СВАРКА И РЕЗКА МЕТАЛЛОВ

Краткая характеристика дуговой сварки

Ра івитие сварки. Дуговая сварка — один из видов сварки плавлением, при которой местное плавление свариваемых частей осуществляется электрической дугой.

Электрическая дуга и ее свойства, в частно­сти плавление ею электродного металла впер­вые в мировой литературе описаны автором опытов с электрической батареей, профессо­ром, а затем академиком Санкт-Петербургской Медико-хирургической академии Василием Владимировичем Петровым (1761—1834 г.) в труде «Известие о гальвани-вольтовских опытах», С. гПетерОург, 1803 года.

Долгое время дуга Петрова нигде не при­менялась из-за отсутствия прежде всего прак­тически пригодных источников электрического тока. Позднее, в 1849 году впервые в России (и в мире) дуга была применена на башне Адмиралтейства, осветив петербургские улицы. С этого же времени она стала использоваться и для плавильнь к работ.

Важные исследования по изысканию и раз­работке источников сварочного тока и техно­логии дуговой сварки разнообразных метал­лов принадлежат нашим соотечественникам R Н. Бенардосу и Н. Г. Славянову, внесшим большой вклад в развитие мировой науки и техники по сварке.

Николай Николаевич Бенардос (1842—1905) автор многих изобретений г различны." отрас­лях техники, в 1882 г. применил дугу для сварки, а в 1885 г. взял патент под названием «Способ соединения и разъединения металлов непоср ід - o' венным действием электрического тока».

Н. Н. Бенардос в 1885 г. организовал в Петер­бурге общество «Электрогефест», которое вы­полняло сварочные работы в различных местах России, Сохранившиеся в архиве Н. Н. Бенар- доса описания, чертежи и рисункь указывают на то, что по существу все виды дуговой сварки, примеї иющиеся ныне, предложены им: сварка угольным и металлическим электродами, в том числе и с применением флюса, сварка косвенно действующей дугой, горящей между двумя электродами, сварка в защитном газе. Им пред­ложены также магнитное управление дугой и автоматы для сварки угольным и металличе­ским электродами.

Инженер Николай Гаврилович Славянов

(1854—1897) в 1891 г. получил два патента под названиями «Способ и аппараты для электри­ческой отливки металлов» и «Способ электри­ческого уплотнения металлических отливок». Впервые в мире Н. Г. Славянов спроектировал и изготовил сварочный генератор постоянного тока. На Пермском заводе он организовал крупный по тому времени электросварочный цех, в котором с 1891 по 1894 г. лично им и под его руководством - было отремонтировано свар­кой 1631 изделие общей массой 250 т; при этом было израсходовано 11 т стальных электродов.

Н. Г. Славянов в своей практике применял ду­говые автоматы (электроплавильники) собст­венной к-онструкции, Н. Г Славяновым опубли­ковано несколько научных работ по сварке.

Условия получения луї и. Сварочной дугой на­зывается мощный устойчивый электрический разряд,. происходящий в газовом промежутке между электродами, либо между электродом и изделием.

Для получения дуги нужна электрическая цепь с источнику”*! питания. Для питания дуги[1] электрическим г»уа>м пользуются при пере­менном токе сварочным трансформатором, при постоянном юкс - сварочным преобразова­телем, аі реї а і ом с двигателем внутреннег о сгорания или сварочным выпрямителем. От источника низания 5 ток подводи їси сварочны­ми проводами 4 через элекгрододержатель 3 к электроду 2 и свариваемому изделию 6 (рис. 3), между которыми торит дуга /. Включив источ­ник питания, сварщик зажит аеі дугу и поддер­живает ее горение. Для зажшания дуіи на клем­мах источника питания должно быть напряже­ние в несколько десятков вольт. Сила тока, проходящая по сварочной цепи, может дости­гать нескольких тысяч ампер.

Дуговая сварка плавящимся и неплавящимся электродами. При. сварке плавящимся электро­дом шов образуется за счет расплавления элект­рода и кпомок оенбвного металла, при сварке неплавящимся электродом шов заполняется металлом свариваемых частей.

К плавящимся электродам относят стат­ные, медные и алюминиевые, а к неплавящим­ся — угольніте. графитовые и вольфрамовые.

При горении дуги плавящийся электрод по мере его плавления необходимо непрерывно подавать в дугу (в зону сварки) и поддерживать по возможности постоянную длину дуги. Дли­ной дуги L называют расстояние между концом электрода и поверхностью кратера (углубления) в сварочной ванне (рис. 4). При горении дуги с неплавящимся электродом длина дуги с те­чением времени возрастает и в процесс"? сварки необходима корректировка.

Зашита металла шва ог воздуха і. ри дуговой сварке. При горении дуги и плавлении свари­ваемого и электродного металлов требуется защита сварочной ванны от действия газов воз­духа (кислорода, азота, водорода), с тем чтобы они не проникали в жидкий металл и не ухуд­шали качество металла шва. Поэтому при свар­ке защищают зону дут и (наг реваемый электрод, саму дугу и сварочную ванну). По способу за­щиты металла от воздуха дуговая сварка раз­деляется на следующие виды: сварка покрыты­ми электродами, порошковой проволокой, в защит ном газе, под флюсом, самозащитной проволокой и со смешанной защитой.

П о к р ы ты й электрод представляет собой металлический стержень с нанесенными на его поверхность порошкообразными мате­риалами на клеящем растворе. Сварка покры­тыми электродами улучшает качество металла шва. Защита металла оі воздуха осуществля­ется за счет шлака и газов, образующихся при

плавлении покрытия. Покрьпые электроды предназначены дли ручной сварки, г е такой, где две обяіаіельньїе операции процесса (пода­ча электрода в зону дуги и перемещение дуги по изделию с целью образования шва; выполня­ются сварщиком вручную. Ручная сварка по­крытыми элемродами позволяет /выполнять швы в любом пространственном положении и в труднодоступных местах.

При ду)овой сварке под флюсом (рйс 5) дуга 4 іориї под і! Ьрошкообразньім флюсом 7, слой которого полностью закрывает дугу и зону сварки Электродом служит голая металлическая проволока 1. Флюс защищает расплавленный металл от і азов воздуха и улучшает качество металла шва. Ду. овая свар: ка под флюсом выполняется автоматами и полуавтоматами. Строчный автомат — это ап­парат, в котором подача сварочной проволоки в дугу и перемещение дуги по изделию механи­зированы. В сварочном полуавтомате, перемещаемом вручную, механизирована толь­ко подача проволоки Сварочная проволока вместе с токоподводящим проводом проходит внутри гибкою цшин а. поэтому подавтоматы называются шланговыми.

Для дуги, горящей под флюсом, нужны боль­шие токи, кроме того, управление электродом вручную под флюсом сильно затруднено, по­этому полуавтоматическая сварка под флюсом часто заменяется полуавтоматической сваркой открытой дугой. Сварка открытой ду­гой выполняется порошковой проволокой, в за­щитном'газе и самозашитной проволокой.

Порошковая проволока пред­ставляет собой свернутую из тонкой стальной ленты оболочку, внутри которой запрессован порошок из смеси веществ, играющих ту же роль в повышении устойчивости сварочной дуги и улучшения качества металла шва, что и элект­родное покрытие или флюс. Сварка порошковой проволокой осуществляется шланговыми полу­автоматами.

Сварку в защитном газе прово­дят с подачей в зону дуги через электрододер - жатель струи защитного газа. Сварка выполня­ется как плавящимся, так и неплавящимся электродом и может быть ручной, полуавтома­тической и автоматической. В качестве защит­ных газов применяют углекислый газ, а*эгон, гелий, иногда (для сварки меди) азот и смеси газов. Инертные газы (аргон, гелий) чаще ис­пользуют для сварки легированных сталей и химически активных металлов (алюминий, ти­тан и др.) и их сплавов.

Институт электросварки им. Е. О. Патона проводит исследования по сварке самозащит - ной проволокой. Самозащитная про­волока — это голая проволока сплошного сечения, содержащая такие легирующие эле­менты, которые обеспечивают высокое качество шва. Самозащитная проволока применяется при сварке арматурной с~али.