сварщик

СВАРКА ЗАГОТОВОК ИЗ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ

Сварка заготовок из меди и сплавов на ее основе

Медь обладает высокими электропроводностью, теплоемкос­тью, теплопроводностью, пластичностью и коррозионной стойко­стью. При нагреве до 600...800 °С пластичность и прочность меди резко снижаются. Расплавленная медь интенсивно растворяет га­зы, особенно кислород и водород. Оксид меди Cu20, выпадая по границам зерен, способствует образованию горячих трещин, охрупчиванию и снижению коррозионной стойкости. Взаимодей­ствуя с водородом, легко проникающим в расплав (Cu20+Hr-»- - VC2 + H2O), он образует водяные пары, являющиеся причиной «водородной болезни». Сущность последней состоит в том, что водяные пары в затвердевшем металле создают высокое давле­ние и вызывают появление волосяных трещин.

Медь можно сваривать всеми основными способами. Из всех видов сварки плавлением наиболее распространенной является дуговая сварка (угольным электродом, плавящимся электродом, под флюсом и в защитных газах), однако она вызывает опреде­ленные трудности в связи с тем, что медь обладает высокой теп­лопроводностью, в 6 раз превышающей теплопроводность низко­углеродистой стали. Вследствие этого сварку меди следует вы­полнять с предварительным и сопутствующим подогревами и с увеличенной погонной энергией. Свойства и свариваемость меди зависят от ее чистоты (с уменьшением содержания вредных прв- •Месей свариваемость улучшается). Соединение заготовок выпол­няют с минимальным зазором из-за высокой жидкотекучести ме­ди. Заготовки толщиной менее б мм сваривают без предваритель ного подогрева и проковывают в холодном состоянии: при свар ке заготовок толщиной свыше 6 мм используют предварительный подогрев до 150...250 °С. После сварки изделие нагревают До 200...400 °С и проковывают. Ковку выполняют молотком со сфе - рическим бойком с двух сторон сварного соединения, нанося уда - ры сначала по зонам сплавления, затем—по средней части и в конце — по зоне термического влияния. Во избежание образова­ния трещин от наклепа повторять удары по одному месту не ре- комендуется. Для придания металлу шва вязкости и пластично­сти осуществляют нагрев изделия до 550...600 °С с последующим быстрым охлаждением в воде.

Ручную дуговую сварку медных заготовок угольными и графитовыми электродами выпол­няют на постоянном токе прямой полярности. В качестве приса­дочного материала используют пруток из меди Ml или М2, . так­же медные прутки с присадкой фосфора, являющегося активным раскислителем (площадь поперечного сечения прутков — 20... ...25 мм2). Длина дуги должна составлять 35...40 мм. Сварку ве­дут под флюсом из буры или смеси из буры (95 %) и металличе­ского порошкообразного магния (5 %) на графитовой или асбе­стовой подкладке. Присадочный пруток и кромки свариваемых заготовок перед нанесением флюса зачищают металлической щет­кой или промывают 10 %-ным раствором каустической соды. Ори­ентировочные режимы стыковой сварки угольными и графит< вы - ми электродами на асбестовой подкладке указаны в табл. 1" 1.

17.1. Ориентировочные режимы ручной дуговой сварки медных заготовок угольными и графитовыми электродами

Ручную дуговую сварку медных заготов покрытыми электродами осуществляют на постоя; токе обратной полярности с использованием электродов ма{ «Комсомолец-100», ЭТ, АНУ-1 и АНЦ-2 в нижнем положении Стыковые соединения заготовок толщиной до 4 мм выполняют без разделки кромок; если толщина заготовок составляет 5... ^Ж? мм, применяют одностороннюю разделку кромок с углом рас­крытия 60...70°; при большей толщине кромки подвергают дву­хсторонней разделке. Сварку выполняют короткой дугой с воз­вратно-поступательными движениями электрода без поперечных ■колебаний. Удлинение дуги ухудшает формирование шва, увели­чивает разбрызгивание металла и снижает механические свойства і сварных соединений. Ориентировочные режимы сварки приведены в табл. 17.2.

17.2. Ориентировочные режимы ручной однопроходной сварки медных заготовок покрытыми электродами

Механизированную сварку медных загото­вок в защитных газах (аргоне и азоте) выполняют не - Гплавящимся вольфрамовым или плавящимся электродом. В ка­честве материала для присадочного прутка или плавящегося электрода применяют проволоку из бронзы марок БрЦ0,8; БрК. МцЗ-1; БрОЦ4-3, а также из меди Ml и М2. Ориентировоч­ные режимы аргонодуговой сварки приведены в табл. 17.3.

Ручную дуговую сварку латунных загото­вок угольными электродами выполняют в тех же режимах, что и медных. В качестве присадочного металла приме­няют прутки из латуней ЛК62-0,5; ЛМЦ40-4,5; ЛК80-3; ЛМц58-2; ЛМпЖ55-3-1 или из бронзы БрМи8-0,7-07.

Ручную дуговую сварку латунных загото­вок покрытыми электродами выполняют на постоян­ном токе прямой полярности. Электродные стержни выбирают из ранее перечисленных, применяемых в качестве присадочных прут­ков На электродные стержни наносят покрытие следующего со­става; марганцевая руда (30%); титановый концентрат (30%); ферромарганец (15" ): мел (20г'э); сернокислый калий (6%). Указанные материалы измельчают, перемешивают и разводят на жидком стекле затем наносят на электрод толщиной 0,2...0,3 мм. После просушки на воздухе в течение 4...5 ч электроды прокали -

18—807

Вают 1,5...2 ч при 180...200 °С. Затем наносят второй слой покры­тия (борный шлак, разведенный на жидком стекле) толщиной 0,8...1,1 мм, который сушат в таком же режиме, как и первый слой Силу сварочного тока назначают в зависимости от диамет­ра электрода (см. ниже).

Диаметр электрода, мм.5 6 8

Сила тока, А......... 250...280 280...320 350. 4С0

Ручную дуговую сварку бронзовых заг вок выполняют в тех же режимах и теми же технологическими приемами, что и сварку заготовок из меди и латуни. При свархе бронзы применяют присадочный металл в виде литых стерж ;й 0 6...8 мм, имеющих, как правило, состав основного металла

17.2. Сварка заготовок из алюминия и сплавов на его основе

Высокая электро - и теплопроводность, малая плотность, сокая коррозионная стойкость, низкий горог хладноломка ст сравнительно невысокая себестоимость алюминия беспечил:; можность его широкого применения в качестве конструкционн< - материала.

Температура плавления алюминия составляет 658 °С, Плотность — 2,7 г/см3, ав = 80..Л00 МПа. По сравнению снизкоугле - Ь)ОДистой сталью алюминий имеет в 3 раза большую теплопровод­ность и в 2 раза более высокий коэффициент линейного расши­рения. Вследствие того, что алюминий обладает большим хими­ческим сродством с кислородом, его поверхность всегда покрыта ■плотной оксидной пленкой (А120з), температура плавления кото­рой составляет 2050 °С. Алюминий и сплавы на его основе ши­роко применяют в авиационной промышленности для изго­товления проводников тока, в химическом аппаратостроении, в строительстве для изготовления оконных и дверных перепле­тов и т. д.

Основными способами дуговой сварки алюминия и сплавов на его основе являются аргонодуговая сварка, а также сварка Iпод флюсом и покрытыми электродами. Основные трудности сварки связаны со следующим: на поверхности расплавленного Ивталла постоянно появляется тугоплавкая пленка оксида алю­миния А1205, препятствующая образованию единой жидкой ван­ны алюминий не изменяет своего цвета при нагревании, что крайне затрудняет контроль над температурным режимом свар­ки; высокая теплопроводность алюминия и .сплавов на его основе требует применения источников питания с высокой концентраци­ей энергии.

Подготовка под сварку. Свариваемые поверхности и приса­дочный металл не более чем за 2...4 ч до сварки обезжиривают и удаляют оксидную пленку химическим травлением в растворе сле­дующего состава: 45...55 г едкого натрия и 40...50 г фтористого! в атрия на 1 л воды. После травления последовательно выполняют промывку в проточной воде (0,5...1 мин), нейтрализацию в 25... ...30%-ном растворе азотной кислоты (1...2мин), промывку в проточной воде, промывку в горячей воде и сушку.

Заготовки толщиной до 20 мм сваривают без предваритель­ного подогрева. Заготовки толщиной свыше 20 мм подогревают до 300...400 °С, а отливки из силумина — до 250...300 3С. Сварку заготовок толщиной менее 5 мм выполняют без разделки кромок.

Аргонодуговую сварку можно осуществлять как неплавящим - ся, так и плавящимся электродом

Сварка не ізящимся электродом, выполняемая на переменном т ке, хотя по производительности и ;-~-упает свар­ке под флюсом іі плэеящимся электрод " является лучшим спо­собом благодаря высокой устойчивости горения дуги, что обес­печивает высокое качество соединения 3 ■: і дугг произво­дится от осциллятора. Ориентировочные режимы сварки приведены в табл. 17.4.

Аргонодуговую сварку плавящимся э л е к т ; " 0м выполняют на постоянном токе обратной полярности на вес - щ на подкладке (в зависимости от толщины заготовок). Орие ти - ровочные режимы сварки приведены в табл. 17.5

Сварку под флюсом выполняют на постоянном токе об раті ой полярности сварочной проволокой Св-А97 или Св-Амц 0 мм Для сварки применяют флюсы АН-А1, АН-Н4, АФОК и МАТИ-1. Толщина слоя флюса составляет 15...30 мм. Ор лро - вочные режимы сварки приведены в табл. 17.6.

Ручную дуговую сварку покрытыми электродами 03 Л-1,

ОЗА-2 и АФ-4аКР выполняют на постоянном токе обратно!' лярности. Этот способ используют глазным образом для товления малонэгруженных конструкций из технического алю ния, силумина, сплавов с присадками магния и марганца, Св рекомендуется выполнять непрерывно в пределах одного эле да (так как образующаяся на конце электрода и кратера ная пленка препятствует повторному зажиганию дуги) корі дугой без .-оперенных колебаний при силе токи 23 А.. диаметра электрода

Обработка сварных швов после сварки. ГЪ экончаниь шов немедленно промывают горячей і - очищают ст.

Шеткой от остаков шлака Сварные соединения заготовок и; алюминия и силумина для получения мелкозернистой структ

27fe

-подвергают отжигу при 300...370 °С в течение 1,5...2 ч с после­дующим медленным охлаждением Сварные соединения загото­вок из деформируемых термически упрочняемых сплавов реко­мендуется закализать с температуры 500...510 °С с охлаждением в воде и последующим естественным или искусственным старе­нием.

Is ДУГОВАЯ НАПЛАВКА

18.1. Общие сведения

Наплавкой называют процесс нанесения методами свар­ки слоя металла на поверхность изделия с целью восстановления его изношенных поверхностей или получения поверхностей с за­данными служебными свойствами, например износостойких, жа­ростойких, жаропрочных и др. Наплавку применяют как в ре­монтном производстве, так и при изготовлении новых изделий Производительность наплавки (кг/ч) различными способами ука­зана ниже.

Ручная дуговая покрытыми электродами.... 0,8. .3 Автоматическая под флюсом:

Одним электродом............................. 2... 15

Лентой............................................................. 5...30

Механизированная:

В защитных газах................................... 1,5. .8

Порошковой проволокой.................. 2...9

Порошковой лентой............................... 10. .20

Плазменная. ... . . . 2. .12

Вибродуговая. . . . 1.2. 3

Электрошлаковая -

Проволочными электродами... .... 2° . 60

Электродами большого сечения...... до 150

18.2. Технология дуговой наплавки

Технологические особенности наплавки. Наплавлять м> «но металл или одинаковый по составу, структуре и свойствам ос­новным метяллом, или значительно отличающийся от неги В - і следнем т чае основной металл часті предварите.";. . плдв - ляют промежуточные слои. При выполнении наплавки необходимо ограничивав перемешивание наплавляем; металла снов - ным для обеспечения заданного химического состава наплавлен­ного слоя и предупреждения появления трещин. Протяженность зоны термического влияния при наплавке должна быть минималь­ной — это позволяет предотвратить возникновение значительных сварочных напряжений и деформаций.

Подготовка поверхности под наплавку. Перед наплавкой по -

Верхность тщательно очищают от масла, краски, окалины и ; у. гих загрязнений. Поверхностные дефекты, в том числе и ранее наклепанный слой, удаляют механическим путем или резаком дЛя поверхностной кислородной резки. С целью снижения сварочных напряжений необходимо добиваться равномерной толщины на­плавленного слоя, Поверхность, имеющую неравномерную вы­работку с большими колебаниями по высоте, выравнивают ме­ханическим путем на металлорежущем оборудовании.

При подготовке код наплавку поверхностей с локальными износами следует избегать плавных переходов наплавляемого ме­талла к основному (рис. 18.1).

Наплавку плоских и фасонных поверхностей выполняют от­дельными валиками (рис. 18.2, а...г) или челночным способом (рис 18.2, с?). При наплавке отдельными валиками каждый из них на­кладывают на всю длину на расстоянии друг от друга, равном : і ширины валика. После очистки наложенных валиков от шлака заполняют промежутки между ними (см. рис. 18.2, б, д). При: няют и другие способы наплавки валиками, например, как пока­зано на рис. 18.2, а, —с перекрытием '/з ширины валика поі_. очистки предыдущего валика от шлака.

Челночный способ используют для наплавки поверх­ностей шириной 40...80 мм. Особенность способа заключается в том, что шлак на предыдущем валике не успевает затвердеть, а следовательно, отпадает необходимость в удалении шлака с предыдущего валика.

Наплавку тел вращения выполняют одним из трех способов — по образующим, по окружностям и по винтовой линии.

Наплавку по образующим (рис. 18.3, а) ведут от­дельными валиками так же, как и плоских поверхностей в ниж­нем положении, периодически поворачивая наплавляемое из­делие.

Наплавку по окружностям (рис. 18.3, б) выполняют тоже отдельными валиками. Последующий валик накладывают после очистки от шлака предыдущего с перекрытием шири­ны валика.

Наплавку по винтовой линии (рис. 18.3, в) осушествляют непрерывно, 1 очи - стка предыдущего ва піка от шлака может прои зо

Диться подпружиненнымр

Резцами.

Предотвращение возник новения напряжений. В по

Цессе наплавки в из. п появляются значите ^ ые внутренние напряжении торые приводят к его блению, а иногда и к і рушению. К мерам, при ;и маемым для предотвр. ния возникновения напря НИН или снятия их с цс ( уменьшения деформ изделия, относятся след щие: предварительный по грев до 200...400 °С; ве ние наплавки с погружу, ем изделия в воду без чивания наплавляемой верхности; ведение прощ са при жестком закреп. - нии изделия в приспос< лении; предварительный изгиб изделия в направлении, обрати ожидаемому изгибу; высокотемпературный отпуск после напла ки с нагревом до 650...680 °С.

18.3. Способы наплавки

Ручную дуговую наплавку применяют для восп~ новления изношенных поверхностей, устранения брака лить., получения поверхности со специальными свойствами.

Для выполнения наплавки используют покрытые плавящие угольные и графитовые электроды. Наиболее широкое приме ние имеют электроды УОНИ-13/50,-13/60,-13/80 с фтористо-к циезым покрытием Р іплавку зі шігкг.. гоятїн ратной полярности. При соблюдении режимов -"лавки, ук; кых в паспорте на электроды лостч-гюгся л ост. точные плг—■ н мелкозернистость наплавленного металла и исключается ление трещин

Вящихся электродов используют порошковые смеси: сталинит (8...10% С; 13... 17 % Мп; до 3% Si; 16...20 % Сг; остальное — Fe); вокар (9...10 % С; до 3% Si; до 2% Fe; остальное — W); боридную смесь (0,12% С; 35% Сг; 7,65 %В; остальное — Fe). На очищенную поверхность насыпают тонкий (0,2...0,3 мм) слой флюса, затем слой порошка толщиной 3...5 мм и шириной 20,. „..60 мм. Дугу возбуждают па основном металле, а затем ее пере­лосят па слой порошка. Наплавку выполняют на постоянном токе прямой полярности или на переменном. Ориентировочные режимы наплавки приведены в табл. 18.1.

Автоматическую наплавку под флюсом вы­полняют обычной или порошковой проволокой. Флюс насыпают толщиной 50...60 мм. Ориентировочные режимы наплавки приве­дены в табл. 18.2.

А в - магическую наплавку в защитных з а х применяют в тех случаях, когда невозможна или затр н'' наплавка под флюсом. Для защиты зоны горения дуги и жид­кого металла используют углекислый газ, аргон или их смеси, иногда с добавлением кислорода. Марки электродных и порошко­вых проволок, применяемых для наплавки, были приведены в гл. 4.

Плазменную наплавку выполняют с использовани­ем гранулированных порошковых материалов или проволоки из высоколегированных сталей. Плазменная наплавка имеет широкие технологические возможности: толщину наплавленного за один проход слоя можно изменять от 0,25 до 9,5 мм, а ширину — от 1,2 до 45 мм.

Вибродуговая наплавка заключается в том, что между электродом и наплавляемой поверхностью периодически возбуждается я гаснет дуга. В момент короткого замыкания рас­плавленный металл проволоки приваривается к поверхности. Для уменьшения нагрева изделие охлаждают водяной эмульсией (50... ...60 г кальцинированной соды и 10...15 г технического мыла на 1л воды). Наплавку выполняют в следующем режиме: напряжение источника тока — 14...24 В; диаметр электродной проволоки — 1,6...2,5 мм; сила сварочного тока—100...250 А; частота колеба­ний электрода — 25...100 Гц.

В процессе наплавки изделие вращается а электродная про­волока перемещается по образующей и одновременно совершает возвратно-поступательное движение. Вибродуговой наплавкой вос­станавливают поверхности стальных и чугунных изделий. За один проход наплавляется слой толщиной до 3 мм.

Электрошлаковой наплавке подвергают плоские и цилиндрические поверхности. Она может быть рекомендована для изделий, поверхностные слои которых должны быть равно­мерны по толщине и иметь заданный химический состав.

19. ДУГОВАЯ РЕЗКА

Дуговая резка основана на использовании теплоты электри­ческой дуги для расплавления металла по линии реза. Удаление расплавленного металла осуществляется под действием гравита­ционных сил и направленного движения газов.

Наибольшее применение получили следующие способы дуго­вой резки: ручная дуговая резка плавящимся и неплавящимся электродами, воздушно-дуговая резка; кислородно-дуговая рез­ка; резка сжатой дугой (плазменная).

19.1. Ручная дуговая резка покрытым плавящимся электродом

При резке сила тока должна быть на 30...40 % выше, чем при сварке Электрическую дугу зажигают у начала реза верхней кромке и в процессе резки перемещают ее вниз-вверх

В плоскости реза (риг 19.1). Покрытым элект­родом можно производить резку на переменном постоянном токе заготи вок из углеродистых и легированных сталей, чу­гуна и цветных метал -

Рис. 19.1. Траектория (!) движения ™в. Ориентировочные ре - торца электрода при ручной резке: жимы резки приведены о D — скорость резки в табл. 19.1.

19.1. Ориентировочные режимы ручной дуговой резки покрытыми электродами