.
Сварку угольным электродом можно производить только в
нижнем положении. Присадочный пруток при сварке держат впе­
реди угольного электрода. Конец прутка должен быть на 5—6 мм
выше поверхности свариваемого металла. Режим сварки приве­
ден в табл. 16.
Таблица
16
Режим сварки меди
Толщина меди в мм
Диа’метр графитовых
электродов в мм
0, 9
4. 0
2,0
6.0
6.0
6,0
8,0
12,0
9, 0
4. 0
Напряжение дуги з в Сварочный ток в а
40—45
4 0 -4 5
40 50
40- 50
40—50
130—180
190 - 260
2 5 0 -3 3 0
3 2 0 -4 3 0
4 2 0 -5 5 0
После сварки рекомендуется проковать сварной шов.
На одном из ленинградских заводов сварку стыковых и угло­
вых швов медных изделий выполняют электродом из кремнемар­
ганцовистой бронзы КМЦ-3-1, содержащей кремния 3% и мар­
ганца 1%.
На электрод наносят покрытие, в состав которого входит мар­
ганцевая руда 17,5%, плавиковый шпат 32%, графит серебристый
16%, ферросилиций 32%, алюминий в порошке 2,5%. В качестве
связующего вещества применяется жидкое стекло. Толщина слоя
покрытия 0,2—0,3 мм на сторону на стержнях диаметром 4—6 мм.
Электроды прокаливаются 2 часа при температуре 300°.
Сварку выполняют на постоянном токе при обратной поляр­
ности.
Тамбовский завод «Комсомолец» разработал для сварки меди
электроды, состоящие из медного стержня с покрытием следую­
щего состава: плавиковый шпат 10%, полевой шпат 12%, ферро­
марганец 50%, ферросилиций 8%, жидкое стекло 20%.
Толщина покрытия 0,4 мм на сторону. Электроды прокалива­
ются 2 часа при температуре 300°.
Сварку выполняют на постоянном токе при обратной поляр­
ности.
Сварка латуни (сплавы меди с цинком) затрудняется выго­
ранием цинка при температуре сварки.
Сварку можно производить графитовым электродом и плавя­
щимся электродом. Сварку графитовым электродом выполняют на
постоянном токе при обратной полярности. Длина дуги должна
быть не более 5—6 мм.
139
Конец электрода затачивают на конус. Ток берут в пределах
300—450 а. В качестве флюса применяют состав, в который вхо­
дит: хлористый натрий 12,5%, хлористый калий 50%, криолит
35%, древесный уголь 2,5%.
Присадочный пруток берут такого же состава, как и сваривае­
мый металл. В качестве присадочных прутков можно также при­
менять олсзянисто-фосфор’истую бронзу с содержанием 8—11%
олова, 0,2—0,4% фосфора, остальное медь.
На Уралмашзаводе для заварки брака литых деталей из спла­
ва ЛМцС-58-2-2 (меди В8%, марганца 2%, свинца 2%, осталь­
ное цинк) и ЛМц-58-2 (меди 58%, марганца 2%, остальное цинк)
применяют электроды ОБ-5. Эти электроды отливают из металла,
состоящего из 7—9% олова, 1— 1,6% никеля, 0,25—0,4% фос­
фора, остальное медь. Покрытие содержит плавиковый шпат,
фтористый натрий, графит, ферромарганец и алюминиевый по­
рошок.
При электроде диаметром 6 мм ток берут 225 а. Ток постоян­
ный, полярность обратная.
Сварку бронзы (сплавы меди с оловом; цинком, алюминием
и др.) в основном производят теми же электродами и флюсами,
что и сварку латуни и меди.
На Уралмашзаводе алюминиевые бронзы, содержащие 9—
10% алюминия, 3—4% железа и до 1,5% марганца, сваривают
электродами типа АБ-2.
Стержни этих электродов отливают из алюминиевой бронзы
того же состава, что и свариваемый металл. Покрытие электрода
имеет следующий состав: хлористый калий 33%, хлористый нат­
рий 9%, фтористый натрий 28%, графит 5%, плавиковый шпат
14%, бентонит 11%.
Покрытие замешивают на жидком стекле (150 г жидкого стек
ла на 1000 г сухой смеси). Электроды после сушки прокаливают
1,5 часа при температуре 200°.
Сварку выполняют постоянным током при обратной поляр­
ности. При сварке больших деталей необходим предварительный
подогрев до 200—250°.
§ 68. Сварка алюминия и его сплавов
В настоящее время разработаны следующие способы сварки
алюминия: дуговой — угольным и металлическим электродами,
аргоно-дуговой — вольфрамовыми электродами.
Алюминий при расплавлении образует окись, которай плавит­
ся при значительно более высокой температуре, чем чистый алю­
миний. Температура плавления алюминия 657°, а температура
плавления окиси 2050°. Окислы алюминия при сварке обволаки­
вают частицы металла и препятствуют его сплавлению. Пленку
окиси алюминия при сварке можно разрушать механическим спо­
собом, но удобнее это делать при помощи флюсов. Эти флюсы со140
стоят из фтористых и хлористых соединений. Применяют также
криолит.
Флюсы при хранении необходимо предохранять от влаги. Луч­
ше всего хранить их в герметически закрывающейся посуде. Остат.
ки флюса сильно разъедают алюхминий и поэтому их необходимо
удалять промывкой горячей водой.
При ручной дуговой сварке алюминия плавящимся электро­
дом применяют различные покрытия, заменяющие флюсы.
Покрытие, разработанное Всесоюзным алюминиево-магниевым
институтом (ВАМИ), имеет следующий состав: хлористый калир”!
50%, хлористый натрий 30%, криолит 20%.
Состав разводят в воде (около 25 г поды на 100 г сухой сме­
си). Покрытие наносят окунанием в 1—2 слоя. Толщина покры­
тия 0,8—0,9 мм на сторону при диаметре стержня 4—5 мм. Элек­
троды просушивают и прокаливают в течение 2—3 час. при тем­
пературе 150°.
Сварку этими электродами выполняют на ностоянном токе при
обратной полярности.
Электроды требуют осторожного обращения, так как механи­
ческая прочность покрытия очень слабая. Применять жидкое
стекло или органический клей нельзя, так как они содержат окис­
лы, которые разъедают алюминий.
Сумский завод им. Фрунзе изготовляет электроды из алюми­
ниевой проволоки марки А-0 или А-1. Стержни протравливают
10-процентным раствором каустической соды, после чего их про­
мывают и просушивают. Покрытие имеет следующий состав: хло­
ристый натрий 18%, хлористый калий 33%, хлористый литий 9%,
фтористый натрий 5%, криолит 35%.
Все составляющие просеивают сквозь сито с 1600 отверстиями
на 1 см^. Сухую смесь разводят в воде до сметанообразного со­
стояния и пропускают через краскотерку. Покрытие наносят в
один слой окунанием. Толщина покрытия должна составлять от 1
до 1,2 мм на сторону при диаметре стержня 4 мм.
Электроды сушат в течение 24—48 час. при температуре 20—
25°, после чего ее медленно повышают до 180°. Электроды выдер­
живают при этой температуре до 2 час. и охлаждают вместе с
печью.
Сварку ведут на постоянном токе при обратной полярности.
Режимы сварки приведены в табл. 17.
Алюминий сваривают аргоно-дуговой сваркой с применением
вольфрамовых электродов. В качестве защитных газов применяют
аргон и гелий. Газы должны быть без примесей азота, паров во­
лы и кислорода. Алюминий перед сваркой зачищают травлением.
Флюсы не применяются.
Ручную аргоно-дуговую сварку алюминия производят пере­
менным током с использованием осциллятора.
Имеются также специальные автоматы с подачей присадоч­
ного прутка для аргоно-дуговой сварки алюминия.
141
Т абл и ц а
17
Режимы сварки алюминия
Диаметр
электрода
в мм
Длина электрода
в мм
Сварочный ток
350
400
400
450
1 5 0 -2 0 0
2 2 0 -2 8 0
3 0 0 -4 0 0
4 0 0 -5 0 0
в а
Толщина
свариваемого
металла в мм
4
5
6 -8
Д о 20
Температура
предварительноге
нагрева в градусах
100
160
Д о 400
Сплавы алюминия — силумин (сплав алюминия с кремнием),
АМц, АМг и АМг-5 (сплавы алюминия с мартанцем и магнием)
и дуралюмин (сплавы алюминия с медью, магнием, марганцем)
сваривают в основном теми же способами, присадочными мате­
риалами и электродами, что и алюминий.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Какие свойства цветных металлов усложняют их сварку?
2. Какие существуют способы дуговой сварки меди?
3. Какое затруднение встречается при дуговой сварке латуни?
4. Как производится дуговая сварка бронзы?
5. Каковы особенности сварки алюминия?
Глава
XIII
АВТОМАТИЧЕСКАЯ И ПОЛУАВТОМАТИЧЕСКАЯ СВАРКА
§ 69. Общие принципы автоматической сварки
Процесс электродуговой сварки состоит из следующих отдель­
ных операций: 1) зажигание дуги; 2) подача электрода к дуге по
мере его плавления; 3) поддержание дуги определенной длины;
4) перемещение дуги вдоль свариваемого шва.
При автоматической сварке все отдельные операции выпол­
няются механизмами, а при полуавтоматической — частично меха­
низмами и частично вручную.
Современная установка для автоматической сварки обычно
состоит из следующих основ1Ных частей.
1. Сварочной головки, которая зажигает дугу, подает к дуге
электродную проволоку по мере ее плавления и поддерживает за­
данную длину дуги.
2. Механизма перемещения головки вдоль свариваемого шва
или свариваемого изделия относительно головки.
3. Приспособления для закрепления и кантования сваривае­
мых изделий.
4. Направляющих путей (рельсов), по которым передвигает­
ся тележка головки.
В некоторых типах автоматических механизмов для дуговой
сварки совмещаются в одном агрегате отдельные части автома­
тических устройств. Так называемые сварочные тракторы совме­
щают в одном агрегате сварочную головку и механизм передви­
жения (тележку). Сварочные тракторы обычно передвигаются не­
посредственно по свариваемому изделию.
Автоматические установки для сварки вертикальных и гори­
зонтальных швов имеют специальные устройства для передвиже­
ния головки по вертикальной плоскости. ■
Первые конструкции электросварочных автоматов и полуав­
томатов создали в свое время изобретатели дуговой сварки —
Н. Н. Бенардос и Н. Г. Славянов. Первую автоматическую го­
ловку, вьшолнявшую все функции современных автоматов, скон-струировал в 1924 г. советский инженер Д. А. Дульчевский.
В настоящее время наибольшим распространением в нашей
143
промышленности пользуется способ автоматической сварки ме­
таллическим электродом под слоем флюсов, разработанный в
1940 г. Институтом электросварки им. акад. Е. О. Патона Ака­
демии наук УССР. Начинается также внедрение автоматической
сварки в среде аргона и углекислого газа.
Основное преимущество автоматической сварки перед ручной
состоит в облегчении труда сварщика, значительном повышении
производительности труда, получении сварного шва высокого
качества.
§ 70. Сварочные головки
Сварочной головкой называется механизм подачи электродной
проволоки к дуге. Сварочная го­
ловка состоит из следующих ос­
новных частей, изображенных на
рис. 123. Электродвигатель 5
приводит в движение механизм
подачи электродной проволоки.
Вращение электродвигателя пе­
с р
редается через редуктор 4 на по­
дающие ролики 2. Один ролик ве­
-Ч /
дущий, а второй ведомый. Про­
волока, проходя между ролика­
ми, поступает через мундштук 1
Рис. 123. Схема автоматиче­
ской головки
к дуге. Мундштук 1 направляет
электродную проволоку по шву
и подводит сварочный ток к электродной проволоке. Последняя
разматывается с мотка, который помещается в кассете 3, имею­
щейся на сварочной головке.
В зависимости от конструкции и назначения автоматические
головки имеют различные дополнительные устройства. Для свар­
ки под слоем флюса головки снабжаются устройствами для по­
дачи и отсоса флюса. Выпрямление проволоки осуществляется
пра1вйльным механизмом головки. Для направления головки точ­
но по разделке кромок применяются копирные ролики и т. д.
Автоматическая головка должна подавать электродную прово­
локу к дуге, поддерживая при этом постоянной длину, а следо­
вательно, и напряжение на дуге, так как напряжение на дуге
зависит от ее длины. Длина дуги будет постоянной в том случае,
если скорость подачи электродной проволоки Vд будет равна ско­
рости плавления ее
.
Равенство
^ процессе сварки все время нарушается
различными причинами: колебаниями напряжения питающей се­
ти; неровной поверхностью свариваемых кромок, меняющей дли­
ну дуги; пробуксовыванием проволоки в подающих роликах
и т. д. Автоматическая головка при нарушении равенства
=
должна быстро и точно восстанавливать его.
[>
0
144
Сварочные головки по спосо'бу подачи электродной проволо­
ки разделяются на головки с регулируемой и с постоянной ско­
ростью подачи.
В головках с р е г у л и р у е м о й с к о р о с т ь ю п о д а ч и
электродной проволоки скорость подачи меняется в зависимости
от напряжения на дуге. Это достигается тем, что электродвига­
тель, вращающий подающие ролики, включается на напряжение
дуги (рис. 124). С увеличением длины дуги увеличивается ее на­
пряжение и якорь электродвигателя начинает вращаться быстрее.
Рис. 124. Схема головки с регулируе­
мой скоростью подачи проволоки
Рис. 125. Схема головки с по­
стоянной
скоростью подачи
проволоки
Подающие ролики быстрее подают проволоку, вследствие чего
восстанавливается нормальная длина дуги. При случайном уко­
рочении дуги напряжение на ней уменьшается, якорь электродви­
гателя вращается медленнее, подача проволоки замедляется и
восстанавливается нормальная длина дуги.
Автоматические головки с регулируемой скоростью подачи
имеют сложные электрические схемы, что является недостатком
этого типа головок.
Головки с п о с т о я н н о й с к о р о с т ь ю п о д а ч и прово­
локи стали применяться с внедрением автоматической сварки под
слоем флюса. Устойчивость горения дуги под флюсом выше, чем
при открытой дуге. Дуга под флюсом обладает свойством саморе­
гулирования. Это обстоятельство было учтено В. И. Дятловым,
который в 1942 г. создал новый тип упрощенной автоматической
головки с постоянной независимой скоростью подачи электродной
проволоки.
Такая головка имеет трехфазный асинхронный электродвига­
тель, включенный в силовую сеть (рис. 125). Число оборотов
электродвигателя в этом случае не зависит от длины дуги, и ско­
рость подачи проволоки постоянна, независимо от изменения
длины дуги.
В автоматах этого типа саморегулирование длины дуги происхадит за счет изменения скорости плавления проволоки, которая
возрастает при уменьшении-и снижается при увеличении длины
дуги. Скорость плавления проволоки почти прямо пропорциональ­
на току. А ток в дуге изменяется с изменением длины дуги, т. е. с
изменением напряжения на дуге. Это следует из рассмотрения
1 0 -5 1 6
145
статической характеристики сварочного трансформатора или ге­
нератора (рис. 126).
г
'Г г
V
Предположим, что дуга горит при напряжении V и токе I.
Если дуга укорачивается до значения на­
пряжения /71, то ток согласно внешней
характеристики увеличивается до значе­
ния /1. Следовательно, соответственно
увеличивается скорость плавления прово­
локи, и при неизменной скорости подачи
дуга будет увеличиваться до первона­
С,
чальной величины, при которой устаноРис. 126. Изменение то- вится равенство V^ = V^.
ка с изменением напряС увеличением ДЛИНЫ дуги напряжение
жения на дуге
увеличится до значения 1/ 2. В
этом случае ток согласно внешней харак­
теристики уменьшится до значения 12. Следовательно, скорость
плавления проволоки также уменьшится, и при неизменной ско­
рости подачи проволоки длина дуги будет уменьшаться, пока не
установится равенство Vэ =V^.
Головки с постоянной скоростью подачи электродной прово­
локи имеют простую электрическую схему и поэтому нашли наи­
большее применение в промышленности.
Сварочная головка типа АБС. Эта сварочная головка, разрабо­
танная Институтом электросварки им. акад. Е. О. Патона, со­
стоит из трех комплектов.
Комплект А — механизм подачи электродной проволоки имеет
асинхронный трехфазный электродвигатель 5 (рис. 127). Мощ­
ность его 0,1 /сет, напряжение 36 е, число оборотов 1450 в 'мину­
ту. Число оборотов электродвигателя понижается механическим
редуктором; вращение передается ролику 6.
Электродная проволока, зажатая между роликом 6 и ведомым
роликом, который прижимается к проволоке пружиной, подается
к дуге. Для выпрямления проволоки служит правйльный меха­
низм 9, состоящий из четырех роликов, расположенных в шах­
матном порядке. Мундштук имеет два контактных ролика 7, меж­
ду которыми скользит электродная проволока, и, таким образом,
обеспечивается надежный электрический контакт. Указатель 8,
укрепленный на мундштуке, дает возможность следить за направ­
лением дуги по шву.
Пульт упра(вления 4 имеет кнопки, при помощи которых про­
изводится управление автоматической головкой АБС. Три кноп­
ки: «Вверх — стоп 2»у «Вниз — стоп 1» и «Пуск» — служат для
управления процессом сварки и для установочных передвижений
электродной проволокой при отсутств1ИИ сварки. Две кнопки «Впе­
ред» и «Назад» дают возможность перемещать головку АБС в
том или другом направлении, когда сварка не производится. На
пульте управления имеется также переключатель, при помощи код у р ^
146
торого устанавливается направление движения головки АБС при
сварке.
Правильный механизм вместе с мундштуком может повора­
чиваться вокруг оси подающего ролика 6 от вертикального по­
ложения я а угол 45°.
Имеется также механизм поперечной корректировки, который
дает возможность перемещать конец электрода поперек шва на
1±75 мм с помощью маховичка 10.
Комплект Б состоит, из подъемного механизма, флюсаппарата
и приспособления для крепления электродной проволоки 7, назы­
ваемого иногда кассетой.
Подъемный механизм служит для перемещения по вертикали
комплекта А в пределах ± 100 мм. Это осуществляется махович­
ком 12.
В верхней части головки помещается бункер 2 для флюса.
Флюс к месту сварки подается по трубке 13. Неиспользованный
флюс отсасывается воздухом под давлением 4—б ат. Воздух,
147
проходя под давлением через инжектор, создает разряжение во
всасывающей трубке 11, которая при помощи небольшого растру­
ба засасывает нерасплавившийся флюс с поверхности заварен­
ного шва. В бункер попадает смесь флюса с воздухом. Здесь
флюс падает на дно бункера, а воздух, потеряв скорость, через
фильтр в циклоне уходит наружу.
Комплект С представляет собой самоходную тележку с элек­
тродвигателем 14, который через фрикционную передачу 16 пере­
дает вращение на ведущий ролик тележки. Фрикцион для холо­
стого передвижения тележки отключается маховичком 3. Тележ­
ка имеет три ролика: из них два вертикальных 15 и один горизон­
тальный /7, удерживающий тележку в вертикальной плоскости.
В комбинации трех комплектов головка АБС может приме­
няться как неподвижная подвесная головка (комплект А и ком­
плект АБ) и как подвижная самоходная голов'ка (комплект ЛБС).
Головка предназначена для сварки стыковых, угловых и нахлесточных швов. Максимальный ток, на который рассчитана го­
ловка, равен 2000 а. Устройство головки АБС основано на прин­
ципе постоянной скорости подачи электродной проволоки.
Если требуется изменить скорость подачи проволоки, необхо­
димо сменить пару цилиндрических шестеренок, расположенных
в редукторе. Для этого в задней части корпуса головки снимают
крышку и легко заменяют сменную пару шестеренок.
Головка снабжается набором шестеренок, дающим возмож­
ность изменять скорость подачи электродной проволоки от 28,5 до
225 м/час.
Таким же образом изменяется и скорость передвижения те­
лежки головки, т. е. скорость сварки. Для этого необходимо сме­
нить пару цилиндрических шестеренок в редукторе тележки. Ско­
рость движения тележки набором шестерен можно изменять в пре­
делах от 13,5 до 112 м1час.
Головки АБС выпускают также с автоматически регулируемой
подачей электродной проволоки. В этом случае вал электро­
двигателя сцепляется с редуктором через специальную электро­
магнитную муфту, которая автоматически включается и выклю­
чается в зависимости от изменения напряжения дуги. При паде­
нии напряжения дуги ниже заданного предела муфта автомати­
чески отключается и подача электрода прекращается. При этом
начинает увеличиваться дуговой промежуток и, следовательно, по.
вышаться напряжение дуги. Когда напряжение дуги повысится до
заданного предела, муфта автоматически включается, электрод
снова начинает подаваться к дуге с номинальной скоростью.
Для начала сварки необходимо закоротить электродную про­
волоку (замкнуть проволоку на свариваемую деталь). Для этого
нажимают на кнопку «Вниз — стоп 1». Когда проволока закоро­
чена, засыпают место сварки флюсом и нажимают на кнопку
«Пуск». Электродвигатель головки начинает вращаться, и подаю­
щие ролики поднимают проволоку вверх, отрывая ее от сваривае148
мой детал'И. Возбуждается сва1рочная дуга, после чего прекра­
щают нажатие на кнопку «Пуск» (время нажатия кнопки 0,5—
1 сек.). Электродвигатель меняет направление вращения вслед­
ствие переключения двух его фаз контактами кнопки «Пуск», и
П01дающ'ие ролики подают электродную проволоку вниз к дуге.
Окончив сварку, нажимают на кнопку «Вниз—стоп 7», при этом
выключаются электродвигатели головки и тележки. Прекращается
подача проволоки к дуге и поступательное движение дуги по шву.
Дуга продолжает гореть, заплавляя кратер, удлиняется и гаснет.
После этого, не отпуская кнопку «Вниз—стоп 7», нажимают на
кнопку «Вверх—стоп 2», которая отключает сварочную цепь. Если
после этого продолжать нажим на кнопку «Вверх—стоп 2», то
включится электродвигатель подачи электродной проволоки и
проволока начнет подаваться вверх, поднимаясь из шлака и
флюса.
Сварочный трактор ТС-17-М. Сварочные тракторы представ­
ляют собой самоходные сварочные головки, которые передвига­
ются непосредственно по свариваемому изделию. Наибольшее
применение нашли универсальные сварочные тракторы ТС-17-М
конструкции Института электросварки им. акад. Е. О. Патона.
Трактор ТС-17-М построен по схеме с постоянной скоростью
подачи электродной проволоки. Он рассчитан на сварку током до
1000 а, проволокой диаметром от 1,6 до 5 мм включительно. Вес
трактора без проволоки и флюса 42 кг.
По своему назначению трактор ТС-17-М является переносным
безрельсовым автоматом универсального типа, который может
производить сварку любых швов в нижнем положении: стыковых
швов с разделкой и без разделки; угловых швов в «лодочку» и без
«лодочки» — наклонным электродом нахлесточных швов. Тракто­
ром можно также выполнять сварку круговых швов, наружных и
внутренних, в цилиндрических сосудах диаметром не менее
1200 мм.
Трактор ТС-17-М по конструкции и электрической схеме яв­
ляется наиболее простым, портативным и легким по сравнению
со сварочными тракторами других типов (например, по сравне­
нию с тракторами УТ-2000 и УТ-1200 ЦНИИТМАША, АДС-1000
завода «Электрик», а также тракторами заграничных фирм Кельберг, Линде и др. весом не менее 70—80 кг).
Общий вид сварочного трактора ТС-17-М изображен на
рис. 128. Электродвигатель 14 с одной стороны при помощи вала
соединен с механизмом 6 — подачи электродной проволоки, а с
другой — с механизмом 77— передвижения трактора.
Механизм подачи электродной проволоки «состоит из редукто­
ра и двух роликов. Один ролик приводной, второй холостой, ко­
торый прижимается пружиной к приводному ролику. Натяжение
пружины можно регулировать винтом.
Механизм передвижения трактора также состоит из редуктора
и пары ведущих обрезиненных бегунков 16. Вал бегунков можно
149
и
н
сх
о
н
^со1:
сх
3
X
Р
"
о
сх
со
и
СО
разъедин'ить с редуктором фрикционной муфтой при помощи ма­
ховичков 15, Это бывает необходимо при перекатывании трактора
вручную для установки его на место начала сварки. Редукторы
помещаются в алюминиевых коробках, присоединенных к электро­
двигателю через фланцы.
Скорости подачи электродной проволоки и движения трактора
можно изменять сменой шестеренок в редукторах. Подбор смен­
ных шестеренок производится по таблицам скоростей. Набор ше­
стеренок дает возможность изменять скорость подачи проволоки
в пределах 52—403 м1час и скорость передвижения трактора, т. е.
скорость сварки, в пределах 16— 126 м1час.
В комплект трактора входят два мундштука, которые исполь­
зуются в зависимости от диаметра электродной проволоки. Если
сварка производится электродной проволокой диаметром 3—5 мм,
то применяется мундштук 7 (рис. 128). Этот мундштук имеет в
нижней части два бронзовых контакта 11 в виде губок. Между
этими губками скользит электродная проволока. Плотный элек­
трический контакт между губками и проволокой создается давле­
нием пружины 8. На мундштуке закреплен патрубок 10 для за­
сыпки флюса и указатель 23 в виде иглы, при помощи которого
можно направлять -дугу по свариваемому шву.
Если сварка производится проволокой диаметром 1,6—2 мм,
то применяется трубчатый мундштук, который состоит из трубки
и бронзового наконечника в виде втулки. Ось бронзового нако­
нечника смещена по отношению к оси трубки примерно на 5 мм.
Вследствие эксцентричного расположения контактного наконеч­
ника проволока изгибается в мундштуке и благодаря своей упру­
гости создает давление, которое необходимо для электрического
контакта.
Для выпрямления электродной проволоки служит правильный
механизм, который состоит из трех роликов, рашоложенных непо­
средственно над механизмом подачи. Степень нажатия роликов
регулируется винтом 22.
Для заправки электродной проволоки в подающий механизм
рукояткой 4 отжимают верхний правильный ролик и прижимной
подающий ролик, после чего легко заправляют электродную про­
волоку между роликами.
Трактор имеет механизм для поперечного наклона электрода,
который дает возможность во время сварки направлять электрод
точно по шву, а также при сварке наклонным электродом угловых
швов наклонять мундштук вместе с головкой трактора.
Механизм для поперечного наклона электрода устроен сле­
дующим образом. На кронштейне 19 укреплен червяк и на корпу­
се редуктора — червячный сектор 5. На обеих концах червяка по­
сажены маховички 2, при помощи которых можно вращать червяк,
зацепленный с зубьями неподвижного сектора. Если вращать чер­
вяк, то он будет обкатываться по сектору и поворачиваться в ту
или другую сторону. Вместе с червяком будет поворачиваться и
151
кронштейн 19, с которым связан червяк. На кронштейне крепится
механизм для правки проволоки, пульты управления 18 и 21 и
кассета 20 для электродной проволоки.
Трактор имеет бункер 1 для флюса, соединенный с патрубком
10, через который флюс ссыпается на свариваемый шов. Перемеш,ением патрубка по высоте можно регулировать толщину слоя
флюса.
Трактор снабжен двумя бункерами для флюса. Один из них
применяется при сварке вертикальным электродом, а другой —
при сварке наклонным электродом.
Передние холостые колеса трактора крепятся на литой алю­
миниевой траверсе 13, в которой закреплены две выдвижные
штанги 12,
В зависимости от способа сварки и типа свариваемого шва ме­
няются холостые колеса.
При сварке нахлесточных швов и стыковых швов без разделки
кромок пользуются двумя одинаковыми обрезиненными колеси­
ками 9, В этом случае направление дуги по шву осуществляется
ручным способом рукояткой 3, имеющейся на б^шкере 1.
При сварке стыковых швов с разделкой кромок на одной из
штанг 12 вместо обрезиненного колеса закрепляется копир, со­
стоящий из двух роликов, расположенных последовательно один
за другим по одной оси и закрепленных в одной обойме. Эти два
ролика при движении трактора катятся в разделке шва и дают
направление трактору.
При сварке угловых швов «в лодочку» вместо двух передних
обрезиненных колес применяется один копирный ролик, закреп­
ленный на специальной штанге. Этот ролик катится по вершине
угла свариваемого шва впереди мундштука и обеспечивает на­
правление дуги по шву. При сварке «в лодочку» тележка трактора
катится по одной из наклонных плоскостей свариваемого изделия
(нанрим'^р двутавровой балки), и под действием силы тяжести
трактор будет стремиться оползать вниз к свариваемому углу.
Чтобы не допустить этого, сзади на корпусе механизма передви­
жения укрепляется специальный упорный ролик. Он упирается в
плоскость, перпендикулярную той, по которой движется трактор,
и не дает ему сползать вниз.
Трактор приспособлен также для сварки наклоненным поперек
шва электродом, например при сварке нахлесточных соединений.
На тракторе смонтированы два пульта управления с тремя
кнопками в каждом. Один пульт служит для управления самим
трактором, а второй, дополнительный, используется при сварке
трактором круговых швов на цилиндрических конструкциях (ци­
стерны, обечайки и т. д.). В этом случае управление электродви­
гателем роликового стенда, на котором вращается свариваемая
обечайка, производится кнопками дополнительного пульта управ­
ления.
152
§ 71. Флюсы
При автоматической сварке под флюсом электрическая дуга
горит в пузыре из расплавленного флюса, закрытом сверху слоем
нерасплавленного флюса.
Флюс, представляющий собой зернистое сыпучее вещество,значительно улучшает процесс сварки и качество сварного шва.
Металл электрода, переносимый в виде мелких капель и паров н
шов, а также жидкий металл сварочной ванны хорошо изолиро­
ван раоплавленным флюсом — шлаком от соприкосновения с воз­
духом. Это сводит окисление и азотирование металла шва к ми­
нимуму.
Флюс, закрывающий жидкую свароч:ную ванну, препятствует
разбрызгиванию металла и его угару, которые неизбежны при
сварке открытой дугой.
Жидкий флюс химически взаимодействует с раоплавленным
металлом, добавляя в шов полезные примеси, например марганец
и кремний, вследствие чего повышается качество шва, его меха­
нические свойства. Флюс, закрывая дугу, повышает коэффициент
использования тепла, выделяемого дугой.
По способу приготовления флюсы разделяются на плавленые
и неплавленые.
П л а в л е н ы е ф л ю с ы приготовляют путем сплавления
Ш'ихты (элементов, входящих в состав флюса) в электрических
или пламенных печах. Расплавленный в печи флюс выливают тон­
кой струей в проточную воду. Попадая в холодную воду, флюс
разбрызгивается и застывает в виде отдельных небольших зерен.
После этого зерна флюса просушивают. Высушенный флюс про­
сеивают через сито для получения необходимой грануляции.
Зерна плавленого флюса имеют однородный химический сос­
тав, обладают достаточной механической прочностью и выдержи­
вают многократное употребление, так как не весь флюс, попадаю­
щий на свариваемый шов, расплавляется.
Н е п л а в л е н ы е ф л ю с ы представляют собой механиче­
скую смесь различных природных минералов и ферросплавов.
Чтобы получить неплавленый флюс, однородный по химиче­
скому составу, все материалы, из которых он состоит, измельчают
в пудру, тщательно перемешивают и приготовляют замес на
жидком стекле. Когда замес затвердеет, его дробят на мелкие
зерна и затем просеивают через сита соответствующего размера.
Механическая прочность зерен неплавленых флюсов низкая и при
многократной уборке части нерасплавившегося флюса зерна его
перетираются в пыль.
В настоящее время наибольшим распространением пользуются
плавленные флюсы марок ОСЦ-45 и ОСЦ-45А (ЦНИИТМАШ),
АН-348 и АН-348А (Института электросварки им. акад. Е. О. Патона). Эти флюсы с успехом применяются при автоматической
153
сварке низкоуглеродистых и низколегированных сталей. Химиче­
ский состав этих флюсов приведен в табл. 18.
Таблица
18
Химический состав флюсов
Химический состав в %
Марка флюса
кремнезем
81О2
ОСЦ-45
ОСЦ-45А
АН-348
АН-348А
А1гО,
окись
кальция
СаО
фтористый окись маг­
кальций
ния М^^О
43,0 До 2,5
43,0 . 2,5
35,5 . 2,5
37,5 . 3,0
До 5,0
. 5,0
6 ,5 -9 ,5
До 5,5
6 .0 -
закись мар­
ганца МпО
4 3 . 0 - 45,0 3 8 . 0 4 2 . 0 - 45,0 3 8 . 0 42,5—45,5 3 1 . 5 4 1 . 0 - 43,5 3 4 . 5 -
окись алю­
миния
Сар2
5.56 .0 3 .5 -
8 5, о,5 —7,5
6 , оДо 1,0
7,5
5,5
Из неплавлеиых флюсов практическое применение получили
так называемые к е р а м и ч е с к и е ф л ю с ы ,
предложенные
К. К. Хреновым. Для однослойной автоматической и полуавтома­
тической сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей
предназначается керамический флюс марки К-2 следующего хи­
мического состава: титановый концентрат (ильменит) 55—58%,
полевой шпат 13%, плавиковый шпат 10%, ферросилиций 8—
10%, ферромарганец 14%.
Основной недостаток керамических флюсов — их гигроско­
пичность, т. е. способность поглощать влагу. Влажный флюс яв­
ляется причиной пористости шва. Поэтому флюс надо хранить в
сухом помещении при температуре не ниже 15° в металлических
или деревянных ящиках с плотно закрывающимися крышками.
Хранение и транспортирование флюса в мешках не допускается.
§ 72. Электродная проволока
Качество шва при автоматической сварке под флюсом зависит
от соответствия состава и физических свойств флюса химическому
составу электродной проволоки.
При сварке под высокомарганцовистыми флюсами применяют
низкоуглеродистую проволоку марок Св-08 и Св-08А (ГОСТ
2246—54). Проволока Св-08А содержит меньше серы и фосфора
(не более 0,03% каждого), чем проволока Св-08 (не более 0,04%
каждого).
Для особо ответственных конструкций применяют проволоку
марки Св-08ГА, содержащую марганца 0,8—1,1%, серы и фосфо­
ра не более 0,03% каждого.
В специальных случаях при сварке на больших скоростях (бо­
лее 100 м1час), а также сварке некоторых низколегированных
сталей повышенной прочности применяют электродную проволоку
марки Св-10ГС. Эта кремнемарганцовистая проволока содержит
марганца 0,8—1,1% и кремния 0,6—0,9%. Содержание серы в
этой проволоке ограничивается 0,03%.
154
проволоку марки Ов-ЮГС следует также применять в тех слу­
чаях, когда сварка производится под флюсом, имеющим низкое
содержание марганца. В этом случае марганец переходит в шов
не из флюса, а из электродной проволоки.
Проволока, применяемая при автоматической сварке, должна
быть точно калибрована, что достигается холодной протяжкой, и
иметь чистую поверхность.
Наибольшее применение имеет электродная проволока диамет­
ром 1,6; 2; 4; 5 и 6 мм.
§ 73. Технология и техника выполнения автоматической сварки
Подготовка конструкции под автоматическую сварку. Автома­
тическая сварка под флюсом требует более тщательной подготов­
ки и оборки конструкций, чем ручная сварка.
При автоматической сварке под флюсом образуется большая
жидкая ванна металла; при наличии зазоров в собранных под
сварку элементах жидкий металл и шлак протекают в зазоры и
процесс формирования шва нарушается.
Если между свариваемыми кромками листов имеется неравно­
мерный зазор, то сварщик при ручной сварке соответствующим
движением электрода и изменением скорости сварки может до не­
которой степени выправить дефекты подготовки и сборки. Авто­
мат, настроенный на определенный режим, сохраняет этот режим
в течение всего времени сварки данного шва и не может выправ­
лять отклонение в величинах зазора и ,в углах разделки; в этих
местах шов получается некачественным.
Способы и приемы обрезки листов, подготовки кромок и сбор­
ки конструкций те же, что и под ручную сварку. Ручная газовая
резка не может обеспечить необходимой точности обработки, а по­
этому должна применяться механизированная газовая резка.
Большое значение имеет тщательная очистка свариваемых
кромок; небрежная очистка кромок часто бывает причиной полу­
чения пористого шва. Очистке должны подвергаться не только не­
посредственно свариваемые кромки, но и прилегающая к ним по­
лоса шириной до 50 мм. Очищать и собирать элементы надо неза­
долго до сварки, так как в противном случае они успеют вновь
покрыться ржавчиной.
Очистка кромок в уже собранной конструкции не достигает
цели, так как пыль ржавчины забивается в зазоры между кром­
ками и собранными внахлестку элементами, что вызывает появ­
ление пор в шве.
При сборке особое внимание должно быть обращено на вели­
чину зазоров. Зазоры должны быть равномерными по всей длине
стыка и не превосходить максимально возможных пределов. Если
предусматриваются особые меры против протекания жидкого ме­
талла. (подкладки, флюсовая подушка и пр.), то зазор при сты155
коБ'ом соединении не должен быть больше 2 мм при толщине ме­
талла до 16жж и не более 3 мм при толщине металла более 16жж.
Если при сборке элементо1В под сварку применяют прихватки
с помощью ручной сварки, то необходимо пользоваться только ка­
чественными толстообмазанными электродами. В случае приме­
нения голых или тонкообмазанных электродов, в местах прихва­
ток автоматный шов будет пористым и ноздреватым.
Сварка стыковых соединений в зависимости от толщины листов
и конструкции изделия может выполняться с одной стороны и с
двух сторон, в один слой и в несколько слоев, без разделки кромок
и с разделкой кромок.
При односторонней сварке стыковых соединений очень трудно
обеспечить полный провар кромок по всей толщине и в то же
время избежать протекания жидкого металла и прожога кромок
насквозь. Поэтому при односторонней сварке стыковых соедине­
ний применяют следующие меры против протекания жидкого ме­
талла.
С в а р к а н а ф л ю с о в о й п о д у ш к е (рис. 129). Флюсо­
вая подушка предохраняет от протекания жидкого металла и спо­
собствует формированию обратного валика. Эту роль флюс вы­
полняет только в том случае, если он равно мер но поджимается к
свариваемым кромкам.
На рис. 129, а показано устройство флюсовой подушки при
сварке в стык плоских листов. Поджатие осуществляется с по­
мощью дюритового (прорезиненного) шланга, в который про­
пускается сжатый воздух от цеховой воздушной сети давлением до
4 ат. Шланг под влиянием воздуха принимает круглое сечение
и через прокладку давит на флюс.
При слабом прижатии флюса расплавленный металл оседает
во флюсе и образует подтеки и грат. При очень сильном поджатии
флюса образуется канавка в корне шва.
На рис. 129,6 пока1зана схема устройства флюсовой подушки
при сварке внутренних швов цилиндрических конструкций. Здесь
флюс помещается на бесконечном ремне.
156
С в а р к а н а м е д « о й п о д к л а д к е . Медная подкладка
обладает большой теплопроводностью и, не подвергаясь непо­
средственному действию дуги, не приваривается к кромкам лисТО(В.
Медная подкладка должна плотно прилегать к свариваемым
листам. Она может быть гладкой или с желобком, в который за­
сыпают флюс. В последнем случае в стыковом шве с нижней сто­
роны образуется обратный валик.
При сварке сты­
й ш ов
7 й шов 2-й шов
ковых швов на мед^
^
ной подкладке мощ^
ность дуги необходи­
мо повышать на 10—
15%, чтобы компен­
Перекрои
сировать отвод тепла
н а которой? пропш вчерез медную под­
/7яет ся тсоре^ь /-го шва)
кладку.
Рис. 130. Двусторонняя автоматическая сварка
Ширина медных
подкладок составляет
40—60 мм, а толщина их зависит от толщины свариваемых лис­
тов. Если последняя более 20 мм, то толщина медной подкладки
берется не менее половины толщины свариваемого листа.
Е'сли конструкция изделия и технические условия разрешают
оставить подкладку в изделии, то применяют с т а л ь н ы е п о д ­
к л а д к и , которые привариваются в процессе сварки к кромкам
листов. Применяется также способ автоматичеокой сварки с
предварительной
ручной
подваркой
корня
ш в а , если он доступен для сварки.
Для получения качественного автоматного шва подварочный
шов должен выполняться качественными толстообмазанными
электродами. Толщина подварочного шва должна быть не менее
7з толщины свариваемых листов.
Наиболее надежным и качественным получается стыковой шов
при автоматической сварке с двух сторон, применяемой во всех
ответственных конструкциях.
П р и д в у с т о р о н н е й с в а р к е стыковое соединение сна­
чала проваривается автоматом с одной стороны так, чтобы глуби­
на проплавления составляла приблизительно половиР1у толщины
металла. Затем после кантовки изделия производится сварка с
другой стороны с таким расчетом, чтобы был проплавлен корень
первого шва (рис. 130). При этом способе сварки не требуется
никаких подкладок, флюсовых подушек и ручных подварок. По­
этому этот способ сварки называют с в а р к о й
на в е с у .
Сборка ПОД сварку на весу должна быть особенно тщательной и
зазор между кромками не должен превышать 1 мм.
Если зазор превышает 1 мм, то при наложении первого шва,
во избежание протекания металла, необходимо применять те же
средства, что и при односторонней автоматической сварке.
/
157
Однослойная сварка стыковых соединений (односторонняя или
двусторонняя), как правило, не требует разделки кромок. При
сварке листов толщиной более 16 мм необходимо производить
разделку кромок, так как иначе получается чрезмерная высота
шва (усиление шва более 0,2 толщины листа). Угол разделки
делают равным 50—60°. Глубина разделки не более 7з—Уг. тол­
щины свариваемого листа.
М н о г о с л о й н у ю с в а р к у применяют при сварке тол­
стых листов, когда мощность сварочного аппарата недостаточна
для заполнения шва в один проход. При многослойной сварке не­
обходимо делать разделку кромок.
Количество слоев при многослойной сварке определяется по
формуле
п = к^-р,
/п
где п — количество слоев многослойной сварки;
— сечение разделки (площадь треугольника разделки);
— площадь сечения одного слоя наплавленного металла;
к — коэффициент, учитывающий усиление шва (равен обыч­
но 1,1— 1,2).
Площадь сечения одного слоя наплавленного металла опреде­
ляется в зависимости от сварочного тока из следующего соотно­
шения:
Сварочный ток в л . .
Сечение одного слоя
наплавленного ме­
талла в
. . . .
400
500
600
700
800
1000
60
75
90
120
160
240
Сварка угловых швов может производиться вертикальным
электродом при положении
шва «в лодочку» (рис. 131, а)
или наклонным электродом
при нормальном положении
шва (рис. 131, б). Сварка
«в лодочку» требует кантов­
ки изделия и минимального
зазора. В один проход можно
сваривать угловой шов любо­
а)
го сечения.
При сварке наклонным
электродом
расплавленный
металл стремится стекать на
горизонтальный лист, поэто­
му получить шов с катетом
^0^6о
ш г более 8—9 мм не удается.
При швах большего размера
приходится применять мно­
б)
гослойную сварку. Угол наРис. 131. Сварка угловых швов
158
клона электрода к горизонту должен быть в среднем 40—60°. Во
избежание подрезов вертикального листа и наплывов металла на
горизонтальный лист электрод должен передвигаться точно вдоль
линии шва. Допускается отклонение от центральной линии шва
не более чем на 1 мм.
При сварке нахлесточных соединений применяют также свар­
ку вертикальным электродом м е т о д о м о п л а в л е н и я к р о -
I
а)
д)
Рис. 132. Сварка методом оплавления кромок
м о к (рис. 132). Вертикальный электрод направляется вдоль
кромки верхнего листа нахлесточного соединения (рис. 132, а).
При слишком большом смещении с кромки листа вправо (рис.
132, б) увеличивается глубина проплавления нижнего листа. При
смещении влево (рис. 132, в) провар уменьшается, и на шве по­
являются наплывы.
Метод оплавления кромки применим при толщине верхнего
листа не более 9— 10 мм.
Режимы сварки. Режим автоматической сварки определяется
величинами сварочного тока, напряжения дуги и скорости сварки.
Режим сварки определяет глубину проплавления, форму и
размер шва. При выборе режима оварки необходимо стремиться
к получению максимальной производительности при минимальной
затрате флюса, электродной проволоки и электроэнергии. Такой
режим называется о п т и м а л ь н ы м .
Глубина проплавления, зависящая от режима сварки, опреде­
ляется по формуле
А = 0,0156
V -
где Н — глубина проплавления в см;
— скорость сварки в см!сек;
^ — количество тепла, которое вводится дугой в шов,
в кал!сек;
— коэффициент формы провара.
Количество тепла зависит от силы сварочного тока и напряже­
ния дуги. Оно определяется следующей формулой:
^ = 0 ,2 4 .4 ,.г/^ .т ],
159
где
— коэфф'ициент иопользования тепла дуги.'
Коэффициент формы провара
выражает отношение шири­
ны провара Ь (ширины шва) к глубине провара Л, т. е.
и
Коэффициент формы провара зависит в осно)вном от свароч­
ного тока и напряже­
ния на дуге и колеб­
лется в пределах от
1 до 5. Изменение
коэффициента фор­
мы провара при из­
менении сварочного
тока и напряжения
на дуге показано на
графике (рис. 133).
На графике вид­
но, что коэффициент
формы провара уве­
личивается с увели­
чением напряжения
дуги и уменьшается
с увеличением сва­
Рис. 133. График для определения коэффи­ рочного тока. Пунк­
циента формы провара
тирные
линии
на
графике ограничива­
ют область оптимальных напряжений дуги, т. е. тех напряжений,
при которых для данного сварочного тока получается удовлетво­
рительное формирование шва.
Сварочный ток подбирают, исходя из следующих соображе­
ний: каждые 100 а тока обеспечивают глубину проплавления на
1 мм.
Скорость о в а р к 'И , о б е с п е ч и в а ю щ а я х о р о ш е е ф о р м и р о в а н и е ш в а »
определяется ориентировочно из формулы
25000
;
— ------- м/час.
Пример. Подсчитаем режим для односторонней сварки стыкового соеди­
нения из листов толщиной 8 мм. Сварку ведем на флюсовой подушке. Глу­
бину проплавления принимаем 7 мм. Для обеспечения такой глубины про­
плавления требуется сварочный ток приблизительно 700 а. Скорость сварки
определяется по формуле
25000
= 35,7 м1нас ~ 36 м/час = 1 см/сек.
Оптимальное напряжение дуги для тока 700 а по графику (рис. 133) бу­
дет примерно 36 в. Теперь проверим фактическую глубину проплавления при
выбранном режиме сварки.
160
Количество тепла
^=0,24 •700*36.0,75=4530 кал!сек.
Коэффициент формы провара ^пр по графику (рис. 133] равен 3,5.
Глубина проплавления будет
А = 0,0156 I /
V
1-3,5
= 0,56 см или 5,6 мм.
Фактическая глубина проплавления получилась недостаточной, следовательно,
надо увеличить ток до 800 а, тогда напряжение дуги по графику (рис. 133)
будет 40 в.
Количество тепла
^=0,24.800 • 40 • 0,75=5760 кал!сек.
Скорость сварки
25000
^ ,
=31,2 м1час.
Принимаем Vсв — 32 ле/час, или 0,88 см!сек.
Коэффициент формы провара
остается тот же.
Теперь фактическая глубина проплавления будет
л = 0,0156 | /
V
0,88-3,5
. =0,68 см 6,8 ММ, т. е. почти 7 мм.
Влияние изменения режима сварки на форму и размер шва
показано в табл. 19
Таблица
19
Влияние изменения режима на форму и размер шва
Изменение характеристики шва при увеличении:
Характеристика шва сварочного диаметра
тока
электрода
“Г"
--и
"Г
напряжения
дуги
скорости
сварки
размера зерен
флюса
Увеличи­ Умень­
вается шается
Немного
уменьшает­
ся
Свыше
40 м\час
умень­
шается
Немного
умень-
Немного Увеличиувеличи- вается
Увеличи­
вается
Умень­
шается
Немного
увеличи-
Увеличи­ Умень­
вается шается
Умень­
шается
Немного
увеличи­
вается
Немного
умень-
При определении режимов сварки чаще пользуются таблица­
ми режимов, составленных на основании практических данных.
1 1 -5 1 6
161
Выбравный по таблице ориентировочный режим корректируется
на опытном образце и затем уже применяется при сварке изде­
лий.
В табл. 20 приведены реж1имы двусторонней автоматической
сварки стыковых соединений на весу, а в табл. 21 — режимы авто­
матической сварки угловых Ш1ВОв в положении «лодочки».
Таблица
Режимы двусторонней автоматической сварки стыковых
на весу
20
соединений
Режим сварки
га^
^
3
1?.- ою
О) О
о^
гаь
лс 2
к«
\о ^
а: о
Ною
2га о=( «=:
я 0,0
2^
01 X
оо
Н2
■ =( Н
20
22
60
60
24
60
26
60
6
6
7
8
8
6
10
10
28
60
9
10
30
60
9
12
П р и м е ч а н и е.
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
800
1000
800
1100
900
1100
900
1000
1100
900-1000
1100
1000
1100
37^38
3 8 -4 0
3 7 -3 8
38—40
3 7 -3 8
3 8 -4 0
3 8 -3 9
3 9 -4 1
3 8 -3 9
3 9 -4 1
3 8 -3 9
39 41
32
30
32
28
32
26
30 32
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
2 0 -2 2
3 0 -3 2
20 - 2 2
30 -32
1 8 -2 0
Зазор между листами не должен превышать 1 мм.
Таблица
21
Режимы автоматической сварки угловых швов в положении «лодочки»
Скорость сварки
в м1час
К а т е т ш в а в мм
Ток в а
6
650— 700
40
8
700
25
18
750
10
7 5 0 -8 0 0
12
8 5 0 -9 0 0
14
850 - 900
9 0 0 -9 5 0
16
Напряжение в в
34— 36
15
10
8
§ 74. Электрошлаковая сварка
Автоматическая сварка под флюсом швов, расположенных на
вертикальной плоскости со свободным формированием, т. е. таким
же способом, как и при сварке нижних швов (на горизонтальной
162
плоскости), оказалась невозможной вследствие стекания жидкого
металла из ванны вниз под -влиянием силы тяжести.
В Институте электросварки им. акад. Е. О. Патона был раз­
работан метод автоматической сварки под
флюсом вертикальных швов с принудитель­
ным формированием. Этот метод заключает­
ся в следующем.
Кромки вертикальных листов, подлежа­
щих сварке без какой-либо обработки, соби­
рают с зазором 10 мм и больше. С одной
стороны стыка закрепляют медную планку 1
(рис. 134), охлаждаемую внутри водой.
В некоторых случаях неподвижную планку
заменяют подвижным медным ползуном.
С другой стороны стыка передвигается сва­
рочная головка, которая имеет медный по­
лый ползун 2, также охлаждаемый водой.
Электродная проволока 4 занимает положе­
ние между кромками, для чего она изгибает­
ся специальным гибочным устройством или
токоподводящим мундштуком. Наплавка ме­
талла происходит снизу вверх в замкнутой
полости. Дном этой полости служит уже на­
плавленный металл 5, стенками — кромки
свариваемых листов и медные ползуны,
а крышкой — слой флюса.
Жидкая ванна удерживается
в этой по- тикальнои автомати^
лости И вследствие соприкосновения ее :
ческой сварки
медными ползунами происходит охлаждение,
застывание и принудительное формирование металла шва.
При вертикальной сварке листов больших толщин (свыше
25—30 мм), когда объем жидкого флюса (шлака) становится
большим, сварочный ток вследствие хорошей электропроводности
флюса (шлака) начинает проходить через жидкий флюс (шлак).
Плотность тока в дуге уменьшается настолько,
что дуга становится неустойчивой и гаснет. Тепло
выделяется за счет прохождения тока через рас­
плавленный флюс (шлак).
Бездуговой сварочный процесс вертикальных
швов был назван его автором Г. 3. Волошкевичем
э л е к т р о ш л а к о в ым. Схема электрошлакового процесса представлена на рис. 135. В поло­
сти, ограниченной свариваемыми кромками /,
медными ползунами 4 и наплавленным металлом
(швом), находится ванна 5 расплавленной элек­
тродной
проволоки 2 и свариваемых кромок.
ма
электроВанна жидкого металла покрыта слоем жидкого
шлакового
флюса (шлака) 3. Глубина слоя жидкого шлака
процесса
11*
163
определяется уровнем металлической ванны относительно верха
медных ползунов. Тепло, выделяемое проходящим сварочным то­
ком через шлак, плавит электродную проволоку, свариваемые
кромки и поддерживает в жидком состоянии расплавленный
флюс (шлак).
При электрошлаковом процессе расход флюса в несколько раз
меньше, чем при дуговом.
В зону сварки подается
флюса столько, сколько
необходимо для образова­
ния тонкой шлаковой кор­
ки толщиной 1—1,5 мм,
что составляет 2—3% ве­
са наплавленного металла.
Вследствие отсутствия ду­
ги выделяется незначи­
тельное количество газов в
поэтому почти нет раз­
брызгивания.
Метод сварки верти­
кальных стыковых соеди­
нений с принудительным
формированием позволяет
производить сварку метал­
ла любой толщины без
снятия фаски в один про­
ход.
Производствен­
ный
опыт применения
сварки стыковых соедине­
ний с принудительным
формированием показал,
что этот метод экономиче­
ски целесообразно приме­
нять не только в тех слу­
чаях, когда нельзя приме­
нить сварку в нижнем
положении, но во всех
случаях, когда приходится
сваривать листы толщиной
Рис. 130. Автомат для сварки верти- более 30 мм.
Для сварки стыковых
кальных швов
соединений больших тол­
щин применяются сварочные автоматы, которые придают элек­
тродной проволоке возвратно-поступательное движение.
Для повышения скорости сварки применяют автоматические
головки с двумя и тремя электродными проволоками, которые
плавятся в общую сварочную ванну.
164
Автомат для сварки вертикальных швов изображен на рис. 136.
Автомат 1 передвигается снизу вверх непосредственно по сва­
риваемым листам 4 при помощи колес 5,
которые ребордой входят в зазор и при­
жимаются к одной из кромок листов. При­
жатие автомата к листам производится
при помощи пружин 2 и болтов б, пропу­
щенных сквозь зазор в стыке и прикреп­
ленных с другой стороны листов к те­
лежке 7.
Шов формируется медными ползунами
и и 12, Один ползун И укреплен на те­
лежке 7, а второй 12 — на автоматической
головке. Электродная проволока 10 по­
дается роликами 8 через мундштук 9
в плавильное пространство. Флюс посту­
пает из бункера 3. При сварке толстых
листов для обеспечения равномерного про­
грева свариваемых кромок концу элек­
тродной проволоки сообщается колеба­ Рис. 137. Начальные
тельное движение параллельно кромкам.
и выводные планки
На рис. 136 это движение помечено дву­
сторонней стрелкой.
Для электрошлакоеой сварки применяются флюсы марок
АН-8, АН-22 и ФЦ-7.
Чтобы шов по всей длине был качественным, необходимо на­
чинать процесс на начальных планках 1 (рис. 137), а кончать
процесс на выводных плапках 2.
Начало сВархи
ОВархп иолоцвВо?о шВа
Холеи сВарт! ^
Медиао лодиладха с Вод.
Рис. 138. Схема электрошлаковой сварки кольцевых швов
Электрошлаковой сваркой можно также сваривать кольцевые
швы. Техника сварки кольцевых швов сложнее, так как необхо­
димо замыкать начало и конец кольцевого шва.
165
Схема электрошлаковой сварки 'кольцевых швов показана на
рис. 138.
Формирование обратной стороны валика может выполняться
медным кольцом, охлаждаемым водой, остающимся стальным
кольцом и ползуном.
§ 75. Полуавтоматическая шланговая сварка
Разработка технологии и аппаратуры для сварки под флюсом
электродной проволокой малого диаметра ( 1—2 мм) является
крупным достижением отечественной сварочной техники.
Применение электродной проволоки малого диаметра позво­
лило сваривать автоматами и полуавтоматами тонкие листы
(1 — 1,5 жж), которые обычно сваривались газовой сваркой или
контактной шовной сваркой.
Сварка толстых листов тонкой проволокой также возможна
и имеет даже некоторые преимущества. Глубина проплавления
с увеличением тока наиболее интенсивно возрастает при малых
диаметрах электродной проволоки. За счет изменения плотности
тока можно регулировать глубину проплавления.
Применение тонкой проволоки дает возможность резко сни­
зить нижний предел сварочного тока, при котором процесс свар­
ки НОД флюсом еще достаточно устойчив.
Верхний предел плотности тока также повышается. Плотность
тока в электроде малого диаметра возможно довести до 200 а!мм^.
Резко возрастает коэффициент плавления электродной прово­
локи (см. § 96). Удельный расход электроэнергии снижается.
Снижается также расход флюса и электродной проволоки. Стало
возможным применить легкие полуавтоматы.
Принцип полуавтоматической сварки заключается в том, что
подача проволоки к дуге автоматизирована, а передвижение дуги
по свариваемому изделию производится вручную.
Для уменьшения габарита и веса головки, передвигаемой по
шву, механизм подачи электродной проволоки отделен от мунд­
штука электрододержателя. Вследствие этого электрододержатель по весу и размерам получается значительно меньше, чем ав­
томатическая головка и дает возможность пользоваться им при
сварке таких швов, которые для автоматической головки недо­
ступны.
Электродная проволока диаметром 1—2 мм подается меха­
низмом подачи к держателю внутри гибкого шланга длиной до
3,5 ж. Вследствие этого полуавтоматическая сварка называется
иногда ш л а н г о в о й с в а р к о й .
Схема установки для шланговой полуавтоматической сварки
показана на рис. 139.
Голая проволока диаметром 1—2 мм подается из кассеты 7 в
гибкий шла'нг 8 подающим механизмом 5, получающим движение
от трехфазного асинхронного электродв1Игателя.
!66
Внутри гибкого шла'нга проходит также провод для подачи к
дуге сварочного тока.
Держатель 9 передвигается сварщиком по свариваемому шву
вручную. На держателе устроена воронка для флюса и пусковая
кнопка.
Полуавтомат питается сварочным током от обычного свароч­
ного трансформатора или машины постоянного тока. Трансформа­
тор 2 с дросселем I соединяются с переносным механизмом полу­
автомата проводами через шкаф 4 электропитания, присоединен­
ный к щитку 3.
Рис. 139. Схема установки для шланговой полуавтоматической сварки
Подающий механизм может легко передвигаться, что дает воз­
можность обслуживать шланговым полуавтоматом достаточно
большие производственные площади. В некоторых случаях ока­
зывается удобным подвешивание подающего механизма над ра­
бочим местом сварщика. Для этого у механизма имеется крю­
чок 6.
Имеются два типа аппаратов для шланговой сварки: полуав­
томат системы Института электросварки им. акад. Е. О. Патона,
выпускаемый под маркой ПШ-5 (более поздний тип ПШ-54), и
шланговые аппараты системы завода «Электрик» марки
ПДШ-500.
Принцип работы обоих аппаратов одинаков. Они отличаются
электрическими схемами и способом подачи флюса к дуге.
В полуавтоматах ПШ-5 и ПШ-54 электродная проволока по­
дается с постоянной независимой скоростью, а в полуавтомате
ПДШ-500 — с переменной скоростью, зависящей от напряжения
на дуге.
Флюс в полуавтомате ПДШ-500 подается к дуге через шланг
•при помощи сжатого воздуха.
167
Модернизированный
полуавтомат
завода
«Электрик*
ПДШ-500М имеет более простую электрическую схему и подачу
проволоки с постоянной скоростью. Флюс подается из флюсаппарата не через шланг, а по специальной рез1Иновой трубке.
При полуавтоматической шланговой сварке можно применять
те же марки флюса, что и при автоматической сварке. Предпочте­
ние надо отдавать флюсу мелкой грануляции, который более пло­
тен, и поэтому лучше изолирует дугу от воздуха. Устойчивость
горения дуги при мелком флюсе выше, что очень важно при
перемещении дуги вручную, когда длина ее непостоянна.
Шланговыми полуавтоматами пользуются главным образом
при сварке угловых швов. Зажигание дуги производится не­
большим скользящим движением конца электродной проволок/^
по свариваемому изделию.
В полуавтоматах ПШ-5, ПДШ-500 и ПДШ-500-М нужно
одновременно с зажиганием нажать пусковую кнопку, имеющуюся
на держателе, чтобы включить механизм подачи проволоки. В по­
луавтомате ПШ-54 одновременно с касанием конца электродной
проволоки к изделию автоматически включается механизм по­
дачи проволоки.
При сварке углового шва наклонным электродом (не в поло­
жении «лодочки») конец электродной проволоки должен передви­
гаться вдоль наплавляемого шва со смещением на 1 мм от вер­
шины угла на горизонтальный лист.
Вылет электродной проволоки, т. е. расстояние от конца про­
волоки до мундштука держателя, должен быть 15—25 мм. Элек­
тродная проволока должна находиться под углом 30—40° к вер­
тикальному листу.
Удерживать на весу держатель в необходимом положении бы­
вает очень утомительно.
Сохранение постоянного вылета электрода и точного наложе­
ния шва в угол достигается ониранием насадки держателя на
стенки изделия, которые служат как бы направляющими. Пере­
мещение держателя должно быть равномерным со скоростью, за­
данной технологическим процессом.
Сварку рекомендуется вести на себя или справа налево, когда
ручка держателя находится перпендикулярно направлению
сварки.
При сварке наклонным электродом катет шва, выполненный
за один проход, может быть не более 8 мм. При большем катете
жидкий металл растекается на горизонтальный лист. Поэтому при
швах с катетом более 8— 10 мм требуется сварка в два и более
слоев.
При сварке прерывистых швов держатель в конце наложения
очередного отрезка шва (шпонки) приостанавливается для запол­
нения кратера, а затем рывком передв1игается к началу следую­
щего отрезка шва.
При выборе режима сварки необходимо руководствоваться со168
обряжениями получения максимальной производительности при
хорошем качестве шва.
Отношение ширины провара к глубине провара (коэффициент
формы шва) должно равняться 2. Для сохранения формы шва не­
обходимо с увеличением тока повышать напряжение дуги.
Скорость подачи электродной проволоки устанавливается по
выбранному току и напряжению. У полуавтоматов ПШ-5 необхо­
димая скорость подачи устанавливается путем смены двух шесте­
ренок редуктора подающего механизм, у полуавтоматов ПШ-54—
с помощью коробки скоростей, а у полуавтоматов ПДШ-500—с
помощью реостата двигателя подающего механизма.
В табл. 22 приведены ориентировочные данные зависимости
тока и напряжения от скорости подачи электродной проволоки.
Т а б л и ц а 22
Зависимость тока и напряжения от скорости подачи электродной проволок»
Диаметр проволоки
в мм
Ток в а
Напряжение дуги в в
Скорость подачи про­
волоки в м1нас
1 .6
1 ,6
1 .6
1 ,6
1 .6
2 .0
2 ,0
2 .0
2 ,0
2 .0
2 ,0
2 .0
2 ,0
2 ,0
2 .0
1 4 0 -1 5 0
1 7 0 -1 8 0
2 0 0 -2 1 0
2 2 0 -2 3 0
2 8 0 -2 9 0
1 8 0 -2 0 0
2 2 0 -2 5 0
2 4 0 -2 7 5
2 7 5 -3 2 0
3 4 0 -3 8 0
3 8 0 -4 2 0
4 5 0 -4 8 0
5 0 0 -5 4 0
5 5 0 -6 0 0
6 3 0 -6 7 0
2 4 -2 6
2 4 -2 6
2 4 -2 6
24— 26
2 6 -2 8
3 2 -3 4
3 2 -3 4
3 2 -3 4
3 2 -3 4
3 2 -3 4
3 4 -3 8
3 4 -3 8
3 8 -4 0
3 8 -4 0
4 0 -4 4
79
101
126
156
191
79
101
126
156
191
260
306
378
472
600
При полуавтоматической шланговой сварке применяется как
переменный, так и постоянный ток. При сварке на небольших ре­
жимах тонкого металла лучшие результаты получаются при свар­
ке на постоянном токе при обратной полярности.
§ 76. Автоматическая и полуавтоматическая сварка в струе газов
Способ сварки в струе газа для защиты жидкого металла от
воздействия воздуха был предложен еще в конце прошлого сто­
летия (1883 г.) Н. Н. Бенардосом. Практическое применение эта
идея нашла лишь в последние годы.
Газы, используемые для защиты зоны сварки, можно разде­
лить на две группы:
газы, растворяющиеся в металлах или реагирующие с тем или
иным металлом (водород, углекислый газ, азот);
инертные газы (гелий и аргон).
169-
Наибольшее применение получили аргон и углекислый газ.
Аргон добывается из воздуха при получении кислорода на кис­
лородных заводах. Очинхенный аргон содержит 97—98% аргона.
Технический аргон содержит 13— 14% азота. Он дешевле и чаще
применяется в практике. Аргон поставляется в баллонах под дав­
лением 150 ат.
Ш
ф -ф -ф -
Рис. 140. Сварочная головка для аргоно-дуговой сварки
Аргон необходимо сушить, пропуская его через каустик или
силикагель, а также дополнительно очищать от кислорода.
Автоматическую аргоно-дуговую сварку с механической пода­
чей проволоки можно применять при сварке тонкой (0,8—3 мм)
нержавеющей стали, а также при сварке легких сплавов.
А в т о м а т д л я а р г о н о - д у г о в о й с в а р к и состоит
из сварочной головки и самого станка, на котором имеются два
1701
направляющих вала и винт, приводящий в движение каретку ав­
томата. На каретке автомата укреплены пульт управления, сва­
рочная головка с электроприводом опускания и подъема элек­
трода и механизм подачи присадочной про'волоки.
Сварку можно выполнять с присадочной проволокой и без нее.
С в а р о ч н а я г о л о в к а к о н с т р у к ц и и А. Я. Б р о д ­
с к о г о (рис. 140) состоит из корпуса /, штока 5, втулки 2 для
крепления вольфрамового электрода. Корпус I охлаждается во­
дой. Шток 5 имеет винтовую нарезку. На него надета шестерня 4,
Рис. 141. Схема газо-дуговой установки:
/-газо -д у го в о й держатель; 2 — механизм подачи проволоки; 5 — кассета с проволо­
кой; “^ — сварочный генератор; 5 — печь для очистки газа от кислорода; 6 — редуктор
для понижения давления газа; 7 — баллон с инертным газом; 8 — аппаратный ящик
которой сцеплен червяк 7. Червяк вращается электродвигате­
лем 6 постоянного тока. При вращении шестерни 4 шток 5 вместе
с электродом опускается или поднимается в зависимости от на­
правления вращения шестерни. По трубке 3 к мундштуку головки
подводится аргон. Механизм подачи присадочной проволоки кре­
пится на каретке автомата. Подача присадочной проволоки к ме­
сту сварки производится внутри гибкого металлического шланга.
Дуга питается от сварочного трансформатора с осциллятором.
Диаметр вольфрамового электрода зависит от тока. При диамет­
ре 2 мм допустим ток 50— 100 а, при диаметре 4 мм — 100—200 а.
Схема у с т а н о в к и для п о л у а в т о м а т и ч е с к о й
газо-дуговой
сварки
системы ВНИИавтоген (ГДУ)
приведена на рис. 141. Сварка производится в среде защитных га­
зов (аргона, гелия) плавящимся электродом.
С
171
с помощью ГДУ сварку можно выполнять во всех простран­
ственных положениях. Управление ГДУ дистанционное. Подача
электродной проволоки, изменение скорости подачи ее, включение
и выключение газа производится автоматически соответствующи­
ми кнопками на держателе.
При нажатии на кнопку, держателя включается контактор, на­
ходящийся в аппаратном ящике, и сварочное напряжение подает­
ся на держатель и на изделие. Одновременно включается газ при
помощи электромагнитного включателя. В момент зажигания
дуги автоматически в/ключается механизм подачи проволоки, и
она по гибкому шлангу подается к держателю. Проволока при­
меняется диаметром от 1,2 до 2,5 лш. Скорость подачи проволоки
от 2,5 до 16 м1мин, допускаемый ток 300 а.
Электродуговая сварка с защитой дуги углекислым газом в по­
следнее время начинает применяться в довольно больших мас­
штабах в Советском Союзе и за границей, особенно в США. Пре­
имущество этого метода сварки перед сваркой в атмосфере аргона
состоит в значительно более низкой стоимости углекислого газа
по сравнению со стоимостью аргона.
Сварка дугой под защитой углекислого газа также имеет пре­
имущества перед сваркой под слоем флюса. Дуга доступна на­
блюдению; не требуется приспособлений для удержания флюса и
отсека нераоплавившегося флюса со шва; нет необходимости за­
чищать шов от шлака при многослойной сварке.
172
Схема у с т а н о в к и д л я д у г о в о й с в а р к и в а т ­
мосфере углекислого
газа
(СО2) представлена на
рис. 142.
Эта установка включает держатель 1, механизм подачи про­
волоки 2, ротаметр (измеритель расхода газа) 5, редуктор 4, по­
нижающий давление газа, осушитель 5 газа, баллон 6 с углекис­
лотой и электросварочный генератор 7.
Держатель имеет водяное охлаждение, подведенное до сопла.
Корпус держателя 4 (рис. 143) изолирован от сварочного напря­
жения текстолитовыми прокладками 3, 5 и 8. Колпачок 1 — смен­
ный, заменяемый по мере износа. Крепление держателя к кабелю
производится накидной гайкой 9 и стопорным винтом 7. Текстоли­
товая ручка крепится к держателю отдельно.
Контакт 6 при замыкании его на землю включает электриче­
скую цепь холостой подачи проволоки вперед. Шланги подвода
воды и газа крепятся накидными гайками. Все части держателя,
нахо'дящиеся в непосредственной близости от дуги, хромированы,
что весьма облегчает очистк>’ их от брызг металла. Наконечник 2
имеет отверстие по диаметру проволоки.
Полуавтомат подготовляют к работе в следующем порядке.
Включают электросварочный генератор и подающий механизм,
открывают кран водяного охлаждения, открывают вентиль на бал^
лоне с углекислым газом и винтом редуктора устанавливают не­
обходимое давление газа, затем зажигают дугу так же, как при
полуавтоматической сварке под флюсом.
I При сварке на плотностях тока свыше 100 а/мм^ (диаметр
электрода 2 мм) горение дуги становится устойчивым.
Уменьшение плотности тока ведет к неустойчивому горению
дуги; характер звука, сопровождающего плавление проволока,
становится похожим на ряд следующих друг за другом взрывов.
При сварке низкоуглеродистой стали следует приме»нять про­
волоку, имеющую следующий химический состав: углерода не бо­
лее 0,11%; кремния 0,8— 1,1%; марганца 1,0—1,3%, серы не бо­
лее 0,03% и фосфора не более 0,04%.
Показателем производительности сварочной дуги является ко­
эффициент наплавки, который при сварке в атмосфере СО2 выше
при одинаковом режиме сварки, чем при сварке под флюсом. При
сварке на прямой полярности коэффициент наплавки в 1,5— 1,8
раза больше, чем при сварке на обратной полярности.
Причиной пористости в наплавленном металле может быть на­
личие ржавчины на поверхности свариваемого металла, а также
подсос азота, попадающего с воздухом в атмосферу дуги. Воздух
может попадать через неплотности в держателе, а также вслед­
ствие большого расстояния сопла держателя от поверхности ме­
талла и малого количества подаваемого газа. Большая скорость
передвижения держателя та^кже может быть причиной попадания
воздуха в дугу.
173
Рис
143 Держатель для дуговой сварки плавящимся электродом в среде
углекислого газа
ЦНИИТМАШ рекомендует следующие режимы для напла­
вочных работ (табл. 23).
Таблица
23
Режимы для наплавочных работ в струе углекислого газа
=: о
Положение
с^
я.'=1?5 ^
°
о
ТО^
^ V,
ою*
^
наплавки
3
да
Нижнее
Вертикаль­
ное
Об­
П о­
стоян­ рат­
ный
ное 3 0 -3 2
420
и^ °о
Св-10 2 0 -2 5 4,8
ГС
160 2 8 -3 0 1,6 Св-10
180
ГС
20
4,1
5 оX 3Н
^
1000
15
7 -8
1000
15
3 .0
В последнее В1ремя сконструированы полуавтоматические го­
ловки (держатели) для сварки в струе углекислого газа без водя­
ного охлаждения.
Американская фирма «Дженерал Электрик» для питания дуги,
горящей в атмосфере углекислого газа, применяет электросвароч­
ный генератор постоянного тока не с падающей, а с возрастающей
характеристи1Кой. Свойство этого генератора состоит в увеличении
напряжения с увеличением сварочного тока. По утверждению
фирмы, такой генератор поддерживает постоянство длины дуги,
вследствие чего обеспечивается высокое однородное качество шва.
При сварке низкоуглеродистой стали поверхность шва получает­
ся гладкая без пор и свищей.
Скорость подачи электродной проволоки в автомате «Джене­
рал Электрик» для сварки в атмосфере углекислого газа дости­
гает 1000 дюймов в минуту, т. е. около 1510 м/час.
Схема установки «Дженерал Электрик» для сварки приведе­
на на рис. 144.
Фирма «Барнард-Арк» р^азработала метод автоматической
сварки со шлако-газовой защитой, схема которого показана на
рис. 145.
В качестве электрода применяется трубка, внутри которой
помещается флюс, расплавляемый в дуге. Подводимый к дуге газ
обволакивает зону сварки и создает дополнительную защиту рас­
плавляемого дугой металла.
175
Рис. 144. Схема установки «Дженерал Электрик» для сварки
в атмосфере углекислого газа:
/ — электросварочный генератор; 2 — свариваемое изделие; 3 — мундштук;
^ — механизм подачи электродной проволоки; 5 — кассета с электродной про­
волокой; 5 — пульт управления; 7 — подвод охлаждающей воды; 5 — провода
к механизму передвижения; Р — баллон с углекислым газом
I — законченная сварка; 2 — затвердевший шлак; 3 — земля; 4 — расплав­
ленный шлак, покрывающий металл; 5 — дуга в защитном газе; 5 — подвод
газа; 7 — ролики, приводящие в движение электрод; 5 — электрод, сверну­
тый в трубку из полосы: Р — сварочный ток; 10 — флюсовая начинка элек­
трода; / / — о.:ноЕной металл; /2 — стыковой шов;
— расплавленный ме­
талл; И — застывший сварочный металл; 15— сечение образовавшегося шва
176
§ 77. Сварка с применением магнитного флюса
В 1950 г. фирмой «Броун Бовери» (Швейцария) был разрабо­
тан метод автоматической сварки с пр'именением намагничиваю­
щегося флюса. В Америке намагничи­
вающийся флюс был применен при по­
луавтоматической сварке. Этот процесс
заключается в использовании магнит­
ного поля, образующегося при про­
хождении электрического сварочного
тока через голый электрод. Магнитный
флюс притягивается этим полем к элек­
троду и покрывает электродную прово­
локу непосредственно перед подачей
ее к дуге.
Схема наконечника держателя с
использованием
намагничивающегося
флюса показана на рис. 146.
Магнитный флюс 2 из бункера 5
поступает в наконечник 6. Здесь он
притягивается к электродной прово­
локе 4. Проволока проходит через вы­
ходное отверстие 7 насадки, диаметр
которой калибрует толщину покрытия 8
флюса на электродной проволоке.
Таким образом, создается покрытие
^^0 Схема
ла наконечни­
электрода аналогично тому, как в обыч­ ка держателя для сварки
ных покрытых электродах. Если сварка
с магнитным флюсом
прекращается, то флюс удерживается
у выходного отверстия 7 магнитным полем ПОСТОЯННЫХ м а г н и тов 1, помещенных у выходного отверстия.
Направляющее устройство 3 создает движение электродной
проволоки в центре наконечника держателя. Центрирование на­
правляющего устройства производится винтами.
При этом процессе сварки устраняются потери флюса, кото­
рые бывают при сварке под слоем обычного флюса. Дуга открыта
так же, как при обычной сварке покрытыми электродами.
Центральная научно-исследовательская лаборатория стальных
сооружений (ЦНИИЛСС) Государственного проектного инсти­
тута «Проектстальконструкция» разработала приспособление к
держателю ДШ-5 (рис. 147) полуавтомата ПШ-5 для сварки с
намагничивающимся флюсом. Она также разработала состав флю­
са (табл. 24) и режимы сварки в нижнем положении низкоуглеродкстой стали марки Ст. 3.
Этот флюс приготовляется так же, как керамический, т. е. сме­
шением компонентов с жидким стеклом.
Жидкого стекла берут в количестве 18% по отношению к весу
сухих компонентов. Затем массу продавливают сквозь сито, и по­
12-516
177
лученную крупку прокаливают. Флюс содержит железный поро­
шок и поэтому притягивается магнитным полем.
Флюс ФМК-1 предназначается для сварки на постоянном токе
при обратной полярности.
Рис. 147. Общий вид держателя ДШ-5 с настав­
кой для сварки с намагничивающимся флюсом
Таблица
24
Состав намагничивающегося флюса марки ФМК-1
Содержание
в о/п
Наименование компонентов
I
М р а м о р ............................................................................ I
Г р а н и т ................................................................................I
Плавиковый ш п а т ....................................................... I
Ф ерром арганец................................................................!
Ф ерротптан........................................................................'
Железный порошок ....................................................
46
7
10
1
16
20
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1 . Из каких частей состоит установка для автоматической сварки?
2. Кто сконструировал первую автоматическую головку?
3. Какой метод автоматической сварки пользуется в настоящее время
наибольшим распространением?
4 . Какие преимущества имеет автоматическая сварка перед ручной?
5. Из каких частей состоит автоматическая головка?
6 . Какую роль выполняет автоматическая головка?
7 . Какие два способа подачи электродной проволоки применяются
в автоматических головках?
8 . За счет чего происходит саморегулирование длины дуги в головках
с постоянной и с переменной скоростью подачи электродной проволоки?
9. Из каких комплектов состоит головка АБС и какую роль выполняет
каждый из них?
10. Как устроен сварочный трактор ТС-17-М?
178
11. Какую роль при автоматической сварке выполняет флюс?
12. На какие две группы разделяются флюсы по способу приготовле­
ния?
13. Как приготовляют неплавленые и плавленые флюсы?
14. Какие марки флюсов пользуются наибольшим распространением?
15. Что такое керамический флюс?
16. Какие марки электродной проволоки находят применение при авто-,
матической сварке низкоуглеродистой стали?
17. Как производится подготовка конструкций под автоматическую»
сварку?
18. Какие меры против протекания жидкого металла применяют приодносторонней сварке стыковых соединений?
19. В каких случаях применяют при автоматической сварке разделку
кромок?
20. Как определяют количество слоев при многослойной сварке?
21 . Какие способы автоматической сварки применяют при сварке угло­
вых швов?
2 2 . Как при автоматической сварке подбирают режимы сварки?
23. Что такое электрошлаковая сварка?
24. Какие преимущества имеет сварка электродной проволокой малого
диаметра?
25. В чем сущность полуавтоматической шланговой сварки?
26. Как устроены полуавтоматы ПШ-5, ПШ-54 , ПДШ-500 и ПДШ-500-М?
27. Какие особенности имеет сварка угловых швов полуавтоматами?
28. Какие газы используют при сварке в струе защитных газов?
29. Какие преимущества имеет сварка в струе углекислого газа по' срав­
нению со сваркой под флюсом?
30. Из чего состоит установка для сварки в струе углекислого газа?
31. В чем заключается метод сварки с применением магнитного флюса?
12*
Г л а в а XIV
КОНТРОЛЬ и ПРИЕМКА ШВОВ
§ 78. Пароки сварных швов
Контроль качества сварки имеет целью выявить пороки в шве,
наруш|ающие условия прочности и плотности конструкций, и при­
нять меры к их устранению.
Пороки сварочного шва могут быть наружные и В1нутренние.
К наружным порокам
о т н о с я т с я : неравномер­
ность ширины и высоты шва; несоответствие шва требуемым раз­
мерам; незаплавленные кратеры на поверхности шва; подрезы;
загрязнение поверхности шва остатками шлака; пористость на­
ружного слоя шва; наружные трещины в шве и рядом с ним.
К в н у т р е н н и м п о р о к а м следует отнести: непровар;
внутреннюю пористость наплавленного металла; внутренние тре­
щины в шве и основном металле; несплавление слоев при много­
слойной сварке; включение шлака и окислов.
Наружные пороки шва могут быть обнаружены при внима­
тельном осмотре шва. Внутренние пороки, являющиеся наиболее
опасными для прочности сварного соединения, определяются раз­
личными методами (ом. § 79).
Непровар. К числу наиболее опасных внутренних пороков шва
относится непровар, т. е. местное отсутствие сплавления между
наплавленным и основным металлом. Наличие непровара обус­
ловливает резкое понижение прочности и делает конструкцию не­
надежной.
Причинами непровара могут быть следующие:
а) малый ток для данного электрода;
б) слишком быстрое передвижение электрода, вследствие чего
кромки свариваемых листов не успевают расплавляться;
в) неправильная подготовка кромок и сборка стыка (малый
скос кромок и малый зазор);
г) неудовлетворительная очистка кромок перед сваркой от
шлака (после газовой резки), грязи, ржавчины, окалины и т. д.
Пористость наплавленного металла. Поры недопустимы в тех
конструкциях, где от шва требуется плотность (сосуды под давле­
нием, резервуары для жидкостей, трубопроводы и пр.).
180
Пористость в швах появляется в результате того, что газы,
растворенные в жидком металле, не успевают выйти из него в ат­
мосферу до затвердения поверхности шва и остаются внутри в
виде пузырьков, образуя поры. Избыток углерода в шве способ­
ствует образованию пор. Поры в шве встречаются в виде одиноч­
ных пузырей или группами, придаюыхими шву губчатый вид. Поры
делают шов неплотным, проницаемым для жидкостей и газов и
уменьшают механическую прочность.
Трещины в шве образуются вследствие действия внутренни.х
напряжений, которые возникают при неравномерном нагревании
и охлаждении. Причиной трещин может быть также избыток серы
и фосфора в металле шва.
Трещины в швах наблюдаются чаще при стыковых соедине­
ниях и бывают продольными и поперечными. Кроме видимых,
встречаются так называемые волосяные трещины, которые появ­
ляются большей частью на границе сплавления основного и на­
плавленного металла. Появление их вызывается наличием внут­
ренних дефектов в виде непровара, крупных газовых пор или шла­
ковых включений. В этих местах сосредоточиваются термические
напряжения, вызывающие появление волосяных трещин, которые
могут быть источниками появления больших трещин. Поэтому
волосяные трещины в швах недопустимы.
§ 79. Способы контроля швов
В заводских условиях контролем сварки занимается отдел
технического контроля (ОТК).
Контролер ОТК обязан проверять качество заготовки элемен­
тов и сборки их под сварку, обращая особое внимание на следую­
щее:
соответствие заготовленных элементов чертежам по форме и
размерам в пределах установленных допусков;
правильность зазоров между кромками стыков и прилегаю­
щих поверхностей:
отсутствие начальных напряжений, созданных насильственной
пригонкой деталей;
чистоту свариваемых поверхностей и мест наложения швов;
правильность применяемого сварщиком режима сварки дан­
ного изделия.
ОТК обязан произвести испытание готовой продукции в соот­
ветствие с правилами или техническими условиями, установлен­
ными для данного изделия. По окончании испытания и устране­
нии всех дефектов ОТК составляет акт о приемке готовой продук­
ции с приложением к нему всех данных, характеризующих каче­
ство изделия (сертификаты на основной металл и электроды, дан­
ные об испытании образцов, данные о просвечивании швов и т. д.).
На строительных площадках ОТК, как правило, нет, и кон­
тролем сварки занимаются производственные мастера и произво­
181
дители работ; только в некоторых случаях при большом объеме
ответственной сварки, например при сварке кожухов доменных
печей, выделяется специальный контрольный мастер.
Способы контроля сварных швов и сварных издел'ий разно­
образны; выбор того или иного способа определяется характером
и видом конструкции, степенью ее ответственности и наличием
контрольно-иапытательных средств.
Существуют следующие способы контроля.
1. Наружный осмотр для выявления тех пороков, которые мо­
гут быть обнаружены только осмотром и обмером.
2. Испытание плотности шва.
3. Испытание механической прочности шва и соединений.
4. Определение внутренних пороков шва.
§ 80. Наружный осмотр
Перед наружным осмотром поверхность шва должна быть
тщательно
очищена
стальной щеткой и зу­
билом от брызг, налета
окалины и шлака.
При наружном ос­
мотре надо обращать
внимание на равномер­
ность складок (чешуй­
ки) шва, которые обра­
зуются при однообраз­
ном движении электро­
да во время накладыва­
ния шва (рис. 148, а).
Неравномерность скла­
док, разная ширина и
высота шва (рис. 148, б)
указывают на частые
обрывы дуги и колеба­
ние ее мощности, что
ведет к непроварам и
неплотности шва. НеРис. 148. Хороший (а) и плохой (б) шов по правильный ПО внешнаружному осмотру
^
^
нему виду шов нужно
тщательно проверить тем или другим способом.
Необходимо обратить внимание на наличие подреза вдоль
края шва и натеков металла на одну сторону (угловой шов). Под­
резы, получающиеся при применении слишком большого тока,
являются результатом перегрева металла, о чем можно судить
по ноздреватости и темиому цвету металла шва. Натеки указы­
вают на неправильно выбранный режим сварки и непровар на
той кромке, на которую металл натек.
182
При осмотре шва в лупу можно заметить волосяные трещи­
ны, выходящие на его поверхность и представляющие значитель­
ную опасность для прочности конструкций.
Кратер не должен оставаться на шве. Его необходимо зава­
ривать. Осмотр незаваренных кратеров дает возможность судить
о режиме сварки. Слишком глубокий ноздреватый кратер указы­
вает на чрезмерно повышенный ток и возможность перегрева.
Слишком мелкий кратер указывает на малый ток и на возмож­
ность непровара.
Наружные размеры швов проверяют шаблонами. Шаблоны
представляют собой металлические пластинки, имеющие вырезы,
соответствующие сечению шва данного размера и вида
(рис. 149, а).
На каждом шаблоне выбита цифра, указывающая для стыко­
вого шва толщицу свариваемого металла в миллиметрах, а для
углового шва — величину катета в миллиметрах. Так как точно
выдержать размер шва затруднительно, то на шаблоне имеются
вырезы, дающие наибольший и наименьший допустимые пределы
для данного размера Шва. Набор таких шаблонов для наиболее
употребительных размеров шва (например от 6 до 14 мм) наде­
вается на кольцо или соединяется болтиком (рис. 149,6).
§ 81. Испытание на плотность
В изделиях, которые предназначены для хранения жидкости
и газов, швы должны быть испытаны на плотность. Это испыта­
ние производится двумя способами: керосином и давлением воды
или воздуха.
Керосином обычно испытывают открытые сосуды. Швы с
одной стороны смачивают керосином. Керосин обладает способ­
ностью проходить сквозь самые мелкие поры. Если в шве имеются
сквозные поры или раковины, керосин пройдет через них и на дру­
гой стороне темным пятном покажет место пропуска. Для луч­
шего определения мест пропуска швы с обратной стороны красят
меловой краской.
183
Сварные котлы, сосуды, ра1ботающие под давлением, и трубо­
проводы испытывают гидравлическим давлением (давлением
воды). Этим способом определяют не только плотность швов, но
и прочность всего сосуда или трубопровода. При испытании гид­
равлическим давлением в сосуде закрывают все люки, лазы и
прочие отверстия крышками на болтах и прокладках. Весь сосуд
наполняют водой. Для выхода воздуха при наполнении водой в
верхней части котла оставляют незакрытым какое-нибудь отвер­
стие, которое закрывают после заполнения сосуда водой. Затем
насосом создают требуемое давление, выдерживаемое некоторое
время, в течение которого тщательно осматривают все швы сна­
ружи. Все дефектные места отмечают мелом и после испытания
вырубают и заваривают.
§ 82. Испытание механической прочности
Для определения механической прочности сварных швов про­
изводят испытание их на образцах, вырезанных из самого изде­
лия или специально сваренных теми же сварщиками в тех же
условиях, что и испытываемое изделие.
Образец вырезают так, чтобы сварной шов находился в сере­
дине его. Усиление шва сострагивают заподлицо с основным ме­
таллом. Образцы приготовляют для испытания на разрыв, изгиб
и в некоторых случаях на ударную вязкость.
\
1
230
•5 ^
Рис. 150. Образец для испытания
шва на разрыв
Обычный образец для испытания на разрыв показан на
рис. 150. Испытание на разрыв производят на специальной раз­
рывной машине (в механической лаборатории) и по величине уси­
лия, при котором произошел разрыв, судят о качестве сварки. Уси­
лие, выраженное в килограммах, делят на площадь поперечного
сечения образца в квадратных миллиметрах и определяют предел
прочности. Для швов, сваренных тонкообмазанными электродами,
предел прочности должен быть в среднем равен 34 /сг/жж^, а для
швов, сваренных толстообмазанными электродами, 42 /сг/жж^.
Испытание на изгиб проводят для определения вязкости ме­
талла шва. Для этого образец изгибают в тисках или под прессом
до появления первой трещины.
По величине угла изгиба судят о качестве шва. При очень вяз­
ком шве образцы загибаются на 180°, не давая трещины. Подоб­
184
ные же образцы сваривают при периодических испыташях свар­
щиков для проверки их квалификации.
§ 83. Определение внутренних пороков
Все описанные выше способы проверки шва имеют тот недо­
статок, что не дают возможности с достаточной надежностью
судить о внутреннем состоянии шва. В швах могут быть непро­
вары, шлаковые включения, трещины, раковины и другие дефек­
ты, которые скрыты внутри шва и ни одним из упомянутых спо­
собов не могут быть обнаружены. При работе сварных изделий
такие внутренние пороки могут вызвать разрушение шва.
Современная сварочная техника применяет для выявления
внутренних пороков швов следующие основные методы: просвечи­
вание рентгеновскими лучами и гамма-лучами, ультразвуковую и
магнитную дефектосконию.
Наиболее ясно и наглядно дефекты в сварных ш[вах обнару­
живаются при просвечивании рентгеновскими лучами.
Р е н т г е н о в с к и м и л у ч а м и называются электромагнит­
ные лучи, подобные световым лучам, но отличающиеся от них
некоторыми особыми свойствами. Эти лучи получаются под влия­
нием высокого напряжения электрического тока, проходящего
через рентгеновскую трубку, представляющую собой стеклянный
баллон с выкаченным воздухом и тремя впаянными металличе­
скими пластинками. Рентгеновские лучи невидимы для глаза. Они
обладают способностью проходить через многие непрозрачные для
световых лучей тела (картон, дерево, ткани человеческого тела,
кости, металл и т. д.) подобно тому, как световые лучи проходят
через стекло, слюду, лед.
Если рентгеновскими лучами просветить какой-либо предмет,
а с задней стороны его подложить фотопластинку, то на ней ясно
отпечатается весь предмет так, как будто он прозрачен, причем
более плотные тела, например металл, выйдут на пластинке бо­
лее светлыми. Если рентгеновскими лучами просветить сварной
шов, то на снимке (рентгенограмме) будут видны все его пороки.
Так как в местах пор, непровара, внутренних трещин и т. д. тол­
щина слоя металла меньше, то эти места дадут на пленке более
темные пятна, которые позволят с большой точностью опреде­
лить наличие внутренних пороков шва.
Помимо просвечивания швов ренгеновскими лучами, широко
применяется просвечивание швов так называемыми гамма-луча.ми, которые излучаются различными радиоактивными вещест­
вами: радием, мезоторием, эманацией радия и искусственными
изотопами \ кобальта, цезия, иридия, европия и др.*
* Изотопы — атомы какого-либо элемента,
ный вес.
имеющие
различный атом­
185
Радиоактивное вещество помещается в специальные ампулы,
которые хранятся в свинцовых контейнерах \ Излучения радио­
активных веществ вредны для человеческого организма. Свинцо­
вый контейнер поглощает излучения. Схема просвечивания свар­
ных швов га'мма-лучами показана на рис. 151.
Согласно ГОСТ 7512—55 (методы контроля рентгенографиро­
ванием и гаммаграфированием), по характеру распределения де­
фекты объединяются в следующие группы: группа А — отдельные
дефекты, группа Б — цепочка дефектов и группа В — скопление
дефектов.
У л ь т р а з в у к о в о й м е т о д заключается в том, что так
называемые ультразвуковые
К ож у х сВиииоВ1^1й ^
колебания (свыше 50 000 24)
пропускают через металл
шва. Эти колебания прохо­
дят
через однородный ме­
ймлупа
талл, но отражаются, если
встречают на пути неметал­
лическое* включение, поры,
Нассетпа
трещины. Отраженные коле­
улавливаются иска­
Рис. 151. Схема просвечивания свар­ бания
ных швов гамма-лучами:
телем и преобразуются в
а — закрепление ампулы на механическом
электрические импульсы, ко­
штативе; б — закрепление ампулы при по­
торые дают на специальном
мощи магнита
приборе сигнал о наличии
дефекта в сварном шве.
Метод магнитной дефектоскопии
основан на
принципе использования магнитного рассеяния (замыкания маг­
нитных потоков через воздух), возникающего в местах располо­
жения дефектов во время намагничивания контролируемого шва.
ВНИИстройнефть разработал магнитографический метод кон­
троля качества сварных швов.
В отличие от других магнитных методов контроля при магни­
тографическом методе контроля производится фиксация (закреп­
ление) возникающего потока рассеяния на ферропленке, которая
подается намагничиванию и для магнитной звукозаписи.
После «записи» каждый элемент ленты, соприкасавшийся с
контролируемым швом, будет иметь различную намагниченность.
Наибольшую намагниченность будут иметь участки ленты, соот­
ветствующие местам расположения наибольших по величине де­
фектов швов. Если ленту пропускать через аппарат для воспро­
изводства магнитной звукозаписи и передавать импульсы (быст­
рые электромагнитные возмущения) на электронный осцилло­
граф (прибор для записи электрических колебаний), то по вели­
чине и форме отклонения луча на экране осциллографа можно
судить о характере дефекта.
Контейнер — ящик, сосуд.
1 86
КОНТРОЛЬНЫ Е
ВОПРОСЫ
1. Какие существуют способы контроля сварных швов?
2. Как производится контроль наружным осмотром?
3. Как производится испытание на плотность?
4. Какие виды испытания применяют для Определения механической
прочности сварных швов?
5. Какими методами определяют внутренние пороки сварных швов?
Г Л А В А XV
ГАЗОВАЯ РЕЗКА
§ 84. Основы процесса газовой резки
Газовая резка металла представляет собой процесс сгорания
металла в струе кислорода.
Металл в месте начала резки должен быть нагрет до темпе­
ратуры его горения в кислороде. При сгорании металла в кисло­
роде образуется большое количество тепла, за счет которого на­
греваются соседние частицы металла, и поэтому, начавшись, про­
цесс резки идет непрерывно.
Газовой резке поддаются те металлы, которые удовлетворяют
следующим условиям.
1. Температура воспламенения металла в атмосфере кисло­
рода должна быть ниже температуры его плавления, так как в
противном случае металл будет плавиться и переходить в жидкое
состояние, прежде чем начнет сгорать в кислороде.
2. Окислы металла должны плавиться при более низкой тем­
пературе, чем металл, иначе струя режущего кислорода будет
встречать твердые частицы окислов, которые будут мешать про­
цессу резки.
3. Теплопроводность металла не должна быть большой, чтобы
не было быстрого отвода тепла от места резки.
Всем этим условиям удовлетворяют железо-углеродистые
сплавы, содержащие до 2% углерода.
Кислородная резка чугуна невозможна, так как чугун пере­
ходит в жидкое состояние значительно раньше, чем нагревается
до температуры воспламенения его в кислороде.
Возможность применения газовой резки для специальных ста­
лей определяется характером и количеством примесей.
Например, марганцовистые стали с содержанием марганца до
13% и углерода 1,3% режутся удовлетворительно; во избежание
трещин рекомендуется перед резкой металл подогреть. Хромистые
стали с содержанием хрома выше 5—7% не поддаются кислород­
ной резке вследствие образования большого количества тугоплав­
ких окислов хрома.
Некоторые специальные стали, не поддающиеся кислородной
188
резке обычным путем, режутся специальными методами резки
(с применением флюса).
Исследования показывают, что влияние тепла при кислородной
резке на структуру металла имеет место в меньшей степени, чем
при других способах. Например, при резке ножницами в холодном
состоянии стали толщиной 15—30 мм получается наклеп металла
на 10—15 мм от края резки, тогда как при кислородной резке
структура металла изменяется на глубину 1,2—2 мм. Предел
прочности на разрыв вблизи края реза повышается на 3—4 кг!ммс одновременным падением удлинения до 5%.
При применении автоматов для кислородной резки чистота
кромок реза получается настолько чистой и ровной, что не тре­
буется никакой дополнительной обработки.
Кислородная резка широко используется в различных обла­
стях техники. Особенно удобно применять резку металла по кри­
вым линиям. Газовая резка часто экономичнее других способов,
особенно при резке толстого металла.
Газовую резку применяют при изготовлении машинострои­
тельных деталей. Большое применение газовая резка находит при
удалении прибылей или литников в литейных цехах, разрезке
броневых плит большой толщины и т. д. Газовая резка применяет­
ся также при заготовке листов под сварку — обрезка, снятие фа­
сок и т. д.
Для производства кислородной резки необходимо иметь: аце­
тиленовый генератор или растворенный ацетилен в баллоне; кис­
лород в баллоне; редуктор для понижения давления кислорода;
газовый резак и резиновые шланги для подвода кислорода и аце­
тилена к резаку.
В качестве горючих газов применяют, кроме ацетилена, и дру­
гие газы, например водород, нефтяной газ, пропан, светильный
газ, коксовый газ, метан и др., а также жидкости — керосин и
бензин.
♦
§ 85. Ацетиленовые генераторы
Ацетиленовый генератор представляет собой аппарат, в кото­
ром карбид кальция разлагается водой, в результате чего полу­
чается горючий газ ацетилен.
СаСз + 2Н2О = С0Н2 + Са(ОН)2
карбид
кальция
ацетилен
Ацетиленовые генераторы различны по производительности и
конструкции. Газорезчику приходится иметь дело главным обра­
зом с переносными ацетиленовыми генераторами небольшой про­
изводительности.
Генератор МГ (рис. 152). Этот генератор работает по прин­
ципу «вода на карбид» и является переносным генератором низ­
кого давления.
Корпус генератора 9 разделен перегородкой 10 на две ч а с т и 189
верхнюю и нижнюю, которые соединены двумя циркуляционными
трубами 13. В нижней части генератора имеются две камеры 14
для зарядников. Зарядник разделен на шесть секций вертикаль­
ными перегородками разной высоты. В секции зарядника укла­
дывают карбид. Для отвода ацетилена из зарядников служат тру­
бы / / и 12, соединяемые муфточкой 5, которые выводят ацетилен
в нижнюю часть генератора, служащего газгольдером. По мере
накопления ацетилена в нижней части генератора уровень воды в
верхней части генератора поднимается, так как по циркуляцион­
ным трубам 13 под давлением ацетилена вода переходит в верх­
нюю часть генератора.
Из нижней части генератора ацетилен по трубе 5 уходит в
шланг через очиститель 7, трубку 16 и водяной затвор 15.
Вода подается в зарядные камеры по трубе 4 и трехходовому
крану 3 из кольцевого резервуара 17, опоясывающего верхнюю
часть корпуса 9. Вода заполняет секции зарядника поочередно.
Сперва вода заливает секцию с самой низкой перегородкой. Вы­
деляющийся ацетилен поднимает в камере давление, и доступ воды
из сифонной трубки 4 прекращается. По мере расходования аце­
тилена давление падает и вода заполняет вторую секцию, что дает
новую порцию ацетилена и т. д.
После разложения карбида в одном заряднике трехходовым
кграном 3 направляют воду во вторую камеру.
Пуск генератора производится следующим образом. Наливают
в корпус воду до уровня 50 мм выше перегородки 10. Краник 18
на водяном затворе 15 при этом должен быть открыт, чтобы вы­
190
тесняемый из нижней части генератора воздух мог свободно ухо­
дить. Кольцевой резервуар 17 наливается водой до краев. Трех­
ходовой кран 3 при этом должен быть закрыт. Зарядники загру­
жают карбидом грануляции 15 X 25 или 25 X 50 мм до половины
высоты каждой секции. Камеры закрывают плотно крышками и
после этого перекрывают кран 3 на правую камеру. После того
как появится ацетилен, открывают краник 7, через который аце­
тилен вытесняет своим давлением воздух из камеры. Таким обра­
зом, правая камера подготовлена к работе. После этого треххо­
довым краном 3 открывают доступ воды в левую камеру через
трубку 2, на которой и ведут работу. Таким образом, одна из ка­
мер включается в работу, а другая подготовляется к работе и экс­
плуатация производится без перебоев.
Как только уровень воды в верхнем резервуаре поднимается,
что указывает на на­
полнение
газгольдера
ацетиленом, начинают
отбор газа в резак че­
рез кран 18.
Очиститель 7 имеет
крышку, закрываемую
гайкой 6. В очиститель
загружается специаль­
ная масса (гератоль).
Производительность
генератора МГ состав­
ляет 2000—2500 л!час.
Перезарядка камер при
полной производитель­
ности занимает 15—25
мин. Расход воды на
1 кг карбида составляет
5—5,5 л. Единовремен­
ная загрузка карбида
кальция 2—2,5 кг. Д ав­
ление ацетилена 400—
600 мм вод. ст. Разме­
ры генератора: высота
Рис. 153. Схема генератора ГНВ-1,25
1140 мм, диаметр 590
мм; вес без воды 80 кг.
Достоинством генератора МГ является достаточная произво­
дительность, повышенное давление газа, удобное обслуживание,
высокий коэффициент полезного действия.
К недостаткам следует отнести невозможность работать па
крупном карбиде и перегрев ацетилена в камере при работе с
перегрузкой.
Генератор ГНВ-1,25 (рис. 153). Этот генератор также низ­
кого давления, переносный. Корпус генератора 8 разделен на две
191
части перегородкой 9. Генератор имеет одну зарядную камеру 13.
Нижняя часть корпуса соединена с зарядной камерой резиновым
шлангом 12 через кран 11. На корпусе генератора помещен водя­
ной затвор 2, соединенный с газовым пространством генератора
трубой 6 и резиновым шлангом 5. Генератор наполняется водой
до отмеченного меткой уровня.
При заливе водой кран 11 должен быть закрыт, а кран 4 на
водяном затворе открыт.
В водяной затвор заливается вода через воронку 3 до уровня
контрольного крана 1. Корзинку 14 заполняют карбидом каль­
ция, вставляют в зарядную камеру (реторту) и закрывают каме­
ру крышкой. Для поступления воды в зарядную камеру откры­
вают краник 11. Образующийся ацетилен выходит из камеры по
трубе 10 в нижнюю часть корпуса генератора, вытесняя из нее
воду в верхнюю часть. Поступление воды в камеру продолжается
до тех пор, пока уровень воды в генераторе не станет ниже кра­
на 11. При дальнейшем поступлении ацетилена из камеры в газосборник давление в генераторе и камере будет повышаться. Вода
будет вытесняться в конусообразный сосуд.7, открытый сверху.
Поэтому давление в генераторе и камере будет повышаться мед­
леннее,-чем в начале, так что дальнейшее разложение карбида и
выделение ацетилена уменьшается.
По мере отбора газа из генератора давление в нем падает.
Вода из сосуда 7 вновь заполняет камеру и газообразование уве­
личивается. Если давление в генераторе понизится до 230—250 мм
вод. ст., то вода в нижней части генератора поднимется до уровня
крана 11 и начнет поступать в камеру.
При давлении газа в генераторе, равном 250—260 мм вод. ст.,
прекращается подача воды в камеру.
Таким образом, генератор работает автоматически, регулируя
процесс разложения карбида в камере в зависимости от расхода
газа.
Преимущество этого генератора состоит в довольно устойчи­
вом поддержании давления газа, а недостаток — в низком давле­
нии ацетилена (ниже, чем у генератора МГ).
ГенераторйГ повышенного давления. При работе на ацетиле­
не повышенного давления легче регулируется пламя горелки,
горелка работает более устойчиво и спокойно, дает меньше
хлопков. Поэтому целесообразно применять ацетиленовые генера­
торы с давлением ацетилена 0,09—0,3 ат, например генератор
ГВР-1,25-М.
Техническая характеристика генератора ГВР-1,25-М
Нормальная производительность....................1,25 м^1час
Максимальная производительность . . . .
‘\,Ъ м^1час
Единовременная загрузка карбида . . . .
4 /сг
Грануляция к а р б и д а ........................................ 2 5 x 5 0 и 50X80
Давление ацетилена в зависимости от ре­
жима работы
............................................. 0,15—0,30 ат
1 92
Высота генератора
Диаметр генератсира...........................
Вес генератора без воды и карбида
935 мм
480 мм
50 кг
Правила обращения с ацетиленовыми генераторами. При ра­
боте с ацетиленовыми генераторами необходимо соблюдать сле­
дующие основные правила техники безопасности.
После пуска воды в зарядную камеру необходимо продувать
генератор первыми порциями газа, выпуская их наружу.
Перед зажиганием горелки нужно все ацетиленовые трубо­
проводы и шланги продуть ацетиленом для удаления из них остат­
ков воздуха.
При работе на открытом воздухе и температуре его ниже 0*
генератор следует утеплять.
Водяной затвор должен быть всегда заполнен водой до надле­
жащего уровня. Проверять уровень воды в затворе следует от­
крытием пробного краника затвора.
Нельзя заш1адывать в загрузочные камеры карбид в большем
количестве, чем это предусмотрено для данного типа генератора.
В корпусе генератора всегда должно быть достаточное коли­
чество воды.
Нельзя перегружать генератор, т. е. расходовать ацетилен
сверх нормы для данного генератора.
Генератор следует промывать от ила не реже двух раз в ме­
сяц.
В случае замерзания генератора при работе на открытом воз­
духе зимой отогревание можно производить только горячей водой
или паром, но ни в коем случае не огнем.
В случае пропуска газа в соединениях необходимо немедлен­
но его устранять.
При ремонте генератора сваркой необходимо предварительна
несколько раз промыть его, полностью заполняя генератор водой.
Нельзя устанавливать генератор вблизи очагов огня.
Расстояние от очага огня до генератора должно быть не ме­
нее 10 м. Нельзя находиться у генератора с горящей папиросой.
§ 86. Водяные затворы
Водяной затвор предохраняет генератор от попадания в него
искры при обратном ударе пламени в горелке. О б р а т н ы м
у д а р о м п л а м е н и называется внезапное воспламенение аце­
тилено-кислородной смеси в канале сварочной горелки или ре­
зака. Пламя может передаться в ацетиленовый шланг горелки и
если на его пути не создать препятствие в виде водяного затвора,
то обратный удар пламени попадет в газгольдер, что может при­
вести к взрыву.
Водяные затворы бывают разных систем. Во всех системах
препятствием к проникновению огня в газгольдер служит вода.
1 3 -5 1 6
19 3
Устройство водяного затвора показано на рис. 154.
В сосуд 7 наливают воду до уровня контрольного краника 1,
Ацетилен подается по трубке 3 и отводится в
шланг через краник 2, Трубка 6, называемая
предохранительной, оканчивается воронкой 5,
через которую в затвор наливается вода. З а ­
слонка 4 препятствует выбрасыванию воды при
обратных ударах.
При нормальной работе ацетилен из труб­
ки 3 проходит через воду и уходит через кра­
ник 2 в шланг. При обратном ударе, когда
взрывчатая смесь ацетилена с кислородом или
Рис 154 Схема в
о
- ^ большой быстротой попадает в водядян ого затвора
НОЙ затвор через краник 2, вода под давлением
взрывной волны заполняет трубку с? и не пу­
скает взрывную волну или пламя дальше в
газгольдер генератора. Конец трубки 6 оголяется из-ггод воды, и
взрывная волна вместе с частью воды выбрасывается через во­
ронку 5 в атмосферу.
При давлениях ацетилена свыше 0,15—0,2 ат применяют водя­
ные затворы среднего давления.
Рис. 155. Схема устройства и работа водяного
затвора среднего давления
Схема водяного затвора среднего давления изображена на
рис. 155, а. При нормальной работе газ свободно проходит через
обратный клапан 1, газораспределитель 2, каплеотбойник 5 и нип­
пель 4 в горелку. При обратном ударе пламени вода давит на
клапан 1 (рис. 155,6). Клапан закрывается и прекращает проход
взрывчатой смеси или пламени через затвор в трубку 6 и далее в
194
генератор. Давлением взрывной волны разрывается мембрана 5, и
взрывчатая смесь выбрасывается из затвора наружу.
§ 87. Баллоны
Баллоны для газов представляют собой стальные цилиндриче­
ские сосуды, имеющие внизу выпуклое днище, а вверху узкую
горловину. В горловине сделана конусная резьба, в которую ввер­
нут запорный вентиль. Вентиль закрывается стальным колпаком,
который навертывается на резьбе. Резьба имеется на кольце, на­
детом на горловину баллона. Колпак предохраняет вентиль бал­
лона от повреждения во время перевозки. На нижнюю часть бал­
лона прочно насажен башмак, обеспечивающий устойчивость
баллона в вертикальном положении.
Емкость баллона для кислорода 40 л, наружный диаметр
219 мм, толщина стенки 8 мм, высота 1390 мм. Такой баллон ве­
сит без кислорода около 70 кг.
Кислородные баллоны рассчитаны на рабочее давление 150 ат.
Их испытывают гидравлически на давление 225 ат.
Снаружи кислородные баллоны окрашены в синий цвет и
имеют надпись черными буквами «Кислород».
Верхняя сферическая часть баллона не окрашивается и на ней
выбиваются паспортные данные: завод-изготовитель, тип балло­
на, его порядковый заводской номер, вес в килограммах, емкость
в литрах, рабочее и испытательное давление в атмосферах, дата
изготовления и срок следующего испытания, клеймо ОТК заводаизготовителя. Здесь же выбиваются клейма инспекции Госгортех­
надзора при последующих осмотрах и испытаниях баллона, ко­
торые производятся через каждые три годы.
Чтобы подсчитать количество кислорода, содержащегося в
данном баллоне, нужно водяную емкость баллона в литрах (40 л)
умножить на давление кислорода в атмосферах.
В баллоне при давлении кислорода 150 ат содержится кисло­
рода 40 X 150 = 6000 л.
Необходимо строго оберегать вентиль и баллон от попадания
на них масла и жиров, так как масло и жиры способны самовос­
пламеняться в атмосфере кислорода.
Баллоны для ацетилена окрашены в белый цвет и имеют над­
пись красными буквами: «Ацетилен». Ацетиленовые баллоны рас­
считаны на рабочее давление 15 аг и испытываются гидравличе­
ски на 30 ат.
Ацетилен при давлении 1,5—2 ат взрывоопасен. Когда ацети­
лен находится в очень узких каналах, способность его к взрыву
снижается и он может подвергаться давлению до 20 ат.
Для безопасного хранения в баллонах ацетилена под давле­
нием баллоны заполняют специальной высокопористой массой,
имеющей большое количество мельчайших каналов — пор. В ка13*— 516
195
честве такой массы применяют пемзу, инфузорную землю, дре­
весный активированный уголь и пр.
Для увеличения количества ацетилена, вмещающегося в бал­
лоне, пористую массу в баллоне пропитывают ацетоном. Один
объем ацетона при одной атмосфере и при комнатной температуре
растворяет 23 объема ацетилена. В баллоне ацетилен растворяет­
ся в ацетоне под давлением 15 ат.
Когда открывают вентиль баллона, ацетилен выделяется из
ацетона и в виде газа выходит через редуктор в шланг горелки.
Для подсчета количества ацетилена, находящегося в баллоне,
нужно емкость баллона в литрах умножить на давление в атмос­
ферах и на коэффициент 9,2. Например, в баллоне емкостью
40 л при давлении 15 ат находится растворенного ацетилена
40X15X9,2 = 5520 л.
§ 88. Редукторы для сжатых газов
Редуктором называется прибор для понижения давления и
поддержания постоянства рабочего давления газа.
Рис. 156. Схема устройства и работы редуктора
Редукторы для кислорода
позволяют устанавли­
вать рабочее давление в пределах от 1 до 15 ат, а для ацетилена
от 0,2 до 1,5 ат.
Схема устройства и работы редуктора показана на рис. 156.
Газ высокого давления из баллона входит через штуцер 7 и кла­
пан 6 в корпус редуктора 3. Клапан 6 имеет пружину 5, которая
прижимает его к седлу. Клапан снабжен эбонитовым уплотните­
лем.
196
Клапан 6 имеет штифт, упирающийся на опорный дискрезиновой мембраны 4. С другой стороны мембраны расположена на­
жимная пружина 2. Действуя регулирующим винтом 1, можно
через пружину 2 перемещать мембрану вверх, открывая тем са­
мым проход для газа из камеры высокого давления в камеру низ­
кого давления 5 (рис. 156, б). По мере поступления газа в каме­
ре 5 будет повышаться давление, которое в конце концов заставит
мембрану переместиться вниз, и клапан 6 закроет проход газа в
камеру низкого давления (рис. 156, а). По мере забора газа из
камеры низкого давления в горелку давление будет падать, и пру­
жина 2 вновь откроет клапан 5. Газ вновь начнет поступать в ка­
меру, пока давление в камере не уравновесит пружину, и клапан 6
закроется.
Таким образом, в камере 5 будет автоматически поддерживаться постоянное давление, которое может регулироваться
степенью натяжения пружи­
ны 2 регулировочным винтом 1.
Запорный вентиль 10 от­
крывает доступ газа в шланг,
присоединенный к горелке.
На рис. 156 изображена
схема однокамерного редукто­
ра. Бывают также двухкамер­
ные редукторы, в которых ка­
меры расположены одна за дру­
гой. Двухкамерные редукторы
сложнее, но обеспечивают бо­
лее постоянное рабочее давле­ Рис. 157. Ацетиленовый редуктор:
1 — хомут; 2 — нажимной винт
ние газа.
Ацетиленовые редукторы по своей конструкции и принципу
действия анологичны кислородным.
Ацетиленовые редукторы присоединяются к вентилю ацетиле­
нового баллона при помощи специального хомутика 1 с нажим­
ным винтом 2 (рис. 157).
Присоединение кислородного редуктора к вентилю кислород­
ного баллона производится при помощи накидной гайки. На шту­
цере, прокладке и резьбе накидной гайки не должно быть следов
масла, жира и грязи.
После присоединения редуктора к вентилю баллона необхо­
димо ослабить его регулирующий винт, после чего постепенно от­
крывать вентиль баллона. Когда стрелка манометра высокого дав­
ления перестанет перемещаться по шкале и остановится на деле­
нии шкалы, соответствующем давлению газа в баллоне, можно
вентиль баллона полностью открыть и приступить к регулирова­
нию рабочего давления. Манометры редуктора должны быть всег­
да исправны.
13**
197!
§ 89. Резаки
Резаком называется горелка для кислородной резки металлов.
Схема кислородного резака изображена на рис. 158. Резак
имеет два ниппеля — кислородный 12 и ацетиленовый 11. Ниппели
присоединяются накидными гайками к штуцерам рукоятки 10 ре­
зака. Кислород по трубке 13 подается к вентилю 15 и далее по
15Режущий ицсли1/од 13
/5
Киспирид
11
/ ^
с т
о я
геж ущ ий иислород
Рис. 158. Схема ацетилено-кислородного резака
трубке 16 попадает в головку резака 3 и выходит через централь­
ный канал внутреннего мундштука 1, образуя режущую струю
кислорода. Второй путь кислорода — через вентиль 14 в цент­
ральный канал инжектора 7. Здесь кислород, проходя с большой
скоростью, подсасывает ацетилен, количество которого регули­
руется вентилем 8. Инжектор 7 и вентили 14 и 8 находятся в кор­
пусе 9 резака.
В смесительной камере 5 кислород смешивается с ацетиленом,
и далее горючая смесь по трубке 4 проходит в головку резака и,
проходя через зазор между наружным мундштуком 2 и внутрен­
ним 1, сгорает, образуя подогревающее пламя.
Ядро подогревающего пламени должно иметь правильную,
резко очерченную форму.
Режущая струя кислорода должна находиться в центре подо­
гревающего пламени. Она может смещаться от центра, вследствие
смещения внутреннего или наружного мундштука, относительно
оси головки резака.
Подогревающее пламя может иметь неправильную форму
вследствие заусенцев и царапин на кромках мундштука, а также
засорения мундштука.
Частые хлопки в резаке могут быть в том случае, если имеют­
ся неплотности в месте посадки внутреннего мундштука в головку.
Для устранения неплотности нужно притереть уплотняющие по­
верхности в соединениях.
При зажигании резака ацетиленовый вентиль открывается
полностью, а вентиль для кислорода подогревающего пламени —
немного. После этого зажигают и регулируют пламя.
198
При тушении резака сначала закрывают ацетиленовый вен­
тиль, а затем — кислородный.
Регулирование давления кислорода и подбор мундштуков про­
изводится по табл. 25.
Т аблица
25
Характеристика мундштуков для кислородной резки в зависимости
от толщины разрезаемого металла
Характеристика мундштуков в мм
Номер внутренних мундштуков
Номер наружных мундштуков
Давление кислорода в ат . .
Расход кислорода в М’^/нас . .
Расход ацетилена в м^/час . .
Скорость резки в мм1мин . .
Толщина металла (низкоуглеродистая сталь)
в мм
5
25
50
100
200
300
1
1
3
2 .5
0 ,6
556
2
1
4
5 .2
0 ,7
370
3
1
6
8 .5
0 ,8
260
4
2
8
18,5
0 ,9
165
5
2
11
3 3 ,5
1 ,0
105
5
2
14
4 2 ,0
1 .2
80
Общий вид резака РР-53 показан на рис. 159.
Керосинорез. В качестве горючего в керосиновом резаке ис­
пользуются пары керосина или бензина. Комплект керосинореза
/ — резак; 2 — наружный мундштук; 3 — внутренние мундштуки; 4 — циркуль с
тележкой
состоит ИЗ бачка для жидкого горючего (керосина или бензина),
кислородного баллона, редуктора, резака и соединительных шлан­
гов.
На бачке для горючего имеется ручной насос, манометр и
вентиль, к которому припаяна трубка, доходящая почти до дна
199
бачка. Горючее в бачок наливают через отверстие, в которое ввин­
чивается насос. Вместимость бачка 5—5,5 л.
Ручным насосом давление в баке поднимается до 2—2,5 ат.
При открывании вентиля керосин под давлением подается по
шлангу к резаку.
Керосиновый резак (рис. 160) имеет ниппели 5 и 5, к которым
присоединяют кислородный и керосиновый шланги. Кислород по­
ступает через вентиль 7 и инжектор 11 в смесительную камеру 3.
Здесь происходит смешение его с парами керосина, поступающего
через ниппель 6 и асбестовую набивку 5, где керосин под дейст­
вием нагрева пламени подогревателя 4 испаряется. Горючая смесь
выходит через кольцевой зазор между мундштуками 1 и 2, где,
сгорая, образует пламя, подогревающее металл при резке. Регу­
лирование пламени производится вентилем 7 и маховичком 9.
Режущий кислород проходит через вентиль 10 по трубке 12
в центральный канал мундштука 1.
При зажигании керосинового резака необходимо нагреть ис­
паритель. Нагревают его каким-либо посторонним источником
огня (паяльной лампой) или выпускают небольшое количество
керосина на железный лист, зажигают керосин и на этом пламени
подогревают резак.
Давление в бачке должно быть не менее 2—2,5 ат. Открывают
вентиль для подогревающего кислорода и вентиль подачи горю­
чего в резак, после чего регулируют подогревательное пламя, ко­
торое должно иметь правильную, слегка колоколообразную
форму.
При эксплуатации керосинорезов необходимо соблюдать сле­
дующие основные правила.
1. При зажигании керосинового резака сначала необходимо
открывать вентиль подогревающего кислорода, а потом вентиль
для подачи керосина. Если при этом в резаке слышен стук, вен­
тили закрывают, и зажигание повторяют.
2. Давление кислорода должно быть установлено не ниже 4 ат.
Давление воздуха в бачке не должно падать ниже 2—2,5 ат во
200
избежание обратных ударов. Поэтому периодически следует про­
изводить подкачку воздуха в бачок.
3. Керосин перед наполнением бачка следует профильтровать,
пропустив через слой сукна и каустика (толщина слоя 150 мм),
для очистки от грязи и влаги.
4. Испаритель резака следует систематически прочищать от
нагара, тщательно промывая в горячей воде асбестовую набивку
испарителя.
5. Шланг для подачи жидкого горючего нужно хорошо закреп­
лять на ниппелях резака и бачка, так как при срыве шланга керо­
син начнет вытекать сильной струей и может вспыхнуть.
Резак керосинореза снабжается комплектом сменных мунд­
штуков, характеристика которых приведена в табл. 26.
Т а б л и ц а 26
Характеристика мундштуков для керосинореза в зависимости от толщины
разрезаемого металла
I
Характеристика мундштуков
Номер внутреннего мунд­
штука .....................................
Давление кислорода в ат .
Расход кислорода в мЦчас .
Расход кислорода в л1пог.м
Расход керосина в кг/час . .
Расход керосина в л1пог.м
Скорость резки в мм/мин .
Толщина разрезаемого металла {низкоуглеродис­
тая сталь) в мм
до 20
20-50
50-100
100— 200
1
2
3
7 -9
9 ,8 -2 0 ,2
1 0 9 0 -3 3 6 0
о ,9 - 1 , 1
1 0 0 -1 8 0
150— 100
4
9 -1 1
2 0 ,2 -3 2 ,6
3360 - 7 2 3 0
1 ,1 -1 ,3
1 8 0 -2 9 0
1 0 0 -7 5
5— 7
4— 5
5 .4 — 7 .6 7 , 6 - 9 , 8
134— 423 4 2 3 -1 0 9 0
0 ,7 — 0 ,8 о , 8 - 0 , 9
5 3 -1 0 0
2 5 -5 3
4 5 0 -3 0 0 300— 150
Специальные резаки. Кроме обычных резаков, применяются
специальные резаки для вырезки отверстий, резки труб, срезки
заклепок, вырезки дефектов в сварных швах и др.
По принципу устройства эти резаки ничем существенно не от­
личаются от обычных. Отличие заключается только в некоторых
конструктивных особенностях, связанных с назначением данного
резака.
§ 90. Технология газовой резки
Приступая к резке, необходимо подобрать мундштуки по тол­
щине разрезаемого металла. Для этого можно пользоваться
табл. 25 и 26. По этим же таблицам устанавливают и давление
кислорода.
Резку обычно начинают с кромки листа. Металл нагревают до
температуры воспламенения, пускают струю режущего кисло­
рода и начинают передвигать резак по линии разреза.
Если резку приходится начинать с середины листа, а не с
кромки, то в месте начала резки прожигают кислородом отвер­
стие, а затем начинают резку.
201
Чистота реза зависит от равномерности передвижения резака
и скорости резки.
При медленном передвижении резака поверхность разрезае­
мого металла сильно нагревается, рез получается широким и края
сплавляются. При слишком быстром ведении процесса резки ниж­
ние слои металла подогреваются недостаточно и рез получается
нечистым. Большое значение имеет также состояние поверхности
разрезаемого металла. Грязь, окалина и т. п. значительно ухуд­
шают качество разреза.
Простейшие приспособления — направляющая каретка, цир­
куль, направляющая линейка — значительно облегчают равномер­
ность передвижения резака и способствуют получению более чи­
стой кромки разреза.
Экономичность резки зависит от чистоты кислорода. Чем гряз­
нее кислород, тем выше должно быть давление, тем больше рас­
ход кислорода и тем больше времени идет на резку.
§ 91. Механизированная кислородная резка
При массовом изготовлении деталей целесообразно механизи­
ровать процесс резки.
При ручной резке даже опытные и квалифицированные резчи­
ки допускают иногда неровную поверхность разреза, оплавление
кромок, не вполне точное соблюдение формы деталей.
При автоматической резке можно избежать этих дефектов.
Рис. 161. Полуавтомат ПЛ-1 для резки
202
Кроме того, производительность автоматической резки выше руч­
ной.
Газорежущие машины бывают двух типов: 1) полуавтомати­
ческие, у которых передвижение осуществляется электродвигате­
лем, а направление резки — от руки; 2) автоматы, у которых пе­
редвижение и направление резака производятся автоматически.
Рис. 162. Стационарная газорезательная машина АСШ-1
Полуавтомат ПЛ-1 для газовой резки изображен на рис. 161.
Он весит 16,5 кг и предназначен для резки стали толщиной от 5
до 100 мм. Полуавтомат состоит из корпуса /, в котором помещен
механизм перемещения резака и электродвигатель 3. На корпусе
укреплен резак 2. Вентилями 4 производится регулирование пла­
мени и открывание режущего кислорода. Скорость передвижения
полуавтомата можно регулировать реостатом в пределах от 130
до 700 мм1мин. Приспособление 5 дает возможность производить
резку по окружности.
При направлении полуавтомата от руки пользуются рукоят­
кой 6. Подобные полуавтоматы с двумя резаками применяются
для обрезки кромок листов под сварку. Резаки могут устанавли­
ваться под углом до 40° к вертикальной плоскости.
Один из автоматов для газовой резки шарнирного типа АСШ-1
показан на рис. 162. На массивной колонке 9 укреплены шарнир­
203
ные рычаги 5 и На рычаге 4 укреплен резак 5. В верхней части
рычага 4 установлен электродвигатель 7, приводящий в движе­
ние магнитную головку 6, Эта головка катится по стальному шаб­
лону 8, описывая заданную фигуру. Резак 5 описывает такой же
контур, что и магнитная головка, вырезая этот контур из листа 2,
лежащего на столе 1.
Рис. 163. Труборез
С ПОМОЩЬЮ такого автомата можно вырезать детали габари­
том 750 X 1500 мм любой формы из стального листа толщиной до
100 мм с точностью до 0,3—0,5 мм.
На рис. 163 изображена газорезательная машина с ручным
приводом, предназначенная для обрезки труб и снятия фаски
перед сваркой их.
При вращении рукоятки 2 резак 1 передвигается по окружно­
сти трубы и производит резку фаски под установленным углом.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Что представляет собой процесс газовой резки металлов?
2. Каким условиям должен удовлетворять металл, подвергающийся газо­
вой резке?
3. Возможна ли газовая резка специальных сталей?
4. Каково влияние тепла при газовой резке на свойства металла?
5. Каковы области применения газовой резки?
6. Какое оборудование необходимо для газовой резки?
7. Какие применяются системы ацетиленовых генераторов и каков прин­
цип получения в них ацетилена?
8. Каковы основные правила обращения с ацетиленовыми генераторами?
9. Каков принцип работы водяных затворов?
204
10.
Как устроены баллоны для кислорода и ацетилена и их основные
данные (объем, размеры, вес, испытательное давление и пр.)?
И. Для чего служат редукторы, каков принцип их работы?
12. Как устроен резак и правила обращения с ним?
13. Каков принцип работы керосинореза?
14. Каковы основные приемы газовой резки?
15. Какие полуавтоматы и автоматы применяются для газовой резки и
каково их назначение?
Г л а в а XVI
ОРГАНИЗАЦИЯ ТРУДА И НОРМИРОВАНИЕ СВАРОЧНЫХ
РАБОТ
§ 92. Инструмент сварщика
Электрододержатели. Электрод одержателем
называется
приспособление для закрепления электрода и подвода к нему тока.
Электрододержатель является основ­
ным рабочим инструментом, от удоб­
ства и исправности которого зависят
работоспособность сварщика и каче­
ство сварки.
Электрододержатель должен удо­
влетворять следующим требованиям.
1. Зажимать электрод в удобных
для сварки положениях.
2. Обеспечивать надежный под­
вод тока к электроду.
3. Допускать
быструю
смену
электродов без прикосновения рукой
к токоведущим и нагретым частям.
4. Ручка электрододержателя не
должна сильно нагреваться.
5. Вес электрододержателя не
должен превышать 0,6 кг для макси­
мального тока 300 а.
Конструкций электрододержатеРис. 164. Типы электродо­
лей
очень много. Имеются очень про­
держателей
стые конструкции, легко выполнимые
в небольших мастерских, и более сложные, изготовляемые за­
водами.
Некоторые конструкции электрододержателей показаны на
рис. 164.
Сварщик должен бережно относиться к электрододержателю
и следить за его исправностью. Исправный и удобный электродо­
держатель — первое условие для высокопроизводительного труда
и получения хорошего качества сварки.
Сварочный провод. Сварочные провода или кабели подводят
ток от электросварочной машины к электрододержателю и к сва­
риваемому изделию.
206
Длина сварочного провода от машины до места сварки долж­
на быть не более 20—30 м, так как при большей длине значитель­
но понижается напряжение в проводах.
В качестве сварочного провода берется гибкий медный провод
марки ПРГН. Конец сварочного провода, ко­
торый непосредственно присоединяется к
электрододержателю длиной 2—3 ж, должен
быть особенно гибким. Поэтому он сделан из
большого числа медных отожженных и лу­ Рис. 165. Нако­
женых проволок малого диаметра (0,18— нечник для присое­
0,20 мм) , покрытых оплеткой из хлопчатобу­ динения сварочно­
го провода
мажной пряжи и слоем вулканизированной
резины.
Для предохранения сварочного провода от механического из­
носа его рекомендуется помещать в резиновые шланги.
Соединение проводов с зажимами сварочной машины произ­
водится при помощи наконечников (рис. 165). Все электрические
контакты при соединениях сварочных проводов должны быть чи­
стыми и плотно затянутыми.
Сечение сварочных проводов выбирают в зависимости от сва­
рочного тока с учетом возможности нагрева провода до 80°
(табл. 27).
Т аблица
27
Сечение сварочных проводов в зависимости от сварочного
тока
Наибольший допустимый ток в а
Сечение провода в мм^
200
25
50
70
95
300
450
600
Щитки и шлемы. Щитки и шлемы служат для предохранения
глаз и кожи лица сварщика от вредного действия лучей элек­
трической дуги.
Щитки и шлемы (рис. 166) изготовляют из легкого материала
(фибры, фанеры). Вес щитка (рис. 166,а)
и шлема (рис. 166, б) не должен превы­
шать 0,6 кг. Размер должен быть доста­
точным для защиты всего лица; козырь­
ки должны предохранять лицо и глаза от
отраженных лучей. Для наблюдения за
электрической дугой в щитке и шлеме
имеется вырез, окаймленный рамкой, в
которую вставлены специальные стекла.
Рис. 166. Щиток (а) и
Они поглощают большую часть видимых
шлем {б\
207
лучей и вредные для глаз и кожи невидимые ультрафиолетовые
и инфракрасные лучи дуги. Эти стекла имеют различную про­
зрачность. Стекла ЭС-100 применяются при сварке током до
100 а, ЭС-300 — при токе 100—350 а и ЭС-500 — при токе 350—
500 а. Вставленные в щиток или в шлем стекла ЭС снаружи при­
крываются обыкновенным бесцветным стеклом для защиты стек­
ла ЭС от брызг расплавленного металла. Это стекло заменяют
по мере потери прозрачности.
Рис. 168. Щетки для чистки
Щиток имеет снизу ручку, за которую сварщик держит его
левой рукой, а шлем имеет оголовье из двух фибровых лент, со­
единенных с корпусом шлема шарниром, подбородник и две фиб­
ровые полосы с пружинами для прижимания шлема к голове.
Во время перерыва в работе шлем легко откидывается на затылок.
Шлем удобнее щитка, так как он не занимает рук сварщика.
Вспомогательный инструмент сварщика. В качестве вспомо­
гательного инструмента сварщик должен иметь: молоток с заос­
тренным концом для отбивания шлака со швов (рис. 167); сталь­
ные щетки для очистки свариваемых деталей и швов: одну —
широкую на деревянной колодке (рис. 168, а), а другую— узкую,
торцовую, для очистки перед сваркой узких мест (рис. 168, б);
зубило и ручник для очистки швов от брызг металла и вырубки
дефектных мест в шве; набор шаблонов для проверки размеров
швов; стальное клеймо с условной маркой сварщика для клейме­
ния свариваемых швов.
§ 93. Сварочные кабины и их оборудование
При сварке изделий, размеры и вес которых позволяют про­
изводить работы на столах, устраивают специальные сварочные
кабины, которые защищают окружающих людей от действия лу­
чей сварочной дуги.
Примерная планировка кабины показана на рис. 169. В кабине
располагается рабочий стол 5, сварочный аппарат 4 (если свароч­
ные аппараты не помещаются в отдельном помещении), стул свар­
щика 2 и места для заготовленных под сварку деталей 1 и для
сваренных деталей 5.
208
Свободная площадь кабины должна составлять 3—4 мР'. Стен­
ки кабины для свободного притока воздуха должны не доходить
до пола на 250 мм. Вход в кабину закрывается брезентом, про­
питанным огнестойким составом. Стены кабины окрашивают ма­
товой краской в серый, голубой или желтый цвет.
Кабина должна быть оборудована
местной вентиляцией, схема которой пока­
зана на рис. 170.
Рабочий стол сварщика может быть
неподвижным (рис. 171, а) или вращаю­
щимся с регулированием по высоте
(рис. 171, б).
Высота стола для работы сидя долж­
на быть 0,5—0,6 ж, а для работы стоя
около 0,9 м.
Крышка стола 2 изготовляется из ли­
стовой стали толщиной 10—15 мм, а луч­
ше всего из чугуна толщиной около 25 мм,
так как в этом случае не будет коробле­
ния крышки от нагревания при сварке де­
талей. Площадь крышки стола должна
быть около 1
К одной из ножек стола приваривают
болт 5 (рис. 171, а) для крепления свароч­
ного провода. Рядом со сварщиком на
ножке стола имеется урна 1 для электро­
дов. Два ящика 4 используются для хра­
нения инструмента и документации.
Более удобным для работы является
вращающийся рабочий стол, который дает Рис. 169. Сварочная кавозможность уменьшить число переходов
бина
сварщика с одного места на другое или
число перестановок положения изделия.
Вращающийся стол сварщика должен иметь винтовой подъем,
чтобы сварщик мог регулировать его высоту по
своему росту (рис. 171, б).
Парасчетд
§ 94. Рабочее место сварщика вне кабины
Когда сварщик работает непосредственно у
свариваемого изделия в цехе или под откры­
тым небом, рабочее место его должно быть
огорожено переносными щитами или ширмами
(рис. 172) высотой 1,2— 1,5 м для защиты
окружающих от света сварочной дуги.
Если сварщик работает на некоторой высо­
те
(например
при сварке цилиндрических сосу­
Рис. 170.
Схема
дов
в
горизонтальном
положении), то приме­
местной вентиля­
няются переносные щиты на высоких штативах.
ции кабины
209
При работе внутри котлов или труб большого диаметра, на
днищах резервуаров, палубах судов и т. д. сварщик должен си­
деть или лежать на подстилке из резины или на деревянной ре­
шетке. При этом уменьшается опасность поражения электриче­
ским током, а также возможность простуды.
а)
6}
Рис. 171. Рабочие столы
При работе на большой высоте (при монтажной сварке) для
сварщика должны быть устроены подмости с перилами или по­
вешены люльки, которые
должны обеспечивать без­
опасность работы.
Рабочее место сварщика,
расположенное на открытом
воздухе, должно быть защи­
щено от осадков, ветра и
солнца устройством палаток,
зонтов, навесов, ширм и дру­
Рис. 172. Переносные защитные
гих защитных приспособле­
щиты
ний.
Электропровода при свар,
ке должны предохраняться от возможных повреждений и ударов
об острые края железа, от контакта с заземленными частями.
Для этого следует под электропровода подкладывать деревянные
подкладки, а сверху прикрывать досками, особенно в местах пе­
реходов через дорогу.
Электросварочные машины, находящиеся на открытом возду­
хе, должны быть защищены от дождя, снега, пыли и грязи наве­
сами или загородками с крышей легкого типа (деревянной, этер­
нитовой, толевой и др.)*
Для переноски электродов и ручного инструмента при монтаж­
ных работах сварщик должен иметь деревянный или легкий же­
лезный ящик с ручкой.
Освещенность рабочего места сварщика должна быть во всех
случаях достаточной.
210
§ 95. Организация рабочего места и снижение стоимости
сварочных работ
Для того чтобы производительно работать и получать свар­
ные швы высокого качества, сварщик должен уметь организовать
свое рабочее место. Прежде всего сварщик должен бережно от­
носиться к производственному имуществу и инструменту.
Сварочные провода надо надежно изолировать. Если изоляция
проводов износилась, необходимо на провода надеть резиновые
шланги соответствующего диаметра или обмотать их мешкови­
ной, парусиной и т. д.
Рекомендуется на сварочные провода, если они не имеют бро­
нированной изоляции, сразу надевать резиновые шланги или об­
матывать брезентом, не ожидая износа изоляции.
Электрическое и механическое соединение электрододержателя с проводом должно быть надежным, иначе электрододержатель сильно нагревается, что затрудняет работу сварщика.
Защитный щиток или шлем надо содержать вполне исправным
и следить за тем, чтобы стекла не были забрызганы каплями ме­
талла. Сварщик всегда должен иметь при себе металлическую
щетку, зубило, молоток.
Электроды следует хранить в специальном ящике, в котором
полезно иметь отделение для инструмента и для огарков электро­
дов.
При работе на монтаже сварщик должен работать на надеж­
ных подмостях с перилами. Если по условиям работы нельзя
пользоваться подмостями, сварщик обязан надеть предохрани­
тельный пояс, привязанный специальной цепью к закрепленной
конструкции.
Когда сварщик работает на высоте, следует иметь подручного
для регулирования тока на сварочном аппарате по сигналам
сварщика, а также для подноски электродов. При работе на сва­
рочных машинах типа ПАС эти обязанности выполняет моторист.
При организации сварочных работ в цехе необходимо сборку и
прихватку изделия выполнять силами менее квалифицированных
сварщиков-прихватчиков. Зачистку швов после сварки должен
производить специально выделенный для этой цели рабочий.
При многослойной сварке надо так организовать работу, чтобы
после наложения первого слоя сварщик переходил к следующему
изделию или участку шва, а подручный тем временем очищал
первый слой от шлака. После наложения первого слоя на втором
изделии или участке шва сварщик наплавляет второй слой на
первом изделии или участке шва, а подручный очищает шов на
втором изделии.
Сварщик должен постоянно стремиться к уменьшению расхо­
дов по производству сварки. Рационализируя свою работу, приме­
няя передовые методы, повышая производительность труда, свар­
2 11
щик не только увеличивает свой заработок, но и снижает себе­
стоимость изделия.
Мастер Старо-Краматорского завода им. Серго Орджоникидзе
Б. Т. Кац применил сварочный провод с двумя электрододержа­
телями при сварке электродами большого диаметра на повышен­
ном токе. Этим был устранен вынужденный простой, необходимый
для охлаждения электрододержателя.
Для снижения затрат надо экономно расходовать электроды.
Экономить нужно путем уменьшения величины огарков, т. е. пла­
вить электрод до огарка величиной не больше величины захваты­
вающих губок электрододержателя плюс 10—15 мм, чтобы не
замкнуть на дугу губки электрододержателя. Очень часто свар­
щики оставляют большие огарки, которые составляют 30—40%
длины всего электрода. Например, имея электрод длиной 350 мм,
сварщик отбрасывает огарки длиной 100 мм, что составляет око­
ло 30% потерь. Если же сварщик будет отбрасывать огарки дли­
ной 50 мм, то потери на огарки снизятся до 15 %. Длина элек­
трода должна быть стандартной. Если резать электрод длиной не
450 мм, а 350 мм, то огарок длиной 50 мм по отношению к элек­
троду 350 мм составит 15% потерь, а по отношению к электроду
450 мм — всего 11%.
Много средств можно сэкономить, наплавляя швы точно по
размерам, предусмотренным чертежом. При неправильном выборе
сварочного режима замечается излишнее разбрызгивание метал­
ла, что тоже увеличивает расход электродов.
Экономя электроды, можно значительно снизить стоимость из­
готовления конструкции, так как обычно вес наплавленного ме­
талла, расходуемого на конструкцию, составляет от 1 до 2% веса
всей конструкции. Поэтому если цех выпускает в месяц, предпо­
ложим, 100 т сварных конструкций, то расход электродов в на­
плавке составит приблизительно 2 г. При средних потерях в 25%
общий вес электродов, расходуемых цехом в месяц, будет состав­
лять примерно 2,66 т, т. е. непроизводительно теряется 660 кг.
Не меньшую статью расходов при сварочных работах состав­
ляет стоимость электроэнергии. Сварщик всегда должен помнить,
что в моменты, когда дуга не горит, а сварочный агрегат не вы­
ключен, он потребляет электроэнергию холостого хода, а агрегат
ПАС — бензин. Поэтому при всех более или менее длительных
перерывах в работе следует сварочные машины выключать.
Бережно обращаясь со сварочным оборудованием, своевремен­
но сообщая мастеру о всех неполадках и повреждениях, сварщик
также способствует снижению стоимости изготовления сварных
металлоконструкций и изделий, так как затраты на ремонт обору­
дования ложатся в виде начислений на стоимость изделий.
Необходимо в определенные промежутки времени (например
один раз в месяц) проверять состояние оборудования и произво­
дить, если требуется, предупредительный ремонт, что уменьшит
потребность в капитальном ремонте.
212
Передовые сварщики проявляют инициативу в работе и улуч­
шают организацию рабочего места, стремясь к повышению про­
изводительности труда.
Сварщик Днепропетровского завода им. Молотова М. И. Кли­
мов применил повышенный ток при сварке электродом диаметром
6,5 мм (400—450 а). Но повышенный ток может быть причиной
образования подрезов, особенно при сварке угловых швов. По­
этому М. И. Климов, кроме поступательного и поперечного дви­
жения электродов, в случае надобности совершает также неболь­
шие возвратные движения в сторону вертикального листа (при
сварке таврового шва). Это дает возможность заполнить наплав­
ленным металлом места, в которых могли появиться подрезы.
Рис, 173. Схема организации рабочего места для одновременной
сварки двумя сварочными тракторами типа ТС-17:
1 — сварочный многопостовой генератор; 2 — ящик для хранения флюса;
3 — ящик для хранения сварочной проволоки; 4 — стеллажи для укладки
«в лодочку» свариваемых элементов; 5 — местоположение сварщика; 6 —
столики для сварочных тракторов; 7 — сварочные тракторы; 8 — электро­
сварочная мащина для прихватки собираемых элементов
Обычно сварщики заменяют электроды в два приема: сначала
удаляют огарок и затем вставляют новый электрод. Сварщик того
же завода А. К. Яценко выполняет эту операцию за один прием.
Вставляемый им электрод, выталкивая имеющийся в электрододержателе огарок, сам становится на место последнего. В резуль­
тате т. Яценко выигрывает на этой операции 5—6 сек.
Сварщик Орского завода металлоконструкций И. В. Мальцев
предложил метод одновременной работы на двух сварочных
тракторах, обслуживаемых одним сварщиком. Применяя свой
метод при сварке элементов железнодорожных мостов и грейфер­
ных перегружателей, т. Мальцев сваривает за одну смену 7—
9 элементов, что составляет 250—300 пог. м шва, или 300—350%
дневной нормы выработки. При этом 65—70% шва принимается
с оценкой «отлично» и 30—35% — с оценкой «хорошо».
Схема организации рабочего места для одновременной сварки
двумя сварочными тракторами типа ТС-17 показана на рис. 173.
1 4 -5 1 6
213
Против одного конца каждого из стеллажей находится столик
для сварочного трактора, на который ставят трактор после нало­
жения очередного шва. Собранные под сварку элементы уклады­
вают в штабели рядом с рабочим местом.
Во время работы сварщик находится между стеллажами.
Перед началом работы сварщик проводит следующие подго­
товительные операции: ознакомление с заданием, установка смен­
ных шестерен на заданную скорость сварки и подачи электрода,
установка трактора в рабочее положение, проверка контактов,
смазка, засыпка флюса в бункера.
После открытия заслонки бункера включенный трактор начи­
нает сварку.
Сварщик проверяет пра­
вильность наложения шва и
подачи флюса йз бункера и
ведет наблюдение за пока­
заниями
амперметра
и
вольтметра. Через 10— 15
мин. после пуска тракто­
ра, убедившись в правильно­
сти и стабильности режима
сварки первого изделия (за
это время автомат проходит
— Чъ длины свариваемо­
го 11 -метрового элемента),
сварщик переходит ко вто­
рому стеллажу и включает
Рис. 174. Ящик для электродов
второй трактор. Встречное
направление движения трак­
торов облегчает сварщику их обслуживание на обоих стеллажах.
После того как трактор закончит наложение шва на первом
изделии, сварщик снимает его и ставит на столик. Затем таке­
лажники кантуют первое изделие, а сварщик наблюдает за окон­
чанием сварки вторым трактором, снимает его и ставит на второй
столик. Во время кантовки второго изделия сварщик устанавли­
вает и пускает в ход первый трактор для наложения второго шва
на первом изделии. Установив первый трактор и убедившись в
устойчивости его режима, сварщик снова переходит ко второму,
перекантованному за это время изделию и в указанной последова­
тельности продолжает работу.
Сварщик Старо-Краматорского завода им. Серго Орджоникид­
зе т. Рубан сократил вспомогательное время, уменьшил время на
смену электродов, применив приспособление в виде пустотелого
металлического ящика (рис. 174). Ящик изготовлен из железа
толщиной 2 мм; в его крышке, сделанной из изолирующего мате­
риала (фибры или сухой фанеры), просверлены отверстия диамет­
ром 8 мм. В таком ящике размещается 140 электродов. Когда пер­
вый электрод сплавится, сварщик не выбрасывает огарок, а со­
214
единяет его с оголенным концом целого электрода, установлен­
ного в ящике (электрод приваривается, так как дно ящика соеди­
нено с обратным сварочным проводом). Так он повторяет до тек
пор, пока все электроды, заряженные в ящик, не будут использо­
ваны. Это простое приспособление экономит электроды и сокра­
щает время на их смену.
§ 96. Нормирование сварочных работ
Производительность труда сварщика исчисляется в зависи­
мости от количества наплавленного им металла в единицу вре­
мени (например в час), которое, в свою очередь, зависит от ряда
причин.
К причинам технологического порядка относятся: величина
сварочного тока, диаметр и марка электродов, положение шва,
подготовка кромок и вид соединения.
К причинам организационного порядка относятся: организа­
ция подготовительных работ; квалификация сварщика; условия
работы (в цехе, на монтаже); организация контроля и инструк^
тажа.
Учет влияния всех этих факторов на количество наплавлс!Гного металла в единицу времени является задачей т е х н и ч е ­
ского нормирования.
Установление норм производится на основе научно обосно­
ванных расчетов и исследования большого числа практических
работ, проводимых в условиях правильной организации произ­
водства. При установлении норм проводится хронометраж, т. е.
по секундомеру-хронометру отмечается время, затрачиваемое на
определенную операцию, например на расплавление одного элек­
трода. Для установления правильной нормы проводится хро­
нометраж большого количества опытов, из них выводят среднюю
цифру времени, которую берут за основу при расчете нормы для
данных условий работы.
Количество наплавленного металла при дуговой электро
сварке может быть достаточно точно выражено формулой
где ^ — количество наплавленного металла в г;
/ — ток в а;
/ — время в часах;
сг — коэффициент наплавки, который показывает, какое ко­
личество металла наплавляется в час током в 1 а.
Величина коэффициента наплавки колеблется в довольно боль­
ших пределах и зависит от рода тока, марки электродов и других
факторов. Например, при тонкой обмазке (меловой) можно при­
нять 01 = 7,4 г/а-ч\ при толстой обмазке ОММ-5 ос =7,25 г!а-ч\ при
обмазке ЦМ-7 а = 9 г/а-ч.
И*
215
При ручной сварке в производственных условиях дуга у свар­
щика горит не беспрерывно, а обрывается при смене электрода,
очистке шва, перемещении для выполнения других работ и т. д.
Следовательно, дуга в течение часа работы сварщика горит не
полный час, а меньше. Число, показывающее какую часть времени
горит у сварщика дуга по отношению ко всему рабочему времени,
называется к о э ф ф и ц и е н т о м
использования сва­
р о ч н о г о п о с т а . Этот коэффициент изменяется в зависимо­
сти от условий работы и организации рабочего места сварщика.
Он всегда меньше 1 и колеблется от 0,4 до 0,9.
Чем лучше организовано рабочее место, чем меньше сварщик
отвлекается от основной работы — сварки, тем выше коэффициент
использования поста. У лучших сварщиков он приближается к
единице, т. е. сварщик варит все рабочее время, делая перерывы
только на смену электродов.
Н о р м ы в ы р а б о т к и на сварочные работы обычно уста­
навливаются в погонных метрах шва в зависимости от вида шва,
его размеров и положения. Эту норму можно перевыполнить за
счет увеличения коэффициента использования поста. Для свар­
щика норма выработки дается в погонных метрах Н1ва за час или
рабочий день (8 час.).
Н о р м а в р е м е н и указывает, сколько часов или долей часа
должен затратить сварщик на сварку 1 пог. м шва. Норма време­
ни определяется из норм выработки делением единицы на норму
выработки в час. Если норма выработки для какого-то шва со­
ставляет 2 пог. м в час, то норма времени будет:
— = 0,5 часа на 1 пог. м.
2
Для нормирования сварочных работ на строительных площад­
ках составлены так называемые «Единые нормы выработки и рас­
ценки на сварочные работы». В них в виде таблиц даются нормы
в часах на 10 м шва и расценки для различных видов швов, тол­
щин и положений шва в пространстве. Указывается также и раз­
ряд работы.
Согласно этим нормам и расценкам, сварщикам выписывают
рабочие наряды, в которых проставляется вид шва, количество
погонных метров и расценка.
Расценки за метр шва пол}^аются путем деления дневной та­
рифной ставки для данного разряда на 8 и умножения на норму
времени в часах.
пример. Определить расценку для вертикального шва в стык с 1/-образной подготовкой, толщиной 10 мм. Разряд — 5-й. Норма времени на 1 м
равна 0,72 часа. Дневная тарифная ставка 5-го разряда для металлистовсдельщиков 23 руб. 64 коп. Расценка определяется:
23,64X 0,72
8
216
= 2 р. 13 к.
Кроме норм рабочего времени, сварщику необходимо дать нор
му расхода электродов, которая устанавливается следующим об­
разом. Известно, что не весь электрод переходит в шов в виде
наплавленного металла. Часть электрода остается нерасплавлен­
ной в виде огарка, и некоторая часть тратится на разбрызгивание
и угар. В среднем при ручной сварке тратится на огарки 15% и
на угар и разбрызгивание 10%, т. е. всего 25% теряется непроиз­
водительно. В шов же переходит, следовательно, в среднем толь­
ко 75% веса стержней электродов. Чтобы наплавить 1 кг метал­
ла, необходимо взять электродов не 1 кг, а во столько раз боль­
ше, во сколько 100 больше 75, т. е. в 1,33 раза больше, так как
— л; 1,33. Таким образом, на каждый килограмм наплавленного
75
металла шва надо взять 1,33 кг электродов.
Вес наплавленного металла на 1 пог, м шва определяется по
табл. 28.
Таблица
2В
Вес наплавленного металла на 1 пог, м шва
Толщина шва в мм
Тип шва
3
4
5
6
8 1 10
12 11 1'* 11 16
18 1 20
Стыковой без скоса . 0,120 0,17 0,24 0,30
Стыковой У-образный,
угол 70° ....................
0,26 0,36 0,62 0,90 1,24 1,66 2,19 2,80 3.40
Угловой ......................... 0,054 0,10 0,15 0,22 0,39 0,61 0,88 1,18 1,54 1,95 2.41
В табл. 29 приведен вес электродов с тонкой обмазкой
стандартной длине.
Т аблица
при
2^
Вес электродов с тонкой обмазкой при стандартной длине
Диаметр
электрода
в мм
2
3
4
5
Вес
Длина электрода ^
в мм
] одного электрода 100 электродов
в г
в кг
1
300
350
450
450
Число электродов
в пачке весом
10 кг
7.4 ^
19,3
44,2
0,74
1,93
4,42
519
226
58,8
5,88
146
99,2
135,1
9,92
13,51
101
16,96
27,65
59
6
450
7
8
450
450
169,6
10
450
276,5
1350
74
36
217
Средний расход электроэнергии, затрачиваемой на 1 кг на­
плавленного металла, можно определить по табл. 30.
Таблица
Средний
расход
30
электроэнергии на плавление 1 кг наплавленного металла
Вид сварочного агрегата
Сварочный трансформатор .................................
Однопостовой генератор постоянного тока
Многопостовой генератор постоянного тока
Средний расход электро­
энергии на 1 кг наплав­
ленного металла в к в т-н
3 ,5 -4 ,о
6.0 -
8,о
8 .0 -
10,0
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Каким требованиям должен удовлетворять электрододержатель?
2. Какой марки провод следует применять в качестве сварочного про­
вода?
3. Какие стекла применяются в качестве светофильтров в щитках и
шлемах?
4. Как должна быть оборудована кабина для сварки?
5. Как должно быть организовано рабочее место сварщика вне кабины?
6. За счет чего сварщик может снизить себестоимость сварочных работ?
7. Что такое техническое нормирование?
8. Как подсчитать количество наплавленного металла?
9. Что называется коэффициентом использования сварочного поста и
от чего зависит его величина?
10. Что называется нормой выработки и нормой времени?
11. Как определяется расценка за метр шва?
12. Как определяется норма расхода электродов?
Г л а в а XVII
ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ
§ 97. Излучения сварочной дуги и защита от них
Электрическая дуга излучает видимые световые лучи и неви­
димые для глаза инфракрасные и ультрафиолетовые лучи. Все
они в разной степени влияют на человеческий организм.
Ослепительно яркий свет электрической дуги, который в
10 тысяч раз сильнее света, безопасно переносимого глазом, не
позволяет смотреть на дугу незащищенным глазом.
Ультрафиолетовые лучи оказывают вредное влияние на глаза
и кожу человека, вызывая на ней явления загара. Эти лучи пора­
жают наружные части глаза, вызывая даже при кратковремен­
ном действии воспалительное заболевание наружных частей
глаза (электрофтальмию). При этой болезни появляется силь­
ная боль в глазах, ощущение насыпанного в глаза песка, свето­
боязнь и слезоточение.
Действие излучений дуги на кожу и глаза человека на рас­
стоянии 15—20 м сильно ослабляется, а при большем расстоянии
оно делается уже практически незаметным.
Кожа и глаза должны быть защищены от действия лучей
дуги. Кожа тела защищается обычной рабочей одеждой. Лиио
защищается щитком или шлемом, кисти рук — рукавицами, а
глаза — специальными стеклами, вставляемыми в щиток или
шлем. Защитные стекла (светофильтр) для сварщиков применя­
ются марки ТС-3. Для сварщиков предназначаются три класса:
ЭС-100, ЭС-300 и ЭС-500. Для сварки током соответственно 100,
300 и 500 а.
Свет электрической дуги, отраженный от светлой или блестя­
щей поверхности, может попасть в глаза, поэтому необходимо
окрашивать все щитки, шлемы, переносные ширмы, стены каби­
нок и стены сварочных цехов в светлые матовые тона с приме­
нением цинковых белил, желтого крона или титановых белил,
которые поглощают ультрафиолетовые лучи.
Для защиты от лучей электрической дуги не только сварщи­
ка, но и окружающих его лиц, случайных или постоянных, дол­
жны применяться следующие меры:
2Ш
место сварки должно быть обязательно огорожено перенос­
ными фанерными щитам'и или ширмами; при работе вне цеха
следует, если возможно, ставить брезентовые палатки или дру­
гие ограждения;
в сварочный цех не должны допускаться люди без защитных
очков или щитков;
в местах производства сварочных работ должны быть круп­
ные надписи, предупреждающие об опасности лучей сварочной
дуги для глаз.
§ 98. Предохранение от поражения электрическим током
Электросварщик в процессе работы все время имеет дело
с электрическим током. Прикасаясь к токоведущим частям сва­
рочной цепи, свариваемому изделию, сварочному столу, электрододержателю, электроду и др., сварщик пропускает через свое
тело большие или меньшие токи.
Токи до 0,01 а не опасны для жизни, но вызывают болезнен­
ные ощущения. Токи 0,1 а и выше снертельны. Величина тока,
проходящего через тело человека, определяется напряжением
между точками прикосновения и общим сопротивлением цепи,
включающей тело человека.
Сопротивление человеческого тела непостоянно и зависит от
многих причин. Наибольшее сопротивление имеет кожа человека.
Влажная кожа лучше проводит электричество, чем сухая. На­
пряжения, с которым приходится иметь дело электросварщику,
непосредственно для жизни не опасны при нормальных условиях
работы. Но сварщик должен помнить, что его сварочный аппа­
рат присоединен к силовой сети с напряжением, представляю­
щим для него опасность, и в случае неисправности сварочного
аппарата это напряжение может появиться на электрододержателе, на корпусе сварочного аппарата и на свариваемой детали.
Это бывает в случае порчи изоляции обмотки электродвигателя
или первичной обмотки сварочного трансформатора. В таких слу­
чаях при прикосновении к металлическим частям машины или ап­
парата чувствуется удар током. Чтобы избежать опасных послед­
ствий, необходимо заземлять кожухи и корпуса электросварочных
машин и аппаратов.
Особую осторожность нужно соблюдать при работе в кот­
лах, резервуарах, трубах, имеющих хорошее соединение с зем­
лей, так как вследствие малого переходного сопротивления ток
может стать опасным для жизни сварщика даже при напряже­
нии холостого хода сварочной машины.
Поэтому при работе на стальных конструкциях, находящих­
ся непосредственно на земле или стоящих на фундаментах, свар­
щик должен избегать одновременного прикосновения к кон­
струкции и к неизолированным токоведущим частям сварочной
цепи.
220
Если сварщик во время сварки лежит или стоит на стальной
конструкции, то в этих случаях необходимо подстилать резино­
вый коврик или работать в резиновых калошах.
Прикасаться голыми руками к токоведущим частям свароч­
ной установки можно только при выключенном рубильнике.
Если сварщик заметил, что при прикосновении к частям сва­
рочной машины или трансформатора, не находящимся под напря­
жением, ощущается удар током, он обязан немедленно заявить
об этом своему непосредственному начальнику и электромонтеру
с тем, чтобы неисправность была устранена.
При работе с осциллятором нужно помнить, что вторичное
напряжение трансформатора осциллятора равно примерно
2500 в. Хотя мощность аппарата невелика (0,4 вт), а ток имеет
высокую частоту, при которой уменьшается опасность пораже­
ния, все же необходимо быть очень осторожным при работе с
осцилляторами. Нельзя забывать, что во время горения дуги
осциллятор безопаснее, чем при разомкнутой дуге. При переры­
вах в работе необходимо выключать цепь осциллятора.
В случае поражения электрическим током необходимо до
прибытия врача оказать потерпевшему первую помощь. Для
этого прежде всего, не касаясь потерпевшего, надо его обесто­
чить, если тело продолжает быть в контакте с токоведущей
частью цепи. Обычно для этого достаточно выключить рубиль­
ник первичной цепи сварочной установки. После этого, если по­
терпевший не подает признаков жизни, нужно приступить к ис­
кусственному дыханию и продолжать его до прихода врача.
Пострадавшего кладут на спину так, чтобы голова лежала
немного ниже тела. Платье и белье, стесняющие свободное ды­
хание, должны быть расстегнуты.
Искусственное дыхание производится следующим образом.
Надо стать на колени близ головы потерпевшего, лицом к нему,
взять обе его руки около локтей и медленно тянуть их назад так,
чтобы их кисти почти сошлись за головой. В этом положении
руки следует продержать 2—3 сек., затем их плавно отводят
обратно, сгибают и прижимают локти пострадавшего к бокам
груди. Через 2—3 сек. отводят руки опять за голову и повторяют
эти движения возможно равномернее около 15 раз в минуту.
Если рот пострадавшего судорожно сжат, челюсти его нужно
осторожно чем-нибудь разжать (куском дерева, рукояткой кар­
манного ножа и т. п.).
Если естественное дыхание не появляется, не нужно отказы­
ваться от попыток оживить потерпевшего и продолжать произво­
дить искусственное дыхание до прихода врача, по крайней мере,
в течение 2 час. Ноги можно растирать время от времени теплым
куском шероховатой материи, шерстью или мягкими щетками.
Когда сознание вернется к потерпевшему, его следует оста­
вить в лежачем положении и наблюдать за ним, предупреждая
волнения и резкие движения.
221
§ 99. Предохранение от ожогов
Во время сварки капли и брызги металла могут попасть в
карманы, складки одежды, за сапоги, прожечь одежду и причи­
нить ожоги. Для предохранения от этого следует иметь соответ­
ствующую спецодежду — брезентовую куртку и брюки из плот­
ного брезента, причем карманы у куртки должны обязательно
закрываться клапанами. Вправлять куртку в брюки запрещает­
ся. Брюки должны быть длинные, закрывающие ботинки, носить
их следует навыпуск. Обувь должна быть плотно зашнурована.
Голова должна быть прикрыта головным убором без козырька,
так как он мешает щитку.
При работе с большим током, когда выделяется много тепла,
следует надевать длинный кожаный фартук с нагрудником.
§ 100. Общие мероприятия по технике безопасности
К числу мероприятий по технике безопасности также необхо­
димо отнести:
1) хорошую вентиляцию, обеспечивающую удаление вредных
газов, выделяющихся при сварке;
2) обеспечение сварщику удобного положения во время ра­
боты;
3) при сварке на высоте — наличие предохранительного по­
яса, привязанного к закрепленной конструкции;
4) создание благоприятных температурных условий при
сварке.
Необходимо помнить, что при сварке всегда летят раскален­
ные частички металла, брызги, которые, попадая на воспламе­
няющиеся материалы, могут вызвать пожар.
При сварке на монтаже, на строительной площадке, где мо­
гут быть сухие доски, стружка, пакля и другие горючие мате­
риалы, всегда нужно быть очень осторожным и принимать соот­
ветствующие противопожарные меры.
Особо следует отметить работы по ремонту сваркой баков и
резервуаров, которые содержали бензин, керосин и другие го­
рючие жидкости или газы. При выполнении этих работ необхо­
димо быть особенно осторожным. Заварку таких баков можно
производить только после полного удаления как жидкого горю­
чего, так и паров его, чтобы не чувствовалось даже запаха горю­
чего. В таких случаях удаление паров лучше всего производить
пропариванием горячим водяным паром. Для безопасности свар­
ку бочек из-под бензина можно производить, заполнив их водой.
При работе внутри котлов, баков и т. д. необходимо обеспе­
чить хорошую вентиляцию. Если вентиляция недостаточная, не­
обходимо снаружи ставить подручного, который должен наблю­
дать за сварщиком и в случае необходимости подать ему по­
мощь.
222
Все вновь поступающие на предприятие сварщики должны в
обязательном порядке проходить инструктаж по технике без­
опасности.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Как влияют излучения электрической сварочной дуги на кожу и глаза
человека?
2. Какие меры должны применяться для защиты сварщика и окружаю­
щих его лиц от лучей электрической дуги?
3. От чего зависит величина тока, проходящего через тело человека?
4. Почему надо заземлять кожухи и корпуса электросварочных мащин
н аппаратов?
5. Какие меры предосторожности следует соблюдать при работе внутри
резервуаров, труб, котлов?
6. Каковы правила обращения с осциллятором?
7. Что нужно делать до прибытия врача с человеком, пораженным
электрическим током?
8. Как производится искусственное дыхание?
9. Как предохранить себя от ожогов при оварке?
10. На что нужно обратить особое внимание при сварке на монтаже, на
строительной площадке?
11. Какие меры предосторожности следует соблюдать при ремонте свар­
кой сосудов из-под горючего?
список
И С П О Л Ь ЗО В А Н Н О Й Л И Т Е Р А Т У Р Ы
Ц е г е л ь с к и й В. Л., Ж д а н о в
В. А., Электросварочное дело.
изд. 4, Машгиз, 1954.
Ж д а н о в В. А., Ц е г е л ь с к и й В. Л., Технология дуговой сварки.
Машгиз, 1948.
Н а в р о ц к и й Д. И., Последовательность сборки и сварки металлеконструкций и способы борьбы с короблением. Б-чка сварщика-новатора. Ле
нинград.
Демянцевич
В. П., Автоматическая электродуговая и электро
шлаковая сварка. Б-чка сварщика-новатора. Ленинград.
3 е м 3 и н В. Н., Ручная электродуговая сварка малоуглеродистой
стали. Б-чка сварщика-новатора. Ленинград.
П е т р о в Г. Л., Процессы, происходящие при сварке. Б-чка свар
щика-новатора. Ленинград.
Д а в и д с о н И. Д., Изготовление сварных цистерн методом свора
чивания, журн. «Сварочное производство» № 2, 1956.
Х в а с т у н о в Н. Г., Газовая резка. Б-чка сварщика-новатора. Ле­
нинград.
Справочник электросварщика, Машгиз, 1954.
Г а л а к т и о н о в А. Т., П а ц к е в и ч И. Р., С т а д н и к о в Г. Д.
Электросварщик. Машгиз, 1954.
Руководство по электрошлаковой сварке. Под редакцией Б. Е. Пато­
ка, Машгиз, 1956.
Б е л о у с Н. Н., Сварка шестерен под защитой углекислого газа,
журн. «Сварочное производство» № 3, 1956.
Г л и з м а н е н к о Д. Л., Сварка и резка металлов, Трудрезервиздат, 1955.
Технологические правила по электросварке арматуры железобетонны>
/ ТП-2-54
V
конструкций, “т:----------- — , Москва, 1954.
V Минстрой /
Р ы б а к о в В. М., В о щ а н о в К. П., Технология ручной дуговой свар­
ки, Машгиз, 1953.
Ц е г е л ь с к и й В. Л., Машины и аппараты для дуговой сварки
на строительстве, Госстройиздат, 1951.
О Г Л А В Л Е Н И Е
Стр,
Введение
. . . .
Способы сварки
. .
.
.............................................................3
.......................................................................
5
Г л а в а I. Основные сведения по металловедению
§ 1. Свойства м е т а л л о в ...................................................................................7
§ 2. Внутреннее строение металлов и сплавов ....................................... 12
§ 3. Черные металлы
.1 3
§ 4. Термическая обработка стали
......................................................
15
§ 5. Цветные металлы
......................................................................................... 17
Глава
II.
Основные сведения по электротехнике
§ 6. Электрическая ц е п ь ........................................................................... ..... , 20
§ 7. Электрические единицы и з м е р е н и я ....................................................20
§ 8. Закон О м а ..............................................................................................
21
§ 9. Работа и мощность электрического т о к а ..........................................23
§ 10. Выделение тепла электрическим током..............................................
24
§ 11. Электромагнетизм
.........................................................................................25
§ 12. Электромагнитная индукция
...............................................................
26
§ 13. Генераторы постоянного тока
......................................................
26
§ 14. Принцип работы электрического двигят'еля постоянного тока .
,28
§ 15. Получение переменного однофазного т о к а ..................................... 28
§ 16. Трехфазный т о к ....................................................................................... 28
§ 17. Вращающееся магнитное п о л е -......................................................... 30
§ 18. Электрические двигатели переменного тока
. . . .
. . 30
§ 19. Т рансф орм аторы .........................
........................................
, , 31
§ 20. Электрические измерительные п р и б о р ы ........................................
32
Глава
III. Условные обозначения сварных швов на чертежах
§ 21. Чертеж сварной конструкции
§ 22. Обозначения сварных швов
Глава
................................... 34
.................... .....
34
IV. Электрическая дуга
§ 23. Электрические свойства д у г и ............................................................... . 3 8
§ 24. Сварочные свойства электрической дуги
........................................ 4 1
Г л а в а V. Оборудование для дуговой сварки
§ 25. Требования, предъявляемые к электросварочным генераторам
^и трансформаторам
..................................................................................... 45
§ 26. Основные электрические схемы электросварочных генераторов 46
§ 27. Однопостовые электросварочные агрегаты постоянного тока .
.49
225
§ 28. Электросварочные агрегаты с двигателями внутреннего сгорания 52
§ 29. Многопостовые электросварочные агрегаты постоянного тока. 54
§ 30. Основные электрические схемы сварочных трансформаторов . . 55
§ 31. Сварочные трансформаторы
...................................................................... 58
§ 32. О сц и л л я тор ы ......................................................................................................65
§ 33. Основные правила эксплуатации сварочного оборудования
. . 66
§ 34. Параллельная работа электросварочных машин и трансформа­
торов
....................................................................................................................68
Г л а в а VI. Электроды
§ 35. Металлургия сварки
...................................................
§ 36. Общая характеристика э л е к т р о д о в .........................
§ 37. Проволока для э л е к т р о д о в ........................................
§ 38. Обмазки для эл е к т р о д о в ..............................................
§ 39. Технология изготовления качественных электродов
71
76
77
78
80
Г л а в а VII. Сварные соединения и швы, техника их выполнения
§ 40. Сварные соединения
. .
83
§ 41. Стыковое соединение . .
83
§ 42. Соединение внахлестку
.
.84
§ 43. Соединение в тавр . . .
.8 5
§ 44. Типы ш в о в ........................
85
§ 45. Техника дуговой сварки .........................
.8 7
§ 46. Сварка швов в разных п о л о ж ен и я х .............................................
.9 2
§ 47. Сварка на постоянном и переменномт о к е ...............................................99
§ 48. Способы повышения производительности ручной дуговой сварки. 99
Глава
VIII. Деформации и напряжения при сварке
§ 49. Причины возникновения термических напряжений и деформаций 103
§ 50. Методы уменьшения сварочных деформаций и напряжений . . 105
Глава
IX. Сварка стальных конструкций
§ 51. Типы сварных конструкций........................................
§ 52. Процесс изготовления сварных конструкций
. .
§ 53. Сварка решетчатых конструкций
.........................
§ 54. Сварка листовых конструкций строительного типа
§ 55. Сварка резервуаров
...................................................
§ 56. Сварка трубопроводов
. . .
.........................
§ 57. Сварка машиностроительных конструкций
. . .
§ 58. Сварка арматуры железобетонных конструкций
§ 59. Сварка на монтаже
..................................................
Глава
ПО
ПО
111
111
112
114
116
118
124
X. Сварка специальных сталей
§ 60. Общие с в е д е н и я .................................................................
§ 61. Электроды для сварки специальных сталей . .
§ 62. Общие правила сварки легированных сталей . .
Глава
128
12Э
130
XI. Сварка чугуна
§ 63. Общие с в е д е н и я ......................... ..... ........................................................ 133
§ 64. Холодная сварка чугуна
....................................................................... 133
§ 65. Горячая сварка чугуна
............................................................................ 136
226
Глава
X II. Сварка цветных металлов
§ 66. Общие с в е д е н и я ..............................
§ 67. Сварка меди и ее сплавов . . .
§ 68. Сварка алюминия и его сплавов
Глава
XIII.
138
138
140
Автоматическая и полуавтоматическая сварка
§ 69. Общие принципы автоматической с в а р к и ..................................
§ 70. Сварочные головки
.......................................................................
§ 71. Флюсы
................................................................................................
§ 72. Электродная проволока
..................................................................
§ 73. Технология и техника выполнения автоматической сварки .
§ 74. Электрошлаковая с в а р к а ..................................................................
§ 75. Полуавтоматическая шланговая с в а р к а ...................................
§ 76. Автоматическая и полуавтоматическая сварка в струе газов
§ 77. Сварка с применением магнитного ф л ю с а ..............................
143
144
153
154
155
162
166
169
177
Г л а в а XIV. Контроль и приемка швов
§ 78. Пороки сварных ш в о в ............................................................................, 180
§ 79. Способы контроля ш в о в ........................................................................... 181
§ 80. Наружный осмотр
......................................................................................182
§ 81. Испытание на плотность
.......................................................................183
§ 82. Испытание механической прочности
........................................
. 184
§ 83. Определение внутренних пороков
................................... .... .
. 185
Г л а в а XV. Газовая резка
§ 84. Основы процесса газовой резки . . . .
§ 85. Ацетиленовые генераторы
.........................
§ 86. Водяные затворы
........................................
§ 87. Б а л л о н ы ............................................................
§ 88. Редукторы для сжатых г а з о в ....................
§ 89. Резаки
.............................................................
§ 90. Технология газовой резки
.........................
§ 91. Механизированная кислородная резка
Глава
188
189
193
195
196
198
201
202
XVI. Организация труда и нормирование сварочных работ
§ 92. Инструмент сварщика .
................................................................. 206
§ 93. Сварочные кабины и ихобор удование...................................................208
§ 94. Рабочее место сварщика вне к а б и н ы .................................................... 209
§ 95. Организация рабочего места и снижение стоимости сварочных
работ
.........................
. 211
§ 96. Нормирование сварочных работ
...........................................................215
Г л а в а XVII. Техника безопасности
§ 97. Излучения сварочной дуги и защита от н и х ................................... 219
§ 98. Предохранение от поражения электрическим т о к о м .................... 220
§ 99. Предохранение от о ж о г о в . ...................................................................... 222
§ 100. Общие мероприятия по технике б е з о п а с н о с т и .............................. 22-^
Автор Владимир Леопольдович Цегельский
Редактор Д. С. Шур
Научный редактор Б, Я. Летнее
Техн. редактор С. И. Раков
А05531.
Сдано в набор 12/1У 1957 г.
Подп. к печ. 10/У1 1957 г.
Формат бум. 60X92716—14,25 п. л.
В 1 п. л. 38.600 зн.
Уч.-изд. л. 13,77.
Уч. № 54/3170
Тираж 40.000 экз.
Цена 4 р. 20 к.
Тип. Трудрезервиздата, Москва, Хохловский пер., 7. Зак. 516.