124 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Сварка по способу славянова

Металлические конструкции. Аварии и безопасность.

Главное меню
Главная
Причины аварий
Классификация
Предупреждение
Партнеры
Контакты
Поиск
Профнастил
Аварии жилых домов
Крушения зданий
Металлография
Металлы и сплавы
Металлургия магния
Оборудование
Металлы
Главная Металлы и сплавы Ручная электродуговая сварка. Способ Славянова.

Ручная электродуговая сварка. Способ Славянова.

Ручная электродуговая сварка. Способ Славянова.

Способ Славянова. По способу Славянова применяется металлический электрод в виде проволоки. Дуга, возбуждаемая между электродом и основным металлом, плавит как основной металл, так и электрод, причем образуется общая ванночка, где перемешивается весь расплавленный металл. Таким образом, электрод здесь является одновременно и присадочным металлом.

Электродная проволока выпускается диаметром от 1 до 10 мм. Материал электродов должен обеспечивать необходимые механические и физические свойства шва (в первую очередь —высокую прочность и пластичность), поэтому допустимое содержание серы и фосфора в электродной проволоке для сварки черных металлов ограничивается 0,025—,04%. Для сварки стали чаще всего применяют мягкую стальную проволоку, содержащую 0,1—,18% углерода. Для сварки легированной стали применяют проволоку из стали марок Св-ЮГС, Св-ЮГСМ, Св-20ХГСА, Св-15М и др.

Из-за сложности технологического процесса в сварочных работах по способу Славянова могут принимать участие только высококвалифицированные специалисты. К сожалению пенсии у сварщиков в наше время оставляют желать лучшего, а негосударственное пенсионное обеспечение пока еще не получило широкую популярность.

При ручной дуговой сварке по способу Славянова пользуются почти исключительно покрытыми электродами, обмазанными с поверхности специальным составом. Покрытия электродов бывают тонкие (ионизирующие) и толстые (качественные).

Тонкие покрытия наносятся для повышения устойчивости горения электрической дуги; они обычно состоят из мела. Находящиеся в составе мела соединения кальция ионизируют газовый промежуток дуги. Вес ионизирующего покрытия составляет 1% от веса электрода, а толщина слоя обмазки колеблется в пределах 0,1 —0,25 мм.
Толстые (качественные) покрытия, кроме обеспечения устойчивости дуги, должны отвечать ряду других требований. Составы обмазок для толстых покрытий подбираются так, чтобы вокруг дуги создавалась газовая защитная атмосфера для защиты металла, стекающего в дуге, и металла ванночки от окисления и от растворения газов (например, азота). По мере плавления электродов обмазка переходит в шлак, равномерно покрывающий шов. Помимо защиты металла от окисления и поглощения азота, шлак замедляет его охлаждение, что способствует более полному выделению растворенных газов и повышению плотности шва. В случае необходимости легирования шва металла в состав обмазки вводят ферросплавы, содержащие нужные легирующие элементы.
Таким образом, в состав толстых покрытий входят ионизирующие (например, мел), газообразующие (например, мука), шлакообразующие (полевой шпат), раскислители (например, ферромарганец) и легирующие вещества. Вес качественного покрытия составляет 20% от веса электрода, а толщина слоя обмазки колеблется в пределах 0,25 — 0.35 d, где d — диаметр электрода.

Электроды без обмазки, в отличие от покрытых электродов, называют голыми.
При сварке голыми и тонкопокрытыми электродами металл шва не защищен от воздействия газов, поэтому он содержит увеличенное количество кислорода и азота, а вследствие быстрого застывания из металла шва не успевают выделиться неметаллические включения и газовые пузыри. Поэтому такие швы обладают пониженными качествами.

Во всех случаях, когда шов должен отвечать повышенным требованиям (большие нагрузки, давление газа или жидкости и пр.), применяют толстопокрытые электроды.

Дуговая сварка по методу Н.Н. Бенардоса и Н.Г. Славянова

Дуговая сварка — ручная и автоматическая — наиболее распространенный вид сварки. Изобрели дуговую сварку наши соотечественники Н. Н. Бенардос и Н. Г. Славянов. Первый из них в 1882 г. создал способ сварки угольным электродом, а второй в 1888 г. — способ сварки металлическим электродом.

Ручная дуговая сварка. В промышленности большей частью применяется электрическая дуговая сварка металлическим электродом. При этом способе соединение элементов конструкции производится следующим образом.

Схема ручной дуговой сварки.

В электрододержатель 1 вставляют металлический электрод 2. Между электродом и изделием (основным металлом) 3, к которым подводится ток от сварочного генератора Г, возбуждается электрическая дуга 4.Она представляет собой мощный источник тепла с температурой около 6000°С. Дуга расплавляет электрод 2 и основной металл 3, под дугой образуется сварочная ванна 5. Расплавленный металл электрода мелкими капельками поступает в сварочную ванну, где перемешивается с расплавившимся основным металлом. По мере остывания сварочной ванны с перемещением дуги по кромкам свариваемых листов жидкий металл отвердевает (кристаллизуется); образуется сварной шов 6, прочно соединяющий кромки листов. При сварке по способу Бенардоса в электрододержатель 1 вместо металлического вставляют угольный электрод 2 и для формирования шва вводят в зону дуги пруток присадочного металла 7. В остальном все происходит так же, как при сварке по способу Славянова.

На рисунке показаны основные типы сварных соединений: стыковое (а), тавровое (б), угловое (в) и нахлесточное (г).

Основные типы сварных соединений.

При сварке очень важно обеспечить устойчивое горение дуги и постоянство силы тока; без этого нельзя получить сварное соединение хорошего качества. В силу сказанного сварочные источники тока отличаются от обычных тем, что у них напряжение Uu на зажимах, к которым присоединяется цепь, не остается постоянным, а падает с увеличением в дуге тока Iд. О таких источниках тока говорят, что они имеют крутопадающую внешнюю характеристику.

Дуговую сварку можно вести как на постоянном, так и на переменном токе. Постоянным током дуга питается от сварочного генератора, а переменным током — от сварочных аппаратов, называемых трансформаторами.

Наша отечественная промышленность выпускает много различных типов сварочных генераторов и трансформаторов для ручной и автоматической сварки. Основные типы сварочных генераторов — ПС-500 и ПСМ-1000, а сварочных трансформаторов — СТАН-1, СТЭ-24, СТЭ-34 и ТСД-1000-3.

Электроды. Дуговая сварка по способу Славянова производится, как уже указывалось, плавящимся электродом. Это металлический стержень (электродная проволока), покрытый слоем смеси определенного состава, растворенной в жидком стекле. Покрытие делают способом окунания или способом прессования. Электроды со свежим слоем покрытия (обмазки) просушивают, затем прокаливают до полного удаления влаги.

Различают два типа электродов: простые и качественные. Простые электроды имеют тонкое покрытие, а качественные электроды — толстое покрытие. Назначение тонких покрытий — облегчить сварщику зажигание дуги и повысить ее устойчивость в процессе сварки. Толстые покрытия служат как для этих целей, так и для защиты металла шва от вредного влияния среды. При сварке качественными электродами в металл шва почти не попадает ни кислород, ни азот воздуха, поэтому прочность сварного соединения получается значительно более высокой, чем при сварке простыми электродами. По этой причине сварка конструкций почти всегда ведется качественными электродами.

Различное действие покрытий объясняется их составом. В тонкие покрытия входят ионизирующие и связующие вещества, качественные покрытия содержат, кроме ионизирующих и связующих веществ, также газообразующие, шлакообразующие, раскисляющие и легирующие вещества.

Основное достоинство ручной дуговой сварки в том, что этим способом можно получать соединения при любом пространственном положении шва — нижнем, вертикальном и потолочном. Многослойным швом, при соответствующей форме подготовки кромок, удается сваривать металл толщиной до 80 и даже до 100 мм. Так же преимуществам дуговой электрической сварки на постоянном токе следует отнести устойчивое горение дуги и больший или меньший разогрев изделия за счет использования прямой или обратной полярности. Недостатками являются низкий коэффициент полезного действия сварочных агрегатов постоянного тока и значительный расход электроэнергии на 1 кг наплавленного металла. Ручная дуговая сварка тонкого металла должна выполняться особенно тщательно; малейшая неточность, допущенная при ведении электрода, грозит проплавлением изделия насквозь, образованием прожогов.

В отношении производительности ручная дуговая сварка выгодна при соединении металла толщиной от 2 до 40 мм., при большей толщине металла производительность очень мала.

Сварка по Н.Н. Бенардосу и Н. С. Славянову.

Такая сварка металлов является изобретением русского ученого, академика В. В. Петрова, открывшего в 1802 г. явления дугового разряда и возможность использования выделяемой теплоты (около 6000°) дуги для расплавления металлов. Используя электрическую дугу, талантливые русские инженеры-изобретатели Н. Н. Бенардос (1842-1905), а несколько позднее — горный инженер Н. Г. Славянов (1854 — 1897) разработали новые способы сварки.

Н. Н. Бенардос в 1882 г. запатентовал способ дуговой сварки угольным электродом, а в 1888 г. Н. Г. Славянов предложил способ дуговой сварки, отличающейся от способа Бенардоса тем, что вместо угольного электрода он применил металлический электрод того же металла, что и металл свариваемой детали. Этот способ получил наиболее широкое применение.

При сварке по способу Бенардоса (рис. 25, а) свариваемая деталь помещается на плиту. Электрический ток подводится к свариваемому металлу 1 и электрододержателю 2, в котором зажат графитовый электрод 3, соединенный с сварочным генератором при помощи шинного шланга. Электрическая дуга 4, возникающая между электродом и металлом, имеющая температуру около 6000°, расплавляет основной металл и вводимую присадочную проволоку 5. При передвижении дуги расплавленный металл застывает и, затвердевая, образует прочный шов.

Рис. 25. Виды сварки:

а — по способу Бенардоса: 1 — свариваемый металл, 2- электрододержатель, 3 — графитовый электрод, 4 — электрическая дуга, 5 — присадочная проволока; б — по способу Славянова: 1 — свариваемый металл, 2 — электрододержатель, 3 — металлический электрод, 4 — сварочная дуга;

По способу Славянова (рис. 25, б) металлический электрод 3 плавится в сварочной дуге 4 и вместе с расплавленным основным металлом 1 образует жидкую ванну, заполняющую кромки свариваемых деталей. При этом способе сварки обычно применяется постоянный ток прямой полярности (минус на электроде и плюс на изделии), что обеспечивает устойчивость дуги, меньший расход электрода и лучший подогрев металла.

Дуга зажигается кратковременным соприкосновением электрода со свариваемым изделием. Электрическая дуга поддерживается на неизменном расстоянии между основным металлом и электродом. Это расстояние приблизительно равно диаметру электрода.

Сварка по способу Бенардоса в настоящее время в промышленности не имеет широкого распространения и применяется главным образом для сварки тонкостенных стальных деталей, а также для сварки цветных металлов и чугуна.

Сварка по способу Славянова получила наиболее широкое применение и осуществляется главным образом на постоянном токе.

Виды сварочных соединений. Виды сварочных швов.

Для того чтобы научиться качественно варить, недостаточно освоить только удержание электрической дуги. Помимо этого, нужно разбираться в том, какие бывают виды сварных соединений и швов. Начинающие сварщики нередко допускают грубейшие ошибки, например, не проваривают металл. А бывает, что готовые детали имеют слабое сопротивление на излом. В чем причина? В первую очередь в неверном выборе вида соединения, ошибках в технике. Сегодня предлагаем поговорить о различных видах сварки, видах сварных соединений, а также о дефектах! Сварной шов: определение Для начала определимся с определением сварного (сварочного) шва. Так принято называть закристаллизовавшийся металл, который в момент сварки находился в расплавленном состоянии. В структуру сварочного шва входят: зона наплавленного металла; зона механического сплавления; зона термического влияния; переходная зона к основному металлу. Сварное соединение: что это? Сварным соединением обычно называют ограниченный участок конструкции, который содержит один или более сварных швов. Именно по внешнему виду соединения специалист может определить квалификацию сварщика, понять, какой способ сварки применялся. Сварное соединение рассказывает и о технологическом предназначении конструкции. Сварные швы: классификация Опытные сварщики говорят: в основу классификации типов швов могут быть приняты самые разные факторы, например конструктивные и прочностные, геометрические и технологические. Если рассматривать швы с точки зрения месторасположения, их можно разделить на нижние, наклонные, горизонтальные и вертикальные. Нижний шов можно назвать не только самым простым, но и самым прочным. Дело в том, что сила тяжести металла позволяет лучше заполнить зазоры между соединяемыми поверхностями. К тому же этот тип является самым экономичным. Существуют определенные условия, так, к примеру, горелка или электрод обязательно должны быть направлены сверху вниз. Горизонтальный шов обычно формируется тогда, когда поверхности расположены перпендикулярно плоскости электрода. Расход флюсов и электродов при этом типе существенно увеличивается. При медленном ведении шва возможны потеки, а при быстром — непроваренные места. Качественные рольставни для красивой жизни! Более 20 цветов 6 типов ручных механизмов и электроприводы Защита от взлома! Узнать больше. SlickJump® Продукция соответствует требованиям ISO 9001 TUV CERT Значительно сложнее сделать качественный вертикальный шов. Здесь возрастают потери металла, увеличивается неравномерность (на финальном этапе сварки шов получается более толстым). Этот способ требует определенной классификации сварщика. Применяется он обычно для сварки труб или при скреплении больших конструкций. Самой сложной сварщики считают потолочную сварку. Как ее производят? Наносят шов прерывистой дугой. Сила тока при этом небольшая. Такой тип обычно используется при сварке труб, которые нельзя провернуть. Сварные соединения: типы и виды Предлагаем поговорить о том, какие виды сварных соединений по видам примыкания поверхностей бывают. В зависимости от таких факторов, как толщина металла, геометрическая форма деталей, требуемой герметичности соединения можно разделить сварные соединения на: тавровые; внахлест; стыковые; угловые. Все виды сварных соединений имеют свое предназначение, которое подходит под определенные потребности готовых элементов. Предлагаем рассмотреть эти виды подробнее! –

Стык Самый распространенный вид сварного соединения – стык. Его применяют, когда сваривают торцы труб, листы стали или какие-либо геометрические фигуры. Детали, которые присоединяют встык, отличаются по толщине изделия, по стороне накладывания шва. Можно выделить несколько подвидов соединений: одностороннее обычное; одностороннее, при котором края обрабатываются под углом в 45 градусов; одностороннее, при котором обрабатывается одна кромка под углом в 45 градусов; одностороннее, при котором фрезой снимается кромка на обеих деталях; двухстороннее, которое подразумевает обрез кромок под углом в 45 градусов с каждой стороны. Важно отметить, что при этом виде сварного соединения большую роль играет толщина свариваемых поверхностей. Если она не более 4 миллиметров, то применяется односторонний шов, а вот если толщина превышает 8 миллиметров, шов необходимо накладывать с двух сторон. Если же толщина изделия превышает 5 мм, однако шов нужно накладывать только с одной стороны, получив при этом высокую прочность, следует разделить кромки. Осуществлять его нужно с помощью напильника или болгарки, хватит и 45-градусного скоса. Угловое соединение Существует несколько вариантов углового соединения: односторонний – как с предварительной разделкой, так и без нее; двухсторонний – обычный и с разделкой. С помощью такого соединения можно скрепить между собой два элемента под любым углом. При этом первый шов будет внутренним, а второй – наружным. Этот тип идеально подходит для сваривания различных навесов и козырьков, кузовов грузовых автомобилей и каркасов беседок. Если нужно соединить две пластины с разной толщиной, этот вид сварного соединения по ГОСТу необходимо выполнять следующим образом: более толстую пластину следует расположить внизу, а тонкую – поставить на нее ребром. Электрод или горелка при этом должны быть направлены на толстую часть – так на детали не будет прожогов или подрезов. Соединение внахлест Две пластины можно сваривать не только встык, но и внахлест – слегка натянув одну на поверхность второй. Такой вид сварного соединения специалисты рекомендуют применять там, где требуется большая сопротивляемость на разрыв. Шов необходимо класть с каждой стороны – это позволит не только увеличить прочность, но и предотвратит накопление влаги внутри готового изделия. Тавровое соединение Этот тип аналогичен угловому соединению, однако есть и отличия – пластина, приставляемая ребром, должна выставляться не с краю нижнего основания, а на небольшом расстоянии. Классификация по технологии и форме шва Сварщики различают виды сварных соединений по типу сварных швов. Шов может быть: Ровный. Он достигается при оптимальных настройках сварочного аппарата и при его удобном положении. Выпуклый. Такой шов возможно получить при малой силе тока и прохождению в несколько слоев. Выпуклый шов требует механической обработки. Вогнутый. Получить такой шов можно только при повышенной силе тока. Для такого шва характерна отличная проплавка, к тому же он не требует шлифовки. Сплошной. Чтобы выполнить качественный сплошной шов, необходимо делать его непрерывно. Это предотвратит появление свищей. Прерывистый. Такой шов следует применять для изделий из тонких листов. Сварщик, знакомый с основными видами соединений и их принципиальными отличиями, может грамотно подобрать вид шва, способный удовлетворить основные требования по прочности и герметичности.

Дата добавления: 2018-05-12 ; просмотров: 1052 ; ЗАКАЗАТЬ РАБОТУ

Дуговая сварка и резка

В 1802 г. акад. В. В. Петров открыл явление дугового разряда. В 1882 г. русский изобретатель Н. Н. Бенардос предложил применить электрическую дугу для сварки металлов угольным электродом. В 1888 г. горный инженер Н. Г. Славянов заменил графитовый электрод металлическим. В настоящее время около 99 % работ, выполняемых дуговой сваркой, производится по способу Славянова. Дуговая сварка по распространению занимает первое место среди других видов сварки. Ее используют при производстве всех видов подвижного состава железнодорожного транспорта, морских и речных судов, котлов, автомобилей, подъемнотранспортных сооружений, трубопроводов для газов, жидкостей и сыпучих материалов, металлических конструкций и арматуры зданий, промышленных сооружений, мостов, узлов и деталей электрических, сельскохозяйственных и других машин и механизмов.

К числу металлов, свариваемых электрической дугой, относятся почти все конструкционные стали, серый и ковкий чугуны, медь, алюминий, никель, титан и их сплавы и другие металлы и сплавы.

Сварка по способу Бенардоса

. Сварка производится графитовым электродом с присадочным металлом от прутка или без него; сварка этим способом имеет ограниченное применение. Ею пользуются для соединения с отбортовкой тонких стальных заготовок, где не требуется присадочный металл, для цветных металлов и чугуна, а также для наплавки порошковых твердых сплавов. Обычно применяют постоянный ток, причем для устойчивости дуги и лучшего прогрева стыка при сварке пользуются прямой полярностью: заготовку включают анодом (+), а электрод — катодом (—).

Сварка по способу Славянова

. При сварке применяют металлический электрод в виде проволоки. Дуга возбуждается между электродом и основным металлом и плавит их оба, причем образуется общая ванночка, где перемешивается весь расплавленный металл. Электродная проволока выпускается диаметром от 0,3 до 12 мм. Для сварки углеродистой стали применяют проволоку марок Св08А, Св08ГС, Св10Г2, для сварки легированной стали различных марок — легированную проволоку марок Св08ГС, Св18ХГС, СвЮХМФТ, Св12ХПНМФ, Св12Х13, Св09Х16Н25М6АФ и др.

При ручной сварке пользуются электродами, покрытыми обмазкой. Обмазки бывают стабилизирующими, защитными и легирующими.

По толщине покрытия электроды бывают с тонкими, средними, толстыми и особо толстыми покрытиями. Тонкие покрытия являются стабилизирующими; они состоят из мела и жидкого стекла. Находящийся в составе мела кальций выделяется в плазме дуги, ионизирует ее, тем самым способствует устойчивости горения дуги.

Средние, толстые и особо толстые покрытия обеспечивают устойчивость горения дуги, а также защиту и легирование металла. Состав этих обмазок подбирается так, чтобы вокруг дуги создавалась газовая среда, защищающая металл электрода, стекающий в дуге, и металл ванночки от окисления и растворения в нем газов. По мере плавления электродов обмазка шлакуется и шлак равномерно покрывает шов, защищая металл от окисления и насыщения азотом. Кроме того, шлак замедляет охлаждение металла, что способствует выделению растворенных газов и уплотнению шва. В случае надобности в обмазку добавляют ферросплавы для легирования. Таким образом, в состав этих покрытий входят ионизирующие (например, мел), газообразующие (мука), шлакообразующие (полевой шпат) вещества, а также раскислители (ферромарганец) и легирующие компоненты. Во всех случаях, когда сварная конструкция должна выдерживать большие нагрузки, применяют электроды с толстыми и особо толстыми покрытиями, обеспечивающими прочность и вязкость шва, не уступающие основному металлу.

Электрические параметры дуги могут изменяться в широких пределах: применяют токи от 1 до 3000 А при напряжении от 10 до 50 В; мощность дуги — от 0,01 до 150 кВт. Такой диапазон мощности дуги позволяет использовать ее для сварки как мельчайших, так и больших и тяжелых изделий.

Аппаратура для сварки

. Дуговая сварка возможна на постоянном и переменном токах. Дуга на постоянном токе устойчивее, но расход электроэнергии выше. Для питания дуги постоянным током применяют генераторы и выпрямители.

Сварочные аппараты и генераторы делят на однопостовые — для питания одной дуги и многопостовые — для питания нескольких дуг. Для сварки используют стандартное напряжение тока (220, 380, 500 В).

Рисунок 44 Схема включения сварочного аппарата

На рис. 44 приведена схема включения сварочного аппарата переменного тока. Первичная обмотка П трансформатора 4 подключается к сети; ко вторичной обмотке В низкого напряжения (55—65 В) подключается регулятор тока (дроссель) 3. ток регулируется изменением индуктивного сопротивления дросселя: часть 2 сердечника может перемещаться с помощью винта от вращения рукоятки 1, при этом изменяется воздушный зазор с, а также регулируется сварочный ток.

Сварочные генераторы постоянного тока приводятся в действие электродвигателем или двигателем внутреннего сгорания.

Автоматизация электродуговой сварки. При ручной сварке сварщик должен поддерживать дугу, подавать электрод по мере его расходования и передвигать дугу вдоль шва. Автоматизация этих приемов приводит к автоматической сварке. Сущность способа автоматической дуговой сварки под флюсом состоит в следующем.

Рисунок 45 Автоматическая сварка

Сварочная головка 5 (рис. 45) подает в зону дуги электродную проволоку 3 из кассеты 6. Для питания дуги, образующейся между основным металлом 2 и электродной проволокой, обычно пользуются переменным током. По мере образования шва 9 головка 5, а с ней и дуга автоматически перемещаются вдоль разделки 1. Вместе с головкой перемещается и бункер 4, из которого в разделку шва перед дугой засыпают гранулированный флюс. Таким образом, сварка протекает под слоем флюса, защищающего наплавляемый металл от воздуха. Часть флюса расплавляется от соприкосновения с дугой и при остывании образует корку 8, покрывающую шов. Сыпучий флюс, оставшийся поверх корки, отсасывается в бункер через сопло и шланг 7. Автоматическая сварка под слоем флюса в 5—10 раз производительнее ручной сварки.

Дуговая сварка в среде защитных газов. Дуговая сварка в среде защитных газов — углекислом, аргоне или гелии — обеспечивает лучшую, чем при сварке покрытыми электродами или под слоем флюса, защиту от воздействия кислорода и азота воздуха, лучшее использование тепла дуги. Вместе с тем сварка в среде защитных газов не заменяет названные способы сварки, а применяется в машино и приборостроении там, где эти способы не дают необходимых результатов.

Для сварки в струе углекислого газа применяют горелкидержатели (рис. 46).

Рисунок 46 Горелка держатель

Дуга 4 горит между заготовкой 5 и электродной проволокой 1, которая автоматически подается с постоянной скоростью. Подвод тока к проволоке обеспечивается через контактные сапожки 2. Сварка выполняется на переменном или постоянном токе. Углекислый газ в зону сварки подается через сопло 3; к горелке он поступает от баллона. Образующийся при сварке оксид железа раскисляется марганцем и кремнием, которые в повышенном количестве содержатся в электродной проволоке. Сварку в углекислом газе широко применяют для углеродистой стали, заварки дефектов стальных отливок, наплавки и восстановления изношенных деталей.

Сварка в инертных газах (аргоне, гелии или их смесях) применяется для коррозионностойких сталей, титана, алюминия, меди, никеля, их сплавов и сплавов магния. Сварка выполняется плавящимся или неплавящимся электродом, постоянным или переменным током. Общая схема установки для сварки плавящимся электродом аналогична установке при сварке в углекислом газе; электродная проволока применяется того же состава, что и основной металл. В качестве неплавящегося электрода используют вольфрамовую проволоку, которую устанавливают в горелку. Для заполнения разделки кромок в зону дуги вводят присадочный металл.

Дуговая резка. Резкой с использованием дуги разделяют металл не выжиганием, а расплавлением. Этот способ применяют для резки углеродистой и легированной сталей, чугуна, алюминия, меди и их сплавов, отделения литниковой системы от отливок и т. д. Дуговая резка производится угольным или металлическим электродом. Автоматическая дуговая резка под флюсом применяется для разделки листов коррозионностойкой стали.

Воздушнодуговая резка производится угольным или графитовым электродом, который закрепляется в резаке или режущей головке. В контактносопловой части резака (головки) имеются отверстия, через которые струи воздуха выдувают расплавленный металл из реза.

Электрическая сварка и резка

В 1802 г. академик В.В.Петров открыл явление дугового разряда и возможность использования тепла дуги для расплавления металлов. В 1882 г. русский инженер Н.Н.Бернадос предложил применить электрическую дугу для сварки металлов угольным электродом. В 1988 г. горный инженер Н.Г.Славянов заменил графитовый электрод металлическим. В настоящее время 99% работ, выполняемых дуговой сваркой, производится по методу Славянова.

Электрическая дуговая сварка применима к изделиям любых размеров большинства металлов в различных отраслях машиностроения и успешно автоматизируется.

К числу металлов, свариваемых электрической дугой, относятся почти все конструкционные стали, серый и ковкий чугун, литые твердые сплавы, медь, алюминий, никель, титан и их сплавы и др.

Виды сварных соединений. Перед сваркой необходимо очистить поверхности от грязи, окислов и масла и, если нужно, сделать углубление для сварного шва. Свариваемые части могут образовывать следующие виды соединений: с отбортовкой, стыковое, внахлестку, угловое и тавровое.

На рис.73приведены виды сварных соединений как в состоянии подготовки к сварке, так и после сварки. Сварить части небольшой толщины (до 10мм) можно за один проход; полученный при этом шов называютоднослойным. При большей толщине частей на стыке шов наваривают в несколько проходов; такой шов называютмногослойным.

Рис.73. Сварные соединения: 1-соединение с отбортовкой; 2-стыковое без скосов; 3-стыковоеV-образное; 4-стыковоеХ-образное; 5-стыковоеU-образное; 6-стыковое двойноеU-образное; 7-внахлестку; 8-угловое; 9-тавровое

Электродуговая сварка и резка

Сварка по способу Бернадоса. Нарис.74 приведена схема такой сварки. Электрическая дуга 4 возбуждается между свариваемой деталью 5 и электродом 3. Электрод закрепляется в держателе 2, который гибким кабелем 8 присоединяется к одному из полюсов источника тока 7, как правило, к отрицательному — катоду. Свариваемые части помещают на металлической плите 6, соединенной со вторым полюсом источника тока. Дугу зажигают кратковременным соприкосновением электрода со свариваемой деталью.

Рис.74. Схема сварки по способу Бернадоса

Электрическая дуга поддерживается при неизменном расстоянии между металлом и электродом. Это расстояние определяет длину дуги и приблизительно равно диаметру электрода. Плазма дуги с температурой свыше 5000 0 С расплавляет кромку свариваемых частей, и металл кромок сливается в общую ванну. При передвижении дуги вдоль свариваемых кромок нагреваются и плавятся новые частицы металла, а остающийся позади ванны металл затвердевает, остывает и образует шов, соединяющий свариваемые части в одно целое. Сварка способом Бернадоса имеет ограниченное применение. Ею пользуются для соединения с отбортовкой тонкостенных стальных деталей, где не требуется присадочный материал, для цветных металлов и чугуна, а также для наплавки порошковых твердых сплавов. При этом способе сварки используют постоянный ток, причем для устойчивости дуги и меньшего расхода электродов пользуются прямой полярностью: деталь включают анодом (+), а электрод — катодом (-).

Сварка по способу Славянова (рис.75,а). При этой сварке применяют металлический электрод 1 в виде проволоки. Дуга между электродом и основным металлом плавит их оба, причем образуется общая ванна, где перемешивается весь расплавленный металл. Таким образом, электрод одновременно служит здесь присадочным материалом. Электродная проволока выпускается диаметром от 1 до 10мм. Для сварки обычной стали чаще всего применяют мягкую стальную проволоку с 0.1 — 0.18 %С, а для легированных сталей проволоку марок Св-10ГС, Св-10ГСМ, Св-20ХГСА, Св-15М и др.

Рис.75. Схема сварки по способу Славянова (а); сварка покрытым

электродом (б): 1-электрод; 2-наплавленный металл; 3 — затвердевший шлак; 4 и 5-свариваемые части; 6-ванна жидкого металла

При ручной дуговой сварке пользуются электродами (рис.75,б), покрытыми обмазкой. Покрытия электродов бывают тонкие (ионизирующие) и толстые (качественные). Тонкие покрытия наносятся для повышения устойчивости дуги; они состоят из мела с жидким стеклом. Находящиеся в составе мела ионы кальция легко испаряются в плазме дуги, способствуя ее устойчивости. Вес ионизирующего покрытия составляет 1-2% от веса электрода, а толщина обмазки 0.1-0.25мм. Толстые (качественные) обмазки должны не только обеспечивать устойчивость дуги, но и удовлетворять другим требованиям.

Составы обмазок для толстых покрытий подбирают таким образом, чтобы вокруг дуги создавалась газовая среда, защищающая металл электрода и металл ванны от окисления и растворения в нем газов (например азота). По мере плавления электродов обмазка шлакуется и шлак равномерно покрывает шов, защищая металл от окисления и насыщения азотом. Кроме того, шлак замедляет охлаждение металла, что способствует выделению растворенных газов и уплотнению шва. В случае необходимости в обмазку шва добавляют ферросплавы для легирования. Таким образом, в состав толстых покрытий входят ионизирующие (мел), газообразующие (мука), шлакообразующие (полевой шпат) вещества, а также раскислители (ферромарганец) и лигатуры. Вес качественной обмазки составляет 20-35% от веса электрода.

Во всех случаях, когда сварная конструкция или деталь машины должна выдерживать большие нагрузки применяют толстопокрытые электроды, обеспечивающие прочность и пластичность шва, не уступающих основному металлу.

Типичными дефектамишвов являются:непровар(местное отсутствие сплавления),пористостьметалла швов,шлаковые включения и трещины,пережог(окисление металла в шве и прилегающей основе).

В зоне шва структура металла и его механические свойства изменены вследствие нагрева при сварке и последующего охлаждения, поэтому в сварном шве имеются остаточные напряжения. Для устранения напряжений и выравнивания структуры производят отжиг сваренных деталей.

Аппаратура для сварки. Для возникновения электрической дуги необходимо напряжение 18 — 20впри металлическом электроде (напряжение холостого хода 55-65в) и 35-40в— при угольном электроде (напряжение холостого хода 60-80в). В момент появления дуги, когда электрод касается изделия (короткое замыкание), сила тока растет, а напряжение падает почти до нуля; при удлинении дуги напряжение увеличивается.

Дуговая сварка возможна при постоянном и переменном токах. Дуга на постоянном токе устойчивее, но расход электроэнергии и стоимость сварки выше. Для питания дуги постоянным током применяют генераторы и выпрямители.

Для сварки переменным током используют сетевой ток стандартного напряжения (22, 380, 500 в), который пропускают через сварочный аппарат, состоящий из понижающего трансформатора и регулятора тока.

На рис.76 приведена схема включения сварочного аппарата переменного тока.

Первичная обмотка П трансформатора 1 подключается к сети; ко вторичной обмоткеВ низкого напряжения (55-65в) подключается регулятор тока (дроссель( 2, регулирующий ток в сварочной цепи. Ток регулируется изменением индуктивного сопротивления дросселя. Перемещение сердечника 3 с помощью рукоятки 4 изменяет зазора, и следовательно индуктивность обмотки. При увеличении зазора магнитное сопротивление сердечника возрастает, индуктивность обмотки уменьшается и сварочный ток увеличивается; при уменьшении зазора сварочный ток уменьшается.

Рис.76. Схема включения сварочного аппарата

Сварочные генераторы постоянного тока приводятся в действие электродвигателем. Генераторы должны выдерживать токи до 300 аи более, которые возникают при возбуждении дуги.

Дуговая сварка под защитным газомнашла широкое применение. Сущность способа заключается в том, что к дуге подводится защитный газ, вследствие чего дуга горит не в воздухе, а в среде инертного газа (аргона), защищающего расплавленный и застывающий металл от окисления и азотирования.

Аргон-дуговаясварка используется для сварки магниевых и алюминиевых сплавов, нержавеющих сталей, меди и других металлов.

Кроме аргона применяют также углекислый газ, который дешевле аргона, Сварка в углекислом газе применяется для качественных швов, исправления дефектов у отливок из углеродистой и легированной стали.

Помимо рассмотренных выше способов сварки существуют также и другие высокопроизводительные.

Электрошлаковая сварка— способ бездуговой электрической сварки плавлением встык на специальных установках. Для наведения шлака применяют те же флюсы, что и при электрошлаком переплаве стали. Данный способ позволяет заменить цельнолитые и цельнокованые крупные машинные части сварнолитыми и сварноковаными, собранными из удобных в производстве деталей.

Электроконтактная сварка, использующая тепло при прохождении тока через место сварки. Существуют три вида контактной сварки: стыковая, точечная и роликовая.

Стыковая сварка. Для этого вида сварки соединяемые части 1 (рис.77) зажимают в контактных колодках 2 сварочной машины и пропускают через них ток большой силы, индуктирующий во вторичной обмотке 3 трансформатора. При этом в зоне контакта выделяется большое количество теплоты. Нагретые части сдавливают и в месте их контакта происходит сварка; этот способ —сварка сопротивлением; он применяется для низкоуглеродистой стали и цветных металлов.

Рис.77. Схема стыковой сварки

Прочность шва стыковой сварки не уступает прочности основного металла, поэтому она применяется для ответственных соединений и очень распространена в массовом и серийном производстве.

Точечная сварка. Свариваемые части 1 (рис.78) зажимают между электродами 2, по которым пропускается ток большой силы от вторичной обмотки трансформатора. Вследствие большого сопротивления место контакта 3 свариваемых частей нагревается до сварочного жара, и под давлениемР электрода происходит сварка.

Рис.78. Схема точечной сварки

Точечная сварка легко поддается автоматизации и широко применяется при массовом и крупносерийном производстве.

Роликовой сваркой соединяют листы толщиной до 2 ммиз низкоуглеродистой стали и листов толщиной до 1.5ммиз нержавеющей стали, латуни, бронзы и алюминия.

Подготовленные свариваемые части 1 (рис.79) пропускают между вращающимися роликами-электродами 2 шовной машины, через которые проходит электрический ток, выделяющий тепло в месте соприкосновения свариваемых частей. В результате этого образуется шов 3.

Рис.79. Схема роликовой сварки

Роликовой сваркой сваривают всевозможные емкости, трубы, сосуды, работающие под давлением, а также другие герметичные изделия из тонких металлических листов.

Дуговая электросварка — наследие пермского инженера

Одно из крупнейших технических достижений конца XIX века — дуговая электросварка — остается всецело русским изобретением

Явление дугового разряда в 1802 г. открыл русский академик В.В. Петров, дуговую электросварку в общей ее форме изобрел русский инженер Н.Н. Бенардос. Их дело продолжил Николай Гаврилович Славянов на Пермских пушечных заводах. Он полностью разработал метод дуговой электрической сварки расходуемым электродом, включая подсобные операции. Сегодня в мире 95% всех сварочных работ выполняется именно по методу Славянова.

В 1893 г. на Всемирной электротехнической выставке в Чикаго русские представили удивительный экспонат — двенадцатигранный металлический стакан высотой 210 мм и весом 5330 г. Сделанный из многослойной заготовки, он объединял практически всю гамму используемых технических металлов. Высверленная призма была сварена из меди, колокольной и обычной бронзы, томпака (сплава меди с цинком), никеля, стали, чугуна и нейзильбера (медно-цинково-никелевого сплава серебристого цвета).

На дне стакана было выгравировано:

«Экспонат на Всемирную электротехническую выставку в г. Чикаго (Америка). Изготовлен Н.Г. Славяновым. Завод Мотовилиха. 1893 год».

Тем самым была доказана оспариваемая многими, и прежде всего иностранными специалистами, возможность прочной сварки различных металлов методом Славянова. Скептики утверждали, что предложенный им способ сварки непригоден для цветных металлов из-за хрупкости получаемого шва, а сваривать цветные металлы с черными и вовсе нельзя. В Чикаго горному начальнику Пермских казенных пушечных заводов Николаю Гавриловичу Славянову были вручены почетный диплом и бронзовая медаль. Долгие годы «сэндвич Славянова» оставался непокоренной вершиной сварочного мастерства.

Николай Гаврилович Славянов родился в 1854 г. в Задонском уезде Воронежской губернии. В 1872 г. поступил в старейшее инженерное училище — Петербургский горный институт, который блестяще окончил, получив звание горного инженера 1-го разряда. В 1877 г. был зачислен на Боткинский металлургический завод на Урале, а уже через год был назначен смотрителем механических фабрик. В 1881-1883 гг. Николай Гаврилович работал на Омутнинских заводах. В конце 1883 г. был приглашен на знаменитые Пермские пушечные заводы, где прослужил до конца жизни (1897 г.). Сначала был назначен управителем орудийных и механических фабрик по изготовлению артиллерийских орудий и снарядов, затем помощником горного начальника, а в 1891-1897 гг. — горным начальником (директором). Такое быстрое продвижение по службе на казенном заводе было чрезвычайно редким явлением для рядовых инженеров. Помог инженерный талант Славянова, который был выдающимся механиком, крупнейшим металлургом и электротехником и одновременно блестящим организатором производства. В 1885 г. Н.Г. Славянова командировали в Германию и Бельгию для ознакомления с производством на заводах обществ Кокериля и Круппа в Виттене на Руре и в Бохуме, а также для осмотра Всемирной выставки в Антверпене и Электрической — в Кенигсберге. Особый интерес у Славянова вызвала только что возникшая новая отрасль — электротехника, азы которой он освоил самостоятельно.

О выделении тепла при прохождении электрического тока через проводник и при горении электрической дуги было известно со времени открытия дуги В.В. Петровым (1802 г.) и Г. Дэви (1808-1809 гг.). В 1885 г. Н.Н. Бенардос получил патенты Великобритании и Франции, а в 1886 г. и привилегию (патент) России, в которой указывалось, что «предмет изобретения составляет способ соединения и разъединения металлов действием электрического тока, названный электрогефест». Однако разработанные им приборы для всех случаев применения предусматривали использование угольного электрода. Н.Г. Славянов, как металлург, оценив возможности электрогефеста Н.Н. Бенардоса, занялся разработкой способа, названного им «электроотливкой». Он отказался от громоздкой аккумуляторной батареи Бенардоса, использовал разработанную им динамо-машину и, таким образом, создал первый в мире сварочный генератор. Добиваясь высокого качества обрабатываемых деталей и стремясь исключить науглероживание, он также заменил угольный электрод металлическим, начал защищать расплавленный металл от окружающего воздуха флюсом, ввел легирующие компоненты в сварочную ванну и предварительно подогревал детали. Для производства сварочных работ Николай Гаврилович создал «электроплавильник» — сварочный полуавтомат, в котором постоянная длина дуги поддерживалась автоматически одним или двумя соленоидами.

Созданный Н.Г. Славяновым новый способ электросварки впервые был публично испытан им при сварке коленчатого вала паровой машины в ноябре 1888 г. Для часто повторяющихся работ Н.Г. Славянов сконструировал станок для изготовления паропроводных сварных труб из красной меди: плавильник подвешивался неподвижно, а труба передвигалась вдоль своей оси при помощи рейки. При гидравлических испытаниях сварные трубы из красной меди выдерживали давление в 500 атмосфер. После тщательной проверки технологии Николай Гаврилович в августе 1890 г. подал прошение о выдаче ему привилегии на «способ электрической отливки металлов». Одновременно он подал заявку на патентование и «способа электрического уплотнения металлов». В Горный департамент автор направил расписку о том, что он безвозмездно предоставляет право применять оба изобретения на казенных заводах Горного ведомства, даже если получит привилегии.

С 1889 г. электроотливка из опытного лабораторного метода переросла в промышленный способ ремонта изделий. На заводе был организован сварочный цех — электролитейная фабрика, и в большом объеме начались электросварочные работы. С помощью своих электросварочных аппаратов Славянов производил заливание пустот в металлических деталях, заливание трещин, приваривание и приливание отломанных частей, зубцов, исправление изношенных поверхностей машинных частей и пр. Только в 1890-1892 гг. с помощью сварки под его руководством было отремонтировано 1631 изделие общей массой почти 17 тыс. пудов (более 270 тонн).

Специфической работой того времени стало исправление церковных колоколов — заварка образовавшихся трещин. Сложность заключалась в сохранении чистоты звука колоколов. В 1893-1894 гг. на электролитейной фабрике в Перми было исправлено 34 колокола общей массой 26,5 тонны. Ремонту подвергались колокола весом от 86 фунтов (34,4 кг) до 309 пудов 10 фунтов (5 тонн). На основе опыта сварки колоколов в 1893 г. Славянов предложил детальный проект ремонта московского Царь-колокола с применением способа электрической отливки.

В 1891 г. Николай Гаврилович получил привилегию России на изобретенный им «Метод электрической отливки металлов». Приоритет Славянова состоял не только в применении металлического электрода, но и в ряде технологических приемов, обеспечивающих высокое качество сварных деталей: использование флюса, легирование металла, предварительный подогрев и автоматическое регулирование длины дуги. В том же году Славянов получил патенты во Франции, Германии, Великобритании, Австро-Венгрии, Бельгии, а в 1897 г. — в США. Помимо дуговой электросварки Славянов изобрел первый в мире твердый сплав «электрит», сведений о составе и свойствах которого, к сожалению, не сохранилось.

Другая российская привилегия, выданная Славянову все в том же 1891 г., закрепила за ним приоритет еще в одном важном научном направлении металлургии — электрической подпитке слитков. Электрическая дуга была применена им для устранения дефектов, считавшихся у металлургов непреодолимыми. Способ заключается в том, что металл, залитый в изложницу, подогревается в верхней части достаточно мощной дугой, поддерживающей верхний слой металла расплавленным. При таких условиях металл застывает постепенно в направлении снизу вверх. Все образующиеся газы свободно удаляются, а усадочные пустоты, возникающие при затвердевании металла, заполняются имеющимся в верхней части запасом жидкого металла.

Славянов подготовил и первых мастеров электросварки, среди которых были братья П. и С. Шиловы, Н.И. Гребенщиков, Л.В. Борчанинов. В дальнейшем они сами стали учить рабочих.

В настоящее время на основе изобретения Славянова созданы десятки видов сварок, без применения которых сегодня не обходится практически ни одно производство. Широкое распространение получила сварка покрытыми электродами (ручная дуговая) и полуавтоматическая сварка в среде защитных газов. Эти способы позволяют выполнять сварочные работы на земле, в воздухе и под водой.

Сегодня на одной из многолюдных площадей Перми установлен памятник Н.Г. Славянову. Его именем назван политехнический колледж, вот уже несколько десятилетий кующий кадры для Мотовилихи.

Дата публикации: 06.11.2014 13:53:00
Теги: История

Читать еще:  Как проверить модуль зажигания бензопилы
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector
×
×