ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ СВАРКИ ПЛАВЛЕНИЕМ

ОСОБЫЕ СЛУЧАИ ПРИМЕНЕНИЯ СВАРОЧНОЙ ДУГИ

Сущность и техника дуговой резки. Основные процессы дуговой резки основаны на расплавлении металла в месте реза и удалении его за счет давления дуги и собственного веса, а в некоторых слу­чаях и дополнительного потока воздуха. Резку, как правило, выполняют вручную угольными или покрытыми металлическими электродами и используют для чугуна, высоколегированных сталей, цветных металлов и сплавов. Качество реза обычно низкое, с неровными кромками, покрытыми шлаком и оплавившимся ме­таллом. Перед последующей сваркой требуется обязательная механическая обработка. Производительность резки невысокая.

Однако этот способ не требует специального оборудования и может быть осуществлен там, где выполняется дуговая сварка. Дуговая резка возможна в различных пространственных положе­ниях. Подобная универсальность способствует применению (осо­бенно в монтажных условиях) дуговой резки для углеродистых и низколегированных сталей. Резку можно выполнять как разде­лительную, так и поверхностную для выплавления канавок в ос­новном металле, удаления дефектов в сварных швах и литейных отливках и т. д.

При разделительной резке изделие устанавливают в положе­ние, в котором наиболее благоприятны условия для вытекания расплавленного металла из места реза. При вертикальных резах резку ведут сверху вниз, для того чтобы выплавляемый металл пс засорял выполненный разрез. Для отклонения дуги магнитным дутьем в направлении реза второй сварочный кабель присоединяют сверху у начала разреза. Разделительную резку начинают с кром­ки или с середины листа. В последнем случае вначале прорезают отверстие. Затем, наклонив электрод так, чтобы кратер был рас­положен па торцовой кромке реза, оплавляют ее (рис, 64). Если

го. чщшіа разрезаемого металла меньше диаметра электрода, по­следний располагают перпендику­лярно поверхности и просто пе­ремещают вдоль линии реза без дополнительных колебаний.

При поверхностной резке элек - I род наклоняют к поверхности рис_ Дуговая резка металлы -

мод углом 5—20 и перемещают, ческим электродом

частично погружая его конец

в образовавшуюся полость. Широкие канавки выплавляют с по­перечными колебаниями электрода в вертикальном положении. Глубина канавки зависит от скорости перемещения дуги и наклона электрода. Глубокие канавки выполняют за несколько проходов. Для прорезапия дугой круглых отверстий различного размера электрод устанавливают перпендикулярно к поверхности и воз­буждают дугу возможно большей длины.

Для вырезки больших отверстий вначале прорезают маленькое отверстие, несколько отступя внутрь от края реза, а затем рез продолжают, выводя его на края основного отверстия. Особое внимание при дуговой резке следует обращать на предохранение от брызг и капель металла и шлака, которые могут вызвать ожоги и загорания.

Для дуговой резки металлическим электродом используют толстопокрытые электроды, обычно те же, что и для сварки. Год тока зависит от марки электрода. На скорость разделитель пой резки основное влияние оказывают толщина металла, диа­метр электрода и величина тока (табл. 6). С увеличением толщины металла скорость резко уменьшается. Для резки угольными или графитовыми электродами используют постоянный ток прямой полярности, так как в этом случае на изделии выделяется больше теплоты. Науглероживание кромок реза затрудняет их после­дующую механическую резку. Ширина реза больше, чем при использовании металлического электрода. При воздушно-дуго­вой резке металл расплавляется угольной дугой и выдувается
потоком воздуха, подаваемого параллельно электроду под дав­лением 4—6 ат.

При строжке электрод располагают под углом 30—45° к по­верхности металла и, перемещая его рабочим концом вперед, несколько углубляют дугу. Глубина канавки зависит от величины тока, скорости резки и угла наклона электрода. Чем круче на­клон электрода, тем глубже выплавляемая канавка. При необ­ходимости пол учения уширенных канавок концу электрода сооб - щают поперечные колебания. Диаметр электрода выбирают на

2— 4 мм меньше ширины выплавляемой канавки.

При разделительной резке электрод располагают под углом 60—90° к поверхности изделия и при повышенной толщине ме­талла перемещают с колебаниями конца электрода от нижней

к верхней кромке реза (см. рис. 56). При резке метал­ла толщиной более 20 мм рекомендуется последова­тельно выплавлять канав­ки. При каждом после­дующем проходе жела­тельно использовать элек­трод меньшего диаметра. При воздушно-дуговой резке используют постоян­ный ток обратной поляр­ности. При резке чугуна лучшие результаты дает переменный ток (табл. 7). Некоторое применение, например при производстве спирально-шовных труб, находит способ резки ду­гой, горящей под флюсом. При этом используют повышенные плот­ности тока.

Сущность и техника дуговой сварки и резки под водой. Сварка и резка под водой возможны в кессонах, когда место сварки сво­бодно от воды. При этом техника сварки не отличается от обычной сварки на воздухе. Однако в большинстве случаев при ремонтных и монтажных работах сварку приходится выполнять непосред­ственно в воде. В этом случае сварщик погружается под воду в во­долазном скафандре на глубину до 40 м.

При сварке в воде дуга горит в газовом пузыре, находящемся на торце электрода и образованном за счет испарения и разложе­ния воды, продуктов электродного покрытия, паров металлов. Удержанию газового пузыря на конце электрода способствует козырек, образующийся из-за более медленного расплавления покрытия электрода, которое охлаждается водой. Газовый пузырь непрерывно изменяет свой объем, так как часть газов удаляется на поверхность. Газ пуаыря состоит преимущественно из водо­рода. Это способствует наводороживанию металла шва и обра­зованию в нем нор и снижению его пластичности. Поэтому

необходимо предохранить покрытие электродов от насыщения водой.

Влага в покрытии приводит также и к его разрушению, что делает электрод непригодным к работе. Водонепроницаемость покрытия электрода, особенно при работе в морской соленой воде, необходима для уменьшения утечек сварочного тока, которые могут достигать десятков ампер. По этой причине при сварке и резке в воде применяют специальные держатели, изолированные по всей поверхности. Водонепроницаемость покрытию электро­дов придают пропиткой и покрытием поверхности электрода специальными водонепроницаемыми составами (парафин, раствор целлулоида в ацетоне, бакелитовый лак и т. д.). При удовлетво­рительном изготовлении электродов дуга горит так же устойчиво, как на воздухе.

С увеличением глубины погружения возрастает напряжение дуги (обычно на 5—б В) и ее проплавляющее действие. Сварка возможна в различных

Таблица S. Режимы ручной дуговой сварки под водой

пространственных положе­ниях. Во время работы в воде образуется много мути за счет конденсата паров дуги, что снижает видимость; и дугу трудпо поддерживать ввиду малой устойчивости сварщика, особенно при быстром те­чении воды. В этих усло­виях наиболее рациональ­на сварка оииранием элек­трода на козырек. По этой

же причине наиболее благоприятны угловые швы в нахлесточных и тавровых соединениях, когда кромка шва служит направляю­щей для перемещения электрода.

При сварке оииранием в нижнем положении электроду при­дают наклон в сторону перемещения на 60—70° и в вертикальном и потолочном положениях — на 35—40°. Изменяя наклон элек­трода и скорость его перемещения, регулируют размеры шва. При большом объеме разделки ее заполняют за несколько про­ходов (табл. 8). Наплавленный металл при сварке низкоуглеро­дистых сталей имеет удовлетворительный химический состав и механические свойства. Однако при сварке закаливающихся сталей свойства сварного соединения понижены из-за подкалки вследствие интенсивного охлаждения водой.

Резку под водой можно выполнять двумя способами. При одном способе используют электроды со сплошным металличе­ским стержнем и водонепроницаемым покрытием. Электроды для резки отличаются от электродов для сварки повышенной толщи­ной покрытия, составляющего до 30% массы электрода, обычно
специального состава. После возбуждения дуги электрод откло­няет в сторону, противоположную резу, и, надавливая на пего, перемещают вниз по кромке. При этом расплавленный металл удаляется давлением дуги и соскабливанием его козырьком по­крытия. При достижении нижней кромки электрод быстро воз­вращают к верхней кромке реза и процесс повторяют.

При плохой видимости резку выполняют образованием ряда отверстий — проколов и разрезкой перемычек между ними. Для образования прокола вертикально расположенным к поверхно­сти электродом возбуждают дугу и, нажимая на электрод, по­степенно углубляют его конец в вапну металла, расплавляемого горящей под козырьком дугой, до образования отверстия. Рез­кой можно удалять дефекты в сварных швах и разделывать тре­щины. Для этого электрод устанавливают с наклоном на 15—30°.

При выплавке вертикальных трещин процесс ведут сверху вниз. Горизонтальные трещины выплавляют продольными воз­вратно-поступательными движениями, соскабливая козырьком по­крытия расплавленный металл. Недостатком подводной резки является необходимость использования больших токов (500— 1000 А) и быстрое снижение скорости резки с возрастанием тол­щины металла (табл. 9).

При другом способе резки — электро кислородном — процесс основан на нагрсвапии металла теплотой дуги, сжигании его и выдувании продуктов сжигания струей режущего кислорода. При этом плавится и сгорает и сам электрод. Электрод представляет собой цельнотянутую или свернутую из ленты трубку из низко­углеродистой стали с наружным диаметром 7—10 мм и отвер­стием диаметром 1,5—4 мм, длиной 350—450 мм. На поверхность трубки наносят влагонепроницаемое покрытие.

Режущий кислород подается к месту реза по внутреннему каналу электрода через держатель, который осуществляет и то - КОІІОД1ЮД. І’озку обычно ведут методом опирання. Для этого после пуска кислорода (если нет специального клапана) воз - буждпют дугу и перемещают электрод вдоль оси до прорезания металла на всю толщину (табл. 10). При небольшой толщине

Гиг. 65. Сварка дугой, вращающейся в маггштиом поле:

п дуга, горящая между пеплавящимся электродом и поверхностью трубы; б — дуга, горищ-ш между кромками свариваемых труб; в — дуга, горящая между вольфрамовым. инмстродом и поверхностью изделия:

/ трубы; 2 — катушка или катушки электромагнитов; 3 — дуга; 4 — электрод; 5 — грубная доска

металла электрод можно перемещать и вдоль линии реза. При начале реза не с кромки изделия необходимо прорезать круглое отверстие. Основным недостатком этого способа резки является большой расход электродов.

Сварку в водо можно выполнять также плавящимся или воль­фрамовым электродом в аргоне или плавящимся электродолг в среде защитного газа. В этом случае дуга горит в пузыре, образованном защитным газом на срезе сопла. Сварку вольфрамовым электро­дом выполняют вручную, а плавящимся электродом — с помощью полуавтоматов. Качество швов при сварке вольфрамовым электро­дом выше, чем при плавящемся электроде. Механизмы подачи присадочной проволоки помещают в водонепроницаемые контей­неры и спускают под воду. Аппаратные ящики располагают над водой. Имеется положительный опыт сварки под водой с исполь­зованием плазмы.

Сущность и техника сварки дугой, вращающейся в магнит­ном поле. Интересно применение дуги при перемещении ее спе­циально создаваемым внешним магнитным полем. Па рис. 65, а показана схема сварки кольцевых стыков труб. Дуга вращается по внутренней поверхности кольцевого медного охлаждаемого водой электрода и по внешней поверхности свариваемых кромок груб. Взаимодействие магнитного поля дуги, создаваелюго ради­ально направленным током и аксиально направленным магнит­ным полем в зазоре между трубами и электродом, создаваемым внешним электромагнитом, вызывает перемещение дуги. После необходимого разогрева кромок труб происходит их осадка вдоль оси труб. Трубы с толщиной стенки до 1,5 мм собирают без зазора и сваривают без осадки.

При сварке по схеме, представленной на рис. 65, б, трубы собирают с определенным зазором. Дуга возбуждается в зазоре между кромками; направление тока дуги совпадает с осью труб. Катушки создают внешние магнитные потоки, направленные встречно, что приводит к созданию в зазоре между трубами ра­диальной составляющей магнитного поля. Взаимодействие ради­альной составляющей с магнитным полем дуги приводит к пере­мещению дуги по кромкам труб. После их оплавления производят осадку труб вдоль их оси.

Трубы к трубной решетке (рис. 65, в) также приваривают дугой, перемещаемой под влиянием совместного взаимодействия продольного магнитного поля и магнитного поля дуги.. Анодное пятно дуги находится на вольфрамовом электроде. Скорость перемещения дуги по кромке трубы достигает нескольких метров в секунду, и зрительно создается впечатление горения одной конусной дуги.

В рассмотренных случаях перемещения дуги в магнитном поле ее скорость зависит от величины сварочного тока, напря­женности внешнего магнитного поля, металла изделия и ряда других условий сварки. Используя бегущее магнитное поле, такое же как в статорах электродвигателей переменного тока, можно управлять скоростью вращения дуги.

СВАРОЧНЫЕ

гллпА МАТЕРИАЛЫ