Предислови
ЧАСТЬ I. ОБӹИЕ СВЕДЕНИЯ И ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ
ДУГОВОЙ СВАРК
1.2.	Классификация дуговой сварк
1.3.	Сварные соединения и шв
1.4.	Условные изображения и обозначения швов сварных соединени
1.5.	Расчет прочности сварных соединени
Глава 2. Организация рабочих мест для дуговой сварк
2.2.	Инструменты и принадлежности электросварщик
Глава 3. Электрическая дуга и ее применение при сварк
3.2.	Особенности дуги на переменном ток
3.3.	Технологические свойства сварочной дуг
Глава 4. Тепловые процессы при дуговой сварк
4.2.	Плавление металла электрода и его перенос в дуге при сварк
4.3.	Производительность процесса дуговой сварк
Глава 5. Нагрев свариваемого металл
5.2.	Формирование сварочной ванн
5.3.	Параметры режима дуговой сварки и их влияние на форму и размеры сварочной ванн
Глава 6. Металлургические процессы при сварк
6.2.	Основные процессы, протекающие при дуговой сварк
6.3.	Особенности металлургических процессов при разных видах сварк
6.4.	Кристаллизация сварочной ванны
6.5.	Образование трещин и газовых пор в металле шв
6.6.	Структура сварного соединения
Глава 7. Напряжения и деформации при сварк
7.2.	Причины возникновения напряжений и деформаций при сварке
7.3.	Уменьшение сварочных напряжени
7.4.	Устранение сварочных деформаци
Глава 8. Свариваемость металлов и свойства сварных соединени
8.2.	Оценка свариваемости металло
8.3.	Технологическая свариваемость конструкционных материало
ЧАСТЬ II. СВАРОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ, ОБОРУДОВАНИЕ
И ТЕХНОЛОГИЯ СВАРК
9.2.	Электроды для дуговой сварк
9.3.	Сварочные флюс
9.4.	Защитные газ
Глава 10. Источники питания для дуговой сварк
10.2.	Сварочные трансформатор
10.3.	Сварочные выпрямител
10.4.	Сварочные электромашинные генераторы и преобразовател
10.5.	Источники питания с частотными преобразователями øинверторные
10.6.	Многопостовые источники питания дуг
10.7.	Вспомогательные устройства для источников питани
Глава 11. Оборудование для дуговой автоматической сварк
11.2.	Комплектование и основные узлы сварочных автомато
11.3.	Принципы работы сварочных автомато
11.4.	Автоматы для сварки под флюсо
11.5.	Автоматы для сварки в защитных газа
11.6.	Газовая аппаратура, применяемая в автоматах
для сварки в защитных газа
Глава 12. Оборудование для механизированной дуговой сварк
12.2.	Устройство и основные узлы полуавтомато
12.3.	Электрические схемы полуавтомато
12.4.	Типовые конструкции сварочных полуавтомато
Глава 13. Технология ручной дуговой сварк
13.2.	Подготовка деталей под сварк
13.3.	Режимы ручной дуговой сварки покрытыми электродам
13.4.	Технология выполнения ручной дуговой сварк
Глава 14. Технология автоматической дуговой сварки
под флюсо
14.2.	Подготовка деталей под сварк
14.3.	Режимы сварки под флюсо
14.4.	Сварка под флюсом стыковых и угловых шво
14.5.	Сварка под флюсом кольцевых шво
Глава 15. Технология автоматической дуговой сварки
в защитных газа
15.2.	Подготовка деталей и режимы сварки в защитных газа
15.3.	Сварка неплавящимся электродо
15.4.	Разновидности аргонодуговой сварки вольфрамовым электродо
15.5.	Сварка в защитных газах плавящимся электродо
Глава 16. Технология дуговой механизированной сварк
16.2.	Механизированная сварка порошковой проволоко
16.3.	Механизированная сварка открытой дугой самозащитной проволоко
Глава 17. Технология и оборудование электрошлаковой сварк
17.2.	Технология выполнения электрошлаковой сварк
17.3.	Оборудование для электрошлаковой сварк
Глава 18. Дуговая наплавка и резка металло
18.2.	Способы и технология наплавк
18.3.	Дуговая резка металло
18.4.	Плазменная резка металло
ЧАСТЬ III. ОСОБЕННОСТИ СВАРКИ КОНСТРУКЦИОННЫХ
МАТЕРИАЛОВ И ПРОИЗВОДСТВО СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
19.2.	Сварка низкоуглеродистых и низколегированных стале
19.3.	Сварка легированных и углеродистых закаливающихся сталей
19.4.	Сварка высоколегированных сталей и сплаво
19.5.	Сварка чугун
Глава 20. Сварка цветных металлов и сплаво
20.2.	Сварка алюминия и его сплаво
20.3.	Сварка магниевых сплаво
20.4.	Сварка титана и его сплаво
20.5.	Сварка меди и ее сплаво
Глава 21. Дефекты и контроль качества сварных соединени
21.2.	Дефекты сварных соединений и причины их возникновени
21.3.	Методы неразрушающего контроля сварных соединени
21.4.	Методы контроля с разрушением сварных соединени
Глава 22. Технологическая подготовка сварочного производства
22.2.	Классификация сварных конструкций
22.3.	Роль, содержание и принципы технологической подготовки сварочного производств
22.4.	Технологичность сварных конструкций и ее отработк
22.5.	Разработка технологических процессо
Глава 23. Механизация и автоматизация сварочного производств
23.2.	Классификация сборочно-сварочной оснастк
23.3.	Назначение и особенности сборочно-сварочной оснастк
23.4.	Механизация и автоматизация сварочного производств
23.5.	Поточные механизированные и автоматические лини
23.6.	Промышленные роботы для сварк
Глава 24. Организация труда в сварочном производств
24.2.	Разделение труда в производств
24.3.	Нормирование сварочных работ и себестоимость издели
Глава 25. Охрана труда, противопожарная безопасность и экологическая защит
25.2.	Противопожарная безопасност
25.3.	Охрана окружающей сред
Приложени
Приложение 2. Технология изготовления корпуса реактор
Список литератур
Оглавлени
Text
                    В. С. ВИНОГРАДОВ

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ
ДУГОВАЯ СВАРКА
УЧЕБНИК
Допущено
Экспертным советом по профессиональному образованию
в качестве учебника для использования в учебном процессе
образовательных учреждений, реализующих программы
начального профессионального образования

9 е издание, стереотипное

Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж

ÏÐÎÔÅÑÑÈÎÍÀËÜÍÎÅ ÎÁÐÀÇÎÂÀÍÈÅ

1


Ð å ö å í ç å í ò û: ïðåïîäàâàòåëü ñïåöòåõíîëîãèè ñâàðêè Ïîëèòåõíè÷åñêîãî êîëëåäæà ¹ 31 ã. Ìîñêâû Â. À. Ãðîøåâ; íà÷àëüíèê ëàáîðàòîðèè ñâàðêè ÔÃÓÏ «Ðîññèéñêàÿ ñàìîëåòîñòðîèòåëüíàÿ êîðïîðàöèÿ «Ìèû, ä-ð òåõí. íàóê, ïðîô. Â. Â. Îâ÷èííèêîâ Â493 Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж ÓÄÊ 621.791.7(075.32) ÁÁÊ 34.641ÿ722 Â493 Âèíîãðàäîâ Â. Ñ. Ýëåêòðè÷åñêàÿ äóãîâàÿ ñâàðêà : ó÷åáíèê äëÿ ñòóä. ó÷ðåæäåíèé ñðåä. ïðîô. îáðàçîâàíèÿ / Â. Ñ. Âèíîãðàäîâ. — 8-å èçä., ñòåð. — Ì. : Èçäàòåëüñêèé öåíòð «Àêàäåìèÿ», 2015. — 320 ñ. ISBN 978-5-4468-7162-9 Ïðèâåäåíû ñâåäåíèÿ îá îñíîâíûõ âèäàõ è òåõíîëîãèè ýëåêòðè÷åñêîé äóãîâîé ñâàðêè, à òàêæå ñâàðî÷íûõ ìàòåðèàëàõ è ïðèìåíÿåìîì îáîðóäîâàíèè. Îõàðàêòåðèçîâàíû îñîáåííîñòè ñâàðêè êîíñòðóêöèîííûõ ìàòåðèàëîâ ðàçëè÷íûõ ãðóïï è èçãîòîâëåíèÿ ñâàðíûõ ìåòàëëîêîíñòðóêöèé. Ðàññìîòðåíû âèäû äåôåêòîâ è ñïîñîáû êîíòðîëÿ ñâàðíûõ øâîâ è ñîåäèíåíèé, à òàêæå âîïðîñû îõðàíû òðóäà è ýêîëîãèè. Ó÷åáíèê ìîæåò áûòü èñïîëüçîâàí ïðè îñâîåíèè ïðîôåññèîíàëüíîãî ìîäóëÿ ÏÌ.02 «Ñâàðêà è ðåçêà äåòàëåé èç ðàçëè÷íûõ ñòàëåé, öâåòíûõ ìåòàëëîâ è èõ ñïëàâîâ, ÷óãóíîâ âî âñåõ ïðîñòðàíñòâåííûõ ïîëîæåíèÿõ» (ÌÄÊ.02.02) ïî ïðîôåññèè «Ñâàðùèê (ýëåêòðîñâàðî÷íûå è ãàçîñâàðî÷íûå ðàáîòû)». Äëÿ ñòóäåíòîâ ó÷ðåæäåíèé ñðåäíåãî ïðîôåññèîíàëüíîãî îáðàçîâàíèÿ. ÓÄÊ 621.791.7(075.32) ÁÁÊ 34.641ÿ722 Îðèãèíàë-ìàêåò äàííîãî èçäàíèÿ ÿâëÿåòñÿ ñîáñòâåííîñòüþ Èçäàòåëüñêîãî öåíòðà «Àêàäåìèÿ», è åãî âîñïðîèçâåäåíèå ëþáûì ñïîñîáîì áåç ñîãëàñèÿ ïðàâîîáëàäàòåëÿ çàïðåùàåòñÿ ISBN 978-5-4468-7162-9 © Ãàâðèëîâà Î. Â. (íàñëåäíèöà Âèíîãðàäîâà Â. Ñ.), 2012 © Îáðàçîâàòåëüíî-èçäàòåëüñêèé öåíòð «Àêàäåìèÿ», 2012 © Îôîðìëåíèå. Èçäàòåëüñêèé öåíòð «Àêàäåìèÿ», 2012
Ýëåêòðè÷åñêàÿ äóãîâàÿ ñâàðêà â ñîâðåìåííîì ïðîèçâîäñòâå ïîëó÷èëà áîëüøîå ðàçâèòèå è ÿâëÿåòñÿ îäíèì èç âåäóùèõ òåõíîëîãè÷åñêèõ ïðîöåññîâ îáðàáîòêè ìåòàëëîâ. Äîñòîèíñòâà ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé îáåñïå÷èëè èõ øèðîêîå ïðèìåíåíèå â èçäåëèÿõ ðàçíîãî íàçíà÷åíèÿ. Èñïîëüçîâàíèå ñâàðêè ïðè ñîçäàíèè êîíñòðóêöèé ïîçâîëÿåò ýêîíîìèòü ìàòåðèàëû è âðåìÿ. Ïðè ýòîì îòêðûâàþòñÿ áîëüøèå âîçìîæíîñòè ìåõàíèçàöèè è àâòîìàòèçàöèè ïðîèçâîäñòâà, ñîçäàþòñÿ ïðåäïîñûëêè äëÿ ïîâûøåíèÿ ïðîèçâîäèòåëüíîñòè è óëó÷øàþòñÿ óñëîâèÿ òðóäà ðàáîòàþùèõ. Ñ ðàçâèòèåì òåõíèêè âîçíèêàåò íåîáõîäèìîñòü ñâàðêè äåòàëåé ðàçíûõ òîëùèí èç ðàçíûõ ìàòåðèàëîâ, è, êàê ñëåäñòâèå, ðàñøèðÿåòñÿ íàáîð ïðèìåíÿåìûõ âèäîâ è ñïîñîáîâ ñâàðêè.  íàñòîÿùåå âðåìÿ ñâàðèâàþò äåòàëè òîëùèíîé îò íåñêîëüêèõ ìèêðîíîâ (â ìèêðîýëåêòðîíèêå) äî äåñÿòêîâ ñàíòèìåòðîâ è äàæå ìåòðîâ (â òÿæåëîì ìàøèíîñòðîåíèè). Íàðÿäó ñ êîíñòðóêöèîííûìè óãëåðîäèñòûìè è íèçêîëåãèðîâàííûìè ñòàëÿìè âñå ÷àùå ïðèõîäèòñÿ ñâàðèâàòü ñïåöèàëüíûå ñòàëè, ëåãêèå ñïëàâû è ñïëàâû íà îñíîâå òèòàíà, ìîëèáäåíà, öèðêîíèÿ è äðóãèõ ìåòàëëîâ, à òàêæå ðàçíîðîäíûå ìàòåðèàëû. Îò ïðèìåíÿåìîé òåõíîëîãèè ñâàðêè è êà÷åñòâà âûïîëíåíèÿ ñâàðî÷íûõ ðàáîò âî ìíîãîì çàâèñÿò êà÷åñòâî è íàäåæíîñòü ãîòîâûõ èçäåëèé è ýôôåêòèâíîñòü ïðîèçâîäñòâà â öåëîì. Îäíî èç íàèáîëåå ðàçâèâàþùèõñÿ íàïðàâëåíèé â ñâàðî÷íîì ïðîèçâîäñòâå — øèðîêîå èñïîëüçîâàíèå ìåõàíèçèðîâàííîé è àâòîìàòè÷åñêîé äóãîâîé ñâàðêè, ò. å. ìåõàíèçàöèÿ è àâòîìàòèçàöèÿ êàê ñàìèõ ñâàðî÷íûõ ïðîöåññîâ, òàê è êîìïëåêñíàÿ ìåõàíèçàöèÿ è àâòîìàòèçàöèÿ, îõâàòûâàþùàÿ âñå âèäû ðàáîò, ñâÿçàííûõ ñ èçãîòîâëåíèåì ñâàðíûõ êîíñòðóêöèé è ñîçäàíèåì ïîòî÷íûõ è àâòîìàòè÷åñêèõ ïðîèçâîäñòâåííûõ ëèíèé. Âàæíîå çíà÷åíèå ïðè ýòîì îòâîäèòñÿ ñîçäàíèþ ñïåöèàëüíîãî îáîðóäîâàíèÿ è ñðåäñòâ îñíàùåíèÿ òåõíîëîãè÷åñêèõ ïðîöåññîâ. Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж ПРЕДИСЛОВИЕ 3
4 Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж  óñëîâèÿõ ïîñòîÿííîãî óñëîæíåíèÿ êîíñòðóêöèé è ðîñòà îáúåìà ñâàðî÷íûõ ðàáîò áîëüøóþ ðîëü èãðàåò ïðàâèëüíîå ïðîâåäåíèå òåõíîëîãè÷åñêîé ïîäãîòîâêè ïðîèçâîäñòâà, â çíà÷èòåëüíîé ñòåïåíè îïðåäåëÿþùåé åãî òðóäîåìêîñòü è ñðîêè îñâîåíèÿ, ýêîíîìè÷åñêèå ïîêàçàòåëè, èñïîëüçîâàíèå ñðåäñòâ ìåõàíèçàöèè è àâòîìàòèçàöèè. Ðîñò òåõíè÷åñêîãî óðîâíÿ ïðîèçâîäñòâà, ââåäåíèå â ýêñïëóàòàöèþ ñëîæíîãî ñâàðî÷íîãî îáîðóäîâàíèÿ íåðàçðûâíî ñâÿçàíû ñ ïîâûøåíèåì òðåáîâàíèé ê óðîâíþ òåõíè÷åñêîé ïîäãîòîâêè êàäðîâ, ðàáîòàþùèõ â îáëàñòè ñâàðî÷íîãî ïðîèçâîäñòâà, â ïåðâóþ î÷åðåäü ðàáî÷èõ-ñâàðùèêîâ.
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж ЧАСТЬ I ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ И ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ДУГОВОЙ СВАРКИ Гл а в а 1 ВИДЫ И СПОСОБЫ СВАРКИ. СВАРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ 1.1. Понятие о сварке и ее сущность Ñëîæíûå êîíñòðóêöèè, êàê ïðàâèëî, ïîëó÷àþò â ðåçóëüòàòå îáúåäèíåíèÿ ìåæäó ñîáîé îòäåëüíûõ ýëåìåíòîâ (äåòàëåé, àãðåãàòîâ, óçëîâ). Òàêèå îáúåäèíåíèÿ ìîãóò âûïîëíÿòüñÿ ñ ïîìîùüþ ðàçúåìíûõ èëè íåðàçúåìíûõ ñîåäèíåíèé.  ñîîòâåòñòâèè ñ ÃÎÑÒ 2601—74 ñâàðêà îïðåäåëÿåòñÿ êàê ïðîöåññ ïîëó÷åíèÿ íåðàçúåìíûõ ñîåäèíåíèé ïîñðåäñòâîì óñòàíîâëåíèÿ ìåæàòîìíûõ ñâÿçåé ìåæäó ñâàðèâàåìûìè ÷àñòÿìè ïðè èõ ìåñòíîì èëè îáùåì íàãðåâå, ïëàñòè÷åñêîì äåôîðìèðîâàíèè èëè ñîâìåñòíîì äåéñòâèè òîãî è äðóãîãî. Íåðàçúåìíûå ñîåäèíåíèÿ, âûïîëíåííûå ñ ïîìîùüþ ñâàðêè, íàçûâàþò ñâàðíûìè ñîåäèíåíèÿìè. ×àùå âñåãî ñ ïîìîùüþ ñâàðêè ñîåäèíÿþò äåòàëè èç ìåòàëëîâ. Îäíàêî ñâàðíûå ñîåäèíåíèÿ ïðèìåíÿþò è äëÿ äåòàëåé èç íåìåòàëëî⠗ ïëàñòìàññ, êåðàìèê èëè èõ ñî÷åòàíèé. Äëÿ ïîëó÷åíèÿ ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé íå òðåáóåòñÿ ïðèìåíåíèÿ êàêèõ-ëèáî ñïåöèàëüíûõ ñîåäèíèòåëüíûõ ýëåìåíòîâ (çàêëåïîê, íàêëàäîê è ò. ï.). Îáðàçîâàíèå íåðàçúåìíîãî ñîåäèíåíèÿ îáåñïå÷èâàåòñÿ çà ñ÷åò ïðîÿâëåíèÿ äåéñòâèÿ âíóòðåííèõ ñèë ñèñòåìû. Ïðè ýòîì ïðîèñõîäèò îáðàçîâàíèå ñâÿçåé ìåæäó àòîìàìè ìåòàëëà ñîåäèíÿåìûõ äåòàëåé. Äëÿ ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé ìåòàëëîâ õàðàêòåðíî âîçíèêíîâåíèå ìåòàëëè÷åñêîé ñâÿçè, îáóñëîâëåííîé âçàèìîäåéñòâèåì èîíîâ è îáîáùåñòâëåííûõ ýëåêòðîíîâ, ïðîÿâëÿþùèìñÿ ïðè ñáëèæåíèè èõ íà ðàññòîÿíèå ìåæàòîìíîãî âçàèìîäåéñòâèÿ, ñîñòàâëÿþùåå (3 ¾ 5) · 10−7 ìêì. Äëÿ ïîëó÷åíèÿ ñâàðíîãî ñîåäèíåíèÿ íåäîñòàòî÷íî ïðîñòîãî ñîïðèêîñíîâåíèÿ ïîâåðõíîñòåé ñîåäèíÿåìûõ äåòàëåé. Ìåæàòîìíûå ñâÿçè ìîãóò óñòàíîâèòüñÿ òîëüêî òîãäà, êîãäà ñîåäèíÿåìûå àòîìû ïîëó÷àò íåêîòîðóþ äîïîëíèòåëüíóþ ýíåðãèþ, íåîáõîäèìóþ äëÿ ïðåîäîëåíèÿ ñóùåñòâóþùåãî ìåæäó íèìè ýíåðãåòè÷åñêîãî áàðüåðà, ïðè ýòîì àòîìû äîñòèãàþò ñîñòîÿíèÿ ðàâíîâåñèÿ â äåéñòâèè ñèë ïðèòÿæåíèÿ è îòòàëêèâàíèÿ. Ýòó ýíåðãèþ íàçûâàþò 5
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж ýíåðãèåé àêòèâàöèè. Ïðè ñâàðêå åå ââîäÿò èçâíå ïóòåì íàãðåâà (òåðìè÷åñêàÿ àêòèâàöèÿ) èëè ïëàñòè÷åñêîãî äåôîðìèðîâàíèÿ (ìåõàíè÷åñêàÿ àêòèâàöèÿ). Ñáëèæåíèå ñâàðèâàåìûõ ÷àñòåé íà ðàññòîÿíèå ìåæàòîìíîãî âçàèìîäåéñòâèÿ è ïðèëîæåíèå ýíåðãèè àêòèâàöèè — íåîáõîäèìûå óñëîâèÿ äëÿ îáðàçîâàíèÿ íåðàçúåìíûõ ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé.  çàâèñèìîñòè îò âèäà àêòèâàöèè ïðè âûïîëíåíèè ñîåäèíåíèé ðàçëè÷àþò äâà âèäà ñâàðêè: ïëàâëåíèåì è äàâëåíèåì. Ïðè ñâàðêå ïëàâëåíèåì äåòàëè ïî ñîåäèíÿåìûì êðîìêàì îïëàâëÿþò ïîä äåéñòâèåì èñòî÷íèêà íàãðåâà. Îïëàâëåííûå ïîâåðõíîñòè êðîìîê ïîêðûâàþòñÿ ðàñïëàâëåííûì ìåòàëëîì, êîòîðûé, ñëèâàÿñü â îáùèé îáúåì, îáðàçóåò æèäêóþ ñâàðî÷íóþ âàííó. Ïðè îõëàæäåíèè ñâàðî÷íîé âàííû æèäêèé ìåòàëë çàòâåðäåâàåò è îáðàçóåò ñâàðíîé øîâ. Øîâ ìîæåò áûòü îáðàçîâàí òîëüêî çà ñ÷åò ðàñïëàâëåíèÿ ìåòàëëà ñâàðèâàåìûõ êðîìîê èëè çà ñ÷åò èõ ìåòàëëà è äîïîëíèòåëüíîãî ââåäåíèÿ â ñâàðî÷íóþ âàííó ðàñïëàâëÿåìîé ïðèñàäêè. Ñóùíîñòü ñâàðêè äàâëåíèåì ñîñòîèò â íåïðåðûâíîì èëè ïðåðûâèñòîì ñîâìåñòíîì ïëàñòè÷åñêîì äåôîðìèðîâàíèè ìàòåðèàëà ïî êðîìêàì ñâàðèâàåìûõ äåòàëåé. Áëàãîäàðÿ ïëàñòè÷åñêîé äåôîðìàöèè è òå÷åíèþ ìåòàëëà îáëåã÷àåòñÿ óñòàíîâëåíèå ìåæàòîìíûõ ñâÿçåé ñîåäèíÿåìûõ ÷àñòåé. Äëÿ óñêîðåíèÿ ïðîöåññà ïðèìåíÿþò ñâàðêó äàâëåíèåì ñ íàãðåâîì.  íåêîòîðûõ ñëó÷àÿõ íàãðåâ ìîæåò ïðîèçâîäèòüñÿ äî îïëàâëåíèÿ ìåòàëëà ñâàðèâàåìûõ ïîâåðõíîñòåé. 1.2. Классификация дуговой сварки Îáùàÿ êëàññèôèêàöèÿ.  íàñòîÿùåå âðåìÿ ðàçëè÷àþò áîëåå 150 âèäîâ è ñïîñîáîâ ñâàðî÷íûõ ïðîöåññîâ. Ñóùåñòâóåò êëàññèôèêàöèÿ ñâàðî÷íûõ ïðîöåññîâ ïî ôèçè÷åñêèì, òåõíè÷åñêèì è òåõíîëîãè÷åñêèì ïðèçíàêàì (ÃÎÑÒ 19521—74). Îñíîâíûì ôèçè÷åñêèì ïðèçíàêîì ñâàðêè ÿâëÿåòñÿ âèä ýíåðãèè, èñïîëüçóåìîé äëÿ ïîëó÷åíèÿ ñâàðíîãî ñîåäèíåíèÿ. Ïî ôèçè÷åñêèì ïðèçíàêàì âñå âèäû ñâàðêè îòíîñÿò ê îäíîìó èç òðåõ êëàññîâ: òåðìè÷åñêîìó, òåðìîìåõàíè÷åñêîìó è ìåõàíè÷åñêîìó. Ê òåðìè÷åñêîìó êëàññó îòíîñÿò âñå âèäû ñâàðêè ïëàâëåíèåì, îñóùåñòâëÿåìûå ñ èñïîëüçîâàíèåì òåïëîâîé ýíåðãèè, — ãàçîâóþ, äóãîâóþ, ýëåêòðîøëàêîâóþ, ýëåêòðîííî-ëó÷åâóþ, ëàçåðíóþ è äð. Ê òåðìîìåõàíè÷åñêîìó êëàññó îòíîñÿò âñå âèäû ñâàðêè, îñóùåñòâëÿåìûå ñ èñïîëüçîâàíèåì òåïëîâîé ýíåðãèè è äàâëåíèÿ, — êîíòàêòíóþ, äèôôóçèîííóþ, ãàçî- è äóãîïðåññîâóþ, êóçíå÷íóþ è äð. Ê ìåõàíè÷åñêîìó êëàññó îòíîñÿò âñå âèäû ñâàðêè äàâëåíèåì, îñóùåñòâëÿåìûå ñ èñïîëüçîâàíèåì ìåõàíè÷åñêîé ýíåðãèè, — õîëîäíóþ, òðåíèåì, óëüòðàçâóêîâóþ, âçðûâîì è äð. 6
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Ðèñ. 1.1. Êëàññèôèêàöèÿ ñïîñîáîâ äóãîâîé ñâàðêè Ê òåõíè÷åñêèì ïðèçíàêàì ñâàðî÷íûõ ïðîöåññîâ îòíîñÿò ñïîñîáû çàùèòû ìåòàëëà â çîíå ñâàðêè, íåïðåðûâíîñòü ïðîöåññà è ñòåïåíü åãî ìåõàíèçàöèè. Òåõíîëîãè÷åñêèå ïðèçíàêè óñòàíàâëèâàþòñÿ äëÿ êàæäîãî âèäà ñâàðêè îòäåëüíî. Íàïðèìåð, âèä äóãîâîé ñâàðêè ìîæåò áûòü êëàññèôèöèðîâàí ïî ñëåäóþùèì ïðèçíàêàì: âèäó ýëåêòðîäà, õàðàêòåðó çàùèòû, óðîâíþ àâòîìàòèçàöèè è ò. ï. Êëàññèôèêàöèÿ ñïîñîáîâ äóãîâîé ñâàðêè ïðåäñòàâëåíà íà ðèñ. 1.1. Âèäû ñâàðêè ïëàâëåíèåì. Èñòî÷íèêîì íàãðåâà ïðè äóãîâûõ ñïîñîáàõ ñâàðêè ÿâëÿåòñÿ ñâàðî÷íàÿ äóãà, ïðåäñòàâëÿþùàÿ ñîáîé óñòîé÷èâûé ýëåêòðè÷åñêèé ðàçðÿä, ïðîèñõîäÿùèé â ãàçîâîé ñðåäå ìåæäó äâóìÿ ýëåêòðîäàìè èëè ýëåêòðîäàìè è äåòàëüþ. Äëÿ ïîääåðæàíèÿ òàêîãî ðàçðÿäà íóæíîé ïðîäîëæèòåëüíîñòè íåîáõîäèìî 7
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж ïðèìåíåíèå ñïåöèàëüíûõ èñòî÷íèêîâ ïèòàíèÿ äóãè. Ýëåêòðè÷åñêàÿ äóãà ìîæåò ïèòàòüñÿ ïåðåìåííûì èëè ïîñòîÿííûì òîêîì. Íà ðèñ. 1.2 ïîêàçàíà ñõåìà ýëåêòðè÷åñêîé öåïè äóãîâîé ñâàðêè. Îòêðûòèå ñïîñîáà äóãîâîé ñâàðêè áûëî îáóñëîâëåíî îòêðûòèåì ÿâëåíèÿ ýëåêòðè÷åñêîé äóãè, ñäåëàííûì â 1802 ã. ðóññêèì ôèçèêîì Â. Â. Ïåòðîâûì. Âïåðâûå ñîåäèíåíèå ìåòàëëè÷åñêèõ äåòàëåé ñ ïîìîùüþ Ðèñ. 1.2. Ñõåìà ýëåêòðè÷åñêîé ýëåêòðè÷åñêîé äóãè, ãîðÿùåé ìåæäó öåïè äóãîâîé ñâàðêè: íåïëàâÿùèìñÿ óãîëüíûì ýëåêòðîäîì è ñâàðèâàåìûì èçäåëèåì, áûëî îñó1 — äåòàëü; 2 — ýëåêòðîä; 3 — äóãà; 4 — èñòî÷íèê ïèòàíèÿ äóãè ùåñòâëåíî Í. Í. Áåíàðäîñîì â 1882 ã. Ïðè íåîáõîäèìîñòè â ñâàðî÷íóþ âàííó äîïîëíèòåëüíî ïîäàâàëñÿ ïðèñàäî÷íûé ìàòåðèàë.  1888 ã. ðóññêèé èíæåíåð Í.Ã. Ñëàâÿíîâ óñîâåðøåíñòâîâàë ïðîöåññ, çàìåíèâ íåïëàâÿùèéñÿ óãîëüíûé ýëåêòðîä íà ïëàâÿùèéñÿ ìåòàëëè÷åñêèé. Òåì ñàìûì áûëî äîñòèãíóòî îáúåäèíåíèå ôóíêöèè ýëåêòðîäà äëÿ ñóùåñòâîâàíèÿ äóãîâîãî ðàçðÿäà è ïðèñàäî÷íîãî ìåòàëëà äëÿ îáðàçîâàíèÿ âàííû. Ïðåäëîæåííûå Í.Í.Áåíàðäîñîì è Í.Ã. Ñëàâÿíîâûì ñïîñîáû äóãîâîé ñâàðêè íåïëàâÿùèìñÿ è ïëàâÿùèìñÿ ýëåêòðîäàìè ëåãëè â îñíîâó ðàçðàáîòêè íàèáîëåå ðàñïðîñòðàíåííûõ ñîâðåìåííûõ ñïîñîáîâ äóãîâîé ñâàðêè. Äàëüíåéøåå ñîâåðøåíñòâîâàíèå äóãîâîé ñâàðêè øëî ïî äâóì íàïðàâëåíèÿì: • èçûñêàíèå ñðåäñòâ çàùèòû è îáðàáîòêè ðàñïëàâëåííîãî ìåòàëëà ñâàðî÷íîé âàííû; • àâòîìàòèçàöèÿ ïðîöåññà.  çàâèñèìîñòè îò ñïîñîáà çàùèòû ñâàðèâàåìîãî ìåòàëëà è ñâàðî÷íîé âàííû îò âîçäåéñòâèÿ îêðóæàþùåé ñðåäû âûäåëÿþò äóãîâóþ ñâàðêó ñ øëàêîâîé, ãàçîøëàêîâîé è ãàçîâîé çàùèòîé, ïî ñòåïåíè àâòîìàòèçàöèè ïðîöåññà — ðó÷íóþ, ìåõàíèçèðîâàííóþ è àâòîìàòè÷åñêóþ ñâàðêó. Äóãîâàÿ ñâàðêà ïîêðûòûìè ýëåêòðîäàìè. Ïðè ýòîì ñïîñîáå ïðîöåññ âûïîëíÿåòñÿ âðó÷íóþ. Ñâàðî÷íûå ýëåêòðîäû ìîãóò áûòü ïëàâÿùèåñÿ (ñòàëüíûå, ìåäíûå, àëþìèíèåâûå è äð.) è íåïëàâÿùèåñÿ (óãîëüíûå, ãðàôèòîâûå, âîëüôðàìîâûå). Íàèáîëåå øèðîêî ïðèìåíÿþò ñâàðêó ñòàëüíûìè ýëåêòðîäàìè, èìåþùèìè íà ïîâåðõíîñòè ýëåêòðîäíîå ïîêðûòèå. Ïîêðûòèå ýëåêòðîäîâ ãîòîâèòñÿ èç ïîðîøêîîáðàçíîé ñìåñè ðàçëè÷íûõ êîìïîíåíòîâ è íàíîñèòñÿ íà ïîâåðõíîñòü ñòàëüíîãî ñòåðæíÿ â âèäå çàòâåðäåâàþùåé ïàñòû. Åãî íàçíà÷åíèå — ïîâûñèòü óñòîé÷èâîñòü ãîðåíèÿ äóãè, ïðîâåñòè ìåòàëëóðãè÷åñêóþ îáðàáîòêó ñâàðî÷íîé âàííû è óëó÷øèòü êà÷åñòâî ñâàðêè. 8
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Ñâàðíîé øîâ îáðàçóåòñÿ çà ñ÷åò ðàñïëàâëåíèÿ ìåòàëëà ñâàðèâàåìûõ êðîìîê è ïëàâëåíèÿ ñòåðæíÿ ñâàðî÷íîãî ýëåêòðîäà. Ïðè ýòîì ñâàðùèê âðó÷íóþ îñóùåñòâëÿåò äâà îñíîâíûõ òåõíîëîãè÷åñêèõ äâèæåíèÿ: ïîäà÷ó ïîêðûòîãî ýëåêòðîäà â çîíó ñâàðêè ïî ìåðå åãî ðàñïëàâëåíèÿ è ïåðåìåùåíèå äóãè âäîëü ñâàðèâàåìûõ êðîìîê. Ðó÷íàÿ äóãîâàÿ ñâàðêà ïîêðûòûìè ýëåêòðîäàìè — îäèí èç íàèáîëåå ðàñïðîñòðàíåííûõ ñïîñîáîâ, èñïîëüçóåìûõ ïðè èçãîòîâëåíèè ñâàðíûõ êîíñòðóêöèé. Òàêàÿ ñâàðêà îòëè÷àåòñÿ ïðîñòîòîé è óíèâåðñàëüíîñòüþ, âîçìîæíîñòüþ âûïîëíåíèÿ ñîåäèíåíèé â ðàçíûõ ïðîñòðàíñòâåííûõ ïîëîæåíèÿõ è òðóäíîäîñòóïíûõ ìåñòàõ. Ñóùåñòâåííûé íåäîñòàòîê åå — ìàëàÿ ïðîèçâîäèòåëüíîñòü ïðîöåññà è çàâèñèìîñòü êà÷åñòâà ñâàðêè îò êâàëèôèêàöèè ñâàðùèêà. Äóãîâàÿ ñâàðêà ïîä ôëþñîì. Ïðè òàêîì ñïîñîáå ñâàðêè ýëåêòðè÷åñêàÿ äóãà ãîðèò ìåæäó ïëàâÿùèìñÿ ýëåêòðîäîì è äåòàëüþ ïîä ñëîåì ñâàðî÷íîãî ôëþñà, ïîëíîñòüþ çàùèùàþùåãî äóãó è ñâàðî÷íóþ âàííó îò âçàèìîäåéñòâèÿ ñ âîçäóõîì. Ãàçîâàÿ ïîëîñòü, â êîòîðîé ãîðèò äóãà, ñîñòîèò èç ïàðîâ ôëþñà è ìåòàëëà. Ñâàðî÷íûé ýëåêòðîä âûïîëíåí â âèäå ïðîâîëîêè, ñâåðíóòîé â êàññåòó è àâòîìàòè÷åñêè ïîäàâàåìîé â çîíó ñâàðêè. Ïåðåìåùåíèå äóãè âäîëü ñâàðèâàåìûõ êðîìîê ìîæåò âûïîëíÿòüñÿ èëè âðó÷íóþ, èëè ñ ïîìîùüþ ñïåöèàëüíîãî ïðèâîäà.  ïåðâîì ñëó÷àå ïðîöåññ âåäåòñÿ ñ ïîìîùüþ ñâàðî÷íûõ ïîëóàâòîìàòîâ, âî âòîðîì — ñâàðî÷íûõ àâòîìàòîâ. Äóãîâàÿ ñâàðêà ïîä ôëþñîì îòëè÷àåòñÿ âûñîêèìè ïðîèçâîäèòåëüíîñòüþ è êà÷åñòâîì ïîëó÷àåìûõ ñîåäèíåíèé. Ê íåäîñòàòêàì ïðîöåññà ñëåäóåò îòíåñòè òðóäíîñòü ñâàðêè äåòàëåé íåáîëüøèõ òîëùèí, âûïîëíåíèÿ êîðîòêèõ øâîâ è øâîâ â îñíîâíûõ ïîëîæåíèÿõ, îòëè÷íûõ îò íèæíèõ. Äóãîâàÿ ñâàðêà â çàùèòíûõ ãàçàõ. Ïðè ñâàðêå â çàùèòíûõ ãàçàõ ýëåêòðè÷åñêàÿ äóãà ãîðèò â ñðåäå ñïåöèàëüíî ïîäàâàåìûõ â çîíó ñâàðêè çàùèòíûõ ãàçîâ. Ïðè ýòîì èñïîëüçóþò êàê íåïëàâÿùèéñÿ, òàê è ïëàâÿùèéñÿ ýëåêòðîäû, à âûïîëíÿòü ïðîöåññ ìîæíî ðó÷íûì, ìåõàíèçèðîâàííûì èëè àâòîìàòè÷åñêèì ñïîñîáàìè. Ñâàðêà ïðèìåíÿåòñÿ äëÿ øèðîêîãî êðóãà ìåòàëëîâ è ñïëàâîâ. Ýëåêòðîøëàêîâàÿ ñâàðêà. Ïðîöåññ ýëåêòðîøëàêîâîé ñâàðêè ÿâëÿåòñÿ áåçäóãîâûì.  îòëè÷èå îò äóãîâîé ñâàðêè äëÿ ðàñïëàâëåíèÿ îñíîâíîãî è ïðèñàäî÷íîãî ìåòàëëîâ èñïîëüçóåòñÿ òåïëîòà, âûäåëÿþùàÿñÿ ïðè ïðîõîæäåíèè ñâàðî÷íîãî òîêà ÷åðåç ðàñïëàâëåííûé ýëåêòðîïðîâîäíûé øëàê (ôëþñ). Ïîñëå çàòâåðäåâàíèÿ ðàñïëàâà îáðàçóåòñÿ ñâàðíîé øîâ. Ñâàðêó âûïîëíÿþò ÷àùå âñåãî ïðè âåðòèêàëüíîì ïîëîæåíèè ñâàðèâàåìûõ äåòàëåé ñ çàçîðîì ìåæäó íèìè. Äëÿ ôîðìèðîâàíèÿ øâà ïî îáå ñòîðîíû çàçîðà óñòàíàâëèâàþò ìåäíûå ïîëçóíû-êðèñòàëëèçàòîðû, îõëàæäàåìûå âîäîé. Ýëåêòðîøëàêîâóþ ñâàðêó ïðèìåíÿþò äëÿ ñîåäèíåíèÿ äåòàëåé áîëüøèõ òîëùèí (20 ¾ 1 000 ìì è áîëåå). 9
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж 1.3. Сварные соединения и швы Ñîãëàñíî ÃÎÑÒ 2601—84 ñóùåñòâóåò ðÿä òåðìèíîâ è îïðåäåëåíèé, ñâÿçàííûõ ñî ñâàðíûìè ñîåäèíåíèÿìè è øâàìè. Ìåòàëëè÷åñêóþ êîíñòðóêöèþ, èçãîòîâëåííóþ ñ ïîìîùüþ ñâàðêè îòäåëüíûõ äåòàëåé, íàçûâàþò ñâàðíîé êîíñòðóêöèåé, ÷àñòü òàêîé êîíñòðóêöèè — ñâàðíûì óçëîì. Ñâàðíîå ñîåäèíåíèå — ýòî íåðàçúåìíîå ñîåäèíåíèå íåñêîëüêèõ äåòàëåé, âûïîëíåííîå ñâàðêîé. Êîíñòðóêòèâíûé òèï ñâàðíîãî ñîåäèíåíèÿ îïðåäåëÿåòñÿ âçàèìîðàñïîëîæåíèåì ñâàðèâàåìûõ ÷àñòåé. Ïðè ñâàðêå ïëàâëåíèåì ðàçëè÷àþò ñëåäóþùèå òèïû ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé: ñòûêîâîå, íàõëåñòî÷íîå, òîðöîâîå, óãëîâîå è òàâðîâîå (ðèñ. 1.3). Ïðèìåíÿåòñÿ òàêæå ñîåäèíåíèå íàõëåñòî÷íîå ñ òî÷å÷íûì ñâàðíûì øâîì, âûïîëíåííîå äóãîâîé ñâàðêîé. Ñòûêîâîå ñîåäèíåíèå (ðèñ. 1.3, à) ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ñâàðíîå ñîåäèíåíèå äâóõ äåòàëåé, ðàñïîëîæåííûõ â îäíîé ïëîñêîñòè è ïðèìûêàþùèõ äðóã ê äðóãó òîðöîâûìè ïîâåðõíîñòÿìè. Îíî íàèáîëåå ðàñïðîñòðàíåíî â ñâàðíûõ êîíñòðóêöèÿõ. Óñëîâíûå îáîçíà÷åíèÿ ñòûêîâûõ ñîåäèíåíèé: Ñ1 — Ñ48. Íàõëåñòî÷íîå ñîåäèíåíèå (ðèñ. 1.3, á ) ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ñâàðíîå ñîåäèíåíèå, â êîòîðîì ñîåäèíÿåìûå ýëåìåíòû ðàñïîëîæåíû ïàðàëëåëüíî è ÷àñòè÷íî ïåðåêðûâàþò äðóã äðóãà. Óñëîâíûå îáîçíà÷åíèÿ: Í1 — Í9. Òîðöîâîå ñîåäèíåíèå (ðèñ. 1.3, â) — ýòî ñîåäèíåíèå, â êîòîðîì áîêîâûå ïîâåðõíîñòè ýëåìåíòîâ ïðèìûêàþò äðóã ê äðóãó. Óñëîâíûõ îáîçíà÷åíèé â ñòàíäàðòå ïîêà íåò. Óãëîâîå ñîåäèíåíèå (ðèñ. 1.3, ã) ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ñâàðíîå ñîåäèíåíèå äâóõ ýëåìåíòîâ, ðàñïîëîæåííûõ ïîä óãëîì äðóã ê äðóãó è ñâàðåííûõ â ìåñòå ïðèëîæåíèÿ èõ êðîìîê. Óñëîâíûå îáîçíà÷åíèÿ óãëîâûõ ñîåäèíåíèé: Ó1 — Ó10. Ðèñ. 1.3. Òèïû ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé: à — ñòûêîâîå; á — íàõëåñòî÷íîå; ⠗ òîðöîâîå; 㠗 óãëîâîå; ä — òàâðîâîå 10
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Òàâðîâîå ñîåäèíåíèå (ðèñ. 1.3, ä ) — ýòî ñîåäèíåíèå, â êîòîðîì ê áîêîâîé ïîâåðõíîñòè îäíîãî ýëåìåíòà ïðèìûêàåò ïîä óãëîì è ïðèâàðåí òîðöîì äðóãîé ýëåìåíò. Êàê ïðàâèëî, óãîë ìåæäó ýëåìåíòàìè ïðÿìîé. Óñëîâíûå îáîçíà÷åíèÿ òàâðîâûõ ñîåäèíåíèé: Ò1— Ò8.  ñâàðíîå ñîåäèíåíèå âõîäèò ñâàðíîé øîâ. Ñâàðíîé øîâ ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ó÷àñòîê ñâàðíîãî ñîåäèíåíèÿ, îáðàçîâàâøèéñÿ â ðåçóëüòàòå êðèñòàëëèçàöèè ðàñïëàâëåííîãî ìåòàëëà ñâàðî÷íîé âàííû. Ñâàðî÷íàÿ âàííà — ýòî ÷àñòü ìåòàëëà ñâàðíîãî øâà, íàõîäÿùàÿñÿ â ìîìåíò ñâàðêè â ðàñïëàâëåííîì ñîñòîÿíèè. Óãëóáëåíèå, îáðàçóþùååñÿ â ñâàðî÷íîé âàííå ïîä äåéñòâèåì äóãè, íàçûâàþò êðàòåðîì. Ìåòàëë ñîåäèíÿåìûõ ÷àñòåé, ïîäâåðãàþùèõñÿ ñâàðêå, íàçûâàþò îñíîâíûì ìåòàëëîì. Ìåòàëë, ïðåäíàçíà÷åííûé äëÿ ââåäåíèÿ â ñâàðî÷íóþ âàííó â äîïîëíåíèå ê ðàñïëàâëåííîìó îñíîâíîìó ìåòàëëó, íàçûâàþò ïðèñàäî÷íûì ìåòàëëîì. Ïåðåïëàâëåííûé ïðèñàäî÷íûé ìåòàëë, ââåäåííûé â ñâàðî÷íóþ âàííó èëè íàïëàâëåííûé íà îñíîâíîé ìåòàëë, íàçûâàþò íàïëàâëåííûì ìåòàëëîì. Ñïëàâ, îáðàçîâàííûé ïåðåïëàâëåííûì îñíîâíûì èëè ïåðåïëàâëåííûì îñíîâíûì è íàïëàâëåííûì ìåòàëëàìè, íàçûâàþò ìåòàëëîì øâà.  çàâèñèìîñòè îò ïàðàìåòðîâ è ôîðìû ïîäãîòîâêè ñâàðèâàåìûõ êðîìîê äåòàëåé äîëè ó÷àñòèÿ îñíîâíîãî è íàïëàâëåííîãî ìåòàëëîâ â ôîðìèðîâàíèè øâà ìîãóò ñóùåñòâåííî èçìåíÿòüñÿ (ðèñ. 1.4). Ïëîùàäü ñå÷åíèÿ âñåãî øâà Fø ðàññ÷èòûâàåòñÿ ïî ôîðìóëå Fø = Fïð + Fí, ãäå Fïð — ïëîùàäü ñå÷åíèÿ øâà, ñôîðìèðîâàííîãî çà ñ÷åò ðàñïëàâëåíèÿ îñíîâíîãî ìåòàëëà; Fí — ïëîùàäü ñå÷åíèÿ øâà, ñôîðìèðîâàííîãî çà ñ÷åò íàïëàâëåííîãî (ïðèñàäî÷íîãî) ìåòàëëà. Äîëè îñíîâíîãî ò è íàïëàâëåííîãî n ìåòàëëîâ â øâå ðàññ÷èòûâàþòñÿ ïî ñëåäóþùèì ôîðìóëàì: ò = Fïð/Fø = Fïð/(Fïð + Fí); n = Fí/Fø = Fí/(Fïð + Fí). Äîëè îñíîâíîãî è íàïëàâëåííîãî ìåòàëëîâ â øâå èçìåíÿþòñÿ â ïðåäåëàõ îò 0 äî 1. Íàïðèìåð, ïðè ñâàðêå ñîåäèíåíèÿ áåç ïðèñàäî÷íîãî ìåòàëëà ñ çàçîðîì ìåæäó êðîìêàìè, áëèçêèì ê íóëþ, m = 1, n = 0. Ðèñ. 1.4. Ñõåìà ïîïåðå÷íîãî ñå÷åíèÿ ñòûêîâîãî øâà: Fí — ïëîùàäü ñå÷åíèÿ øâà, ñôîðìèðîâàííîãî çà ñ÷åò íàïëàâëåííîãî ìåòàëëà; Fïð — ïëîùàäü ñå÷åíèÿ øâà, ñôîðìèðîâàííîãî çà ñ÷åò ðàñïëàâëåííîãî îñíîâíîãî ìåòàëëà; S è S1 — òîëùèíû ñâàðèâàåìûõ äåòàëåé 11
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж  çàâèñèìîñòè îò äîëè ó÷àñòèÿ îñíîâíîãî è ïðèñàäî÷íîãî ìåòàëëîâ â ôîðìèðîâàíèè øâà åãî ñîñòàâ ìîæåò èçìåíÿòüñÿ.  ýòîì ñëó÷àå ñîäåðæàíèå òîãî èëè èíîãî ýëåìåíòà â ìåòàëëå øâà [Ìå]ø ìîæåò áûòü ðàññ÷èòàíî ñëåäóþùèì îáðàçîì: [Ìå]ø = m[Ìå]î + n[Ìå]ï, ãäå [Ìå]î è [Ìå]ï — êîíöåíòðàöèÿ ðàññ÷èòûâàåìîãî ýëåìåíòà â îñíîâíîì è ïðèñàäî÷íîì ìåòàëëàõ ñîîòâåòñòâåííî. ×àñòü ñâàðíîãî øâà, íàèáîëåå óäàëåííóþ îò åãî ëèöåâîé ïîâåðõíîñòè, íàçûâàþò êîðíåì øâà. Òîðöîâûå ïîâåðõíîñòè äåòàëåé, ïîäëåæàùèå íàãðåâó è ðàñïëàâëåíèþ ïðè ñâàðêå, íàçûâàþò ñâàðèâàåìûìè êðîìêàìè. Äëÿ îáåñïå÷åíèÿ ðàâíîìåðíîãî ïðîïëàâëåíèÿ ñâàðèâàåìûõ êðîìîê â çàâèñèìîñòè îò òîëùèíû îñíîâíîãî ìåòàëëà è ñïîñîáà ñâàðêè ïî ÃÎÑÒ 5264 — 80 èì ïðèäàþò íàèáî- Ðèñ. 1.5. Ôîðìû ïîïåðå÷íîãî ñå÷åíèÿ ïîäãîòîâëåííûõ êðîìîê â ñòûêîâîì ñîåäèíåíèè: à — ñ îòáîðòîâêîé êðîìîê; á — áåç ñêîñà êðîìîê; ⠗ ñ ïðÿìîëèíåéíûì ñêîñîì; 㠗 ñ êðèâîëèíåéíûì ñêîñîì; ä — ñ äâóìÿ ñèììåòðè÷íûìè ïðÿìîëèíåéíûìè ñêîñàìè; å — ñ äâóìÿ ñèììåòðè÷íûìè ëîìàíûìè ñêîñàìè; æ — ñ äâóìÿ ñèììåòðè÷íûìè ïðÿìîëèíåéíûìè ñêîñàìè îäíîé êðîìêè; ñ — ïðèòóïëåíèå êðîìêè; b — çàçîð; α — óãîë ðàçäåëêè êðîìîê; β — óãîë ñêîñà êðîìîê; l — âûñîòà îòáîðòîâêè; R — ðàäèóñ çàêðóãëåíèÿ; S è S1 — òîëùèíû ìåòàëëà ñâàðèâàåìûõ äåòàëåé 12
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж ëåå îïòèìàëüíóþ ôîðìó, âûïîëíÿÿ ïðåäâàðèòåëüíî ïîäãîòîâêó êðîìîê (ðèñ. 1.5). Îòáîðòîâêó êðîìîê ïðèìåíÿþò ïðè ñâàðêå òîíêîñòåííûõ äåòàëåé. Äëÿ òîëñòîñòåííûõ äåòàëåé ïðèìåíÿþò ðàçäåëêó êðîìîê çà ñ÷åò èõ ñêîñà, ò. å. âûïîëíÿþò ïðÿìîëèíåéíûé èëè êðèâîëèíåéíûé íàêëîííûé ñêîñ êðîìêè, ïîäëåæàùåé ñâàðêå. Íåñêîøåííàÿ ÷àñòü êðîìêè c íàçûâàåòñÿ ïðèòóïëåíèåì êðîìêè, à ðàññòîÿíèå b ìåæäó êðîìêàìè ïðè ñáîðêå — çàçîðîì. Îñòðûé óãîë β ìåæäó ïëîñêîñòüþ ñêîñà êðîìêè è ïëîñêîñòüþ òîðöà íàçûâàþò óãëîì ñêîñà êðîìêè, óãîë α ìåæäó ñêîøåííûìè êðîìêàìè — óãëîì ðàçäåëêè êðîìîê.  çàâèñèìîñòè îò òèïîâ ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé ðàçëè÷àþò ñòûêîâûå è óãëîâûå ñâàðíûå øâû. Ïåðâûé âèä øâîâ èñïîëüçóåòñÿ ïðè ïîëó÷åíèè ñòûêîâûõ ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé. Âòîðîé âèä øâîâ èñïîëüçóåòñÿ â óãëîâûõ, òàâðîâûõ è íàõëåñòî÷íûõ ñîåäèíåíèÿõ. Îñíîâíûìè ïàðàìåòðàìè ñòûêîâîãî øâà ÿâëÿþòñÿ (ðèñ. 1.6, à) øèðèíà øâà e, âûïóêëîñòü øâà q, ãëóáèíà ïðîïëàâëåíèÿ (ïðîâàð) H; óãëîâîãî øâà (ðèñ. 1.6, á ) — âåëè÷èíà êàòåòà K. Ðàçìåðû ïàðàìåòðîâ ñå÷åíèÿ øâîâ óñòàíàâëèâàþò ïî ÃÎÑÒ 5264 — 80.  çàâèñèìîñòè îò ðàñïîëîæåíèÿ øâîâ â êîíñòðóêöèè ñâàðêó âûïîëíÿþò â ðàçíûõ ïîëîæåíèÿõ (ðèñ. 1.7): íèæíåì, ãîðèçîíòàëüíîì, âåðòèêàëüíîì è ïîòîëî÷íîì (ÃÎÑÒ 11969 — 79). Ðèñ. 1.6. Îñíîâíûå ïàðàìåòðû ñâàðíûõ øâîâ: à — ñòûêîâîãî; á — óãëîâîãî; å — øèðèíà øâà; q — âûïóêëîñòü øâà; H — ãëóáèíà ïðîïëàâëåíèÿ; Ê — êàòåò øâà; b — çàçîð Ðèñ. 1.7. Îñíîâíûå ïîëîæåíèÿ ñâàðêè: à — íèæíåå; á — ãîðèçîíòàëüíîå; ⠗ âåðòèêàëüíîå; 㠗 ïîòîëî÷íîå 13
Ðèñ. 1.9. Ôîðìà ñâàðíûõ øâîâ: Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Ðèñ. 1.8. Ïðåðûâèñòûå ñâàðíûå øâû: à — öåïíîé; á — øàõìàòíûé; l — äëèíà øâà; t — øàã øâà à — ñòàíäàðòíàÿ; á — âûïóêëàÿ; ⠗ âîãíóòàÿ; q — âûïóêëîñòü; m — âîãíóòîñòü Ïî õàðàêòåðó âûïîëíåíèÿ ðàçëè÷àþò îäíî- è äâóñòîðîííèå øâû, âûïîëíÿåìûå êàê íà âåñó, òàê è íà ðàçëè÷íîãî ðîäà ïîäêëàäêàõ è ôëþñîâûõ ïîäóøêàõ. ×àñòü äâóñòîðîííåãî øâà, âûïîëíÿåìóþ ïðåäâàðèòåëüíî äëÿ ïðåäîòâðàùåíèÿ ïðîæîãîâ ïðè ïîñëåäóþùåé ñâàðêå èëè íàêëàäûâàåìóþ â ïîñëåäíþþ î÷åðåäü â êîðåíü øâà äëÿ îáåñïå÷åíèÿ âûñîêîãî êà÷åñòâà øâà, íàçûâàþò ïîäâàðî÷íûì øâîì. Ïî ïðîòÿæåííîñòè ðàçëè÷àþò íåïðåðûâíûå è ïðåðûâèñòûå øâû. Íåïðåðûâíûé øî⠗ ýòî ñâàðíîé øîâ áåç ïðîìåæóòêîâ ïî äëèíå; ïðåðûâèñòûé øîâ èìååò ïðîìåæóòêè (ðèñ. 1.8). Ïî ôîðìå ïîïåðå÷íîãî ñå÷åíèÿ ñâàðíûå øâû ïîäðàçäåëÿþò íà ñòàíäàðòíûå, âûïóêëûå è âîãíóòûå (ðèñ. 1.9). Ïî ÷èñëó ñëîåâ ñâàðíûå øâû ìîãóò áûòü îäíîñëîéíûìè è ìíîãîñëîéíûìè (ðèñ. 1.10). Ñëîé — ýòî ÷àñòü ìåòàëëà ñâàðíîãî øâà, êîòîðàÿ ñîñòîèò èç îäíîãî èëè íåñêîëüêèõ Ðèñ. 1.10. Ìíîãîñëîéíûé ñâàðíîé øîâ: 1 — 8 — ïîñëåäîâàòåëüíîñòü íàïëàâëåíèÿ çàïîëíÿþùèõ âàëèêîâ 14
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Ðèñ. 1.11. Âèäû øâîâ â çàâèñèìîñòè îò äåéñòâóþùåãî óñèëèÿ: à — ëîáîâîé; á — ôëàíãîâûé; ⠗ êîñîé; 㠗 êîìáèíèðîâàííûé; Ð — óñèëèå âàëèêîâ, ðàñïîëàãàþùèõñÿ íà îäíîì óðîâíå ïîïåðå÷íîãî ñå÷åíèÿ øâà. Âàëèê — ýòî ìåòàëë øâà, íàïëàâëåííûé èëè ïåðåïëàâëåííûé çà îäèí ïðîõîä. Ïî îòíîøåíèþ ê íàïðàâëåíèþ äåéñòâóþùèõ óñèëèé ñâàðíûå øâû ïîäðàçäåëÿþòñÿ íà ëîáîâûå, îñè êîòîðûõ ïåðïåíäèêóëÿðíû íàïðàâëåíèþ óñèëèÿ; ôëàíãîâûå, îñè êîòîðûõ ïàðàëëåëüíû íàïðàâëåíèþ óñèëèÿ; êîñûå, ðàñïîëîæåííûå ïîä óãëîì ê äåéñòâóþùèì óñèëèÿì, è êîìáèíèðîâàííûå, ïðåäñòàâëÿþùèå ñîáîé êîìáèíàöèþ ïåðå÷èñëåííûõ øâîâ (ðèñ. 1.11).  çàâèñèìîñòè îò óñëîâèé ðàáîòû øâû ïîäðàçäåëÿþòñÿ íà ðàáî÷èå, âîñïðèíèìàþùèå âíåøíèå íàãðóçêè, è ñâÿçóþùèå (ñîåäèíèòåëüíûå), ïðåäíàçíà÷åííûå òîëüêî äëÿ ñêðåïëåíèÿ ÷àñòåé èçäåëèé è íå ðàññ÷èòàííûå íà âíåøíèå íàãðóçêè. 1.4. Условные изображения и обозначения швов сварных соединений Ñîãëàñíî Åäèíîé ñèñòåìå êîíñòðóêòîðñêîé äîêóìåíòàöèè (ÅÑÊÄ ) èçîáðàæåíèÿ è îáîçíà÷åíèÿ øâîâ ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé íà ÷åðòåæàõ èçäåëèé äîëæíû ñîîòâåòñòâîâàòü ÃÎÑÒ 2.312 — 72. Íåçàâèñèìî îò âèäà ñâàðêè âèäèìûé øîâ ñâàðíîãî ñîåäèíåíèÿ óñëîâíî èçîáðàæàþò ñïëîøíîé îñíîâíîé ëèíèåé, à íåâèäèìûé — øòðèõîâîé (ðèñ. 1.12). Îò èçîáðàæåíèÿ øâà ïðîâîäÿò ëèíèþ-âûíîñêó, çàêàí÷èâàþùóþñÿ îäíîñòîðîííåé ñòðåëêîé. Õàðàêòåðèñòèêà øâà ïðîñòàâëÿ- Ðèñ. 1.12. Èçîáðàæåíèå ñâàðíûõ øâîâ íà ÷åðòåæàõ: à — âèäèìîãî; á — íåâèäèìîãî 15
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Ðèñ. 1.13. Ñõåìà óñëîâíîãî îáîçíà÷åíèÿ ñâàðíîãî øâà åòñÿ íà ïîëêå ëèíèè-âûíîñêè (äëÿ ëèöåâîé ñòîðîíû øâà) èëè ïîä ïîëêîé (äëÿ îáðàòíîé ñòîðîíû øâà). Ñòðóêòóðà óñëîâíîãî îáîçíà÷åíèÿ ñâàðíîãî øâà ïðèâåäåíà íà ðèñ. 1.13.  íàñòîÿùåå âðåìÿ ñóùåñòâóåò ðÿä ñòàíäàðòîâ, óñòàíàâëèâàþùèõ âèäû è êîíñòðóêòèâíûå ýëåìåíòû øâîâ ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé äëÿ ðàçëè÷íûõ âèäîâ ñâàðêè: ÃÎÑÒ 8713 — 79 «Ñâàðêà ïîä ôëþñîì. Ñâàðíûå ñîåäèíåíèÿ»; ÃÎÑÒ 5264 — 80 «Ðó÷íàÿ äóãîâàÿ ñâàðêà. Ñîåäèíåíèÿ ñâàðíûå»; ÃÎÑÒ 14771 — 76 «Äóãîâàÿ ñâàðêà â çàùèòíîì ãàçå. Ñâàðíûå ñîåäèíåíèÿ»; ÃÎÑÒ 15164 — 79 «Ýëåêòðîøëàêîâàÿ ñâàðêà. Ñîåäèíåíèÿ ñâàðíûå». Ýòèìè ñòàíäàðòàìè â çàâèñèìîñòè îò òîëùèíû ìåòàëëà óñòàíàâëèâàþòñÿ ôîðìû ïîïåðå÷íîãî ñå÷åíèÿ è êîíñòðóêòèâíûå ýëåìåíòû ïîäãîòîâëåííûõ êðîìîê è øâîâ, êîòîðûì ïðèñâàèâàþò óñëîâíûå áóêâåííî-öèôðîâûå îáîçíà÷åíèÿ. Áóêâåííàÿ ÷àñòü óêàçûâàåò íà âèä ñâàðíîãî ñîåäèíåíèÿ; öèôðû ÿâëÿþòñÿ ïîðÿäêîâûì íîìåðîì òèïà øâà â äàííîì êîíêðåòíîì ñòàíäàðòå. Äëÿ óñëîâíîãî îáîçíà÷åíèÿ ñâàðíûõ øâîâ èñïîëüçóþò òàêæå âñïîìîãàòåëüíûå çíàêè (òàáë. 1.1). 16
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Ò à á ë è ö à 1.1 Âñïîìîãàòåëüíûå çíàêè äëÿ óñëîâíîãî îáîçíà÷åíèÿ ñâàðíûõ øâîâ Âñïîìîãàòåëüíûé çíàê Çíà÷åíèå âñïîìîãàòåëüíîãî çíàêà Âûïóêëîñòü øâà ñíÿòü Íàïëûâû è íåðîâíîñòè øâà îáðàáîòàòü ñ ïëàâíûì ïåðåõîäîì ê îñíîâíîìó ìåòàëëó Øîâ âûïîëíèòü ïðè ìîíòàæå èçäåëèÿ Øîâ ïðåðûâèñòûé èëè òî÷å÷íûé ñ öåïíûì ðàñïîëîæåíèåì Øîâ ïðåðûâèñòûé èëè òî÷å÷íûé ñ øàõìàòíûì ðàñïîëîæåíèåì Øîâ ïî çàìêíóòîé ëèíèè Øîâ ïî íåçàìêíóòîé ëèíèè Ðàñïîëîæåíèå âñïîìîãàòåëüíîãî çíàêà îòíîñèòåëüíî ëèíèè âûíîñêè ïðè ðàñïîëîæåíèè øâà ñ ëèöåâîé ñòîðîíû ñ îáîðîòíîé ñòîðîíû Áóêâåííûå îáîçíà÷åíèÿ ñïîñîáà ñâàðêè íåîáõîäèìî ïðîñòàâëÿòü íà ÷åðòåæå òîëüêî â ñëó÷àå ïðèìåíåíèÿ â äàííîì èçäåëèè íåñêîëüêèõ âèäîâ ñâàðêè, íàïðèìåð Ï — ìåõàíèçèðîâàííàÿ äóãîâàÿ ñâàðêà, À — àâòîìàòè÷åñêàÿ äóãîâàÿ ñâàðêà, Ó — äóãîâàÿ ñâàðêà â óãëåêèñëîì ãàçå è äð. Ðó÷íàÿ äóãîâàÿ ñâàðêà íå èìååò áóêâåííîãî îáîçíà÷åíèÿ. Ìîæíî íå óêàçûâàòü íà ïîëêå ëèíèè-âûíîñêè îáîçíà÷åíèå ñòàíäàðòà, åñëè âñå øâû â èçäåëèè âûïîëíÿþòñÿ ïî îäíîìó ñòàíäàðòó.  ýòîì ñëó÷àå ñëåäóåò ñäåëàòü ñîîòâåòñòâóþùåå óêàçàíèå â ïðèìå÷àíèÿõ íà ÷åðòåæå. Ïðèìåðû óñëîâíîãî îáîçíà÷åíèÿ ñâàðíûõ øâîâ ïðèâåäåíû â òàáë. 1.2. 17
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Ò à á ë è ö à 1.2 Ïðèìåðû óñëîâíîãî îáîçíà÷åíèÿ ñâàðíûõ øâîâ Íàèìåíîâàíèå øâà Îáîçíà÷åíèå Ñòûêîâîé îäíîñòîðîííèé øîâ íà îñòàþùåéñÿ ïîäêëàäêå, ñî ñêîñîì äâóõ êðîìîê, âûïîëíåííûé äóãîâîé ñâàðêîé ïîêðûòûìè ýëåêòðîäàìè Ñòûêîâîé äâóñòîðîííèé øîâ ñ äâóìÿ ñèììåòðè÷íûìè ñêîñàìè äâóõ êðîìîê, âûïîëíåííûé äóãîâîé ñâàðêîé ïîêðûòûìè ýëåêòðîäàìè. Ó÷àñòîê ïåðåõîäà îò øâà ê îñíîâíîìó ìåòàëëó äîïîëíèòåëüíî îáðàáîòàí Ñòûêîâîé îäíîñòîðîííèé øîâ ñî ñêîñîì êðîìîê, çàìêîâûé. Âûïóêëîñòü øâà ñíÿòà ìåõàíè÷åñêîé îáðàáîòêîé Øîâ óãëîâîãî ñîåäèíåíèÿ, îäíîñòîðîííèé, áåç ñêîñà êðîìîê, âûïîëíåííûé äóãîâîé ñâàðêîé ïîêðûòûìè ýëåêòðîäàìè ïðè ìîíòàæå. Kàòåò øâà ðàâåí 5 ìì 1.5. Расчет прочности сварных соединений Ïðè ïðîåêòèðîâàíèè ñâàðíûõ êîíñòðóêöèé èõ ïðî÷íîñòü îïðåäåëÿåòñÿ íà îñíîâàíèè ðàñ÷åòîâ, êîòîðûå ñâîäÿòñÿ ê îïðåäåëåíèþ íàïðÿæåíèé, âîçíèêàþùèõ â ýëåìåíòàõ èçäåëèÿ îò íàãðóçîê. Ñóùåñòâóåò äâà îñíîâíûõ ìåòîäà ðàñ÷åòà êîíñòðóêöèé: ïî äîïóñêàåìûì íàïðÿæåíèÿì è ïî ïðåäåëüíûì ñîñòîÿíèÿì. Ïî äîïóñêàåìûì íàïðÿæåíèÿì óñëîâèå ïðî÷íîñòè èìååò âèä σ ≤ [σ], ãäå σ — íàïðÿæåíèå â îïàñíîì ñå÷åíèè ýëåìåíòà; [σ] — äîïóñêàåìîå íàïðÿæåíèå, êîòîðîå ñîñòàâëÿåò íåêîòîðóþ ÷àñòü îò ïðåäåëà òåêó÷åñòè ìàòåðèàëà: [σ] = σò/n, ãäå σò — ïðåäåë òåêó÷åñòè; n — êîýôôèöèåíò çàïàñà ïðî÷íîñòè. Íàïðèìåð, äëÿ êîíñòðóêöèé, âûïîëíÿåìûõ èç óãëåðîäèñòîé ñòàëè îáûêíîâåííîãî êà÷åñòâà ìàðêè Ñò3, äîïóñêàåìîå íàïðÿæåíèå [σ] = 16 · 107 H/ì2. Òàê êàê ïðåäåë òåêó÷åñòè ñòàëè Ñò3 σò = = 24 · 107 H/ì2, òî êîýôôèöèåíò çàïàñà ïðî÷íîñòè n = 240/160 = 1,5. 18
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Ïðè äåéñòâèè îñåâûõ íàãðóçîê ðàñ÷åòíûå íàïðÿæåíèÿ âû÷èñëÿþòñÿ ïî ôîðìóëå σ = P/F, ãäå P — îñåâîå óñèëèå, H; F — ïëîùàäü ïîïåðå÷íîãî ñå÷åíèÿ íàãðóæàåìîãî ýëåìåíòà, ì2. Áîëåå òî÷íûì ìåòîäîì ðàñ÷åòà, ó÷èòûâàþùèì óñëîâèÿ ðàáîòû è îäíîðîäíîñòü ìàòåðèàëà êîíñòðóêöèè, ÿâëÿåòñÿ ìåòîä ðàñ÷åòà ïî ïðåäåëüíûì ñîñòîÿíèÿì. Ïðåäåëüíûì íàçûâàþò ñîñòîÿíèå, êîãäà ïîä äåéñòâèåì íàãðóçêè ïðîèñõîäÿò êà÷åñòâåííûå èçìåíåíèÿ ñâîéñòâ ìàòåðèàëà èëè íà÷èíàåòñÿ ôèçè÷åñêèé ïðîöåññ, ïî êàêèì-ëèáî ïðè÷èíàì íåäîïóñòèìûé, íåæåëàòåëüíûé èëè îïàñíûé. Õàðàêòåðíûìè ñëó÷àÿìè ïðåäåëüíîãî ñîñòîÿíèÿ ÿâëÿþòñÿ: • ïîÿâëåíèå òåêó÷åñòè â îñíîâíîì ñå÷åíèè ýëåìåíòîâ êîíñòðóêöèè èëè ðàçðóøåíèå ïîä äåéñòâèåì ñòàòè÷åñêèõ, ïîâòîðíîïåðåìåííûõ è äèíàìè÷åñêèõ íàãðóçîê; • ïðåäåëüíîå ñîñòîÿíèå, îáóñëîâëåííîå íàèáîëüøåé äåôîðìàöèåé êîíñòðóêöèè, íåäîïóñòèìûìè ïðîãèáàìè ïðè ñòàòè÷åñêèõ íàãðóçêàõ, êîëåáàíèÿìè ïðè äèíàìè÷åñêèõ íàãðóçêàõ; • ïðåäåëüíîå ñîñòîÿíèå, õàðàêòåðèçóåìîå ìàêñèìàëüíî äîïóñòèìûìè ìåñòíûìè ïîâðåæäåíèÿìè (äåôîðìàöèÿìè, òðåùèíàìè). Âîçìîæíî ñî÷åòàíèå ðàçëè÷íûõ ïðåäåëüíûõ ñîñòîÿíèé. Ïðè ðàñ÷åòå ïðî÷íîñòè êîíñòðóêöèè ïî ïðåäåëüíûì ñîñòîÿíèÿì âûïîëíÿåòñÿ ñëåäóþùåå óñëîâèå: N/F ≤ mR, ãäå N — ðàñ÷åòíîå óñèëèå, H; F — ïëîùàäü ðàñ÷åòíîãî ñå÷åíèÿ, ì2; m — êîýôôèöèåíò óñëîâèé ðàáîòû, ó÷èòûâàþùèé ñòåïåíü îòâåòñòâåííîñòè êîíñòðóêöèè, âîçìîæíîñòü äîïîëíèòåëüíûõ äåôîðìàöèé ïðè ýêñïëóàòàöèè, æåñòêîñòü óçëîâ; R — ðàñ÷åòíîå ñîïðîòèâëåíèå ìåòàëëà, H/ì2. Ðàñ÷åòíîå ñîïðîòèâëåíèå ìåòàëëà ñòûêîâûõ øâîâ óñòàíàâëèâàþò ïî ñïåöèàëüíûì íîðìàòèâàì. Òàê, äëÿ ñòûêîâûõ øâîâ, âûïîëíåííûõ ðó÷íîé è ìåõàíèçèðîâàííîé ñâàðêîé íà ñòàëè Ñò3, ðàñ÷åòíîå ñîïðîòèâëåíèå ïðè ðàñòÿæåíèè ðàâíî 18 · 107 Í/ì2 (180 ÌÏà), ïðè ñðåçå — 130 ÌÏà, äëÿ óãëîâûõ øâîâ ðàñ÷åòíîå ñîïðîòèâëåíèå ñîñòàâëÿåò 150 ÌÏà. Ñòûêîâûå øâû íà ïðî÷íîñòü ðàññ÷èòûâàþò ïî ôîðìóëå N = R ññâSl, ãäå N — ðàñ÷åòíîå äåéñòâóþùåå óñèëèå â ñîåäèíåíèè, H; R ññ⠗ ðàñ÷åòíîå ñîïðîòèâëåíèå ñâàðíîãî ñòûêîâîãî ñîåäèíåíèÿ, H/ì2; S — òîëùèíà ìåòàëëà â ðàñ÷åòíîì ñå÷åíèè, ì; l — äëèíà øâà, ì. Ðàñ÷åòíîå óñèëèå äëÿ óãëîâûõ øâîâ ðàññ÷èòûâàþò ïî ôîðìóëå N = 0,7KlR ññâ, 19
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Ðèñ. 1.14. Ïëîñêîñòü ðàçðóøåíèÿ h â ñå÷åíèè óãëîâîãî ñâàðíîãî øâà: Ê — êàòåò øâà ãäå K — êàòåò øâà, ì; l — äëèíà øâà, ì; R ññ⠗ ðàñ÷åòíîå ñîïðîòèâëåíèå ñðåçó, H/ì2; êîýôôèöèåíò 0,7 ïîêàçûâàåò, ÷òî ðàñ÷åò âåäåòñÿ èç ïðåäïîëîæåíèÿ ðàçðóøåíèÿ øâà â ïëîñêîñòè, ïðîõîäÿùåé ïî ãèïîòåíóçå ïðÿìîóãîëüíîãî òðåóãîëüíèêà (ðèñ. 1.14). Ïðèìåð. Îïðåäåëèòü äîïóñòèìîå óñèëèå äëÿ ñâàðíîé òÿãè, âûïîëíåííîé èç äâóõ ÷àñòåé ñòàëüíîé ïîëîñû (Ñò3) òîëùèíîé 5 ìì è øèðèíîé 150 ìì, ñîåäèíåííûõ ëîáîâûì ñòûêîâûì øâîì è âíàõëåñòêó. Ð å ø å í è å. Ðàñ÷åòíîå ñîïðîòèâëåíèå ïðè ðàñòÿæåíèè äëÿ ñòàëè Ñò3 ñîñòàâëÿåò 18 · 107 H/ì2, ñîïðîòèâëåíèå íà ñðåç — 15 · 107 H/ì2, òîëùèíà ñòûêîâîãî øâà è êàòåò óãëîâîãî øâà ðàâíû 0,005 ì, äëèíà øâîâ â îáîèõ ñëó÷àÿõ ñîñòàâëÿåò 0,15 ì. Ðàñ÷åò óñèëèÿ N, Í, äëÿ ñòûêîâîãî ñîåäèíåíèÿ âûïîëíÿåì ïî ôîðìóëå N = R ññâSl = 18 · 107 · 0,005 · 0,15 = 13,5 · 104. Ðàñ÷åò óñèëèÿ N, Í, äëÿ íàõëåñòî÷íîãî ñîåäèíåíèÿ âûïîëíÿåì ïî ôîðìóëå N = 0,7KlR ññâ = 0,7 · 0,005 · 0,15 · 15 · 107 = 7,875 · 104. Ïðè ñòûêîâîì ñîåäèíåíèè ïîëîñ ðàñ÷åòíîå óñèëèå òÿãè â 1,7 ðàçà áîëüøå, ÷åì ïðè íàõëåñòî÷íîì ñîåäèíåíèè. Контрольные вопросы 1. ×òî íàçûâàþò ñâàðêîé? 2. Êàê êëàññèôèöèðóþòñÿ âèäû è ñïîñîáû ñâàðêè? 3.  ÷åì çàêëþ÷àåòñÿ ñóùíîñòü ñâàðêè ïëàâëåíèåì? 4. Êàêèå ñóùåñòâóþò âèäû ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé è øâîâ? 5. Êàê èçîáðàæàþòñÿ ñâàðíûå ñîåäèíåíèÿ è øâû íà ÷åðòåæàõ? 6. Êàê ðàññ÷èòûâàþò ïðî÷íîñòü ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé ñî øâàìè ðàçíûõ òèïîâ? 7. Ïî÷åìó íåâîçìîæíî ïîëó÷èòü íåðàçúåìíûå ñîåäèíåíèÿ äåòàëåé ïðè ïðîñòîì ñîïðèêîñíîâåíèè èõ ïîâåðõíîñòåé? 8.  ÷åì çàêëþ÷àþòñÿ ïðåèìóùåñòâà ñâàðêè êàê ñïîñîáà ïîëó÷åíèÿ íåðàçúåìíûõ ñîåäèíåíèé? 20
ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОЧИХ МЕСТ ДЛЯ ДУГОВОЙ СВАРКИ 2.1. Оборудование сварочных постов Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Гл а в а 2 Ïðè âûïîëíåíèè ïðîèçâîäñòâåííûõ îïåðàöèé çà ðàáî÷èì èëè áðèãàäîé ðàáî÷èõ çàêðåïëÿåòñÿ ðàáî÷åå ìåñòî â âèäå ó÷àñòêà ïðîèçâîäñòâåííîé ïëîùàäè, îñíàùåííîé, ñîãëàñíî òðåáîâàíèÿì òåõíîëîãè÷åñêîãî ïðîöåññà, ñîîòâåòñòâóþùèì îáîðóäîâàíèåì è íåîáõîäèìûìè ïðèíàäëåæíîñòÿìè. Ðàáî÷åå ìåñòî ýëåêòðîñâàðùèêà, îáîðóäîâàííîå âñåì íåîáõîäèìûì äëÿ âûïîëíåíèÿ ñâàðî÷íûõ ðàáîò, íàçûâàþò ñâàðî÷íûì ïîñòîì. Ñâàðî÷íûå ïîñòû ìîãóò áûòü ñòàöèîíàðíûìè èëè ïîäâèæíûìè. Îò ïðàâèëüíîé îðãàíèçàöèè ðàáî÷åãî ìåñòà â çíà÷èòåëüíîé ñòåïåíè çàâèñÿò âûñîêàÿ ïðîèçâîäèòåëüíîñòü òðóäà ñâàðùèêîâ è êà÷åñòâî ñâàðíûõ øâîâ è ñîåäèíåíèé. Ðàáî÷èå ìåñòà ñâàðùèêîâ â çàâèñèìîñòè îò âûïîëíÿåìîé ðàáîòû è ãàáàðèòîâ ñâàðèâàåìûõ êîíñòðóêöèé ìîãóò ðàñïîëàãàòüñÿ â ñïåöèàëüíûõ ñâàðî÷íûõ êàáèíàõ èëè íåïîñðåäñòâåííî âîçëå ýòèõ èçäåëèé. Ïðè ñâàðêå íåáîëüøèõ èçäåëèé ðàáî÷èå ìåñòà îáîðóäóþòñÿ ñâàðî÷íûìè êàáèíàìè ðàçìåðîì 2 000 ½ 2 000 èëè 2 000 ½ 3 000 ìì (ðèñ. 2.1). Êàðêàñ êàáèíû èçãîòîâëÿåòñÿ ìåòàëëè÷åñêèì èç ñòàëüíûõ òðóá èëè ïðîôèëüíîãî ïðîêàòà. Ñòåíû êàáèí äåëàþò âûñîòîé 1 800 ¾ 2 000 ìì, äëÿ ëó÷øåé âåíòèëÿöèè íå äîâîäÿ èõ äî ïîëà íà 200 ¾ 300 ìì.  êà÷åñòâå ìàòåðèàëà äëÿ ñòåí èñïîëüçóþò òîíêîëèñòîâóþ ñòàëü, àñáîöåìåíòíûå ïëèòû è äðóãèå íåñãîðàåìûå ìàòåðèàëû. Ñòåíû îêðàøèâàþò â ñâåòëûå òîíà îãíåñòîéêîé êðàñêîé — öèíêîâûìè èëè òèòàíîâûìè áåëèëàìè, æåëòûì êðîíîì è äðóãèìè, õîðîøî ïîãëîùàþùèìè óëüòðàôèîëåòîâûå ëó÷è ñâàðî÷íîé äóãè. Îêðàñêà ñòåí â áîëåå òåìíûå òîíà íå ðåêîìåíäóåòñÿ, òàê êàê óõóäøàåòñÿ îñâåùåííîñòü âî âðåìÿ ïåðåðûâîâ â ãîðåíèè ñâàðî÷íîé äóãè. Äâåðíîé ïðîåì â êàáèíå çàêðûâàþò áðåçåíòîâûì çàíàâåñîì íà êîëüöàõ, ïðîïèòàííûì îãíåñòîéêèì ñîñòàâîì. Ïîëû â êàáèíàõ íàñòèëàþò èç îãíåóïîðíîãî ìàòåðèàëà: êèðïè÷à, öåìåíòà èëè áåòîíà. Êàáèíû äîëæíû áûòü îñâåùåíû äíåâíûì èëè èñêóññòâåííûì ñâåòîì, à òàêæå îñíàùåíû âåíòèëÿöèåé. Êðîìå îáùåé âåíòèëÿöèè óñòðàèâàþò ìåñòíûå îòñîñû, ïîãëîùàþùèå âðåäíûå ãàçû è ñâàðî÷íóþ ïûëü íåïîñðåäñòâåííî èç çîíû èõ îáðàçîâàíèÿ. Äëÿ ñáîðêè è ñâàðêè äåòàëåé âíóòðè êàáèíû óñòàíàâëèâàþò ñâàðî÷íûé ñòîë âûñîòîé 500 ¾ 600 ìì äëÿ ðàáîòû ñèäÿ è îêîëî 900 ìì äëÿ ðàáîòû ñòîÿ. Êðûøêó ñòîëà ïëîùàäüþ îêîëî 1 ì2 èçãî21
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Ðèñ. 2.1. Ïëàíèðîâêà ñâàðî÷íîé êàáèíû: 1 — èñòî÷íèê ïèòàíèÿ äóãè; 2 — çàçåìëåíèå; 3 — ïóñêàòåëü èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ; 4 è 5 — ïðÿìîé è îáðàòíûé òîêîïîäâîäÿùèå ïðîâîäà; 6 — ñòîë; 7 — âåíòèëÿöèÿ; 8 — êîâðèê; 9 — ýëåêòðîäû; 10 — ùèòîê; 11 — ýëåêòðîäîäåðæàòåëü; 12 — ñòóë; 13 — ÿùèê äëÿ îòõîäîâ òîâëÿþò èç ëèñòîâîé ñòàëè òîëùèíîé 15 ¾ 20 ìì èëè èç ÷óãóííîé ïëèòû òîëùèíîé 20 ¾ 25 ìì, ÷òî ëó÷øå, òàê êàê ÷óãóííàÿ êðûøêà íå äåôîðìèðóåòñÿ îò íàãðåâàíèÿ. Ê íèæíåé ÷àñòè êðûøêè èëè ê íîæêå ñòîëà ïðèâàðèâàþò ñòàëüíîé áîëò, ñëóæàùèé äëÿ êðåïëåíèÿ òîêîïîäâîäÿùåãî ïðîâîäà îò èñòî÷íèêà ñâàðî÷íîãî òîêà è ïðîâîäà çàçåìëåíèÿ ñòîëà. Ñáîêó ñòîëà èìåþòñÿ ãíåçäà äëÿ õðàíåíèÿ ýëåêòðîäîâ èëè ïðèñàäî÷íîé ïðîâîëîêè.  âûäâèæíîì ÿùèêå ñòîëà õðàíèòñÿ èíñòðóìåíò, à òàêæå òåõíîëîãè÷åñêàÿ äîêóìåíòàöèÿ. Äëÿ óäîáñòâà ðàáîòû â êàáèíå óñòàíàâëèâàþò ìåòàëëè÷åñêèé ñòóë ñ ïîäúåìíûì âèíòîâûì ñèäåíüåì, èçãîòîâëåííûì èç íåýëåêòðîïðîâîäíîãî ìàòåðèàëà (äåðåâî, ïëàñòìàññà è äð.). Ïîä íîãàìè ó ñâàðùèêà äîëæåí íàõîäèòüñÿ ðåçèíîâûé êîâðèê. Ïðè ðàáîòå â êàáèíàõ, íà ñáîðî÷íûõ ïëîùàäêàõ è îñîáåííî âíóòðè åìêîñòåé îñîáîå âíèìàíèå äîëæíî óäåëÿòüñÿ ýëåêòðîáåçîïàñíîñòè è ñîáëþäåíèþ äåéñòâóþùèõ íîðì è ïðàâèë çàçåìëåíèÿ èñòî÷íèêîâ ïèòàíèÿ äóãè, ñâàðî÷íûõ óñòàíîâîê, ñòîëîâ è äðóãîé àïïàðàòóðû. Âíóòðè çàìêíóòûõ åìêîñòåé ñâàðùèê äîëæåí ðàáîòàòü â ïðèñóòñòâèè ñòðàõóþùåãî íàáëþäàòåëÿ. Ïðè ìåõàíèçèðîâàííîé èëè àâòîìàòè÷åñêîé ñâàðêå â êàáèíå ðàçìåùàþò ñâàðî÷íûé ïîëóàâòîìàò èëè àâòîìàò è íåîáõîäèìûå âñïîìîãàòåëüíîå îáîðóäîâàíèå è ïðèñïîñîáëåíèÿ. Îäèí èç îñíîâíûõ âèäîâ îáîðóäîâàíèÿ ñâàðî÷íûõ ïîñòî⠗ èñòî÷íèêè ïèòàíèÿ äóãè. Îíè ìîãóò áûòü îäíîïîñòîâûìè èëè ìíîãîïîñòîâûìè. Íà ðàáî÷åì ìåñòå îáû÷íî ðàçìåùàþò îäíîïîñ22
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж òîâûå èñòî÷íèêè ïèòàíèÿ. Ïðè ïèòàíèè ñâàðî÷íûõ ïîñòîâ îò ìíîãîïîñòîâûõ èñòî÷íèêîâ ñâàðî÷íûé òîê ðàçâîäÿò ïî êàáèíàì ñ ïîìîùüþ òîêîïîäâîäÿùèõ ïðîâîäîâ èëè øèí.  êàáèíå óñòàíàâëèâàåòñÿ ðóáèëüíèê èëè ìàãíèòíûé ïóñêàòåëü äëÿ âêëþ÷åíèÿ ñâàðî÷íîãî òîêà. Äëÿ äóãîâîé ñâàðêè èñïîëüçóþò êàê ïåðåìåííûé, òàê è ïîñòîÿííûé òîê. Èñòî÷íèêàìè ïåðåìåííîãî òîêà ÿâëÿþòñÿ ñâàðî÷íûå òðàíñôîðìàòîðû, à ïîñòîÿííîãî — ñâàðî÷íûå âûïðÿìèòåëè, ïðåîáðàçîâàòåëè è àãðåãàòû.  íàñòîÿùåå âðåìÿ ïðîìûøëåííîñòü âûïóñêàåò ðàçëè÷íûå êîíñòðóêöèè âñåõ âèäîâ ñâàðî÷íûõ èñòî÷íèêîâ ïèòàíèÿ. 2.2. Инструменты и принадлежности электросварщика Äëÿ âûïîëíåíèÿ ñâàðî÷íûõ ðàáîò ñâàðùèê äîëæåí èìåòü îïðåäåëåííûé íàáîð èíñòðóìåíòîâ è ïðèíàäëåæíîñòåé. Äëÿ çàêðåïëåíèÿ ïîêðûòîãî ýëåêòðîäà è ïîäâîäà ê íåìó ñâàðî÷íîãî òîêà èñïîëüçóþò ýëåêòðîäîäåðæàòåëè, ÿâëÿþùèåñÿ îñíîâíûì èíñòðóìåíòîì ýëåêòðîñâàðùèêà (ðèñ. 2.2). Ýëåêòðîäîäåðæàòåëè äëÿ ðó÷íîé ñâàðêè äîëæíû áûòü ìàññîé íå áîëåå 0,5 êã è èìåòü êîíñòðóêöèþ, îáåñïå÷èâàþùóþ íàäåæíîå çàêðåïëåíèå è áûñòðóþ ñìåíó ýëåêòðîäîâ, à òàêæå îáëàäàòü äîñòàòî÷íîé ìåõàíè÷åñêîé ïðî÷íîñòüþ è õîðîøèìè òåïëî- è ýëåêòðîèçîëÿöèîííûìè ñâîéñòâàìè ïðèìåíÿåìûõ ìàòåðèàëîâ.  çàâèñèìîñòè îò ñèëû ñâàðî÷íîãî òîêà ïðåäóñìîòðåíû òðè òèïà ýëåêòðîäîäåðæàòåëåé: ðàññ÷èòàííûå íà òîê äî 125 À, 125 ¾ 315 À è 315 ¾ 500 À. Äëÿ çàùèòû ãëàç è ëèöà ýëåêòðîñâàðùèêà îò ïðÿìûõ èçëó÷åíèé ñâàðî÷íîé äóãè, áðûçã ðàñïëàâëåííîãî ìåòàëëà è èñêð ïðèìåíÿþò çàùèòíûå ùèòêè. Ïðåäóñìîòðåíû äâà òèïà ùèòêîâ: ðó÷íûå ñ íåïðîçðà÷íûì êîðïóñîì (òèï ÐÍ) è íàãîëîâíûå ñ íåïðîçðà÷íûì êîðïóñîì (òèï ÍÍ). Êîðïóñ ùèòêîâ èçãîòîâëÿåòñÿ èç òîêîíåïðîâîäÿùåãî è íåâîñïëàìåíÿþùåãîñÿ ìàòåðèàëà, ñòîéêîãî ê Ðèñ. 2.2. Òèïû ýëåêòðîäîäåðæàòåëåé: à — âèëî÷íûé; á — ùèïöîâûé; ⠗ ñ ïðóæèíÿùèì êîëüöîì 23
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж áðûçãàì ðàñïëàâëåííîãî ìåòàëëà. Îáû÷íî ïðèìåíÿþò ÷åðíóþ ôèáðó.  çàâèñèìîñòè îò ñèëû ñâàðî÷íîãî òîêà ùèòêè êîìïëåêòóþò çàùèòíûìè ñòåêëàìè — ñâåòîôèëüòðàìè (ÃÎÑÒ 124080 — 79). Ñâåòîôèëüòðû òåìíî-çåëåíîãî öâåòà îáåñïå÷èâàþò çàùèòó ãëàç è êîæè ëèöà îò èçëó÷åíèé â óëüòðàôèîëåòîâîé, âèäèìîé è èíôðàêðàñíîé îáëàñòÿõ ñïåêòðà äóãè ïðè ñâàðêå íà òîêàõ 20 ¾ 1 000 À. Îíè èçãîòîâëÿþòñÿ 13 êëàññîâ (Ñ1 — Ñ13). Êëàññ ñâåòîôèëüòðà âûáèðàåòñÿ â çàâèñèìîñòè îò ñèëû ñâàðî÷íîãî òîêà è ñïîñîáà ñâàðêè. Ðàçìåð ñâåòîôèëüòðà 52 ½ 102 ìì. Äëÿ ïîäâîäà ñâàðî÷íîãî òîêà îò èñòî÷íèêà ê ýëåêòðîäîäåðæàòåëþ è äåòàëè ïðèìåíÿþò ñâàðî÷íûå ïðîâîäà. Ýëåêòðîäîäåðæàòåëè ïðèñîåäèíÿþò ê ãèáêîìó ñ ìåäíûìè æèëàìè ïðîâîäó ìàðêè ÏÐÃÄ èëè ÏÐÃÄÎ. Ïðè îòñóòñòâèè çíà÷èòåëüíûõ ìåõàíè÷åñêèõ âîçäåéñòâèé ìîæíî èñïîëüçîâàòü ïðîâîä ìàðêè ÀÏÐÃÄÎ ñ àëþìèíèåâûìè æèëàìè. Ïîìèìî îòìå÷åííûõ ïðèíàäëåæíîñòåé ñâàðùèêó ïðèõîäèòñÿ ïîëüçîâàòüñÿ íàáîðîì äîïîëíèòåëüíîãî èíñòðóìåíòà: ñòàëüíûìè ùåòêàìè äëÿ çà÷èñòêè êðîìîê ïåðåä ñâàðêîé è óäàëåíèÿ ñ ïîâåðõíîñòè øâîâ îñòàòêîâ øëàêà, çóáèëîì, íàáîðîì øàáëîíîâ äëÿ ïðîâåðêè ðàçìåðîâ øâîâ è ôîðìû ïîäãîòîâëåííûõ êðîìîê, ñòàëüíûì êëåéìîì, ìåòðîì, óãîëüíèêîì, ÷åðòèëêîé, ÿùèêîì äëÿ õðàíåíèÿ è ïåðåíîñêè èíñòðóìåíòà. Ñïåöîäåæäó ñâàðùèêîâ (êóðòêà, áðþêè, ðóêàâèöû) øüþò èç ïëîòíîé è òðóäíîâîñïëàìåíÿåìîé òêàíè (áðåçåíò, ñóêíî è äð.). Контрольные вопросы 1. ×òî òàêîå ñâàðî÷íûé ïîñò? 2. Êàê îáîðóäóþòñÿ ñâàðî÷íûå ïîñòû äëÿ ðó÷íîé è ìåõàíèçèðîâàííîé äóãîâîé ñâàðêè? 3. Êàêèå èñòî÷íèêè ïèòàíèÿ ñâàðî÷íûì òîêîì èñïîëüçóþòñÿ ïðè äóãîâîé ñâàðêå? 4. Íàçîâèòå ïðèíàäëåæíîñòè è èíñòðóìåíò ñâàðùèêà. 5. Ïî÷åìó ïðè âûïîëíåíèè ñâàðî÷íûõ ðàáîò ïðèìåíÿþò ðàçíûå ñâàðî÷íûå ïîñòû? 24
ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ДУГА И ЕЕ ПРИМЕНЕНИЕ ПРИ СВАРКЕ 3.1. Природа сварочной дуги Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Гл а в а 3 Ýëåêòðè÷åñêàÿ äóãà ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé îäèí èç âèäîâ ýëåêòðè÷åñêèõ ðàçðÿäîâ â ãàçàõ, ïðè êîòîðîì íàáëþäàåòñÿ ïðîõîæäåíèå ýëåêòðè÷åñêîãî òîêà ÷åðåç ãàçîâûé ïðîìåæóòîê ïîä âîçäåéñòâèåì ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ. Ýëåêòðè÷åñêóþ äóãó, èñïîëüçóåìóþ äëÿ ñâàðêè ìåòàëëîâ, íàçûâàþò ñâàðî÷íîé äóãîé. Äóãà ÿâëÿåòñÿ ÷àñòüþ ýëåêòðè÷åñêîé ñâàðî÷íîé öåïè, è íà íåé ïðîèñõîäèò ïàäåíèå íàïðÿæåíèÿ. Ïðè ñâàðêå íà ïîñòîÿííîì òîêå ýëåêòðîä, ïîäñîåäèíåííûé ê ïîëîæèòåëüíîìó ïîëþñó èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ äóãè, íàçûâàþò àíîäîì, à ê îòðèöàòåëüíîìó — êàòîäîì. Åñëè ñâàðêà âåäåòñÿ íà ïåðåìåííîì òîêå, êàæäûé èç ýëåêòðîäîâ ÿâëÿåòñÿ ïîïåðåìåííî òî àíîäîì, òî êàòîäîì. Ïðîìåæóòîê ìåæäó ýëåêòðîäàìè íàçûâàþò îáëàñòüþ äóãîâîãî ðàçðÿäà, èëè äóãîâûì ïðîìåæóòêîì. Äëèíó äóãîâîãî ïðîìåæóòêà íàçûâàþò äëèíîé äóãè.  îáû÷íûõ óñëîâèÿõ ïðè íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ ãàçû ñîñòîÿò èç íåéòðàëüíûõ àòîìîâ è ìîëåêóë è íå îáëàäàþò ýëåêòðîïðîâîäíîñòüþ. Ïðîõîæäåíèå ýëåêòðè÷åñêîãî òîêà ÷åðåç ãàç âîçìîæíî òîëüêî ïðè íàëè÷èè â íåì çàðÿæåííûõ ÷àñòèö — ýëåêòðîíîâ è èîíîâ. Ïðîöåññ îáðàçîâàíèÿ çàðÿæåííûõ ÷àñòèö ãàçà íàçûâàþò èîíèçàöèåé, à ñàì ãàç — èîíèçèðîâàííûì. Âîçíèêíîâåíèå çàðÿæåííûõ ÷àñòèö â äóãîâîì ïðîìåæóòêå îáóñëîâëèâàåòñÿ ýìèññèåé (èñïóñêàíèåì) ýëåêòðîíîâ ñ ïîâåðõíîñòè îòðèöàòåëüíîãî ýëåêòðîäà (êàòîäà) è èîíèçàöèåé íàõîäÿùèõñÿ â ïðîìåæóòêå ãàçîâ è ïàðîâ. Äóãà, ãîðÿùàÿ ìåæäó ýëåêòðîäîì è îáúåêòîì ñâàðêè, ÿâëÿåòñÿ äóãîé ïðÿìîãî äåéñòâèÿ. Òàêóþ äóãó ïðèíÿòî íàçûâàòü ñâîáîäíîé äóãîé (â îòëè÷èå îò ñæàòîé, ïîïåðå÷íîå ñå÷åíèå êîòîðîé ïðèíóäèòåëüíî óìåíüøåíî çà ñ÷åò ñîïëà ãîðåëêè, ïîòîêà ãàçà, ýëåêòðîìàãíèòíîãî ïîëÿ). Âîçáóæäåíèå äóãè ïðîèñõîäèò ñëåäóþùèì îáðàçîì. Ïðè êîðîòêîì çàìûêàíèè ýëåêòðîäà è äåòàëè â ìåñòàõ êàñàíèÿ èõ ïîâåðõíîñòè ðàçîãðåâàþòñÿ. Ïðè ðàçìûêàíèè ýëåêòðîäîâ ñ íàãðåòîé ïîâåðõíîñòè êàòîäà ïðîèñõîäèò èñïóñêàíèå ýëåêòðîíî⠗ ýëåêòðîííàÿ ýìèññèÿ. Âûõîä ýëåêòðîíîâ â ïåðâóþ î÷åðåäü ñâÿçûâàþò ñ òåðìè÷åñêèì ýôôåêòîì (òåðìîýëåêòðîííàÿ ýìèññèÿ) è íàëè÷èåì ó êàòîäà ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ âûñîêîé íàïðÿæåííîñòè (àâòîýëåêòðîííàÿ ýìèññèÿ). Íàëè÷èå ýëåêòðîííîé ýìèññèè ñ ïîâåðõíîñòè êàòîäà ÿâëÿåòñÿ íåïðåìåííûì óñëîâèåì ñóùåñòâîâàíèÿ äóãîâîãî ðàçðÿäà. 25
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Ïî äëèíå äóãîâîãî ïðîìåæóòêà äóãà ðàçäåëÿåòñÿ íà òðè îáëàñòè: êàòîäíóþ, àíîäíóþ è íàõîäÿùèéñÿ ìåæäó íèìè ñòîëá äóãè (ðèñ. 3.1). Êàòîäíàÿ îáëàñòü âêëþ÷àåò â ñåáÿ íàãðåòóþ ïîâåðõíîñòü êàòîäà, íàçûâàåìóþ êàòîäíûì ïÿòíîì, è ÷àñòü äóãîâîãî ïðîìåæóòêà, ïðèìûêàþùóþ ê íåé. Ïðîòÿæåííîñòü êàòîäíîé îáëàñòè ìàëà, íî îíà õàðàêòåðèçóåòñÿ ïîâûøåííîé íàïðÿæåííîñòüþ è ïðîòåêàþùèìè â íåé ïðîöåññàìè ïîëó÷åíèÿ ýëåêòðîíîâ, ÿâëÿþùèìèñÿ íåîáõîäèìûì óñëîâèåì äëÿ ñóùåñòâîâàíèÿ äóãîâîãî ðàçðÿäà. Òåìïåðàòóðà êàòîäíîãî ïÿòíà äëÿ ñòàëüíûõ ýëåêòðîäîâ äîñòèãàåò 2 400 ¾ 2 700 °Ñ. Íà íåì âûäåëÿåòñÿ äî 38 % îáùåé òåïëîòû äóãè. Îñíîâíûì ôèçè÷åñêèì ïðîöåññîì â ýòîé îáëàñòè ÿâëÿåòñÿ ýëåêòðîííàÿ ýìèññèÿ è ðàçãîí ýëåêòðîíîâ. Ïàäåíèå íàïðÿæåíèÿ â êàòîäíîé îáëàñòè Uê ñîñòàâëÿåò ïîðÿäêà 12 ¾ 17 Â, à åå ïðîòÿæåííîñòü — ïðèìåðíî 10−5 ñì. Àíîäíàÿ îáëàñòü ñîñòîèò èç àíîäíîãî ïÿòíà íà ïîâåðõíîñòè àíîäà è ÷àñòè äóãîâîãî ïðîìåæóòêà, ïðèìûêàþùåãî ê íåìó. Òîê â àíîäíîé îáëàñòè îïðåäåëÿåòñÿ ïîòîêîì ýëåêòðîíîâ, èäóùèõ èç ñòîëáà äóãè. Àíîäíîå ïÿòíî ÿâëÿåòñÿ ìåñòîì âõîäà è íåéòðàëèçàöèè ñâîáîäíûõ ýëåêòðîíîâ â ìàòåðèàëå àíîäà. Îíî èìååò ïðèìåðíî òàêóþ æå òåìïåðàòóðó, êàê è êàòîäíîå ïÿòíî, íî â ðåçóëüòàòå áîìáàðäèðîâêè ýëåêòðîíàìè íà íåì âûäåëÿåòñÿ áîëüøå òåïëîòû, ÷åì íà êàòîäå. Àíîäíàÿ îáëàñòü òàêæå õàðàêòåðèçóåòñÿ ïîâûøåííîé íàïðÿæåííîñòüþ. Ïàäåíèå íàïðÿæåíèÿ â íåé Uà ñîñòàâëÿåò ïðèìåðíî 2 ¾ 11 Â. Ïðîòÿæåííîñòü ýòîé îáëàñòè òàêæå ìàëà è ñîñòàâëÿåò 10−3 ¾ 10−4 ñì. Ñòîëá äóãè çàíèìàåò íàèáîëüøóþ ÷àñòü äóãîâîãî ïðîìåæóòêà, ðàñïîëîæåííóþ ìåæäó êàòîäíîé è àíîäíîé îáëàñòÿìè. Îñíîâíûì ïðîöåññîì îáðàçîâàíèÿ çàðÿæåííûõ ÷àñòèö çäåñü ÿâëÿåòñÿ èîíèçàöèÿ ãàçà. Ýòîò ïðîöåññ ïðîèñõîäèò â ðåçóëüòàòå ñîóäàðåíèÿ çàðÿæåííûõ (â ïåðâóþ î÷åðåäü ýëåêòðîíîâ) è íåéòðàëüíûõ ÷àñòèö ãàçà. Ïðè äîñòàòî÷íîé ýíåðãèè ñîóäàðåíèÿ èç ÷àñòèö ãàçà ïðîèñõîäèò âûáèâàíèå ýëåêòðîíîâ è îáðàçîâàíèå ïîëîæèòåëüíûõ èîíîâ. Òàêóþ èîíèçàöèþ íàçûâàþò èîíèçàöèåé ñîóäàðåíèåì. Ñîóäàðåíèå ìîæåò ïðîèçîéòè è áåç èîíèçàöèè, òîãäà ýíåðãèÿ ñîóäàðåíèÿ Ðèñ. 3.1. Ñòðîåíèå ýëåêòðè÷åñêîé äóãè è ðàñïðåäåëåíèå íàïðÿæåíèÿ â íåé: 1 — êàòîäíàÿ îáëàñòü; 2 — ñòîëá äóãè; 3 — àíîäíàÿ îáëàñòü; Uê, Uà, Uñ, Uä — ïàäåíèå íàïðÿæåíèÿ â êàòîäíîé, àíîäíîé îáëàñòÿõ, ñòîëáå äóãè è îáùåå ñîîòâåòñòâåííî; lä — äëèíà äóãè 26
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж âûäåëÿåòñÿ â âèäå òåïëîòû è èäåò íà ïîâûøåíèå òåìïåðàòóðû äóãîâîãî ñòîëáà. Îáðàçóþùèåñÿ â ñòîëáå äóãè çàðÿæåííûå ÷àñòèöû äâèæóòñÿ ê ýëåêòðîäàì: ýëåêòðîíû — ê àíîäó, èîíû — ê êàòîäó. ×àñòü ïîëîæèòåëüíûõ èîíîâ äîñòèãàåò êàòîäíîãî ïÿòíà, äðóãàÿ èõ ÷àñòü íå äîñòèãàåò êàòîäà è, ïðèñîåäèíÿÿ ê ñåáå îòðèöàòåëüíî çàðÿæåííûå ýëåêòðîíû, îáðàçóåò íåéòðàëüíûå àòîìû. Òàêîé ïðîöåññ íåéòðàëèçàöèè ÷àñòèö íàçûâàþò ðåêîìáèíàöèåé.  ñòîëáå äóãè ïðè âñåõ óñëîâèÿõ åå ãîðåíèÿ íàáëþäàåòñÿ óñòîé÷èâîå ðàâíîâåñèå ìåæäó ïðîöåññàìè èîíèçàöèè è ðåêîìáèíàöèè.  öåëîì ñòîëá äóãè íå èìååò çàðÿäà. Îí íåéòðàëåí, òàê êàê â êàæäîì åãî ñå÷åíèè îäíîâðåìåííî íàõîäÿòñÿ ðàâíûå êîëè÷åñòâà ïðîòèâîïîëîæíî çàðÿæåííûõ ÷àñòèö. Òåìïåðàòóðà ñòîëáà äóãè äîñòèãàåò 6 000¾ 8 000 °Ñ è áîëåå. Ïàäåíèå íàïðÿæåíèÿ â íåì Uñ èçìåíÿåòñÿ ïðàêòè÷åñêè ëèíåéíî ïî äëèíå, óâåëè÷èâàÿñü ñ óâåëè÷åíèåì äëèíû ñòîëáà. Ïàäåíèå íàïðÿæåíèÿ çàâèñèò îò ñîñòàâà ãàçîâîé ñðåäû è óìåíüøàåòñÿ ñ ââåäåíèåì â íåå ëåãêî èîíèçèðóþùèõ êîìïîíåíòîâ. Òàêèìè êîìïîíåíòàìè ÿâëÿþòñÿ ùåëî÷íûå è ùåëî÷íî-çåìåëüíûå ýëåìåíòû (êàëüöèé, íàòðèé, êàëèé è äð.). Îáùåå ïàäåíèå íàïðÿæåíèÿ â äóãå Uä = Uê + Uà + Uñ. Ïàäåíèå íàïðÿæåíèÿ â ñòîëáå äóãè ìîæíî ïðåäñòàâèòü â âèäå ëèíåéíîé çàâèñèìîñòè Uñ = Elñ, ãäå Å — íàïðÿæåííîñòü ïî äëèíå ñòîëáà (îêîëî 2¾ 3 Â/ìì); lñ — äëèíà ñòîëáà. Çíà÷åíèÿ Uê, Uà, Å ïðàêòè÷åñêè çàâèñÿò ëèøü îò ìàòåðèàëà ýëåêòðîäîâ è ñîñòàâà ñðåäû äóãîâîãî ïðîìåæóòêà è ïðè èõ íåèçìåííîñòè îñòàþòñÿ ïîñòîÿííûìè ïðè ðàçíûõ óñëîâèÿõ ñâàðêè.  ñâÿçè ñ ìàëîé ïðîòÿæåííîñòüþ êàòîäíîé è àíîäíîé îáëàñòåé ìîæíî ñ÷èòàòü äëèíó ñòîëáà lñ ïðàêòè÷åñêè ðàâíîé äëèíå äóãè lä, òîãäà Uä = Uà + Uê + Elä, ÷òî îçíà÷àåò, ÷òî íàïðÿæåíèå äóãè ïðÿìûì îáðàçîì çàâèñèò îò åå äëèíû. Íåïðåìåííûì óñëîâèåì ïîëó÷åíèÿ êà÷åñòâåííîãî ñâàðíîãî ñîåäèíåíèÿ ÿâëÿåòñÿ óñòîé÷èâîå ãîðåíèå äóãè (åå ñòàáèëüíîñòü), ïîä êîòîðûì ïîíèìàþò òàêîé ðåæèì åå ñóùåñòâîâàíèÿ, ïðè êîòîðîì äóãà äëèòåëüíîå âðåìÿ ãîðèò ïðè çàäàííûõ çíà÷åíèÿõ ñèëû òîêà è íàïðÿæåíèÿ, íå ïðåðûâàÿñü è íå ïåðåõîäÿ â äðóãèå âèäû ðàçðÿäîâ. Ïðè óñòîé÷èâîì ãîðåíèè ñâàðî÷íîé äóãè îñíîâíûå åå ïàðàìåòðû (ñèëà òîêà è íàïðÿæåíèå) íàõîäÿòñÿ â îïðåäåëåííîé âçàèìíîé çàâèñèìîñòè, ïîýòîìó îäíîé èç îñíîâíûõ õàðàêòåðèñòèê äóãîâîãî ðàçðÿäà ÿâëÿåòñÿ çàâèñèìîñòü åå íàïðÿæåíèÿ îò ñèëû òîêà ïðè ïîñòîÿííîé äëèíå äóãè. Ãðàôè÷åñêîå èçîáðàæåíèå ýòîé çàâèñèìîñòè ïðè ðàáîòå â ñòàòè÷åñêîì ðåæèìå (â ñîñòîÿíèè óñòîé÷èâîãî ãîðåíèÿ äóãè) íàçûâàþò ñòàòè÷åñêîé âîëüò-àìïåðíîé 27
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Ðèñ. 3.2. Êðèâàÿ ñòàòè÷åñêîé âîëüòàìïåðíîé õàðàêòåðèñòèêè äóãè: I, II è III — ïàäàþùàÿ, æåñòêàÿ è âîçðàñòàþùàÿ îáëàñòè ñîîòâåòñòâåííî; Uä — íàïðÿæåíèå äóãè; Iä — òîê äóãè õàðàêòåðèñòèêîé äóãè (ðèñ. 3.2). Ñ óâåëè÷åíèåì äëèíû äóãè åå íàïðÿæåíèå âîçðàñòàåò, è ãðàôè÷åñêàÿ êðèâàÿ ñòàòè÷åñêîé âîëüòàìïåðíîé õàðàêòåðèñòèêè ïîäíèìàåòñÿ âûøå, ñ óìåíüøåíèåì äëèíû äóãè — îïóñêàåòñÿ íèæå, êà÷åñòâåííî ñîõðàíÿÿ ïðè ýòîì ñâîþ ôîðìó. Êðèâóþ ñòàòè÷åñêîé õàðàêòåðèñòèêè ìîæíî ðàçäåëèòü íà òðè îáëàñòè: ïàäàþùóþ I, æåñòêóþ II è âîçðàñòàþùóþ III.  îáëàñòè I óâåëè÷åíèå òîêà ïðèâîäèò ê ðåçêîìó ïàäåíèþ íàïðÿæåíèÿ äóãè. Ýòî îáóñëîâëåíî òåì, ÷òî ñ óâåëè÷åíèåì ñèëû òîêà óâåëè÷èâàþòñÿ ïëîùàäü ñå÷åíèÿ ñòîëáà äóãè è åãî ýëåêòðîïðîâîäíîñòü. Ãîðåíèå äóãè íà ðåæèìàõ â ýòîé îáëàñòè îòëè÷àåòñÿ ìàëîé óñòîé÷èâîñòüþ.  îáëàñòè II óâåëè÷åíèå ñèëû òîêà íå ñâÿçàíî ñ èçìåíåíèåì íàïðÿæåíèÿ äóãè. Ýòî îáúÿñíÿåòñÿ òåì, ÷òî ïëîùàäü ñå÷åíèÿ ñòîëáà äóãè è àêòèâíûõ ïÿòåí èçìåíÿåòñÿ ïðîïîðöèîíàëüíî ñèëå òîêà, â ñâÿçè ñ ÷åì ïëîòíîñòü òîêà è ïàäåíèå íàïðÿæåíèÿ â äóãå ñîõðàíÿþòñÿ ïîñòîÿííûìè. Ñâàðêà äóãîé ñ æåñòêîé ñòàòè÷åñêîé õàðàêòåðèñòèêîé íàõîäèò øèðîêîå ïðèìåíåíèå â ñâàðî÷íîé òåõíîëîãèè, îñîáåííî ïðè ðó÷íîé ñâàðêå.  îáëàñòè III ñ óâåëè÷åíèåì ñèëû òîêà íàïðÿæåíèå âîçðàñòàåò. Ýòî ñâÿçàíî ñ òåì, ÷òî äèàìåòð êàòîäíîãî ïÿòíà ñòàíîâèòñÿ ðàâíûì äèàìåòðó ýëåêòðîäà è óâåëè÷èâàòüñÿ äàëåå íå ìîæåò, ïðè ýòîì â äóãå âîçðàñòàþò ïëîòíîñòü òîêà è íàïðÿæåíèå. Äóãà ñ âîçðàñòàþùåé ñòàòè÷åñêîé õàðàêòåðèñòèêîé øèðîêî èñïîëüçóåòñÿ ïðè àâòîìàòè÷åñêîé è ìåõàíèçèðîâàííîé ñâàðêå ïîä ôëþñîì è â çàùèòíûõ ãàçàõ ñ ïðèìåíåíèåì òîíêîé ñâàðî÷íîé ïðîâîëîêè. Îñîáûì âèäîì ñâàðî÷íîé äóãè ÿâëÿåòñÿ ñæàòàÿ äóãà, ñòîëá êîòîðîé ñæàò ñ ïîìîùüþ óçêîãî ñîïëà ãîðåëêè èëè îáäóâàþùèì ïîòîêîì ãàçà (àðãîíà, àçîòà è äð.). Ïëàçìà — ýòî èîíèçèðîâàííûé ãàç äóãîâîãî ñòîëáà, ñîñòîÿùèé èç ïîëîæèòåëüíî è îòðèöàòåëüíî çàðÿæåííûõ ÷àñòèö. Ïëàçìà ãåíåðèðóåòñÿ â êàíàëå ñîïëà ãîðåëêè, îáæèìàåòñÿ è ñòàáèëèçèðóåòñÿ åãî âîäîîõëàæäàåìûìè ñòåíêàìè è õîëîäíûì ïîòîêîì ïëàçìîîáðàçóþùåãî ãàçà. Îáæàòèå è îõëàæäåíèå íàðóæíîé ïîâåðõíîñòè ñòîëáà äóãè âûçûâàåò åãî êîíöåíòðàöèþ, ÷òî ïðèâîäèò ê ðåçêîìó óâåëè÷åíèþ ÷èñëà ñîóäàðåíèé ìåæäó ÷àñòèöàìè ïëàçìû, óâåëè÷åíèþ ñòåïåíè èîíèçàöèè è ðåçêîìó ïîâûøåíèþ òåìïåðàòóðû ñòîëáà äóãè (10 000 ¾ 30 000 Ê) è êèíåòè÷åñêîé ýíåðãèè ïëàçìåííîé ñòðóè.  ðåçóëüòàòå èîíèçèðîâàííàÿ ïëàçìà ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé èñòî÷íèê òåïëîòû ñ âûñîêîé 28
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж êîíöåíòðàöèåé ýíåðãèè. Ýòî ïîçâîëÿåò ñ óñïåõîì èñïîëüçîâàòü åå äëÿ ñâàðêè, íàïëàâêè, íàïûëåíèÿ è òåðìè÷åñêîé ðåçêè ñàìûõ ðàçíîîáðàçíûõ ìàòåðèàëîâ. 3.2. Особенности дуги на переменном токе Ïðè ñâàðêå íà ïîñòîÿííîì òîêå â óñòàíîâèâøåìñÿ ðåæèìå âñå ïðîöåññû â äóãå ïðîòåêàþò ñ îïðåäåëåííîé ñêîðîñòüþ è ãîðåíèå äóãè îòëè÷àåòñÿ âûñîêîé ñòàáèëüíîñòüþ. Ïðè ïèòàíèè äóãè ïåðåìåííûì òîêîì ïîëÿðíîñòü ýëåêòðîäà è èçäåëèÿ, à òàêæå óñëîâèÿ ñóùåñòâîâàíèÿ äóãîâîãî ðàçðÿäà ïåðèîäè÷åñêè èçìåíÿþòñÿ. Òàê, äóãà ïåðåìåííîãî òîêà ïðîìûøëåííîé ÷àñòîòû 50 Ãö ïîãàñàåò è âíîâü âîçáóæäàåòñÿ 100 ðàç â ñåêóíäó, èëè äâàæäû çà êàæäûé ïåðèîä.  ïåðâóþ î÷åðåäü óñòîé÷èâîñòü ãîðåíèÿ òàêîé äóãè çàâèñèò îò òîãî, íàñêîëüêî ëåãêî ïðîèñõîäèò ïîâòîðíîå âîçáóæäåíèå äóãè â êàæäîì ïîëóïåðèîäå. Ýòî îïðåäåëÿåòñÿ õîäîì ôèçè÷åñêèõ è ýëåêòðè÷åñêèõ ïðîöåññîâ â äóãîâîì ïðîìåæóòêå è íà ýëåêòðîäàõ â îòðåçêè âðåìåíè ìåæäó êàæäûì ïîãàñàíèåì è íîâûì çàæèãàíèåì äóãè. Ñíèæåíèå òîêà ñîïðîâîæäàåòñÿ óìåíüøåíèåì òåìïåðàòóðû â ñòîëáå äóãè è ñòåïåíè èîíèçàöèè äóãîâîãî ïðîìåæóòêà. Ïðè ïåðåõîäå òîêà ÷åðåç íóëü è ïåðåìåíå ïîëÿðíîñòè â íà÷àëå è êîíöå êàæäîãî ïîëóïåðèîäà äóãà ãàñíåò. Îäíîâðåìåííî ïàäàåò è òåìïåðàòóðà àêòèâíûõ ïÿòåí íà àíîäå è êàòîäå. Ïàäåíèå òåìïåðàòóðû íåñêîëüêî îòñòàåò ïî ôàçå ïðè ïåðåõîäå òîêà ÷åðåç íóëü, ÷òî ñâÿçàíî ñ òåïëîâîé èíåðöèîííîñòüþ ïðîöåññà. Îñîáåííî èíòåíñèâíî ïàäàåò òåìïåðàòóðà àêòèâíîãî ïÿòíà, ðàñïîëîæåííîãî íà ïîâåðõíîñòè ñâàðî÷íîé âàííû, â ñâÿçè ñ èíòåíñèâíûì îòâîäîì òåïëîòû â ìàññó äåòàëè.  ñëåäóþùèé çà ïîãàñàíèåì äóãè ìîìåíò ìåíÿåòñÿ ïîëÿðíîñòü íàïðÿæåíèÿ íà äóãîâîì ïðîìåæóòêå (ðèñ. 3.3). Îäíî- Ðèñ. 3.3. Èçìåíåíèå ïîëÿðíîñòè íàïðÿæåíèÿ ïðè ãîðåíèè äóãè íà ïåðåìåííîì òîêå: Uä — íàïðÿæåíèå äóãè; Iä — òîê äóãè; t — âðåìÿ; Uç — ïèê çàæèãàíèÿ 29
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж âðåìåííî èçìåíÿåòñÿ è íàïðàâëåíèå äâèæåíèÿ çàðÿæåííûõ ÷àñòèö â äóãîâîì ïðîìåæóòêå.  óñëîâèÿõ ïîíèæåííûõ òåìïåðàòóðû àêòèâíûõ ïÿòåí è ñòåïåíè èîíèçàöèè â äóãîâîì ïðîìåæóòêå ïîâòîðíîå çàæèãàíèå äóãè â íà÷àëå êàæäîãî ïîëóïåðèîäà ïðîèñõîäèò òîëüêî ïðè ïîâûøåííîì íàïðÿæåíèè ìåæäó ýëåêòðîäàìè, èìåíóåìîì ïèêîì çàæèãàíèÿ, èëè íàïðÿæåíèåì ïîâòîðíîãî çàæèãàíèÿ äóãè. Ïèê çàæèãàíèÿ âñåãäà âûøå íàïðÿæåíèÿ äóãè, ñîîòâåòñòâóþùåãî ñòàáèëüíîìó ðåæèìó åå ãîðåíèÿ. Äëÿ ñâàðêè îòêðûòîé äóãîé íàïðÿæåíèå ïîâòîðíîãî çàæèãàíèÿ Uç è íàïðÿæåíèå äóãè Uä èìåþò ñëåäóþùóþ çàâèñèìîñòü: Uç = (1,3 ¾ 2,5)Uä. Ïðè ýòîì íàïðÿæåíèå ïîâòîðíîãî çàæèãàíèÿ íåñêîëüêî âûøå â òåõ ñëó÷àÿõ, êîãäà êàòîäíîå ïÿòíî íàõîäèòñÿ íà îñíîâíîì ìåòàëëå. Âåëè÷èíà íàïðÿæåíèÿ ïîâòîðíîãî çàæèãàíèÿ ñóùåñòâåííî âëèÿåò íà óñòîé÷èâîñòü ãîðåíèÿ äóãè ïåðåìåííîãî òîêà. Äåèîíèçàöèÿ è îõëàæäåíèå äóãîâîãî ïðîìåæóòêà âîçðàñòàþò ñ óâåëè÷åíèåì äëèíû äóãè, ÷òî ïðèâîäèò ê íåîáõîäèìîñòè äîïîëíèòåëüíîãî ïîâûøåíèÿ ïèêà çàæèãàíèÿ è âëå÷åò ñíèæåíèå óñòîé÷èâîñòè äóãè. Ïîýòîìó çàòóõàíèå è îáðûâ äóãè ïåðåìåííîãî òîêà ïðè ïðî÷èõ ðàâíûõ óñëîâèÿõ âñåãäà ïðîèñõîäÿò ïðè ìåíüøåé åå äëèíå, ÷åì äëÿ ïîñòîÿííîãî òîêà. Ïðè íàëè÷èè â äóãîâîì ïðîìåæóòêå ïàðîâ ëåãêîèîíèçèðóþùèõñÿ ýëåìåíòîâ ïèê çàæèãàíèÿ óìåíüøàåòñÿ è óñòîé÷èâîñòü ãîðåíèÿ äóãè ïåðåìåííîãî òîêà ïîâûøàåòñÿ. Ñ óâåëè÷åíèåì ñèëû òîêà ôèçè÷åñêèå óñëîâèÿ ãîðåíèÿ äóãè óëó÷øàþòñÿ, ÷òî òàêæå ïðèâîäèò ê ñíèæåíèþ ïèêà çàæèãàíèÿ è ïîâûøåíèþ óñòîé÷èâîñòè äóãîâîãî ðàçðÿäà. Òàêèì îáðàçîì, âåëè÷èíà ïèêà çàæèãàíèÿ ÿâëÿåòñÿ âàæíîé õàðàêòåðèñòèêîé äóãè ïåðåìåííîãî òîêà è îêàçûâàåò ñóùåñòâåííîå âëèÿíèå íà åå óñòîé÷èâîñòü. ×åì õóæå óñëîâèÿ äëÿ ïîâòîðíîãî âîçáóæäåíèÿ äóãè, òåì áîëüøå ðàçíèöà ìåæäó ïèêîì çàæèãàíèÿ è íàïðÿæåíèåì äóãè. ×åì âûøå ïèê çàæèãàíèÿ, òåì âûøå äîëæíî áûòü íàïðÿæåíèå õîëîñòîãî õîäà èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ äóãè òîêîì. Ïðè ñâàðêå íà ïåðåìåííîì òîêå íåïëàâÿùèìñÿ ýëåêòðîäîì, êîãäà ìàòåðèàë ýëåêòðîäà è èçäåëèÿ ðåçêî ðàçëè÷àþòñÿ ïî ñâîèì òåïëîôèçè÷åñêèì ñâîéñòâàì, ïðîÿâëÿåòñÿ âûïðÿìëÿþùåå äåéñòâèå äóãè. Ýòî õàðàêòåðèçóåòñÿ ïðîòåêàíèåì â öåïè ïåðåìåííîãî òîêà íåêîòîðîé ñîñòàâëÿþùåé ïîñòîÿííîãî òîêà, ñäâèãàþùåé â îïðåäåëåííîì íàïðàâëåíèè íà ãðàôèêå êðèâûå íàïðÿæåíèÿ è òîêà îò îñè àáñöèññ (ðèñ. 3.4). Íàëè÷èå â ñâàðî÷íîé öåïè ñîñòàâëÿþùåé ïîñòîÿííîãî òîêà îòðèöàòåëüíî ñêàçûâàåòñÿ íà êà÷åñòâå ñâàðíîãî ñîåäèíåíèÿ è óñëîâèÿõ ïðîöåññà: óìåíüøàåòñÿ ãëóáèíà ïðîïëàâëåíèÿ, óâåëè÷èâàåòñÿ íàïðÿæåíèå äóãè, çíà÷èòåëüíî ïîâûøàåòñÿ òåìïåðàòóðà ýëåêòðîäà è óâåëè÷èâàåòñÿ åãî ðàñõîä. Ïîýòîìó ïðèõîäèòñÿ ïðèìåíÿòü ñïåöèàëüíûå ìåðû äëÿ ïîäàâëåíèÿ äåéñòâèÿ ñîñòàâëÿþùåé ïîñòîÿííîãî òîêà. 30
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Ðèñ. 3.4. Ñîñòàâëÿþùàÿ ïîñòîÿííîãî òîêà ïðè ãîðåíèè äóãè íà ïåðåìåííîì òîêå: Uè — íàïðÿæåíèå èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ äóãè; Uä — íàïðÿæåíèå äóãè; Iä — òîê äóãè; Iï — ñîñòàâëÿþùàÿ ïîñòîÿííîãî òîêà äóãè; t — âðåìÿ Ïðè ñâàðêå ïëàâÿùèìñÿ ýëåêòðîäîì, áëèçêèì ïî ñîñòàâó ê îñíîâíîìó ìåòàëëó, íà ðåæèìàõ, îáåñïå÷èâàþùèõ óñòîé÷èâîå ãîðåíèå äóãè, âûïðÿìëÿþùåå äåéñòâèå äóãè íåçíà÷èòåëüíî è êðèâûå òîêà è íàïðÿæåíèÿ ðàñïîëàãàþòñÿ ïðàêòè÷åñêè ñèììåòðè÷íî îòíîñèòåëüíî îñè àáñöèññ. 3.3. Технологические свойства сварочной дуги Ïîä òåõíîëîãè÷åñêèìè ñâîéñòâàìè ñâàðî÷íîé äóãè ïîíèìàþò ñîâîêóïíîñòü åå òåïëîâîãî, ìåõàíè÷åñêîãî è ôèçèêî-õèìè÷åñêîãî âîçäåéñòâèÿ íà ýëåêòðîäû, îïðåäåëÿþùèå èíòåíñèâíîñòü ïëàâëåíèÿ ýëåêòðîäà, õàðàêòåð åãî ïåðåíîñà, ïðîïëàâëåíèå îñíîâíîãî ìåòàëëà, ôîðìèðîâàíèå è êà÷åñòâî øâà. Ê òåõíîëîãè÷åñêèì ñâîéñòâàì äóãè îòíîñÿòñÿ òàêæå åå ïðîñòðàíñòâåííàÿ óñòîé÷èâîñòü è ýëàñòè÷íîñòü. Òåõíîëîãè÷åñêèå ñâîéñòâà äóãè âçàèìîñâÿçàíû è îïðåäåëÿþòñÿ ïàðàìåòðàìè ðåæèìà ñâàðêè. Âàæíûìè òåõíîëîãè÷åñêèìè õàðàêòåðèñòèêàìè äóãè ÿâëÿþòñÿ çàæèãàíèå è ñòàáèëüíîñòü ãîðåíèÿ äóãè. Óñëîâèÿ çàæèãàíèÿ è ãîðåíèÿ äóãè çàâèñÿò îò ðîäà òîêà, ïîëÿðíîñòè, õèìè÷åñêîãî ñîñòàâà ýëåêòðîäîâ, ìåæýëåêòðîäíîãî ïðîìåæóòêà è åãî äëèíû. Äëÿ íàäåæíîãî îáåñïå÷åíèÿ ïðîöåññà çàæèãàíèÿ äóãè íåîáõîäèìî ïîäâåäåíèå ê ýëåêòðîäàì îò èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ äóãè äîñòàòî÷íîãî è â òî æå âðåìÿ áåçîïàñíîãî äëÿ ðàáîòàþùåãî íàïðÿæåíèÿ õîëîñòîãî õîäà. Äëÿ èñòî÷íèêîâ ñâàðî÷íîãî òîêà íàïðÿæåíèå õîëîñòîãî õîäà íå ïðåâûøàåò 80  ïðè ñâàðêå íà ïåðåìåííîì òîêå è 90  — íà ïîñòîÿííîì. Äóãà çàæèãàåòñÿ îò íàãðåâà ýëåêòðîäîâ, âîçíèêàþùåãî ïðè èõ ñîïðèêîñíîâåíèè.  ìîìåíò îòðûâà ýëåêòðîäà îò èçäåëèÿ ñ íàãðåòîãî êàòîäà ïðîèñõîäèò ýëåêòðîííàÿ ýìèññèÿ. Ýëåê31
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж òðîííûé òîê èîíèçèðóåò ãàçû è ïàðû ìåòàëëà ìåæýëåêòðîäíîãî ïðîìåæóòêà, è ñ ýòîãî ìîìåíòà â äóãå ïîÿâëÿþòñÿ ýëåêòðîííûé è èîííûé òîêè. Âðåìÿ óñòàíîâëåíèÿ äóãîâîãî ðàçðÿäà ñîñòàâëÿåò 10−5 ¾ 10−4 ñ. Ïîääåðæàíèå íåïðåðûâíîãî ãîðåíèÿ äóãè áóäåò îñóùåñòâëÿòüñÿ, åñëè ïðèòîê ýíåðãèè â äóãó êîìïåíñèðóåò åå ïîòåðè. Òàêèì îáðàçîì, óñëîâèåì äëÿ çàæèãàíèÿ è óñòîé÷èâîãî ãîðåíèÿ äóãè ÿâëÿåòñÿ íàëè÷èå ñïåöèàëüíîãî èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ ýëåêòðè÷åñêèì òîêîì. Âòîðûì óñëîâèåì ÿâëÿåòñÿ íàëè÷èå èîíèçàöèè â äóãîâîì ïðîìåæóòêå. Ñòåïåíü èîíèçàöèè çàâèñèò îò õèìè÷åñêîãî ñîñòàâà ýëåêòðîäîâ è ãàçîâîé ñðåäû â äóãîâîì ïðîìåæóòêå. Ïðè íàëè÷èè â äóãîâîì ïðîìåæóòêå ëåãêîèîíèçèðóþùèõñÿ ýëåìåíòîâ îíà âûøå. Ãîðÿùàÿ äóãà ìîæåò áûòü ðàñòÿíóòà äî îïðåäåëåííîé äëèíû, ïîñëå ÷åãî îíà ãàñíåò. ×åì âûøå ñòåïåíü èîíèçàöèè â äóãîâîì ïðîìåæóòêå, òåì äëèííåå ìîæåò áûòü äóãà. Ìàêñèìàëüíàÿ äëèíà ãîðÿùåé áåç îáðûâà äóãè õàðàêòåðèçóåò åå âàæíåéøåå òåõíîëîãè÷åñêîå ñâîéñòâî — ñòàáèëüíîñòü. Ñòàáèëüíîñòü äóãè çàâèñèò îò öåëîãî ðÿäà ôàêòîðîâ: òåìïåðàòóðû êàòîäà, åãî ýìèññèîííîé ñïîñîáíîñòè, ñòåïåíè èîíèçàöèè ñðåäû, äëèíû äóãè è äð. Ê òåõíîëîãè÷åñêèì õàðàêòåðèñòèêàì äóãè îòíîñÿòñÿ òàêæå ïðîñòðàíñòâåííàÿ óñòîé÷èâîñòü è ýëàñòè÷íîñòü, ïîä êîòîðûìè ïîíèìàþò ñïîñîáíîñòü ñîõðàíåíèÿ äóãîé íåèçìåííîñòè ïðîñòðàíñòâåííîãî ïîëîæåíèÿ îòíîñèòåëüíî ýëåêòðîäîâ â ðåæèìå óñòîé÷èâîãî ãîðåíèÿ è âîçìîæíîñòü îòêëîíåíèÿ è ïåðåìåùåíèÿ áåç çàòóõàíèÿ ïîä âîçäåéñòâèåì âíåøíèõ ôàêòîðîâ. Òàêèìè ôàêòîðàìè ìîãóò áûòü ìàãíèòíûå ïîëÿ è ôåððîìàãíèòíûå ìàññû (æåëåçî, ñòàëü), ñ êîòîðûìè äóãà ìîæåò âçàèìîäåéñòâîâàòü. Ïðè ýòîì âçàèìîäåéñòâèè íàáëþäàåòñÿ îòêëîíåíèå äóãè îò åñòåñòâåííîãî ïîëîæåíèÿ â ïðîñòðàíñòâå. Îòêëîíåíèå ñòîëáà äóãè ïîä äåéñòâèåì ìàãíèòíîãî ïîëÿ, íàáëþäàåìîå â îñíîâíîì ïðè ñâàðêå ïîñòîÿííûì òîêîì (ðèñ. 3.5), íàçûâàþò ìàãíèòíûì äóòüåì. Âîçíèêíîâåíèå ìàãíèòíîãî äóòüÿ îáúÿñíÿåòñÿ òåì, ÷òî â ìåñòàõ èçìåíåíèÿ íàïðàâëåíèÿ òîêà ïîâû- Ðèñ. 3.5. Îòêëîíåíèÿ ñòîëáà äóãè ïîä äåéñòâèåì ìàãíèòíîãî ïîëÿ ïðè ñâàðêå: Í — íàïðàâëåíèå ìàãíèòíîãî ïîëÿ; vñ⠗ ñêîðîñòü ñâàðêè; Iñ⠗ ñâàðî÷íûé òîê; α — óãîë îòêëîíåíèÿ ñòîëáà äóãè 32
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж øàåòñÿ íàïðÿæåííîñòü ìàãíèòíîãî ïîëÿ. Äóãà ÿâëÿåòñÿ ñâîåîáðàçíîé ãàçîâîé âñòàâêîé ìåæäó ýëåêòðîäàìè, è êàê ëþáîé ïðîâîäíèê âçàèìîäåéñòâóåò ñ ìàãíèòíûìè ïîëÿìè. Ïðè ýòîì ñòîëá ñâàðî÷íîé äóãè ìîæíî ðàññìàòðèâàòü â êà÷åñòâå ãèáêîãî ïðîâîäíèêà, êîòîðûé ïîä âîçäåéñòâèåì ìàãíèòíîãî ïîëÿ ìîæåò ïåðåìåùàòüñÿ, êàê ëþáîé ïðîâîäíèê, äåôîðìèðîâàòüñÿ è óäëèíÿòüñÿ. Ýòî ïðèâîäèò ê îòêëîíåíèþ äóãè â ñòîðîíó, ïðîòèâîïîëîæíóþ áîëüøåé íàïðÿæåííîñòè. Ïðè ñâàðêå ïåðåìåííûì òîêîì â ñâÿçè ñ òåì, ÷òî ïîëÿðíîñòü ìåíÿåòñÿ ñ ÷àñòîòîé òîêà, ýòî ÿâëåíèå ïðîÿâëÿåòñÿ çíà÷èòåëüíî ñëàáåå. Îòêëîíåíèå äóãè òàêæå èìååò ìåñòî ïðè ñâàðêå âáëèçè ôåððîìàãíèòíûõ ìàññ. Ýòî îáúÿñíÿåòñÿ òåì, ÷òî ìàãíèòíûå ñèëîâûå ëèíèè ïðîõîäÿò ÷åðåç ôåððîìàãíèòíûå ìàññû, îáëàäàþùèå õîðîøåé ìàãíèòíîé ïðîíèöàåìîñòüþ, çíà÷èòåëüíî ëåã÷å, ÷åì ÷åðåç âîçäóõ. Äóãà â ýòîì ñëó÷àå îòêëîíèòñÿ â ñòîðîíó òàêèõ ìàññ. Âîçíèêíîâåíèå ìàãíèòíîãî äóòüÿ âûçûâàåò íåïðîâàðû è óõóäøåíèå ôîðìèðîâàíèÿ øâîâ. Óñòðàíèòü åãî ìîæíî çà ñ÷åò èçìåíåíèÿ ìåñòà òîêîïîäâîäà ê èçäåëèþ èëè óãëà íàêëîíà ýëåêòðîäà, âðåìåííûì ðàçìåùåíèåì áàëëàñòíûõ ôåððîìàãíèòíûõ ìàññ, ïîçâîëÿþùèõ âûðàâíèâàòü íåñèììåòðè÷íîñòü ìàãíèòíûõ ïîëåé, ó ñâàðíîãî ñîåäèíåíèÿ, à òàêæå çàìåíîé ïîñòîÿííîãî òîêà ïåðåìåííûì. Контрольные вопросы 1. Îïèøèòå ïðèðîäó è ñòðîåíèå ñâàðî÷íîé äóãè. 2. Íàçîâèòå îñíîâíûå ïðîöåññû, ïðîòåêàþùèå â ðàçëè÷íûõ îáëàñòÿõ äóãè. 3.  ÷åì ñóùíîñòü âîëüò-àìïåðíîé õàðàêòåðèñòèêè äóãè è êàêîâû åå îñîáåííîñòè? 4. Êàêîâû îñîáåííîñòè äóãè íà ïåðåìåííîì òîêå? 5. Ïåðå÷èñëèòå òåõíîëîãè÷åñêèå ñâîéñòâà äóãè. 6. Êàêèì îáðàçîì ñâÿçàíû óñòîé÷èâîñòü ãîðåíèÿ è ïèê çàæèãàíèÿ äóãè ïðè ñâàðêå íà ïåðåìåííîì òîêå? 7. Êàêèì îáðàçîì ìîæíî óìåíüøèòü ïèê çàæèãàíèÿ äóãè ïðè ñâàðêå íà ïåðåìåííîì òîêå? 8.  ÷åì çàêëþ÷àåòñÿ âûïðÿìëÿþùåå äåéñòâèå äóãè? 33
ТЕПЛОВЫЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ ДУГОВОЙ СВАРКЕ 4.1. Сварочная дуга как источник нагрева Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Гл а в а 4 Ñâàðî÷íàÿ äóãà ÿâëÿåòñÿ ìîùíûì êîíöåíòðèðîâàííûì èñòî÷íèêîì òåïëîòû. Ýëåêòðè÷åñêàÿ ýíåðãèÿ, ïîòðåáëÿåìàÿ äóãîé, â îñíîâíîì ïðåâðàùàåòñÿ â òåïëîâóþ ýíåðãèþ. Âûäåëåíèå òåïëîâîé ýíåðãèè ïðîèñõîäèò â àíîäíîì è êàòîäíîì àêòèâíûõ ïÿòíàõ è äóãîâîì ïðîìåæóòêå. Ïðè íàãðåâå äåòàëè òåïëîâîé ïîòîê äóãè äîñòèãàåò íàèáîëüøåé èíòåíñèâíîñòè â öåíòðàëüíîé çîíå àêòèâíîãî ïÿòíà (ðèñ. 4.1). Ïî ìåðå óäàëåíèÿ îò öåíòðà ïÿòíà èíòåíñèâíîñòü òåïëîâîãî ïîòîêà óáûâàåò. Ðàñïðåäåëåíèå òåïëîòû âäîëü äóãîâîãî ïðîìåæóòêà ïðîèñõîäèò â ñîîòâåòñòâèè ñ ïàäåíèåì íàïðÿæåíèÿ â åãî îáëàñòÿõ. Ïîëíàÿ òåïëîâàÿ ìîùíîñòü äóãè Q, Äæ/ñ, çàâèñèò îò ñèëû ñâàðî÷íîãî òîêà Iñâ, À, è íàïðÿæåíèÿ äóãè Uä, Â: Q = IñâUä. Îäíàêî íå âñÿ òåïëîòà äóãè çàòðà÷èâàåòñÿ íà ðàñïëàâëåíèå ìåòàëëà, ò. å. íà ñîáñòâåííî ñâàðêó. Çíà÷èòåëüíàÿ åå ÷àñòü ðàñõîäóåòñÿ íà òåïëîîòäà÷ó â îêðóæàþùóþ ñðåäó, ðàñïëàâëåíèå ýëåêòðîäíîãî ïîêðûòèÿ èëè ôëþñà, ðàçáðûçãèâàíèå è ò. ï. Õàðàêòåð ðàñïðåäåëåíèÿ ïîëíîé òåïëîâîé ìîùíîñòè ïî îòäåëüíûì ñòàòüÿì ðàñõîäà íàçûâàþò òåïëîâûì áàëàíñîì äóãè. Íà ðèñ. 4.2 ïîêà- Ðèñ. 4.1. Òåïëîâîé ïîòîê äóãè â ïÿòíå íàãðåâà ïðè ñâàðêå: à — ïîêðûòûìè ýëåêòðîäàìè; á — ïîä ôëþñîì 34
à — ïîêðûòûìè ýëåêòðîäàìè; á — ïîä ôëþñîì Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Ðèñ. 4.2. Òåïëîâîé áàëàíñ äóãè ïðè ñâàðêå: çàíû ñõåìû òåïëîâûõ áàëàíñîâ äóãè ïðè ðó÷íîé ñâàðêå ïîêðûòûìè ýëåêòðîäàìè è ñâàðêå ïîä ôëþñîì. ×àñòü îáùåé òåïëîâîé ìîùíîñòè äóãè, ðàñõîäóåìîé íåïîñðåäñòâåííî íà íàãðåâ è ðàñïëàâëåíèå îñíîâíîãî è ïðèñàäî÷íîãî ìåòàëëîâ, íàçûâàþò ýôôåêòèâíîé òåïëîâîé ìîùíîñòüþ äóãè q, Äæ/ñ. Îíà âñåãäà ìåíüøå ïîëíîé òåïëîâîé ìîùíîñòè äóãè Q. Ýôôåêòèâíàÿ òåïëîâàÿ ìîùíîñòü ñâàðî÷íîé äóãè ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé êîëè÷åñòâî òåïëîòû, ââåäåííîå äóãîé â ñâàðèâàåìóþ äåòàëü çà åäèíèöó âðåìåíè, è âû÷èñëÿåòñÿ ïî ôîðìóëå q = IñâUäη, ãäå η — êîýôôèöèåíò ïîëåçíîãî äåéñòâèÿ äóãè, ïðåäñòàâëÿþùèé ñîáîé îòíîøåíèå ýôôåêòèâíîé òåïëîâîé ìîùíîñòè ê ïîëíîé òåïëîâîé ìîùíîñòè äóãè. Ýôôåêòèâíàÿ òåïëîâàÿ ìîùíîñòü çàâèñèò îò ñïîñîáà ñâàðêè, ìàòåðèàëà ýëåêòðîäà, ñîñòàâà ïîêðûòèÿ èëè ôëþñà è ðÿäà äðóãèõ ôàêòîðîâ. Ñóùåñòâóþò îïðåäåëåííûå çíà÷åíèÿ η äëÿ ðàçëè÷íûõ ñïîñîáîâ ñâàðêè: Ñïîñîá ñâàðêè Çíà÷åíèå η  çàùèòíîì ãàçå âîëüôðàìîâûìè ýëåêòðîäàìè ........... 0,6 Ïîêðûòûìè ýëåêòðîäàìè .............................................. 0,75 Ïîä ôëþñîì .................................................................... 0,8 ¾ 0,9 Òåïëîòà äóãè íàèáîëåå ðàöèîíàëüíî èñïîëüçóåòñÿ ïðè àâòîìàòè÷åñêîé ñâàðêå ïîä ôëþñîì. 35
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж 4.2. Плавление металла электрода и его перенос в дуге при сварке Íàãðåâ è ïëàâëåíèå ýëåêòðîäà îñóùåñòâëÿþòñÿ çà ñ÷åò ýíåðãèè, âûäåëÿåìîé â àêòèâíîì ïÿòíå, ðàñïîëîæåííîì íà åãî òîðöå, è òåïëîòû, âûäåëÿþùåéñÿ ïî çàêîíó Ëåíöà — Äæîóëÿ, ïðè ïðîòåêàíèè ñâàðî÷íîãî òîêà ïî âûëåòó ýëåêòðîäà. Âûëåòîì íàçûâàþò ñâîáîäíûé ó÷àñòîê ýëåêòðîäà îò ìåñòà êîíòàêòà ñ òîêîïîäâîäîì äî åãî òîðöà.  íà÷àëå ïðîöåññà ðó÷íîé äóãîâîé ñâàðêè âûëåò ýëåêòðîäà ñîñòàâëÿåò 400 ìì è èçìåíÿåòñÿ ïî ìåðå ïëàâëåíèÿ ýëåêòðîäà, ïðè àâòîìàòè÷åñêîé ñâàðêå îí ðàâåí 12 ¾ 60 ìì. Ðàñïëàâëÿÿñü â ïðîöåññå ñâàðêè, æèäêèé ìåòàëë ñ òîðöà ýëåêòðîäà ïåðåõîäèò â ñâàðî÷íóþ âàííó â âèäå êàïåëü ðàçíîãî ðàçìåðà. Çà 1 ñ ìîæåò ïåðåíîñèòüñÿ îò 1 — 2 äî 150 êàïåëü è áîëåå, â çàâèñèìîñòè îò èõ ðàçìåðà. Íåçàâèñèìî îò îñíîâíîãî ïîëîæåíèÿ ñâàðêè êàïëè æèäêîãî ìåòàëëà âñåãäà ïåðåìåùàþòñÿ âäîëü îñè ýëåêòðîäà ïî íàïðàâëåíèþ ê ñâàðî÷íîé âàííå. Ýòî îáúÿñíÿåòñÿ äåéñòâèåì íà êàïëþ ðàçíûõ ñèë â äóãå.  ïåðâóþ î÷åðåäü ê íèì îòíîñÿòñÿ ãðàâèòàöèîííàÿ ñèëà (ñèëà òÿæåñòè), ñèëà ïîâåðõíîñòíîãî íàòÿæåíèÿ, ýëåêòðîìàãíèòíàÿ ñèëà, âîçíèêàþùàÿ ïðè ïðîõîæäåíèè ïî ýëåêòðîäó ñâàðî÷íîãî òîêà, äàâëåíèå îáðàçóþùèõñÿ âíóòðè êàïëè ãàçîâ, êîòîðûå îòðûâàþò åå îò ýëåêòðîäà è äðîáÿò íà áîëåå ìåëêèå êàïëè. Ãðàâèòàöèîííàÿ ñèëà ïðîÿâëÿåòñÿ â ñòðåìëåíèè êàïëè ïåðåìåùàòüñÿ ïî âåðòèêàëè ñâåðõó âíèç. Ñèëà ïîâåðõíîñòíîãî íàòÿæåíèÿ îáåñïå÷èâàåò êàïëå ñôåðè÷åñêóþ ôîðìó. Ýëåêòðîìàãíèòíûå ñèëû èãðàþò âàæíåéøóþ ðîëü â îòðûâå è íàïðàâëåííîì ïåðåíîñå êàïåëü ê ñâàðî÷íîé âàííå ïðè ñâàðêå øâîâ â ëþáîì ïðîñòðàíñòâåííîì ïîëîæåíèè. Ýëåêòðè÷åñêèé òîê, ïðîõîäÿ ïî ýëåêòðîäó, ñîçäàåò âîêðóã íåãî ìàãíèòíîå ïîëå, îêàçûâàþùåå ñæèìàþùåå äåéñòâèå. Ñæàòèå ðàñïëàâëåííîé ÷àñòè ýëåêòðîäà ïðèâîäèò ê îáðàçîâàíèþ øåéêè ó ìåñòà ïåðåõîäà ê òâåðäîìó ìåòàëëó (ðèñ. 4.3). Ïî ìåðå óìåíüøåíèÿ åå ñå÷åíèÿ è âîçðàñòàíèÿ ïëîòíîñòè òîêà æèäêèé ìåòàëë ôîðìèðóåòñÿ è îòäåëÿåòñÿ â âèäå ñôåðè÷åñêîé êàïëè. Ïðè ýòîì êàïëÿ çà ñ÷åò äåéñòâèÿ ýëåêòðîìàãíèòíîé ñèëû ïðèîáðåòàåò íàïðàâëåííîñòü äâèæåíèÿ ê ñâàðî÷íîé âàííå. Ñèëà âíóòðåííåãî äàâëåíèÿ ãàçîâ òàêæå ó÷àñòâóåò â ïåðåíîñå êàïëè. Ðàñïëàâëåííûé ìåòàëë íà ýëåêòðîäå ñèëüíî ïåðåãðåò. ÎáðàçóþÐèñ. 4.3. Ñõåìà äåéñòâèÿ ùèåñÿ â íåì ãàçû ñïîñîáñòâóþò îòðûâó ñæèìàþùèõ ñèë P íà æèä- åãî îò òîðöà ýëåêòðîäà è ìîãóò ðàçäðîêèé ìåòàëë ýëåêòðîäà áèòü åãî íà áîëåå ìåëêèå êàïëè. 36
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Ïðè äóãîâîé ñâàðêå ïëàâÿùèìñÿ ýëåêòðîäîì ðàçëè÷àþò ñëåäóþùèå òèïû ïåðåíîñà ýëåêòðîäíîãî ìåòàëëà: êðóïíîêàïåëüíûé, ìåëêîêàïåëüíûé, èëè ñòðóéíûé, è ïåðåíîñ ñ îáðàçîâàíèåì êîðîòêèõ çàìûêàíèé äóãè. Õàðàêòåð ïåðåíîñà êàïåëü ñ ýëåêòðîäà â ñâàðî÷íóþ âàííó çàâèñèò îò ñèëû ñâàðî÷íîãî òîêà è íàïðÿæåíèÿ äóãè. Óñòàíîâëåíî, ÷òî ñ óâåëè÷åíèåì ñèëû òîêà ðàçìåð êàïåëü óìåíüøàåòñÿ, à ÷èñëî êàïåëü, îáðàçóþùèõñÿ â åäèíèöó âðåìåíè, âîçðàñòàåò. Ñ óâåëè÷åíèåì íàïðÿæåíèÿ äóãè, íàîáîðîò, ðàçìåð êàïåëü óâåëè÷èâàåòñÿ, à èõ ÷èñëî óìåíüøàåòñÿ. Òàê, ïðè ñâàðêå ãîëîé ïðîâîëîêîé íà ìàëûõ òîêàõ (ïëîòíîñòÿõ) æèäêèé ìåòàëë ïåðåõîäèò â ñâàðî÷íóþ âàííó â âèäå êðóïíûõ êàïåëü ñ êðàòêîâðåìåííûìè çàìûêàíèÿìè äóãîâîãî ïðîìåæóòêà, à ïðè ñâàðêå ïîêðûòûìè ýëåêòðîäàìè è ïîä ôëþñîì íà îáû÷íûõ ïëîòíîñòÿõ òîêà — â âèäå ìåëêèõ êàïåëü áåç çàìûêàíèÿ äóãîâîãî ïðîìåæóòêà. Ïðè ñâàðêå â çàùèòíûõ ãàçàõ è ïîä ôëþñîì òîíêîé ïðîâîëîêîé íà ïîâûøåííûõ ïëîòíîñòÿõ òîêà íàáëþäàåòñÿ ìåëêîêàïåëüíûé (ñòðóéíûé) ïåðåíîñ ìåòàëëà.  ýòîì ñëó÷àå î÷åíü ìåëêèå êàïëè îáðàçóþò ñïëîøíóþ êîíè÷åñêóþ ñòðóþ æèäêîãî ìåòàëëà, ïåðåõîäÿùåãî â øîâ òàêæå áåç êîðîòêèõ çàìûêàíèé, ÷òî óìåíüøàåò ðàçáðûçãèâàíèå ìåòàëëà è óëó÷øàåò ôîðìèðîâàíèå øâîâ. 4.3. Производительность процесса дуговой сварки Ïðîèçâîäèòåëüíîñòü ïðîöåññà äóãîâîé ñâàðêè îöåíèâàþò ïî êîëè÷åñòâó ïðîïëàâëåííîãî â åäèíèöó âðåìåíè îñíîâíîãî ìåòàëëà Gïð (ïðîèçâîäèòåëüíîñòü ðàñïëàâëåíèÿ) è êîëè÷åñòâó íàïëàâëåííîãî ìåòàëëà Gí (ïðîèçâîäèòåëüíîñòü íàïëàâêè), îïðåäåëÿåìîãî êàê èçáûòîê ìàññû êîíñòðóêöèè ïîñëå ñâàðêè ïî ñðàâíåíèþ ñ ìàññîé äî ñâàðêè. Ïðè ñâàðêå íåïëàâÿùèìñÿ ýëåêòðîäîì ñîåäèíåíèé âñòûê èëè ñ îòáîðòîâêîé áåç ïðèñàäî÷íîé ïðîâîëîêè âàæíî îáåñïå÷èòü ïðîèçâîäèòåëüíîñòü ïðîïëàâëåíèÿ, à ïðè ñâàðêå ïëàâÿùèìñÿ ýëåêòðîäîì — ïðîèçâîäèòåëüíîñòü ïðîïëàâëåíèÿ è íàïëàâêè. Ïðè ñâàðêå ïëàâÿùèìñÿ ýëåêòðîäîì ïðîèçâîäèòåëüíîñòü îöåíèâàþò ïî êîëè÷åñòâó íàïëàâëåííîãî ýëåêòðîäíîãî ìåòàëëà, êîòîðîå îïðåäåëÿåòñÿ ïî ôîðìóëå Gí = αíIñâ, ãäå αí — êîýôôèöèåíò íàïëàâêè, ã/(À · ÷); Iñ⠗ ñèëà ñâàðî÷íîãî òîêà, À. Êîëè÷åñòâî íàïëàâëåííîãî ìåòàëëà çà âðåìÿ ñâàðêè îïðåäåëÿåòñÿ ïî ôîðìóëå Gí = αíIñâtî, ãäå tî — îñíîâíîå âðåìÿ ñâàðêè (âðåìÿ ÷èñòîãî ãîðåíèÿ äóãè), ÷. ×åì áîëüøå αí, òåì âûøå ïðîèçâîäèòåëüíîñòü ñâàðêè. 37
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Êîýôôèöèåíò íàïëàâêè αí âûðàæàåòñÿ îòíîøåíèåì ìàññû ìåòàëëà, íàïëàâëåííîãî çà åäèíèöó âðåìåíè ãîðåíèÿ äóãè, ê åäèíèöå ñèëû ñâàðî÷íîãî òîêà. Îáû÷íî åãî ïðåäñòàâëÿþò êîëè÷åñòâîì íàïëàâëåííîãî â òå÷åíèå 1 ÷ ýëåêòðîäíîãî ìåòàëëà â ãðàììàõ, ïðèõîäÿùèìñÿ íà 1 À ñâàðî÷íîãî òîêà. Ïðè ñâàðêå ïîêðûòûìè ýëåêòðîäàìè êîýôôèöèåíò íàïëàâêè ñîñòàâëÿåò 6 ¾ 12 ã/(À · ÷), ïîä ôëþñîì — 10 ¾ 16 ã/(À · ÷), â óãëåêèñëîì ãàçå — 12 ¾ 20 ã/(À · ÷), ïðè ýëåêòðîøëàêîâîé ñâàðêå — 18 ¾ 22 ã/(À · ÷). Ïðîèçâîäèòåëüíîñòü íàïëàâêè Gí ñâÿçàíà ñ ïðîèçâîäèòåëüíîñòüþ ðàñïëàâëåíèÿ ýëåêòðîäíîé ïðîâîëîêè Gp: Gp = αpIñâ to, ãäå αð — êîýôôèöèåíò ðàñïëàâëåíèÿ ýëåêòðîäíîé ïðîâîëîêè, ã/(À · ÷). Êîýôôèöèåíò ðàñïëàâëåíèÿ αp âûðàæàþò îòíîøåíèåì ìàññû ýëåêòðîäà, ðàñïëàâëåííîãî çà åäèíèöó âðåìåíè ãîðåíèÿ äóãè, ê åäèíèöå ñèëû ñâàðî÷íîãî òîêà. Îáû÷íî åãî ïðåäñòàâëÿþò êîëè÷åñòâîì ðàñïëàâëåííîãî ìåòàëëà ýëåêòðîäà â ãðàììàõ â òå÷åíèå 1 ÷, ïðèõîäÿùèìñÿ íà 1 À ñâàðî÷íîãî òîêà. Ñêîðîñòü ðàñïëàâëåíèÿ ýëåêòðîäíîãî ìåòàëëà â çíà÷èòåëüíîé ñòåïåíè îïðåäåëÿåò ïðîèçâîäèòåëüíîñòü è ýôôåêòèâíîñòü ïðîöåññà ñâàðêè, à êîýôôèöèåíò ðàñïëàâëåíèÿ çàâèñèò îò ðÿäà ôàêòîðîâ, îïðåäåëÿþùèõ óñëîâèÿ ñâàðêè: ðîäà è ñèëû òîêà, ïîëÿðíîñòè, íàïðÿæåíèÿ äóãè, ñîñòàâà è òîëùèíû ïîêðûòèÿ ýëåêòðîäà èëè ôëþñà. Êîýôôèöèåíò ðàñïëàâëåíèÿ ïðè ñâàðêå ïëàâÿùèìñÿ ýëåêòðîäîì â ñðåäå çàùèòíûõ ãàçîâ çàìåòíî èçìåíÿåòñÿ ñ èçìåíåíèåì ïîëÿðíîñòè òîêà è ñîñòàâà ãàçà. Ïðè óâåëè÷åíèè ñâàðî÷íîãî òîêà, êàê ïðàâèëî, êîýôôèöèåíò ðàñïëàâëåíèÿ âîçðàñòàåò. Îñîáåííî ýòî çàìåòíî ïðè áîëüøèõ ïëîòíîñòÿõ òîêà, ïðèìåíÿåìûõ ïðè ìåõàíèçèðîâàííîé è àâòîìàòè÷åñêîé ñâàðêå.  áîëüøèíñòâå ñëó÷àåâ ïðè ñâàðêå êîýôôèöèåíò αí ìåíüøå êîýôôèöèåíòà αð íà âåëè÷èíó ïîòåðü ýëåêòðîäíîãî ìåòàëëà, âîçíèêàþùèõ â ðåçóëüòàòå óãàðà è ðàçáðûçãèâàíèÿ. Ýòà ÷àñòü ìåòàëëà, íå ó÷àñòâóþùàÿ â îáðàçîâàíèè øâà, õàðàêòåðèçóåòñÿ êîýôôèöèåíòîì ïîòåðü à, %: a= Gð −Gí 100, Gð a= αð − αí 100. αð èëè Êîýôôèöèåíò ïîòåðü à çàâèñèò îò ñïîñîáà ñâàðêè, òèïà ýëåêòðîäà è ïàðàìåòðîâ ðåæèìà. Íà ïîòåðè çíà÷èòåëüíîå âëèÿíèå îêà38
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж çûâàåò õàðàêòåð êàïåëüíîãî ïåðåíîñà ýëåêòðîäíîãî ìåòàëëà â äóãå ïðè ñâàðêå. Òàê, ïðè ñâàðêå ïîêðûòûìè ýëåêòðîäàìè îí ñîñòàâëÿåò 5 ¾ 10 %, ïîä ôëþñîì — 1 ¾ 5 %, â çàùèòíûõ ãàçàõ — 1 ¾ 5 %.  òåõ ñëó÷àÿõ, êîãäà â ñîñòàâå ýëåêòðîäíûõ ïîêðûòèé èëè íàïîëíèòåëå ïîðîøêîâîé ïðîâîëîêè ñîäåðæèòñÿ çíà÷èòåëüíîå êîëè÷åñòâî ìåòàëëè÷åñêèõ ñîñòàâëÿþùèõ, êîýôôèöèåíò íàïëàâêè αí ìîæåò èìåòü ïîëîæèòåëüíóþ âåëè÷èíó, ò. å. αí áóäåò áîëüøå αð. Âåëè÷èíû αð è αí èñïîëüçóþòñÿ äëÿ íîðìèðîâàíèÿ ðàñõîäà ýëåêòðîäîâ è âðåìåíè ñâàðêè. Контрольные вопросы 1. Íàçîâèòå òåïëîâûå õàðàêòåðèñòèêè äóãè. 2. Êàê ïðîèñõîäÿò ðàñïëàâëåíèå ýëåêòðîäà è ïåðåíîñ ìåòàëëà â äóãå? 3. Íàçîâèòå îñíîâíûå òèïû êàïåëüíîãî ïåðåíîñà. 4. Êàê îïðåäåëèòü ïðîèçâîäèòåëüíîñòü äóãîâîé ñâàðêè? 5. Íàçîâèòå ïàðàìåòðû, õàðàêòåðèçóþùèå ïðîèçâîäèòåëüíîñòü ïðîöåññà äóãîâîé ñâàðêè. 6. Êàê ïðè ðó÷íîé äóãîâîé ñâàðêå ïîêðûòûìè ýëåêòðîäàìè óâåëè÷èòü ïðîèçâîäèòåëüíîñòü ïðîöåññà? 7. Ïî÷åìó ãëóáèíà ïðîïëàâëåíèÿ ïðè ñâàðêå íà ïîñòîÿííîì òîêå ïðÿìîé ïîëÿðíîñòè áîëüøå, ÷åì íà îáðàòíîé? 39
НАГРЕВ СВАРИВАЕМОГО МЕТАЛЛА 5.1. Общие сведения о нагреве металла при сварке Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Гл а в а 5 Íàãðåâ ìåòàëëà â ñâàðíîì ñîåäèíåíèè ïðè äóãîâîé ñâàðêå îïðåäåëÿåòñÿ ýôôåêòèâíîé òåïëîâîé ìîùíîñòüþ äóãè è ðàñïðåäåëåíèåì âûäåëÿåìîé òåïëîòû íà ïîâåðõíîñòè è â îáúåìå äåòàëè. Íàèáîëüøåé èíòåíñèâíîñòè òåïëîâîé ïîòîê ñâàðî÷íîé äóãè äîñòèãàåò â öåíòðàëüíîé çîíå àêòèâíîãî ïÿòíà, ãäå âñëåäñòâèå ýëåêòðîííîé è èîííîé áîìáàðäèðîâêè ïðîèñõîäèò íåïîñðåäñòâåííîå âûäåëåíèå òåïëîòû â ïîâåðõíîñòíûõ ñëîÿõ ìåòàëëà.  ïîãðàíè÷íûõ ñ àêòèâíûì ïÿòíîì îáëàñòÿõ ìåòàëë íàãðåâàåòñÿ â îñíîâíîì çà ñ÷åò èçëó÷åíèÿ è êîíâåêòèâíîãî îáìåíà ñ ãîðÿ÷èìè ãàçàìè äóãè. Ïî ìåðå óäàëåíèÿ îò öåíòðà ïÿòíà èíòåíñèâíîñòü òåïëîâîãî ïîòîêà óáûâàåò. Èç ïðèâåäåííûõ äàííûõ âèäíî, ÷òî òåïëîâîé ïîòîê äóãè ïðè ñâàðêå ïîä ôëþñîì ÿâëÿåòñÿ áîëåå ñîñðåäîòî÷åííûì, ÷åì ïðè ðó÷íîé äóãîâîé ñâàðêå. Çíàíèå çàêîíîìåðíîñòåé ðàñïðîñòðàíåíèÿ òåïëîòû ïðè ñâàðêå èìååò âàæíîå çíà÷åíèå äëÿ èçó÷åíèÿ ïðîöåññîâ, ñâÿçàííûõ ñ íàãðåâîì ìåòàëëà ïðè âñåõ âèäàõ ñâàðêè. Ðàñïðîñòðàíåíèå òåïëîòû â îñíîâíîì ìåòàëëå ïðîèñõîäèò çà ñ÷åò òåïëîïðîâîäíîñòè.  íà÷àëüíûé ìîìåíò ñâàðêè ïîñòóïëåíèå òåïëîòû â ìåòàëë ïðåâûøàåò òåïëîîòâîä îò ìåñòà íàãðåâà. Ïðè ýòîì òåìïåðàòóðà ìåòàëëà â òî÷êàõ, íàõîäÿùèõñÿ íà îïðåäåëåííîì ðàññòîÿíèè îò äóãè, íåïðåðûâíî ïîâûøàåòñÿ. Òàêîå ñîñòîÿíèå ìåòàëëà â ñâàðíîì ñîåäèíåíèè ðàññìàòðèâàåòñÿ êàê íåóñòàíîâèâøèéñÿ òåïëîâîé ðåæèì. Ïî ïðîøåñòâèè íåêîòîðîãî âðåìåíè íàñòóïàåò ðàâíîâåñèå ìåæäó êîëè÷åñòâîì òåïëîòû, ïîñòóïàþùåé îò èñòî÷íèêà íàãðåâà, è òåïëîòû, îòâîäèìîé â èçäåëèå. Ïðè ýòîì òåìïåðàòóðà ìåòàëëà â òî÷êàõ, íàõîäÿùèõñÿ íà îïðåäåëåííûõ ðàññòîÿíèÿõ îò äóãè, îñòàåòñÿ íåèçìåííîé. Òåïëîâîå ñîñòîÿíèå ìåòàëëà äîñòèãàåò îïðåäåëåííîé ñòàáèëüíîñòè è õàðàêòåðèçóåòñÿ êàê óñòàíîâèâøèéñÿ òåïëîâîé ðåæèì. Òåïëîâîå ñîñòîÿíèå ìåòàëëà â ñâàðíîì ñîåäèíåíèè îáû÷íî ãðàôè÷åñêè èçîáðàæàþò ñ ïîìîùüþ ñèñòåìû èçîòåðì — ëèíèé, ñîåäèíÿþùèõ òî÷êè ñ îäèíàêîâîé òåìïåðàòóðîé. Ñåìåéñòâî òàêèõ èçîòåðì äëÿ îïðåäåëåííûõ óñëîâèé ñâàðêè ðàññìàòðèâàåòñÿ êàê òåìïåðàòóðíîå ïîëå â íàãðåâàåìîì ìåòàëëå.  ñâîþ î÷åðåäü, ïî îòíîøåíèþ ê íàãðåâàåìîìó ìåòàëëó èñòî÷íèêè òåïëîòû äåëÿòñÿ íà íåïîäâèæíûå è ïîäâèæíûå, ïåðåìåùàþùèåñÿ ñ îïðåäåëåííîé ñêîðîñòüþ. Äëÿ ñâàðî÷íûõ óñëîâèé íàèáîëåå õàðàêòåðíûì ÿâëÿåòñÿ ïðèìåíåíèå ïîäâèæíûõ èñòî÷íèêîâ íàãðåâà. 40
à — íåïîäâèæíûì; á — ïîäâèæíûì; vñ⠗ ñêîðîñòü ñâàðêè Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Ðèñ. 5.1. Õàðàêòåð èçîòåðì ïðè íàãðåâå èñòî÷íèêîì òåïëîòû:  êà÷åñòâå ïîäâèæíîãî èñòî÷íèêà òåïëîòû âûñòóïàåò èñòî÷íèê îïðåäåëåííîé òåïëîâîé ìîùíîñòè, ïåðåìåùàþùèéñÿ ïðÿìîëèíåéíî è ðàâíîìåðíî, ò. å. ñ ïîñòîÿííîé ñêîðîñòüþ. Ïðè íåïîäâèæíîì èñòî÷íèêå íàãðåâà (ðèñ. 5.1, à) òåïëîâîå ïîëå â ìåòàëëå õàðàêòåðèçóåòñÿ ñèñòåìîé êîíöåíòðè÷åñêèõ èçîòåðì ñ îáùèì öåíòðîì. Ïðè ïîäâèæíîì èñòî÷íèêå íàãðåâà (ðèñ. 5.1, á ) èçîòåðìû ïðèîáðåòàþò âûòÿíóòóþ ôîðìó è ïåðåìåùàþòñÿ â íàïðàâëåíèè åãî äâèæåíèÿ. Ðèñ. 5.2. Õàðàêòåð èçîòåðì ïðè ðàçíûõ ìîùíîñòÿõ äóãè: à — ñâàðî÷íûé òîê 300 À; á — ñâàðî÷íûé òîê 400 À 41
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Ïðîöåññ ðàñïðîñòðàíåíèÿ òåïëîòû â ìåòàëëå çàâèñèò îò ðÿäà ôàêòîðîâ: ýôôåêòèâíîé òåïëîâîé ìîùíîñòè äóãè, õàðàêòåðà åå ïåðåìåùåíèÿ, ðàçìåðà è ôîðìû ñâàðèâàåìîãî èçäåëèÿ, òåïëîôèçè÷åñêèõ ñâîéñòâ ìàòåðèàëà. Èçìåíåíèå ýòèõ ôàêòîðîâ îïðåäåëåííûì îáðàçîì âëèÿåò íà íàãðåâ èçäåëèÿ, ÷òî ìîæíî îöåíèòü ïî èçìåíåíèþ ôîðìû èçîòåðì òåìïåðàòóðíîãî ïîëÿ. Òàê, ñ óâåëè÷åíèåì ìîùíîñòè äóãè îáëàñòè ìåòàëëà, íàãðåòûå äî îïðåäåëåííûõ òåìïåðàòóð, óâåëè÷èâàþòñÿ (ðèñ. 5.2). Óâåëè÷åíèå ñêîðîñòè ïåðåìåùåíèÿ äóãè ïðèâîäèò ê óìåíüøåíèþ òàêèõ îáëàñòåé, à ñîîòâåòñòâóþùèå èçîòåðìû ñóæàþòñÿ â íàïðàâëåíèè, ïåðïåíäèêóëÿðíîì îñè øâà, è ñãóùàþòñÿ âïåðåäè äóãè. Èç îñíîâíûõ òåïëîôèçè÷åñêèõ ñâîéñòâ ìåòàëëà íàèáîëåå ñèëüíîå âëèÿíèå íà õàðàêòåð ðàñïðåäåëåíèÿ òåìïåðàòóð îêàçûâàåò òåïëîïðîâîäíîñòü. Íà ðèñ. 5.3 ïîêàçàíû òåìïåðàòóðíûå ïîëÿ â ïëàñòèíàõ èç ìåòàëëîâ ñ ðàçíûìè òåïëîôèçè÷åñêèìè ñâîéñòâàìè, ïîñòðîåííûå ïðè îäèíàêîâûõ ðåæèìàõ ñâàðêè. Îáëàñòè, íàãðåòûå âûøå îïðåäåëåííîé òåìïåðàòóðû, â õðîìîíèêåëåâîé ñòàëè èìåþò áî́ëüøèå ðàçìåðû, ÷åì â íèçêîóãëåðîäèñòîé, ÷òî îáúÿñíÿåòñÿ ìåíüøåé òåïëîïðîâîäíîñòüþ õðîìîíèêåëåâîé ñòàëè.  ñâÿçè ñ âûñîêîé òåïëîïðîâîäíîñòüþ àëþìèíèÿ è ìåäè ïðîèñõîäèò çíà÷èòåëüíîå óìåíüøåíèå ïëîùàäè îáëàñòåé, íàãðåòûõ äî îäèíàêîâûõ òåìïåðàòóð, ïî ñðàâíåíèþ ñî ñòàëÿìè, à ñàìè èçîòåðìû óêî- Ðèñ. 5.3. Õàðàêòåð èçîòåðì ïðè ñâàðêå ðàçíûõ ìåòàëëîâ: à — íèçêîóãëåðîäèñòàÿ ñòàëü; á — àóñòåíèòíàÿ ñòàëü; ⠗ àëþìèíèé; 㠗 ìåäü 42
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж ðà÷èâàþòñÿ, ïðèáëèæàÿñü ê ôîðìå îêðóæíîñòè, è ñìåùàþòñÿ â îáëàñòü, ðàñïîëîæåííóþ âïåðåäè èñòî÷íèêà íàãðåâà.  çàâèñèìîñòè îò ôîðìû è ðàçìåðîâ èçäåëèÿ â íàñòîÿùåå âðåìÿ ðàçðàáîòàíû ìåòîäèêè è ðàñ÷åòíûå ñõåìû ïðîöåññà íàãðåâà ìåòàëëà ïðè ñâàðêå, ïîçâîëÿþùèå ðàñ÷åòíûì ïóòåì îïðåäåëÿòü òåìïåðàòóðó â òî÷êàõ òåïëîâîãî ïîëÿ ñâàðíîãî ñîåäèíåíèÿ â çàâèñèìîñòè îò ñâîéñòâ ñâàðèâàåìîãî ìåòàëëà è óñëîâèé åãî ñâàðêè. 5.2. Формирование сварочной ванны Ôîðìèðîâàíèå ñâàðî÷íîé âàííû ÿâëÿåòñÿ âàæíåéøèì ýòàïîì ïîëó÷åíèÿ ñîåäèíåíèÿ ïðè ñâàðêå ïëàâëåíèåì. Îò ôîðìû è ðàçìåðîâ ñâàðî÷íîé âàííû çàâèñÿò ôîðìà è ðàçìåðû ñâàðíûõ øâîâ. Ïîñëåäíèå âî ìíîãîì îïðåäåëÿþò ýêñïëóàòàöèîííûå õàðàêòåðèñòèêè ïîëó÷àåìûõ ñîåäèíåíèé. Ôîðìó è ðàçìåðû ñâàðî÷íîé âàííû îïðåäåëÿþò ãðàíèöàìè èçîòåðìè÷åñêîé ïîâåðõíîñòè îáúåìíîãî òåïëîâîãî ïîëÿ, ñîîòâåòñòâóþùèìè òåìïåðàòóðå ïëàâëåíèÿ ìåòàëëà Òïë. Îäíàêî òàêîé ïîäõîä ÿâëÿåòñÿ íåñêîëüêî èäåàëèçèðîâàííûì, ïîñêîëüêó ôîðìèðîâàíèå îáúåìà ðàñïëàâëåííîãî ìåòàëëà ó÷èòûâàåò ëèøü ýôôåêò ðàñïðîñòðàíåíèÿ òåïëîòû â ãëóáü ìåòàëëà çà ñ÷åò òåïëîïðîâîäíîñòè.  ðåàëüíûõ óñëîâèÿõ ñâàðêè ñâàðî÷íàÿ âàííà ôîðìèðóåòñÿ ïîä äåéñòâèåì öåëîãî ðÿäà ñèë, äåéñòâóþùèõ â íåé, â ïåðâóþ î÷åðåäü ñèëû òÿæåñòè æèäêîãî ìåòàëëà, ïîâåðõíîñòíîãî íàòÿæåíèÿ è äàâëåíèÿ èñòî÷íèêà íàãðåâà. Äóãà, îáåñïå÷èâàþùàÿ ìåñòíûé íàãðåâ è ðàñïëàâëåíèå êðîìîê ñîåäèíÿåìûõ ýëåìåíòîâ, îêàçûâàåò íà ðàñïëàâëåííûé ìåòàëë äàâëåíèå, çà ñ÷åò êîòîðîãî îí âûòåñíÿåòñÿ èç ïåðåäíåé ÷àñòè âàííû, ò. å. èç îáëàñòè ñ íàèáîëüøåé èíòåíñèâíîñòüþ íàãðåâà, â åå õâîñòîâóþ ÷àñòü. Ýòî âåäåò ê óìåíüøåíèþ òîëùèíû æèäêîé ïðîñëîéêè ïîä äóãîé è ñîçäàåò óñëîâèÿ äëÿ óãëóáëåíèÿ âàííû.  ðåçóëüòàòå èçìåíÿþòñÿ î÷åðòàíèÿ çîíû ðàñïëàâëåíèÿ (ðèñ. 5.4). Äàâëåíèå íà ðàñïëàâëåííûé ìåòàëë îïðåäåëÿåòñÿ ðàçíîñòüþ åãî óðîâíåé h â âàííå. Èçìåíåíèå óñëîâèé ñâàðêè, â ñâîþ î÷åðåäü, ñóùåñòâåííî îòðàæàåòñÿ íà ôîðìèðîâàíèè ñâàðî÷íîé âàííû, ñîîòíîøåíèè åå ãåîìåòðè÷åñêèõ ðàçìåðîâ. Òàê, óâåëè÷åíèå ýôôåêòèâíîé òåïëîâîé ìîùíîñòè, ñîñðåäîòî÷åííîñòè èñòî÷íèêà, äàâëåíèÿ äóãè âåäåò ê óâåëè÷åíèþ ãëóáèíû ïðîïëàâëåíèÿ è óìåíüøåíèþ øèðèíû, ïðè ýòîì âàííà óäëèíÿåòñÿ. Âàæíûì ôàêòîðîì, âëèÿþùèì íà ãåîìåòðè÷åñêèå ïàðàìåòðû âàííû, ÿâëÿåòñÿ ïðîñòðàíñòâåííîå ðàñïîëîæåíèå âûïîëíÿåìûõ øâîâ. Ïðè ñâàðêå â âåðòèêàëüíîì ïîëîæåíèè (ðèñ. 5.5, à) ïðîöåññ ìîæíî âåñòè ñâåðõó âíèç (íà ñïóñê) è ñíèçó ââåðõ (íà ïîäúåì).  îáîèõ ñëó÷àÿõ ñèëà òÿæåñòè íàïðàâëåíà âíèç. Ïðè ñâàðêå íà ïîäúåì ñâàðî÷íàÿ âàííà óäåðæèâàåòñÿ òîëüêî ñèëîé ïîâåðõíîñòíîãî íàòÿæåíèÿ. Ïðè ýòîì ãëóáèíà ïðîïëàâëåíèÿ ðåçêî âîçðàñòàåò. Äëÿ 43
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Ðèñ. 5.4. Ïàðàìåòðû ôîðìû ñâàðî÷íîé âàííû: L — äëèíà; B — øèðèíà; h — ðàçíîñòü óðîâíåé ðàñïëàâëåííîãî ìåòàëëà; H — ãëóáèíà ïðîïëàâëåíèÿ óäåðæàíèÿ ðàñïëàâà ïðèõîäèòñÿ îãðàíè÷èâàòü òåïëîâóþ ìîùíîñòü äóãè è ðàçìåðû âàííû. Ïðè ñâàðêå íà ñïóñê óäåðæàíèþ æèäêîãî ìåòàëëà ñïîñîáñòâóåò äàâëåíèå äóãè, à ãëóáèíà ïðîïëàâëåíèÿ óìåíüøàåòñÿ. Ïðè ñâàðêå èçäåëèé â íàêëîííîì ïîëîæåíèè íà ïîäúåì (ïåðåìåùåíèå âàííû ñíèçó ââåðõ) ãëóáèíà ïðîïëàâëåíèÿ âîçðàñòàåò, ïðè ñâàðêå íà ñïóñê (ïåðåìåùåíèå âàííû ñâåðõó âíèç) — ñíèæàåòñÿ (ðèñ. 5.5, á ).  ïåðâîì ñëó÷àå æèäêèé ìåòàëë ïåðåòåêàåò â õâîñòîâóþ ÷àñòü âàííû, óìåíüøàÿ òîëùèíó æèäêîé ïðîñëîéêè ïîä äóãîé, âî âòîðîì ñëó÷àå, íàîáîðîò, îí çàòåêàåò â ãîëîâíóþ ÷àñòü âàííû è òîëùèíà ïðîñëîéêè óâåëè÷èâàåòñÿ. Ïðè ñâàðêå â ïîòîëî÷íîì ïîëîæåíèè (ðèñ. 5.5, â) ñâàðî÷íàÿ âàííà óäåðæèâàåòñÿ ñèëàìè ïîâåðõíîñòíîãî íàòÿæåíèÿ è äàâëåíèåì èñòî÷íèêà íàãðåâà. Äëÿ óäåðæàíèÿ âàííû â ïîòîëî÷íîì ïîëîæåíèè òàêæå íåîáõîäèìû ìåðû ïî îãðàíè÷åíèþ åå îáúåìà. Îñîáåííî íåáëàãîïðèÿòíûå óñëîâèÿ ôîðìèðîâàíèÿ ñâàðî÷íîé âàííû ñîçäàþòñÿ ïðè âûïîëíåíèè øâîâ â ãîðèçîíòàëüíîì ïîëîæåíèè (ðèñ. 5.5, ã). Ðàñïëàâëåííûé ìåòàëë íàòåêàåò íà íèæíþþ êðîìêó. Ýòî ïðèâîäèò ê îáðàçîâàíèþ íåñèììåòðè÷íîé âûïóêëîé ôîðìû øâà, à òàêæå ïîäðåçîâ. Òðåáîâàíèå ê ñîêðàùåíèþ ðàçìåðîâ ñâàðî÷íîé âàííû â ýòîì ñëó÷àå îñîáåííî æåñòêîå. Âàæíûì ôàêòîðîì, âëèÿþùèì íà ðàáîòîñïîñîáíîñòü ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé è òàêæå ñâÿçàííûì ñ îáðàçîâàíèåì ñâàðî÷íîé âàííû, ÿâëÿåòñÿ ôîðìèðîâàíèå ïðîïëàâà êîðíÿ øâà. Íà ðèñ. 5.6 ïî44
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Ðèñ. 5.5. Ôîðìèðîâàíèå ñâàðî÷íîé âàííû â ðàçíûõ ïîëîæåíèÿõ: à — âåðòèêàëüíîì; á — íàêëîííîì; ⠗ ïîòîëî÷íîì; 㠗 ãîðèçîíòàëüíîì; vñ⠗ ñêîðîñòü ñâàðêè; Pì — äàâëåíèå æèäêîãî ìåòàëëà êàçàíû ñèëû, äåéñòâóþùèå íà âàííó. Âàííà óäåðæèâàåòñÿ íà âåñó ñèëîé ïîâåðõíîñòíîãî íàòÿæåíèÿ Ðï, îïðåäåëÿåìîé ïî ôîðìóëå Ðï = σæ(1/r1 + 1/r2), ãäå σæ — ïîâåðõíîñòíîå íàòÿæåíèå ðàñïëàâëåííîãî (æèäêîãî) ìåòàëëà; r1 è r2 — ðàäèóñû êðèâèçíû ïîâåðõíîñòè ðàñïëàâà. Ðèñ. 5.6. Ñõåìà ôîðìèðîâàíèÿ ïðîïëàâà êîðíÿ ñâàðíîãî øâà: Pä — äàâëåíèå äóãè; Pì — äàâëåíèå æèäêîãî ìåòàëëà; Pï — ñèëà ïîâåðõíîñòíîãî íàòÿæåíèÿ; r1 è r2 — ðàäèóñû êðèâèçíû âàííû â ïîïåðå÷íîì è ïðîäîëüíîì íàïðàâëåíèè 45
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Ïîâåðõíîñòíîå íàòÿæåíèå óðàâíîâåøèâàåò äàâëåíèå Ðä, îêàçûâàåìîå íà âàííó äóãîé, è äàâëåíèå Ðì, îïðåäåëÿþùååñÿ ðàçíèöåé óðîâíåé h è ïëîòíîñòüþ ðàñïëàâëåííîãî ìåòàëëà ρ (Ðì = hρ). Óñëîâèå ðàâíîâåñèÿ âàííû â ïîëîæåíèè íà âåñó ìîæíî çàïèñàòü ñëåäóþùèì îáðàçîì: Ðä + Ðì = σæ(1/r1 + 1/r2). Èç ýòîé ôîðìóëû ñëåäóåò, ÷òî óäåðæàíèå âàííû îáëåã÷àåòñÿ ïðè óìåíüøåíèè ðàäèóñà êðèâèçíû ïðîïëàâà, îïðåäåëÿþùåãîñÿ åãî ðàçìåðàìè â ïîïåðå÷íîì r1 è ïðîäîëüíîì r2 ñå÷åíèÿõ. Ñ óâåëè÷åíèåì øèðèíû è ïðîòÿæåííîñòè âàííû âîçðàñòàþò ðàäèóñû êðèâèçíû ïîâåðõíîñòè æèäêîãî ìåòàëëà â äâóõ âçàèìíî-ïåðïåíäèêóëÿðíûõ íàïðàâëåíèÿõ.  ìîìåíò äîñòèæåíèÿ îäíèì èç ðàäèóñîâ âåëè÷èíû, áîëüøåé êðèòè÷åñêîé, ìåòàëëîñòàòè÷åñêîå äàâëåíèå ðàñïëàâëåííîãî ìåòàëëà è ñèëà äàâëåíèÿ äóãè ïðåâûñÿò ñèëó ïîâåðõíîñòíîãî íàòÿæåíèÿ, óäåðæèâàþùóþ ñâàðî÷íóþ âàííó. Ïðîèçîéäåò ðàçðûâ ïîâåðõíîñòíîãî ñëîÿ â êîðíå øâà, è æèäêèé ìåòàëë âûòå÷åò èç âàííû, îáðàçóÿ ïðîæîã. Îñîáåííî ÷àñòî ýòî íàáëþäàåòñÿ ïðè ñâàðêå ìåòàëëà ìàëîé òîëùèíû, êîãäà ñâàðî÷íàÿ âàííà ïî øèðèíå çíà÷èòåëüíî ïðåâûøàåò òîëùèíó ñâàðèâàåìîãî ìåòàëëà. Íàèáîëåå ðàñïðîñòðàíåííûå ìåðû ïðåäóïðåæäåíèÿ ïðîæîãîâ è îáåñïå÷åíèÿ ôîðìèðîâàíèÿ ïðîïëàâà òðåáóåìîé ôîðìû — ýòî ïðàâèëüíûé âûáîð ñâàðî÷íûõ ðåæèìîâ è ïðèìåíåíèå ñâàðî÷íûõ ïîäêëàäîê. 5.3. Параметры режима дуговой сварки и их влияние на форму и размеры сварочной ванны Ê îñíîâíûì ïàðàìåòðàì äóãîâîé ñâàðêè îòíîñÿòñÿ ñèëà ñâàðî÷íîãî òîêà Iñâ, íàïðÿæåíèå äóãè Uä, ñêîðîñòü ñâàðêè vñâ. Êðîìå òîãî, óñëîâèÿ ñâàðêè çàâèñÿò îò ðÿäà äîïîëíèòåëüíûõ ôàêòîðîâ: äèàìåòðà ýëåêòðîäà, ðîäà è ïîëÿðíîñòè òîêà, ïîëîæåíèÿ ýëåêòðîäà ïî îòíîøåíèþ ê âàííå è äð. Ñèëà ñâàðî÷íîãî òîêà â íàèáîëüøåé ñòåïåíè îïðåäåëÿåò òåïëîâóþ ìîùíîñòü äóãè. Ïðè ïîñòîÿííîì äèàìåòðå ýëåêòðîäà ñ óâåëè÷åíèåì ñèëû òîêà âîçðàñòàåò êîíöåíòðàöèÿ òåïëîâîé ýíåðãèè â ïÿòíå íàãðåâà, ïîâûøàåòñÿ òåìïåðàòóðà ãàçîâîé ñðåäû ñòîëáà äóãè, ñòàáèëèçèðóåòñÿ ïîëîæåíèå àêòèâíûõ ïÿòåí íà ýëåêòðîäàõ. Ñ óâåëè÷åíèåì ñèëû òîêà äóãè âîçðàñòàþò äëèíà ñâàðî÷íîé âàííû, åå øèðèíà è îñîáåííî ãëóáèíà ïðîïëàâëåíèÿ.  îïðåäåëåííûõ ïðåäåëàõ èçìåíåíèÿ ñèëû òîêà ãëóáèíà ïðîïëàâëåíèÿ Í ñâàðî÷íîé âàííû ìîæåò áûòü îöåíåíà çàâèñèìîñòüþ, áëèçêîé ê ëèíåéíîé: Í = kIñâ, ãäå k — êîýôôèöèåíò, çàâèñÿùèé îò ðîäà òîêà, ïîëÿðíîñòè, äèàìåòðà ýëåêòðîäà, ñòåïåíè ñæàòèÿ äóãè è äð. 46
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Ñ óâåëè÷åíèåì íàïðÿæåíèÿ äóãè òàêæå âîçðàñòàåò òåïëîâàÿ ìîùíîñòü, à ñëåäîâàòåëüíî, è ðàçìåðû âàííû. Íàèáîëåå èíòåíñèâíî óâåëè÷èâàþòñÿ øèðèíà è äëèíà âàííû. Ïðè ïîñòîÿííîé ñèëå òîêà ïîâûøåíèå íàïðÿæåíèÿ äóãè íåçíà÷èòåëüíî ñêàçûâàåòñÿ íà ãëóáèíå ïðîïëàâëåíèÿ. Ïóòåì ìåäëåííîãî óìåíüøåíèÿ äëèíû äóãè è åå íàïðÿæåíèÿ ìîæíî ïåðåéòè ê ïðîöåññó ñâàðêè ïîãðóæåííîé äóãîé. Èçìåíåíèå ñêîðîñòè ñâàðêè ïðè ïîñòîÿííîé òåïëîâîé ìîùíîñòè äóãè çàìåòíî ñêàçûâàåòñÿ íà ðàçìåðàõ ñâàðî÷íîé âàííû è øâà. Ñ ïîâûøåíèåì ñêîðîñòè óìåíüøàþòñÿ ãëóáèíà ïðîïëàâëåíèÿ è øèðèíà âàííû, à äëèíà íåñêîëüêî óâåëè÷èâàåòñÿ. Âàæíûì ïàðàìåòðîì äóãîâîé ñâàðêè ÿâëÿåòñÿ ïîãîííàÿ ýíåðãèÿ qï, ïðåäñòàâëÿþùàÿ ñîáîé îòíîøåíèå ýôôåêòèâíîé òåïëîâîé ìîùíîñòè äóãè ê ñêîðîñòè åå ïåðåìåùåíèÿ (ñêîðîñòè ñâàðêè). Ýòîò ïàðàìåòð ÿâëÿåòñÿ îáîáùàþùèì ïî îòíîøåíèþ ê îñíîâíûì ïàðàìåòðàì ñâàðî÷íîãî ðåæèìà è ìîæåò áûòü ïðåäñòàâëåí ôîðìóëîé qï = I ñâU ä η , v ñâ ãäå Iñ⠗ ñâàðî÷íûé òîê; Uä — íàïðÿæåíèå äóãè; η — ÊÏÄ äóãè; vñ⠗ ñêîðîñòü ñâàðêè. Ïîãîííàÿ ýíåðãèÿ õàðàêòåðèçóåò òåïëîâëîæåíèå â ñâàðíîå ñîåäèíåíèå è ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé êîëè÷åñòâî òåïëîâîé ýíåðãèè, ââîäèìîå íà åäèíèöó äëèíû îäíîïðîõîäíîãî øâà. Ýòîò ïàðàìåòð î÷åíü âàæåí äëÿ îöåíêè âîçäåéñòâèÿ òåðìè÷åñêîãî öèêëà ñâàðêè íà îñíîâíîé è íàïëàâëåííûé ìåòàëë øâà. Ïðè ïîñòîÿííîé ïîãîííîé ýíåðãèè ïîâûøåíèå ñêîðîñòè ñâàðêè âûçûâàåò óâåëè÷åíèå òåðìè÷åñêîãî ÊÏÄ ïðîöåññà, ÷òî ñâÿçàíî ñ âîçðàñòàíèåì ãëóáèíû ïðîïëàâëåíèÿ è óìåíüøåíèåì øèðèíû ñâàðî÷íîé âàííû. Контрольные вопросы 1. Íàçîâèòå îñíîâíûå ïàðàìåòðû ñâàðî÷íîãî ðåæèìà äëÿ äóãîâîé ñâàðêè. 2. Êàêîâû îñîáåííîñòè íàãðåâà ìåòàëëà â óñëîâèÿõ ñâàðêè? 3. Êàêîâû îñîáåííîñòè íåïîäâèæíûõ è ïîäâèæíûõ èñòî÷íèêîâ íàãðåâà? 4. Êàêèå ôàêòîðû âëèÿþò íà ôîðìèðîâàíèå òåïëîâîãî ïîëÿ ïðè ñâàðêå? 5. Íàçîâèòå îñíîâíûå ñèëû, äåéñòâóþùèå â ñâàðî÷íîé âàííå. 6.  ÷åì çàêëþ÷àþòñÿ îñîáåííîñòè ôîðìèðîâàíèÿ ñâàðî÷íîé âàííû â çàâèñèìîñòè îò îñíîâíûõ ïîëîæåíèé ñâàðêè? 7. ×òî òàêîå ïîãîííàÿ ýíåðãèÿ è êàê îíà îïðåäåëÿåòñÿ ïðè äóãîâîé ñâàðêå? 8. Ïî÷åìó ðåêîìåíäóåòñÿ ïðîâîäèòü ñâàðêó íà ôîðñèðîâàííûõ ðåæèìàõ ñ ïîâûøåííîé ñèëîé òîêà ñ áîëüøîé ñêîðîñòüþ? 47
МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ СВАРКЕ 6.1. Общие сведения и особенности сварочных металлургических процессов Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Гл а в а 6 Ïî ñâîåé ïðèðîäå ñâàðêà ÿâëÿåòñÿ ìåòàëëóðãè÷åñêèì ïðîöåññîì. Ìåòàëëóðãèÿ ñâàðêè õàðàêòåðèçóåòñÿ òåìè ôèçèêî-õèìè÷åñêèìè ïðîöåññàìè, êîòîðûå ïðîòåêàþò â ñâàðî÷íîé çîíå. Îíè îïðåäåëÿþòñÿ âçàèìîäåéñòâèåì ðàñïëàâëåííîãî ìåòàëëà ñî ñâàðî÷íûìè ôëþñàìè, øëàêàìè è ãàçàìè, à òàêæå îõëàæäåíèåì è êðèñòàëëèçàöèåé ìåòàëëà øâà è ïðåâðàùåíèÿìè îñíîâíîãî ìåòàëëà â çîíå òåðìè÷åñêîãî âëèÿíèÿ. Ýòè ïðîöåññû ïðîòåêàþò íà âñåõ ñòàäèÿõ äóãîâîé ñâàðêè: â ïåðèîä ïëàâëåíèÿ ýëåêòðîäà, ïåðåõîäà êàïëè æèäêîãî ìåòàëëà ÷åðåç äóãîâîé ïðîìåæóòîê è â ñàìîé ñâàðî÷íîé âàííå. Îäíàêî â îòëè÷èå îò îáùåé ìåòàëëóðãèè, õàðàêòåðíîé äëÿ ñòàëåïëàâèëüíûõ àãðåãàòîâ, óñëîâèÿ ïðîòåêàíèÿ ìåòàëëóðãè÷åñêèõ ïðîöåññîâ ïðè ñâàðêå îòëè÷àþòñÿ ðÿäîì îñîáåííîñòåé, âëèÿþùèõ íà ïîëó÷àåìûå ðåçóëüòàòû. Òàêèìè îñîáåííîñòÿìè ÿâëÿþòñÿ: • ìàëûé îáúåì ñâàðî÷íîé âàííû è â òî æå âðåìÿ äîñòàòî÷íî áîëüøèå îòíîñèòåëüíûå êîëè÷åñòâà ðåàãèðóþùèõ â íåé ôàç; • âûñîêèå òåìïåðàòóðû â ðàçíûõ îáëàñòÿõ ñâàðî÷íîé çîíû è áîëüøîé ïåðåãðåâ ðàñïëàâà â âàííå; • äâèæåíèå æèäêîãî ìåòàëëà, èíòåíñèâíîå ïåðåìåøèâàíèå ðàñïëàâëåííûõ ïðîäóêòîâ è èõ íåïðåðûâíîå îáíîâëåíèå è îáìåí â ñâàðî÷íîé âàííå; • âûñîêèå ñêîðîñòè îõëàæäåíèÿ è êðèñòàëëèçàöèè íàïëàâëåííîãî ìåòàëëà.  ýòèõ óñëîâèÿõ íàáëþäàåòñÿ àêòèâíîå âçàèìîäåéñòâèå ðàñïëàâëåííîãî ìåòàëëà ñ îêðóæàþùåé ãàçîâîé ñðåäîé è ôëþñàìè, íàãðåòûìè äî âûñîêèõ òåìïåðàòóð. Ïðîòåêàíèå ïðîöåññîâ ïðîèñõîäèò ñ áîëüøîé ñêîðîñòüþ. Îäíàêî â ñâÿçè ñ êðàòêîâðåìåííîñòüþ ñóùåñòâîâàíèÿ ðàñïëàâà è ïîñòîÿííûì îáíîâëåíèåì âçàèìîäåéñòâóþùèõ ôàç ÷àùå âñåãî îíè íå äîõîäÿò äî ïîëíîãî çàâåðøåíèÿ è áîëüøèíñòâî ðåàêöèé â ñâàðî÷íîé çîíå íå äîñòèãàåò ðàâíîâåñíîãî ñîñòîÿíèÿ. Ê òîìó æå ñîçäàþòñÿ óñëîâèÿ, ïðåïÿòñòâóþùèå ïîëíîìó î÷èùåíèþ ìåòàëëà øâà îò ðàçëè÷íûõ íåìåòàëëè÷åñêèõ âêëþ÷åíèé, îêñèäîâ è ãàçîâ, êîòîðûå èç-çà áûñòðîãî çàòâåðäåâàíèÿ ðàñïëàâà íå óñïåâàþò âûõîäèòü íà ïîâåðõíîñòü ñâàðî÷íîé âàííû è óäàëÿòüñÿ â øëàê. Ñ äðóãîé ñòîðîíû, âûñîêèå ñêîðîñòè îõëàæäåíèÿ è êðèñòàëëèçàöèè ìåòàëëà ñóùåñòâåííî îòðàæàþòñÿ íà ñòðîåíèè ïîëó÷àåìûõ øâîâ, ïðèâîäÿò ê èõ ìåëêîçåðíèñòîé ñòðóê48
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж òóðå, óìåíüøåíèþ õèìè÷åñêîé íåîäíîðîäíîñòè, à â ðåçóëüòàòå — ïîâûøåíèþ ñâîéñòâ ëèòîãî ìåòàëëà øâà. Ìåòàëëóðãè÷åñêèå ïðîöåññû ñâÿçàíû ñ ïðîòåêàíèåì îïðåäåëåííûõ õèìè÷åñêèõ ðåàêöèé, â ðåçóëüòàòå êîòîðûõ ìîæåò ïðîèñõîäèòü îêèñëåíèå èëè ðàñêèñëåíèå ìåòàëëà øâà, ëåãèðîâàíèå åãî îïðåäåëåííûìè ýëåìåíòàìè, ðàñòâîðåíèå è âûäåëåíèå â øâå ãàçîâ è äð. Íåêîòîðûå èç íèõ âåäóò ê óõóäøåíèþ ñâîéñòâ ïîëó÷àåìûõ ñîåäèíåíèé è ÿâëÿþòñÿ íåæåëàòåëüíûìè (íàïðèìåð, îêèñëåíèå), äðóãèå ñïîñîáñòâóþò ïîâûøåíèþ êà÷åñòâà è ñâîéñòâ ñîåäèíåíèé è ÷àñòî ïðîâîäÿòñÿ ïðåäíàìåðåííî (íàïðèìåð, ðàñêèñëåíèå). Ïîýòîìó ïðè âûáîðå óñëîâèé ñâàðêè íåîáõîäèìî èñõîäèòü èç âñåãî êîìïëåêñà ôèçèêî-õèìè÷åñêèõ ïðîöåññîâ, ïðåäïîëàãàÿ, ÷òî îáùèì ðåçóëüòàòîì èõ äîëæíî áûòü ïîëó÷åíèå ìåòàëëà øâà îïðåäåëåííîãî õèìè÷åñêîãî ñîñòàâà ñ îïðåäåëåííûìè ñâîéñòâàìè. Ýòî îïðåäåëÿåòñÿ íå òîëüêî ñîñòàâîì ïðèñàäî÷íîãî è îñíîâíîãî ìåòàëëà, íî è â çíà÷èòåëüíîé ñòåïåíè çàâèñèò îò õàðàêòåðà è èíòåíñèâíîñòè ðåàêöèé, ïðîòåêàþùèõ â ïðîöåññå ñâàðêè. 6.2. Основные процессы, протекающие при дуговой сварке Ðàññìîòðèì ìåòàëëóðãè÷åñêèå ïðîöåññû, êîòîðûå èìåþò îáùèé õàðàêòåð âî âñåõ èëè áîëüøèíñòâå ñëó÷àåâ âûïîëíåíèÿ äóãîâîé ñâàðêè. Äèññîöèàöèÿ ãàçîâ è ñîåäèíåíèé. Ïðè äèññîöèàöèè ïðîèñõîäèò ðàñïàä áîëåå ñëîæíûõ êîìïîíåíòîâ íà àòîìû èëè ñîñòàâíûå ÷àñòè. Ýòîìó ïðîöåññó ñïîñîáñòâóþò íàëè÷èå âûñîêèõ òåìïåðàòóð â çîíå ñâàðêè è êàòàëèòè÷åñêîå äåéñòâèå ðàñïëàâëåííîãî ìåòàëëà. Ïðè äóãîâîé ñâàðêå â ïåðâóþ î÷åðåäü äèññîöèàöèè ïîäâåðãàþòñÿ ìîëåêóëû ãàçîâ, êàê ïðîñòûõ (êèñëîðîä, àçîò, âîäîðîä), òàê è ñëîæíûõ (óãëåêèñëûé ãàç, ïàðû âîäû è äð.). Äèññîöèàöèÿ ãàçîâ ïðîèñõîäèò ïî ðåàêöèÿì O2  O + O N2  N + N H2  H + H CO2  CO + O Êèñëîðîä è âîäîðîä ïðè òåìïåðàòóðàõ äóãè ïðàêòè÷åñêè ïîëíîñòüþ äèññîöèèðóþò íà àòîìû, àçîò äèññîöèèðóåò â ìåíüøåé ñòåïåíè. Äèññîöèàöèÿ âîäÿíîãî ïàðà â çàâèñèìîñòè îò òåìïåðàòóðû ïðîõîäèò ïî ðåàêöèÿì H2O  H2 + O H2O  OH + H Ñëåäîâàòåëüíî, â çàâèñèìîñòè îò óñëîâèé ïðîòåêàíèÿ ðåàêöèé âîäÿíîé ïàð ìîæåò îêèñëÿòü èëè âîññòàíàâëèâàòü ìåòàëë ñâàðî÷íîé âàííû. 49
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Äèññîöèàöèè ïîäâåðãàþòñÿ è áîëåå ñëîæíûå ñîåäèíåíèÿ. Âî ìíîãèõ ýëåêòðîäíûõ ïîêðûòèÿõ è ôëþñàõ ñîäåðæèòñÿ ïëàâèêîâûé øïàò CaF2. Ïðè âûñîêèõ òåìïåðàòóðàõ îí ðàçëàãàåòñÿ ïî ðåàêöèè CaF2 → CaF + F Àòîìû ôòîðà, ñîåäèíÿÿñü ñ ýëåêòðîíàìè, ïðåâðàùàþòñÿ â èîíû ìàëîé ïîäâèæíîñòè. Ýòî âåäåò ê ñíèæåíèþ ïðîâîäèìîñòè äóãîâîãî ïðîìåæóòêà è óõóäøåíèþ ñòàáèëüíîñòè äóãè. Íî â òî æå âðåìÿ àòîìû ôòîðà ñïîñîáíû ñâÿçûâàòü âîäîðîä â ìîëåêóëû HF, íå ðàñòâîðÿþùèåñÿ â ìåòàëëå âàííû, óìåíüøàÿ íàñûùåíèå ìåòàëëà øâà âîäîðîäîì.  ñîñòàâ ìíîãèõ ïîêðûòèé ýëåêòðîäîâ âõîäÿò êàðáîíàòû, íàïðèìåð CaCO3. Ðàçëàãàÿñü ïðè âûñîêèõ òåìïåðàòóðàõ, îíè âûäåëÿþò óãëåêèñëûé ãàç, êîòîðûé, â ñâîþ î÷åðåäü, äèññîöèèðóåò ñ îáðàçîâàíèåì êèñëîðîäà: CaCO3  CaO + CO2 CO2 → CO + O Íàõîäÿñü â àòîìàðíîì ñîñòîÿíèè, ãàçû ñòàíîâÿòñÿ õèìè÷åñêè àêòèâíûìè è, ðåàãèðóÿ ñ ìåòàëëîì, ðåçêî óõóäøàþò åãî êà÷åñòâî. Îêèñëåíèå ìåòàëëà ïðè ñâàðêå. Ìåòàëë ñâàðî÷íîé âàííû ìîæåò îêèñëÿòüñÿ çà ñ÷åò êèñëîðîäà, ñîäåðæàùåãîñÿ â ãàçîâîé ñðåäå è øëàêàõ â çîíå ñâàðêè. Ïðè íåäîñòàòî÷íîé çàùèòå ñâàðî÷íîé âàííû îêèñëåíèå ïðîèñõîäèò çà ñ÷åò êèñëîðîäà âîçäóõà. Ïðè âûñîêîé òåìïåðàòóðå ñâàðî÷íîé äóãè çà ñ÷åò àòîìàðíîãî êèñëîðîäà â ðåçóëüòàòå ðåàêöèè Fe + O → FeO îáðàçóåòñÿ íèçøèé îêñèä FeO, ñïîñîáíûé ðàñòâîðÿòüñÿ â æèäêîì ìåòàëëå. Ýòîò îêñèä îáëàäàåò ìåíüøåé òåìïåðàòóðîé ïëàâëåíèÿ, ÷åì ó îñíîâíîãî ìåòàëëà, ïîýòîìó ïðè êðèñòàëëèçàöèè ìåòàëëà øâà îí çàòâåðäåâàåò â ïîñëåäíþþ î÷åðåäü.  ðåçóëüòàòå îí ðàñïîëàãàåòñÿ â âèäå ïðîñëîåê ïî ãðàíèöàì çåðåí, ÷òî âûçûâàåò ñíèæåíèå ïëàñòè÷åñêèõ ñâîéñòâ ìåòàëëà øâà. ×åì áîëüøå êèñëîðîäà â øâå íàõîäèòñÿ â âèäå FeO, òåì ñèëüíåå óõóäøàþòñÿ åãî ìåõàíè÷åñêèå ñâîéñòâà. Âûñøèå îêñèäû æåëåçà íå ðàñòâîðÿþòñÿ â æèäêîì ìåòàëëå è, åñëè îíè íå óñïåâàþò âñïëûòü íà ïîâåðõíîñòü ñâàðî÷íîé âàííû, îñòàþòñÿ â ìåòàëëå øâà â âèäå øëàêîâûõ âêëþ÷åíèé. Æåëåçî ìîæåò îêèñëÿòüñÿ òàêæå çà ñ÷åò êèñëîðîäà, ñîäåðæàùåãîñÿ â CO2 è ïàðàõ âîäû Í2Î: Fe + CO2  FeO + CO Fe + Í2Î  FeO + H2  ïðîöåññå ñâàðêè êðîìå æåëåçà îêèñëÿþòñÿ è äðóãèå ýëåìåíòû, íàõîäÿùèåñÿ â ñòàëè, — óãëåðîä, êðåìíèé, ìàðãàíåö. Ïðè ïåðåõîäå êàïåëü ýëåêòðîäíîãî ìåòàëëà â äóãå îêèñëåíèå ýëåìåíòîâ ïðîèñõîäèò â ðåçóëüòàòå âçàèìîäåéñòâèÿ èõ ñ àòîìàðíûì êèñëîðîäîì ãàçîâîé ñðåäû äóãîâîãî ïðîìåæóòêà: Ñ + Î → ÑÎ, Mn + + O → MnO, Si + 2O → SiO2.  ñâàðî÷íîé âàííå ýëåìåíòû îêèñëÿþòñÿ ïðè âçàèìîäåéñòâèè èõ ñ îêñèäîì æåëåçà: 50
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Ñ + FeO  CO + Fe Mn + FeO  MnO + Fe Si + 2FeO  SiO2 + 2Fe Îêèñëåíèå ýòèõ ýëåìåíòîâ ïðèâîäèò ê óìåíüøåíèþ èõ ñîäåðæàíèÿ â ìåòàëëå øâà. Êðîìå òîãî, îáðàçóþùèåñÿ îêñèäû ìîãóò îêàçàòüñÿ â øâå â âèäå ðàçëè÷íûõ âêëþ÷åíèé, çíà÷èòåëüíî ñíèæàþùèõ ìåõàíè÷åñêèå ñâîéñòâà ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé, îñîáåííî ïëàñòè÷íîñòü è óäàðíóþ âÿçêîñòü ìåòàëëà øâà. Ïîâûøåííîå ñîäåðæàíèå êèñëîðîäà âðåäíî âëèÿåò è íà äðóãèå ñâîéñòâà: óìåíüøàåò ñòîéêîñòü ïðîòèâ êîððîçèè, ïîâûøàåò ñêëîííîñòü ê ñòàðåíèþ ìåòàëëà, ïðèäàåò åìó õëàäíîëîìêîñòü è êðàñíîëîìêîñòü. Ïîýòîìó îäíèì èç óñëîâèé ïîëó÷åíèÿ êà÷åñòâåííîãî ìåòàëëà øâà ÿâëÿåòñÿ ïðåäóïðåæäåíèå åãî îêèñëåíèÿ â ïåðâóþ î÷åðåäü ïóòåì ñîçäàíèÿ ðàçëè÷íûõ çàùèòíûõ ñðåä. Ðàñêèñëåíèå ìåòàëëà ïðè ñâàðêå. Ïðèìåíÿåìûå ïðè ñâàðêå çàùèòíûå ìåðû íå âñåãäà îáåñïå÷èâàþò îòñóòñòâèå îêèñëåíèÿ ðàñïëàâëåííîãî ìåòàëëà, ïîýòîìó åãî òðåáóåòñÿ ðàñêèñëèòü. Ðàñêèñëåíèåì íàçûâàþò ïðîöåññ âîññòàíîâëåíèÿ æåëåçà èç åãî îêñèäà è ïåðåâîä êèñëîðîäà â ôîðìó íåðàñòâîðèìûõ ñîåäèíåíèé ñ ïîñëåäóþùèì óäàëåíèåì èõ â øëàê. Îêèñëåíèå è ðàñêèñëåíèå, â ñóùíîñòè, ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé äâà íàïðàâëåíèÿ ïðîòåêàíèÿ îäíîãî è òîãî æå õèìè÷åñêîãî ïðîöåññà.  îáùåì ñëó÷àå ðåàêöèÿ ðàñêèñëåíèÿ èìååò âèä FeO + Me  Fe + MeO, ãäå Ìå — ðàñêèñëèòåëü. Ðàñêèñëèòåëåì ÿâëÿåòñÿ ýëåìåíò, îáëàäàþùèé â óñëîâèÿõ ñâàðêè áî́ëüøèì ñðîäñòâîì ê êèñëîðîäó, ÷åì æåëåçî.  êà÷åñòâå ðàñêèñëèòåëåé ïðèìåíÿþò êðåìíèé, ìàðãàíåö, òèòàí, àëþìèíèé, óãëåðîä. Ðàñêèñëèòåëè ââîäÿò â ñâàðî÷íóþ âàííó ÷åðåç ýëåêòðîäíóþ ïðîâîëîêó, ïîêðûòèÿ ýëåêòðîäîâ è ôëþñû. Äàëåå ïðèâåäåíû íàèáîëåå òèïè÷íûå ðåàêöèè ðàñêèñëåíèÿ. Ðàñêèñëåíèå ìàðãàíöåì: FeO + Mn  Fe + MnO. Îêñèä ìàðãàíöà ìàëîðàñòâîðèì â æåëåçå, íî ñàì õîðîøî ðàñòâîðÿåò îêñèä æåëåçà FeO, óâëåêàÿ åãî çà ñîáîé â øëàê. Ðàñêèñëåíèå êðåìíèåì: 2FeO + Si  2Fe + SiO2. Îêñèä êðåìíèÿ ïëîõî ðàñòâîðèì â æåëåçå è âñïëûâàåò â øëàê. Ðàñêèñëåíèå êðåìíèåì ñîïðîâîæäàåòñÿ ðåàêöèÿìè îáðàçîâàíèÿ áîëåå ëåãêîïëàâêèõ êîìïëåêñíûõ ñèëèêàòîâ ìàðãàíöà, êðåìíèÿ è æåëåçà, êîòîðûå ëó÷øå ïåðåõîäÿò â øëàê: MnO + SiO2 = MnO · SiO2 FeO + SiO2 = FeO · SiO2 Ðàñêèñëåíèå òèòàíîì: 2FeO + Ti = 2Fe + TiO2. Òèòàí — ýíåðãè÷íûé ðàñêèñëèòåëü, ïðè ýòîì îáðàçóþòñÿ ëåãêîïëàâêèå òèòàíàòû ìàðãàíöà è æåëåçà: MnO + TiO2 = MnO · TiO2 FeO + TiO2 = FeO · TiO2 51
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Ðàñêèñëåíèå óãëåðîäîì: FeO + C = Fe + CO. Îáðàçóþùèéñÿ îêñèä óãëåðîäà âûäåëÿåòñÿ â àòìîñôåðó â ãàçîîáðàçíîì ñîñòîÿíèè, âûçûâàÿ ñèëüíîå êèïåíèå ñâàðî÷íîé âàííû è îáðàçóÿ ïîðû â øâå. Äëÿ ïîëó÷åíèÿ ïëîòíûõ øâîâ ðåàêöèþ ðàñêèñëåíèÿ óãëåðîäîì ñëåäóåò «ïîäàâèòü» ââåäåíèåì â ñâàðî÷íóþ âàííó äðóãèõ ðàñêèñëèòåëåé, íàïðèìåð êðåìíèÿ. Âçàèìîäåéñòâèå ñ àçîòîì. Àçîò âîçäóõà, ïîïàäàÿ â ñòîëá äóãè, ðàçîãðåâàåòñÿ è ÷àñòè÷íî äèññîöèèðóåò.  àòîìàðíîì ñîñòîÿíèè àçîò ðàñòâîðÿåòñÿ â æèäêîì ìåòàëëå.  ïðîöåññå îõëàæäåíèÿ àçîò âûïàäàåò èç ðàñòâîðà è âçàèìîäåéñòâóåò ñ ìåòàëëîì, îáðàçóÿ ðÿä ñîåäèíåíèé — íèòðèäîâ Fe2N, Fe4N. Àòîìàðíûé àçîò ìîæåò ñîåäèíÿòüñÿ è ñ êèñëîðîäîì, îáðàçóÿ îêñèä àçîòà NO, êîòîðûé, ðàñòâîðÿÿñü â êàïëÿõ ýëåêòðîäíîãî ìåòàëëà, ïåðåõîäèò â ñâàðî÷íóþ âàííó. Ñîäåðæàíèå àçîòà â ìåòàëëå øâà âðåäíî âëèÿåò íà åãî ìåõàíè÷åñêèå ñâîéñòâà, îñîáåííî ïëàñòè÷íîñòü. Êðîìå òîãî, íàñûùåíèå ìåòàëëà àçîòîì ñïîñîáñòâóåò îáðàçîâàíèþ ãàçîâûõ ïîð. Äëÿ ñíèæåíèÿ ñîäåðæàíèÿ àçîòà â ìåòàëëå ïðèìåíÿþò óñòðîéñòâà äëÿ çàùèòû ðàñïëàâëåííîãî ìåòàëëà îò âçàèìîäåéñòâèÿ ñ âîçäóõîì èëè ââîäÿò â ìåòàëë õèìè÷åñêèå ýëåìåíòû, óäàëÿþùèå àçîò â âèäå íåìåòàëëè÷åñêèõ âêëþ÷åíèé. Âçàèìîäåéñòâèå ñ âîäîðîäîì. Âîäîðîä ìîæåò ïîïàñòü â çîíó ñâàðêè èç âëàãè ïîêðûòèÿ ýëåêòðîäà èëè ôëþñà, ðæàâ÷èíû íà ïîâåðõíîñòè ñâàðî÷íîé ïðîâîëîêè è äåòàëè, èç âîçäóõà. Àòîìàðíûé âîäîðîä õîðîøî ðàñòâîðÿåòñÿ â æèäêîì ìåòàëëå, è ñ óâåëè÷åíèåì òåìïåðàòóðû íàãðåâà ðàñòâîðèìîñòü óâåëè÷èâàåòñÿ. Âàæíîé çàêîíîìåðíîñòüþ â ïîâåäåíèè ãàçîâ ÿâëÿåòñÿ ñêà÷êîîáðàçíîå èçìåíåíèå èõ ðàñòâîðèìîñòè â ìåòàëëå ïðè åãî ôàçîâûõ èçìåíåíèÿõ, îñîáåííî ïðè ïåðåõîäå èç æèäêîãî ñîñòîÿíèÿ â òâåðäîå. Íàïðèìåð, ïðè çàòâåðäåâàíèè íèçêîóãëåðîäèñòîé ñòàëè ðàñòâîðèìîñòü àçîòà ñíèæàåòñÿ â 4 ðàçà, à âîäîðîäà — â 1,7 ðàçà. Åùå áî́ëüøàÿ ðàçíèöà â ðàñòâîðèìîñòè âîäîðîäà íàáëþäàåòñÿ ïðè ñâàðêå àëþìèíèÿ è åãî ñïëàâîâ. Ïðè îõëàæäåíèè è êðèñòàëëèçàöèè ñâàðî÷íîé âàííû âûäåëÿþùèéñÿ âîäîðîä íå óñïåâàåò ïîëíîñòüþ óäàëÿòüñÿ èç ìåòàëëà øâà. Ýòî ïðèâîäèò ê îáðàçîâàíèþ â íåì ãàçîâûõ ïîð. Êðîìå òîãî, àòîìû âîäîðîäà, äèôôóíäèðóÿ â èìåþùèåñÿ ïîëîñòè è íåñïëîøíîñòè â çàòâåðäåâàþùåì ìåòàëëå, ïðèâîäÿò ê ïîâûøåíèþ â íèõ äàâëåíèÿ, ðàçâèòèþ â ìåòàëëå âíóòðåííèõ íàïðÿæåíèé è îáðàçîâàíèþ ìèêðîòðåùèí. Ñíèæåíèå ãàçîíàñûùåíèÿ øâîâ ïðîâîäÿò çà ñ÷åò êà÷åñòâåííîé çàùèòû ðàñïëàâëåííîãî ìåòàëëà ïðè ñâàðêå, î÷èñòêîé è ïðîêàëêîé ñâàðèâàåìîãî è ñâàðî÷íîãî ìàòåðèàëîâ. Âçàèìîäåéñòâèå ñ ñåðîé. Ñåðà ÿâëÿåòñÿ âðåäíîé ïðèìåñüþ â ñòàëÿõ.  ñâàðî÷íóþ âàííó îíà ïîïàäàåò èç îñíîâíîãî ìåòàëëà, ñâàðî÷íîé ïðîâîëîêè è èíîãäà èç ïîêðûòèÿ ýëåêòðîäîâ èëè ôëþñà.  ìåòàëëå ñåðà ìîæåò íàõîäèòüñÿ â âèäå ñîåäèíåíèé — ñóëüôèäîâ. Îñîáî âðåäåí ñóëüôèä æåëåçà FeS, õîðîøî ðàñòâîðèìûé â æåëåçå. 52
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Íàëè÷èå â ìåòàëëå ñåðû ñíèæàåò åãî ìåõàíè÷åñêèå ñâîéñòâà è ñèëüíî ïîâûøàåò ñêëîííîñòü ê îáðàçîâàíèþ òðåùèí, ïîýòîìó äåñóëüôàöèÿ (î÷èñòêà ìåòàëëà îò ñåðû) èìååò öåëüþ óìåíüøåíèå îáùåãî ñîäåðæàíèÿ ñåðû â øâå è îñîáåííî FeS. Äåñóëüôàöèþ ïðîâîäÿò ââåäåíèåì â ñâàðî÷íóþ âàííó ýëåìåíòîâ, èìåþùèõ áîëüøåå ñðîäñòâî ê ñåðå, ÷åì æåëåçî. Îáðàçóþùèéñÿ ñóëüôèä ýëåìåíòà äîëæåí ïëîõî ðàñòâîðÿòüñÿ â ìåòàëëå è õîðîøî â øëàêå. Òàêèì ýëåìåíòîì ÿâëÿåòñÿ ìàðãàíåö, îáëàäàþùèé áîëüøèì ñðîäñòâîì ê ñåðå. Ñóëüôèä ìàðãàíöà íå ðàñòâîðÿåòñÿ â ìåòàëëå, èìååò ìàëóþ ïëîòíîñòü è ëåãêî âñïëûâàåò â øëàê ñâàðî÷íîé âàííû. Ïðîöåññ èäåò ïî ðåàêöèÿì FeS + Mn = MnS + Fe FeS + MnO = MnS + FeO Òàêîãî æå ýôôåêòà äîñòèãàþò ââåäåíèåì êàëüöèÿ ïî ðåàêöèè FeS + CaO = FeO + CaS Âçàèìîäåéñòâèå ñ ôîñôîðîì. Ôîñôîð — âðåäíàÿ ïðèìåñü â ñòàëÿõ. Ïóòè ïîïàäàíèÿ åãî â øîâ òå æå ñàìûå, ÷òî è äëÿ ñåðû.  ìåòàëëå ôîñôîð íàõîäèòñÿ â âèäå ñîåäèíåíèé — ôîñôèäîâ æåëåçà ñ òåìïåðàòóðîé ïëàâëåíèÿ íàìíîãî íèæå, ÷åì ó æåëåçà (1 170 °Ñ): 3Fe + P = Fe3P 2Fe + P = Fe2P Ôîñôîð â ìåòàëëå øâà ðàñïîëàãàåòñÿ ïî ãðàíèöàì çåðåí â âèäå ëåãêîïëàâêîé ïðîñëîéêè è ïðèâîäèò ê ñèëüíîé íåîäíîðîäíîñòè ìåòàëëà, ðîñòó çåðåí è ñíèæåíèþ ïëàñòè÷íîñòè, îñîáåííî ïðè íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ, âûçûâàÿ õëàäíîëîìêîñòü ìåòàëëà. Óäàëåíèå ôîñôîðà ïðîâîäÿò åãî îêèñëåíèåì è ïîñëåäóþùèì ñâÿçûâàíèåì â ïðî÷íîå ñîåäèíåíèå, óäàëÿåìîå â øëàê: 2Fe2P + 5FeO = P2O5 + 9Fe 2Fe3P + 5FeO = P2O5 + 11Fe Çàòåì ïðîèñõîäèò ñâÿçûâàíèå îêñèäà ôîñôîðà ïî ðåàêöèÿì 3CaÎ + Ð2Î5 = Ña3Ð2Î8 4ÑaO + P2O5 = Ca4P2O9 Ïîëó÷åííûå ñîåäèíåíèÿ âûâîäÿòñÿ â øëàê. 6.3. Особенности металлургических процессов при разных видах сварки Äóãîâàÿ ñâàðêà ïîä ôëþñîì. Ïðè àâòîìàòè÷åñêîé è ìåõàíèçèðîâàííîé ñâàðêå ïîä ôëþñîì ñâàðî÷íàÿ äóãà ãîðèò âî ôëþñîãàçîâîì ïóçûðå, çàïîëíåííîì ðàñêàëåííûìè ãàçàìè ñòîëáà äóãè è ïàðàìè ôëþñà. Óñëîâèÿ ïðîòåêàíèÿ ìåòàëëóðãè÷åñêèõ ïðîöåññîâ îòëè÷àþòñÿ ðÿäîì îñîáåííîñòåé: • áîëåå ýôôåêòèâíàÿ çàùèòà ñâàðî÷íîé âàííû îò âçàèìîäåéñòâèÿ ñ êèñëîðîäîì è àçîòîì âîçäóõà (â øâàõ, âûïîëíåííûõ ïîä ôëþñîì, ñîäåðæàíèå àçîòà íå ïðåâûøàåò 0,008 %); 53
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж • îáúåì ñâàðî÷íîé âàííû áîëüøå, ÷åì ïðè ðó÷íîé äóãîâîé ñâàðêå, à òàêæå áîëüøå âðåìÿ ïðåáûâàíèÿ åå â ðàñïëàâëåííîì ñîñòîÿíèè, ÷òî ñïîñîáñòâóåò áîëåå ïîëíîìó ïðîòåêàíèþ õèìè÷åñêèõ ðåàêöèé ìåæäó æèäêèì ìåòàëëîì è øëàêîì; • áîëåå óñòîé÷èâàÿ çàâèñèìîñòü ìåæäó ðåæèìîì ñâàðêè è õèìè÷åñêèì ñîñòàâîì ðàñïëàâëÿåìîãî ìåòàëëà, ÷òî ïîçâîëÿåò ñ äîñòàòî÷íîé òî÷íîñòüþ è ñòàáèëüíîñòüþ ïîëó÷àòü çàäàííûé ñîñòàâ ìåòàëëà øâîâ. Îäíîé èç îñîáåííîñòåé ìåòàëëóðãè÷åñêèõ ïðîöåññîâ ïðè ñâàðêå ïîä ôëþñîì ÿâëÿåòñÿ ëåãèðîâàíèå øâà ìàðãàíöåì è êðåìíèåì çà ñ÷åò èõ âîññòàíîâëåíèÿ èç îêñèäîâ MnO è SiO2, íàõîäÿùèõñÿ âî ôëþñå.  çîíå ñâàðêè ñ âûñîêîé òåìïåðàòóðîé ïðîòåêàþò âîññòàíîâèòåëüíûå ðåàêöèè: 2Fe + SiO2  2FeO + Si Fe + MnO  FeO + Mn Îáðàçîâàâøèéñÿ îêñèä FeO ÷àñòè÷íî âñïëûâàåò â øëàê, ÷àñòè÷íî ðàñòâîðÿåòñÿ â æèäêîì ìåòàëëå. Ìàðãàíåö è êðåìíèé ïîëíîñòüþ ðàñòâîðÿþòñÿ â ìåòàëëå.  õâîñòîâîé ÷àñòè ñâàðî÷íîé âàííû â çîíå ïîíèæåííûõ òåìïåðàòóð ïðîòåêàþò ðåàêöèè ðàñêèñëåíèÿ çà ñ÷åò Mn è Si, èìåþùèõ áîëüøåå ñðîäñòâî ê êèñëîðîäó â ýòèõ óñëîâèÿõ, ÷åì æåëåçî: 2FeO + Si  SiO2 + 2Fe FeO + Mn  MnO + Fe Ïîëó÷àþùèåñÿ ïðè ýòîì îêñèäû ñîåäèíÿþòñÿ ìåæäó ñîáîé â êîìïëåêñíûå ëåãêîïëàâêèå ñèëèêàòû ìàðãàíöà è æåëåçà, ëåãêî âñïëûâàþùèå â øëàê. Äóãîâàÿ ñâàðêà â çàùèòíûõ ãàçàõ. Èç àêòèâíûõ çàùèòíûõ ãàçîâ íàèáîëüøåå ðàñïðîñòðàíåíèå ïîëó÷èë óãëåêèñëûé ãàç (ÑÎ2). Îñîáåííîñòü ìåòàëëóðãè÷åñêèõ ïðîöåññîâ â ýòîì ñëó÷àå îáóñëîâëåíà åãî ñèëüíûì îêèñëèòåëüíûì äåéñòâèåì. Ãàçîâàÿ ñðåäà â äóãå, ãîðÿùåé â ÑÎ2, èìååò áîëåå îêèñëèòåëüíûé õàðàêòåð (33 % Î2), ïîýòîìó íàáëþäàåòñÿ ñèëüíîå îêèñëåíèå ñâàðî÷íîé âàííû ïî ñëåäóþùåé ðåàêöèè: Fe + CO2  FeO + CO. Îäíîâðåìåííî ïðîèñõîäèò äèññîöèàöèÿ óãëåêèñëîãî ãàçà. Àòîìàðíûé êèñëîðîä òàêæå îêèñëÿåò â ñâàðî÷íîé âàííå æåëåçî è äðóãèå ïðèìåñè: êðåìíèé, ìàðãàíåö, óãëåðîä è äð. Ýòè ðåàêöèè ïðîèñõîäÿò êàê â ïåðèîä ïåðåõîäà êàïåëü ýëåêòðîäíîãî ìåòàëëà â äóãå, òàê è íà ïîâåðõíîñòè ñàìîé âàííû. Äëÿ óïðàâëåíèÿ ðåàêöèåé îêèñëåíèÿ, à òàêæå ïîïîëíåíèÿ ïîòåðü ýëåìåíòîâ ïðèìåíÿþò ýëåêòðîäíûå ïðîâîëîêè ñ ïîâûøåííûì ñîäåðæàíèåì ìàðãàíöà è êðåìíèÿ (Ñâ-08ÃÑ, Ñâ-07Ã2Ñ è äð.). Ïðè èñïîëüçîâàíèè ýòèõ ïðîâîëîê â çîíå ïîíèæåíèÿ òåìïåðàòóðû â ñâàðî÷íîé âàííå ïðîòåêàþò ðåàêöèè ðàñêèñëåíèÿ: 2FeO + Si  2Fe + SiO2 54 FeO + Mn  Fe + MnO
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Îáðàçóþùèåñÿ îêñèäû ìàðãàíöà è êðåìíèÿ âñïëûâàþò íà ïîâåðõíîñòü ñâàðî÷íîé âàííû. Èíåðòíûå çàùèòíûå ãàçû (àðãîí, ãåëèé) íå ðàñòâîðÿþòñÿ â ðàñïëàâëåííîì ìåòàëëå è íå îáðàçóþò â âàííå õèìè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé. Îêèñëåíèþ ñâàðî÷íîé âàííû ñïîñîáñòâóþò íàõîäÿùèåñÿ ïðèìåñè â çàùèòíîì ãàçå â âèäå ñâîáîäíîãî êèñëîðîäà è ïàðîâ âîäû. Ïðè ýòîì îêèñëÿåòñÿ â îñíîâíîì óãëåðîä ñ îáðàçîâàíèåì ãàçîîáðàçíîãî îêñèäà ÑÎ. Äëÿ ïîäàâëåíèÿ ðåàêöèè îêèñëåíèÿ óãëåðîäà â ñâàðî÷íîé âàííå äîëæíî íàõîäèòüñÿ äîñòàòî÷íîå êîëè÷åñòâî ðàñêèñëèòåëåé — êðåìíèÿ, ìàðãàíöà. Ñ ýòîé öåëüþ ïðè ñâàðêå óãëåðîäèñòûõ ñòàëåé èñïîëüçóþò òå æå ýëåêòðîäíûå ïðîâîëîêè, ÷òî è ïðè ñâàðêå â óãëåêèñëîì ãàçå, — ñ ïîâûøåííûì ñîäåðæàíèåì ðàñêèñëèòåëåé. 6.4. Кристаллизация сварочной ванны Ñâàðíîé øîâ ïðè äóãîâîé ñâàðêå ôîðìèðóåòñÿ ïóòåì êðèñòàëëèçàöèè ðàñïëàâëåííîãî ìåòàëëà ñâàðî÷íîé âàííû. Êðèñòàëëèçàöèåé íàçûâàþò ïðîöåññ îáðàçîâàíèÿ êðèñòàëëîâ ìåòàëëà èç ðàñïëàâà ïðè åãî ïåðåõîäå èç æèäêîãî â òâåðäîå ñîñòîÿíèå. Îáðàçóþùèåñÿ ïðè ýòîì êðèñòàëëû ìåòàëëà ïðèíÿòî íàçûâàòü êðèñòàëëèòàìè. Ñâàðî÷íàÿ âàííà óñëîâíî ìîæåò áûòü ðàçäåëåíà íà äâå îáëàñòè: ïåðåäíþþ (ãîëîâíóþ) è çàäíþþ (õâîñòîâóþ).  ïåðåäíåé ÷àñòè ãîðèò äóãà è ïðîèñõîäèò íàãðåâàíèå è ðàñïëàâëåíèå ìåòàëëà, à â õâîñòîâîé ÷àñòè ïðîèñõîäèò îõëàæäåíèå è êðèñòàëëèçàöèÿ ðàñïëàâà.  ïðîöåññå îáðàçîâàíèÿ øâà ðàçëè÷àþò ïåðâè÷íóþ è âòîðè÷íóþ êðèñòàëëèçàöèè. Ïåðâè÷íîé êðèñòàëëèçàöèåé íàçûâàþò íåïîñðåäñòâåííûé ïåðåõîä ìåòàëëà èç æèäêîãî ñîñòîÿíèÿ â òâåðäîå ñ îáðàçîâàíèåì ïåðâè÷íûõ êðèñòàëëèòîâ (çåðåí). Ïðåîáðàçîâàíèå ïåðâè÷íûõ êðèñòàëëèòîâ, ïðîèñõîäÿùåå ïðè îõëàæäåíèè óæå çàòâåðäåâøåãî ìåòàëëà, ñòðóêòóðíûå ïðåâðàùåíèÿ â íåì, íàçûâàþò âòîðè÷íîé êðèñòàëëèçàöèåé. Ïåðâè÷íàÿ êðèñòàëëèçàöèÿ ïðîèñõîäèò ïðè âûñîêèõ ñêîðîñòÿõ îõëàæäåíèÿ è çàòâåðäåâàíèÿ. Òåïëîòà îòâîäèòñÿ â îñíîâíîé ìåòàëë, îêðóæàþùèé ñâàðî÷íóþ âàííó.  îáùåì âèäå ïðîöåññ êðèñòàëëèçàöèè ñîñòîèò èç äâóõ ñòàäèé: îáðàçîâàíèÿ öåíòðîâ êðèñòàëëèçàöèè (çàðîäûøåé) è ðîñòà ýòèõ öåíòðî⠗ îáðàçîâàíèÿ êðèñòàëëèòîâ. Ïðè ïåðâè÷íîé êðèñòàëëèçàöèè ìåòàëëà øâà â êà÷åñòâå öåíòðîâ êðèñòàëëèçàöèè âûñòóïàþò ïîâåðõíîñòè îïëàâëåííûõ çåðåí îñíîâíîãî ìåòàëëà, îêðóæàþùèõ ñâàðî÷íóþ âàííó. Ïðè ýòîì ìåæäó îñíîâíûì ìåòàëëîì è ìåòàëëîì øâà âîçíèêàþò îáùèå çåðíà. Óñëîâíóþ ïîâåðõíîñòü ðàçäåëà ìåæäó çåðíàìè îñíîâíîãî ìåòàëëà è êðèñòàëëèòàìè øâà íàçûâàþò çîíîé ñïëàâëåíèÿ ïðè ñâàðêå. 55
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж  ïðîöåññå çàòâåðäåâàíèÿ â ðàñïëàâå ìîãóò ïîÿâëÿòüñÿ è íîâûå öåíòðû êðèñòàëëèçàöèè — òóãîïëàâêèå ÷àñòèöû ïðèìåñåé, îáëîìêè çåðåí è ò. ï. Ïðè ìíîãîñëîéíîé ñâàðêå öåíòðàìè êðèñòàëëèçàöèè ÿâëÿþòñÿ ïîâåðõíîñòè âûðîñøèõ êðèñòàëëèòîâ ïðåäûäóùåãî ñëîÿ. Ðîñò êðèñòàëëèòîâ ïðîèñõîäèò â ðåçóëüòàòå ïðèñîåäèíåíèÿ ê èõ ïîâåðõíîñòè îòäåëüíûõ àòîìîâ èç îêðóæàþùåãî ðàñïëàâà.  çàâèñèìîñòè îò ôîðìû è ðàñïîëîæåíèÿ êðèñòàëëèòîâ â ñòðîåíèè çàòâåðäåâøåãî ìåòàëëà øâà ðàçëè÷àþò ñòîëá÷àòóþ è çåðíèñòóþ ñòðóêòóðó ìåòàëëà øâà. Ïðè ñòîëá÷àòîé ñòðóêòóðå êðèñòàëëèòû èìåþò îïðåäåëåííóþ îðèåíòèðîâàííîñòü — âûòÿíóòû â îäíîì íàïðàâëåíèè, ïðîòèâîïîëîæíîì íàïðàâëåíèþ òåïëîîòâîäà. Ïðè çåðíèñòîé ñòðóêòóðå ìåòàëëà øâà êðèñòàëëèòû íå èìåþò îïðåäåëåííîé îðèåíòèðîâêè, à ïî ôîðìå íàïîìèíàþò ìíîãîãðàííèêè. Òàêàÿ ñòðóêòóðà îáû÷íî õàðàêòåðíà äëÿ îñíîâíîãî ìåòàëëà, à òàêæå ìîæåò âñòðå÷àòüñÿ â øâàõ ñ áîëüøèì îáúåìîì ñâàðî÷íîé âàííû è ïðè ìàëûõ ñêîðîñòÿõ îõëàæäåíèÿ ðàñïëàâà. Ïîýòîìó çàêðèñòàëëèçîâàâøèéñÿ ìåòàëë øâà â áîëüøèíñòâå ñëó÷àåâ èìååò ñòîëá÷àòóþ ñòðóêòóðó.  çàâèñèìîñòè îò óñëîâèé ñâàðêè ðàçìåðû ñòîëá÷àòûõ êðèñòàëëèòîâ èçìåíÿþòñÿ â øèðîêèõ ïðåäåëàõ. Ïðè äóãîâîé ñâàðêå èõ ðàçìåð â ïîïåðå÷íîì ñå÷åíèè îáû÷íî ñîñòàâëÿåò 0,3 ¾ 3,0 ìì. Ïåðâè÷íàÿ êðèñòàëëèçàöèÿ ìåòàëëà ñâàðî÷íîé âàííû íîñèò ïðåðûâèñòûé õàðàêòåð. Ïîñëå íà÷àëà êðèñòàëëèçàöèè ÷åðåç íåêîòîðîå âðåìÿ ïðîèñõîäèò çàäåðæêà â ðîñòå êðèñòàëëèòîâ â ñâÿçè ñ âûäåëåíèåì ñêðûòîé òåïëîòû ïëàâëåíèÿ ìåòàëëà. Ïî ìåðå îòâîäà òåïëîòû ïðîöåññ ðîñòà âíîâü óáûñòðÿåòñÿ äî ñëåäóþùåé çàäåðæêè. Òàê ïîâòîðÿåòñÿ äî ïîëíîãî çàòâåðäåâàíèÿ âñåé âàííû.  ðåçóëüòàòå ýòîãî ñâàðíûå øâû èìåþò õàðàêòåðíîå ñëîèñòîå ñòðîåíèå (ðèñ. 6.1). Òîëùèíà êðèñòàëëèçàöèîííûõ ñëîåâ ìîæåò áûòü îò äåñÿòûõ äîëåé äî íåñêîëüêèõ ìèëëèìåòðîâ â çàâèñèìîñòè îò îáúåìà âàííû è óñëîâèé òåïëîîòâîäà. Ñòîëá÷àòûå êðèñòàëëèòû êàæäîãî ïî- Ðèñ. 6.1. Ñõåìà êðèñòàëëèçàöèè ðàñïëàâà â ñâàðî÷íîé âàííå: 1 — êðèñòàëëèçàöèîííûå ñëîè; 2 — ðàñòóùèå êðèñòàëëèòû; 3 — çîíà ñïëàâëåíèÿ; 4 — îñíîâíîé ìåòàëë 56
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж ñëåäóþùåãî ñëîÿ ÿâëÿþòñÿ ïðîäîëæåíèåì êðèñòàëëèòîâ ïðåäûäóùåãî ñëîÿ.  èòîãå îáðàçóþùèåñÿ êðèñòàëëèòû êàê áû «ïðîðàñòàþò» èç ñëîÿ â ñëîé. Õàðàêòåð ïîëó÷àåìîé ñòðóêòóðû è ðàñïîëîæåíèÿ êðèñòàëëèòîâ â ìåòàëëå øâà âî ìíîãîì îïðåäåëÿåòñÿ ôîðìîé ñâàðî÷íîé âàííû è ñõåìîé åå êðèñòàëëèçàöèè. Êðèñòàëëèòû ðàñòóò ïåðïåíäèêóëÿðíî ãðàíèöå ñïëàâëåíèÿ â íàïðàâëåíèè, ïðîòèâîïîëîæíîì îòâîäó òåïëîòû. Ïðè êðèñòàëëèçàöèè ñâàðî÷íîé âàííû ñ óçêèì, ãëóáîêèì ïðîïëàâëåíèåì (ðèñ. 6.2, à) êðèñòàëëèòû ðàñòóò îò ïðîòèâîïîëîæíûõ ñòåíîê íàâñòðå÷ó äðóã äðóãó. Ïðè ýòîì ïåðåä ôðîíòîì êðèñòàëëèçàöèè íàêàïëèâàþòñÿ ðàçëè÷íîãî ðîäà ïðèìåñè.  ðåçóëüòàòå ïî îñè øâà â ìåñòå ñòûêà âåðøèí êðèñòàëëèòîâ, ðàñòóùèõ ñ ïðîòèâîïîëîæíûõ ñòîðîí âàííû, îáðàçóåòñÿ îáëàñòü îñëàáëåíèÿ, â êîòîðîé ìîãóò ðàñïîëàãàòüñÿ ðàçíûå âêëþ÷åíèÿ. Ïðè çàòâåðäåâàíèè øèðîêîé ñâàðî÷íîé âàííû ñ íåáîëüøèì ïðîïëàâëåíèåì (ðèñ. 6.2, á ) ñõåìà êðèñòàëëèçàöèè ñóùåñòâåííî îòëè÷àåòñÿ — êðèñòàëëèòû ñîïðèêàñàþòñÿ íå âåðøèíàìè, à áîêîâûìè ãðàíÿìè, à ïðèìåñè, êîíöåíòðèðóþùèåñÿ ïåðåä ôðîíòîì êðèñòàëëèçàöèè, âûòåñíÿþòñÿ íà ïîâåðõíîñòü øâà â âèäå øëàêîâ. Òàêèå øâû áîëåå óñòîé÷èâû ïðîòèâ îáðàçîâàíèÿ òðåùèí.  ïðîöåññå êðèñòàëëèçàöèè ñîñòàâ æèäêîãî ìåòàëëà âàííû íåïðåðûâíî èçìåíÿåòñÿ, ïîýòîìó îäíîâðåìåííî ñ êðèñòàëëèçàöèåé â íåì ðàçâèâàþòñÿ äèôôóçèîííûå ïðîöåññû, ñòðåìÿùèåñÿ ê îäíîðîäíîìó ñîñòàâó ìåòàëëà êàê âíóòðè êðèñòàëëèòîâ, òàê è ìåæäó çàòâåðäåâøèìè êðèñòàëëèòàìè è åùå îñòàâøèìñÿ æèäêèì ðàñïëàâîì. Îäíàêî èç-çà ðàçëè÷èÿ ñêîðîñòåé ðîñòà êðèñòàëëèòîâ è ïðîöåññîâ äèôôóçèè, ÿâëÿþùèõñÿ áîëåå ìåäëåííûìè, ïîëíîãî âûðàâíèâàíèÿ ñîñòàâà íå ïðîèñõîäèò. Ýòî ïðèâîäèò ê âîçíèêíîâåíèþ íåðàâíîìåðíîñòè â ðàñïðåäåëåíèè ýëåìåíòîâ ñïëàâà ñâàðèâàåìîãî øâà — õèìè÷åñêîé íåîäíîðîäíîñòè ìåòàëëà øâà. Ðàçëè÷àþò ìàêðîñêîïè÷åñêóþ è ìèêðîñêîïè÷åñêóþ íåîäíîðîäíîñòè. Ìàêðîñêîïè÷åñêàÿ íåîäíîðîäíîñòü õàðàêòåðèçóåòñÿ íåðàâíîìåðíîñòüþ ñîñòàâà â îòäåëüíûõ îáëàñòÿõ ìåòàëëà ïî ñå÷åíèþ øâà (çîíàëüíàÿ ëèêâàöèÿ). Ïðè ìèêðîñêîïè÷åñêîé íåîäíîðîäíîñòè íàáëþäàåòñÿ íåðàâíîìåðíîñòü ñîñòàâà ìåòàëëà â ïðåäåëàõ îòäåëüíûõ Ðèñ. 6.2. Ñõåìà êðèñòàëëèçàöèè â çàâèñèìîñòè îò ôîðìû ñâàðî÷íîé âàííû: à — óçêàÿ ñ ãëóáîêèì ïðîïëàâëåíèåì; á — øèðîêàÿ ñ ìàëîé ãëóáèíîé ïðîïëàâëåíèÿ 57
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж êðèñòàëëèòîâ (ìèêðîñêîïè÷åñêàÿ ëèêâàöèÿ). Çà ñ÷åò ëèêâàöèè ñîçäàåòñÿ õèìè÷åñêàÿ íåîäíîðîäíîñòü ìåòàëëà øâà. Èçó÷åíèå è àíàëèç ñòðîåíèÿ ìåòàëëà øâà ïðîâîäÿò ïóòåì âûÿâëåíèÿ åãî êðèñòàëëè÷åñêîãî ñòðîåíèÿ íà ñïåöèàëüíî ïðèãîòîâëåííûõ øëèôàõ ïîïåðå÷íûõ è ïðîäîëüíûõ ñå÷åíèé. Ïðè ýòîì ðàçëè÷àþò ìàêðîñòðóêòóðû è ìèêðîñòðóêòóðû. Ìàêðîñòðóêòóðîé íàçûâàþò ñòðîåíèå ìåòàëëà øâà, âûÿâëÿåìîå ïðè îñìîòðå íåâîîðóæåííûì ãëàçîì èëè ïðè íåáîëüøèõ óâåëè÷åíèÿõ ñ ïîìîùüþ ëóï èëè áèíîêóëÿðíûõ ìèêðîñêîïîâ. Ïðè ýòîì óäàåòñÿ îïðåäåëèòü îáùèé õàðàêòåð ñòðîåíèÿ ìåòàëëà (ñòîëá÷àòîå, çåðíèñòîå), ôîðìó ïðîâàðà, íàëè÷èå äåôåêòîâ (ïîðû, òðåùèíû, âêëþ÷åíèÿ è ò. ï.). Ìèêðîñòðóêòóðà ìåòàëëà øâà õàðàêòåðèçóåò åãî òîíêîå ñòðîåíèå, âûÿâëÿåìîå íà øëèôàõ ñ ïîìîùüþ ìåòàëëîãðàôè÷åñêèõ ìèêðîñêîïîâ ñ âûñîêîé ñòåïåíüþ óâåëè÷åíèÿ (ñòðîåíèå êðèñòàëëèòîâ, íàëè÷èå âíóòðèäåíäðèòíîé ëèêâàöèè, ìèêðîäåôåêòîâ). 6.5. Образование трещин и газовых пор в металле шва  ïðîöåññå êðèñòàëëèçàöèè ñâàðî÷íîé âàííû â ìåòàëëå øâà âîçìîæíî îáðàçîâàíèå òðåùèí. Ïî ðàñïîëîæåíèþ îòíîñèòåëüíî îñè øâà îíè ìîãóò áûòü ïðîäîëüíûìè è ïîïåðå÷íûìè, â çàâèñèìîñòè îò âåëè÷èíû — ìèêðî- è ìàêðîñêîïè÷åñêèìè (ïåðâûå èç íèõ îáíàðóæèâàþòñÿ ñ ïîìîùüþ ìèêðîñêîïà, à âòîðûå — íåâîîðóæåííûì ãëàçîì).  çàâèñèìîñòè îò òåìïåðàòóð, ïðè êîòîðûõ îíè îáðàçóþòñÿ, òðåùèíû ðàçäåëÿþò íà äâå ãðóïïû: ãîðÿ÷èå (âûñîêîòåìïåðàòóðíûå) è õîëîäíûå (íèçêîòåìïåðàòóðíûå). Ìåõàíèçì èõ âîçíèêíîâåíèÿ ðàçëè÷åí. Ãîðÿ÷èå òðåùèíû ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé õðóïêèå ìåæêðèñòàëëè÷åñêèå ðàçðóøåíèÿ ìåòàëëà øâà è îêîëîøîâíîé çîíû, âîçíèêàþùèå â ïðîöåññå êðèñòàëëèçàöèè â òâåðäî-æèäêîì ñîñòîÿíèè, à òàêæå ïðè âûñîêèõ òåìïåðàòóðàõ â òâåðäîì ñîñòîÿíèè. Òðåùèíû, êàê ïðàâèëî, ðàñïîëàãàþòñÿ ïî ãðàíèöàì êðèñòàëëèòîâ è âûçûâàþò ìåæêðèñòàëëè÷åñêîå ðàçðóøåíèå. Îáúÿñíÿåòñÿ ýòî òåì, ÷òî ïðè çàòâåðäåâàíèè ìåòàëëà øâà â ïðîöåññå ïåðâè÷íîé êðèñòàëëèçàöèè ìåæäó êðèñòàëëèòàìè ðàñïîëàãàþòñÿ æèäêèå ïðîñëîéêè, èìåþùèå íåáîëüøóþ òåìïåðàòóðó ïëàâëåíèÿ. Åñëè âîçíèêàþùèå â ýòî âðåìÿ â ìåòàëëå ðàñòÿãèâàþùèå âíóòðåííèå íàïðÿæåíèÿ (âñëåäñòâèå ëèíåéíîé óñàäêè ïðè îõëàæäåíèè) áóäóò äîñòàòî÷íî âåëèêè, òî ïî ýòèì ïðîñëîéêàì ïðîèçîéäåò ðàçðóøåíèå ñ îáðàçîâàíèåì òðåùèíû. Åñëè æå ïðîöåññ ïîëíîãî çàòâåðäåâàíèÿ ðàñïëàâà çàêàí÷èâàåòñÿ äî ïîÿâëåíèÿ áîëüøèõ ðàñòÿãèâàþùèõ íàïðÿæåíèé, òî ãîðÿ÷èå òðåùèíû íå îáðàçóþòñÿ. Îáðàçîâàíèþ ãîðÿ÷èõ òðåùèí ñïîñîáñòâóåò ñîäåðæàíèå â ìåòàëëå øâà ïðèìåñåé — ñåðû, ôîñôîðà è äð. Òàê, ñåðà îáðàçóåò ëåãêîïëàâêèé ñóëüôèä æåëåçà FeS, ðàñïîëàãàþùèéñÿ ïðè êðèñòàëëèçàöèè ïî ãðàíèöàì çåðåí è 58
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж óâåëè÷èâàþùèé âåðîÿòíîñòü îáðàçîâàíèÿ òðåùèí. Íà îáðàçîâàíèè òðåùèí ñêàçûâàþòñÿ òàêæå ôîðìà è ñõåìà êðèñòàëëèçàöèè ñâàðî÷íîé âàííû. Óçêèå øâû ñ ãëóáîêèì ïðîïëàâëåíèåì áîëåå ñêëîííû ê îáðàçîâàíèþ òðåùèí, ÷åì øèðîêèå øâû ñ íåáîëüøèì ïðîïëàâëåíèåì. Äëÿ óìåíüøåíèÿ âîçìîæíîñòè îáðàçîâàíèÿ ãîðÿ÷èõ òðåùèí ïðèìåíÿþò ñëåäóþùèå ìåðû: èñïîëüçóþò ñâàðî÷íûå ìàòåðèàëû ñ ìèíèìàëüíûì ñîäåðæàíèåì ñåðû, óãëåðîäà, ôîñôîðà; ïîâûøàþò â ìåòàëëå øâà ñîäåðæàíèå ìàðãàíöà, êîòîðûé ñâÿçûâàåò ñåðó â áîëåå òóãîïëàâêîå ñîåäèíåíèå — ñóëüôèä ìàðãàíöà; ïðîâîäÿò ðàôèíèðîâàíèå (î÷èñòêó) ðàñïëàâà âàííû îò ñåðû ñ ïîìîùüþ ââåäåíèÿ êîìïîíåíòîâ, ñîäåðæàùèõ êàëüöèé. Õîëîäíûå òðåùèíû â ñòðóêòóðå ìåòàëëà ðàñïîëàãàþòñÿ êàê ïî ãðàíèöàì, òàê è ïî òåëó çåðåí, ïîýòîìó îíè ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé âíóòðèêðèñòàëëè÷åñêèå ðàçðóøåíèÿ. Õîëîäíûå òðåùèíû â ñâàðíûõ ñîåäèíåíèÿõ îáðàçóþòñÿ ïðè òåìïåðàòóðàõ 200 ¾ 300 °Ñ. ×àùå âñåãî îíè îáðàçóþòñÿ â øâàõ ïðè ñâàðêå çàêàëèâàþùèõñÿ ñòàëåé. Íà ñêëîííîñòü ìåòàëëà ê îáðàçîâàíèþ õîëîäíûõ òðåùèí îêàçûâàþò âëèÿíèå ïîâûøåííîå ñîäåðæàíèå óãëåðîäà è ýëåìåíòîâ, îáëåã÷àþùèõ çàêàëêó, íàëè÷èå â øâå âîäîðîäà, çàãðÿçíåíèå ôîñôîðîì, áûñòðîå îõëàæäåíèå è íàëè÷èå â øâàõ âíóòðåííèõ íàïðÿæåíèé. Ñ öåëüþ óìåíüøåíèÿ ñêëîííîñòè ìåòàëëà ê îáðàçîâàíèþ õîëîäíûõ òðåùèí ïðèìåíÿþò ñëåäóþùèå ìåðû: èñïîëüçóþò ìàòåðèàëû ñ ìèíèìàëüíûì ñîäåðæàíèåì ôîñôîðà, óìåíüøàþò íàñûùåíèå ñâàðî÷íîé âàííû âîäîðîäîì è àçîòîì, ïðèíèìàþò ìåðû äëÿ óìåíüøåíèÿ âíóòðåííèõ íàïðÿæåíèé. Ïîðû â ñâàðíûõ øâàõ âîçíèêàþò ïðè ïåðâè÷íîé êðèñòàëëèçàöèè ìåòàëëà ñâàðî÷íîé âàííû â ðåçóëüòàòå âûäåëåíèÿ ãàçîâ. Ïîðû ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé ïîëîñòè â øâàõ, çàïîëíåííûå ãàçîì, èìåþùèå ñôåðè÷åñêóþ, âûòÿíóòóþ èëè áîëåå ñëîæíûå ôîðìû. Ïîðû ìîãóò ðàñïîëàãàòüñÿ ïî îñè øâà, ïî ñå÷åíèþ èëè âáëèçè ãðàíèöû ñïëàâëåíèÿ. Îíè ìîãóò áûòü ñêðûòûìè â ìåòàëëå èëè âûõîäèòü íà ïîâåðõíîñòü, ðàñïîëàãàòüñÿ öåïî÷êàìè, îòäåëüíûìè ãðóïïàìè èëè îäèíî÷íî, ìîãóò áûòü ìèêðîñêîïè÷åñêèìè èëè êðóïíûìè (äî 4 ¾ 6 ìì â äèàìåòðå). Ïîðû ïðè ñâàðêå â îñíîâíîì âîçíèêàþò çà ñ÷åò ãàçîâ âîäîðîäà, àçîòà è îêñèäà óãëåðîäà, îáðàçóþùèõñÿ èëè â ðåçóëüòàòå õèìè÷åñêèõ ðåàêöèé ñ âûäåëåíèåì ãàçîâûõ ïðîäóêòîâ, èëè â ðåçóëüòàòå âûäåëåíèÿ ãàçîâ â ñâÿçè ñ ðàçíîé ðàñòâîðèìîñòüþ èõ â æèäêîì è òâåðäîì ìåòàëëå. Åñëè îáðàçîâàíèå è âûäåëåíèå ãàçîâ ïðè ñâàðêå ïðîèñõîäèò â ïåðèîä, êîãäà ìåòàëëè÷åñêàÿ âàííà íàõîäèòñÿ â æèäêîì ñîñòîÿíèè è èíòåíñèâíî ïåðåìåøèâàåòñÿ, òî ïóçûðüêè ãàçîâ óñïåâàþò âûäåëèòüñÿ. Èõ âûäåëåíèå èç ìåòàëëà íå òîëüêî íå ïðèâîäèò ê îáðàçîâàíèþ ïîð, íî äàæå îêàçûâàåò ðàôèíèðóþùåå äåéñòâèå íà ñâàðî÷íóþ âàííó, ñíèæàÿ åå ãàçîíàñûùåííîñòü. Åñëè æå îáðàçîâàíèå è âûäåëåíèå ãàçîâ îñóùåñòâëÿåòñÿ â ïåðèîä çàòâåðäåâàíèÿ âàííû è ïðîõîäèò âÿëî, ïóçûðüêè ãàçà íå óñïåâàþò âñïëûòü è îñòàþòñÿ â øâå â âèäå ïîð. 59
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Ñóùåñòâåííóþ ðîëü â îáðàçîâàíèè ïîðèñòîñòè òàêæå èãðàåò íàñëåäñòâåííîñòü ïðèìåíÿåìîãî â êîíñòðóêöèè ìàòåðèàëà.  ýòîì ñëó÷àå áîëåå ñêëîííû ê îáðàçîâàíèþ ïîð ìàòåðèàëû ñ áîëüøèì ñîäåðæàíèåì ðàñòâîðåííûõ ãàçîâ, ïîýòîìó äëÿ ñâàðíûõ êîíñòðóêöèé íåîáõîäèìî èñïîëüçîâàòü ìàòåðèàëû ÷èñòûå êàê ïî ïðèìåñÿì, òàê è ïî ãàçîñîäåðæàíèþ â èñõîäíîì ñîñòîÿíèè. Äëÿ óìåíüøåíèÿ ïîðèñòîñòè íåîáõîäèìû òùàòåëüíàÿ ïîäãîòîâêà ïîâåðõíîñòè îñíîâíîãî è ïðèñàäî÷íîãî ìåòàëëîâ ïîä ñâàðêó (î÷èñòêà îò ðæàâ÷èíû, ìàñëà, âëàãè, ïðîêàëêà è ò. ä.), íàäåæíàÿ çàùèòà çîíû ñâàðêè îò âîçäóõà, ââåäåíèå â ñâàðî÷íóþ âàííó ðàñêèñëèòåëåé (èç îñíîâíîãî ìåòàëëà, ñâàðî÷íîé ïðîâîëîêè, ïîêðûòèÿ, ôëþñà), ñîáëþäåíèå ðåæèìîâ ñâàðêè. Ñíèæåíèå ñêîðîñòè ñâàðêè, óâåëè÷åíèå îáúåìà ñâàðî÷íîé âàííû, óìåíüøåíèå òåïëîîòâîäà â îñíîâíîé ìåòàëë è óâåëè÷åíèå åãî íà÷àëüíîé òåìïåðàòóðû ñíèæàþò ñêîðîñòü êðèñòàëëèçàöèè ìåòàëëà øâà è òàêæå óìåíüøàþò ïîðèñòîñòü â íåì. 6.6. Структура сварного соединения Ñâàðíîå ñîåäèíåíèå (ðèñ. 6.3) ïðè ñâàðêå ïëàâëåíèåì âêëþ÷àåò â ñåáÿ ñâàðíîé øîâ 1, îáðàçîâàâøèéñÿ â ðåçóëüòàòå êðèñòàëëèçàöèè ñâàðî÷íîé âàííû, çîíó ñïëàâëåíèÿ 2 è çîíó òåðìè÷åñêîãî âëèÿíèÿ 3, ïðåäñòàâëÿþùóþ ñîáîé ÷àñòü îñíîâíîãî ìåòàëëà, íåïîñðåäñòâåííî ïðèìûêàþùóþ ê ñâàðíîìó øâó è ïîäâåðãàþùóþñÿ òåïëîâîìó âîçäåéñòâèþ ïðè ñâàðêå, âûçûâàþùåìó èçìåíåíèå ñòðóêòóðû è ñâîéñòâ. Ìåòàëë â ëþáîé çîíå ñâàðíîãî ñîåäèíåíèÿ èñïûòûâàåò íàãðåâ è îõëàæäåíèå. Èçìåíåíèå òåìïåðàòóðû ìåòàëëà âî âðåìåíè íàçûâàþò òåðìè÷åñêèì öèêëîì ñâàðêè. Ìàêñèìàëüíàÿ òåìïåðàòóðà íàãðåâà â ðàçíûõ ó÷àñòêàõ ñîåäèíåíèÿ ðàçëè÷íà. Ñâàðíîé øîâ îáðàçóåòñÿ â ðåçóëüòàòå ðàñïëàâëåíèÿ îñíîâíîãî è ýëåêòðîäíîãî ìåòàëëîâ, à ïîòîìó ïîñëå çàòâåðäåâàíèÿ èìååò ñòðóêòóðó ëèòîãî ìåòàëëà ñ âûòÿíóòûìè ñòîëá÷àòûìè êðèñòàëëèòàìè.  çîíå òåðìè÷åñêîãî âëèÿíèÿ èçìåíåíèå íàãðåâà ïðîèñõîäèò îò òåìïåðàòóðû ïëàâëåíèÿ íà ãðàíèöå ñî øâîì äî êîìíàòíîé òåìïåðàòóðû. Ïðè ýòîì â ìåòàëëå ìîãóò ïðîèñõîäèòü ðàçëè÷íûå ñòðóêòóðíûå è ôàçîâûå ïðåâðàùåíèÿ, ïðèâîäÿùèå ê ïîÿâëåíèþ ó÷àñòêîâ ìåòàëëà, ðàçëè÷àþùèõñÿ ïî ñòðóêòóðå. Ðèñ. 6.3. Ñõåìà ñòðîåíèÿ ñâàðíîãî ñîåäèíåíèÿ: 1 — ñâàðíîé øîâ; 2 — çîíà ñïëàâëåíèÿ; 3 — çîíà òåðìè÷åñêîãî âëèÿíèÿ 60
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Ïðè ñâàðêå íèçêîóãëåðîäèñòûõ ñòàëåé â åå ñòðóêòóðå îòìå÷àþò ó÷àñòêè íåïîëíîãî ðàñïëàâëåíèÿ, ïåðåãðåâà, íîðìàëèçàöèè, íåïîëíîé ïåðåêðèñòàëëèçàöèè, ðåêðèñòàëëèçàöèè è ñèíåëîìêîñòè (ðèñ. 6.4). Ó÷àñòîê íåïîëíîãî ðàñïëàâëåíèÿ ïðèìûêàåò íåïîñðåäñòâåííî ê ñâàðíîìó øâó è ÿâëÿåòñÿ ïåðåõîäíûì îò ëèòîãî ìåòàëëà øâà ê îñíîâíîìó. Íà ýòîì ó÷àñòêå ïðîèñõîäèò îáðàçîâàíèå ñîåäèíåíèÿ è ïðîõîäèò ãðàíèöà ñïëàâëåíèÿ. Îí ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé óçêóþ îáëàñòü (0,1 ¾ 0,4 ìì) îñíîâíîãî ìåòàëëà, íàãðåâàâøåãîñÿ äî ÷àñòè÷íîãî îïëàâëåíèÿ çåðåí. Ó÷àñòîê ïåðåãðåâà — îáëàñòü îñíîâíîãî ìåòàëëà, íàãðåâàåìîãî äî òåìïåðàòóð 1 100 ¾ 1 450 °Ñ, â ñâÿçè ñ ÷åì ìåòàëë îòëè÷àåòñÿ êðóïíîçåðíèñòîé ñòðóêòóðîé è ïîíèæåíèåì ìåõàíè÷åñêèõ ñâîéñòâ, êîòîðîå òåì çàìåòíåå, ÷åì êðóïíåå çåðíî è øèðå çîíà ïåðåãðåâà. Ó÷àñòîê íîðìàëèçàöèè (ïåðåêðèñòàëëèçàöèè) îõâàòûâàåò îáëàñòü îñíîâíîãî ìåòàëëà, íàãðåâàåìîãî äî òåìïåðàòóðû 900¾ 1 100 °Ñ. Ìåòàëë ýòîãî ó÷àñòêà îáëàäàåò âûñîêèìè ìåõàíè÷åñêèìè ñâîéñòâàìè, òàê êàê ïðè íàãðåâå è îõëàæäåíèè íà ýòîì ó÷àñòêå îáðàçóåòñÿ ìåëêîçåðíèñòàÿ ñòðóêòóðà â ðåçóëüòàòå ïåðåêðèñòàëëèçàöèè áåç ïåðåãðåâà. Ðèñ. 6.4. Ñòðóêòóðà ìåòàëëà â çîíå òåïëîâîãî âëèÿíèÿ ïðè ñâàðêå íèçêîóãëåðîäèñòîé ñòàëè è ôðàãìåíò äèàãðàììû ñîñòîÿíèÿ æåëåçî — óãëåðîä 61
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Ó÷àñòîê íåïîëíîé ïåðåêðèñòàëëèçàöèè íàãðåâàåòñÿ äî òåìïåðàòóð 725 ¾ 900 °Ñ.  ñâÿçè ñ íåïîëíîé ïåðåêðèñòàëëèçàöèåé, âûçâàííîé íåäîñòàòî÷íûì âðåìåíåì è òåìïåðàòóðîé íàãðåâà, ñòðóêòóðà ìåòàëëà ñîñòîèò èç ñìåñè ìåëêèõ ïåðåêðèñòàëëèçîâàâøèõñÿ çåðåí è êðóïíûõ çåðåí, êîòîðûå íå óñïåëè ïåðåêðèñòàëëèçîâàòüñÿ. Ñâîéñòâà åãî áîëåå íèçêèå, ÷åì ó ìåòàëëà ó÷àñòêà íîðìàëèçàöèè. Ó÷àñòîê ðåêðèñòàëëèçàöèè íàáëþäàåòñÿ ïðè ñâàðêå ñòàëåé, ïîäâåðãàâøèõñÿ õîëîäíîé äåôîðìàöèè (ïðîêàòó, êîâêå, øòàìïîâêå). Ïðè íàãðåâå äî òåìïåðàòóðû 450 ¾ 725 °Ñ â ýòîé îáëàñòè îñíîâíîãî ìåòàëëà ðàçâèâàåòñÿ ïðîöåññ ðåêðèñòàëëèçàöèè, ïðèâîäÿùèé ê ðîñòó çåðíà, îãðóáëåíèþ ñòðóêòóðû è ðàçóïðî÷íåíèþ ìåòàëëà. Ó÷àñòîê ñèíåëîìêîñòè, íàãðåâàåìûé äî òåìïåðàòóð 200 ¾ 450 °Ñ, ÿâëÿåòñÿ ïåðåõîäíûì îò çîíû òåðìè÷åñêîãî âëèÿíèÿ ê îñíîâíîìó ìåòàëëó.  ýòîé îáëàñòè ìîãóò ïðîòåêàòü ïðîöåññû ñòàðåíèÿ ìåòàëëà â ñâÿçè ñ âûïàäåíèåì êàðáèäîâ è íèòðèäîâ æåëåçà. Ïîíèæàåòñÿ ïëàñòè÷íîñòü è âÿçêîñòü ìåòàëëà. Ïî ñòðóêòóðå ýòîò ó÷àñòîê ïðàêòè÷åñêè íå îòëè÷àåòñÿ îò îñíîâíîãî ìåòàëëà. Òàêèì îáðàçîì, ñâàðíîå ñîåäèíåíèå õàðàêòåðèçóåòñÿ íåîäíîðîäíîñòüþ ñâîéñòâ. Øèðèíà îêîëîøîâíîé çîíû çàâèñèò îò òîëùèíû ìåòàëëà, âèäà è ðåæèìà ñâàðêè. Íàïðèìåð, ïðè ðó÷íîé äóãîâîé ñâàðêå îíà ñîñòàâëÿåò îáû÷íî 5 ¾ 6 ìì. Контрольные вопросы 1. Êàêèå ìîæíî îòìåòèòü îñîáåííîñòè óñëîâèé ïðîòåêàíèÿ ìåòàëëóðãè÷åñêèõ ïðîöåññîâ ïðè ñâàðêå? 2. Êàêèå ôèçèêî-õèìè÷åñêèå ïðîöåññû íàáëþäàþòñÿ ïðè ñâàðêå? 3.  ÷åì çàêëþ÷àþòñÿ ïðîöåññû îêèñëåíèÿ è ðàñêèñëåíèÿ ïðè ñâàðêå, êàê îíè âëèÿþò íà ñâîéñòâà ìåòàëëà øâîâ? 4. Íàçîâèòå îñîáåííîñòè êðèñòàëëèçàöèè ìåòàëëà ñâàðî÷íîé âàííû. 5. Êàêîâû ïðè÷èíû îáðàçîâàíèÿ òðåùèí è ïîð â ìåòàëëå øâîâ? 6. Êàêîâû îñîáåííîñòè ñòðóêòóðû è ñâîéñòâ ìåòàëëà â ñâàðíîì ñîåäèíåíèè? 7. Ïî÷åìó ìåõàíè÷åñêèå ñâîéñòâà ëèòîãî ìåòàëëà øâà âûøå ñâîéñòâ ìåòàëëà â îòëèâêàõ? 8. Êàêèì îáðàçîì ïðè äóãîâîé ñâàðêå ìîæíî óìåíüøèòü øèðèíó çîíû òåðìè÷åñêîãî âëèÿíèÿ â ñâàðíîì ñîåäèíåíèè? 9.  ÷åì çàêëþ÷àåòñÿ âðåäíîå âëèÿíèå ïðèìåñåé ñåðû è ôîñôîðà ïðè ñâàðêå ñòàëåé? 62
НАПРЯЖЕНИЯ И ДЕФОРМАЦИИ ПРИ СВАРКЕ 7.1. Понятия о напряжениях и деформациях Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Гл а в а 7 Ëþáîå ñèëîâîå âîçäåéñòâèå íà òåëî ñîïðîâîæäàåòñÿ âîçíèêíîâåíèåì â íåì íàïðÿæåíèé è ðàçâèòèåì äåôîðìàöèé. Íàïðÿæåíèåì íàçûâàþò ñèëó, îòíåñåííóþ ê åäèíèöå ïëîùàäè ñå÷åíèÿ òåëà: σ = P/F, ãäå σ — íàïðÿæåíèå, ÌÏà; Ð — äåéñòâóþùåå óñèëèå, H; F — ïëîùàäü ïîïåðå÷íîãî ñå÷åíèÿ äåòàëè, ì2.  çàâèñèìîñòè îò õàðàêòåðà ïðèëîæåííûõ ñèë ðàçëè÷àþò íàïðÿæåíèÿ ðàñòÿæåíèÿ, ñæàòèÿ, èçãèáà, êðó÷åíèÿ è ñðåçà. Äåôîðìàöèåé íàçûâàþò èçìåíåíèå ðàçìåðîâ èëè ôîðìû òåëà ïîä äåéñòâèåì ïðèëîæåííûõ ñèë. Äåôîðìàöèè ìîãóò áûòü óïðóãèìè è ïëàñòè÷åñêèìè. Åñëè ðàçìåðû è ôîðìà òåëà âîññòàíàâëèâàþòñÿ ïîñëå ïðåêðàùåíèÿ ñèëîâîãî âîçäåéñòâèÿ, òî òàêàÿ äåôîðìàöèÿ ÿâëÿåòñÿ óïðóãîé. Äåôîðìàöèþ, îñòàþùóþñÿ ïîñëå ñíÿòèÿ íàãðóçêè, íàçûâàþò ïëàñòè÷åñêîé, èëè îñòàòî÷íîé. Ïîìèìî íàïðÿæåíèé è äåôîðìàöèé, âîçíèêàþùèõ â äåòàëÿõ ïîä äåéñòâèåì ïðèëîæåííûõ íàãðóçîê, â íèõ ìîãóò áûòü, òàê íàçûâàåìûå, ñîáñòâåííûå íàïðÿæåíèÿ è äåôîðìàöèè, ñóùåñòâóþùèå â òåëàõ è ïðè îòñóòñòâèè âíåøíèõ ñèë. Ê íèì îòíîñÿòñÿ ñâàðî÷íûå íàïðÿæåíèÿ è äåôîðìàöèè, íàáëþäàåìûå â ñâàðèâàåìûõ äåòàëÿõ.  çàâèñèìîñòè îò ïðîäîëæèòåëüíîñòè ñóùåñòâîâàíèÿ èõ ðàçäåëÿþò íà âðåìåííûå, ñóùåñòâóþùèå â ïåðèîä âûïîëíåíèÿ ñâàðêè, è íà îñòàòî÷íûå, óñòîé÷èâî ñîõðàíÿþùèåñÿ â òå÷åíèå äëèòåëüíîãî âðåìåíè ïîñëå ñâàðêè.  çàâèñèìîñòè îò õàðàêòåðà è îáúåìîâ ðàñïðåäåëåíèÿ íàïðÿæåíèÿ ðàçëè÷àþò îäíîîñíûå (ëèíåéíûå), äâóîñíûå (ïëîñêîñòíûå) è òðåõîñíûå (îáúåìíûå) íàïðÿæåíèÿ, à òàêæå íàïðÿæåíèÿ I ðîäà (â ìàêðîîáúåìàõ òåëà), II ðîäà (â ïðåäåëàõ êðèñòàëëè÷åñêèõ çåðåí ìåòàëëà) è III ðîäà (â ïðåäåëàõ êðèñòàëëè÷åñêîé ðåøåòêè). Äëÿ îïðåäåëåíèÿ ñâàðî÷íûõ íàïðÿæåíèé ðàçðàáîòàíû ñïåöèàëüíûå ðàñ÷åòíûå ìåòîäèêè, îñíîâàííûå íà áàçå òåîðèè óïðóãîñòè è ïëàñòè÷íîñòè ìàòåðèàëîâ. Ïðè ýòîì èñïîëüçóþòñÿ çàâèñèìîñòè èçìåíåíèÿ ïðåäåëà òåêó÷åñòè è ìîäóëÿ óïðóãîñòè îò òåìïåðàòóðû ñ ó÷åòîì òåïëîôèçè÷åñêèõ ñâîéñòâ ìåòàëëîâ. Ñóùåñòâóþò ýêñïåðèìåíòàëüíûå ìåòîäû îïðåäåëåíèÿ îñòàòî÷íûõ íàïðÿæåíèé (ðåíòãåíîâñêèé, ìàãíèòíûé, óëüòðàçâóêîâîé), à 63
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Ðèñ. 7.1. Âèäû ïåðåìåùåíèé ïðè äåôîðìàöèè ñâàðíûõ êîíñòðóêöèé: à — ïðîãèá ( f — ñòðåëà ïðîãèáà); á — óãîë ïîâîðîòà β; ⠗ óêîðî÷åíèå ∆; 㠗 âûõîä èç ïëîñêîñòè ðàâíîâåñèÿ ω òàêæå ìåõàíè÷åñêèå, îñíîâàííûå íà ðàçðåçàíèè ìåòàëëà ñâàðíîãî ñîåäèíåíèÿ íà óçêèå ïîëîñêè, ÷òî ïðèâîäèò ê ñíÿòèþ â íèõ íàïðÿæåíèé. Ïðè ýòîì ñ ïîìîùüþ òåíçîäàò÷èêîâ èçìåðÿþò èçìåíåíèå äåôîðìàöèè â ïîëîñêàõ äî è ïîñëå ðàçðåçêè. Ïî ïîëó÷åííûì ðåçóëüòàòàì èçìåðåíèé âû÷èñëÿþò èìåâøèåñÿ ïîñëå ñâàðêè îñòàòî÷íûå íàïðÿæåíèÿ. Åñëè çíà÷åíèÿ ñâàðî÷íûõ íàïðÿæåíèé äîñòèãàþò ïðåäåëà òåêó÷åñòè ìåòàëëà, òî âîçíèêàåò åãî ïëàñòè÷åñêàÿ äåôîðìàöèÿ, âûçûâàþùàÿ èçìåíåíèå ôîðìû èëè ðàçìåðîâ â ñâàðíîé êîíñòðóêöèè. Ñâàðî÷íûå äåôîðìàöèè îáû÷íî õàðàêòåðèçóþò ïðîãèáàìè ýëåìåíòîâ, óãëàìè ïîâîðîòà, óêîðî÷åíèÿìè, âåëè÷èíàìè âûõîäà òî÷åê òåëà èç ïëîñêîñòè ðàâíîâåñèÿ è äð. (ðèñ. 7.1). Äåôîðìàöèè, ïðèâîäÿùèå ê èçìåíåíèþ ðàçìåðîâ âñåãî èçäåëèÿ, èñêðèâëåíèþ åãî ãåîìåòðè÷åñêèõ îñåé, íàçûâàþò îáùèìè, äåôîðìàöèè, îòíîñÿùèåñÿ ê îòäåëüíûì ó÷àñòêàì, — ìåñòíûìè. Ñâàðî÷íûå äåôîðìàöèè â êîíñòðóêöèÿõ ìîæíî îïðåäåëÿòü ñ ïðèìåíåíèåì îáû÷íûõ èçìåðèòåëüíûõ èíñòðóìåíòîâ: ëèíååê, èçìåðèòåëüíûõ ëåíò, èíäèêàòîðíûõ ãîëîâîê. 7.2. Причины возникновения напряжений и деформаций при сварке Îñíîâíûìè ïðè÷èíàìè âîçíèêíîâåíèÿ ñîáñòâåííûõ íàïðÿæåíèé è äåôîðìàöèé â ñâàðíûõ ñîåäèíåíèÿõ è êîíñòðóêöèÿõ ÿâëÿþòñÿ íåðàâíîìåðíîå íàãðåâàíèå ìåòàëëà ïðè ñâàðêå, ëèòåéíàÿ óñàäêà, ñòðóêòóðíûå è ôàçîâûå ïðåâðàùåíèÿ â çàòâåðäåâàþùåì ìåòàëëå ïðè îõëàæäåíèè. Íåðàâíîìåðíîå íàãðåâàíèå ìåòàëëà. Âñå ìåòàëëû ïðè íàãðåâàíèè ðàñøèðÿþòñÿ, à ïðè îõëàæäåíèè ñæèìàþòñÿ. Ïðîöåññû ñâàðêè ïëàâëåíèåì õàðàêòåðèçóþòñÿ ìåñòíûì íàãðåâîì ìåòàëëà ñ îáðàçîâàíèåì íåðàâíîìåðíîãî òåìïåðàòóðíîãî ïîëÿ â ñâàðíîì ñîåäèíåíèè. Ïðè íàëè÷èè íåïðåðûâíîé ñâÿçè ìåæäó íàãðåòûìè è õîëîäíûìè ó÷àñòêàìè ìåòàëëà ñâàðèâàåìîé äåòàëè â íåì âîçíèêàþò ñæèìàþùèå è ðàñòÿãèâàþùèå âíóòðåííèå íàïðÿæåíèÿ. Ðàññìîòðèì ìåõàíèçì èõ îáðàçîâàíèÿ íà ïðèìåðàõ. Ïðåäñòàâèì ñåáå 64
à — íåçàêðåïëåííîãî; á — çàêðåïëåííîãî; Ò — òåìïåðàòóðà; L — äëèíà ñòåðæíÿ; L′ — íàãðåòàÿ çîíà; ∆L — óäëèíåíèå Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Ðèñ. 7.2. Ìåñòíûé íàãðåâ ñòåðæíÿ: ìåòàëëè÷åñêèé ñòåðæåíü, ñâîáîäíî ëåæàùèé íà ñâàðî÷íîì ñòîëå (ðèñ. 7.2, à). Ïðè ìåñòíîì íàãðåâå â öåíòðàëüíîé ÷àñòè åãî äëèíà L óâåëè÷èòñÿ íà ∆L. Ýòî áóäåò çàâèñåòü îò êîýôôèöèåíòà ëèíåéíîãî ðàñøèðåíèÿ äàííîãî ìåòàëëà, äëèíû íàãðåòîé çîíû è òåìïåðàòóðû íàãðåâà.  ïðîöåññå îõëàæäåíèÿ óäëèíåíèå áóäåò óìåíüøàòüñÿ è ïðè äîñòèæåíèè íà÷àëüíîé òåìïåðàòóðû ñòàíåò ðàâíûì íóëþ. Ïîñëå ïîëíîãî îõëàæäåíèÿ ñòåðæåíü âîññòàíàâëèâàåò ïåðâîíà÷àëüíûå ðàçìåðû è â íåì íå áóäåò íè âíóòðåííèõ íàïðÿæåíèé, íè îñòàòî÷íûõ äåôîðìàöèé. Ïðè ìåñòíîì íàãðåâå òîãî æå ñòåðæíÿ, æåñòêî çàêðåïëåííîãî ñ îáîèõ êîíöîâ (ðèñ. 7.2, á ), âîçìîæíîñòü åãî ñâîáîäíîãî óäëèíåíèÿ èñêëþ÷àåòñÿ. Ïîýòîìó â íåì âîçíèêàþò ñæèìàþùèå âíóòðåííèå íàïðÿæåíèÿ, ïðè îïðåäåëåííûõ çíà÷åíèÿõ êîòîðûõ ïðîèçîéäåò ïëàñòè÷åñêàÿ äåôîðìàöèÿ ñæàòèÿ è íà äëèíå L′ (íàãðåòîé çîíû) ñòåðæåíü ñòàíåò òîëùå, ïðè ýòîì íàïðÿæåíèÿ ÷àñòè÷íî èñ÷åçíóò. Ïðè ïîñëåäóþùåì îõëàæäåíèè ñòåðæåíü äîëæåí óêîðîòèòüñÿ, íî ýòîìó ïðåïÿòñòâóåò åãî æåñòêîå çàêðåïëåíèå, â ðåçóëüòàòå ÷åãî â íåì âîçíèêàþò ðàñòÿãèâàþùèå íàïðÿæåíèÿ. Àíàëîãè÷íûì îáðàçîì âîçíèêàþò âíóòðåííèå íàïðÿæåíèÿ è äåôîðìàöèè ïðè íàïëàâêå âàëèêà íà êðîìêó ìåòàëëè÷åñêîé ïëàñòèíû (ðèñ. 7.3). Íàïëàâëåííûé âàëèê è íàãðåòàÿ ÷àñòü ïëàñòèíû áóäóò ðàñøèðÿòüñÿ è ðàñòÿãèâàòü õîëîäíóþ ÷àñòü, âûçûâàÿ â íåé äåôîðìàöèþ ðàñòÿæåíèÿ ñ èçãèáîì. Ñàì æå âàëèê è íàãðåòàÿ ÷àñòü ïëàñòèíû áóäóò ñæàòû, ïîñêîëüêó èõ òåïëîâîìó ðàñøèðåíèþ ïðåïÿòñòâóåò åå õîëîäíàÿ ÷àñòü.  ðåçóëüòàòå ðàñïðåäåëåíèÿ íàïðÿæåíèé ïëàñòèíà ïðîãíåòñÿ âûïóêëîñòüþ ââåðõ.  ïðîöåññå îñòûâàíèÿ íàïëàâëåííûé âàëèê è íàãðåòàÿ ÷àñòü ïîëîñû, ïðåòåðïåâ ïëàñòè÷åñêóþ äåôîðìàöèþ, áóäóò óêîðà÷èâàòüñÿ. Ýòîìó óêîðî÷åíèþ âíîâü áóäóò ïðåïÿòñòâîâàòü ñëîè õîëîäíîé ÷àñòè ìåòàëëà ïëàñòèíû. Òåïåðü óæå íàïëàâëåííûé ìåòàëë è íàãðåâàâøàÿñÿ ÷àñòü ïëàñòèíû áóäóò ñòÿãèâàòü ó÷àñòêè õîëîäíîãî ìåòàëëà. Îíè ñîæìóòñÿ, è ïëàñòèíà ïðîãíåòñÿ âûïóêëîñòüþ âíèç.  ðåàëüíûõ óñëîâèÿõ èçìåíåíèå òåìïåðàòóðû îò íàãðåòîé ê õîëîäíîé çîíå ïëàñòèíû ïðîèñõî65
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Ðèñ. 7.3. Íàïðÿæåíèÿ è äåôîðìàöèè ïðè íàïëàâêå âàëèêà íà êðîìêó ìåòàëëè÷åñêîé ïëàñòèíû: à — ïðè íàãðåâå; á — ïðè îõëàæäåíèè; σò — ïðåäåë òåêó÷åñòè; — ñæèìàþùèå íàïðÿæåíèÿ; — ðàñòÿãèâàþùèå íàïðÿæåíèÿ äèò ïîñòåïåííî, ïîýòîìó òàêèì æå îáðàçîì ïðîèñõîäèò è ðàñïðåäåëåíèå íàïðÿæåíèé. Ëèòåéíàÿ óñàäêà íàïëàâëåííîãî ìåòàëëà. Ïðè îõëàæäåíèè è çàòâåðäåâàíèè æèäêîãî ìåòàëëà ñâàðî÷íîé âàííû ïðîèñõîäèò åãî óñàäêà. ßâëåíèå óñàäêè îáúÿñíÿåòñÿ òåì, ÷òî ïðè çàòâåðäåâàíèè óâåëè÷èâàåòñÿ ïëîòíîñòü ìåòàëëà, â ðåçóëüòàòå ÷åãî îáúåì åãî óìåíüøàåòñÿ. Ïîñêîëüêó ìåòàëë øâà íåðàçðûâíî ñâÿçàí ñ îñíîâíûì ìåòàëëîì, îñòàþùèìñÿ â íåèçìåííîì îáúåìå è ïðîòèâîäåéñòâóþùèì ýòîé óñàäêå, â ñâàðíîì ñîåäèíåíèè âîçíèêàþò âíóòðåííèå íàïðÿæåíèÿ. Ïðè ñâàðêå ïðîèñõîäÿò ïðîäîëüíàÿ è ïîïåðå÷íàÿ óñàäêè ðàñïëàâëåííîãî ìåòàëëà, â ðåçóëüòàòå ÷åãî â øâå îáðàçóþòñÿ ïðîäîëüíûå è ïîïåðå÷íûå âíóòðåííèå íàïðÿæåíèÿ, âûçûâàþùèå äåôîðìàöèè ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé. Çà ñ÷åò ïðîäîëüíîé óñàäêè âîçíèêàåò äåôîðìàöèÿ èçäåëèé â ïðîäîëüíîì íàïðàâëåíèè îòíîñèòåëüíî îñè øâà, à ïîïåðå÷íàÿ óñàäêà, êàê ïðàâèëî, âûçûâàåò óãëîâûå äåôîðìàöèè â ñâàðíîì ñîåäèíåíèè. Íàïðÿæåíèÿ îò ñòðóêòóðíûõ ïðåâðàùåíèé â ìåòàëëå. Íàðÿäó ñ òåðìè÷åñêèìè íàïðÿæåíèÿìè ïðè ñâàðêå ìîãóò âîçíèêàòü íàïðÿæåíèÿ, îáóñëîâëåííûå ïðåâðàùåíèÿìè è èçìåíåíèÿìè ñòðóêòóðû îñíîâíîãî ìåòàëëà, íàãðåâàâøåãîñÿ âûøå êðèòè÷åñêèõ òåìïåðàòóð. Ïðè ñâàðêå èçäåëèé èç óãëåðîäèñòûõ è âûñîêîëåãèðîâàííûõ ñòàëåé îñîáåííî ëåãêî ìîãóò âîçíèêàòü íàïðÿæåíèÿ ïðè îáðàçîâàíèè ìàðòåíñèòà, îáëàäàþùåãî íàèáîëüøèì óäåëüíûì îáúåìîì. Ïðè ñâàðêå íèçêîóãëåðîäèñòîé ñòàëè â èíòåðâàëå êðèòè÷åñêèõ òåìïåðàòóð Àñ1 è Àñ3, â ñâÿçè ñ òåì, ÷òî êîýôôèöèåíò ëè66
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж íåéíîãî ðàñøèðåíèÿ äëÿ γ-æåëåçà ñîñòàâëÿåò 1,2 · 10−5, à äëÿ α-æåëåçà — 2 · 10−5, íàáëþäàåòñÿ óìåíüøåíèå îáúåìà ïðè íàãðåâàíèè îò Àñ1 äî Àñ3. Ïðè îõëàæäåíèè ðàñïàä àóñòåíèòà ïðîèñõîäèò â èíòåðâàëå Àñ2 ¾ Àñ1, êîãäà ñòàëü ïëàñòè÷íà è èçìåíåíèå îáúåìà ïðîèñõîäèò áåç îáðàçîâàíèÿ íàïðÿæåíèé. Èíàÿ êàðòèíà íàáëþäàåòñÿ ó ëåãèðîâàííûõ ñòàëåé, ñêëîííûõ ê çàêàëêå. Ðàñïàä àóñòåíèòà â íèõ ïðîèñõîäèò ïðè áîëåå íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ (200 ¾ 300 °Ñ), êîãäà ìåòàëë îáëàäàåò âûñîêîé ïðî÷íîñòüþ è ìåíüøåé ïëàñòè÷íîñòüþ. Òàêîå ïðåâðàùåíèå ñîïðîâîæäàåòñÿ âîçíèêíîâåíèåì ñòðóêòóðíûõ íàïðÿæåíèé. Ðàñòÿãèâàþùèå íàïðÿæåíèÿ îò ñòðóêòóðíûõ ïðåâðàùåíèé âûçûâàþò äîïîëíèòåëüíîå óâåëè÷åíèå äåôîðìàöèé, êîòîðûå â ìàëîïëàñòè÷íûõ ñïëàâàõ ìîãóò ïðèâåñòè ê îáðàçîâàíèþ òðåùèí, ïîýòîìó ñâàðî÷íûå íàïðÿæåíèÿ â çàêàëèâàþùèõñÿ ñòàëÿõ áîëåå îïàñíû. Äëÿ ñâàðêè òàêèõ ìàòåðèàëîâ íåîáõîäèìî ðàçðàáàòûâàòü áîëåå ñëîæíûé òåõíîëîãè÷åñêèé ïðîöåññ. Ìåõàíè÷åñêîå äåôîðìèðîâàíèå. Íàïðÿæåíèÿ â ñâàðíûõ êîíñòðóêöèÿõ äîïîëíèòåëüíî ìîãóò áûòü âûçâàíû ìåõàíè÷åñêèì óïðóãèì èëè ïëàñòè÷åñêèì äåôîðìèðîâàíèåì ìàòåðèàëà ïðè âûïîëíåíèè îïåðàöèé ñáîðêè, ìîíòàæà èëè ïðàâêè èçäåëèé. Âîçíèêàþùèå ïðè ýòîì íàïðÿæåíèÿ ìîãóò ñêëàäûâàòüñÿ ñî ñâàðî÷íûìè è ñóùåñòâåííî âëèÿòü íà îáùåå ðàñïðåäåëåíèå èõ â èçäåëèè. 7.3. Уменьшение сварочных напряжений Ïðåäîòâðàùåíèå ñâàðî÷íûõ íàïðÿæåíèé è äåôîðìàöèé ÿâëÿåòñÿ ñëîæíîé çàäà÷åé. Ìåðîïðèÿòèÿ ïî èõ ñíèæåíèþ ìîãóò îñóùåñòâëÿòüñÿ íà ðàçëè÷íûõ ñòàäèÿõ ñîçäàíèÿ ñâàðíûõ êîíñòðóêöèé: äî ñâàðêè — íà ñòàäèè ïðîåêòèðîâàíèÿ ñàìîé êîíñòðóêöèè è ðàçðàáîòêè òåõíîëîãè÷åñêîãî ïðîöåññà åå èçãîòîâëåíèÿ, âî âðåìÿ âûïîëíåíèÿ ñâàðêè ñîåäèíåíèé è ïîñëå âûïîëíåíèÿ ñâàðî÷íûõ ðàáîò. Íà ïåðâîé ñòàäèè î÷åíü ìíîãîå çàâèñèò îò âûáîðà íàèáîëåå ðàöèîíàëüíûõ êîíñòðóêòèâíûõ è òåõíîëîãè÷åñêèõ ðåøåíèé.  ïðîöåññå êîíñòðóèðîâàíèÿ ñâàðíûõ êîíñòðóêöèé íåîáõîäèìî: • ñòðåìèòüñÿ ê óìåíüøåíèþ ðàñ÷åòíûõ êîëè÷åñòâ íàïëàâëÿåìîãî ýëåêòðîäíîãî è ðàñïëàâëÿåìîãî îñíîâíîãî ìåòàëëîâ, à ñëåäîâàòåëüíî, ñíèæåíèþ òåïëîâëîæåíèÿ ïðè ñâàðêå çà ñ÷åò óìåíüøåíèÿ ñå÷åíèé ñâàðíûõ øâîâ è èõ ÷èñëà â êîíñòðóêöèè; • íå äîïóñêàòü â êîíñòðóêöèÿõ ÷ðåçìåðíûõ ñêîïëåíèé è ïåðåñå÷åíèé ñâàðíûõ øâîâ, îñîáåííî íà ó÷àñòêàõ ñ ìàêñèìàëüíûì âîçäåéñòâèåì ïðèêëàäûâàåìûõ íàãðóæåíèé; • èñïîëüçîâàòü ñèììåòðè÷íîå ðàñïîëîæåíèå ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé îòíîñèòåëüíî îáùåãî öåíòðà òÿæåñòè èçäåëèÿ ñ öåëüþ âçàèìíîãî óðàâíîâåøèâàíèÿ âîçíèêàþùèõ èçãèáàþùèõ ìîìåíòîâ; • ðàöèîíàëüíî âûáèðàòü òèï ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé, îòäàâàÿ ïðåèìóùåñòâî ñòûêîâûì ñîåäèíåíèÿì. 67
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж  ïðîöåññå âûïîëíåíèÿ ñâàðî÷íûõ ðàáîò áîëüøîå çíà÷åíèå èìååò âûáîð ðàöèîíàëüíîé ïîñëåäîâàòåëüíîñòè âûïîëíåíèÿ ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé â êîíñòðóêöèè. Ïðè ýòîì ñëåäóåò ñòðåìèòüñÿ ê äîñòèæåíèþ âçàèìîóðàâíîâåøèâàíèÿ âîçìîæíûõ äåôîðìàöèé îò ïîñëåäîâàòåëüíî âûïîëíÿåìûõ øâîâ, à çàìûêàþùèå ñîåäèíåíèÿ, ñîçäàþùèå æåñòêèé êîíòóð â èçäåëèè, ñâàðèâàòü â ïîñëåäíþþ î÷åðåäü. Êàæäûé ïîñëåäóþùèé âàëèê ïðè ìíîãîñëîéíîé ñâàðêå ðåêîìåíäóåòñÿ âûïîëíÿòü â íàïðàâëåíèè, îáðàòíîì ïðåäûäóùåìó. Ïðè ðó÷íîé è ìåõàíèçèðîâàííîé ñâàðêå øâû áîëüøîé ïðîòÿæåííîñòè ðåêîìåíäóåòñÿ âûïîëíÿòü â îáðàòíîñòóïåí÷àòîì ïîðÿäêå. Ðåêîìåíäóåòñÿ çàêðåïëÿòü óçëû â æåñòêèõ ïðèñïîñîáëåíèÿõ, à âûïîëíåíèå ñâàðêè îñóùåñòâëÿòü íà ðåæèìàõ ñ ìåíüøèìè çíà÷åíèÿìè ïîãîííîé ýíåðãèè.  íåêîòîðûõ ñëó÷àÿõ ïðèìåíÿþò ïðåäâàðèòåëüíóþ äåôîðìàöèþ êðîìîê ñâàðèâàåìûõ çàãîòîâîê, îáðàòíóþ ïî çíàêó îæèäàåìûì ñâàðî÷íûì äåôîðìàöèÿì, à òàêæå ïðåäâàðèòåëüíûé èëè ñîïóòñòâóþùèé ïîäîãðåâ, îñîáåííî äëÿ ìàòåðèàëîâ, ñêëîííûõ ê çàêàëêå. Ïîñëå ñâàðêè äëÿ ñíÿòèÿ ñâàðî÷íûõ íàïðÿæåíèé ïðèìåíÿþò òåðìè÷åñêóþ îïåðàöèþ îòïóñêà. Îòïóñê ïîñëå ñâàðêè ÿâëÿåòñÿ íàèáîëåå ýôôåêòèâíûì ñïîñîáîì óìåíüøåíèÿ îñòàòî÷íûõ íàïðÿæåíèé è îäíîâðåìåííî ïîçâîëÿåò óëó÷øèòü ïëàñòè÷åñêèå ñâîéñòâà ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé. Îòïóñê ìîæåò áûòü îáùèì, ïðè êîòîðîì íàãðåâàåòñÿ âñå èçäåëèå, è ìåñòíûì, êîãäà íàãðåâó ïîäâåðãàþò ëèøü åãî ÷àñòü â çîíå ñâàðíîãî ñîåäèíåíèÿ. Ïðåèìóùåñòâî îáùåãî îòïóñêà ñîñòîèò â òîì, ÷òî ñíèæåíèå íàïðÿæåíèé ïðîèñõîäèò âî âñåé ñâàðíîé êîíñòðóêöèè íåçàâèñèìî îò åå ñëîæíîñòè. Íàèáîëåå ÷àñòî ïðèìåíÿþò âûñîêèé îòïóñê ïðè òåìïåðàòóðå íàãðåâà 550 ¾ 680 °Ñ. Îïåðàöèÿ îòïóñêà âûïîëíÿåòñÿ â òðè ñòàäèè: íàãðåâ, âûäåðæêà ïðè îïðåäåëåííîé òåìïåðàòóðå è îõëàæäåíèå. Âûäåðæêà îáû÷íî ñîñòàâëÿåò 2 ¾ 4 ÷, ïîñëå ÷åãî ïðîèçâîäèòñÿ åñòåñòâåííîå îõëàæäåíèå íà âîçäóõå. Ìåñòíûé îòïóñê ïðèìåíÿþò äëÿ ñíÿòèÿ îñòàòî÷íûõ íàïðÿæåíèé è âîññòàíîâëåíèÿ ïëàñòè÷åñêèõ ñâîéñòâ â çîíå ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé. Äëÿ ñíÿòèÿ îñòàòî÷íûõ íàïðÿæåíèé èñïîëüçóþò òàêæå ìåõàíè÷åñêèå ñïîñîáû îáðàáîòêè ïîñëå ñâàðêè — ïðîêîâêó, ïðîêàòêó, âèáðàöèþ, îáðàáîòêó âçðûâîì è äðóãèå îïåðàöèè, îñíîâàííûå íà ñîçäàíèè ïëàñòè÷åñêîé äåôîðìàöèè ìåòàëëà ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé, ïðèâîäÿùåé ê ñíèæåíèþ ðàñòÿãèâàþùèõ îñòàòî÷íûõ íàïðÿæåíèé. 7.4. Устранение сварочных деформаций  òåõ ñëó÷àÿõ, êîãäà íå óäàåòñÿ ïðåäóïðåäèòü âîçíèêíîâåíèå îñòàòî÷íûõ äåôîðìàöèé è îíè âûõîäÿò çà ïðåäåëû äîïóñòèìûõ, èõ óñòðàíåíèÿ äîáèâàþòñÿ èñêóññòâåííûì ïóòåì ñ ïîìîùüþ îïå68
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж ðàöèè ïðàâêè.  çàâèñèìîñòè îò êîíñòðóêöèè èçäåëèÿ, âåëè÷èíû äåôîðìàöèè, òèïà ìàòåðèàëà è åãî òåðìè÷åñêîãî ñîñòîÿíèÿ èñïîëüçóþò òðè îñíîâíûõ âèäà ïðàâêè: õîëîäíóþ ñ ïðèìåíåíèåì ñòàòè÷åñêèõ èëè äèíàìè÷åñêèõ íàãðóæåíèé, ñ ìåñòíûì íàãðåâîì, ñ îáùèì íàãðåâîì. Õîëîäíàÿ ïðàâêà îñíîâàíà íà ðàñòÿæåíèè ñæàòûõ ó÷àñòêîâ äåôîðìèðîâàííîãî ìåòàëëà.  çàâèñèìîñòè îò êîíñòðóêöèè, âèäà è âåëè÷èíû äåôîðìàöèè õîëîäíóþ ïðàâêó ìîæíî âûïîëíÿòü ðàçëè÷íûìè ñïîñîáàìè. Íàèáîëåå ïðîñòîé — ïðîêîâêà ñæàòîé ÷àñòè èçäåëèÿ. Åå ïðèìåíÿþò äëÿ ñðàâíèòåëüíî íåáîëüøèõ èçäåëèé èç òîíêîëèñòîâûõ ìàòåðèàëîâ. Òàêèì æå îáðàçîì óäàåòñÿ óñòðàíÿòü âûïó÷èíû â ëèñòîâûõ äåòàëÿõ, ïðîèçâîäÿ ïðîêîâêó ñ êðàåâ äåòàëè è ïåðåìåùàÿñü ê åå öåíòðó. Íàèáîëåå ÷àñòî õîëîäíóþ ïðàâêó ïðîèçâîäÿò ñ ïðèëîæåíèåì ñòàòè÷åñêèõ, áåçóäàðíûõ íàãðóçîê. Äëÿ ýòîé æå öåëè èñïîëüçóþò ðó÷íûå ïðåññû, ÷àùå âèíòîâûå, ñïåöèàëüíûå ïðàâî÷íûå ïðèñïîñîáëåíèÿ, ñòàëüíûå ïóàíñîíû äëÿ îáæàòèÿ íà ìåõàíèçèðîâàííûõ ïðåññàõ, à òàêæå ïðîêàòêó íà òðåõâàëêîâûõ ñòàíàõ èëè ðàñòÿæåíèå íà ñïåöèàëüíûõ ñòàíêàõ. Äëÿ òåë âðàùåíèÿ èç òîíêîëèñòîâûõ ìàòåðèàëîâ ìîãóò ïðèìåíÿòüñÿ îáêàòêà ñòàëüíûìè ðîëèêàìè èëè êàëèáðîâêà íà ðàñïîðíîì ïðèñïîñîáëåíèè è íà ðàçæèìíûõ ïóàíñîíàõ (ðèñ. 7.4). Ïðàâêà ìåñòíûì íàãðåâîì îñíîâàíà íà ðàçâèòèè ïëàñòè÷åñêîãî äåôîðìèðîâàíèÿ ñæàòèåì ðàñòÿíóòûõ ó÷àñòêîâ êîíñòðóêöèè. Ïðè ïðàâêå ýòèì ìåòîäîì îáû÷íî íàãðåâàþò ðàñòÿíóòóþ ÷àñòü äåôîðìèðîâàííîé äåòàëè. Íàãðåâ ïðîèçâîäÿò â îòäåëüíûõ ó÷àñòêàõ (ðèñ. 7.5). Ïðè ýòîì ðàñøèðåíèþ ìåòàëëà ïðåïÿòñòâóþò îêðóæàþùèå åãî õîëîäíûå ÷àñòè äåòàëè.  ýòèõ ó÷àñòêàõ ìåòàëë èñïûòûâàåò ïëàñòè÷åñêóþ äåôîðìàöèþ ñæàòèÿ è óêîðî÷åíèå ðàñòÿíóòûõ âîëîêîí ìåòàëëà. Ïðè ïîñëåäóþùåì îõëàæäåíèè ýòè ó÷àñòêè, ñîêðàùàÿñü, âûïðÿìëÿþò èçäåëèå. Ïðè ïðàâêå âûïó÷èí ëèñòîâûõ äåòàëåé íàãðåâàþò âûïóêëóþ ÷àñòü â îòäåëüíûõ òî÷êàõ â øàõìàòíîì ïîðÿäêå. Êàæäûé íàãðåòûé ó÷àñòîê ñòðåìèòñÿ ðàñøèðèòüñÿ, Ðèñ. 7.4. Ìåõàíèçèðîâàííàÿ ïðàâêà äåòàëåé òåë âðàùåíèÿ: à — ðîëèêàìè; á — íà ðàñïîðíîì ïðèñïîñîáëåíèè; ⠗ íà ðàçæèìíîì ïóàíñîíå; 1 — ðîëèê; 2 — äåòàëü; 3 — ïóàíñîí; 4 — êëèí; 5 — ðàñïîð 69
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж íî çà ñ÷åò ïðîòèâîäåéñòâèÿ ñî ñòîðîíû îêðóæàþùåãî õîëîäíîãî ìåòàëëà â íåì âîçíèêàþò ïëàñòè÷åñêèå äåôîðìàöèè ñæàòèÿ. Ïîñëå îõëàæäåíèÿ äèàìåòð íàãðåâàåìîé îêðóæíîñòè óìåíüøàåòñÿ, ÷òî è ïðèâîäèò ê èñ÷åçíîâåíèþ âûïó÷èíû. Íàãðåâ ìîæíî ïðîèçâîäèòü ãàçîâîé ãîÐèñ. 7.5. Ïðàâêà ìåñòíûì íàãðåâîì: ðåëêîé, ýëåêòðè÷åñêîé äóãîé, óãîëüíûì ýëåêòðîäîì, íà ìàøèà — ïî ðåáðó; á — ïî ïëîñêîñòè; 1 — ìåñòà íàãðåâà; f — ñòðåëà ïðîãèáà íàõ äëÿ òî÷å÷íîé ñâàðêè. Ïðàâêà óáûñòðÿåòñÿ ïðè ñî÷åòàíèè ìåñòíîãî íàãðåâà ñ ïðèëîæåíèåì ñòàòè÷åñêèõ íàãðóçîê ïðè èñïîëüçîâàíèè ñïåöèàëüíûõ ïðàâî÷íûõ ïðèñïîñîáëåíèé. Ïðàâêó ñ îáùèì íàãðåâîì ïðîèçâîäÿò òàêæå â ñïåöèàëüíûõ ïðàâî÷íûõ ïðèñïîñîáëåíèÿõ, â êîòîðûõ êîíñòðóêöèÿ ôèêñèðóåòñÿ â íóæíîì ïîëîæåíèè ñ ïðåäâàðèòåëüíûì íàòÿãîì. Çàòåì ïðèñïîñîáëåíèå ñ èçäåëèåì çàãðóæàåòñÿ â ïå÷ü è ïîäâåðãàåòñÿ îáùåìó íàãðåâó. Íàãðåòûé ìåòàëë ïëàñòè÷åñêè äåôîðìèðóåòñÿ â ïðèñïîñîáëåíèè è ïðè ïîñëåäóþùåì îõëàæäåíèè ñîõðàíÿåò ïðèäàííóþ åìó ôîðìó. Òàêóþ ïðàâêó ìîæíî ñî÷åòàòü ñ îïåðàöèåé îáùåé òåðìè÷åñêîé îáðàáîòêè êîíñòðóêöèè. Îäíàêî ýòîò ìåòîä òðåáóåò ïðèìåíåíèÿ äîðîãîñòîÿùèõ ïðèñïîñîáëåíèé èç äåôèöèòíûõ ìàòåðèàëîâ. Íåîáõîäèìî îòìåòèòü, ÷òî ïðàâêà ÿâëÿåòñÿ îïåðàöèåé íåæåëàòåëüíîé â òåõíîëîãè÷åñêîì ïðîöåññå. Íåîáõîäèìî ñòðåìèòüñÿ çà ñ÷åò òùàòåëüíîãî àíàëèçà âñåõ ñòàäèé èçãîòîâëåíèÿ êîíñòðóêöèé çàðàíåå ïðåäóñìîòðåòü â òåõíîëîãè÷åñêîì ïðîöåññå ìåðîïðèÿòèÿ, ïîçâîëÿþùèå èñêëþ÷èòü èëè ñâåñòè ê ìèíèìóìó âîçìîæíîñòü ïîÿâëåíèÿ îñòàòî÷íûõ äåôîðìàöèé â ñâàðíûõ èçäåëèÿõ. Контрольные вопросы 1. Êàêîâû ðàçëè÷èÿ â ïîíÿòèÿõ «íàïðÿæåíèÿ» è «äåôîðìàöèè»? 2. Ðàññêàæèòå î êëàññèôèêàöèè íàïðÿæåíèé è äåôîðìàöèé â ñâàðíûõ ñîåäèíåíèÿõ. 3. Êàêîâû ïðè÷èíû âîçíèêíîâåíèÿ íàïðÿæåíèé è äåôîðìàöèé â ñâàðíûõ êîíñòðóêöèÿõ? 4. Êàêèå ìåðû èñïîëüçóþò äëÿ ñíèæåíèÿ ðàçâèòèÿ íàïðÿæåíèé è äåôîðìàöèé â ñâàðíûõ êîíñòðóêöèÿõ? 5. Êàêîâû ñïîñîáû óñòðàíåíèÿ âîçíèêøèõ äåôîðìàöèé â ñâàðíûõ êîíñòðóêöèÿõ? 6. Êàêèì îáðàçîì ìîæíî óìåíüøèòü äåôîðìàöèè çà ñ÷åò èçìåíåíèÿ óñëîâèé ñâàðêè? 70
СВАРИВАЕМОСТЬ МЕТАЛЛОВ И СВОЙСТВА СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ 8.1. Понятие о свариваемости металлов Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Гл а в а 8 Ïîä ñâàðèâàåìîñòüþ ìåòàëëîâ ïî ÃÎÑÒ 26001—84 ïîíèìàþò èõ ñâîéñòâî, õàðàêòåðèçóþùåå ñïîñîáíîñòü îáðàçîâûâàòü ïðè óñòàíîâëåííîé òåõíîëîãèè ñâàðêè ñîåäèíåíèÿ ñ òðåáóåìûì êîìïëåêñîì ñâîéñòâ, îáóñëîâëåííûì óñëîâèÿìè ýêñïëóàòàöèè êîíñòðóêöèè. Ðàçëè÷àþò ïîíÿòèÿ ôèçè÷åñêîé è òåõíîëîãè÷åñêîé ñâàðèâàåìîñòè. Ïîä ôèçè÷åñêîé ñâàðèâàåìîñòüþ ïîíèìàþò ñâîéñòâî ìàòåðèàëîâ îáðàçîâûâàòü ìîíîëèòíîå íåðàçúåìíîå ñîåäèíåíèå ñ óñòàíîâëåíèåì â íåì õèìè÷åñêèõ ñâÿçåé. Ôèçè÷åñêîé ñâàðèâàåìîñòüþ îáëàäàþò ïðàêòè÷åñêè âñå îäíîðîäíûå ìåòàëëû è áîëüøèíñòâî èõ ñî÷åòàíèé. Êà÷åñòâî ñîåäèíåíèÿ âî ìíîãîì çàâèñèò îò ïðèìåíÿåìîé òåõíîëîãèè ñâàðêè, ïîýòîìó ââîäèòñÿ ïîíÿòèå òåõíîëîãè÷åñêîé ñâàðèâàåìîñòè ìåòàëëîâ, îïðåäåëÿþùåé èõ ðåàêöèþ íà âîçäåéñòâèå êîíêðåòíûõ óñëîâèé ñâàðêè è ñïîñîáíîñòü ïðè ýòîì îáðàçîâûâàòü ñîåäèíåíèå ñ òðåáóåìûìè ñâîéñòâàìè. Ñâàðèâàåìîñòü íå ÿâëÿåòñÿ íåèçìåííûì ñâîéñòâîì ìàòåðèàëà, ïîäîáíî åãî ôèçè÷åñêèì õàðàêòåðèñòèêàì. Îíà çàâèñèò îò ñïîñîáà è ðåæèìîâ ñâàðêè, ñîñòàâà ïðèñàäî÷íîãî ìåòàëëà, ôëþñà, ïîêðûòèÿ, çàùèòíîãî ãàçà, ñîïðîâîæäàþùèõ óñëîâèé (íàïðèìåð, ïîäîãðåâ) è ò. ï. Ïîíÿòèå ñâàðèâàåìîñòè ÿâëÿåòñÿ êîìïëåêñíûì è õàðàêòåðèçóåòñÿ ñîâîêóïíîñòüþ ñâîéñòâ ñîåäèíåíèé â çàâèñèìîñòè îò ïðèðîäû ìåòàëëà è óñëîâèé ýêñïëóàòàöèè. Ïîýòîìó äëÿ îöåíêè ñâàðèâàåìîñòè ïðîâîäÿò ðÿä èñïûòàíèé, âûáîð êîòîðûõ îáóñëîâëåí íàçíà÷åíèåì ñâàðíîé êîíñòðóêöèè è òåìè èçìåíåíèÿìè â ñòðóêòóðå è ñâîéñòâàõ, êîòîðûå ïðîèñõîäÿò â ìàòåðèàëå ïîä âëèÿíèåì ñâàðêè. Îñíîâíûìè ïîêàçàòåëÿìè ñâàðèâàåìîñòè ìåòàëëîâ è èõ ñïëàâîâ ÿâëÿþòñÿ îêèñëÿåìîñòü ìåòàëëà â óñëîâèÿõ ñâàðêè, ñîïðîòèâëÿåìîñòü îáðàçîâàíèþ ãîðÿ÷èõ è õîëîäíûõ òðåùèí, ÷óâñòâèòåëüíîñòü ìåòàëëà ê òåïëîâîìó âîçäåéñòâèþ ñâàðêè, îáðàçîâàíèþ ïîð, ñîîòâåòñòâèå ñâîéñòâ ñâàðíîãî ñîåäèíåíèÿ çàäàííûì ýêñïëóàòàöèîííûì òðåáîâàíèÿì. Ïðè îöåíêå òåõíîëîãè÷åñêîé ñâàðèâàåìîñòè öåëåñîîáðàçíî èñïîëüçîâàòü äèôôåðåíöèðîâàííûé ïîäõîä: ñ îäíîé ñòîðîíû, ðàññìàòðèâàÿ ïîâåäåíèå ìåòàëëà â ñâàðî÷íîé âàííå è èçìåíåíèå åãî ñâîéñòâ â ðåçóëüòàòå âçàèìîäåéñòâèÿ ñ îêðóæàþùåé ñðåäîé (ãàçàìè è øëàêàìè), à òàêæå êðèñòàëëèçàöèè â óñëîâèÿõ ñâàðî÷íîãî ïðîöåññà (ìåòàëëóðãè÷åñêàÿ ñâàðèâàåìîñòü); 71
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж ñ äðóãîé ñòîðîíû, îöåíèâàÿ ðåàêöèþ ìåòàëëà íà òåïëîâûå âîçäåéñòâèÿ â òåõ èëè èíûõ óñëîâèÿõ ñâàðêè (òåïëîâàÿ ñâàðèâàåìîñòü). Îöåíêà ñ ìåòàëëóðãè÷åñêèõ ïîçèöèé íåîáõîäèìà äëÿ âûáîðà ñïîñîáà è ñðåäñòâ çàùèòû è îáðàáîòêè âàííû. 8.2. Оценка свариваемости металлов Îöåíêà òåïëîâîé ñâàðèâàåìîñòè âàæíà äëÿ âûáîðà îïòèìàëüíîãî òåðìè÷åñêîãî öèêëà ñâàðêè, ò. å. èñòî÷íèêà íàãðåâà è ðåæèìà. Òàêîé äèôôåðåíöèðîâàííûé ïîäõîä ê îöåíêå ñâàðèâàåìîñòè ïîçâîëÿåò óïðîñòèòü âûáîð íàèáîëåå öåëåñîîáðàçíîãî òåõíîëîãè÷åñêîãî âàðèàíòà âûïîëíåíèÿ ñâàðíîãî ñîåäèíåíèÿ.  çàâèñèìîñòè îò ñâîéñòâ ñâàðèâàåìîãî ìåòàëëà è òðåáîâàíèé, ïðåäúÿâëÿåìûõ ê ñâàðíîìó ñîåäèíåíèþ, îöåíêó ñâàðèâàåìîñòè ìîæíî ïðîâîäèòü ïî ðàçëè÷íûì ïîêàçàòåëÿì: ïî äàííûì èçìåíåíèÿ ñòðóêòóðû ìåòàëëà, ìåõàíè÷åñêèõ ñâîéñòâ ñîåäèíåíèÿ, ñêëîííîñòè ê îáðàçîâàíèþ îïðåäåëåííûõ äåôåêòîâ è äð. Îöåíêó ñòðóêòóðû ìåòàëëà ðàçëè÷íûõ îáëàñòåé ñâàðíîãî ñîåäèíåíèÿ ïðîâîäÿò ïî ðàâíîâåñíûì äèàãðàììàì ñîñòîÿíèÿ è òåðìîêèíåòè÷åñêèì ãðàôèêàì ñòðóêòóðíî-ôàçîâûõ ïðåâðàùåíèé â ñâàðèâàåìûõ ìàòåðèàëàõ. Ïîëó÷àåìûå äàííûå äîïîëíÿþò ðåçóëüòàòàìè èññëåäîâàíèé ìåõàíè÷åñêèõ ñâîéñòâ ìåòàëëà, âûïîëíÿåìûõ íà ñïåöèàëüíûõ ìàøèíàõ. Òàêèå èñïûòàíèÿ ïîçâîëÿþò ïðîâîäèòü èìèòàöèþ ñâàðî÷íûõ òåðìè÷åñêèõ öèêëîâ ëþáîãî ó÷àñòêà ñâàðíîãî ñîåäèíåíèÿ è ïîëó÷àòü ðåçóëüòàòû ïî èõ âîçäåéñòâèþ íà ñòðóêòóðó è ñâîéñòâà ìåòàëëà. Äëÿ ýòîé æå öåëè èñïîëüçóþò è ñïåöèàëüíûå òåõíîëîãè÷åñêèå ïðîáû, íàïðèìåð òàê íàçûâàåìóþ âàëèêîâóþ ïðîáó (ÃÎÑÒ 13585— 68). Äëÿ ýòîãî íà ïëàñòèíû ìåòàëëà òîëùèíîé 14¾ 30 ìì íàïëàâëÿþò âàëèêè íà ðåæèìàõ ñ ðàçëè÷íîé ïîãîííîé ýíåðãèåé (ðèñ. 8.1). Èç ïëàñòèí âûðåçàþò ïîïåðå÷íûå îáðàçöû äëÿ èñïûòàíèé íà ñòàòè÷åñêèé 3 è óäàðíûé 2 èçãèá, à òàêæå äëÿ îïðåäåëåíèÿ òâåðäîñòè è ñòðóêòóðû 1. Âàëèêîâàÿ ïðîáà ïîçâîëÿåò îöåíèòü âëèÿíèå òåõíîëîãèè ñâàðêè íà ñâîéñòâà è ñòðóêòóðó ìåòàëëà â ñîåäèíåíèè. Îïðåäåëåíèå ìåõàíè÷åñêèõ ñâîéñòâ ìåòàëëà ñâàðíîãî ñîåäèíåíèÿ è îòäåëüíûõ åãî ó÷àñòêîâ äëÿ îöåíêè ñâàðèâàåìîñòè ïðîâîäÿò ïî ÃÎÑÒ 6996 — 66, êîòîðûé ïðåäóñìàòðèâàåò èñïûòàíèÿ íà ñòàòè÷åñêîå ðàñòÿæåíèå, óäàðíûé èçãèá, ñòàðåíèå, òâåðäîñòü. Î ñâàðèâàåìîñòè ñóäÿò èëè ïî íîðìàòèâíûì çíà÷åíèÿì ñîîòâåòñòâóþùèõ ñâîéñòâ, èëè ïî îòíîøåíèþ èõ ê àíàëîãè÷íîìó ñâîéñòâó îñíîâíîãî ìåòàëëà. Òàêæå îöåíêó ñâàðèâàåìîñòè ïðîâîäÿò îïðåäåëåíèåì ñêëîííîñòè ìåòàëëîâ ê îáðàçîâàíèþ äåôåêòîâ. Ãîðÿ÷èå òðåùèíû ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé õðóïêèå ìåæêðèñòàëëè÷åñêèå ðàçðóøåíèÿ ìåòàëëà øâà 72
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Ðèñ. 8.1. Âàëèêîâàÿ ïðîáà äëÿ îöåíêè ñâàðèâàåìîñòè: à — îáðàçåö âàëèêîâîé ïðîáû; á — ðàçìåòêà îáðàçöîâ äëÿ èññëåäîâàíèÿ ñòðóêòóðû (1), èñïûòàíèé íà óäàðíûé (2 ) è ñòàòè÷åñêèé (3) èçãèá; S — òîëùèíà îáðàçöà è îêîëîøîâíîé çîíû, âîçíèêàþùèå â òâåðäî-æèäêîì ñîñòîÿíèè â ïðîöåññå êðèñòàëëèçàöèè. Ïðè êðèñòàëëèçàöèè æèäêèé ìåòàëë øâà ïåðåõîäèò â æèäêî-òâåðäîå, çàòåì â òâåðäî-æèäêîå è, íàêîíåö, â òâåðäîå ñîñòîÿíèå.  òâåðäî-æèäêîì ñîñòîÿíèè îáðàçóåòñÿ ñêåëåò èç êðèñòàëëèòîâ çàòâåðäåâøåãî ìåòàëëà (òâåðäîé ôàçû), â ïðîìåæóòêàõ êîòîðîãî íàõîäèòñÿ åùå æèäêèé ðàñïëàâ. Ìåòàëë â òàêîì ñîñòîÿíèè îáëàäàåò î÷åíü íèçêîé äåôîðìàöèîííîé ñïîñîáíîñòüþ è ìàëîé ïðî÷íîñòüþ. Êîãäà ìåòàëë ïîëíîñòüþ çàêðèñòàëëèçóåòñÿ, åãî ïëàñòè÷íîñòü è ïðî÷íîñòü âîçðàñòóò. Òåìïåðàòóðíûé èíòåðâàë, â êîòîðîì ìåòàëë íàõîäèòñÿ â òâåðäî-æèäêîì ñîñòîÿíèè ñ íèçêîé ïëàñòè÷íîñòüþ è ïðî÷íîñòüþ, íàçûâàþò òåìïåðàòóðíûì èíòåðâàëîì õðóïêîñòè. Ïðè îõëàæäåíèè îäíîâðåìåííî ñ êðèñòàëëèçàöèåé â ýòîì èíòåðâàëå íà÷èíàþòñÿ óñàäêà è ëèíåéíîå ñîêðàùåíèå øâà, âåäóùèå ê âîçíèêíîâåíèþ âíóòðåííèõ íàïðÿæåíèé è äåôîðìàöèé, êîòîðûå ïðèâîäÿò ê îáðàçîâàíèþ ãîðÿ÷èõ òðåùèí. Ãîðÿ÷èå òðåùèíû ìîãóò îáðàçîâûâàòüñÿ êàê âäîëü, òàê è ïîïåðåê øâà. Äëÿ îöåíêè ñâàðèâàåìîñòè ìåòàëëîâ ïî êðèòåðèþ ñîïðîòèâëÿåìîñòè ãîðÿ÷èì òðåùèíàì ïðèìåíÿþò äâà îñíîâíûõ âèäà èñïûòàíèé: íà ìàøèíàõ è ñâàðêó òåõíîëîãè÷åñêèõ ïðîá. Ïðè ìàøèííûõ èñïûòàíèÿõ ñâàðèâàåìûé îáðàçåö ðàñòÿãèâàþò èëè èç73
à — ñ óãëîâûìè øâàìè; á — ñî ñòûêîâûìè øâàìè; 1 — êîíòðîëüíûé øîâ Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Ðèñ. 8.2. Òåõíîëîãè÷åñêàÿ ïðîáà äëÿ îöåíêè ñêëîííîñòè ê òðåùèíàì: ãèáàþò âî âðåìÿ ñâàðêè. Ýòà äåôîðìàöèÿ èìèòèðóåò ñâàðî÷íóþ äåôîðìàöèþ. Ñêëîííîñòü ìàòåðèàëà ê ãîðÿ÷èì òðåùèíàì îöåíèâàþò ïî êðèòè÷åñêîé âåëè÷èíå èëè ñêîðîñòè äåôîðìèðîâàíèÿ îáðàçöà, ïðè êîòîðûõ â íåì âîçíèêàþò òðåùèíû. ×åì âûøå ñêîðîñòü äåôîðìàöèè èëè åå âåëè÷èíà äëÿ îáðàçîâàíèÿ òðåùèíû, òåì âûøå ñîïðîòèâëÿåìîñòü ìàòåðèàëà ê òðåùèíîîáðàçîâàíèþ ïðè ñâàðêå. Äëÿ îöåíêè ñêëîííîñòè ê ãîðÿ÷èì òðåùèíàì èñïîëüçóþò òåõíîëîãè÷åñêèå ïðîáû, èìèòèðóþùèå ñâàðíîå ñîåäèíåíèå ñ óãëîâûìè èëè ñòûêîâûìè øâàìè (ðèñ. 8.2). Îöåíêó ïðîèçâîäÿò ïî íàëè÷èþ è ïðîòÿæåííîñòè îáðàçóþùåéñÿ òðåùèíû â êîíòðîëüíîì øâå 1. Ñóùåñòâóþò è äðóãèå âèäû òåõíîëîãè÷åñêèõ ïðîá. Õîëîäíûå òðåùèíû ñâîå íàçâàíèå ïîëó÷èëè â ñâÿçè ñ òåì, ÷òî èõ ïîÿâëåíèå íàáëþäàåòñÿ ïðè îòíîñèòåëüíî íèçêîé òåìïåðàòóðå. Äëÿ îöåíêè ñâàðèâàåìîñòè ìåòàëëîâ ïî êðèòåðèþ ñîïðîòèâëÿåìîñòè õîëîäíûì òðåùèíàì òàêæå ïðèìåíÿþò äâà âèäà èñïûòàíèé: òåõíîëîãè÷åñêèå ïðîáû è ìåòîäû êîëè÷åñòâåííîé îöåíêè ñ ïðèëîæåíèåì ê îáðàçöàì âíåøíåé ìåõàíè÷åñêîé íàãðóçêè. Ïðîáû ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé æåñòêèå ñâàðíûå ñîåäèíåíèÿ. Ñòîéêîñòü ìàòåðèàëà îöåíèâàþò ïî íàëè÷èþ èëè îòñóòñòâèþ òðåùèí. Ïðèìåðàìè ïðîá ìîãóò ñëóæèòü êðåñòîâàÿ ïðîáà (ðèñ. 8.3) è ïðîáà Êèðîâñêîãî çàâîäà.  êðåñòîâîé ïðîáå â íàèáîëåå æåñòêèõ óñëîâèÿõ íàõîäèòñÿ ïîñëåäíèé øîâ 4, ãäå è âîçìîæíî îáðàçîâàíèå òðåùèí. Êîëè÷åñòâåííûìè ïîêàçàòåëÿìè ñîïðîòèâëÿåìîñòè ñâàðíîãî ñîåäèíåíèÿ îáðàçîâàíèþ õîëîäíûõ òðåùèí ÿâëÿþòñÿ ìèíèìàëüíûå âíåøíèå íàãðóæåíèÿ, ïðè êîòîðûõ íà÷èíàþò âîçíèêàòü õîëîäíûå òðåùèíû ïðè âûäåðæêå îáðàçöîâ ïîä Ðèñ. 8.3. Êðåñòîâàÿ ïðîáà íàãðóçêîé, ïðèêëàäûâàåìîé ñðàçó æå äëÿ îöåíêè ñêëîííîñòè ê ïîñëå ñâàðêè.  êà÷åñòâå ïîêàçàòåëÿ ñîõîëîäíûì òðåùèíàì: ïðîòèâëÿåìîñòè ñëóæèò ìèíèìàëüíàÿ íàãðóçêà, ïðè êîòîðîé ïðîèñõîäèò ðàç1 — 4 — ïîñëåäîâàòåëüíîñòü íàëîæåíèÿ øâîâ ðóøåíèå ñ îáðàçîâàíèåì òðåùèíû. 74
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж 8.3. Технологическая свариваемость конструкционных материалов Òåõíîëîãè÷åñêàÿ ñâàðèâàåìîñòü ìåòàëëîâ è èõ ñïëàâîâ çàâèñèò îò ìíîãèõ ôàêòîðî⠗ õèìè÷åñêîé àêòèâíîñòè ìåòàëëîâ, ñòåïåíè ëåãèðîâàíèÿ, ñòðóêòóðû è ñîäåðæàíèÿ ïðèìåñåé. ×åì õèìè÷åñêè áîëåå àêòèâåí ìåòàëë, òåì áîëüøå åãî ñêëîííîñòü ê âçàèìîäåéñòâèþ ñ îêðóæàþùåé ñðåäîé (â ïåðâóþ î÷åðåäü ê îêèñëåíèþ) è òåì âûøå â ýòîì ñëó÷àå äîëæíû áûòü êà÷åñòâî çàùèòû è âîçìîæíîñòü ìåòàëëóðãè÷åñêîé îáðàáîòêè ïðè ñâàðêå. Ê íàèáîëåå àêòèâíûì ìåòàëëàì îòíîñÿòñÿ òèòàí, öèðêîíèé, íèîáèé, òàíòàë, ìîëèáäåí. Ïðè èõ ñâàðêå íåîáõîäèìî çàùèùàòü îò âçàèìîäåéñòâèÿ ñ âîçäóõîì íå òîëüêî ðàñïëàâëåííûé ìåòàëë, íî è ïðèëåãàþùèé ê ñâàðî÷íîé âàííå îñíîâíîé ìåòàëë è îñòûâàþùèé øîâ ñ íàðóæíîé è îáðàòíîé ñòîðîí. Íàèëó÷øåå êà÷åñòâî çàùèòû îáåñïå÷èâàþò âûñîêèé âàêóóì è èíåðòíûé ãàç âûñîêîé ÷èñòîòû. Áîëüøîé õèìè÷åñêîé àêòèâíîñòüþ ïðè ñâàðêå îòëè÷àþòñÿ è äðóãèå öâåòíûå ìåòàëëû: àëþìèíèé, ìàãíèé, ìåäü, íèêåëü è ñïëàâû íà èõ îñíîâå. Êà÷åñòâî èõ çàùèòû îáåñïå÷èâàåòñÿ èíåðòíûìè ãàçàìè, à òàêæå ñïåöèàëüíûìè ýëåêòðîäíûìè ïîêðûòèÿìè è ôëþñàìè. Ïðè ñâàðêå ñòàëåé è ñïëàâîâ íà îñíîâå æåëåçà äëÿ ïðåäîòâðàùåíèÿ âçàèìîäåéñòâèÿ ñ âîçäóõîì ðàñïëàâëåííûé ìåòàëë çàùèùàþò ïîêðûòèÿìè, ôëþñàìè è çàùèòíûìè ãàçàìè. Íà ñâàðèâàåìîñòü ñòàëåé íàèáîëüøåå âëèÿíèå îêàçûâàåò óãëåðîä. Ñ óâåëè÷åíèåì ñîäåðæàíèÿ óãëåðîäà, à òàêæå ðÿäà äðóãèõ ëåãèðóþùèõ ýëåìåíòîâ ñâàðèâàåìîñòü ñòàëåé óõóäøàåòñÿ. Äëÿ ñâàðíûõ êîíñòðóêöèé â îñíîâíîì ïðèìåíÿþò êîíñòðóêöèîííûå íèçêîóãëåðîäèñòûå, íèçêîëåãèðîâàííûå, à òàêæå ëåãèðîâàííûå ñòàëè. Ãëàâíûìè òðóäíîñòÿìè ïðè ñâàðêå ýòèõ ñòàëåé ÿâëÿþòñÿ ñêëîííîñòü ê ãîðÿ÷èì òðåùèíàì, ÷óâñòâèòåëüíîñòü ê çàêàëèâàåìîñòè è îáðàçîâàíèþ õîëîäíûõ òðåùèí, îáåñïå÷åíèå ðàâíîïðî÷íîñòè ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé. ×åì âûøå ñîäåðæàíèå óãëåðîäà â ñòàëè, òåì áîëüøå îïàñíîñòü òðåùèíîîáðàçîâàíèÿ, òðóäíåå îáåñïå÷èòü ðàâíîìåðíîñòü ñâîéñòâ â ñâàðíîì ñîåäèíåíèè. Îðèåíòèðîâî÷íûì êîëè÷åñòâåííûì ïîêàçàòåëåì ñâàðèâàåìîñòè ñòàëè èçâåñòíîãî õèìè÷åñêîãî ñîñòàâà ÿâëÿåòñÿ ýêâèâàëåíòíîå ñîäåðæàíèå óãëåðîäà (óãëåðîäíûé ýêâèâàëåíò) Ñý, êîòîðîå îïðåäåëÿåòñÿ ïî ôîðìóëå Ñý = C + Mn/6 + (Cr + Mo + V)/5 + (Ni + Cu)/13, ãäå ñîäåðæàíèå óãëåðîäà è ëåãèðóþùèõ ýëåìåíòîâ áåðåòñÿ â ïðîöåíòàõ.  çàâèñèìîñòè îò ýêâèâàëåíòíîãî ñîäåðæàíèÿ óãëåðîäà è ñâÿçàííîé ñ ýòèì ñêëîííîñòè ê çàêàëêå è îáðàçîâàíèþ òðåùèí ñòàëè ïî ñâàðèâàåìîñòè äåëÿò íà ÷åòûðå ãðóïïû: õîðîøî, óäîâëåòâîðèòåëüíî, îãðàíè÷åííî è ïëîõî ñâàðèâàþùèåñÿ ñòàëè (òàáë. 8.1). Õîðîøî ñâàðèâàþùèåñÿ ñòàëè (Ñý < 0,25 %) ñâàðèâàþòñÿ áåç îáðàçîâàíèÿ çàêàëî÷íûõ ñòðóêòóð è òðåùèí ïðè øèðîêîì äèàïà75
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Ò à á ë è ö à 8.1 Êëàññèôèêàöèÿ ñòàëåé ïî ñâàðèâàåìîñòè Ñòàëü Ñâàðèâàåìîñòü Óãëåðîäèñòàÿ Kîíñòðóêöèîííàÿ ëåãèðîâàííàÿ Ñò1, Ñò2, Ñò3, Ñò4, 0,8, ñòàëü 10, 20, 12êï, 16êï, 20êï 15Ã, 20Ã, 15ÕÌ, 10ÕÑÍÄ, 10ÕÃÑÍÄ, 15ÕÃÑÍÄ Ñò5, ñòàëü 30, 35 12ÕÍ2, 14Õ2ÌÐ, 20ÕÍ, 20ÕÃÑÀ, 25ÕÃÑÀ, 30ÕÌ Îãðàíè÷åííàÿ Ñò6, ñòàëü 40, 45, 50 35Ã, 40Ã, 45Õ, 30ÕÃÑÀ, 40ÕÌÔÀ, 30ÕÃÑÌ Ïëîõàÿ Ñòàëü 65, 70, 80, Ó7, Ó8, Ó9, Ó10 50Ã, 8Õ3, 45ÕÍÇÌÔÀ, 8Õ3, 5ÕÍÒ Õîðîøàÿ Óäîâëåòâîðèòåëüíàÿ çîíå ðåæèìîâ, òîëùèí è êîíñòðóêòèâíûõ ôîðì. Óäîâëåòâîðèòåëüíî ñâàðèâàþùèåñÿ ñòàëè (Ñý = 0,25 ¾ 0,35 %) ìàëî ñêëîííû ê îáðàçîâàíèþ õîëîäíûõ òðåùèí ïðè ïðàâèëüíîì âûáîðå ðåæèìîâ ñâàðêè, â ðÿäå ñëó÷àåâ òðåáóåòñÿ ïîäîãðåâ. Îãðàíè÷åííî ñâàðèâàþùèåñÿ ñòàëè (Ñý = 0,36 ¾ 0,45 %) ñêëîííû ê òðåùèíîîáðàçîâàíèþ, âîçìîæíîñòü ðåãóëèðîâàíèÿ èõ ñîïðîòèâëÿåìîñòè îáðàçîâàíèþ òðåùèí èçìåíåíèåì ðåæèìîâ ñâàðêè îãðàíè÷åíà, òðåáóåòñÿ ïîäîãðåâ. Ïëîõî ñâàðèâàþùèåñÿ ñòàëè (Ñý > 0,45 %) âåñüìà ñêëîííû ê çàêàëêå è òðåùèíàì, òðåáóþò ïðè ñâàðêå ïîäîãðåâà, ñïåöèàëüíûõ òåõíîëîãè÷åñêèõ ïðèåìîâ ñâàðêè è òåðìîîáðàáîòêè. Контрольные вопросы 1. ×òî ïîíèìàåòñÿ ïîä ñâàðèâàåìîñòüþ ìåòàëëîâ? 2. Êàêîâû ñïîñîáû îöåíêè ñâàðèâàåìîñòè ìåòàëëîâ? 3.  ÷åì ðàçëè÷èå ôèçè÷åñêîé è òåõíîëîãè÷åñêîé ñâàðèâàåìîñòè? 4. Êàê ðàçäåëÿþòñÿ ñòàëè ïî ñâàðèâàåìîñòè? 5. ×òî òàêîå óãëåðîäíûé ýêâèâàëåíò? 6. Êàêîâî âëèÿíèå óãëåðîäíîãî ýêâèâàëåíòà íà ñâàðèâàåìîñòü? 7. Ïî÷åìó è êàê óãëåðîä âëèÿåò íà ñâàðèâàåìîñòü ñòàëè? 8. Êàêèì îáðàçîì èçìåíåíèå óñëîâèé ñâàðêè ïîâûøàåò ñâàðèâàåìîñòü óãëåðîäèñòîé ñòàëè? 76
СВАРОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ, ОБОРУДОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ СВАРКИ Гл а в а 9 СВАРОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ 9.1. Присадочные материалы для сварки Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Ч А С Т Ь II Îáùèå ñâåäåíèÿ. Ñâàðî÷íûìè íàçûâàþòñÿ ìàòåðèàëû, îáåñïå÷èâàþùèå âîçìîæíîñòü ïðîòåêàíèÿ ñâàðî÷íûõ ïðîöåññîâ è ïîëó÷åíèå êà÷åñòâåííûõ ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé. Ê íèì îòíîñÿòñÿ ïðèñàäî÷íûå ìåòàëëû, ïîêðûòûå ýëåêòðîäû, ôëþñû, çàùèòíûå ãàçû è äð. Ïîäàâëÿþùåå áîëüøèíñòâî øâîâ ïðè ñâàðêå âûïîëíÿþò ñ ïðèìåíåíèåì ïðèñàäî÷íûõ ìàòåðèàëîâ. Ðîëü èõ çàêëþ÷àåòñÿ íå òîëüêî â ïîëó÷åíèè íåîáõîäèìîé ãåîìåòðèè øâà, íî è â îáåñïå÷åíèè âûñîêèõ ýêñïëóàòàöèîííûõ õàðàêòåðèñòèê ïðè ìèíèìàëüíîé ñêëîííîñòè ê îáðàçîâàíèþ äåôåêòîâ.  áîëüøèíñòâå ñëó÷àåâ ñîñòàâ ïðèñàäî÷íîãî ìåòàëëà ìàëî îòëè÷àåòñÿ îò õèìè÷åñêîãî ñîñòàâà ñâàðèâàåìîãî ìåòàëëà. Ïðèñàäî÷íûå ìåòàëëû ðàçðàáàòûâàþò ïðèìåíèòåëüíî ê êîíêðåòíûì ãðóïïàì ñâàðèâàåìûõ ìåòàëëîâ è ñïëàâîâ èëè äàæå ê èõ îòäåëüíûì ìàðêàì. Ïðè ýòîì ó÷èòûâàþò ìåòîäû ñâàðêè, îïðåäåëÿþùèå ïîòåðè îòäåëüíûõ ýëåìåíòîâ. Ïðèñàäî÷íûé ìåòàëë äîëæåí áûòü áîëåå ÷èñòûì ïî ïðèìåñÿì, ñîäåðæàòü ìåíüøèå êîëè÷åñòâà ãàçîâ è øëàêîâûõ âêëþ÷åíèé. Ïðèñàäî÷íûå ìåòàëëû èñïîëüçóþò â âèäå ìåòàëëè÷åñêîé ïðîâîëîêè ñïëîøíîãî ñå÷åíèÿ èëè ïîðîøêîâîé ïðîâîëîêè (ñ ïîðîøêîâûì ñåðäå÷íèêîì). Ïðèìåíÿþò òàêæå ïðóòêè, ïëàñòèíû, ëåíòû. Ê ñâàðî÷íîé ïðîâîëîêå ïðåäúÿâëÿþò âûñîêèå òðåáîâàíèÿ ïî ñîñòîÿíèþ ïîâåðõíîñòè, ïðåäåëüíûì îòêëîíåíèÿì ïî äèàìåòðó, îâàëüíîñòè è äðóãèì ïîêàçàòåëÿì. Âûñîêîå êà÷åñòâî ñâàðî÷íîé ïðîâîëîêè è äðóãèõ ïðèñàäî÷íûõ ìåòàëëîâ ñîõðàíÿåòñÿ ïðè òùàòåëüíîé óïàêîâêå è êîíñåðâàöèè, à òàêæå ïðàâèëüíîì õðàíåíèè è òðàíñïîðòèðîâêå. Íàèáîëåå ÷àñòî ñâàðî÷íóþ ïðîâîëîêó ïîñòàâëÿþò â âèäå ìîòêîâ, ïîêðûòûõ êîíñåðâèðóþùåé ñìàçêîé. Ïîâåðõíîñòü ìîòêà îáåðòûâàþò âëàãîíåïðîíèöàåìîé áóìàãîé, ïîëèìåðíîé ïëåíêîé è ò. ï. Êàæäàÿ ïàðòèÿ ïðîâîëîêè äîëæíà ñíàáæàòüñÿ ñåðòèôèêàòîì çàâîäà-èçãîòîâèòåëÿ, ãäå óêàçûâàåòñÿ ìàðêà ïðîâîëîêè, åå õèìè÷åñêèé ñîñòàâ, íî77
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж ìåð ïëàâêè è äðóãèå ñâåäåíèÿ. Ïðèñàäî÷íûå ìàòåðèàëû ïåðåä ñâàðêîé äîëæíû ïðîõîäèòü òùàòåëüíóþ î÷èñòêó ïîâåðõíîñòè. Íàëè÷èå ñëåäîâ ñìàçêè èëè äðóãèõ çàãðÿçíåíèé íå äîïóñêàåòñÿ.  áîëüøèíñòâå ñëó÷àåâ òðåáóåòñÿ è î÷èñòêà îò îêñèäîâ. Äëÿ óäàëåíèÿ æèðîâûõ çàãðÿçíåíèé ïðèìåíÿþò îáåçæèðèâàíèå. Îêñèäíóþ ïëåíêó óäàëÿþò òðàâëåíèåì, õèìè÷åñêèì è ýëåêòðîõèìè÷åñêèì ïîëèðîâàíèåì. Äëÿ ñâàðêè íåîáõîäèìî ïðèìåíÿòü ïðåèìóùåñòâåííî ïðèñàäî÷íûå ìàòåðèàëû, âûïóñêàåìûå ïî ñïåöèàëèçèðîâàííûì ñòàíäàðòàì èëè òåõíè÷åñêèì óñëîâèÿì. Ïðîìûøëåííîñòü âûïóñêàåò ïðèñàäî÷íûå ìàòåðèàëû äëÿ ñâàðêè ñòàëåé, ÷óãóíà, àëþìèíèÿ, ìåäè, òèòàíà è èõ ñïëàâîâ. Ïðèñàäî÷íûå ìåòàëëû äëÿ ñâàðêè è íàïëàâêè ñòàëåé. Õîëîäíîòÿíóòóþ ñòàëüíóþ ñâàðî÷íóþ ïðîâîëîêó ñïëîøíîãî ñå÷åíèÿ âûïóñêàþò ïî ÃÎÑÒ 2246—70, êîòîðûé ïðåäóñìàòðèâàåò 77 ìàðîê ðàçíîãî õèìè÷åñêîãî ñîñòàâà, ðàçäåëÿþùèõñÿ íà òðè ãðóïïû: íèçêîóãëåðîäèñòûå, ëåãèðîâàííûå ñ ñîäåðæàíèåì ëåãèðóþùèõ ýëåìåíòîâ 2,5 ¾ 10,0 %, âûñîêîëåãèðîâàííûå ñ ñîäåðæàíèåì ëåãèðóþùèõ ýëåìåíòîâ áîëåå 10 %. Õèìè÷åñêèé ñîñòàâ íåêîòîðûõ ïðîâîëîê ïðèâåäåí â òàáë. 9.1. Ìàðêè ñâàðî÷íîé ïðîâîëîêè îáîçíà÷àþò áóêâàìè Ñâ (ñâàðî÷íàÿ). Ñëåäóþùèå çà íèìè öèôðû ïîêàçûâàþò ñîäåðæàíèå óãëåðîäà â ñîòûõ äîëÿõ ïðîöåíòà. Ïîñëåäóþùèå áóêâû óêàçûâàþò íà ñîäåðæàíèå â ïðîâîëîêå ëåãèðóþùèõ ýëåìåíòîâ: àëþìèíèé — Þ, àçîò — À (òîëüêî â âûñîêîëåãèðîâàííûõ ñòàëÿõ), áîð — Ð, âàíàäèé — Ô, âîëüôðàì — Â, êðåìíèé — Ñ, êîáàëüò — Ê, ìàðãàíåö — Ã, ìåäü — Ä, ìîëèáäåí — Ì, íèêåëü — Í, íèîáèé — Á, òèòàí — Ò, õðîì — Õ, öèðêîíèé — Ö. Öèôðû ïîñëå ýòèõ áóêâ ñîîòâåòñòâóþò ñðåäíåìó ñîäåðæàíèþ ëåãèðóþùåãî ýëåìåíòà â ïðîöåíòàõ (îòñóòñòâèå öèôðû îçíà÷àåò ñîäåðæàíèå äàííîãî ýëåìåíòà ìåíåå 1 %). Áóêâà À â êîíöå îáîçíà÷åíèé íèçêîóãëåðîäèñòûõ è ëåãèðîâàííûõ ïðîâîëîê óêàçûâàåò íà ïîâûøåííóþ ÷èñòîòó ìåòàëëà ïî ñîäåðæàíèþ ñåðû è ôîñôîðà.  ìàðêå Ñâ-08ÀÀ ñäâîåííàÿ À óêàçûâàåò íà ïîíèæåííîå ñîäåðæàíèå ñåðû è ôîñôîðà ïî ñðàâíåíèþ ñ ïðîâîëîêîé Ñâ-08À. Ïðîâîëîêó ðàçëè÷àþò òàêæå ïî íàçíà÷åíèþ: äëÿ ñâàðêè (íàïëàâêè) è äëÿ èçãîòîâëåíèÿ ýëåêòðîäîâ (óñëîâíîå îáîçíà÷åíèå — Ý). Íèçêîóãëåðîäèñòóþ è ëåãèðîâàííóþ ïðîâîëîêó âûïóñêàþò íåîìåäíåííîé è îìåäíåííîé (óñëîâíîå îáîçíà÷åíèå — O) äëÿ ïðåäîõðàíåíèÿ åå ïîâåðõíîñòè îò êîððîçèè. Ïðèìåð óñëîâíîãî îáîçíà÷åíèÿ ñâàðî÷íîé ïðîâîëîêè äèàìåòðîì 3 ìì ìàðêè Ñâ-08À ñ îìåäíåííîé ïîâåðõíîñòüþ — ïðîâîëîêà 3Ñâ-08À-Î ÃÎÑÒ 2246—70. Ñòàëüíóþ ñâàðî÷íóþ ïðîâîëîêó ïî ÃÎÑÒ 2246—70 âûïóñêàþò ñëåäóþùèõ äèàìåòðîâ (ìì): 0,3; 0,5; 0,8; 1,0; 1,2; 1,4; 1,6; 2,0; 2,5; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0; 8,0; 10,0 è 12,0. Ïðîâîëîêà ïîñòàâëÿåòñÿ ñâåðíóòîé â ìîòêè ñ âíóòðåííèì äèàìåòðîì 150 ¾ 750 ìì, ìàññîé 1,5 ¾ 40 êã, 78
Ò à á ë è ö à 9.1 Õèìè÷åñêèé ñîñòàâ, %, íåêîòîðûõ ìàðîê ñòàëüíîé ñâàðî÷íîé ïðîâîëîêè (ÃÎÑÒ 2246—70) Ïðîâîëîêà C Si Mn Cr Ni S P Ti Nb Mo Ñâ-08 ≤0,10 ≤0,03 0,5 ≤ 0,15 ≤ 0,3 <0,04 <0,04 — — — Ñâ-08À <0,10 ≤0,03 0,9 — — <0,03 <0,03 — — — Ñâ-08ÃÀ — — 0,9 ≤0,15 — ≤ 0,02 <0,03 — — — Ñâ-10Ã2 ≤0,12 — 1,7 ≤0,2 ≤ 0,3 — — — — — Ñâ-08ÃÑ ≤0,10 0,7 1,5 ≤0,2 ≤ 0,25 ≤ 0,25 ≤ 0,3 — — — Ñâ-08Ã2Ñ ≤0,10 0,8 1,9 — ≤ 0,25 — — — — — Ñâ-18ÕÃÑ ≤0,18 1,1 1,0 0,9 ≤ 0,3 ≤ 0,25 ≤ 0,3 — — — Ñâ-12Õ13 ≤ 0,14 ≤ 0,5 0,5 13 ≤ 0,6 <0,25 <0,3 0,7 — — Ñâ-07Õ19Í10Á ≤ 0,09 ≤ 0,7 1,8 19 9,5 0,15 <0,3 — 1,3 — Ñâ-0Õ16Í25ÀÌ6 <0,10 ≤ 0,6 1,5 16 25 0,18 0,2 — — 6,5 Íèçêîóãëåðîäèñòàÿ: Ëåãèðîâàííàÿ: Âûñîêîëåãèðîâàííàÿ: 79 Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж à òàêæå íàìîòàííîé íà êàòóøêè è êàññåòû (äëÿ àâòîìàòè÷åñêîé è ìåõàíèçèðîâàííîé ñâàðêè). Ñòàëüíàÿ íàïëàâî÷íàÿ ïðîâîëîêà ïî ÃÎÑÒ 10543—75 èçãîòîâëÿåòñÿ äèàìåòðîì 0,3 ¾ 8,0 ìì: èç óãëåðîäèñòîé ñòàëè — 9 ìàðîê (Íï-25, Íï-30 è äð.), èç ëåãèðîâàííîé ñòàëè — 11 ìàðîê (Íï-10Ã, Íï-50Ã, Íï-30ÕÃÑÀ è äð.), èç âûñîêîëåãèðîâàííîé ñòàëè — 11 ìàðîê (Íï-2014, Íï-30Õ10Ã10Ò è äð.). Ïðîâîëîêà èñïîëüçóåòñÿ äëÿ íàïëàâêè ïîä ôëþñîì, â çàùèòíûõ ãàçàõ, ïðè ýëåêòðîøëàêîâîé íàïëàâêå è äëÿ èçãîòîâëåíèÿ ïîêðûòûõ ýëåêòðîäîâ. Ìàðêó ïðîâîëîêè âûáèðàþò â çàâèñèìîñòè îò íàçíà÷åíèÿ è òðåáóåìîé òâåðäîñòè ìåòàëëà íàïëàâëåííîãî ñëîÿ. Èñïîëüçóåìàÿ äëÿ íàïëàâêè îáðåçíàÿ õîëîäíîêàòàíàÿ ëåíòà â áîëüøèíñòâå ñëó÷àåâ èìååò òîëùèíó 0,4 ¾ 1,0 ìì ïðè øèðèíå 20 ¾ 100 ìì. Ëåíòó ïîñòàâëÿþò â ðóëîíàõ. Ïîðîøêîâàÿ ïðîâîëîêà ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé òðóá÷àòóþ (÷àñòî ñî ñëîæíûì âíóòðåííèì ñå÷åíèåì) ïðîâîëîêó, çàïîëíåííóþ ïîðîøêîîáðàçíûì íàïîëíèòåëåì — øèõòîé. Îáîëî÷êó ïîðîøêîâîé ïðîâîëîêè èçãîòîâëÿþò èç ñòàëüíîé (÷àùå íèçêîóãëåðîäèñòîé) ëåíòû òîëùèíîé 0,2 ¾ 0,5 ìì. Íàïîëíèòåëü ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ñìåñü ïîðîøêîâ èç ãàçî- è øëàêîîáðàçóþùèõ êîìïîíåíòîâ, à òàêæå ëåãèðóþùèõ êîìïîíåíòîâ, îáåñïå÷èâàþùèõ çàùèòó çîíû ñâàðêè è òðåáóåìûå ñâîéñòâà ñâàðíîãî øâà. Íàèáîëåå øèðîêî èñïîëüçóþò ïîðîøêîâóþ ïðîâîëîêó äèàìåòðîì 2,6 ¾ 3,0 ìì.  çàâèñèìîñòè îò ñîñòàâà øèõòû ïîðîøêîâóþ ïðîâîëîêó ìîæíî èñïîëüçîâàòü äëÿ ìåõàíèçèðîâàííîé ñâàðêè ñòàëåé è ÷óãóíà êàê áåç çàùèòû, òàê è ñ äîïîëíèòåëüíîé çàùèòîé (ôëþñîì, çàùèòíûì ãàçîì) îò âçàèìîäåéñòâèÿ ñ âîçäóõîì. Äëÿ ñâàðêè óãëåðîäèñòûõ è ëåãèðîâàííûõ ñòàëåé ïðèìåíÿþò ïîðîøêîâûå ïðîâîëîêè: ÏÏ-ÀÍ1, ÏÏ-ÀÍ3, ÏÏ-ÀÍ6 — ïðè ñâàðêå îòêðûòîé äóãîé; ÏÏ-ÀÍ4, ÏÏ-ÀÍ5, ÏÏ-ÀÍ8, ÏÏ-ÀÍ9 — ïðè ñâàðêå â óãëåêèñëîì ãàçå. Ïðåèìóùåñòâîì ïîðîøêîâîé ïðîâîëîêè ÿâëÿåòñÿ âîçìîæíîñòü çà ñ÷åò íàïîëíèòåëÿ â øèðîêèõ ïðåäåëàõ ðåãóëèðîâàòü õèìè÷åñêèé ñîñòàâ øâà, ÷òî èñïîëüçóåòñÿ ïðè íàïëàâêå (ìîæíî íàïëàâëÿòü èçäåëèÿ ïîä ôëþñîì, â çàùèòíûõ ãàçàõ è îòêðûòîé äóãîé). Ðàçðàáîòàíû ïîðîøêîâûå ïðîâîëîêè äëÿ íàïëàâêè ïîä ôëþñîì äåòàëåé ìàøèí èç óãëåðîäèñòûõ ñòàëåé (ÏÏ-ÀÍ120, ÏÏ-ÀÍ121, ÏÏ-ÀÍ122), äëÿ íàïëàâêè âûñîêîìàðãàíöîâèñòûõ ñòàëåé (ÏÏÀÍ105), äëÿ íàïëàâêè âûñîêîõðîìèñòûõ ñòàëåé (ÏÏ-ÀÍ170); ïîðîøêîâûå ëåíòû (ÏË-ÀÍ101, ÏË-ÀÍ102 è äð.). Ñïå÷åííóþ ëåíòó òîëùèíîé 0,8 ¾ 1,2 ìì è øèðèíîé 30 ¾ 80 ìì íà æåëåçíîé îñíîâå èçãîòîâëÿþò ìåòîäîì ïîðîøêîâîé ìåòàëëóðãèè èç ñìåñè ìåòàëëè÷åñêèõ ïîðîøêîâ, ôåððîñïëàâîâ, ãðàôèòà è äðóãèõ ìàòåðèàëîâ. Ïðè äóãîâîé íàïëàâêå ïîðîøêîâûìè ïðîâîëîêàìè è ëåíòàìè ïðèìåíÿþò ìåíüøèå ïëîòíîñòè òîêà ïî ñðàâíåíèþ ñ ýëåêòðîäàìè ñïëîøíîãî ñå÷åíèÿ, ÷òî îáåñïå÷èâàåò ìåíüøóþ ãëóáèíó ïðîïëàâ80
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж ëåíèÿ è ìåíüøóþ ñòåïåíü ðàçáàâëåíèÿ íàïëàâëåííîãî ìåòàëëà îñíîâíûì ìåòàëëîì. Äëÿ íàïëàâêè òàêæå èñïîëüçóþò ïîðîøêè (ÃÎÑÒ 21448—75). Èçãîòîâëÿþò èõ ïóòåì ðàñïûëåíèÿ æèäêîãî ìåòàëëà. Îñíîâíûìè êîìïîíåíòàìè ïîðîøêîâ ÿâëÿþòñÿ óãëåðîä, õðîì, êðåìíèé, ìàðãàíåö, íèêåëü, âîëüôðàì, ìîëèáäåí, áîð. Äëÿ íàïëàâêè è íàïûëåíèÿ òàêæå ïðèìåíÿþò ïîðîøêè ñîåäèíåíèé êàðáèäîâ, íèòðèäîâ, îêñèäîâ. Ñâàðî÷íàÿ ïðîâîëîêà èç àëþìèíèÿ è àëþìèíèåâûõ ñïëàâîâ. Äèàìåòð ïðîâîëîêè èç àëþìèíèÿ è àëþìèíèåâûõ ñïëàâîâ ìîæåò áûòü â ïðåäåëàõ 0,8 ¾ 12,5 ìì. Äîïóñòèìûå îòêëîíåíèÿ äèàìåòðà è îâàëüíîñòè ïðîâîëîê ðåãëàìåíòèðîâàíû. Ñòàíäàðò ïðåäóñìàòðèâàåò 14 ìàðîê ïðîâîëîêè (ÃÎÑÒ 7871—75). Èõ ìîæíî ðàçäåëèòü íà ïÿòü ãðóïï: èç àëþìèíèÿ (Ñâ-À97, Ñâ-À85Ò), èç ñïëàâîâ ñèñòåìû Àl — Mn (Ñâ-ÀÌö), èç ñïëàâîâ ñèñòåìû Al — Mg (Ñâ-ÀÌã3, ÑâÀÌã6 è äð.), èç ñïëàâîâ ñèñòåìû Al — Si (Ñâ-ÀÊ5, Ñâ-ÀÊ10), èç ñïëàâîâ ñèñòåìû Al — Cu (Ñâ-1201). Îáîçíà÷åíèå ìàðîê ñâàðî÷íîé ïðîâîëîêè ïðèíÿòî ïî àíàëîãèè ñ ñîîòâåòñòâóþùèìè ìàðêàìè àëþìèíèåâûõ ñïëàâîâ. Ñâàðî÷íûå ïðîâîëîêà è ïðóòêè èç ìåäè è åå ñïëàâîâ. Îòå÷åñòâåííàÿ ïðîìûøëåííîñòü âûïóñêàåò ïðîâîëîêó äèàìåòðîì 0,8 ¾ 8,0 ìì è ïðóòêè äèàìåòðîì 6 è 8 ìì. Èçãîòîâëÿþò ïðîâîëîêó èç ðàçíûõ ìàòåðèàëîâ: ìåäè è ìåäíûõ ñïëàâîâ (Ì1, ÌÑð1, ÌÍÆ5-1, ÌÍÆÊÒ5-1-0,2-0,2); áðîíç õðîìèñòûõ (ÁðÕ0,7) è áîëåå ñëîæíîãî ñîñòàâà (ÁðÕÍÒ, ÁðÅÖð, ÁðÊÌö3-1, ÁðÎÖ4-3, ÁðÀÌö9-2, ÁðÎÔ-0,15, ÁðÀÆÌö10-3-1,5); ëàòóíåé (Ë63, ËÊ62-0,5). Óñëîâíîå îáîçíà÷åíèå ìàðîê ïðîâîëîêè ïðèíÿòî àíàëîãè÷íî ìàðêàì ìåäè è åå ñïëàâîâ. Ïðîâîëîêà äëÿ ñâàðêè òèòàíà è åãî ñïëàâîâ. Ýòà ïðîâîëîêà íå ñòàíäàðòèçèðîâàíà. Ïðèìåíÿþò ñâàðî÷íóþ ïðîâîëîêó, âûïóñêàåìóþ ïî âåäîìñòâåííûì òåõíè÷åñêèì óñëîâèÿì, èç òåõíè÷åñêîãî òèòàíà ÂÒ1-0, ÂÒ1-1, ñïëàâà ÂÒ2 è ðåæå èç äðóãèõ ñïëàâîâ. 9.2. Электроды для дуговой сварки Êîìïîíåíòû ýëåêòðîäíûõ ïîêðûòèé. Äëÿ ðó÷íîé äóãîâîé ñâàðêè ñòàëåé øèðîêî ïðèìåíÿþòñÿ ïëàâÿùèåñÿ ìåòàëëè÷åñêèå ýëåêòðîäû â âèäå ñòåðæíåé äëèíîé 450 ìì èç ñâàðî÷íîé ïðîâîëîêè ñ íàíåñåííûì íà íèõ ñëîåì ïîêðûòèÿ, îáåñïå÷èâàþùèì óñòîé÷èâîå ãîðåíèå äóãè, çàùèòó îò âðåäíîãî âîçäåéñòâèÿ âîçäóõà, ìåòàëëóðãè÷åñêóþ îáðàáîòêó ñâàðî÷íîé âàííû, óëó÷øåíèå ôîðìèðîâàíèÿ øâà.  ñâÿçè ñ ýòèì â ïîêðûòèÿ âõîäÿò ðàçëè÷íûå ãðóïïû êîìïîíåíòîâ. Ñòàáèëèçèðóþùèå êîìïîíåíòû ââîäÿòñÿ â ñîñòàâ ïîêðûòèÿ ñ öåëüþ ïðèäàíèÿ óñòîé÷èâîñòè ãîðåíèþ äóãè. Ýòî äîñòèãàåòñÿ èñ81
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж ïîëüçîâàíèåì ìàòåðèàëîâ, â ñîñòàâ êîòîðûõ âõîäÿò ëåãêîèîíèçèðóþùèåñÿ ýëåìåíòû (Ñà, Na, Ê).  êà÷åñòâå òàêèõ ìàòåðèàëîâ ïðèìåíÿþò ìåë, ìðàìîð, ïîëåâîé øïàò è äð. Ãàçîîáðàçóþùèå êîìïîíåíòû ñëóæàò äëÿ ñîçäàíèÿ ãàçîâîé çàùèòû ñâàðî÷íîé çîíû îò âðåäíîãî âîçäåéñòâèÿ âîçäóõà. Îáû÷íî â êà÷åñòâå òàêèõ ìàòåðèàëîâ èñïîëüçóþò îðãàíè÷åñêèå âåùåñòâà (êðàõìàë, äåêñòðèí, öåëëþëîçó), à òàêæå ìèíåðàëû, êîòîðûå ïðè íàãðåâå äèññîöèèðóþò ñ îáðàçîâàíèåì ãàçîâ (ìðàìîð, ìàãíåçèò è äð.). Øëàêîîáðàçóþùèå ìàòåðèàëû, îñíîâíîé çàäà÷åé êîòîðûõ ÿâëÿåòñÿ ñîçäàíèå øëàêîâîãî ïîêðîâà, çàùèùàþò ðàñïëàâëåííûé ìåòàëë îò âçàèìîäåéñòâèÿ ñ êèñëîðîäîì è àçîòîì âîçäóõà. Êðîìå òîãî, îáðàçóþùèåñÿ øëàêè ÿâëÿþòñÿ ñðåäîé, â êîòîðîé ïðîòåêàþò ìåòàëëóðãè÷åñêèå ïðîöåññû, è â ðÿäå ñëó÷àåâ ñàìè àêòèâíî ó÷àñòâóþò â íèõ. Íàèáîëåå ÷àñòî ïðèìåíÿåìûìè øëàêîîáðàçóþùèìè ìàòåðèàëàìè ÿâëÿþòñÿ ìàðãàíöåâàÿ ðóäà, ìðàìîð, êðåìíåçåì, ïîëåâîé øïàò, ïëàâèêîâûé øïàò è äð. Ðàñêèñëÿþùèå ìàòåðèàëû ñëóæàò äëÿ ðàñêèñëåíèÿ ðàñïëàâëåííîãî ìåòàëëà. Ñ ýòîé öåëüþ â ïîêðûòèå ââîäÿò ôåððîñïëàâû ýëåìåíòîâ, îáëàäàþùèõ âûñîêèì ñðîäñòâîì ê êèñëîðîäó, äàþùèõ æèäêèå, íåðàñòâîðèìûå â ìåòàëëå îêñèäû (ôåððîñïëàâû êðåìíèÿ, ìàðãàíöà, òèòàíà è äð.). Ëåãèðóþùèå ìàòåðèàëû ïðèìåíÿþò äëÿ ïðèäàíèÿ ìåòàëëó øâà çàäàííûõ ñâîéñòâ.  êà÷åñòâå òàêèõ ìàòåðèàëîâ îáû÷íî èñïîëüçóþò ñîîòâåòñòâóþùèå ôåððîñïëàâû. Ñâÿçóþùèå ìàòåðèàëû, íà êîòîðûõ äåëàåòñÿ çàìåñ îáìàçî÷íîé ìàññû, ïîñëå åå âûñûõàíèÿ îáåñïå÷èâàþò ïðî÷íîñòü ýëåêòðîäíûõ ïîêðûòèé (êàëèåâîå èëè íàòðèåâîå æèäêîå ñòåêëî, äåêñòðèí è äð.). Êëàññèôèêàöèÿ ýëåêòðîäîâ äëÿ äóãîâîé ñâàðêè. Ìåòàëëè÷åñêèå ýëåêòðîäû äëÿ äóãîâîé ñâàðêè ñòàëåé èçãîòîâëÿþò â ñîîòâåòñòâèè ñ ÃÎÑÒ 9466—75, ïðåäóñìàòðèâàþùèì ñëåäóþùóþ êëàññèôèêàöèþ ïî íàçíà÷åíèþ è âèäó. Ïî íàçíà÷åíèþ ýëåêòðîäû ïîäðàçäåëÿþòñÿ íà ñëåäóþùèå: • äëÿ ñâàðêè óãëåðîäèñòûõ è íèçêîëåãèðîâàííûõ êîíñòðóêöèîííûõ ñòàëåé ñ âðåìåííûì ñîïðîòèâëåíèåì äî 600 ÌÏà, îáîçíà÷àåìûõ îáùèì èíäåêñîì Ó (Ý38, Ý42, Ý42À, Ý50, Ý60); • äëÿ ñâàðêè ëåãèðîâàííûõ êîíñòðóêöèîííûõ ñòàëåé ñ âðåìåííûì ñîïðîòèâëåíèåì ðàçðûâó ñâûøå 600 ÌÏà ñ îáùèì èíäåêñîì Ë (Ý70, Ý85, Ý100, Ý125, Ý150); • äëÿ ñâàðêè ëåãèðîâàííûõ òåïëîóñòîé÷èâûõ ñòàëåé ñ èíäåêñîì Ò; • äëÿ ñâàðêè âûñîêîëåãèðîâàííûõ ñòàëåé ñ îñîáûìè ñâîéñòâàìè ñ èíäåêñîì Â; • äëÿ íàïëàâêè ïîâåðõíîñòíûõ ñëîåâ ñ îñîáûìè ñâîéñòâàìè ñ èíäåêñîì Í. Ïî âèäó ïîêðûòèÿ ýëåêòðîäû ïîäðàçäåëÿþòñÿ íà ýëåêòðîäû: • ñ êèñëûì ïîêðûòèåì À; 82
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж • îñíîâíûì ïîêðûòèåì Á; • öåëëþëîçíûì ïîêðûòèåì Ö; • ðóòèëîâûì ïîêðûòèåì Ð; • ïîêðûòèåì ïðî÷èõ âèäîâ Ï. Êèñëûå ïîêðûòèÿ À (ýëåêòðîäû ìàðîê ÀÍÎ-2, ÑÌ-5 è äð.) ñîñòîÿò â îñíîâíîì èç îêñèäîâ æåëåçà è ìàðãàíöà (ðóäû), êðåìíåçåìà, ôåððîìàðãàíöà. Îíè òåõíîëîãè÷íû, îäíàêî íàëè÷èå îêñèäîâ ìàðãàíöà äåëàåò èõ òîêñè÷íûìè. Ðóòèëîâûå ïîêðûòèÿ Ð (ýëåêòðîäû ÀÍÎ-3, ÀÍÎ-4, ÎÇÑ-3, ÎÇÑ-4, ÌÐ-3, ÌÐ-4 è äð.) èìåþò â ñâîåì ñîñòàâå ïðåîáëàäàþùåå êîëè÷åñòâî ðóòèëà (ÒiÎ2). Òàêèå ïîêðûòèÿ ìåíåå âðåäíû äëÿ äûõàòåëüíûõ îðãàíîâ ñâàðùèêà. Öåëëþëîçíûå ïîêðûòèÿ Ö (ýëåêòðîäû ÂÑÖ-1, ÂÑÖ-2, ÎÇÑ-1 è äð.) ñîñòîÿò èç öåëëþëîçû, îðãàíè÷åñêîé ñìîëû, ôåððîñïëàâîâ, òàëüêà è äð. Ýòè ïîêðûòèÿ óäîáíû äëÿ ñâàðêè â ëþáîì ïîëîæåíèè, íî äàþò íàïëàâëåííûé ìåòàëë ïîíèæåííîé ïëàñòè÷íîñòè. Îñíîâíûå ïîêðûòèÿ Á (ýëåêòðîäû ÓÎÍÈ-13/45, ÎÇÑ-2, ÄÑÊ-50 è äð.) íå ñîäåðæàò îêñèäîâ æåëåçà è ìàðãàíöà. Ìåòàëë øâà, âûïîëíåííûé òàêèìè ýëåêòðîäàìè, îáëàäàåò áîëüøîé ïëàñòè÷íîñòüþ. Õàðàêòåðèñòèêè íåêîòîðûõ ïîêðûòûõ ýëåêòðîäîâ ïðèâåäåíû â òàáë. 9.2. Ïî òîëùèíå ïîêðûòèÿ â çàâèñèìîñòè îò îòíîøåíèÿ äèàìåòðà ýëåêòðîäà D ê äèàìåòðó ñòàëüíîãî ñòåðæíÿ d ðàçëè÷àþò ýëåêòðîäû: Ì — ñ òîíêèì ïîêðûòèåì (D/d < 1,2); Ñ — ñî ñðåäíèì ïîêðûòèåì (D/d = 1,20 ¾ 1,45); Ä — ñ òîëñòûì ïîêðûòèåì (D/d = = 1,45 ¾ 1,80) è à — ñ îñîáî òîëñòûì ïîêðûòèåì (D/d > 1,8). Ïî äîïóñòèìûì îñíîâíûì ïîëîæåíèÿì ñâàðêè ïîêðûòûå ýëåêòðîäû äåëÿòñÿ íà ãðóïïû: 1 — äëÿ âñåõ ïîëîæåíèé; 2 — äëÿ âñåõ ïîëîæåíèé, êðîìå âåðòèêàëüíîãî; 3 — äëÿ íèæíåãî, ãîðèçîíòàëüíîãî íà âåðòèêàëüíîé ïëîñêîñòè; 4 — äëÿ íèæíåãî. Ðàçäåëÿþò ýëåêòðîäû äëÿ ñâàðêè íà ïåðåìåííîì è ïîñòîÿííîì òîêå ïðÿìîé è îáðàòíîé ïîëÿðíîñòè. Ïîêðûòûå ýëåêòðîäû âûïóñêàþò äèàìåòðîì ìåòàëëè÷åñêîãî ñòåðæíÿ 1,6 ¾ 12,0 ìì è äëèíîé 150 ¾ 450 ìì. Ò à á ë è ö à 9.2 Õàðàêòåðèñòèêè ïîêðûòûõ ýëåêòðîäîâ Òèï ýëåêòðîäà Ñîïðîòèâëåíèå íà ðàçðûâ σâ, ÌÏà Ïðåäåë òåêó÷åñòè σò, ÌÏà Óäàðíàÿ âÿçêîñòü aí, êÄæ/ì2 Kîýôôèöèåíò íàïëàâêè αí, ã/(À · ÷) ÀÍÎ-6 Ý42-Ò 440 323 1 370 8,0 ÀÍÎ-3 Ý46-Ò 490 372 1 470 8,4 ÎÇÑ-4 Ý46-Ò 490 382 1 170 9,0 ÓÎÍÈ-13/55 Ý50-Ô 510 412 1 960 9,4 ÓÎÍÈ-13/65 Ý60-Ô 608 461 1 760 9,5 Ìàðêà ýëåêòðîäà 83
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Óñëîâíî îáîçíà÷åíèå òèïà ýëåêòðîäà ðàñøèôðîâûâàåòñÿ ñëåäóþùèì îáðàçîì: áóêâà Ý — ýëåêòðîä, ñòîÿùåå çà íåé ÷èñëî — âðåìåííîå ñîïðîòèâëåíèå íà ðàçðûâ ìåòàëëà øâà. Òàê, ýëåêòðîäû òèïà Ý46 ìàðîê ÎÇÑ-4, ÀÍÎ-3 äîëæíû îáåñïå÷èâàòü âðåìåííîå ñîïðîòèâëåíèå íå ìåíåå 460 ÌÏà. Áóêâû è öèôðû, âõîäÿùèå â îáîçíà÷åíèå òèïîâ ïîêðûòûõ ýëåêòðîäîâ äëÿ ñâàðêè ëåãèðîâàííûõ ñòàëåé, ïîêàçûâàþò ïðèìåðíûé õèìè÷åñêèé ñîñòàâ íàïëàâëåííîãî ìåòàëëà (Ý-09Õ1ÌÔ, Ý-12Õ13). Äëÿ êàæäîãî òèïà ïîêðûòûõ ýëåêòðîäîâ ðàçðàáîòàíà îäíà èëè íåñêîëüêî ìàðîê, õàðàêòåðèçóåìûõ òèïîì ñâàðî÷íîé ïðîâîëîêè, ñîñòàâîì ïîêðûòèÿ, õèìè÷åñêèì ñîñòàâîì è ñâîéñòâàìè ìåòàëëà øâà è äð. Ïî ÃÎÑÒ 10051—75 âûïóñêàþòñÿ ýëåêòðîäû äëÿ äóãîâîé íàïëàâêè ïîâåðõíîñòíûõ ñëîåâ ñ îñîáûìè ñâîéñòâàìè (íàïðèìåð, Ý-10Ã2, Ý9ÎÕ4Ì4ÂÔ è äð.). Êðîìå ïëàâÿùèõñÿ ïîêðûòûõ ýëåêòðîäîâ äëÿ ðó÷íîé äóãîâîé è ìåõàíèçèðîâàííîé ñâàðêè â çàùèòíûõ ãàçàõ ïðèìåíÿþò íåïëàâÿùèåñÿ âîëüôðàìîâûå, ðåæå óãîëüíûå è ãðàôèòîâûå ýëåêòðîäû. Ýòè ýëåêòðîäû ñëóæàò äëÿ âîçáóæäåíèÿ è ïîääåðæàíèÿ ãîðåíèÿ äóãè. Äëÿ ïîâûøåíèÿ óñòîé÷èâîñòè ãîðåíèÿ äóãè è ñòîéêîñòè âîëüôðàìîâûõ ýëåêòðîäîâ â íèõ ââîäÿò 1,5 ¾ 3,0 % îêñèäîâ àêòèâèðóþùèõ ðåäêîçåìåëüíûõ ìåòàëëîâ (òîðèÿ, ëàíòàíà, èòòðèÿ), ïîâûøàþùèõ ýìèññèîííóþ ñïîñîáíîñòü ýëåêòðîäà. Âîëüôðàìîâûå ýëåêòðîäû âûïóñêàþò â âèäå ïðóòêîâ äèàìåòðîì 0,5; 2,0; 2,5; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0; 8,0 è 10,0 ìì.  çàâèñèìîñòè îò õèìè÷åñêîãî ñîñòàâà ýëåêòðîäû èçãîòîâëÿþò ñëåäóþùèõ ìàðîê: ÝÂ× — èç âîëüôðàìà ÷èñòîãî, ÝÂË — èç âîëüôðàìà ñ ïðèñàäêîé ëàíòàíà, ÝÂÈ — èç âîëüôðàìà ñ ïðèñàäêîé îêñèäà èòòðèÿ, ÝÂÒ — èç âîëüôðàìà ñ ïðèñàäêîé îêñèäà òîðèÿ. Öèôðû â ìàðêå âîëüôðàìîâîãî ýëåêòðîäà óêàçûâàþò êîëè÷åñòâî àêòèâèðóþùåé ïðèñàäêè â äåñÿòûõ äîëÿõ ïðîöåíòà. Óãîëüíûå è ãðàôèòîâûå ýëåêòðîäû (ñòåðæíè) èçãîòîâëÿþò èç ýëåêòðîòåõíè÷åñêîãî óãëÿ èëè ñèíòåòè÷åñêîãî ãðàôèòà äèàìåòðîì 4 ¾ 18 ìì è äëèíîé 250 ¾ 700 ìì. 9.3. Сварочные флюсы Áîëüøèíñòâî ìåòàëëîâ è ñïëàâîâ ïðè ñâàðêå âçàèìîäåéñòâóþò ñ îêðóæàþùåé ñðåäîé. Îñîáåííî àêòèâíî ðåàãèðóåò ðàñïëàâëåííûé ìåòàëë. Ìåíåå ïîäâåðæåíû ýòîìó çàêðèñòàëëèçîâàâøèéñÿ ìåòàëë øâà è ìåòàëë â çîíå òåðìè÷åñêîãî âëèÿíèÿ.  ðåçóëüòàòå âçàèìîäåéñòâèÿ ñ îêðóæàþùåé ñðåäîé ïðîèñõîäèò îêèñëåíèå ìåòàëëà, à òàêæå ðàñòâîðåíèå â íåì àçîòà è âîäîðîäà. Ýòî ïðèâîäèò â áîëüøèíñòâå ñëó÷àåâ ê óõóäøåíèþ ñâîéñòâ ìåòàëëà øâà è ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé, ïîýòîìó ïðè ñâàðêå íåîáõîäèìà çàùèòà ìåòàëëà ñâàðî÷íîé âàííû îò êîíòàêòà ñ âîçäóõîì. Ïðèìåíÿåòñÿ øëàêîâàÿ, ãàçîâàÿ è êîìáèíèðîâàííàÿ çàùèòà. 84
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Îñîáåííîñòü øëàêîâîé çàùèòû çàêëþ÷àåòñÿ â âîçìîæíîñòè ìåòàëëóðãè÷åñêîé îáðàáîòêè ðàñïëàâëåííîãî ìåòàëëà. Äëÿ ýòîãî ïðèìåíÿþò ñïåöèàëüíûå ñâàðî÷íûå ôëþñû, îáðàçóþùèå ïðè ðàñïëàâëåíèè øëàêè ñ îïðåäåëåííûìè ôèçèêî-õèìè÷åñêèìè ñâîéñòâàìè. Òàêèå ôëþñû èñïîëüçóþò ïðè àâòîìàòè÷åñêîé è ìåõàíèçèðîâàííîé äóãîâîé è ýëåêòðîøëàêîâîé ñâàðêå è íàïëàâêå. Øëàêè óñëîâíî ìîæíî ðàçäåëèòü íà äâå ãðóïïû: àêòèâíûå è ïàññèâíûå. Àêòèâíûå øëàêè íàðÿäó ñ çàùèòîé îñóùåñòâëÿþò è ìåòàëëóðãè÷åñêóþ îáðàáîòêó (ðàñêèñëåíèå, ñâÿçûâàíèå ñåðû è ôîñôîðà, ëåãèðîâàíèå è ò. ï.). Ïàññèâíûå øëàêè îñóùåñòâëÿþò â îñíîâíîì çàùèòíûå ôóíêöèè. Êðîìå òîãî, øëàêè äîëæíû îáåñïå÷èâàòü õîðîøåå ôîðìèðîâàíèå øâà, íàäëåæàùèé õèìè÷åñêèé ñîñòàâ ìåòàëëà, îòñóòñòâèå â íåì ïîð è òðåùèí, óñòîé÷èâîñòü ïðîöåññà ñâàðêè, ëåãêóþ îòäåëÿåìîñòü øëàêîâîé êîðêè îò ïîâåðõíîñòè øâà. Äëÿ ñâàðêè ñòàëåé èñïîëüçóþò øëàêè ðàçëè÷íûõ ñèñòåì.  áîëüøèíñòâå èç íèõ â êà÷åñòâå îáÿçàòåëüíîé ñîñòàâëÿþùåé, îêàçûâàþùåé âëèÿíèå íà ôèçè÷åñêèå ñâîéñòâà øëàêà, ñîäåðæèòñÿ ôòîðèñòûé êàëüöèé ÑàF2. Íàèáîëüøåå ðàñïðîñòðàíåíèå ïîëó÷èëè øëàêè, ñîäåðæàùèå MnÎ, FeO, ÑàÎ, ÌgO, Àl2O3 è äð. Ñîîòíîøåíèå îêñèäîâ â øëàêàõ äëÿ ñâàðêè ðàçëè÷íûõ ñòàëåé èçìåíÿåòñÿ. Óìåíüøåíèå â øëàêàõ êîíöåíòðàöèè àêòèâíûõ îêñèäîâ (FeO, MnO, SiO2) è ïîâûøåíèå â íèõ ñîäåðæàíèÿ ïðî÷èõ îêñèäîâ (ÑàÎ, MgO, Al2O3) ïðèâîäèò ê ñíèæåíèþ îêèñëèòåëüíîé ñïîñîáíîñòè ñèñòåìû ïî îòíîøåíèþ ê áîëüøèíñòâó ëåãèðóþùèõ ýëåìåíòîâ â ñâàðî÷íîé âàííå, ïîýòîìó ïî õèìè÷åñêîìó ñîñòàâó øëàêîâ ôëþñû ïîäðàçäåëÿþò ïî èõ îñíîâíîñòè íà êèñëûå ñ âûñîêèì ñîäåðæàíèåì SiO2 è TiÎ2 è îñíîâíûå ñ ïîâûøåííûì ñîäåðæàíèåì ïðî÷èõ îêñèäîâ. Ïî ñïîñîáó èçãîòîâëåíèÿ ôëþñû ïîäðàçäåëÿþò íà ïëàâëåííûå è íåïëàâëåííûå. Ïëàâëåííûé ôëþñ ïîëó÷àþò ñïëàâëåíèåì åãî ñîñòàâëÿþùèõ â ýëåêòðè÷åñêèõ èëè ïëàìåííûõ ïå÷àõ.  êà÷åñòâå øèõòû ïðè ýòîì èñïîëüçóþò ìàðãàíöåâóþ ðóäó (MnO), êâàðöåâûé ïåñîê (SiO2), ïëàâèêîâûé øïàò (ÑàF2) è äð. Ñïëàâëåííóþ ìàññó ïîñëå îõëàæäåíèÿ ïîäâåðãàþò äðîáëåíèþ íà çåðíà òðåáóåìîãî ðàçìåðà. Ïëàâëåííûå ôëþñû íå ñîäåðæàò ðàñêèñëèòåëåé è ëåãèðóþùèõ ýëåìåíòîâ â âèäå ôåððîñïëàâîâ, à ñîñòîÿò èç îêñèäîâ ýòèõ ýëåìåíòîâ, ïðî÷íî ñâÿçàííûõ, êàê ïðàâèëî, â ñèëèêàòû. Íåïëàâëåííûå ôëþñû ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé ìåõàíè÷åñêóþ ñìåñü ïîðîøêîîáðàçíûõ ìàòåðèàëîâ, çàìåøàííóþ íà îïðåäåëåííîì ñâÿçóþùåì (íàïðèìåð, æèäêîì ñòåêëå), ïðîêàëåííóþ è ãðàíóëèðîâàííóþ â çåðíà îïðåäåëåííûõ ðàçìåðîâ. Ïðåèìóùåñòâîì ïëàâëåííûõ ôëþñîâ ÿâëÿþòñÿ âûñîêèå òåõíîëîãè÷åñêèå ñâîéñòâà (çàùèòà, ôîðìèðîâàíèå, îòäåëèìîñòü øëàêîâîé êîðêè è äð.). Íåïëàâëåííûå ôëþñû ïîçâîëÿþò ëåãèðîâàòü íàïëàâëÿåìûé ìåòàëë â øè85
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж ðîêèõ ïðåäåëàõ. Äëÿ ýòîé öåëè âî ôëþñû ââîäÿò ìåòàëëè÷åñêèå ïîðîøêè è ôåððîñïëàâû.  íàñòîÿùåå âðåìÿ â ïðîìûøëåííîñòè ïðåèìóùåñòâåííî ïðèìåíÿþò ïëàâëåííûå ôëþñû. Ïëàâëåííûå ôëþñû äëÿ ñòàëåé ïîäðàçäåëÿþò ïî ñîäåðæàíèþ â íèõ îêñèäîâ êðåìíèÿ — íà âûñîêîêðåìíèñòûå (äî 50 % SiO2), íèçêîêðåìíèñòûå (äî 35 % SiO2) è áåñêðåìíèñòûå; ïî ñîäåðæàíèþ îêñèäà ìàðãàíöà — íà âûñîêîìàðãàíöîâèñòûå (áîëåå 30 % MnO), ñðåäíåìàðãàíöîâèñòûå (15 ¾ 30 % MnO) è íèçêîìàðãàíöîâèñòûå. Íèçêîêðåìíèñòûå ôëþñû ïðèìåíÿþò îáû÷íî äëÿ ñâàðêè ëåãèðîâàííûõ ñòàëåé. Äëÿ ñâàðêè íèçêîóãëåðîäèñòûõ ñòàëåé ïðèìåíÿþò ïðåèìóùåñòâåííî âûñîêîêðåìíèñòûå ìàðãàíöîâèñòûå ôëþñû â ñî÷åòàíèè ñ íèçêîóãëåðîäèñòîé ñâàðî÷íîé ïðîâîëîêîé. Ïðè ñâàðêå ýëåêòðîäíîé ïðîâîëîêîé, íå ñîäåðæàùåé êðåìíèÿ, íàïðèìåð Ñâ-08 èëè Ñâ-08À ïîä îñíîâíûìè ôëþñàìè ñ ìàëûì ñîäåðæàíèåì êðåìíåçåìà (SiO2), ðàñêèñëåíèå ñâàðî÷íîé âàííû èäåò çà ñ÷åò óãëåðîäà. Îáðàçîâàíèå íåðàñòâîðèìîãî â ìåòàëëå îêñèäà óãëåðîäà âûçûâàåò ïîÿâëåíèå ãàçîâûõ ïîð â øâå. Èñïîëüçîâàíèå ìàëîóãëåðîäèñòîé ïðîâîëîêè âîçìîæíî â ñî÷åòàíèè ñ êèñëûì ôëþñîì, êîãäà ðàçâèâàåòñÿ êðåìíåâîññòàíîâèòåëüíûé ïðîöåññ â ñâàðî÷íîé âàííå è êðåìíèé ïîäàâëÿåò ðåàêöèþ îêèñëåíèÿ óãëåðîäà è ïðåäîòâðàùàåò ïîÿâëåíèå ïîð. Ñ äðóãîé ñòîðîíû, ïðè ñâàðêå ìàëîóãëåðîäèñòûõ ñòàëåé äëÿ ïîëó÷åíèÿ øâîâ, íå ñêëîííûõ ê îáðàçîâàíèþ ãîðÿ÷èõ òðåùèí, à òàêæå äëÿ ïðèäàíèÿ òðåáóåìûõ ìåõàíè÷åñêèõ ñâîéñòâ â ìåòàëëå äîëæíî áûòü îêîëî 0,8 ¾ 1,0 % ìàðãàíöà. Ïðè ñâàðêå ìàëîóãëåðîäèñòîé ïðîâîëîêîé ñ ìàëûì ñîäåðæàíèåì ìàðãàíöà ïîä îñíîâíûì ôëþñîì ïðîèñõîäèò åãî îêèñëåíèå â âàííå è ïåðåõîä â øëàê.  ðåçóëüòàòå ìåòàëë îáåäíÿåòñÿ ìàðãàíöåì, à øâû áóäóò ñêëîííû ê îáðàçîâàíèþ ãîðÿ÷èõ òðåùèí, ïîýòîìó èñïîëüçîâàíèå ìàëîóãëåðîäèñòîé ïðîâîëîêè âîçìîæíî â ñî÷åòàíèè ñ âûñîêîìàðãàíöîâèñòûì ôëþñîì. Òàêèì îáðàçîì, ïðè ñâàðêå îáû÷íûõ ìàëîóãëåðîäèñòûõ ñòàëåé ìàëîóãëåðîäèñòîé ïðîâîëîêîé äîëæíû ïðèìåíÿòüñÿ êèñëûå âûñîêîìàðãàíöîâèñòûå ôëþñû. Ïðè ñâàðêå æå ëåãèðîâàííûõ ñòàëåé èëè èñïîëüçîâàíèè ïðîâîëîêè, ñîäåðæàùåé ðàñêèñëèòåëè, ïðèìåíåíèå òàêèõ ôëþñîâ ïðèâåäåò ê îêèñëåíèþ áîëüøèíñòâà ëåãèðóþùèõ ýëåìåíòîâ è çàñîðåíèþ ìåòàëëà øâîâ íåìåòàëëè÷åñêèìè âêëþ÷åíèÿìè. Ïîýòîìó ïðè ñâàðêå âûñîêîëåãèðîâàííûõ ñòàëåé äîëæíû ïðèìåíÿòüñÿ áåçìàðãàíöîâèñòûå íèçêîêðåìíèñòûå îñíîâíûå ôëþñû. Äëÿ ñâàðêè âûñîêîëåãèðîâàííûõ ñòàëåé ñ áîëüøèì ñîäåðæàíèåì òàêèõ ëåãêîîêèñëÿþùèõñÿ ýëåìåíòîâ, êàê ìîëèáäåí, òèòàí, àëþìèíèé è äð., ïðèìåíÿþò áåñêðåìíèñòûå ôëþñû íà îñíîâå ñîåäèíåíèé ÑàÎ, ÑàF2, Àl2O3 è áåñêèñëîðîäíûå ôòîðèñòûå ôëþñû íà îñíîâå ÑàF2, NaF è äð. Øëàêè ýòèõ ôëþñîâ èìåþò îñíîâíîé èëè íåéòðàëüíûé õàðàêòåð. 86
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Äëÿ ñâàðêè àëþìèíèÿ, ìàãíèÿ, òèòàíà è èõ ñïëàâîâ èñïîëüçóþò ôëþñû, îáðàçóþùèå áåñêèñëîðîäíûå øëàêîâûå ñèñòåìû: äëÿ òèòàíà — íà îñíîâå ÑàF2 ñ íåáîëüøèìè äîáàâêàìè õëîðèäîâ; äëÿ àëþìèíèÿ — íà îñíîâå õëîðèñòûõ ñîëåé (NaCl, ÊÑl, LiCl) ñ äîáàâêàìè ôòîðèäîâ (NaF, ÊF, LiF è äð.), äëÿ ìàãíèåâûõ ñïëàâî⠗ íà îñíîâå ôòîðèäíûõ ñîåäèíåíèé (ÊF, NaF, ÂàF2 è äð.). Äëÿ ñâàðêè ìåäè è ìåäíûõ ñïëàâîâ ïðèìåíÿþò ôëþñû, îáðàçóþùèå øëàêîâûå ñèñòåìû, îñíîâó êîòîðûõ ñîñòàâëÿþò áîðàòû: áóðà Na2Â4Î7 · 10Í2Î è áîðíàÿ êèñëîòà Í3ÂÎ3.  äðóãèå øëàêîâûå ñèñòåìû ýòè ñîåäèíåíèÿ ââîäÿò â âèäå äîáàâîê. Äëÿ èçãîòîâëåíèÿ ôëþñîâ èñïîëüçóþò èñõîäíûå ìàòåðèàëû: ðóäû, êâàðöåâûé ïåñîê, ðóòèë, êàîëèí, ìðàìîð, ôòîðèñòûå è õëîðèñòûå ñîëè è äðóãèå êîìïîíåíòû. Êîìïîíåíòû äîëæíû áûòü íåäîðîãèìè è ÷èñòûìè îò âðåäíûõ ïðèìåñåé (ñåðû, ôîñôîðà è äð.). Îñîáåííî âûñîêàÿ ÷èñòîòà òðåáóåòñÿ äëÿ ôëþñîâ, èñïîëüçóåìûõ ïðè ñâàðêå òèòàíà è åãî ñïëàâîâ, è äðóãèõ àêòèâíûõ ìàòåðèàëîâ. Íåñìîòðÿ íà áîëüøîå êîëè÷åñòâî ôëþñîâ, èñïîëüçóåìûõ ïðè ñâàðêå è íàïëàâêå ðàçëè÷íûõ ìåòàëëîâ, îáùèé ñòàíäàðò íà íèõ ïîêà íå ðàçðàáîòàí. Èìåþùèéñÿ ÃÎÑÒ 9087—81 ðåãëàìåíòèðóåò òðåáîâàíèå ê ïëàâëåííûì ôëþñàì äëÿ ñâàðêè ñòàëåé. Ïî ýòîìó ñòàíäàðòó âûïóñêàåòñÿ 21 ìàðêà ïëàâëåííûõ ôëþñîâ. Íàèáîëåå ðàñïðîñòðàíåííûìè ÿâëÿþòñÿ ôëþñû ìàðîê ÀÍ-348À, ÎÑÖ-45, ÀÍ-20, ÀÍ-26, ÀÍ-15Ì è äð.  òàáë. 9.3 ïðèâåäåíû ðåêîìåíäóåìûå îáëàñòè ïðèìåíåíèÿ ñâàðî÷íûõ ôëþñîâ. Ò à á ë è ö à 9.3 Ðåêîìåíäóåìûå îáëàñòè ïðèìåíåíèÿ ñâàðî÷íûõ ôëþñîâ Ìàðêè ôëþñîâ Íàçíà÷åíèå ÀÍ-348À, ÀÍ-348ÀÌ, ÎÑÖ-45, ÀÍ-348-Â, ÎÑÖ-45Ì, ÔÖ-9, ÀÍ-60 Ìåõàíèçèðîâàííàÿ ñâàðêà è íàïëàâêà óãëåðîäèñòûõ è íèçêîëåãèðîâàííûõ ñòàëåé ÀÍ-8 Ýëåêòðîøëàêîâàÿ ñâàðêà óãëåðîäèñòûõ íèçêîëåãèðîâàííûõ ñòàëåé ÀÍ-20Ñ, ÀÍ-20ÑÌ, ÀÍ-20Ï, ÀÍ-15Ì Àâòîìàòè÷åñêàÿ ñâàðêà è íàïëàâêà âûñîêîëåãèðîâàííûõ ñòàëåé ÀÍ-22 Ýëåêòðîøëàêîâàÿ è äóãîâàÿ àâòîìàòè÷åñêàÿ ñâàðêà è íàïëàâêà íèçêî- è ñðåäíåëåãèðîâàííûõ ñòàëåé ÀÍ-26Ñ, ÀÍ-26ÑÏ, ÀÍ-26Ï Àâòîìàòè÷åñêàÿ ñâàðêà íåðæàâåþùèõ ñòàëåé ÀÍ-17Ì, ÀÍ-43, ÀÍ-47 Àâòîìàòè÷åñêàÿ äóãîâàÿ ñâàðêà è íàïëàâêà ñòàëåé âûñîêîé ïðî÷íîñòè 87
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж 9.4. Защитные газы Çàùèòíûå ãàçû ïðè ñâàðêå çàùèùàþò äóãó è ñâàðî÷íóþ âàííó îò âðåäíîãî âîçäåéñòâèÿ îêðóæàþùåé âîçäóøíîé ñðåäû. Ýòà çàùèòà îñóùåñòâëÿåòñÿ ïóòåì ôèçè÷åñêîãî îòòåñíåíèÿ âîçäóõà ïîòîêîì ãàçà îò ìåñòà ñâàðêè.  êà÷åñòâå çàùèòíûõ ãàçîâ ïðèìåíÿþò èíåðòíûå è àêòèâíûå ãàçû, à òàêæå èõ ñìåñè. Èç èíåðòíûõ ãàçîâ ïðè ñâàðêå èñïîëüçóþò àðãîí è ãåëèé. Ýòî îäíîàòîìíûå ãàçû, êîòîðûå íå âñòóïàþò â õèìè÷åñêèå ðåàêöèè ñ òâåðäûìè è æèäêèìè ìåòàëëàìè è ïðàêòè÷åñêè íå ðàñòâîðèìû â áîëüøèíñòâå èç íèõ. Íàèáîëüøåå ðàñïðîñòðàíåíèå ïîëó÷èë àðãîí (Àr). Åãî ïîëó÷àþò èç àòìîñôåðíîãî âîçäóõà. Èíåðòíûå ãàçû ïðèìåíÿþò äëÿ ñâàðêè õèìè÷åñêè àêòèâíûõ ìåòàëëîâ (òèòàí, àëþìèíèé, ìàãíèé è äð.), à òàêæå ëåãèðîâàííûõ ñòàëåé, êîãäà íåîáõîäèìî ïîëó÷èòü ñâàðíûå øâû, îäíîðîäíûå ïî ñîñòàâó ñ îñíîâíûì è ïðèñàäî÷íûì ìåòàëëîì. Èíåðòíûå ãàçû îáåñïå÷èâàþò çàùèòó ìåòàëëà ïðè ñâàðêå, íå îêàçûâàÿ ìåòàëëóðãè÷åñêîãî âîçäåéñòâèÿ íà íåãî. Ñîãëàñíî ÃÎÑÒ 10157—79 àðãîí âûïóñêàåòñÿ äâóõ ñîðòîâ: âûñøåãî (íå ìåíåå 99,992 % Ar) è ïåðâîãî (íå ìåíåå 99,987 % Ar). Õðàíÿò è òðàíñïîðòèðóþò àðãîí â ñòàëüíûõ áàëëîíàõ åìêîñòüþ 40 ë ïîä äàâëåíèåì 15 ÌÏà. Ãåëèé (He) ïîëó÷àþò èç äîáûâàåìûõ ïðèðîäíûõ ãàçîâ. Îí çíà÷èòåëüíî ëåã÷å âîçäóõà è â 10 ðàç ëåã÷å àðãîíà, ïîýòîìó ïðè ñâàðêå òðåáóåòñÿ åãî ïîâûøåííûé ðàñõîä ïî ñðàâíåíèþ ñ àðãîíîì. Ñòîèìîñòü ãåëèÿ òàêæå ïðèìåðíî â 5 ðàç áîëüøå ñòîèìîñòè àðãîíà. Âûïóñêàþò ãåëèé äâóõ ñîðòîâ: îñîáîé è âûñîêîé ÷èñòîòû. Äëÿ ñâàðêè ÷àñòî èñïîëüçóþò ñìåñè èç èíåðòíûõ ãàçîâ, íàïðèìåð ñìåñü, ñîñòîÿùóþ èç 70 % àðãîíà è 30 % ãåëèÿ (ïî îáúåìó). Õðàíÿò è òðàíñïîðòèðóþò ãåëèé, òàê æå êàê è àðãîí, â áàëëîíàõ, îêðàøåííûõ â êîðè÷íåâûé öâåò. Àêòèâíûå çàùèòíûå ãàçû çàùèùàþò çîíó ñâàðêè îò âîçäóõà, íî âìåñòå ñ òåì âñòóïàþò â õèìè÷åñêîå âçàèìîäåéñòâèå ñî ñâàðèâàåìûì ìåòàëëîì èëè ìîãóò ðàñòâîðÿòüñÿ â íåì. Èç àêòèâíûõ ãàçîâ äëÿ ñâàðêè èñïîëüçóþò â îñíîâíîì óãëåêèñëûé ãàç. Äðóãèå àêòèâíûå ãàçû (êèñëîðîä, âîäîðîä, àçîò) èñïîëüçóþò äëÿ ñîñòàâëåíèÿ çàùèòíûõ ãàçîâûõ ñìåñåé. Óãëåêèñëûé ãàç (ÑÎ2) âûïóñêàþò ïî ÃÎÑÒ 8050—76 òðåõ ìàðîê. Äëÿ ñâàðêè èñïîëüçóþò ñâàðî÷íûé ãàç ÷èñòîòîé íå ìåíåå 99,5 % ÑÎ2. Õðàíÿò è òðàíñïîðòèðóþò åãî â æèäêîì âèäå â ñòàëüíûõ áàëëîíàõ åìêîñòüþ 40 ë ïîä äàâëåíèåì 6 ¾ 7 ÌÏà. Áàëëîíû îêðàøèâàþò â ÷åðíûé öâåò. Óãëåêèñëûé ãàç îòíîñèòñÿ ê îêèñëèòåëüíûì, ïîýòîìó åãî â îñíîâíîì ïðèìåíÿþò äëÿ ñâàðêè íèçêîóãëåðîäèñòûõ è íèçêîëåãèðîâàííûõ ñòàëåé. Íàçíà÷åíèå åãî ñîñòîèò â çàùèòå ðàñïëàâëåííîãî ìåòàëëà îò âçàèìîäåéñòâèÿ ñ àçîòîì âîçäóõà. 88
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Äëÿ çàùèòíûõ ñðåä ïðèìåíÿþò òàêæå ñìåñè àðãîíà ñ âîäîðîäîì, àçîòîì, óãëåêèñëûì ãàçîì è êèñëîðîäîì.  ðÿäå ñëó÷àåâ òàêèå ñìåñè îáëàäàþò ëó÷øèìè òåõíîëîãè÷åñêèìè ñâîéñòâàìè, ÷åì îòäåëüíûå ãàçû. Íàïðèìåð, ñìåñü óãëåêèñëîãî ãàçà ñ êèñëîðîäîì (äî 20 %) ñïîñîáñòâóåò ìåëêîêàïåëüíîìó ïåðåíîñó ýëåêòðîäíîãî ìåòàëëà è ìåíüøåìó ðàçáðûçãèâàíèþ, ãëóáîêîìó ïðîïëàâëåíèþ è óëó÷øåíèþ ôîðìèðîâàíèÿ øâà. Ñìåñü àðãîíà ñ äîáàâêîé 10¾ 30 % àçîòà ïðèìåíÿþò ïðè ñâàðêå ìåäè è àóñòåíèòíûõ ñòàëåé íåêîòîðûõ ìàðîê. Äîáàâêà àçîòà ïîâûøàåò ïðîïëàâëÿþùåå äåéñòâèå äóãè. Контрольные вопросы 1. Äàéòå îïðåäåëåíèå ñâàðî÷íûì ìàòåðèàëàì. 2. Ðàññêàæèòå î êëàññèôèêàöèè ïðîâîëîê äëÿ ñâàðêè ñòàëåé è äðóãèõ êîíñòðóêöèîííûõ ìàòåðèàëîâ. 3. Äëÿ ÷åãî ïðåäíàçíà÷åíû ñâàðî÷íûå ôëþñû? 4. Êàê êëàññèôèöèðóþòñÿ ñâàðî÷íûå ýëåêòðîäû? 5. Êàêîâî íàçíà÷åíèå çàùèòíûõ ãàçîâ ïðè ñâàðêå? 6. ×åì îòëè÷àåòñÿ ïîðîøêîâàÿ ïðîâîëîêà îò ïîêðûòûõ ýëåêòðîäîâ? 7. Ïî÷åìó è êàê ñâàðî÷íûå ìàòåðèàëû âëèÿþò íà êà÷åñòâî øâîâ ïðè ñâàðêå ðàçíûõ ìåòàëëîâ? 8. Êàêèì îáðàçîì ñ ïîìîùüþ ñâàðî÷íûõ ìàòåðèàëîâ ìîæíî ââåñòè ëåãèðóþùèå ýëåìåíòû â øîâ ïðè ñâàðêå? 9. Ìîæíî ëè ïîëó÷èòü ïðè ðó÷íîé äóãîâîé ñâàðêå íèçêîóãëåðîäèñòîé ñòàëè ìåòàëë øâà ïðî÷íåå îñíîâíîãî ìåòàëëà? 89
ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ ДЛЯ ДУГОВОЙ СВАРКИ 10.1. Характеристики источников питания дуги и требования к ним Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Гл а в а 10 Äëÿ ñîçäàíèÿ óñòîé÷èâîãî äóãîâîãî ðàçðÿäà ìåæäó ýëåêòðîäîì è ñâàðèâàåìûì èçäåëèåì ê íèì íåîáõîäèìî ïîäâåñòè íàïðÿæåíèå îò ñïåöèàëüíîãî èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ ýëåêòðè÷åñêèì òîêîì. Òàêîé èñòî÷íèê äîëæåí îáåñïå÷èâàòü ëåãêîå è íàäåæíîå âîçáóæäåíèå äóãè, óñòîé÷èâîå åå ãîðåíèå â óñòàíîâèâøåìñÿ ðåæèìå ñâàðêè, ðåãóëèðîâàíèå ìîùíîñòè (ñèëû òîêà). Îäíîé èç õàðàêòåðèñòèê èñòî÷íèêîâ òîêà ÿâëÿåòñÿ âíåøíÿÿ âîëüò-àìïåðíàÿ õàðàêòåðèñòèêà, ïðåäñòàâëÿþùàÿ ñîáîé çàâèñèìîñòü íàïðÿæåíèÿ íà âûõîäíûõ çàæèìàõ èñòî÷íèêà îò ñèëû òîêà íàãðóçêè è âûðàæàåìàÿ ãðàôè÷åñêè. Âíåøíèå âîëüò-àìïåðíûå õàðàêòåðèñòèêè èñòî÷íèêîâ ïèòàíèÿ ñâàðî÷íîé äóãè (ðèñ. 10.1) ìîãóò áûòü ïàäàþùèìè (íàïðÿæåíèå óìåíüøàåòñÿ ñ óâåëè÷åíèåì ñâàðî÷íîãî òîêà), æåñòêèìè (óìåíüøåíèÿ íàïðÿæåíèÿ ñ óâåëè÷åíèåì ñèëû òîêà íå ïðîèñõîäèò), âîçðàñòàþùèìè (ïðè óâåëè÷åíèè ñèëû òîêà íàïðÿæåíèå âîçðàñòàåò). Íàèáîëåå ÷àñòî èñïîëüçóþò èñòî÷íèêè ñ õàðàêòåðèñòèêàìè ïåðâîãî òèïà. Ìåæäó ñòàòè÷åñêîé âîëüò-àìïåðíîé õàðàêòåðèñòèêîé äóãè è âíåøíåé õàðàêòåðèñòèêîé èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ äîëæíî áûòü îïðåäåëåííîå ñîîòâåòñòâèå. Ïðè ñòàáèëüíîì ãîðåíèè äóãè òðåáóåòñÿ âûïîëíåíèå óñëîâèé Uä = Uè; Iä = Iè, ãäå Uä, Uè — íàïðÿæåíèå èñòî÷íèêà è äóãè ñîîòâåòñòâåííî; Iä, Iè — òîê èñòî÷íèêà è äóãè ñîîòâåòñòâåííî. Ïðè ñîâìåùåíèè âîëüò-àìïåðíûõ õàðàêòåðèñòèê èñòî÷íèêà òîêà 2 è äóãè 1 (ðèñ. 10.2) òàêîå óñëîâèå ìîæåò âûïîëíÿòüñÿ â äâóõ òî÷êàõ À è Â. Îäíàêî óñòîé÷èâûé ïðîöåññ ñóùåñòâîâàíèÿ äóãè áóäåò ëèøü â òî÷êå À.  ýòîé òî÷êå ïðè óìåíüøåíèè ñâàðî÷íîãî òîêà íàïðÿæåíèå èñòî÷íèêà îêàçûâàåòñÿ áîëüøå íåîáõîäèìîãî äëÿ ãîðåíèÿ äóãè ïî åå ñòàòè÷åñêîé õàðàêòåðèñòèêå, ÷òî ïðèâåäåò ê âîçðàñòàíèþ ñèëû òîêà, è ïðîöåññ âåðíåòñÿ â òî÷êó À. Óâåëè÷åíèå ñèëû òîêà â òî÷êå À òðåáóåò âîçðàñòàíèÿ íàïðÿæåíèÿ, íåîáõîäèìîãî äëÿ ãîðåíèÿ äóãè, ñîãëàñíî ñòàòè÷åñêîé õàðàêòåðèñòèêå. Îäíàêî íàïðÿæåíèå èñòî÷íèêà ñîãëàñíî âíåøíåé õàðàêòåðèñòèêå áóäåò ìåíüøèì, ÷òî, â ñâîþ î÷åðåäü, âûçîâåò ñíèæåíèå ñèëû òîêà. Ïîýòîìó ñèëà òîêà óìåíüøèòñÿ è ðåæèì ãîðåíèÿ äóãè âíîâü âîññòàíîâèòñÿ â òî÷êå À. 90
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Ðèñ. 10.1. Âíåøíèå âîëüò-àìïåðíûå õàðàêòåðèñòèêè èñòî÷íèêîâ ïèòàíèÿ äóãè: Ðèñ. 10.2. Ñîâìåùåíèå âîëüò-àìïåðíûõ õàðàêòåðèñòèê äóãè 1 è èñòî÷íèêà òîêà 2: 1 — êðóòîïàäàþùàÿ; 2 — ïîëîãîïàäàþùàÿ; 3 — æåñòêàÿ; 4 — âîçðàñòàþùàÿ; U è I — íàïðÿæåíèå è ñèëà òîêà èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ À è  — òî÷êè ñòàáèëüíîãî ãîðåíèÿ äóãè; UÀ è U — íàïðÿæåíèÿ â òî÷êàõ À è Â; IÀ è I — ñèëû òîêà â òî÷êàõ À è Ïðè ðàññìîòðåíèè ïðîöåññà â òî÷êå  êàðòèíà èíàÿ. Ïðè óìåíüøåíèè ñèëû òîêà çäåñü äëÿ ïîääåðæàíèÿ äóãîâîãî ðàçðÿäà ñîãëàñíî ñòàòè÷åñêîé õàðàêòåðèñòèêå äóãè òðåáóåòñÿ áîëåå âûñîêîå íàïðÿæåíèå. Åãî çíà÷åíèå ñòàíîâèòñÿ áîëüøå, ÷åì ìîæåò äàòü èñòî÷íèê ïðè ýòîì æå òîêå, è äóãà ïîãàñíåò. Åñëè â òî÷êå  ñèëà òîêà óâåëè÷èòñÿ, òî íàïðÿæåíèå äóãè ñòàíåò ìåíüøå íàïðÿæåíèÿ èñòî÷íèêà. Èçáûòîê íàïðÿæåíèÿ âûçîâåò äàëüíåéøåå âîçðàñòàíèå ñèëû ñâàðî÷íîãî òîêà âïëîòü äî çíà÷åíèÿ, ñîîòâåòñòâóþùåãî ñèëå òîêà â òî÷êå À.  ðåçóëüòàòå ïðîöåññ äîñòèãíåò ïîëîæåíèÿ óñòîé÷èâîãî ãîðåíèÿ â òî÷êå À. Âûáîð èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ ïî òèïó âíåøíåé õàðàêòåðèñòèêè ïðîèçâîäÿò â çàâèñèìîñòè îò ñïîñîáà ñâàðêè è êîíêðåòíûõ óñëîâèé âåäåíèÿ ïðîöåññà. Ïðè ðó÷íîé ñâàðêå ïðèìåíÿþò èñòî÷íèêè ñ êðóòîïàäàþùåé âíåøíåé õàðàêòåðèñòèêîé, ïðè ýòîì ÷àñòûå èçìåíåíèÿ äëèíû äóãè ñîïðîâîæäàþòñÿ íåçíà÷èòåëüíûìè èçìåíåíèÿìè ñâàðî÷íîãî òîêà è òåïëîâîãî ðåæèìà ñâàðêè, ÷òî íå îòðàæàåòñÿ íà ðàçìåðàõ ñâàðî÷íîé âàííû è ãåîìåòðè÷åñêèõ ïàðàìåòðàõ øâà. Èñòî÷íèêè ïèòàíèÿ ñ ïîëîãîïàäàþùåé âíåøíåé õàðàêòåðèñòèêîé ïðèìåíÿþò äëÿ àâòîìàòè÷åñêîé ñâàðêè ïîä ñëîåì ôëþñà è â ñðåäå çàùèòíûõ ãàçîâ ïðîâîëîêîé äèàìåòðîì 1,6¾ 2,0 ìì. Ïðè ýòîì ïîääåðæàíèå ïîñòîÿíñòâà ïàðàìåòðîâ ñâàðî÷íîãî ðåæèìà äîñòèãàåòñÿ çà ñ÷åò ñàìîðåãóëèðîâàíèÿ äóãè. Îíî çàêëþ÷àåòñÿ â èçìåíåíèè ñêîðîñòè ïëàâëåíèÿ ýëåêòðîäíîé ïðîâîëîêè ïðè êîëåáàíèÿõ äëèíû äóãè. Äëÿ ýòèõ óñëîâèé íåîáõîäèìî, ÷òîáû ïðè íåáîëüøèõ îòêëîíåíèÿõ äëèíû äóãè (à ñëåäîâàòåëüíî, è íàïðÿæåíèÿ) èçìåíåíèÿ ñèëû òîêà áûëè çíà÷èòåëüíûìè. Ýòî ëó÷øå îáåñ91
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж ïå÷èâàåòñÿ ïðè ïîëîãîïàäàþùåé âíåøíåé õàðàêòåðèñòèêå èñòî÷íèêà. Ñâàðêà â çàùèòíûõ ãàçàõ òîíêîé ýëåêòðîäíîé ïðîâîëîêîé íà áîëüøèõ ïëîòíîñòÿõ ñèëû òîêà, êîãäà ñòàòè÷åñêàÿ õàðàêòåðèñòèêà äóãè èìååò âîçðàñòàþùèé õàðàêòåð, ïðîèçâîäèòñÿ îò èñòî÷íèêîâ òîêà, èìåþùèõ æåñòêóþ èëè ñëåãêà âîçðàñòàþùóþ õàðàêòåðèñòèêó.  ýòîì ñëó÷àå ïðîöåññ ñàìîðåãóëèðîâàíèÿ ïðîòåêàåò áîëåå èíòåíñèâíî, ïîâûøàåòñÿ óñòîé÷èâîñòü ãîðåíèÿ äóãè, îáëåã÷àåòñÿ åå çàæèãàíèå, óìåíüøàåòñÿ ðàçáðûçãèâàíèå. Èñòî÷íèê ïèòàíèÿ äóãè äîëæåí ëåãêî íàñòðàèâàòüñÿ íà íóæíûé ðåæèì ñâàðêè. Äëÿ ýòîé öåëè â èñòî÷íèêàõ òîêà íåîáõîäèìû ðåãóëèðóþùèå óñòðîéñòâà, ïîçâîëÿþùèå ïîëó÷àòü ñåìåéñòâà îäíîòèïíûõ âíåøíèõ õàðàêòåðèñòèê, ðàçëè÷àþùèõñÿ çíà÷åíèÿìè ñâîèõ ïàðàìåòðîâ (ðèñ. 10.3). Âàæíû è äèíàìè÷åñêèå ñâîéñòâà èñòî÷íèêîâ ïèòàíèÿ äóãè. Ñèëà òîêà è íàïðÿæåíèå â äóãå â ïðîöåññå ñâàðêè áåñïðåðûâíî ìåíÿþòñÿ. Ýòî ñâÿçàíî ñ ïåðåõîäîì êàïåëü ýëåêòðîäíîãî ìåòàëëà è íàëè÷èåì êîðîòêèõ çàìûêàíèé.  ýòè ìîìåíòû íàïðÿæåíèå äóãè ïàäàåò äî íóëÿ, à ñâàðî÷íûé òîê âîçðàñòàåò. Ïðè âîçîáíîâëåíèè äóãîâîãî ðàçðÿäà íàïðÿæåíèå äóãè âíîâü íà÷èíàåò âîçðàñòàòü îò íóëÿ äî íàïðÿæåíèÿ çàæèãàíèÿ. Ïðè ýòîì èñòî÷íèê ïèòàíèÿ äóãè äîëæåí èçìåíÿòü íàïðÿæåíèå îò íóëÿ äî íàïðÿæåíèÿ õîëîñòîãî õîäà. Èñòî÷íèê äîëæåí áûñòðî ðåàãèðîâàòü íà âñå èçìåíåíèÿ, ïðîõîäÿùèå â äóãå. Ïðè ýòîì ñèëà òîêà è íàïðÿæåíèå èñòî÷íèêà ïðèíèìàþò ñâîè óñòàíîâèâøèåñÿ çíà÷åíèÿ íå ìãíîâåííî, à â òå÷åíèå íåêîòîðîãî âðåìåíè â çàâèñèìîñòè îò åãî ìàãíèòíîé èíåðöèîííîñòè. Ñïîñîáíîñòü èñòî÷íèêà áûñòðî ðåàãèðîâàòü íà èçìåíåíèÿ, ïðîèñõîäÿùèå â äóãå, îïðåäåëÿåò åãî äèíàìè÷åñêèå ñâîéñòâà. ×åì áûñòðåå èñòî÷íèê ïèòàíèÿ äóãè âîññòàíàâëèâàåò íàïðÿæåíèå, òåì ëó÷øå åãî äèíàìè÷åñêèå ñâîéñòâà. Ïðè ýòîì îáåñïå÷èâàþòñÿ ñïîêîéíûé ïåðåíîñ ìåòàëëà ñ ýëåêòðîäà â ñâàðî÷íóþ âàííó, óìåíüøåíèå ðàçáðûçãèâàíèÿ è óëó÷øåíèå êà÷åñòâà ñâàðêè. Äèíàìè÷åñêîé õàðàêòåðèñòèêîé èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ ÿâëÿåòñÿ âðåìÿ, íåîáõîäèìîå äëÿ âîññòàíîâëåíèÿ íàïðÿæåíèÿ îò íóëåâîãî çíà÷åíèÿ â ìîìåíò êîðîòêîãî çàìûêàíèÿ äî ðàáî÷åãî, êîòîðîå íå äîëæíî áûòü áîëåå 0,05 ñ. Ïðè ýòîì ñêîðîñòü Ðèñ. 10.3. Ñåìåéñòâî âíåøíèõ õàíàðàñòàíèÿ ñèëû òîêà êîðîòêîãî ðàêòåðèñòèê èñòî÷íèêà òîêà: çàìûêàíèÿ òàêæå äîëæíà áûòü Uä — íàïðÿæåíèå äóãè; a1, a2, a3 — ðåæèìû ñâàðêè ïðè ñâàðî÷íûõ òîîïòèìàëüíîé. Ïðè áîëüøèõ ñêîðîêàõ I1, I2, I3 ñòÿõ íàðàñòàíèÿ ñèëû òîêà íàáëþ92
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж äàåòñÿ âçðûâíîé õàðàêòåð ïëàâëåíèÿ ýëåêòðîäà ñ ñèëüíûì ðàçáðûçãèâàíèåì ìåòàëëà, ïðè ìàëûõ ñêîðîñòÿõ — çàòðóäíåííîå îáðàçîâàíèå èîíèçèðîâàííîãî ïðîìåæóòêà è çàòðóäíåííîå âîçáóæäåíèå äóãè. Èñòî÷íèêè ïèòàíèÿ äóãè ïî ñîâðåìåííûì ñòàíäàðòàì õàðàêòåðèçóþòñÿ ðÿäîì ïàðàìåòðîâ, ïîëó÷àåìûõ ïðè ðàáîòå íà óñòàíîâèâøèõñÿ ðåæèìàõ. Ê óñòàíîâèâøèìñÿ ðåæèìàì îòíîñÿò ðàáîòó èñòî÷íèêîâ ïðè õîëîñòîì õîäå, ðàáî÷åé íàãðóçêå è êîðîòêîì çàìûêàíèè. Íîìèíàëüíàÿ ñèëà òîêà îïðåäåëÿåò ðàñ÷åòíîå çíà÷åíèå ñâàðî÷íîãî òîêà èñòî÷íèêà. Íîìèíàëüíûå ñèëû òîêà èñòî÷íèêîâ ïèòàíèÿ äóãè ñîîòâåòñòâóþò ïàðàìåòðè÷åñêîìó ðÿäó, îáû÷íî óñòàíîâëåííîìó äëÿ èñòî÷íèêîâ ýëåêòðè÷åñêîãî òîêà. Íîìèíàëüíûå ñèëû òîêà áîëüøèíñòâà âûïóñêàåìûõ èñòî÷íèêîâ ïèòàíèÿ íàõîäÿòñÿ â ïðåäåëàõ 50 ¾ 1 000 À. Ïðåäåëû ðåãóëèðîâàíèÿ ñâàðî÷íîãî òîêà ñîîòâåòñòâóþò ìèíèìàëüíûì è ìàêñèìàëüíûì çíà÷åíèÿì òîêà, êîòîðûå ìîãóò áûòü èñïîëüçîâàíû ïðè ñâàðêå.  áîëüøèíñòâå ñëó÷àåâ çà ìàêñèìàëüíóþ ñèëó òîêà ïðèíèìàþò íîìèíàëüíóþ ñèëó òîêà. Îòíîøåíèå ìàêñèìàëüíîé ñèëû òîêà ê ìèíèìàëüíîé ïîêàçûâàåò êðàòíîñòü ðåãóëèðîâàíèÿ. Îáû÷íî îíà èçìåíÿåòñÿ îò òðåõ è âûøå. Íàïðÿæåíèå õîëîñòîãî õîäà â çíà÷èòåëüíîé ìåðå îïðåäåëÿåò óñëîâèÿ çàæèãàíèÿ è ïîâòîðíîãî âîçáóæäåíèÿ äóãè è ðåãóëèðóåòñÿ íà çàæèìàõ èñòî÷íèêà ïðè îòñóòñòâèè íàãðóçêè â ñâàðî÷íîé öåïè. Íîìèíàëüíîå ðàáî÷åå íàïðÿæåíèå õàðàêòåðèçóåò íàïðÿæåíèå íà çàæèìàõ èñòî÷íèêà ïîä íàãðóçêîé è óñëîâíî îïðåäåëÿåòñÿ ëèíåéíîé ôóíêöèåé îò ñâàðî÷íîãî òîêà. Äëÿ èñòî÷íèêîâ ñ íîìèíàëüíûì çíà÷åíèåì ñâàðî÷íîãî òîêà äî 600 À îíî îïðåäåëÿåòñÿ ïî ôîðìóëå U = 20 + 0,04Iñâ, ãäå Iñ⠗ ñèëà òîêà. Äëÿ áîëåå ìîùíûõ èñòî÷íèêîâ óñëîâíîå ðàáî÷åå íàïðÿæåíèå ïðèíèìàþò ðàâíûì 44  è âûøå. Ïðîäîëæèòåëüíîñòü ðàáîòû èñòî÷íèêà ïðè çàäàííîé ìîùíîñòè îïðåäåëÿåò âîçìîæíîñòü åãî ïåðåãðåâà. Èñòî÷íèêè ñâàðî÷íîãî òîêà ìîãóò ðàáîòàòü â îäíîì èç ñâàðî÷íûõ ðåæèìîâ: ïåðåìåæàþùåìñÿ, ïîâòîðíî-êðàòêîâðåìåííîì è ïðîäîëæèòåëüíîì.  ïåðåìåæàþùåìñÿ ðåæèìå ðàáîòà ïîä íàãðóçêîé â òå÷åíèå âðåìåíè tí ÷åðåäóåòñÿ ñ õîëîñòûì õîäîì â òå÷åíèå âðåìåíè tõ.õ, êîãäà èñòî÷íèê ñèëû òîêà íå îòêëþ÷àåòñÿ îò ñåòè. Òàêîé ðåæèì õàðàêòåðèçóåòñÿ îòíîñèòåëüíîé ïðîäîëæèòåëüíîñòüþ íàãðóçêè (ÏÍ), îïðåäåëÿåìîé ïî ôîðìóëå ÏÍ = tí 100 %. t í + t õ.õ Òàêîé ðåæèì ðàáîòû õàðàêòåðåí äëÿ èñòî÷íèêîâ ïðè ðó÷íîé äóãîâîé ñâàðêå, à òàêæå äëÿ àâòîìàòè÷åñêîé è ìåõàíèçèðîâàííîé ñâàðêè íà ïîñòîÿííîì òîêå. Äëÿ ðó÷íîé ñâàðêè â áîëüøèíñòâå 93
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж ñëó÷àåâ èñòî÷íèêè èìåþò íîìèíàëüíóþ ïðîäîëæèòåëüíîñòü íàãðóçêè, ðàâíóþ 20; 35 è 60 %.  ïîâòîðíî-êðàòêîâðåìåííîì ðåæèìå ðàáîòà ïîä íàãðóçêîé ÷åðåäóåòñÿ ñ âðåìåíåì ïàóç, êîãäà èñòî÷íèê ïîëíîñòüþ îòêëþ÷àåòñÿ îò ñåòè íà âðåìÿ tï. Òàêîé ðåæèì õàðàêòåðèçóåòñÿ îòíîñèòåëüíîé ïðîäîëæèòåëüíîñòüþ âêëþ÷åíèÿ (ÏÂ): Ï = tí 100 %. tí + tï Òàêîé ðåæèì õàðàêòåðåí äëÿ àâòîìàòè÷åñêîé è ìåõàíèçèðîâàííîé ñâàðêè íà ïåðåìåííîì òîêå, à èñòî÷íèêè èìåþò ïðîäîëæèòåëüíîñòü âêëþ÷åíèÿ, ðàâíóþ 60 % è áîëåå. Äëèòåëüíîñòè öèêëà ðàáîòû èñòî÷íèêîâ tí + tõ.õ è tí + tï ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé ðàñ÷åòíî-ïðîâåðî÷íûé öèêë tö, êîòîðûé äëÿ ðó÷íîé äóãîâîé ñâàðêè ïðèíèìàþò ðàâíûì 5 ìèí, à äëÿ àâòîìàòè÷åñêîé ñâàðêè — 10 ìèí. Ïðè ýòîì ðàñ÷åòíûé òîê âûáèðàþò ïðè íîðìàëüíîì çíà÷åíèè ÏÍ èëè ÏÂ. Åñëè èñòî÷íèê ïèòàíèÿ èñïîëüçóåòñÿ ïðè ÏÍ è ÏÂ, êîòîðûå îòëè÷àþòñÿ îò óêàçàííûõ â ïàñïîðòå, ìàêñèìàëüíî äîïóñòèìûé ñâàðî÷íûé òîê Iäîï îïðåäåëÿåòñÿ ïî ôîðìóëå Iäîï = Iíîì ÏÍíîì , ÏÍðàá ãäå Iíîì — íîìèíàëüíûé ñâàðî÷íûé òîê; ÏÍíîì — íîìèíàëüíàÿ ïðîäîëæèòåëüíîñòü íàãðóçêè; ÏÍðàá — ðàáî÷àÿ ïðîäîëæèòåëüíîñòü íàãðóçêè. Ïðèìåð 1. Äàí ïðåîáðàçîâàòåëü, ó êîòîðîãî Iíîì = 500 À ïðè ÏÍíîì = = 65 %, ïðîâåðî÷íûé öèêë 10 ìèí. Ïîäñ÷èòàòü ìàêñèìàëüíî äîïóñòèìûé ñâàðî÷íûé òîê, åñëè ãåíåðàòîð ðàáîòàåò íåïðåðûâíî áîëåå 10 ìèí, ò. å. ÏÍðàá = 100 %. Ð å ø å í è å: I äîï = 500 65 8 ≈ 500 ⋅ = 400 À. 100 10 Ñëåäîâàòåëüíî, èñòî÷íèê ìîæåò èñïîëüçîâàòüñÿ äëÿ íåïðåðûâíîé ðàáîòû ïðè ñèëå òîêà íå áîëåå 400 À. Ïðèìåð 2. Äàí ñâàðî÷íûé òðàíñôîðìàòîð, ó êîòîðîãî Iíîì = 1 000 À ïðè ÏÍíîì = 75 %. Îïðåäåëèòü äîïóñòèìûé ÏÍ, åñëè òðàíñôîðìàòîð èñïîëüçóåòñÿ ïðè ñèëå òîêà 1 200 À. Ð å ø å í è å: 1 200 = 1 000 ÏÍ = 94 75 ; ÏÍ 100 ⋅ 75 ≈ 52 %. 144
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Ñëåäîâàòåëüíî, òðàíñôîðìàòîð ìîæíî ïðèìåíÿòü äëÿ ñâàðêè ïðè ñèëå òîêà 1 200 À, íî ïðè ÏÍ ìåíåå 52 %.  ïðîäîëæèòåëüíîì ðåæèìå èñòî÷íèê ïèòàíèÿ ìîæåò ðàáîòàòü ïîä íàãðóçêîé íåïðåðûâíî (ìíîãîïîñòîâûå èñòî÷íèêè). Âñå ñâàðî÷íûå èñòî÷íèêè â ïðîìûøëåííîñòè êâàëèôèöèðóþòñÿ ïî ðÿäó ïðèçíàêîâ. Íà ïåðåìåííîì òîêå ðàáîòàþò ñâàðî÷íûå òðàíñôîðìàòîðû, ãåíåðàòîðû ïîâûøåííîé ÷àñòîòû; íà ïîñòîÿííîì òîêå — ãåíåðàòîðû, âûïðÿìèòåëè. Òàêæå êëàññèôèêàöèþ ïðîâîäÿò ïî êîíñòðóêòèâíûì îñîáåííîñòÿì, âèäó âíåøíèõ õàðàêòåðèñòèê, êîëè÷åñòâó îäíîâðåìåííî ïîäêëþ÷àåìûõ ïîñòîâ ñâàðêè è äð. Òðåáîâàíèÿ ê èñòî÷íèêàì è èõ õàðàêòåðèñòèêè îïðåäåëÿþòñÿ ñîîòâåòñòâóþùèìè ñòàíäàðòàìè. 10.2. Сварочные трансформаторы Îáùèå ñâåäåíèÿ. Òðàíñôîðìàòîðîì íàçûâàþò ýëåêòðîìàãíèòíûé àïïàðàò, ïðåîáðàçóþùèé ïåðåìåííûé òîê îäíîãî íàïðÿæåíèÿ â ïåðåìåííûé òîê äðóãîãî íàïðÿæåíèÿ òîé æå ÷àñòîòû. Ðàáîòà òðàíñôîðìàòîðà îñíîâàíà íà ýëåêòðîìàãíèòíîì âçàèìîäåéñòâèè äâóõ èëè íåñêîëüêèõ íå ñâÿçàííûõ ìåæäó ñîáîé îáìîòîê ïðîâîäà. Òðàíñôîðìàòîð (ðèñ. 10.4) ñîñòîèò èç ìàãíèòîïðîâîäà 1, ïåðâè÷íîé 2 è âòîðè÷íîé 3 îáìîòîê. Îáìîòêè èìåþò ñîîòâåòñòâåííî ÷èñëî Ðèñ. 10.4. Ïðèíöèïèàëüíàÿ ñõåìà (à) è òèïû òðàíñôîðìàòîðîâ (á — ñòåðæíåâîé; ⠗ áðîíåâîé; 㠗 òðåõôàçíûé): 1 — ìàãíèòîïðîâîä; 2 è 3 — ïåðâè÷íàÿ è âòîðè÷íàÿ îáìîòêè; Ô — ìàãíèòíûé ïîòîê; U1 è U2 — íàïðÿæåíèÿ ïåðâè÷íîé è âòîðè÷íîé îáìîòîê ñîîòâåòñòâåííî 95
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж âèòêîâ W1 è W2. Ìàãíèòîïðîâîä âûïîëíÿåòñÿ èç ëèñòîâîé ýëåêòðîòåõíè÷åñêîé ñòàëè ñ òîëùèíîé ëèñòîâ 0,35 èëè 0,5 ìì ñ ëàêîâîé èçîëÿöèåé. Òàêàÿ êîíñòðóêöèÿ ìàãíèòîïðîâîäà äàåò âîçìîæíîñòü îñëàáèòü âîçíèêàþùèå â íåì ïàðàçèòíûå âèõðåâûå òîêè. ×àñòü ìàãíèòîïðîâîäà ñ ðàçìåùåííûìè îáìîòêàìè íàçûâàþò ñòåðæíÿìè, êîòîðûå ñîåäèíÿþòñÿ ÿðìîì. Ïîäâåäåíèå íàïðÿæåíèÿ âíåøíåé ñåòè U1 ê ïåðâè÷íîé îáìîòêå âûçûâàåò â íåé ñèëó òîêà I1. Ïðè ýòîì â ìàãíèòîïðîâîäå âîçáóæäàåòñÿ ìàãíèòíûé ïîòîê Ô, ïðîíèçûâàþùèé âèòêè îáåèõ îáìîòîê.  ðåçóëüòàòå â íèõ èíäóöèðóåòñÿ ÝÄÑ, äåéñòâóþùèå çíà÷åíèÿ êîòîðîé îïðåäåëÿþòñÿ ñëåäóþùèì îáðàçîì: Å1 = 4,44 f W1Ô · 10−8; Å2 = 4,44 f W2Ô · 10−8, ãäå f — ÷àñòîòà ïåðåìåííîãî òîêà, Ãö; W1, W2 — ÷èñëî âèòêîâ ïåðâè÷íîé è âòîðè÷íîé îáìîòîê; Ô — ìàãíèòíûé ïîòîê, Ìêñ. Ïîñêîëüêó ïîòåðè â òðàíñôîðìàòîðå ìàëû, ìîæíî ñ÷èòàòü, ÷òî U1 = E1 è U2 = E2. Òîãäà E1 U 1 W1 = = = K. E2 U 2 W2 Ýòî îòíîøåíèå Ê íàçûâàþò êîýôôèöèåíòîì òðàíñôîðìàöèè, õàðàêòåðèçóþùèì ïðåîáðàçóþùèå ñâîéñòâà òðàíñôîðìàòîðà, êîòîðûå çàâèñÿò îò ÷èñëà âèòêîâ ïåðâè÷íîé è âòîðè÷íîé îáìîòîê. Ñâàðî÷íûå òðàíñôîðìàòîðû ÿâëÿþòñÿ ñïåöèàëüíûìè ïîíèæàþùèìè òðàíñôîðìàòîðàìè, èìåþùèìè òðåáóåìóþ âíåøíþþ õàðàêòåðèñòèêó, îáåñïå÷èâàþùèìè ïèòàíèå ñâàðî÷íîé äóãè è ðåãóëèðîâàíèå ñâàðî÷íîãî òîêà. Êàê ïðàâèëî, ñâàðî÷íûå òðàíñôîðìàòîðû èìåþò ïàäàþùóþ õàðàêòåðèñòèêó. Èõ èñïîëüçóþò äëÿ ðó÷íîé äóãîâîé è àâòîìàòè÷åñêîé ñâàðêè ïîä ôëþñîì. Òðàíñôîðìàòîðû ñ æåñòêîé õàðàêòåðèñòèêîé ïðèìåíÿþò äëÿ ýëåêòðîøëàêîâîé ñâàðêè. Ðåãóëèðîâàíèå ñâàðî÷íîãî òîêà è ñîçäàíèå íóæíîé âíåøíåé õàðàêòåðèñòèêè â ñâàðî÷íûõ òðàíñôîðìàòîðàõ îáåñïå÷èâàåòñÿ çà ñ÷åò èíäóêòèâíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ ïóòåì èçìåíåíèÿ ìàãíèòíûõ ïîòîêîâ ðàññåÿíèÿ. Îñíîâíûå òèïû ñâàðî÷íûõ òðàíñôîðìàòîðîâ.  çàâèñèìîñòè îò ñïîñîáà ñîçäàíèÿ â öåïè äóãè èíäóêòèâíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ ñâàðî÷íûå òðàíñôîðìàòîðû äåëÿò íà äâå ãðóïïû: ñ íîðìàëüíûì ìàãíèòíûì ðàññåÿíèåì è ðåàêòèâíîé êàòóøêîé — äðîññåëåì; ñ óâåëè÷åííûì ìàãíèòíûì ðàññåÿíèåì. Îäíàêî òðàíñôîðìàòîðû ñ íîðìàëüíûì ìàãíèòíûì ðàññåÿíèåì â íàñòîÿùåå âðåìÿ ìåíåå ðàñïðîñòðàíåíû è ïðàêòè÷åñêè íå âûïóñêàþòñÿ. Íàïðèìåð, äëÿ àâòîìàòè÷åñêîé ñâàðêè ïîä ôëþñîì èñïîëüçóþò òðàíñôîðìàòîð ÒÑÄ1000-4, èìåþùèé äèñòàíöèîííîå óïðàâëåíèå. Ïîýòîìó ñåé÷àñ â îñíîâíîì èñïîëüçóþò òðàíñôîðìàòîðû âòîðîé ãðóïïû. 96
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Ðèñ. 10.5. Ñõåìû òðàíñôîðìàòîðîâ ñ óâåëè÷åííûì ìàãíèòíûì ðàññåÿíèåì: à — ñ ðàçäâèæíûìè îáìîòêàìè; á — ñ ïîäâèæíûì øóíòîì; ⠗ ñ óïðàâëÿåìûì øóíòîì; 1 — ìàãíèòîïðîâîä; 2 — ïåðâè÷íàÿ îáìîòêà; 3 — âòîðè÷íàÿ îáìîòêà; 4 — øóíò; lmax — ìàêñèìàëüíî âîçìîæíîå ðàññòîÿíèå ìåæäó îáìîòêàìè; b — çàçîð â øóíòå; Iï — ïîñòîÿííûé òîê óïðàâëåíèÿ øóíòîì Òðàíñôîðìàòîðû ñ óâåëè÷åííûì ìàãíèòíûì ðàññåÿíèåì îòíîñÿòñÿ ê ñòåðæíåâîìó òèïó (ðèñ. 10.5).  íèõ ïåðâè÷íàÿ è âòîðè÷íàÿ îáìîòêè ðàçíåñåíû ïî âûñîòå ìàãíèòîïðîâîäà è èìåþò òîëüêî ýëåêòðîìàãíèòíóþ ñâÿçü. Ïðè ïðîõîæäåíèè òîêà ïî îáìîòêàì êàòóøåê âîçíèêàþò ìàãíèòíûå ïîòîêè, îñíîâíàÿ ÷àñòü êîòîðûõ çàìûêàåòñÿ ïî ñåðäå÷íèêó ìàãíèòîïðîâîäà. Äðóãàÿ ÷àñòü èõ çàìûêàåòñÿ ïî âîçäóõó, ñîçäàâàÿ ïîòîêè ðàññåÿíèÿ, íàâîäÿùèå â òðàíñôîðìàòîðå ðåàêòèâíóþ ÝÄÑ, êîòîðàÿ îïðåäåëÿåò åãî èíäóêòèâíîå ñîïðîòèâëåíèå, îáåñïå÷èâàþùåå ñîçäàíèå ïàäàþùåé âîëüòàìïåðíîé õàðàêòåðèñòèêè. Ñâàðî÷íûå òðàíñôîðìàòîðû ñ óâåëè÷åííûì ìàãíèòíûì ðàññåÿíèåì ñóùåñòâóþò òðåõ òèïîâ: ñ ðàçäâèæíûìè îáìîòêàìè, ñ ïîäâèæíûìè ìàãíèòíûìè øóíòàìè, ñ óïðàâëÿåìûìè ìàãíèòíûìè øóíòàìè.  íàñòîÿùåå âðåìÿ òðàíñôîðìàòîðû ñ óâåëè÷åííûì ìàãíèòíûì ðàññåÿíèåì ðàñïðîñòðàíåíû áîëåå øèðîêî. Òðàíñôîðìàòîðû ñ ðàçäâèæíûìè îáìîòêàìè ñîñòîÿò èç ìàãíèòîïðîâîäà 1 (ñì. ðèñ. 10.5, à) è äâóõ îáìîòîê, èç êîòîðûõ ïåðâè÷íàÿ 2 çàêðåïëåíà íåïîäâèæíî, à âòîðè÷íàÿ 3 — ïîäâèæíàÿ. Ðåãóëèðîâàíèå ñâàðî÷íîãî òîêà îñóùåñòâëÿåòñÿ èçìåíåíèåì ðàññòîÿíèÿ ìåæäó íèìè. Ïî ýòîìó ïðèíöèïó ðàáîòàþò ñâàðî÷íûå òðàíñôîðìàòîðû òèïà ÒÄ, ÒÄÌ. Òðàíñôîðìàòîðû ýòèõ òèïîâ íàèáîëåå ÷àñòî èñïîëüçóþò äëÿ ðó÷íîé äóãîâîé ñâàðêè. Êîíñòðóêòèâíûå îñîáåííîñòè òðàíñôîðìàòîðîâ ýòîé ãðóïïû ïîêàçàíû íà ïðèìåðå òðàíñôîðìàòîðà ÒÄ-500Ó2 (ðèñ. 10.6, à), ïðåäíàçíà÷åííîãî äëÿ ðó÷íîé è ìåõàíèçèðîâàííîé äóãîâîé ñâàðêè, ðåçêè è íàïëàâêè ìåòàëëîâ. Òðàíñôîðìàòîð ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ïåðåäâèæíîé èñòî÷íèê ïèòàíèÿ äóãè, âûïîëíåííûé â îäíîêîðïóñíîì èñïîëíåíèè ñ åñòåñòâåííûì îõëàæäåíèåì. Âíóòðè êîðïóñà 1 ðàñïîëîæåíû ìàã97
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Ðèñ. 10.6. Óñòðîéñòâî è âíåøíèå õàðàêòåðèñòèêè òðàíñôîðìàòîðà ÒÄ-500Ó2: à — êîíñòðóêöèÿ; á — âíåøíèå õàðàêòåðèñòèêè; 1 — êîðïóñ; 2 — ìàãíèòîïðîâîä; 3 — ðó÷êà âèíòà; 4 — õîäîâîé âèíò; 5 — õîäîâàÿ ãàéêà; 6, 7 — îáìîòêè; — áîëüøèå òîêè; — ìàëûå òîêè íèòîïðîâîä 2, ïåðâè÷íàÿ 6 è âòîðè÷íàÿ 7 îáìîòêè, ïåðåêëþ÷àòåëü ñòóïåíåé òîêà è òîêîóêàçàòåëüíûé ìåõàíèçì. Êàæäàÿ èç îáìîòîê èìååò ïî äâå êàòóøêè. Ïåðåìåùåíèå ïîäâèæíîé âòîðè÷íîé îáìîòêè ïðîèçâîäèòñÿ ñ ïîìîùüþ õîäîâîãî âèíòà 4. Âðàùàÿ õîäîâîé âèíò, èçìåíÿþò ðàññòîÿíèå ìåæäó îáìîòêàìè. Ñâàðî÷íûé òîê ðåãóëèðóåòñÿ èçìåíåíèåì èíäóêòèâíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ.  òðàíñôîðìàòîðå ïðåäóñìîòðåíû äâå ñòóïåíè ðåãóëèðîâàíèÿ ñâàðî÷íîãî òîêà. Ñòóïåíè ïåðåêëþ÷àþòñÿ ñïåöèàëüíûì ïåðåêëþ÷àòåëåì. Íà êàæäîé èç ñòóïåíåé ïëàâíîå ðåãóëèðîâàíèå ñèëû òîêà îñóùåñòâëÿåòñÿ èçìåíåíèåì ðàññòîÿíèÿ ìåæäó îáìîòêàìè. Ïðè ñáëèæåíèè êàòóøåê óìåíüøàåòñÿ èíäóêòèâíîå ñîïðîòèâëåíèå, ÷òî ïðèâîäèò ê óâåëè÷åíèþ ñâàðî÷íîãî òîêà, ïðè èõ ðàçäâèæåíèè ñâàðî÷íûé òîê óìåíüøàåòñÿ. Âñëåäñòâèå ïîâûøåííîé èíäóêòèâíîñòè ðàññåÿíèÿ òðàíñôîðìàòîð îáëàäàåò ïàäàþùèìè âîëüò-àìïåðíûìè õàðàêòåðèñòèêàìè (ðèñ. 10.6, á ). Òðàíñôîðìàòîðû ñ ïîäâèæíûì ìàãíèòíûì øóíòîì ñîñòîÿò èç ìàãíèòîïðîâîäà 1 (ñì. ðèñ. 10.5, á ) ñ ðàñïîëîæåííûìè íà íåì ïåðâè÷íîé 2 è âòîðè÷íîé 3 îáìîòêàìè. Âíóòðè ìàãíèòîïðîâîäà óñòàíîâëåí ïåðåìåùàþùèéñÿ ìàãíèòíûé øóíò 4, ïðåäñòàâëÿþùèé ñîáîé äâà ïàêåòà èç ïëàñòèí ýëåêòðîòåõíè÷åñêîé ñòàëè. Ñ ïîìîùüþ ïîâîðîòà øóíòà èçìåíÿþò ìàãíèòíûå ïîòîêè ðàññåÿíèÿ. Ïðè óìåíüøåíèè çàçîðà ìåæäó ïàêåòàìè øóíòà ÷àñòü ìàãíèòíîãî ïîòîêà áóäåò çàìûêàòüñÿ ÷åðåç øóíò, ìàãíèòíàÿ ñâÿçü ìåæäó ïåðâè÷íîé è âòîðè÷íîé îáìîòêàìè áóäåò óìåíüøàòüñÿ, à ñëåäîâàòåëüíî, áóäåò óìåíüøàòüñÿ è ñâàðî÷íûé òîê. Ïðè óâåëè98
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж ÷åíèè ýòîãî çàçîðà áîëüøàÿ ÷àñòü ìàãíèòíîãî ïîòîêà áóäåò ïðîõîäèòü ïî îñíîâíîìó ìàãíèòîïðîâîäó, ìàãíèòíàÿ ñâÿçü ìåæäó îáìîòêàìè óâåëè÷èòñÿ, ÷òî ïðèâåäåò ê óâåëè÷åíèþ ñâàðî÷íîãî òîêà. Òàêîé ïðèíöèï ïðèìåíåí, íàïðèìåð, â ñâàðî÷íîì òðàíñôîðìàòîðå ÑÒØ-500. Òðàíñôîðìàòîðû ñ óïðàâëÿåìûì ìàãíèòíûì øóíòîì òàêæå èìåþò ìàãíèòîïðîâîä 1 (ñì. ðèñ. 10.5, â) ñ ðàñïîëîæåííûìè íà íåì ïåðâè÷íîé 2 è âòîðè÷íîé 3 îáìîòêàìè. Ìàãíèòíûé øóíò 4 ñ îáìîòêîé óïðàâëåíèÿ ðàñïîëîæåí â îêíå ìàãíèòîïðîâîäà. Äîñòîèíñòâîì òàêèõ òðàíñôîðìàòîðîâ ÿâëÿåòñÿ âîçìîæíîñòü ðàñøèðåíèÿ ïðåäåëîâ ðåãóëèðîâàíèÿ ñâàðî÷íîãî òîêà ïðè îòñóòñòâèè ïîäâèæíûõ ÷àñòåé â êîíñòðóêöèè, ÷òî îïðåäåëÿåò èõ íàäåæíîñòü è äîëãîâå÷íîñòü. Îáìîòêà óïðàâëåíèÿ ïèòàåòñÿ ïîñòîÿííûì òîêîì. ×åì áîëüøèé ïîòîê îíà ñîçäàåò, òåì áîëüøå áóäåò íàñûùåíèå ñåðäå÷íèêà øóíòà è ìåíüøå ìàãíèòíûé ïîòîê ðàññåÿíèÿ òðàíñôîðìàòîðà. Òàêèì îáðàçîì, áîëüøåìó òîêó ïîäìàãíè÷èâàíèÿ â îáìîòêå óïðàâëåíèÿ øóíòà ñîîòâåòñòâóåò áîëüøåå çíà÷åíèå ñâàðî÷íîãî òîêà, è íàîáîðîò. Ïî òàêîìó ïðèíöèïó ðàáîòàþò òðàíñôîðìàòîðû ÒÄÔ, ïðèìåíÿåìûå äëÿ àâòîìàòè÷åñêîé äóãîâîé ñâàðêè ïîä ôëþñîì, à òàêæå òðàíñôîðìàòîðû òèïà ÒÑÔÆ ñ òèðèñòîðíûì óïðàâëåíèåì. Îñíîâíûå ïàðàìåòðû ñâàðî÷íûõ òðàíñôîðìàòîðîâ äëÿ ðó÷íîé ñâàðêè ðåãëàìåíòèðîâàíû ÃÎÑÒ 95—77. Âûïóñêàþòñÿ òðàíñôîðìàòîðû ïåðåíîñíûå, ðàññ÷èòàííûå íà ñèëó òîêà 125 ¾ 250 À ïðè íîìèíàëüíîì ðàáî÷åì íàïðÿæåíèè 25 ¾ 30 Â, è ïåðåäâèæíûå, ðàññ÷èòàííûå íà ñèëó òîêà 250 ¾ 500 À ïðè ìèíèìàëüíîì ðàáî÷åì íàïðÿæåíèè 30 ¾ 40 Â. Îñíîâíûå ïàðàìåòðû òðàíñôîðìàòîðîâ äëÿ àâòîìàòè÷åñêîé ñâàðêè ðåãëàìåíòèðîâàíû ÃÎÑÒ 7012—77. Èõ âûïóñêàþò ðàññ÷èòàííûìè íà íîìèíàëüíûé ñâàðî÷íûé òîê 630 ¾ 2 000 À ïðè íîìèíàëüíîì ðàáî÷åì íàïðÿæåíèè 48 ¾ 76 Â. Ïðè ýëåêòðîøëàêîâîé ñâàðêå èñïîëüçóþò ñïåöèàëüíûå îäíîôàçíûå è òðåõôàçíûå ñâàðî÷íûå òðàíñôîðìàòîðû, îáëàäàþùèå æåñòêèìè âîëüò-àìïåðíûìè õàðàêòåðèñòèêàìè. Ê íèì îòíîñÿòñÿ òðàíñôîðìàòîðû ÒØÑ-1000-1, ÒØÑ-1000-3. Äëÿ äóãîâîé ñâàðêè àëþìèíèåâûõ ñïëàâîâ â çàùèòíûõ ãàçàõ íà ïåðåìåííîì òîêå òàêæå ïðèìåíÿþò ñïåöèàëüíûå óñòàíîâêè. Íàèáîëåå ðàñïðîñòðàíåíû äëÿ ñâàðêè ìåòàëëà òîëùèíîé äî 10 ìì óñòàíîâêè òèïà ÓÄÃ. Îñíîâíîé ýëåìåíò èõ êîíñòðóêöèè — ñâàðî÷íûé òðàíñôîðìàòîð ñ ýëåêòðîìàãíèòíûì øóíòîì, îáåñïå÷èâàþùèé êðóòîïàäàþùóþ âíåøíþþ õàðàêòåðèñòèêó. Çíà÷èòåëüíîå ìåñòî â èõ êîíñòðóêöèè çàíèìàåò áàòàðåÿ êîíäåíñàòîðîâ, âêëþ÷åííàÿ â ñâàðî÷íóþ öåïü ïîñëåäîâàòåëüíî ñ îáìîòêîé òðàíñôîðìàòîðà ñ öåëüþ óñòðàíåíèÿ ïîñòîÿííîé ñîñòàâëÿþùåé ñâàðî÷íîãî òîêà (ñì. ãë. 3). Êðîìå òîãî, äëÿ âîçáóæäåíèÿ äóãè ïðåäóñìîòðåí îñöèëëÿòîð è äëÿ ñòàáèëèçàöèè äóãîâîãî ðàçðÿäà â ìîìåíò ïåðåõîäà òîêà ÷åðåç íîëü — ñòàáèëèçàòîð. Äëÿ äóãîâîé ñâàðêè íåïëàâÿ99
100 Ò à á ë è ö à 10.1 Òåõíè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè ñâàðî÷íûõ òðàíñôîðìàòîðîâ Òðàíñôîðìàòîð Íàïðÿæåíèå õîëîñòîãî õîäà Uõ.õ,  ÒÄ-306 ÒÄ-500 ÒÄÌ-250 ÒÄÌ-317 ÒÄÌ-503 80 60...76 75 60...80 65...80 ÑÒØ-300 ÑÒØ-500 63 60 ÒÄÔ-1001 ÒÄÔ-1601 ÒÄÔ-2001 ÒÄÔÆ-2002 70 90 80 120 ÓÄÃ-301 ÓÄÃ-501 ÓÄÃÓ-301 ÓÄÃÓ-501 75 72 75 65 Íîìèíàëüíîå íàïðÿæåíèå Uíîì,  Íîìèíàëüíàÿ ñèëà ñâàðî÷íîãî òîêà Iíîì, À Äèàïàçîí ðåãóëèðîâàíèÿ ñèëû òîêà, À Ïîòðåáëÿåìàÿ ìîùíîñòü, ê·À Òðàíñôîðìàòîðû ñ ðàçäâèæíûìè îáìîòêàìè 30 250 100...300 19,4 38 500 90...600 32 26 250 30...280 22 32 315 60...360 32 40 500 90...560 36 Òðàíñôîðìàòîðû ñ ïîäâèæíûì øóíòîì 30 300 110...400 20,5 30 500 60...600 44,5 Òðàíñôîðìàòîðû ñ ïîäìàãíè÷èâàåìûì óïðàâëÿåìûì øóíòîì 40 1 000 400...1 200 80 600...1 800 182 40 1 600 40 2 000 800...2 200 170 600...2 200 260 40 2 000 Óñòàíîâêè äëÿ ñâàðêè àëþìèíèåâûõ ñïëàâî⠗ 315 15...315 25 — 500 40...500 40 — 315 15...315 25 — 500 15...500 30 ÏÍ ïðè Iíîì, % Ìàññà, êã 60 60 20 60 60 67 210 55 130 170 60 60 158 323 100 100 65 100 740 990 — 490 60 60 60 60 — — — — Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж ùèìñÿ ýëåêòðîäîì âûïóñêàþòñÿ óñòàíîâêè òèïà ÓÄÃÓ, ïîçâîëÿþùèå âåñòè ïðîöåññ êàê íà ïåðåìåííîì, òàê è íà ïîñòîÿííîì òîêå. Ðàçðàáîòàíû è ïðèìåíÿþòñÿ â ïðîìûøëåííîñòè ñïåöèàëèçèðîâàííûå óñòàíîâêè òèïà ÒÈÐ, â êîòîðûõ ïåðåìåííûé ñâàðî÷íûé òîê èìååò íå ñèíóñîèäàëüíóþ, à ïðÿìîóãîëüíóþ ôîðìó êàæäîé ïîëóâîëíû. Òåõíè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè ïåðå÷èñëåííûõ òèïîâ ñâàðî÷íûõ òðàíñôîðìàòîðîâ ïðèâåäåíû â òàáë. 10.1. Âûáîð òðàíñôîðìàòîðîâ äëÿ ðàçíûõ ñïîñîáîâ ñâàðêè. Ïðè ðåøåíèè âîïðîñà î âûáîðå òðàíñôîðìàòîðà äëÿ ðàçíûõ ñïîñîáîâ ñâàðêè íà ïåðåìåííîì òîêå â ïåðâóþ î÷åðåäü îïðåäåëÿþò âèä âîëüòàìïåðíîé õàðàêòåðèñòèêè äóãè ïðè äàííûõ óñëîâèÿõ ñâàðêè è ðàññìàòðèâàþò åå ïàðàìåòðû â çàâèñèìîñòè îò ðåæèìà ñâàðêè. Çàòåì íà îñíîâàíèè óñëîâèé ýêñïëóàòàöèè ñâàðî÷íûõ òðàíñôîðìàòîðîâ è çàäàííûõ ýëåêòðè÷åñêèõ ïàðàìåòðîâ ðåæèìà âûáèðàþò ñâàðî÷íûé òðàíñôîðìàòîð òðåáóåìîé ìîùíîñòè è íåîáõîäèìîãî ðåæèìà åãî ðàáîòû (ïðîäîëæèòåëüíûé, ïåðåìåæàþùèéñÿ èëè ïîâòîðíî-êðàòêîâðåìåííûé). Ïðè ýòîì ó÷èòûâàþò ñîîòâåòñòâèå âîëüò-àìïåðíîé õàðàêòåðèñòèêè äóãè ñ âíåøíåé õàðàêòåðèñòèêîé ñâàðî÷íîãî òðàíñôîðìàòîðà. Ïðèìåð 1. Âûáðàòü èñòî÷íèê ïèòàíèÿ ïåðåìåííîãî òîêà äëÿ ðó÷íîé äóãîâîé ñâàðêè ïîêðûòûìè ýëåêòðîäàìè ìàðêè ÀÍÎ-3 äèàìåòðîì 4 ìì â íèæíåì ïîëîæåíèè. Ð å ø å í è å.  òàáë. Ï.1 Ïðèëîæåíèÿ 1 íàõîäèì, ÷òî äëÿ ýëåêòðîäîâ äèàìåòðîì 4 ìì ñâàðî÷íûé òîê ðàâåí 150 ¾ 200 À. Äëÿ çàäàííîé ñèëû òîêà âîëüò-àìïåðíàÿ õàðàêòåðèñòèêà áóäåò æåñòêîé. Äëÿ ðó÷íîé äóãîâîé ñâàðêè ïîêðûòûìè ýëåêòðîäàìè íà ïåðåìåííîì òîêå ïðèìåíÿþò òðàíñôîðìàòîðû ñ ïîäâèæíûìè îáìîòêàìè è ïàäàþùåé âíåøíåé õàðàêòåðèñòèêîé. Ïðè òàêîé âíåøíåé õàðàêòåðèñòèêå òîê êîðîòêîãî çàìûêàíèÿ áóäåò íåìíîãî ïðåâûøàòü ðàáî÷èé òîê. Êðîìå òîãî, ñâàðî÷íûé òîê â ïðîöåññå èçìåíÿåòñÿ íåçíà÷èòåëüíî ïðè ÷àñòûõ èçìåíåíèÿõ äëèíû äóãè, õàðàêòåðíûõ äëÿ ðó÷íîé ñâàðêè.  ðåçóëüòàòå òåïëîâîé ðåæèì ñîõðàíÿåòñÿ óñòîé÷èâûì â ïðîöåññå ñâàðêè. Íàëè÷èå æåñòêîé âîëüò-àìïåðíîé õàðàêòåðèñòèêè äóãè õîðîøî ñîãëàñóåòñÿ ñ ïàäàþùåé âíåøíåé õàðàêòåðèñòèêîé èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ äóãè äëÿ îáåñïå÷åíèÿ óñòîé÷èâîãî ïðîöåññà ãîðåíèÿ äóãè. Íàïðÿæåíèå äóãè ïðè ðó÷íîé äóãîâîé ñâàðêå íàõîäèòñÿ â ïðåäåëàõ 20 ¾ 36  è óñòàíàâëèâàåòñÿ â çàâèñèìîñòè îò êîíêðåòíûõ óñëîâèé ñâàðêè. Äëÿ ïðàâèëüíîãî âûáîðà èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ äóãè íåîáõîäèìî çíàòü åãî òåõíè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè (ñì. òàáë. 10.1). Çàäàííûì ïàðàìåòðàì íàèáîëåå óäîâëåòâîðÿþò òðàíñôîðìàòîðû ÒÄ-306 è ÒÄÌ-317. Ïðèìåíåíèå òðàíñôîðìàòîðîâ ìåíüøåé ìîùíîñòè íå îáåñïå÷èò íóæíûé ðåæèì ñâàðêè, à áîëüøåé ìîùíîñòè — ýêîíîìè÷åñêè íå ýôôåêòèâíî. Èñõîäÿ èç îáùåãî öèêëà ðàáîòû, ïðèíÿòîãî äëÿ èñòî÷íèêîâ ïèòàíèÿ äóãè ïðè ðó÷íîé ñâàðêå (5 ìèí), òðàíñôîðìàòîð ÒÄ-306 îáåñïå÷èâàåò ðàáîòó â ðåæèìå 1 ìèí ñ ïàóçîé â òå÷åíèå 4 ìèí, òðàíñôîðìàòîð ÒÄÌ317 ñîîòâåòñòâåííî — 3 è 2 ìèí, ïîýòîìó äëÿ îáåñïå÷åíèÿ çàäàííûõ 101
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж ïàðàìåòðîâ òðàíñôîðìàòîð ÒÄ-306 áîëåå ïðèãîäåí ïðè èñïîëüçîâàíèè â ìîíòàæíûõ óñëîâèÿõ ñ ðåæèìîì êðàòêîâðåìåííîé ðàáîòû, à òðàíñôîðìàòîð ÒÄÌ-317 — â ñòàöèîíàðíûõ óñëîâèÿõ, ãäå òðåáóåòñÿ áîëåå ïðîäîëæèòåëüíàÿ ðàáîòà. Ïðèìåð 2. Âûáðàòü èñòî÷íèê ïèòàíèÿ äóãè ïåðåìåííîãî òîêà äëÿ ñâàðêè ïîä ôëþñîì èç ñòàëè Ñò3 òîëùèíîé 10 ìì îäíîñòîðîííåãî ñòûêîâîãî ñîåäèíåíèÿ áåç ðàçäåëêè êðîìîê. Ð å ø å í è å. Íàõîäèì, ÷òî äëÿ ñòàëè òîëùèíîé 10 ìì ïðè îäíîñòîðîííåé ñâàðêå ïîä ôëþñîì ïðèìåíÿþò ýëåêòðîä äèàìåòðîì 5 ìì è ñèëó òîêà 700 ¾ 750 À, íàïðÿæåíèå äóãè 34 ¾ 38 Â, ñêîðîñòü ñâàðêè 28 ¾ 30 ì/÷. Ïðè çàäàííûõ óñëîâèÿõ âîëüò-àìïåðíàÿ õàðàêòåðèñòèêà äóãè áóäåò âîçðàñòàþùåé, ñëåäîâàòåëüíî, äëÿ îáåñïå÷åíèÿ óñòîé÷èâîãî ïðîöåññà ñâàðêè íåîáõîäèìî ïðèìåíåíèå èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ äóãè ñ æåñòêîé âíåøíåé õàðàêòåðèñòèêîé. Äëÿ àâòîìàòè÷åñêîé ñâàðêè ïîä ôëþñîì âûïóñêàþò òðàíñôîðìàòîðû òèïà ÒÄÔ (ñì. òàáë. 10.1). Äëÿ äàííûõ óñëîâèé áîëåå ïîäõîäèò òðàíñôîðìàòîð ÒÄÔ-1001, èìåþùèé Iíîì = 1 000 À è æåñòêóþ âíåøíþþ õàðàêòåðèñòèêó. 10.3. Сварочные выпрямители Îáùèå ñâåäåíèÿ. Ñâàðî÷íûå âûïðÿìèòåëè ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé óñòðîéñòâà, ïðåäíàçíà÷åííûå äëÿ ïðåîáðàçîâàíèÿ ïåðåìåííîãî òîêà â ïîñòîÿííûé (âûïðÿìëåííûé). Îíè ñîñòîÿò èç ñëåäóþùèõ îñíîâíûõ óçëîâ: ñèëîâîãî òðàíñôîðìàòîðà äëÿ ïîíèæåíèÿ íàïðÿæåíèÿ ñåòè äî íåîáõîäèìîãî íàïðÿæåíèÿ õîëîñòîãî õîäà èñòî÷íèêà, áëîêà ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ýëåìåíòîâ äëÿ âûïðÿìëåíèÿ ïåðåìåííîãî òîêà, ñòàáèëèçèðóþùåãî äðîññåëÿ äëÿ óìåíüøåíèÿ ïóëüñàöèé âûïðÿìëåííîãî òîêà. Âûïðÿìèòåëüíûé áëîê ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé íàáîð ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ýëåìåíòîâ, âêëþ÷åííûõ ïî îïðåäåëåííîé ñõåìå. Îñîáåííîñòü ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ýëåìåíòîâ çàêëþ÷àåòñÿ â òîì, ÷òî îíè ïðîâîäÿò òîê òîëüêî â îäíîì íàïðàâëåíèè, â ðåçóëüòàòå ÷åãî ñèëà òîêà ñòàíîâèòñÿ ïîñòîÿííîé (âûïðÿìëåííîé). Òàêèå ýëåìåíòû îáëàäàþò âåíòèëüíûì ýôôåêòîì — ïðîïóñêàþò òîê â îäíîì íàïðàâëåíèè; èõ íàçûâàþò ïîëóïðîâîäíèêîâûìè âåíòèëÿìè. Ïîëóïðîâîäíèêîâûå âåíòèëè äåëÿòñÿ íà íåóïðàâëÿåìûå — äèîäû è óïðàâëÿåìûå — òèðèñòîðû (ðèñ. 10.7).  êà÷åñòâå ìàòåðèàëà äëÿ êðåìíèåâîãî äèîäà (ðèñ. 10.7, á ) ïðèìåíÿþò òîíêóþ êðåìíèåâóþ ïëàñòèíó — êàòîä, íà îäíó ñòîðîíó êîòîðîé íàíåñåí ñëîé àëþìèíèÿ — àíîä. Ïðè íåïîñðåäñòâåííîì êîíòàêòèðîâàíèè äâóõ ïîëóïðîâîäíèêîâ â ìåñòå êîíòàêòà îáðàçóåòñÿ ïåðåõîäíûé ñëîé Ï1, ëåãêî ïðîïóñêàþùèé ýëåêòðè÷åñêèé òîê â îäíîì íàïðàâëåíèè (îò àíîäà ê êàòîäó) è ïî÷òè íå ïðîïóñêàþùèé åãî â îáðàòíîì íàïðàâëåíèè. Òàêîé êðåìíèåâûé äèñê ñ ïåðåõîäíûì ñëîåì, âïàÿííûé â íåðàçáîðíûé ãåðìåòè÷åñêèé êîðïóñ (ðèñ. 10.7, à), êîòîðûé íà îäíîì êîíöå èìååò øïèëüêó äëÿ ââèí÷èâàíèÿ â îõëàäèòåëü, à íà äðóãîì êîíöå — âûâîä â âèäå 102
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Ðèñ. 10.7. Ñõåìà è óñòðîéñòâî äèîäà è òèðèñòîðà: à — ïîëóïðîâîäíèêîâûé ýëåìåíò; á — ñõåìà äèîäà; ⠗ ñõåìà òèðèñòîðà; À — àíîä; Ê — êàòîä; ÓÝ — óïðàâëÿþùèé ýëåêòðîä; Ï, Ï1 — Ï3 — ïåðåõîäû ãèáêîãî ïðîâîäà, èçîëèðîâàííîãî îò êîðïóñà, è ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé êîíñòðóêöèþ äèîäà. Êðåìíèåâûé òèðèñòîð èìååò ÷åòûðå ñëîÿ è òðè ïåðåõîäà (ðèñ. 10.7, â). Åñëè ê òàêîìó ýëåìåíòó ïðèëîæèòü âíåøíåå íàïðÿæåíèå îò àíîäà ê êàòîäó, òî ñðåäíèé ïåðåõîä Ï2 îêàçûâàåòñÿ âêëþ÷åííûì â îáðàòíîì íàïðàâëåíèè, è òèðèñòîð òîêà íå ïðîïóñêàåò (çàïåðò). Åãî ìîæíî îòïåðåòü, åñëè ïîäàòü íà åãî óïðàâëÿþùèé ýëåêòðîä (ÓÝ) ïîëîæèòåëüíûé ïîòåíöèàë (èìïóëüñ).  ýòîì ñëó÷àå ïåðåõîä Ï2 îòêðûâàåòñÿ, è òîê èäåò ïî òèðèñòîðó îò àíîäà ê êàòîäó. Òèðèñòîð ñíîâà çàïðåòñÿ ëèøü ïðè ñïàäå ïðîòåêàþùåãî ïî íåìó òîêà äî íóëÿ. Èçìåíÿÿ ïî ôàçå ýëåêòðè÷åñêèé óãîë îòêðûâàíèÿ òèðèñòîðà, ò. å. âðåìÿ ïîäà÷è èìïóëüñà îòíîñèòåëüíî íà÷àëà ñèíóñîèäû ïèòàþùåãî íàïðÿæåíèÿ, ìîæíî ðåãóëèðîâàòü ñðåäíåå çíà÷åíèå âûïðÿìëåííîãî òîêà. Òàêèì îáðàçîì, òèðèñòîð áóäåò âûïîëíÿòü ôóíêöèè íå òîëüêî âûïðÿìèòåëÿ, íî è ðåãóëÿòîðà ñâàðî÷íîãî òîêà. Èçìåíÿþò âðåìÿ ïîäà÷è èìïóëüñà, à ñëåäîâàòåëüíî, è ñèëó òîêà ñ ïîìîùüþ ñïåöèàëüíîãî ýëåêòðîííîãî óñòðîéñòâà. Êîíñòðóêòèâíî êðåìíèåâûé òèðèñòîð âûïîëíåí, êàê è êðåìíèåâûé äèîä, íî èìååò åùå òðåòèé (óïðàâëÿþùèé) ýëåêòðîä.  ïðîìûøëåííîñòè â íàñòîÿùåå âðåìÿ ïîëó÷èëè ðàñïðîñòðàíåíèå êðåìíèåâûå è ñåëåíîâûå äèîäû è êðåìíèåâûå òèðèñòîðû. Íà ðèñ. 10.8 ïîêàçàíà ñõåìà âûïðÿìëåíèÿ îäíîôàçíîãî ïåðåìåííîãî òîêà. Îíà ñîñòîèò èç ñèëîâîãî îäíîôàçíîãî òîêà òðàíñôîðìàòîðà è ÷åòûðåõ äèîäîâ, âêëþ÷åííûõ ïî ìîñòîâîé ñõåìå. Ïðè 103
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Ðèñ. 10.8. Ñõåìà âûïðÿìëåíèÿ îäíîôàçíîãî ïåðåìåííîãî òîêà: à — ñõåìà âêëþ÷åíèÿ; á — òîê âíåøíèé öåïè; ⠗ âûïðÿìëåííûé òîê; U — íàïðÿæåíèå èñòî÷íèêà òîêà; UZ — âûïðÿìèòåëü; I — òîê èñòî÷íèêà; t — âðåìÿ òàêîì âàðèàíòå ïîëó÷àþò íåïðåðûâíûé âûïðÿìëåííûé ïóëüñèðóþùèé òîê ñ ïàäåíèåì åãî äî íóëÿ ïîñëå êàæäîãî ïîëóïåðèîäà.  ñâàðî÷íûõ âûïðÿìèòåëÿõ ñèëîâîé òðàíñôîðìàòîð ïðèìåíÿþò, êàê ïðàâèëî, òðåõôàçíûé, ÷òî îáåñïå÷èâàåò ðàâíîìåðíóþ íàãðóçêó òðåõôàçíîé ñåòè, à òàêæå ïîçâîëÿåò ïîëó÷àòü ìåíüøèå ïóëüñàöèè âûïðÿìëåííîãî òîêà.  ýòîì ñëó÷àå äèîäû ñîåäèíÿþò ïî òðåõôàçíîé ìîñòîâîé ñõåìå äâóõïîëóïåðèîäíîãî âûïðÿìèòåëÿ (ðèñ. 10.9), ïðåäñòàâëÿþùåé ñîáîé ìîñò èç øåñòè ïëå÷.  êàæäîì ïëå÷å ìîñòà óñòàíîâëåíû âåíòèëè. Äèîäû â ïëå÷àõ êàæäîé ôàçû ñîåäèíåíû ïîñëåäîâàòåëüíî.  òðåõ ïëå÷àõ ñîåäèíåíû ìåæäó ñîáîé Ðèñ. 10.9. Âûïðÿìëåíèå òðåõôàçíîãî ïåðåìåííîãî òîêà: à — ñõåìà âêëþ÷åíèÿ; á — òðåõôàçíûé òîê; â, 㠗 âûïðÿìëåííûå òîêè; 1 — 3 — ôàçû òðàíñôîðìàòîðà; Ò — òðàíñôîðìàòîð; UZ — âûïðÿìèòåëü; I1—I3 — ôàçîâûå òîêè 104
Ò à á ë è ö à 10.2 Òåõíè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè ñâàðî÷íûõ âûïðÿìèòåëåé Ïàðàìåòðû Âèä âîëüò-àìïåðíîé õàðàêòåðèñòèêè Íîìèíàëüíûé ñâàðî÷íûé òîê, À Äèàïàçîí ðåãóëèðîâàíèÿ ñèëû òîêà, À Íàïðÿæåíèå õîëîñòîãî õîäà,  Ðåæèì ðàáîòû ÏÂ, % Ïîòðåáëÿåìàÿ ìîùíîñòü, ê · À Ìàññà, êã ÂÑÂÓ-400 ÂÄ-306ÓÇ ÂÄÃ-303 ÂÄÃ-601 ÂÄÓ-506 ÂÄÓ-1201 Ïàäàþùàÿ Ïàäàþùàÿ Æåñòêàÿ Æåñòêàÿ Óíèâåðñàëüíàÿ Óíèâåðñàëüíàÿ 400 315 315 630 500 1 200 5 ... 400 45 ... 315 50 ... 315 100 ... 630 50 ... 500 300 ... 1 200 100 70 60 90 80 100 60 15,5 60 24 60 13 60 69 60 40 100 120 — 180 230 595 310 850 105 Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж âñå êàòîäû, ñîñòàâëÿþùèå êàòîäíóþ ãðóïïó âûïðÿìèòåëÿ, â îñòàëüíûõ òðåõ — âñå àíîäû, îáðàçóþùèå àíîäíóþ ãðóïïó. Òàêàÿ ñõåìà îáåñïå÷èâàåò âûïðÿìëåíèå îáîèõ ïîëóïåðèîäîâ ïåðåìåííîãî òðåõôàçíîãî òîêà âî âñåõ òðåõ ôàçàõ. Ïðèìåíåíèå òðåõôàçíîé ìîñòîâîé ñõåìû ïîçâîëÿåò ñâåñòè ïóëüñàöèè âûïðÿìëåííîãî òîêà äî ìèíèìóìà. Âûïðÿìèòåëè äëÿ ðó÷íîé äóãîâîé ñâàðêè èçãîòîâëÿþò ðàññ÷èòàííûìè íà íîìèíàëüíûå çíà÷åíèÿ ñâàðî÷íîãî òîêà 125 ¾ 500 À ïðè íîìèíàëüíîì ðàáî÷åì íàïðÿæåíèè 25 ¾ 40 Â. Âûïðÿìèòåëè äëÿ ìåõàíèçèðîâàííîé è àâòîìàòè÷åñêîé ñâàðêè èçãîòîâëÿþò ðàññ÷èòàííûìè íà íîìèíàëüíûå çíà÷åíèÿ ñâàðî÷íîãî òîêà 500 ¾ 2 000 À ïðè íîìèíàëüíîì ðàáî÷åì íàïðÿæåíèè 46 ¾ 66 Â. Òåõíè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè íåêîòîðûõ òèïîâ âûïðÿìèòåëåé, øèðîêî ïðèìåíÿåìûõ â ïðîèçâîäñòâå, ïðèâåäåíû â òàáë. 10.2. Ñâàðî÷íûå âûïðÿìèòåëè äëÿ ðó÷íîé è ìåõàíèçèðîâàííîé äóãîâîé ñâàðêè. Äëÿ ðó÷íîé äóãîâîé ñâàðêè øòó÷íûìè ýëåêòðîäàìè îáû÷íî ïðèìåíÿþò ñâàðî÷íûå âûïðÿìèòåëè òèïà ÂÄ ñ ïàäàþùåé âîëüò-àìïåðíîé õàðàêòåðèñòèêîé. Ïðè ñâàðêå ïëàâÿùèìñÿ ýëåêòðîäîì â çàùèòíûõ ãàçàõ ïðîöåññ âåäóò ïðè áîëüøîé ñèëå ñâàðî÷íîãî òîêà ïðè âîçðàñòàþùåé âîëüò-àìïåðíîé õàðàêòåðèñòèêå äóãè, îñîáåííî ïðè ñâàðêå â óãëåêèñëîì ãàçå. Äëÿ óñòîé÷èâîãî ãîðåíèÿ äóãè â ýòèõ óñëîâèÿõ òðåáóåòñÿ èñòî÷íèê ñ æåñòêîé âíåøíåé õàðàêòåðèñòèêîé. Òàêîé õàðàêòåðèñòèêîé îáëàäàþò âûïðÿìèòåëè òèïà ÂÄÃ.  óíèâåðñàëüíûõ ñâàðî÷íûõ âûïðÿìèòåëÿõ òèïà ÂÄÓ ïðåäóñìîòðåíà âîçìîæíîñòü âåäåíèÿ ïðîöåññà ñ ïåðåêëþ÷åíèåì èëè ïàäàþùåé èëè æåñòêîé âîëüò-àìïåðíîé õàðàêòåðèñòèêîé. Ñâàðî÷íûé âûïðÿìèòåëü ÂÄ-306Ó3 ïðåäíàçíà÷åí äëÿ ïèòàíèÿ ñâàðî÷íîé äóãè ïîñòîÿííûì òîêîì ïðè ðó÷íîé äóãîâîé ñâàðêå, íàïëàâêå è ðåçêå ìåòàëëîâ ïðè ïèòàíèè îò ñåòè òðåõôàçíîãî ïåðåìåííîãî òîêà. Îí ñîñòîèò èç ïîíèæàþùåãî ñâàðî÷íîãî òðàíñôîðìàòîðà 2 (ðèñ. 10.10, à) ñ ïîäâèæíîé ïåðâè÷íîé îáìîòêîé, âûïðÿìèòåëüíîãî êðåìíèåâîãî áëîêà 3 ñ âåíòèëÿòîðîì 1, ïóñêîâîé è çàùèòíîé àïïàðàòóðû. Âñå ñîñòàâëÿþùèå ÷àñòè âûïðÿìèòåëÿ ñìîíòèðîâàíû íà êàðêàñå òåëåæêè è çàùèùåíû êîæóõîì èç ëèñòîâîãî ìåòàëëà. Íàïðÿæåíèå, íåîáõîäèìîå äëÿ ïðîöåññà ñâàðêè, ïàäàþùàÿ âíåøíÿÿ õàðàêòåðèñòèêà âûïðÿìèòåëÿ è ðåãóëèðîâàíèå ñâàðî÷íîãî òîêà îáåñïå÷èâàþòñÿ òðåõôàçíûì òðàíñôîðìàòîðîì ñ ïîâûøåííûì ìàãíèòíûì ðàññåÿíèåì. Âûïðÿìèòåëü èìååò äâà äèàïàçîíà ðåãóëèðîâàíèÿ ñâàðî÷íûõ òîêîâ. Âíóòðè êàæäîãî äèàïàçîíà ïëàâíîå ðåãóëèðîâàíèå ñâàðî÷íîãî òîêà ïðîèçâîäèòñÿ èçìåíåíèåì ðàññòîÿíèÿ ìåæäó îáìîòêàìè ñâàðî÷íîãî òðàíñôîðìàòîðà. Âíåøíèå õàðàêòåðèñòèêè âûïðÿìèòåëÿ (ðèñ. 10.10, á ) èìåþò êðóòîïàäàþùóþ ðàáî÷óþ ÷àñòü ñ íåáîëüøèìè êðàòíîñòÿìè òîêà êîðîòêîãî çàìûêàíèÿ — 1,2 — 1,4 îò ñâàðî÷íîãî òîêà ïðè íîìèíàëüíîì ðàáî÷åì íàïðÿæåíèè. 106
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Ðèñ. 10.10. Ñâàðî÷íûé âûïðÿìèòåëü ÂÄ-306Ó3: à — óñòðîéñòâî; á — âíåøíèå õàðàêòåðèñòèêè; 1 — âåíòèëÿòîð; 2 — òðàíñôîðìàòîð; 3 — âûïðÿìèòåëüíûé áëîê; — áîëüøèå òîêè; — ìàëûå òîêè Ñâàðî÷íûé âûïðÿìèòåëü ÂÄÃ-601 ïðåäíàçíà÷åí äëÿ îäíîïîñòîâîé ìåõàíèçèðîâàííîé ñâàðêè â ñðåäå óãëåêèñëîãî ãàçà íà ôîðñèðîâàííûõ ðåæèìàõ. Âûïðÿìèòåëü èìååò òðåõôàçíûé òðàíñôîðìàòîð, ñèëîâîé âûïðÿìèòåëüíûé áëîê íà òèðèñòîðàõ, ñîáðàííûõ íà øåñòèôàçíîé ñõåìå, äðîññåëü â ñâàðî÷íîé öåïè, áëîê óïðàâëåíèÿ òèðèñòîðàìè, áëîê óïðàâëåíèÿ ñâàðî÷íûì ïîëóàâòîìàòîì, ïîäîãðåâàòåëü ãàçà, ïóñêîðåãóëèðóþùóþ è çàùèòíóþ àïïàðàòóðó. Äëÿ ïîäêëþ÷åíèÿ âûïðÿìèòåëÿ ê ñåòè è ïîäêëþ÷åíèÿ ñâàðî÷íîãî ïðîâîäà èìåþòñÿ ñïåöèàëüíûå çàæèìû. Ñèëîâîé ñâàðî÷íûé òðàíñôîðìàòîð — ñòåðæíåâîãî òèïà, òðåõôàçíûé. Ïåðâè÷íàÿ è âòîðè÷íàÿ îáìîòêè ðàñïîëîæåíû êîíöåíòðè÷åñêè íà ñòåðæíÿõ ìàãíèòîïðîâîäà. Ñèëîâîé âûïðÿìèòåëüíûé áëîê ñîñòîèò èç øåñòè òèðèñòîðîâ. Îõëàæäåíèå âûïðÿìèòåëÿ âîçäóøíîå, ïðèíóäèòåëüíîå. Ïëàâíîå ðåãóëèðîâàíèå ñâàðî÷íîãî íàïðÿæåíèÿ îñóùåñòâëÿåòñÿ ðåçèñòîðàìè, ðàñïîëîæåííûìè íà áëîêå óïðàâëåíèÿ (ìåñòíîå óïðàâëåíèå), èëè ñ ïóëüòà óïðàâëåíèÿ ïîëóàâòîìàòîì (äèñòàíöèîííîå óïðàâëåíèå). Âûïðÿìèòåëü èìååò æåñòêóþ âíåøíþþ õàðàêòåðèñòèêó. Ñâàðî÷íûå âûïðÿìèòåëè ÂÑÂÓ è ÂÑÏ îòíîñÿòñÿ ê òèðèñòîðíûì âûïðÿìèòåëÿì. Èõ îòëè÷èå îò ïåðå÷èñëåííûõ âûïðÿìèòåëåé çàêëþ÷àåòñÿ â íàëè÷èè òèðèñòîðíîãî âûïðÿìèòåëüíîãî áëîêà, êîòîðûé ìîæåò èñïîëüçîâàòüñÿ â êà÷åñòâå ðåãóëÿòîðà ñèëû òîêà. Çà ñ÷åò óïðàâëÿþùèõ èìïóëüñîâ, ïîäàâàåìûõ íà òèðèñòîð107
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж íûé áëîê, ôîðìèðóþò âîëüò-àìïåðíóþ õàðàêòåðèñòèêó âûïðÿìèòåëÿ è îñóùåñòâëÿþò åãî íàñòðîéêó íà çàäàííûé ðåæèì íåïðåðûâíîé èëè èìïóëüñíîé äóãîâîé ñâàðêè. Äëÿ ýòîé öåëè â èñòî÷íèêå ïðåäóñìîòðåí ñïåöèàëüíûé áëîê ôàçîèìïóëüñíîãî óïðàâëåíèÿ. Òèðèñòîðíûå âûïðÿìèòåëè îòëè÷àþòñÿ âûñîêîé ñòàáèëèçàöèåé ïî íàïðÿæåíèþ è ñèëå òîêà äóãè ïðè èçìåíåíèÿõ íàïðÿæåíèÿ ïèòàþùåé ñåòè, äëèíû äóãè è òåìïåðàòóðû îêðóæàþùåé ñðåäû. Ïðèíöèïèàëüíàÿ ýëåêòðè÷åñêàÿ ñõåìà âûïðÿìèòåëåé òèïà ÂÑÂÓ ïðèâåäåíà íà ðèñ. 10.11, à. Òðåõôàçíûé ñèëîâîé òðàíñôîðìàòîð èìååò îäíó ïåðâè÷íóþ îáìîòêó W1 è äâå âòîðè÷íûå W2 è W2â. Îáìîòêà W2 ïîäêëþ÷åíà ê òèðèñòîðíîìó âûïðÿìèòåëþ UZ1, âûïîëíÿþùåìó ðîëü ðåãóëÿòîðà òîêà è èìåþùåìó ïîëîãîïàäóþùóþ âîëüò-àìïåðíóþ õàðàêòåðèñòèêó. Îò âòîðè÷íîé îáìîòêè W2â íàïðÿæåíèå ïîäâîäèòñÿ ê äèîäíîìó âûïðÿìèòåëüíîìó áëîêó UZ2, îáðàçóþùåìó âñïîìîãàòåëüíûé èñòî÷íèê ïèòàíèÿ äóãè ñ êðóòîïàäàþùåé âîëüò-àìïåðíîé õàðàêòåðèñòèêîé ñ ïîìîùüþ äðîññåëåé L. Âñïîìîãàòåëüíûé èñòî÷íèê ïèòàíèÿ ïðåäíàçíà÷åí äëÿ çàæèãàíèÿ äóãè, ñâàðêè íà ìàëûõ òîêàõ è äð.  ïðîöåññå ñâàðêè äóãà ïèòàåòñÿ îäíîâðåìåííî îò îáîèõ èñòî÷íèêîâ. Ñîâìåùåíèå äâóõ èñòî÷íèêîâ ïèòàíèÿ ïîçâîëèëî ñóùåñòâåííî ñíèçèòü íàïðÿæåíèå õîëîñòîãî õîäà îñíîâíîãî èñòî÷íèêà è ñôîðìèðîâàòü êðóòîïàäàþùèå âíåøíèå õàðàêòåðèñòèêè â îáëàñòè ðàáî÷èõ òîêîâ Ðèñ. 10.11. Ýëåêòðè÷åñêàÿ ñõåìà (à) è âíåøíèå õàðàêòåðèñòèêè (á) âûïðÿìèòåëÿ òèïà ÂÑÂÓ: W1 — ïåðâè÷íàÿ îáìîòêà; W2, W2⠗ âòîðè÷íûå îáìîòêè; UZ 1, UZ 2 — âûïðÿìèòåëè; L — äðîññåëü 108
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж (ðèñ. 10.11, á ). Âûïðÿìèòåëè ýòîãî òèïà (ÂÑÂÓ-315, ÂÑÂÓ-400) èñïîëüçóþò äëÿ ðó÷íîé, ïîëóàâòîìàòè÷åñêîé è àâòîìàòè÷åñêîé ñâàðêè, âîëüôðàìîâûì ýëåêòðîäîì èìïóëüñíîé èëè íåïðåðûâíîé äóãîé. Âûïðÿìèòåëè òèïà ÂÑÏ ïðåäíàçíà÷åíû äëÿ ìåõàíèçèðîâàííîé ñâàðêè ïëàâÿùèìñÿ ýëåêòðîäîì è èìåþò ïîëîãîïàäàþùèå âíåøíèå õàðàêòåðèñòèêè. Åäèíàÿ ïðèíöèïèàëüíàÿ ñõåìà èñòî÷íèêîâ îáîèõ òèïîâ ðåàëèçîâàíà â âèäå óíèôèöèðîâàííûõ áëîêîâ.  íàñòîÿùåå âðåìÿ ýòè âûïðÿìèòåëè ïîëó÷èëè øèðîêîå ðàñïðîñòðàíåíèå â ïðîìûøëåííîñòè. Âûáîð âûïðÿìèòåëåé äëÿ ðàçíûõ ñïîñîáîâ ñâàðêè. Ïðè âûáîðå ñâàðî÷íîãî âûïðÿìèòåëÿ äëÿ ðàçíûõ ñïîñîáîâ ñâàðêè îïðåäåëÿþò âîëüò-àìïåðíóþ õàðàêòåðèñòèêó äóãè è ðàññ÷èòûâàþò ïàðàìåòðû ðåæèìà ñâàðêè. Äàëåå íà îñíîâàíèè òåõíè÷åñêèõ óñëîâèé ýêñïëóàòàöèè ñâàðî÷íûõ âûïðÿìèòåëåé è çàäàííûõ ýëåêòðè÷åñêèõ ïàðàìåòðîâ ñâàðêè âûáèðàþò ñâàðî÷íûé âûïðÿìèòåëü òðåáóåìîé ìîùíîñòè è ñ íåîáõîäèìûì ðåæèìîì åãî ðàáîòû (ïðîäîëæèòåëüíûé, ïåðåìåæàþùèéñÿ èëè ïîâòîðíî-êðàòêîâðåìåííûé), óñòàíàâëèâàþò ñîîòâåòñòâèå âîëüò-àìïåðíîé õàðàêòåðèñòèêè äóãè ñ âíåøíåé õàðàêòåðèñòèêîé èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ äóãè. Ïðèìåð 1. Âûáðàòü èñòî÷íèê ïèòàíèÿ ïîñòîÿííîãî òîêà äëÿ ðó÷íîé äóãîâîé ñâàðêè íà ïîñòîÿííîì òîêå 270 À. Ð å ø å í è å. Ïðè ðó÷íîé äóãîâîé ñâàðêå ïîêðûòûìè ýëåêòðîäàìè íà ïîñòîÿííîì òîêå 270 À äóãà èìååò æåñòêóþ âîëüò-àìïåðíóþ õàðàêòåðèñòèêó. Äëÿ îáåñïå÷åíèÿ óñòîé÷èâîãî ïðîöåññà ãîðåíèÿ äóãè â ýòîì ñëó÷àå íåîáõîäèìî ïðèìåíåíèå âûïðÿìèòåëÿ ñ ïàäàþùåé âíåøíåé õàðàêòåðèñòèêîé. Íàïðÿæåíèå äóãè ïðè ðó÷íîé ñâàðêå íàõîäèòñÿ â ïðåäåëàõ 26 ¾ 30 Â. Äëÿ âûáîðà ñâàðî÷íîãî âûïðÿìèòåëÿ íåîáõîäèìî çíàòü åãî òåõíè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè (ñì. òàáë. 10.2). Íàèáîëåå ïîëíî óäîâëåòâîðÿåò çàäàííûì ïàðàìåòðàì âûïðÿìèòåëü ÂÄ-306, êîòîðûé îáåñïå÷èâàåò ðàáîòó â òå÷åíèå 3 ìèí ïðè ïàóçå 2 ìèí. Ïðèìåð 2. Âûáðàòü èñòî÷íèê ïèòàíèÿ ïîñòîÿííîãî òîêà äëÿ ìåõàíèçèðîâàííîé ñâàðêè â ñðåäå óãëåêèñëîãî ãàçà íà òîêå 500 À. Ð å ø å í è å. Äëÿ ìåõàíèçèðîâàííîé ñâàðêè â ñðåäå óãëåêèñëîãî ãàçà ïðèìåíÿþò âûïðÿìèòåëè ñ æåñòêîé èëè âîçðàñòàþùåé âíåøíåé õàðàêòåðèñòèêîé, ïîñêîëüêó â ýòèõ óñëîâèÿõ âîëüò-àìïåðíàÿ õàðàêòåðèñòèêà äóãè òàêæå ÿâëÿåòñÿ æåñòêîé èëè âîçðàñòàþùåé. Íàïðÿæåíèå ñâàðî÷íîé äóãè â ñðåäå óãëåêèñëîãî ãàçà íàõîäèòñÿ â ïðåäåëàõ 22 ¾ 34 Â. Äëÿ ìåõàíèçèðîâàííîé ñâàðêè â ñðåäå çàùèòíûõ ãàçîâ âûïóñêàþò âûïðÿìèòåëè ñ æåñòêîé âîëüò-àìïåðíîé õàðàêòåðèñòèêîé è óíèâåðñàëüíûå — ñ æåñòêîé è âîçðàñòàþùåé âîëüò-àìïåðíîé õàðàêòåðèñòèêîé. Çàäàííûì óñëîâèÿì íàèáîëåå óäîâëåòâîðÿåò âûïðÿìèòåëü ÂÄÃ-601, èìåþùèé æåñòêóþ âíåøíþþ âîëüò-àìïåðíóþ õàðàêòåðèñòèêó.  çàâèñèìîñòè îò êîíêðåòíûõ óñëîâèé íà âûõîäå âûáðàííîãî âûïðÿìèòåëÿ óñòàíàâëèâàþò íàïðÿæåíèå, îáåñïå÷èâàþùåå ñòàáèëüíîå ãîðåíèå äóãè. Ñâàðêó â ñðåäå óãëåêèñëîãî ãàçà ðåêîìåíäóåòñÿ âûïîëíÿòü íà îáðàòíîé ïîëÿðíîñòè. 109
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж 10.4. Сварочные электромашинные генераторы и преобразователи Èñòî÷íèêàìè ïîñòîÿííîãî òîêà äëÿ ñâàðêè íàðÿäó ñ âûïðÿìèòåëÿìè ÿâëÿþòñÿ ñâàðî÷íûå ãåíåðàòîðû, ïðåîáðàçóþùèå ìåõàíè÷åñêóþ ýíåðãèþ â ýëåêòðè÷åñêóþ. Ïðèíöèï äåéñòâèÿ ýëåêòðè÷åñêîãî ãåíåðàòîðà îñíîâàí íà ÿâëåíèè ýëåêòðîìàãíèòíîé èíäóêöèè. Ýëåêòðîìàãíèòíîé èíäóêöèåé íàçûâàþò ÿâëåíèå âîçíèêíîâåíèÿ ÝÄÑ â ïðîâîäíèêå ïðè ïåðåìåùåíèè åãî â ìàãíèòíîì ïîëå, ïåðåñåêàþùåì ýòîò ïðîâîäíèê. Çíà÷åíèå âîçíèêàþùåé ÝÄÑ çàâèñèò îò ñêîðîñòè äâèæåíèÿ ïðîâîäíèêà, âåëè÷èíû ìàãíèòíîãî ïîòîêà è äëèíû ïðîâîäíèêà (÷èñëî âèòêîâ êàòóøêè). Ñâàðî÷íûå ãåíåðàòîðû ïîñòîÿííîãî òîêà îòíîñÿòñÿ ê ýëåêòðè÷åñêèì ìàøèíàì ñïåöèàëüíîãî íàçíà÷åíèÿ.  íàñòîÿùåå âðåìÿ ïðîìûøëåííîñòü âûïóñêàåò ãåíåðàòîðû ñ êîëëåêòîðíûì è âåíòèëüíûì ñïîñîáàìè âûïðÿìëåíèÿ òîêà. Ñâàðî÷íûé ãåíåðàòîð êîëëåêòîðíîãî òèïà ñîñòîèò èç ñòàòîðà ñ ìàãíèòíûìè ïîëþñàìè è ÿêîðÿ ñ îáìîòêîé è êîëëåêòîðîì. Ïðè ðàáîòå ãåíåðàòîðà ÿêîðü âðàùàåòñÿ â ìàãíèòíîì ïîëå, ñîçäàâàåìîì ïîëþñàìè ñòàòîðà. Îáìîòêà ÿêîðÿ ïåðåñåêàåò ìàãíèòíûå ñèëîâûå ëèíèè ïîëþñîâ ãåíåðàòîðà, è â åå âèòêàõ âîçíèêàåò ïåðåìåííûé òîê, êîòîðûé ñ ïîìîùüþ êîëëåêòîðà ïðåîáðàçóåòñÿ â ïîñòîÿííûé. Ê êîëëåêòîðó ïðèæàòû óãîëüíûå ùåòêè, ÷åðåç êîòîðûå ïîñòîÿííûé òîê ñíèìàåòñÿ ñ êîëëåêòîðà è ïîäâîäèòñÿ ê âûõîäíûì çàæèìàì. Ê ýòèì çàæèìàì ïðèñîåäèíÿþò ñâàðî÷íûå ïðîâîäà, èäóùèå ê ýëåêòðîäó è èçäåëèþ.  ñâàðî÷íîì ãåíåðàòîðå ÝÄÑ íàâîäèòñÿ ìàãíèòíûìè ïîòîêàìè, îáðàçóþùèìèñÿ â ñàìîì ãåíåðàòîðå: Å = ÑÔã, ãäå Ñ — ïîñòîÿííàÿ ãåíåðàòîðà (çàâèñèò îò êîíñòðóêöèè); Ô㠗 ñóììàðíûé ìàãíèòíûé ïîòîê. Âñå ãåíåðàòîðû èìåþò íàìàãíè÷èâàþùèå îáìîòêè âîçáóæäåíèÿ Wí, ïèòàþùèåñÿ îò íåçàâèñèìîãî èñòî÷íèêà ëèáî îò ñàìîãî ãåíåðàòîðà.  ïåðâîì ñëó÷àå ãåíåðàòîðû ñ íåçàâèñèìûì âîçáóæäåíèåì, âî âòîðîì — ñ ñàìîâîçáóæäåíèåì (ðèñ. 10.12). Íàìàãíè÷èâàþùèå îáìîòêè èìåþò áîëüøîå ÷èñëî âèòêîâ (200 — 500), èõ âûïîëíÿþò èç òîíêîãî ïðîâîäà äèàìåòðîì 1,5 ¾ 2,5 ìì è ðàñïîëàãàþò íà îòäåëüíûõ áàøìàêàõ êîðïóñà ãåíåðàòîðà. Íàìàãíè÷èâàþùèé òîê Ií â ýòèõ îáìîòêàõ íåâåëèê (2 ¾ 20 À) è ðåãóëèðóåòñÿ ðåçèñòîðîì R. Ïðè ïðîòåêàíèè íàìàãíè÷èâàþùåãî òîêà â îáìîòêå Wí â ãåíåðàòîðå íàâîäèòñÿ íàìàãíè÷èâàþùèé ìàãíèòíûé ïîòîê Ôí: Ôí = IíWí/Rìí, 110
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж ãäå Ií — òîê â íàìàãíè÷èâàþùåé îáìîòêå; Wí — ÷èñëî âèòêîâ â íàìàãíè÷èâàþùåé îáìîòêå; Rìí — ñîïðîòèâëåíèå ìàãíèòíîé öåïè. Ïðè õîëîñòîì õîäå ÝÄÑ ãåíåðàòîðà Eã è íàïðÿæåíèå U0 îïðåäåëÿþò ïî ôîðìóëå E ã = C Ôí = I íWí = U 0. Rìí Èçìåíåíèåì òîêà íàìàãíè÷èâàíèÿ îñóùåñòâëÿåòñÿ ïëàâíîå ðåãóëèðîâàíèå íàïðÿæåíèÿ õîëîñòîãî õîäà, à ñëåäîâàòåëüíî, è ðàáîòû ãåíåðàòîðà. Íàïðÿæåíèå íà çàæèìàõ ãåíåðàòîðà ïðè íàãðóçêå ðàññ÷èòûâàåòñÿ ïî ôîðìóëå Uã = Eã − IãRã, ãäå I㠗 òîê â ÿêîðíîé öåïè ãåíåðàòîðà; R㠗 ñóììàðíîå ñîïðîòèâëåíèå â öåïè ãåíåðàòîðà.  ãåíåðàòîðàõ èìååòñÿ è ïîñëåäîâàòåëüíàÿ îáìîòêà âîçáóæäåíèÿ ñ ìàëûì ÷èñëîì âèòêîâ (3 — 5). Ïî ýòîé îáìîòêå, âêëþ÷åííîé ïîñëåäîâàòåëüíî ñ äóãîé, ïðîòåêàåò òîê, ðàâíûé ñèëå òîêà äóãè. Ìàãíèòíûé ïîòîê, íàâîäèìûé íàìàãíè÷èâàþùåé ñèëîé ïîñëåäîâàòåëüíîé îáìîòêè, âîçíèêàåò òîëüêî ïðè íàãðóçêå ãåíåðàòîðà (ïðè ñâàðêå).  çàâèñèìîñòè îò ñïîñîáà âêëþ÷åíèÿ ïîñëåäîâàòåëüíîé îáìîòêè ìàãíèòíûé ïîòîê îò íåå èìååò òî æå íàïðàâëåíèå, ÷òî è íàìàãíè÷èâàþùèé ïîòîê Ôí, èëè íàïðàâëåíèå, ïðîòèâîïîëîæíî åìó. Ïðè ðàáîòå ãåíåðàòîðà åãî ÝÄÑ áóäåò çàâèñåòü îò ñóììàðíîãî ïîòîêà Ôí ± Ôï: Åã = Ñ(Ôí ± Ôï), ãäå Ôï — ìàãíèòíûé ïîòîê ïîñëåäîâàòåëüíîé îáìîòêè. Çà ñ÷åò ýòîãî ìîæíî ïîëó÷èòü ïàäàþùèå èëè âîçðàñòàþùèå âíåøíèå õàðàêòåðèñòèêè ãåíåðàòîðîâ. Ïîñëåäîâàòåëüíàÿ îáìîòêà Ðèñ. 10.12. Ýëåêòðè÷åñêèå ñõåìû ñâàðî÷íûõ ãåíåðàòîðîâ: à — ñ íåçàâèñèìûì âîçáóæäåíèåì; á — ñ ñàìîâîçáóæäåíèåì; Wí — íàìàãíè÷èâàþùàÿ îáìîòêà âîçáóæäåíèÿ; Ôí — íàìàãíè÷èâàþùèé ïîòîê; Wð — ðàçìàãíè÷èâàþùàÿ îáìîòêà âîçáóæäåíèÿ; Ôð — ðàçìàãíè÷èâàþùèé ïîòîê; R — ðåçèñòîð 111
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж ñåêöèîíèðîâàíà. Âêëþ÷àÿ ëèáî âñå åå âèòêè, ëèáî ïîëîâèíó, ìîæíî ñòóïåí÷àòî ðåãóëèðîâàòü ñâàðî÷íûå ðåæèìû íà äâà äèàïàçîíà.  ïðåäåëàõ äèàïàçîíîâ ðåæèìû ðåãóëèðóþò ïëàâíî ïóòåì èçìåíåíèÿ ñèëû òîêà â íàìàãíè÷èâàþùåé îáìîòêå âîçáóæäåíèÿ. Ñâàðî÷íûå ãåíåðàòîðû âûïîëíÿþò ïî ðàçëè÷íûì ýëåêòðè÷åñêèì ñõåìàì. Îíè ìîãóò áûòü ñ ïàäàþùåé âíåøíåé õàðàêòåðèñòèêîé (ãåíåðàòîðû ÃÑÎ â ïðåîáðàçîâàòåëÿõ òèïà ÏÑÎ-300, ÏÑÎ500 è äð.), ñ æåñòêîé èëè ïîëîãîïàäàþùåé õàðàêòåðèñòèêîé (ãåíåðàòîðû ÃÑà â ïðåîáðàçîâàòåëÿõ òèïà ÏÑÃ-500) è óíèâåðñàëüíûå (ïðåîáðàçîâàòåëè ÏÑÓ-300, ÏÑÓ-500). Âðàùåíèå ÿêîðÿ ãåíåðàòîðà ìîæåò ïðîèçâîäèòüñÿ ñ ïîìîùüþ ýëåêòðè÷åñêîãî äâèãàòåëÿ èëè äâèãàòåëÿ âíóòðåííåãî ñãîðàíèÿ. Óñòàíîâêó, ñîñòîÿùóþ èç ñâàðî÷íîãî ãåíåðàòîðà è ïðèâîäíîãî òðåõôàçíîãî àñèíõðîííîãî ýëåêòðîäâèãàòåëÿ, íàçûâàþò ñâàðî÷íûì ïðåîáðàçîâàòåëåì (íàïðèìåð, ïðåîáðàçîâàòåëè ÏÑÃ-500-1, ÏÄ502 è äð.). Óñòàíîâêó, ñîñòîÿùóþ èç ñâàðî÷íîãî ãåíåðàòîðà è ïðèâîäíîãî äâèãàòåëÿ âíóòðåííåãî ñãîðàíèÿ, íàçûâàþò ñâàðî÷íûì àãðåãàòîì. Àãðåãàòû èñïîëüçóþò â îñíîâíîì äëÿ ðó÷íîé ñâàðêè è ðåçêè â ìîíòàæíûõ è ïîëåâûõ óñëîâèÿõ, ãäå îòñóòñòâóþò ýëåêòðè÷åñêèå ñåòè.  ýòèõ óñëîâèÿõ ðàöèîíàëüíûì ÿâëÿåòñÿ èñïîëüçîâàíèå áåñêîëëåêòîðíûõ ñâàðî÷íûõ ãåíåðàòîðîâ ñ âåíòèëüíûì ñïîñîáîì âûïðÿìëåíèÿ òîêà. Âåíòèëüíûå ãåíåðàòîðû âûðàáàòûâàþò òðåõôàçíûé ïåðåìåííûé òîê ÷àñòîòîé 200 èëè 400 Ãö, êîòîðûé çàòåì ïðåîáðàçóåòñÿ â ïîñòîÿííûé âûïðÿìèòåëüíûì áëîêîì èç êðåìíèåâûõ äèîäîâ, à îòñóòñòâèå êîëëåêòîðà óïðîùàåò êîíñòðóêöèþ è ïîâûøàåò ýêñïëóàòàöèîííóþ íàäåæíîñòü èñòî÷íèêà òîêà. Íàïðèìåð, ïî òàêîé ñõåìå ðàáîòàþò ãåíåðàòîðû òèïà ÃÄ-4006. Ãåíåðàòîðû îòíîñÿòñÿ ê âåíòèëüíûì èíäóêòîðíûì áåñùåòî÷íûì ýëåêòðè÷åñêèì ìàøèíàì, èìåþùèì ïàäàþùóþ, æåñòêóþ âîëüò-àìïåðíóþ õàðàêòåðèñòèêó. Ðåãóëèðîâêà ñâàðî÷íîãî òîêà òðåõñòóïåí÷àòàÿ è ïëàâíàÿ, â ïðåäåëàõ êàæäîé ñòóïåíè â äèàïàçîíàõ 60 ¾ 170 À, 150 ¾ 330 À, 300 ¾ 450 À, ñ äèñòàíöèîííûì óïðàâëåíèåì. Íà áàçå âåíòèëüíûõ ãåíåðàòîðîâ êîìïëåêòóþòñÿ ñâàðî÷íûå àãðåãàòû ñ äèçåëüíûìè äâèãàòåëÿìè, íàïðèìåð ÀÄÄ-4001. Íîìèíàëüíûé òîê àãðåãàòà ñîñòàâëÿåò 400 À (ÏÍ = 60 %), íàïðÿæåíèå õîëîñòîãî õîäà — 100 Â. Àãðåãàò ïðåäíàçíà÷åí äëÿ ïèòàíèÿ îäíîãî ïîñòà ðó÷íîé äóãîâîé ñâàðêè. 10.5. Источники питания с частотными преобразователями (инверторные)  ïðîìûøëåííîñòè íàáëþäàåòñÿ îáùàÿ òåíäåíöèÿ ê ìîäåðíèçàöèè è ñîâåðøåíñòâîâàíèþ òåõíîëîãè÷åñêèõ ïðîöåññîâ è ïðèìåíÿåìîãî îáîðóäîâàíèÿ.  ñâàðî÷íîì ïðîèçâîäñòâå îäíèì èç ïåð112
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж ñïåêòèâíûõ íàïðàâëåíèé ÿâëÿåòñÿ ñîçäàíèå ýíåðãîñáåðåãàþùåãî îáîðóäîâàíèÿ ñ èñïîëüçîâàíèåì âûñîêî÷àñòîòíûõ ïðåîáðàçîâàòåëåé. Òàê, â ïîñëåäíèå ãîäû ðàñøèðÿåòñÿ ïðèìåíåíèå èñòî÷íèêîâ ïèòàíèÿ èíâåðòîðíîãî òèïà. Îñíîâíûì ýëåìåíòîì òàêîãî èñòî÷íèêà ÿâëÿåòñÿ âûñîêî÷àñòîòíûé ïðåîáðàçîâàòåëü òîêà — èíâåðòîð, ïðåîáðàçóþùèé ïîñòîÿííûé òîê â ïåðåìåííûé âûñîêîé ÷àñòîòû. Ïðåîáðàçîâàíèå òîêà ïðîèçâîäèòñÿ ñ ïîìîùüþ êîììóòàöèîííûõ ýëåìåíòîâ òèðèñòîðíîãî èëè òðàíçèñòîðíîãî òèïà, ðàáîòàþùèõ íà ÷àñòîòàõ, äîñòèãàþùèõ äåñÿòêîâ êèëîãåðö. Ó òàêèõ èñòî÷íèêîâ ìàññà è ãàáàðèòû óìåíüøàþòñÿ â íåñêîëüêî ðàç ïî ñðàâíåíèþ ñ áåçèíâåðòîðíûìè. Îíè èìåþò êîýôôèöèåíò ìîùíîñòè 0,95 ¾ 0,98, ìàëûå ïîòåðè, áîëåå âûñîêèå ÊÏÄ è äèíàìè÷åñêèå ñâîéñòâà. Íà ðèñ. 10.13 ïðèâåäåíà ôóíêöèîíàëüíàÿ ñõåìà èíâåðòîðíîãî èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ äëÿ äóãîâîé ñâàðêè. Ïåðåìåííîå íàïðÿæåíèå ïèòàþùåé ñåòè ÷àñòîòîé 50 Ãö è íàïðÿæåíèåì 220 èëè 380  ïîäàåòñÿ íà íèçêî÷àñòîòíûé âûïðÿìèòåëü ÍÂ. Ïîñëå âûïðÿìëåíèÿ îíî ïðåîáðàçóåòñÿ èíâåðòîðîì ÈÍ â ïåðåìåííîå íàïðÿæåíèå âûñîêîé ÷àñòîòû (äî äåñÿòêîâ êèëîãåðö), ïîñëå ÷åãî ïîñòóïàåò íà ïîíèæàþùèé âûñîêî÷àñòîòíûé ñèëîâîé òðàíñôîðìàòîð Ò. Ñî âòîðè÷íîé îáìîòêè òðàíñôîðìàòîðà òîê ÷åðåç âûñîêî÷àñòîòíûé âûïðÿìèòåëü  è ñãëàæèâàþùèé äðîññåëü Ä, ïîñòóïàåò íåïîñðåäñòâåííî ê ìåñòó ñâàðêè. Ôîðìèðîâàíèå âíåøíèõ õàðàêòåðèñòèê è ðåãóëèðîâàíèå ñâàðî÷íîãî ðåæèìà îñóùåñòâëÿåòñÿ ñèñòåìîé óïðàâëåíèÿ áëîêà îáðàòíûõ ñâÿçåé ÁÓ. Ïèòàíèå òðàíñôîðìàòîðà íàïðÿæåíèåì âûñîêîé ÷àñòîòû ïîçâîëÿåò ñóùåñòâåííî ñíèçèòü åãî ìàññó è ðàçìåð. Íàïðèìåð, ðàñ÷åòíàÿ ìàññà òðàíñôîðìàòîðà ìîùíîñòüþ 20 ê · À ïðè ïèòàíèè íàïðÿæåíèåì ÷àñòîòîé 50 Ãö ñîñòàâëÿåò áîëåå 100 êã, à ïðè 50 êÃö — íå áîëåå 10 êã. Èíâåðòîðíûå èñòî÷íèêè îáåñïå÷èâàþò ëåãêîå çàæèãàíèå è ýëàñòè÷íîñòü äóãè, óïðàâëÿåìîå ïëàâëåíèå ýëåêòðîäà ñ ìåëêîêàïåëü- Ðèñ. 10.13. Ôóíêöèîíàëüíàÿ ñõåìà èíâåðòîðíîãî èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ: Í — íèçêî÷àñòîòíûé âûïðÿìèòåëü; ÈÍ — èíâåðòîð; Ò — òðàíñôîðìàòîð;  — âûñîêî÷àñòîòíûé âûïðÿìèòåëü; Ä — äðîññåëü; Ñà — ñâàðî÷íàÿ ãîðåëêà; ÁÓ — áëîê óïðàâëåíèÿ 113
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Ò à á ë è ö à 10.3 Òåõíè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè èíâåðòîðíûõ èñòî÷íèêîâ òîêà Ïàðàìåòðû ÂÄÓ×-1371 ÂÄÓ×-315 Ð-321È ÄÑ-400 Íàïðÿæåíèå ñåòè,  1½220 3½380 220½380 3½380 Äèàïàçîí òîêîâ, À 5 ... 130 40 ... 315 40 ... 320 50...400 Äèàïàçîí íàïðÿæåíèé,  16 ... 24 16 ... 36 14 ... 26 16 ... 36 Ïîòðåáëÿåìàÿ ìîùíîñòü, ê· À 6 15 9,5 — 100 40 ... 100 60 ... 100 90 8 45 30 45 Ïðîäîëæèòåëüíîñòü íàãðóçêè, % Ìàññà, êã íûì è ñòðóéíûì ïåðåíîñîì ìåòàëëà, ïîíèæåíèå íàïðÿæåíèÿ õîëîñòîãî õîäà, ýêîíîìèþ ýëåêòðîýíåðãèè íà 30 ¾ 40 %, ïëàâíóþ äèñòàíöèîííóþ ðåãóëèðîâêó ïàðàìåòðîâ ñâàðî÷íîãî ðåæèìà. Õàðàêòåðèñòèêè íåêîòîðûõ èíâåðòîðíûõ èñòî÷íèêîâ ïðèâåäåíû â òàáë. 10.3. Èñòî÷íèêè ñ èíâåðòîðíûìè ïðåîáðàçîâàòåëÿìè ïðèìåíÿþò äëÿ äóãîâîé ñâàðêè íà ïîñòîÿííîì è ïåðåìåííîì òîêå ïëàâÿùèìñÿ è íåïëàâÿùèìñÿ ýëåêòðîäàìè â íåïðåðûâíîì è èìïóëüñíîì ðåæèìàõ, äëÿ ðó÷íîé è ìåõàíèçèðîâàííîé ñâàðêè â çàùèòíûõ ãàçàõ ñòàëåé è àëþìèíèåâûõ ñïëàâîâ, â ïåðâóþ î÷åðåäü äëÿ èçäåëèé ìàëûõ è ñðåäíèõ òîëùèí. Îäíàêî ìîæíî ïðåäïîëàãàòü, ÷òî â íåäàëåêîì áóäóùåì íà îñíîâå èíâåðòîðîâ áóäóò ñîçäàíû è áîëåå ìîùíûå èñòî÷íèêè äëÿ ýëåêòðîøëàêîâîé ñâàðêè è ñâàðêè ïîä ôëþñîì. 10.6. Многопостовые источники питания дуги Ïðè íåîáõîäèìîñòè ðàçìåùåíèÿ çíà÷èòåëüíîãî ÷èñëà ñâàðî÷íûõ ïîñòîâ íà îãðàíè÷åííîé ïðîèçâîäñòâåííîé ïëîùàäè öåëåñîîáðàçíî ïðèìåíÿòü áîëåå ìîùíûå èñòî÷íèêè ïèòàíèÿ. Òàêèå èñòî÷íèêè îáåñïå÷èâàþò ðàáîòó íåñêîëüêèõ ïîñòîâ îäíîâðåìåííî ÷åðåç îáùèé øèíîïðîâîä, ïîäêëþ÷åííûé ê âûõîäíûì çàæèìàì èñòî÷íèêà. Òàêèå èñòî÷íèêè íàçûâàþò ìíîãîïîñòîâûìè èñòî÷íèêàìè ïèòàíèÿ. Îñíîâíîå òðåáîâàíèå, ïðåäúÿâëÿåìîå ê ìíîãîïîñòîâûì èñòî÷íèêàì ïèòàíèÿ äóãè, — îáåñïå÷åíèå óñòîé÷èâîé ðàáîòû êàæäîãî ïîäêëþ÷åííîãî ê íåìó ïîñòà êàê â óñòàíîâèâøåìñÿ, òàê è â ïåðåõîäíûõ ðåæèìàõ íåçàâèñèìî îò âîçäåéñòâèÿ äðóãèõ ïîñòîâ. Ýòà 114
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Ðèñ. 10.14. Ñõåìà ïîäêëþ÷åíèÿ ñâàðî÷íûõ ïîñòîâ ê ìíîãîïîñòîâîìó èñòî÷íèêó:  — èñòî÷íèê òîêà; ÑÏ1 —ÑÏï — ñâàðî÷íûå ïîñòû; ØÏ — øèíîïðîâîä; ÐÁ — áàëëàñòíîå ñîïðîòèâëåíèå íåçàâèñèìîñòü ïîñòîâ îáåñïå÷èâàåòñÿ íåèçìåííîñòüþ íàïðÿæåíèÿ õîëîñòîãî õîäà âäîëü øèíîïðîâîäà äëÿ êàæäîãî ïîñòà. Ìíîãîïîñòîâîå ïèòàíèå ÷àñòî èñïîëüçóþò äëÿ ðó÷íîé äóãîâîé ñâàðêè ïîêðûòûìè ýëåêòðîäàìè, àâòîìàòè÷åñêîé ñâàðêè ïîä ôëþñîì è ìåõàíèçèðîâàííîé ñâàðêè â ñðåäå óãëåêèñëîãî ãàçà. Ïðè ìíîãîïîñòîâîì ïèòàíèè êàæäûé ñâàðî÷íûé ïîñò ïîäêëþ÷àåòñÿ ê øèíîïðîâîäó ÷åðåç îòäåëüíîå ïîñòîâîå (áàëëàñòíîå) ñîïðîòèâëåíèå. Ñõåìà ïîäêëþ÷åíèÿ ïîêàçàíà íà ðèñ. 10.14. Ìíîãîïîñòîâîé èñòî÷íèê  îáñëóæèâàåò n ñâàðî÷íûõ ïîñòîâ (ÑÏ1 — ÑÏn) ÷åðåç îáùèé øèíîïðîâîä ØÏ. Êàæäûé ñâàðî÷íûé ïîñò ïîäêëþ÷åí ê øèíîïðîâîäó ÷åðåç áàëëàñòíîå ñîïðîòèâëåíèå ÐÁ. 10.7. Вспомогательные устройства для источников питания Ìíîãèå ñïåöèàëèçèðîâàííûå èñòî÷íèêè ïèòàíèÿ äóãè äëÿ ñâàðêè íà ïåðåìåííîì è ïîñòîÿííîì òîêå êîìïëåêòóþò óñòðîéñòâàìè, îáëåã÷àþùèìè çàæèãàíèå äóãè. Îñöèëëÿòîðû, ïðåäñòàâëÿþùèå ñîáîé ìàëîìîùíûå (100 ¾ 300 Âò) âûñîêî÷àñòîòíûå ãåíåðàòîðû, ñîçäàþùèå òîêè âûñîêîãî íàïðÿæåíèÿ (2 ¾ 5 êÂ) è âûñîêîé ÷àñòîòû (150 ¾ 250 êÃö), ïîëó÷èëè íàèáîëüøåå ðàñïðîñòðàíåíèå. Ïèòàíèå ñâàðî÷íîé äóãè òîêàìè âûñîêîé ÷àñòîòû è âûñîêîãî íàïðÿæåíèÿ ïàðàëëåëüíî ñ îñíîâíûì èñòî÷íèêîì ñâàðî÷íîãî òîêà ïîâûøàåò óñòîé÷èâîñòü ãîðåíèÿ äóãè è îáëåã÷àåò åå çàæèãàíèå. Çàæèãàíèå äóãè îáåñïå÷èâàåòñÿ äàæå áåç ñîïðèêîñíîâåíèÿ ýëåêòðîäà ñ èçäåëèåì, ÷òî îñîáåííî íåîáõîäèìî ïðè ñâàðêå âîëüôðàìîâûì ýëåêòðîäîì â çàùèòíîì ãàçå. Ïðè ïîäà÷å èìïóëüñîâ òîêà îò îñöèëëÿòîðà íà ïðîìåæóòîê ìåæäó èçäåëèåì è ýëåêòðîäîì ïðîèñõîäèò ïðîáîé ïðîìåæóòêà.  íåì ïîÿâëÿþòñÿ ñâîáîäíûå ýëåêòðîíû, ñîçäàâàÿ óñëîâèÿ äëÿ ãîðåíèÿ äóãè, ïèòàåìîé îò îñíîâíîãî 115
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Ðèñ. 10.15. Ñõåìà âêëþ÷åíèÿ ñòàáèëèçàòîðà äóãè ÑÄ-2: Ò — ñâàðî÷íûé òðàíñôîðìàòîð; ÒÀ — òðàíñôîðìàòîð òîêà; Ê — êîíòàêòîð; Ñ — êîíäåíñàòîð; ÇÓ — çàðÿäíîå óñòðîéñòâî; ÁÓ — áëîê óïðàâëåíèÿ; Ä — äóãîâîé ïðîìåæóòîê èñòî÷íèêà òîêà. Òîê âûñîêîé ÷àñòîòû è íàïðÿæåíèÿ áåçîïàñåí äëÿ ÷åëîâåêà. Ñ èñòî÷íèêîì ïèòàíèÿ ïîñòîÿííîãî òîêà îñöèëëÿòîðû ïðèìåíÿþò äëÿ ïåðâîíà÷àëüíîãî âîçáóæäåíèÿ äóãè, à ïåðåìåííîãî — êàê äëÿ ïåðâîíà÷àëüíîãî âîçáóæäåíèÿ äóãè, òàê è äëÿ åãî âîçîáíîâëåíèÿ ïîñëå ñìåíû ïîëÿðíîñòè (ïîñëå ïåðåõîäà ñèíóñîèäû òîêà ÷åðåç íîëü), ò. å. äëÿ ïîääåðæàíèÿ óñòîé÷èâîãî ãîðåíèÿ äóãè. Îñöèëëÿòîðû â îñíîâíîì èñïîëüçóþò ïðè ñâàðêå äóãîé ìàëîé ìîùíîñòè, ïðè àðãîíîäóãîâîé ñâàðêå, ïðè ñâàðêå òîíêîëèñòîâîãî ìåòàëëà, ïðè ïîíèæåííîì íàïðÿæåíèè õîëîñòîãî õîäà èñòî÷íèêà ñâàðî÷íîãî òîêà. Ñòàáèëèçàòîðû ïîääåðæèâàþò óñòîé÷èâîå ãîðåíèå ñâàðî÷íîé äóãè ïðè ñâàðêå íà ïåðåìåííîì òîêå ïëàâÿùèìñÿ ýëåêòðîäîì ïóòåì ïîäà÷è íà äóãó â íà÷àëå êàæäîãî ïåðèîäà ïîâûøåííîãî èìïóëüñà íàïðÿæåíèÿ, ôàêòè÷åñêè ïîâòîðíî çàæèãàÿ äóãó â ìîìåíòû ïåðåõîäà òîêà ÷åðåç íóëåâîå çíà÷åíèå. Ñòàáèëèçàòîð äóãè ÑÄ-2, ñõåìà âêëþ÷åíèÿ êîòîðîãî ïðåäñòàâëåíà íà ðèñ. 10.15, ñîñòîèò èç çàðÿäíîãî óñòðîéñòâà ÇÓ, êîíäåíñàòîðà Ñ, òðàíñôîðìàòîðà òîêà ÒÀ, êîíòàêòîðà Ê è áëîêà óïðàâëåíèÿ ÁÓ. Êîíäåíñàòîð çàðÿæàåòñÿ îò çàðÿäíîãî óñòðîéñòâà è â ìîìåíò ïåðåõîäà òîêà ÷åðåç íóëåâîå çíà÷åíèå ðàçðÿæàåòñÿ íà äóãîâîé ïðîìåæóòîê Ä , ñòàáèëèçèðóÿ äóãîâîé ðàçðÿä. Ñòàáèëèçàòîð ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé îòäåëüíûé áëîê è ïîäêëþ÷àåòñÿ ê âòîðè÷íîé îáìîòêå ñâàðî÷íîãî òðàíñôîðìàòîðà Ò. Äëÿ âîçáóæäåíèÿ è ñòàáèëèçàöèè ãîðåíèÿ äóãè ïðè ðó÷íîé àðãîíîäóãîâîé ñâàðêå àëþìèíèÿ è åãî ñïëàâîâ íåïëàâÿùèìñÿ ýëåêòðîäîì íà ïåðåìåííîì òîêå ïðèìåíÿþò òàêæå âîçáóäèòåëü-ñòàáèëèçàòîð ÂÑÄ-01. Îí îáåñïå÷èâàåò ñòàáèëüíîå ãîðåíèå äóãè ïðè äëèíå äóãîâîãî ïðîìåæóòêà äî 6 ìì è óñòîé÷èâîå âîçáóæäåíèå äóãè ïðè çàçîðå ìåæäó ýëåêòðîäîì è èçäåëèåì 2 ìì.  èñòî÷íèêàõ ïèòàíèÿ äóãè øèðîêî èñïîëüçóþò ðåãóëÿòîðû ïëàâíîãî ñíèæåíèÿ ñâàðî÷íîãî òîêà â êîíöå ñâàðêè. Ýòî íåîáõîäèìî äëÿ çàâàðêè êðàòåðà ñâàðî÷íîãî øâà ïðè åãî çàâåðøåíèè. 116
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Контрольные вопросы 1. Êàêèå îñíîâíûå òðåáîâàíèÿ ïðåäúÿâëÿþò ê èñòî÷íèêàì ïèòàíèÿ ñâàðî÷íîé äóãè? 2. Êàê óñòðîåíû ñâàðî÷íûé òðàíñôîðìàòîð, âûïðÿìèòåëü, ãåíåðàòîð, ïðåîáðàçîâàòåëü? 3. Êàêîâà âçàèìîñâÿçü õàðàêòåðèñòèê è èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ äóãè ïðè óñòîé÷èâîì ïðîöåññå ñâàðêè? 4. Êàê âûáðàòü îïòèìàëüíûé âèä èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ? 5. Êàêîâî íàçíà÷åíèå âñïîìîãàòåëüíûõ óñòðîéñòâ èñòî÷íèêîâ ïèòàíèÿ ñâàðî÷íîé äóãè? 6. Ïî÷åìó äëÿ ðó÷íîé äóãîâîé ñâàðêè ïîêðûòûìè ýëåêòðîäàìè ïðèìåíÿþò èñòî÷íèêè ïèòàíèÿ äóãè ñ êðóòîïàäàþùåé âíåøíåé õàðàêòåðèñòèêîé? 7. Êàêèì îáðàçîì îò èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ äóãè ñ æåñòêîé âíåøíåé õàðàêòåðèñòèêîé ïîëó÷èòü ïàäàþùóþ õàðàêòåðèñòèêó äëÿ ñâàðêè? 8. Êàêîâû îñîáåííîñòè èíâåðòîðíûõ èñòî÷íèêîâ ïèòàíèÿ? 117
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ДУГОВОЙ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СВАРКИ 11.1. Общие сведения и классификация автоматов для дуговой сварки Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Гл а в а 11 Ïðè àâòîìàòè÷åñêèõ è ìåõàíèçèðîâàííûõ ñïîñîáàõ ñâàðêè ïîìèìî èñòî÷íèêîâ ïèòàíèÿ äóãè íåîáõîäèìî èìåòü ñïåöèàëüíîå îáîðóäîâàíèå, ïîçâîëÿþùåå èñêëþ÷èòü ðó÷íîå âåäåíèå ñâàðî÷íîãî ïðîöåññà. Ïðè ýòîì òðåáóåòñÿ ìåõàíèçèðîâàòü âûïîëíåíèå äâóõ îñíîâíûõ òåõíîëîãè÷åñêèõ äâèæåíèé: ïîäà÷ó ýëåêòðîäà â çîíó ñâàðêè è ïåðåìåùåíèå äóãè âäîëü ñâàðèâàåìûõ êðîìîê. Ñâàðî÷íûå àïïàðàòû, îáåñïå÷èâàþùèå àâòîìàòè÷åñêîå âûïîëíåíèå îñíîâíûõ òåõíîëîãè÷åñêèõ ïåðåìåùåíèé ýëåêòðîäà è äóãè ñ ïîääåðæàíèåì çàäàííûõ ïàðàìåòðîâ ñâàðî÷íîãî ðåæèìà (íàïðÿæåíèÿ äóãè, ñâàðî÷íîãî òîêà, ñêîðîñòè ñâàðêè) ïîñòîÿííûìè, íàçûâàþò àâòîìàòàìè. Îñíîâíîé ÷àñòüþ àâòîìàòîâ ÿâëÿåòñÿ ñâàðî÷íàÿ ãîëîâêà, ïðåäñòàâëÿþùàÿ ñîáîé ýëåêòðîìåõàíè÷åñêîå óñòðîéñòâî, îñóùåñòâëÿþùåå àâòîìàòè÷åñêóþ ïîäà÷ó â çîíó äóãè ïëàâÿùåãîñÿ ýëåêòðîäà èëè ïðèñàäî÷íîãî ìåòàëëà. Ñâàðî÷íóþ ãîëîâêó, çàêðåïëåííóþ íåïîäâèæíî îòíîñèòåëüíî èçäåëèÿ, íàçûâàþò ïîäâåñíîé àâòîìàòè÷åñêîé ãîëîâêîé.  ïîäâåñíûõ ãîëîâêàõ îòñóòñòâóåò ìåõàíèçì ïåðåìåùåíèÿ ñàìîé ãîëîâêè.  ýòîì ñëó÷àå îòíîñèòåëüíî äóãè ïåðåìåùàþò îáúåêò ñâàðêè ñ ïîìîùüþ âñïîìîãàòåëüíîãî óñòðîéñòâà èëè ñâàðî÷íîãî ïðèñïîñîáëåíèÿ. Åñëè æå â êîíñòðóêöèè ñâàðî÷íîãî àïïàðàòà èìååòñÿ ìåõàíèçì äëÿ ïåðåìåùåíèÿ ãîëîâêè, òî åå íàçûâàþò ñàìîõîäíîé. Ïåðåìåùåíèå ñàìîõîäíîé ãîëîâêè îáû÷íî ïðîèçâîäèòñÿ ïî ñïåöèàëüíîé íàïðàâëÿþùåé. Òàêîé àïïàðàò íàçûâàþò àâòîìàòîì ïîäâåñíîãî òèïà. Åñëè â êîíñòðóêöèè àâòîìàòà òåëåæêà ñ óêðåïëåííîé íà íåé ãîëîâêîé ìîæåò ïåðåìåùàòüñÿ íåïîñðåäñòâåííî ïî ñâàðèâàåìîìó èçäåëèþ, òî òàêîé àâòîìàò íàçûâàþò ñâàðî÷íûì òðàêòîðîì (ðèñ. 11.1).  îñíîâå êëàññèôèêàöèè àâòîìàòîâ èñïîëüçóþòñÿ ðàçëè÷íûå ïðèçíàêè: òèï ýëåêòðîäà, ñïîñîá ïåðåìåùåíèÿ, õàðàêòåð çàùèòû è äð. Ïî òèïó ïðèìåíÿåìîãî ýëåêòðîäà àâòîìàòû ïîäðàçäåëÿþò íà àâòîìàòû ñ ïëàâÿùèìñÿ ýëåêòðîäîì è àâòîìàòû ñ íåïëàâÿùèìñÿ (âîëüôðàìîâûì) ýëåêòðîäîì. Ïî ñïîñîáó ïåðåìåùåíèÿ òåëåæêè ðàçëè÷àþò àâòîìàòû òðàêòîðíîãî òèïà è êàðåòî÷íûå. Ïî ñïîñîáó çàùèòû ñâàðî÷íîé âàííû ðàçëè÷àþò àâòîìàòû äëÿ ñâàðêè ïîä ôëþñîì, â ñðåäå çàùèòíûõ ãàçîâ è óíèâåðñàëüíûå. 118
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Ðèñ. 11.1. Ñõåìà ñâàðî÷íîãî òðàêòîðà äëÿ ñâàðêè ïëàâÿùèìñÿ ýëåêòðîäîì: 1 — ãîðåëêà; 2 — ïîäàþùèé ìåõàíèçì; 3 — ïðîâîëîêà; 4 — áëîê óïðàâëåíèÿ; 5 — òåëåæêà Ïî ïðîñòðàíñòâåííîìó âûïîëíåíèþ ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé ðàçëè÷àþò àâòîìàòû äëÿ ñâàðêè øâîâ â íèæíåì, âåðòèêàëüíîì è ãîðèçîíòàëüíîì ïîëîæåíèÿõ, êîëüöåâûõ ïîâîðîòíûõ è íåïîâîðîòíûõ ñòûêîâ è êîëüöåâûõ ñòûêîâ â ãîðèçîíòàëüíîé ïëîñêîñòè. Ïî ñïîñîáó ïîääåðæàíèÿ ïîñòîÿíñòâà ïàðàìåòðîâ äóãè âûïóñêàþò àâòîìàòû ñ ïðèíóäèòåëüíûì ðåãóëèðîâàíèåì äóãè è ñàìîðåãóëèðîâàíèåì. Ïî ÷èñëó ãîðÿùèõ äóã ðàçëè÷àþò àâòîìàòû äëÿ ñâàðêè îäíîé äóãîé, äâóìÿ äóãàìè è òðåõôàçíîé äóãîé. 11.2. Комплектование и основные узлы сварочных автоматов Ñâàðî÷íûå àâòîìàòû êîìïëåêòóþòñÿ èç ñëåäóþùèõ îñíîâíûõ óçëîâ: ñâàðî÷íàÿ ãîëîâêà, òåëåæêà, ïóëüò óïðàâëåíèÿ, àïïàðàòíûé øêàô, êàññåòà ñî ñâàðî÷íîé ïðîâîëîêîé. Îñíîâíûìè ýëåìåíòàìè ñâàðî÷íîé ãîëîâêè ÿâëÿþòñÿ ìåõàíèçì ïîäà÷è ïðîâîëîêè, ïîäàþùèå ðîëèêè, òîêîïîäâîäÿùèé ìóíäøòóê è óñòðîéñòâà äëÿ óñòàíîâî÷íûõ ïåðåìåùåíèé ãîëîâêè. Ìåõàíèçì ïîäà÷è ñîñòîèò èç ýëåêòðîäâèãàòåëÿ è ðåäóêòîðà. Ïðè èñïîëüçîâàíèè ýëåêòðîäâèãàòåëåé ïåðåìåííîãî òîêà ïðèìåíÿþò ðåãóëèðóåìûå ðåäóêòîðû. Ýëåêòðîäâèãàòåëè ïîñòîÿííîãî òîêà ìîãóò ðàáîòàòü â ñî÷åòàíèè ñ íåðåãóëèðóåìûìè ðåäóêòîðàìè. Ïîäàþùèå ðîëèêè ðàñïîëîæåíû íà âûõîäíûõ âàëàõ ðåäóêòîðà. Èõ íà119
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж çíà÷åíèå — ñòàáèëüíàÿ ïîäà÷à ñâàðî÷íîé ïðîâîëîêè áåç ïðîñêàëüçûâàíèÿ. Îáû÷íî ýòî äîñòèãàåòñÿ ïðè èñïîëüçîâàíèè äâóõ ïàð ïîäàþùèõ ðîëèêîâ. Ê êîðïóñó ðåäóêòîðà êðåïèòñÿ òîêîâåäóùèé ìóíäøòóê äëÿ îáåñïå÷åíèÿ ýëåêòðè÷åñêîãî êîíòàêòà è íàïðàâëåíèÿ ïðîâîëîêè â ñâàðî÷íóþ âàííó. Ìóíäøòóê äîëæåí îáåñïå÷èâàòü ìèíèìàëüíîå áëóæäàíèå òîðöà ýëåêòðîäà îòíîñèòåëüíî ñâàðî÷íîé âàííû. Äëÿ ýòîãî èíîãäà íà ãîëîâêó ïåðåä ìóíäøòóêîì óñòàíàâëèâàþò ðîëèêîâûé ïðàâè́ëüíûé ìåõàíèçì äëÿ ïðàâêè ïðîâîëîêè. Êðîìå òîãî, â ìóíäøòóêå äîëæåí îáåñïå÷èâàòüñÿ íàäåæíûé ýëåêòðè÷åñêèé êîíòàêò ñî ñâàðî÷íîé ïðîâîëîêîé. Êîíñòðóêöèè ìóíäøòóêîâ ðàçëè÷íû â çàâèñèìîñòè îò ñïîñîáà ñâàðêè, äèàìåòðà è æåñòêîñòè ïðîâîëîêè (ðèñ. 11.2). Äëÿ ñâàðêè ýëåêòðîäíîé ïðîâîëîêîé áîëüøîãî äèàìåòðà (3 ¾ 5 ìì) íàèáîëüøåå ðàñïðîñòðàíåíèå ïîëó÷èëè ìóíäøòóêè ñ ðîëèêîâûì ñêîëüçÿùèì êîíòàêòîì (ðèñ. 11.2, à). Ïðè èñïîëüçîâàíèè ïðîâîëîê ìåíüøåãî äèàìåòðà (0,8 ¾ 2,5 ìì) ïðèìåíÿþò òðóá÷àòûå ìóíäøòóêè (ðèñ. 11.2, á ). Ñêîëüçÿùèé êîíòàêò ïîääåðæèâàåòñÿ çà ñ÷åò ñìåííûõ íàêîíå÷íèêîâ ìóíäøòóêà. Ïðèìåíÿþò òàêæå ìóíäøòóêè êîëîäî÷íîãî òèïà (ðèñ. 11.2, â), ñîñòîÿùèå èç äâóõ ïîäïðóæèíåííûõ êîëîäîê, è ìóíäøòóêè ñàïîæêîâîãî òèïà (ðèñ. 11.2, ã). Êîíñòðóêöèÿ ïîäâåñêè ñâàðî÷íîé ãîëîâêè äîëæíà îáåñïå÷èâàòü âîçìîæíîñòü åå óñòàíîâî÷íûõ ïåðåìåùåíèé: âåðòèêàëüíîå — Ðèñ. 11.2. Òîêîïîäâîäÿùèå ìóíäøòóêè äëÿ ñâàðî÷íûõ àâòîìàòîâ: à — ðîëèêîâûé; á — òðóá÷àòûé; ⠗ êîëîäî÷íûé; 㠗 ñàïîæêîâûé 120
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж äëÿ óñòàíîâëåíèÿ íåîáõîäèìîãî âûëåòà ýëåêòðîäà èëè óãëà åãî íàêëîíà îòíîñèòåëüíî ñâàðèâàåìîãî ñòûêà; ïîïåðå÷íîå — äëÿ óñòàíîâêè òîðöà ýëåêòðîäà ïî öåíòðó ñòûêà â íà÷àëå è êîððåêòèðîâêè åãî â ïðîöåññå ñâàðêè. Òåëåæêà ïðåäíàçíà÷åíà äëÿ ïåðåìåùåíèÿ ãîëîâêè âäîëü ñâàðèâàåìîãî ñòûêà.  áîëüøèíñòâå àâòîìàòîâ òåëåæêà âûïîëíÿåò ðîëü áàçîâîãî ýëåìåíòà. Íà åå êîðïóñå óñòàíàâëèâàþò ñâàðî÷íóþ ãîëîâêó, êàññåòó äëÿ ïðîâîëîêè è ïóëüò óïðàâëåíèÿ àâòîìàòîì. Òåëåæêà äîëæíà îáåñïå÷èâàòü ïëàâíîñòü õîäà â øèðîêîì äèàïàçîíå ñêîðîñòåé ñâàðêè. Ðàçëè÷àþò òåëåæêè òðàêòîðíîãî è êàðåòî÷íîãî òèïîâ. Òåëåæêà òðàêòîðíîãî òèïà ïåðåìåùàåòñÿ ñ ïîìîùüþ áåãóíêîâûõ êîëåñ ëèáî ïî íàïðàâëÿþùèì ðåëüñàì, ëèáî íåïîñðåäñòâåííî ïî ñâàðèâàåìîìó èçäåëèþ. Òåëåæêà êàðåòî÷íîãî òèïà ïåðåìåùàåòñÿ òîëüêî ïî íàïðàâëÿþùèì ñòàïåëÿ èëè óñòðîéñòâà êðåïëåíèÿ ñàìîãî àâòîìàòà. Òåëåæêè àâòîìàòîâ ïåðåìåùàþòñÿ ñ ïîìîùüþ ýëåêòðîäâèãàòåëåé ÷åðåç ðåäóêòîð.  àâòîìàòàõ ñ ýëåêòðîïðèâîäîì ïîñòîÿííîãî òîêà ñêîðîñòü ïåðåìåùåíèÿ òåëåæêè ðåãóëèðóåòñÿ èçìåíåíèåì ÷àñòîòû âðàùåíèÿ äâèãàòåëÿ.  ïðèâîäàõ ïåðåìåííîãî òîêà íàñòðîéêè îñóùåñòâëÿþò ñìåííûìè øåñòåðíÿìè â ðåäóêòîðå.  çàâèñèìîñòè îò ñïîñîáîâ ñâàðêè ñâàðî÷íûå àâòîìàòû ìîãóò ñíàáæàòüñÿ äîïîëíèòåëüíûìè óñòðîéñòâàìè. Òàê, ïðè ñâàðêå ïîä ôëþñîì ñâàðî÷íûå àâòîìàòû èìåþò ñïåöèàëüíóþ ôëþñîâóþ àïïàðàòóðó, ïðåäíàçíà÷åííóþ äëÿ ïîäà÷è ôëþñà â çîíó ñâàðêè, óäåðæàíèÿ åãî íà ïîâåðõíîñòè øâà âî âðåìÿ ñâàðêè è óäàëåíèÿ åãî ïî îêîí÷àíèè ïðîöåññà.  àâòîìàòàõ äëÿ ñâàðêè â çàùèòíûõ ãàçàõ âìåñòî îáû÷íîãî òîêîïîäâîäÿùåãî ìóíäøòóêà èñïîëüçóåòñÿ ñïåöèàëüíàÿ ñâàðî÷íàÿ ãîðåëêà, â êîòîðîé ïîìèìî òîêîïîäâîäà èìåþòñÿ óñòðîéñòâà äëÿ ïîäà÷è çàùèòíîãî ãàçà â çîíó ñâàðêè è ïðèíóäèòåëüíîãî îõëàæäåíèÿ ãîðåëêè îò ïåðåãðåâà. 11.3. Принципы работы сварочных автоматов Óñòîé÷èâûé ïðîöåññ ñâàðêè è õîðîøåå êà÷åñòâî ñâàðíûõ øâîâ îáåñïå÷èâàþòñÿ ïðè îïòèìàëüíî âûáðàííûõ ïàðàìåòðàõ ðåæèìà ñâàðêè, ê êîòîðûì îòíîñÿò íàïðÿæåíèå äóãè, ñèëó ñâàðî÷íîãî òîêà è ñêîðîñòü ñâàðêè. Ýòè ïàðàìåòðû íåîáõîäèìî íå òîëüêî ïðàâèëüíî óñòàíîâèòü, íî è ïîääåðæèâàòü èõ íåèçìåííî ïîñòîÿííûìè â ïðîöåññå ñâàðêè. Íàèáîëåå ÷àñòî ïîäâåðæåíî èçìåíåíèÿì íàïðÿæåíèå äóãè, íàõîäÿùååñÿ â ïðÿìîé çàâèñèìîñòè îò åå äëèíû. Ïðè ñâàðêå ïëàâÿùèìñÿ ýëåêòðîäîì ïîñòîÿíñòâî äëèíû äóãè îáåñïå÷èâàåòñÿ ïðè ðàâåíñòâå ñêîðîñòè vý ïîäà÷è ýëåêòðîäíîé ïðîâîëîêè â çîíó ñâàðêè è ñêîðîñòè vï åå ðàñïëàâëåíèÿ: vý = vï. Åñëè vý > vï, òî ïðîèçîéäåò óìåíüøåíèå äëèíû äóãè è ìîæåò âîçíèê121
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж íóòü êîðîòêîå çàìûêàíèå ýëåêòðîäà ñ èçäåëèåì. Åñëè vý < vï, òî äóãà óäëèíÿåòñÿ âïëîòü äî îáðûâà è ïðåêðàùåíèÿ ïðîöåññà.  ïðèìåíÿåìûõ ñâàðî÷íûõ àâòîìàòàõ èñïîëüçóþò äâà ïðèíöèïà ðåãóëèðîâàíèÿ äóãè ïî íàïðÿæåíèþ: ñàìîðåãóëèðîâàíèå äóãè ïðè ïîñòîÿííîé ñêîðîñòè ïîäà÷è ýëåêòðîäà è ïðèíóäèòåëüíîå ðåãóëèðîâàíèå, ïðè êîòîðîì ñêîðîñòü ïîäà÷è ýëåêòðîäà àâòîìàòè÷åñêè èçìåíÿåòñÿ â çàâèñèìîñòè îò íàïðÿæåíèÿ äóãè. Ïðèíöèï ñàìîðåãóëèðîâàíèÿ äóãè îñíîâàí íà èçìåíåíèè ñêîðîñòè ïëàâëåíèÿ ýëåêòðîäà â çàâèñèìîñòè îò èçìåíåíèÿ ñèëû ñâàðî÷íîãî òîêà (ðèñ. 11.3). Ïðè ïåðåñå÷åíèè âîëüò-àìïåðíûõ õàðàêòåðèñòèê èñòî÷íèêà è äóãè ïðîöåññ óñòîé÷èâîãî ãîðåíèÿ ïðîèñõîäèò â òî÷êå À1. Ïðè âîçðàñòàíèè äëèíû äóãè ñòàòè÷åñêàÿ õàðàêòåðèñòèêà äóãè ïîäíèìàåòñÿ, è ïðîöåññ ãîðåíèÿ ïåðåìåùàåòñÿ â òî÷êó À3, ïðè ýòîì íàïðÿæåíèå äóãè ðàñòåò, à ñèëà ñâàðî÷íîãî òîêà óìåíüøàåòñÿ äî çíà÷åíèÿ I3. Òàê êàê ñêîðîñòü ïëàâëåíèÿ ýëåêòðîäà íàõîäèòñÿ â ïðÿìîé çàâèñèìîñòè îò ñèëû òîêà, òî îíà óìåíüøèòñÿ. Ïðè ïîñòîÿííîé ñêîðîñòè ïîäà÷è ýëåêòðîäíîé ïðîâîëîêè äëèíà äóãè, à ñëåäîâàòåëüíî, è åå íàïðÿæåíèå áóäóò óìåíüøàòüñÿ äî ïåðâîíà÷àëüíî çàäàííîãî çíà÷åíèÿ, ïîêà íå âîññòàíîâèòñÿ ðàâíîâåñèå vý = vï. È íàîáîðîò, ïðè óìåíüøåíèè äëèíû äóãè åå ñòàòè÷åñêàÿ õàðàêòåðèñòèêà îïóñòèòñÿ íèæå è ïðîöåññ ïåðåéäåò â òî÷êó À2, ñèëà òîêà âîçðàñòåò äî çíà÷åíèÿ I2. Ýëåêòðîä áóäåò ïëàâèòüñÿ áûñòðåå, äëèíà äóãè áóäåò óâåëè÷èâàòüñÿ, è ðàâíîâåñèå (vý = vï) âíîâü âîññòàíîâèòñÿ. Íà îñíîâå ïðèíöèïà ñàìîðåãóëèðîâàíèÿ äóãè ðàçðàáîòàí ðÿä ñâàðî÷íûõ àâòîìàòîâ, ðàáîòàþùèõ ñ ïîñòîÿííîé, íå çàâèñÿùåé îò íàïðÿæåíèÿ äóãè ñêîðîñòüþ ïîäà÷è ýëåêòðîäíîé ïðîâîëîêè.  àâòîìàòàõ, ðàáîòàþùèõ ïî ýòîìó ïðèíöèïó, äëÿ ïèòàíèÿ äóãè ñëåäóåò ïðèìåíÿòü èñòî÷íèêè ïèòàíèÿ äóãè ñ ïîëîãîïàäàþùåé âíåøíåé õàðàêòåðèñòèêîé. ×åì áîëåå ïîëîãà õàðàêòåðèñòèêà, òåì áîëüøå èçìåíÿåòñÿ ñèëà ñâàðî÷íîãî òîêà ïðè îòêëîíåíèÿõ äëèíû äóãè è òåì áîëåå èíòåíñèâíî ïðîèñõîäèò ïðîöåññ ñàìîðåãóëèðîâàíèÿ. Àâòîìàòû ñ ïîñòîÿííîé ñêîðîñòüþ ïîäà÷è ïðîâîëîêè îòëè÷àþòñÿ áîëåå ïðîñòûì óñòðîéñòâîì è íàäåæíû ïðè ðàáîòå. Ïðèíöèï ïðèíóäèòåëüíîãî ðåãóëèðîâàíèÿ îñíîâàí íà èçìåíåíèè ñêîðîñòè ïîäà÷è ýëåêòðîäíîé ïðîâîëîêè â çàâèñèìîñòè îò Ðèñ. 11.3. Ñõåìà ñàìîðåãóëèðîâàíèÿ ñâàðî÷íîé äóãè: 1, 2 — âîëüò-àìïåðíûå õàðàêòåðèñòèêè èñòî÷íèêà òîêà; 3, 4, 5 — âîëüòàìïåðíûå õàðàêòåðèñòèêè äóãè; I1 — I3, I′1 — I3′ — çíà÷åíèÿ ñèëû òîêà; ∆I2, ∆I3, ∆I2′, I′3 — îòêëîíåíèÿ ñèëû òîêà 122
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Ðèñ. 11.4. Ýëåêòðè÷åñêàÿ ñõåìà àâòîìàòè÷åñêîãî ðåãóëèðîâàíèÿ äóãè ñâàðî÷íîãî àâòîìàòà ÀÄÑ-1000: 1 — ýëåêòðîä; 2 — èçäåëèå; Ì — äâèãàòåëü; UZ — âûïðÿìèòåëü; RÐ — ïîòåíöèîìåòð; G — ãåíåðàòîð äâèãàòåëÿ; W1, W2 — îáìîòêè âîçáóæäåíèÿ; Ô ä, Ôí — ìàãíèòíûå ïîòîêè, çàâèñÿùèé è íå çàâèñÿùèé îò íàïðÿæåíèÿ äóãè ñîîòâåòñòâåííî íàïðÿæåíèÿ íà äóãå. Åñëè ïî êàêîé-ëèáî ïðè÷èíå äëèíà äóãè âîçðàñòàåò, òî âîçðàñòàåò è íàïðÿæåíèå äóãè. Äâèãàòåëü ïðèâîäà ïîäà÷è ýëåêòðîäíîé ïðîâîëîêè íà÷íåò âðàùàòüñÿ áûñòðåå, óâåëè÷èâàÿ ñêîðîñòü ïîäà÷è. Äëèíà äóãè, à ñëåäîâàòåëüíî, è åå íàïðÿæåíèå âîññòàíîâÿòñÿ äî ïåðâîíà÷àëüíîãî çíà÷åíèÿ. È íàîáîðîò, ïðè óìåíüøåíèè äëèíû äóãè ñêîðîñòü ïîäà÷è çàìåäëÿåòñÿ è ïàðàìåòðû äóãè âíîâü âîññòàíàâëèâàþòñÿ. Ðàâåíñòâî ñêîðîñòåé vý = vï îáåñïå÷èâàåòñÿ èçìåíåíèåì ñêîðîñòè ïîäà÷è ýëåêòðîäíîé ïðîâîëîêè. Íà ðèñ. 11.4 ïîêàçàíà óïðîùåííàÿ ñõåìà àâòîìàòè÷åñêîãî ðåãóëèðîâàíèÿ ïàðàìåòðîâ äóãè ñâàðî÷íîãî àâòîìàòà ÀÄÑ-1000. Äâèãàòåëü M ïîäàþùåãî ìåõàíèçìà ñâàðî÷íîé ãîëîâêè ïèòàåòñÿ ïîñòîÿííûì òîêîì îò ñïåöèàëüíîãî ãåíåðàòîðà G, èìåþùåãî äâå îáìîòêè âîçáóæäåíèÿ, âêëþ÷åííûå âñòðå÷íî. Íåçàâèñèìàÿ îáìîòêà W1 ïèòàåòñÿ îò ïîñòîðîííåãî èñòî÷íèêà òîêà è ñîçäàåò ïîñòîÿííûé, íå çàâèñÿùèé îò íàïðÿæåíèÿ äóãè ìàãíèòíûé ïîòîê Ôí. Îáìîòêà W2 ãåíåðàòîðà ÷åðåç âûïðÿìèòåëü UZ ïîäêëþ÷åíà ê äóãå è ñîçäàåò ïåðåìåííûé, çàâèñÿùèé îò íàïðÿæåíèÿ äóãè ìàãíèòíûé ïîòîê Ôä, êîòîðûé âñåãäà áîëüøå ìàãíèòíîãî ïîòîêà Ôí. Ãåíåðàòîð G ïîäàåò íà ÿêîðü äâèãàòåëÿ M íàïðÿæåíèå òàêîé ïîëÿðíîñòè è çíà÷åíèÿ, ÷òî äâèãàòåëü âðàùàåòñÿ â íàïðàâëåíèè ïîäà÷è ïðîâîëîêè â çîíó ñâàðêè ñî ñêîðîñòüþ, ïîääåðæèâàþùåé ïîñòîÿííóþ äëèíó äóãè è åå íàïðÿæåíèå. Ïðåäâàðèòåëüíî íóæíîå íàïðÿæåíèå äóãè çàäàåòñÿ ïîòåíöèîìåòðîì RP â öåïè íåçàâèñèìîé îáìîòêè. Ñõåìà îáåñïå÷èâàåò íå òîëüêî ïîääåðæàíèå óñòîé÷èâîãî ãîðåíèÿ äóãè, íî è àâòîìàòè÷åñêîå çàæèãàíèå åå â íà÷àëå ïðîöåññà ñâàðêè. 123
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж  àâòîìàòàõ äëÿ ñâàðêè âîëüôðàìîâûì ýëåêòðîäîì ðåãóëèðóþùèì âîçäåéñòâèåì ñëóæèò ïðèíóäèòåëüíîå âîññòàíîâëåíèå ðàíåå çàäàííîãî (îïîðíîãî) íàïðÿæåíèÿ äóãè. Ýòî îñóùåñòâëÿåòñÿ èçìåíåíèåì äëèíû äóãîâîãî ïðîìåæóòêà ïóòåì ïåðåìåùåíèÿ ýëåêòðîäà ïî âûñîòå. Ïðè âîçðàñòàíèè íàïðÿæåíèÿ äóãè ýëåêòðîä àâòîìàòè÷åñêè îïóñêàåòñÿ, è íàîáîðîò, ïðè óìåíüøåíèè äóãîâîãî íàïðÿæåíèÿ ýëåêòðîä ïîäíèìàåòñÿ. Ñ ýòîé öåëüþ ñâàðî÷íûå ãîëîâêè îñíàùàþòñÿ ñïåöèàëüíîé àâòîìàòè÷åñêîé ñèñòåìîé ñòàáèëèçàöèè äóãîâîãî íàïðÿæåíèÿ. 11.4. Автоматы для сварки под флюсом Àâòîìàò ÀÄÔ-1002 îòíîñèòñÿ ê àâòîìàòàì ñ ïîñòîÿííîé ñêîðîñòüþ ïîäà÷è ýëåêòðîäíîé ïðîâîëîêè ïðè ñâàðêå è ðàáîòàåò ïî ïðèíöèïó ñàìîðåãóëèðîâàíèÿ äóãè. Îí ïðåäíàçíà÷åí äëÿ ñâàðêè ïåðåìåííûì òîêîì ïîä ôëþñîì íàõëåñòî÷íûõ ñîåäèíåíèé, ñòûêîâûõ ñîåäèíåíèé ñî ñêîñîì è áåç ñêîñà êðîìîê, à òàêæå äëÿ âûïîëíåíèÿ óãëîâûõ øâîâ âåðòèêàëüíûì è íàêëîííûì ýëåêòðîäîì. Ñâàðíûå øâû ìîãóò áûòü ïðÿìîëèíåéíûìè è êîëüöåâûìè. Àâòîìàò â ïðîöåññå ñâàðêè ïåðåäâèãàåòñÿ ïî èçäåëèþ èëè óëîæåííîé íà íåì ëåãêîé íàïðàâëÿþùåé ëèíåéêå. Ñâàðî÷íûé àâòîìàò ñîñòîèò èç äâóõ îñíîâíûõ óçëîâ: ñâàðî÷íîãî òðàêòîðà è òðàíñôîðìàòîðà ÒÄÔÆ-1002Ó3 ñî âñòðîåííûì áëîêîì óïðàâëåíèÿ. Ñâàðî÷íûé òðàêòîð (ðèñ. 11.5) ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ñàìîõîäíûé ìåõàíèçì, ñîñòîÿùèé èç ðåäóêòîðîâ ïîäàþùåãî ìåõàíèçìà è õîäîâîé òåëåæêè, êîòîðûå ïðèâîäÿòñÿ â äâèæåíèå îáùèì ýëåêòðîäâèãàòåëåì 12. Íàëè÷èå îäíîãî ýëåêòðîäâèãàòåëÿ ÿâëÿåòñÿ õàðàêòåðíîé îñîáåííîñòüþ àâòîìàòîâ äàííîãî òèïà. Ñêîðîñòè ïîäà÷è ýëåêòðîäíîé ïðîâîëîêè è ñâàðêè íå çàâèñÿò îò íàïðÿæåíèÿ ñâàðî÷íîé äóãè è ðåãóëèðóþòñÿ ñòóïåí÷àòî-ñìåííûìè çóá÷àòûìè êîëåñàìè. Ýëåêòðîäíàÿ ïðîâîëîêà ïîäàåòñÿ â çîíó ñâàðêè ìåõàíèçìîì ïîäà÷è ñâàðî÷íîé ãîëîâêè 3. Àâòîìàò ïåðåäâèãàåòñÿ âäîëü øâà ñ ïîìîùüþ áåãóíêîâ 1 è êîëåñ 14. Îáà ìåõàíèçìà ñìîíòèðîâàíû ñ ýëåêòðîäâèãàòåëåì â îäèí áëîê, ÿâëÿþùèéñÿ íåñóùèì êîðïóñîì àâòîìàòà. Íà êîðïóñå óêðåïëåíû ìóíäøòóê 2 è êðîíøòåéí 6 ñ ïóëüòîì óïðàâëåíèÿ 11. Íà êðîíøòåéíå ñìîíòèðîâàíû ïðàâè́ëüíûé è êîððåêòèðîâî÷íûé ìåõàíèçìû, êàññåòà 7 äëÿ ïðîâîëîêè, áóíêåð 5 äëÿ ôëþñà, ïåðåäíåå øàññè àâòîìàòà ñ õîëîñòûìè áåãóíêàìè 1. Ìóíäøòóê îáåñïå÷èâàåò ïîäâîä òîêà ê ýëåêòðîäíîé ïðîâîëîêå è íàïðàâëåíèå åå â çîíó ñâàðêè. Êîððåêòèðîâî÷íûé ìåõàíèçì 4 ñëóæèò äëÿ ñìåùåíèÿ ýëåêòðîäíîé ïðîâîëîêè ïîïåðåê øâà è ïîïåðå÷íîãî íàêëîíà ìóíäøòóêà âìåñòå ñ ãîëîâêîé, êðîíøòåéíîì è êàññåòîé. Ìåõàíèçì ïîäà÷è ýëåêòðîäíîé ïðîâîëîêè ñîñòîèò èç ðåäóêòîðà è äâóõ ðîëèêîâ, ïîäàþùèõ â çîíó ãîðåíèÿ äóãè ýëåêòðîä124
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Ðèñ. 11.5. Ñâàðî÷íûé òðàêòîð ÀÄÔ-1002: 1 — áåãóíîê; 2 — ìóíäøòóê; 3 — ñâàðî÷íàÿ ãîëîâêà; 4 — êîððåêòèðîâî÷íûé ìåõàíèçì; 5 — áóíêåð; 6 — êðîíøòåéí; 7 — êàññåòà; 8 — àìïåðìåòð; 9 — âîëüòìåòð; 10 — ðåçèñòîð; 11 — ïóëüò óïðàâëåíèÿ; 12 — ýëåêòðîäâèãàòåëü; 13 — ìóôòà; 14 — êîëåñî; 15 — òðàâåðñà; 16 — øòàíãà íóþ ïðîâîëîêó. Äëÿ íàñòðîéêè íà íóæíóþ ñêîðîñòü ïîäà÷è ïðîâîëîêè èìååòñÿ öèëèíäðè÷åñêàÿ ïàðà ñìåííûõ çóá÷àòûõ êîëåñ. Ìåõàíèçì äâèæåíèÿ òåëåæêè òàêæå èìååò ñúåìíóþ ïàðó çóá÷àòûõ êîëåñ äëÿ íàñòðîéêè ñêîðîñòè ñâàðêè. Îáà ìåõàíèçìà ïðèâîäÿòñÿ â äåéñòâèå îäíèì àñèíõðîííûì ýëåêòðîäâèãàòåëåì ïåðåìåííîãî òîêà. Ýëåêòðè÷åñêàÿ ñõåìà ñâàðî÷íîãî òðàêòîðà (ðèñ. 11.6) îáåñïå÷èâàåò âîçìîæíîñòü ïîäúåìà è îïóñêàíèÿ ýëåêòðîäíîé ïðîâîëîêè ïðè âñïîìîãàòåëüíûõ îïåðàöèÿõ: çàêîðà÷èâàíèè ýëåêòðîäíîé ïðîâîëîêè ïåðåä ñâàðêîé; ïîäúåìå ïðîâîëîêè èç øëàêà ïîñëå ñâàðêè; çàïðàâêå ïðîâîëîêè â ãîëîâêó (êíîïêè SB 3 «Ââåðõ», SB 4 «Âíèç»); íàñòðîå÷íîì ïåðåäâèæåíèè àâòîìàòà (êíîïêè SB1 «Ïóñê», SB 2 «Ñòîï»); âêëþ÷åíèè ñâàðî÷íîãî òîêà è âîçáóæäåíèè äóãè; ïîäà÷å ýëåêòðîäíîé ïðîâîëîêè â çîíó ñâàðêè è ïåðåäâèæåíèè àâòîìàòà ïî ñâàðèâàåìîìó èçäåëèþ (SB1); çàâàðêå êðàòåðà è îòêëþ÷åíèè ñâàðî÷íîãî òîêà â êîíöå ñâàðêè (SB 2). Äîñòîèíñòâàìè àâòîìàòîâ òèïà ÀÄÔ-1002 ÿâëÿþòñÿ ïðîñòîòà êîíñòðóêöèè, êîìïàêòíîñòü, íåáîëüøèå ìàññà è ãàáàðèòû, âûñîêàÿ íàäåæíîñòü. Àâòîìàò ÀÄÑ-1000-2 ÿâëÿåòñÿ àâòîìàòîì ñ çàâèñÿùåé îò íàïðÿæåíèÿ íà äóãå ñêîðîñòüþ ïîäà÷è ýëåêòðîäíîé ïðîâîëîêè ïðè ñâàðêå è ðàáîòàåò ïî ïðèíöèïó àâòîìàòè÷åñêîãî ðåãóëèðîâàíèÿ 125
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Ðèñ. 11.6. Ýëåêòðè÷åñêàÿ ñõåìà ñâàðî÷íîãî òðàêòîðà ÀÄÔ-1002: À — àìïåðìåòð;V — âîëüòìåòð; R1, R5 — ðåçèñòîðû; Ò1 — óïðàâëÿþùèé òðàíñôîðìàòîð; Ò2 — òðàíñôîðìàòîð; Ê 1 — Ê3 — ðåëå; Ê4 — ðåëå ïåðåêëþ÷åíèÿ; ÊÒ — ðåëå âðåìåíè; UZ — âûïðÿìèòåëü; SB1 — SB 4 — êíîïêè; Ì — äâèãàòåëü äóãè èçìåíåíèåì ñêîðîñòè ïîäà÷è ýëåêòðîäà. Àâòîìàò ÿâëÿåòñÿ ñâàðî÷íûì òðàêòîðîì.  ýòîì àâòîìàòå ìåõàíèçìû ïîäà÷è ýëåêòðîäíîé ïðîâîëîêè è ïåðåìåùåíèÿ òåëåæêè ñíàáæåíû îòäåëüíûìè ýëåêòðîäâèãàòåëÿìè ïîñòîÿííîãî òîêà. Ðåãóëèðîâàíèå ñêîðîñòè ïîäà÷è è ñêîðîñòè ñâàðêè ïðîèçâîäèòñÿ ïëàâíî èçìåíåíèåì ÷àñòîòû âðàùåíèÿ äâèãàòåëåé. Íàëè÷èå îòäåëüíîãî äâèãàòåëÿ äëÿ ïîäà÷è ïðîâîëîêè ïîçâîëÿåò ïðèìåíèòü àâòîìàòè÷åñêîå ðåãóëèðîâàíèå äóãè ïî íàïðÿæåíèþ. Êîíñòðóêòèâíî àâòîìàò ÀÄÑ-1000-2 ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ÷åòûðåõêîëåñíóþ òåëåæêó 1 (ðèñ. 11.7), íà êîòîðîé óêðåïëåíû ñâàðî÷íàÿ ãîëîâêà 4 ñ ïîäàþùèì ìåõàíèçìîì äëÿ ïîäà÷è ïðîâîëîêè, êàññåòà 2 äëÿ ïðîâîëîêè, áóíêåð 5 äëÿ ôëþñà è ïóëüò óïðàâëåíèÿ 3. Äâèæåíèå òåëåæêè îñóùåñòâëÿåòñÿ ïî ðåëüñîâîìó ïóòè èëè íåïîñðåäñòâåííî ïî èçäåëèþ. Âåðõíÿÿ ÷àñòü ñâàðî÷íîãî òðàêòîðà ïîâîðîòíàÿ, ÷òî äàåò âîçìîæíîñòü íàñòðàèâàòü àïïàðàò íà ñâàðêó øâîâ, ðàñïîëîæåííûõ íà ðàçíîì ðàñ126
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Ðèñ. 11.7. Ñâàðî÷íûé òðàêòîð ÀÄÑ-1000-2: 1 — òåëåæêà; 2 — êàññåòà; 3 — ïóëüò óïðàâëåíèÿ; 4 — ñâàðî÷íàÿ ãîëîâêà; 5 — áóíêåð ñòîÿíèè îò ðåëüñîâîãî ïóòè. Íàëè÷èå îòäåëüíûõ ýëåêòðîïðèâîäîâ ìåõàíèçìîâ ïîäà÷è ïðîâîëîêè è ïåðåìåùåíèÿ òåëåæêè íåñêîëüêî óñëîæíÿåò êîíñòðóêöèþ, íî çàòî óâåëè÷èâàåòñÿ óíèâåðñàëüíîñòü àâòîìàòà. Àâòîìàò ÒÑ-80 òðàêòîðíîãî òèïà ïðåäíàçíà÷åí äëÿ àâòîìàòè÷åñêîé äóãîâîé ñâàðêè è íàïëàâêè ïîä ôëþñîì ñòàëüíîé ïðîâîëîêîé ïðîòÿæåííûõ øâîâ ðàçíûõ òèïîâ. Àâòîìàò ïîçâîëÿåò âåñòè ïðîöåññ àâòîìàòè÷åñêîé ñâàðêè êàê ñ íåçàâèñÿùåé, òàê è ñ çàâèñÿùåé îò íàïðÿæåíèÿ íà äóãå ñêîðîñòüþ ïîäà÷è ñâàðî÷íîé ïðîâîëîêè.  êîíñòðóêöèè òðàêòîðà ïðèìåíåíû óñîâåðøåíñòâîâàííàÿ ñèñòåìà óïðàâëåíèÿ, áîëåå ìîùíûå ýëåêòðîäâèãàòåëè è ñèñòåìà ïðèâîäîâ, òîêîïîäâîä, îáåñïå÷èâàþùèé íàäåæíûé êîíòàêò ñ ýëåêòðîäíîé ïðîâîëîêîé. Óâåëè÷åííûå õîäû íàñòðîå÷íûõ ïåðåìåùåíèé ïî âåðòèêàëè è ãîðèçîíòàëè ñâàðî÷íîé ãîëîâêè, åå ðàçâîðîò ïîä ðàçíûìè óãëàìè ïîçâîëÿþò âåñòè ñâàðêó â ðàçíûõ ïðîñòðàíñòâåííûõ ïîëîæåíèÿõ. Íà òðàêòîðå ïðåäóñìîòðåíà âîçìîæíîñòü óñòàíîâêè êîïèðóþùèõ óñòðîéñòâ è ýëåìåíòîâ ñèñòåìû ôëþñîîòñîñà. Àâòîìàò ðàññ÷èòàí íà íîìèíàëüíûé òîê 1 250 À ïðè ïðîäîëæèòåëüíîñòè âêëþ÷åíèÿ 100 %, ñâàðêó ïðîâîëîêîé äèàìåòðîì 2 ¾ 5 ìì ïðè ñêîðîñòè ïîäà÷è ýëåêòðîäà 24 ¾ 360 ì/÷ è ñêîðîñòè ñâàðêè 6 ¾ 120 ì/÷. 127
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж 11.5. Автоматы для сварки в защитных газах Àâòîìàò ÀÄÃ-502 (ðèñ. 11.8) ïðåäíàçíà÷åí äëÿ âûïîëíåíèÿ ñâàðêè íà ïîñòîÿííîì òîêå â ñðåäå óãëåêèñëîãî ãàçà ñòûêîâûõ ñîåäèíåíèé ñ ðàçäåëêîé è áåç ðàçäåëêè êðîìîê, óãëîâûõ øâîâ è íàõëåñòî÷íûõ ñîåäèíåíèé. Àâòîìàò êîìïëåêòóåòñÿ èç äâóõ ÷àñòåé: ñâàðî÷íîãî òðàêòîðà 1 è èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ äóãè 2 — âûïðÿìèòåëÿ ÂÄÓ-504. Ñõåìà óïðàâëåíèÿ àâòîìàòîì âûïîëíåíà íà ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ýëåìåíòàõ. Ðàáîòà àâòîìàòà îñíîâàíà íà ïðèíöèïå çàâèñèìîñòè ñêîðîñòè ïîäà÷è ýëåêòðîäíîé ïðîâîëîêè îò íàïðÿæåíèÿ äóãè. Ñõåìà ïîçâîëÿåò óñòàíàâëèâàòü íåîáõîäèìûå âûäåðæêè âðåìåíè äëÿ ïðîäóâêè çàùèòíîãî ãàçà, ðàñòÿæåíèÿ äóãè, çàâàðêè êðàòåðà è îáäóâà øâà çàùèòíûì ãàçîì ïî îêîí÷àíèè ñâàðêè. Âñå óïðàâëåíèå àâòîìàòîì îñóùåñòâëÿåòñÿ ñ ïóëüòà óïðàâëåíèÿ, ðàçìåùåííîãî íà ñâàðî÷íîì òðàêòîðå. Íà ïóëüòå óñòàíîâëåíû ïðèáîðû äëÿ êîíòðîëÿ ðåæèìà, ðåãóëÿòîðû íàïðÿæåíèÿ äóãè è ñêîðîñòåé ñâàðêè è ïîäà÷è ýëåêòðîäíîé ïðîâîëîêè, à òàêæå êíîïêè óïðàâëåíèÿ. Íà äîïîëíèòåëüíîì ïóëüòå óïðàâëåíèÿ, óêðåïëåííîì íà ñâàðî÷íîì âûïðÿìèòåëå, ðàñïîëîæåíû ýëåìåíòû óïðàâëåíèÿ ïîäà÷åé çàùèòíîãî ãàçà. Ñâàðî÷íûé òðàêòîð ÀÄÃ-502 óñòðîåí àíàëîãè÷íî ñâàðî÷íîìó òðàêòîðó òèïà ÀÄÔ äëÿ ñâàðêè ïîä ôëþñîì, íî îòëè÷àåòñÿ êîíñòðóêöèåé òîêîïîäâîäà, íàëè÷èåì îõëàæäàþùåé âîäû è çàùèòíîãî ãàçà, îòñóòñòâèåì áóíêåðà äëÿ ôëþñà è ñâåòîóêàçàòåëÿ. Òîêîïîäâîä â çîíå ñâàðêè çàùèùåí âîäîîõëàæäàåìûì ñîïëîì, â êîòîðîå ïîñòóïàåò óãëåêèñëûé ãàç. Ñâàðî÷íàÿ ãîëîâêà ÀÃÂ-4 ïðèìåíÿåòñÿ äëÿ ñâàðêè â èíåðòíîì çàùèòíîì ãàçå íåïëàâÿùèìñÿ âîëüôðàìîâûì ýëåêòðîäîì (ðèñ. 11.9). Ãîëîâêà ñîñòîèò èç òîêîïîäâîäà, ýëåêòðîäåðæàòåëÿ è ìåõàíèçìà äëÿ àâòîìàòè÷åñêîé ïîäà÷è ïðèñàäî÷íîé ïðîâîëîêè. Ãîëîâêà ìîæåò óñòàíàâëèâàòüñÿ íà ïîäâåñêå êàðåòî÷íîãî òèïà (ÀÐÊ-3) èëè ñàìîõîäíîé òåëåæêå òðàêòîðíîãî òèïà. Ïî òàêîé ñõåìå êîìïëåêòóþòñÿ òðàêòîðû òèïà ÀÄÑÂ-5 èëè ÀÄÑÂ-7 äëÿ àâòîìàòè÷åñêîé àðãîíîäóãîâîé ñâàðêè íåïëàâÿùèìñÿ ýëåêòðîäîì. Àâòîìàòû ïðåä- Ðèñ. 11.8. Ñâàðî÷íûé àâòîìàò ÀÄÃ-502: 1 — ñâàðî÷íûé òðàêòîð; 2 — èñòî÷íèê ïèòàíèÿ äóãè 128
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Ðèñ. 11.9. Ñâàðî÷íàÿ ãîëîâêà äëÿ ñâàðêè âîëüôðàìîâûì ýëåêòðîäîì: 1 — ñâàðî÷íàÿ ãîðåëêà; 2 — êîððåêòîð; 3 — ìåõàíèçì ïîäà÷è ïðîâîëîêè 129
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж íàçíà÷åíû äëÿ ñâàðêè â àðãîíå âîëüôðàìîâûì ýëåêòðîäîì èçäåëèé èç ðàçíûõ ìàòåðèàëîâ. Ñâàðêà ìîæåò âåñòèñü íà ïîñòîÿííîì, ïóëüñèðóþùåì èëè ïåðåìåííîì òîêå äî 315 À â çàâèñèìîñòè îò èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ, êîòîðûì óêîìïëåêòîâàí àâòîìàò. Ñêîðîñòü ñâàðêè ðåãóëèðóåòñÿ â ïðåäåëàõ 5¾ 80 ì/÷. Ñâàðî÷íàÿ ãîðåëêà ðàññ÷èòàíà íà çàêðåïëåíèå âîëüôðàìîâûõ ýëåêòðîäîâ äèàìåòðîì 1¾ 5 ìì, ìîæåò ïîäàâàòü ïðèñàäî÷íóþ ïðîâîëîêó äèàìåòðîì 0,8¾ 2,0 ìì ñî ñêîðîñòüþ 8¾ 120 ì/÷. Àâòîìàòû êîìïëåêòóþòñÿ óíèôèöèðîâàííîé ãîëîâêîé ÀÃÂ-4. Ãîëîâêà ñíàáæåíà óñòðîéñòâîì àâòîìàòè÷åñêîãî ðåãóëèðîâàíèÿ íàïðÿæåíèÿ äóãè è ñëåæåíèÿ çà ëèíèåé ñòûêà ñ ïîìîùüþ èíäóêöèîííîãî äàò÷èêà ïîëîæåíèÿ ñòûêà. Äëÿ ñâàðêè ïëàâÿùèìñÿ ýëåêòðîäîì ïðèìåíÿþò ñâàðî÷íûå ãîëîâêè ÀÃÏ-2, ÀÃÏ-4. Èìè êîìïëåêòóþò ñâàðî÷íûå àâòîìàòû òðàêòîðíîãî òèïà ÀÄÑÏ-2 ñ ïðèìåíåíèåì ñâàðî÷íîé ýëåêòðîäíîé ïðîâîëîêè äèàìåòðîì 1,0 ¾ 2,5 ìì. 11.6. Газовая аппаратура, применяемая в автоматах для сварки в защитных газах Äëÿ âûïîëíåíèÿ àâòîìàòè÷åñêîé è ìåõàíèçèðîâàííîé ñâàðêè â çàùèòíûõ ãàçàõ íåîáõîäèìî ïðèìåíåíèå ñïåöèàëüíîé ãàçîâîé àïïàðàòóðû äëÿ óïðàâëåíèÿ ïîäà÷åé ãàçà: áàëëîíîâ äëÿ õðàíåíèÿ ãàçîâ, ãàçîâûõ ïîäîãðåâàòåëåé è îñóøèòåëåé ãàçà, ISBNðåäóêòîðîâ, 978-5-4468-7162-9 ðàñõîäîìåðîâ, ñìåñèòåëåé ãàçîâ, ýëåêòðîìàãíèòíûõ ãàçîâûõ êëàïàíîâ. Áàëëîíû ïðåäíàçíà÷åíû äëÿ õðàíåíèÿ è òðàíñïîðòèðîâàíèÿ çàùèòíîãî ãàçà ïîä âûñîêèì äàâëåíèåì. Íàèáîëüøåå ïðèìåíåíèå íàøëè áàëëîíû ñî ñëåäóþùèìè ïîêàçàòåëÿìè: Åìêîñòü áàëëîíà, ë ....................... 100 è 150 Òîëùèíà ñòåíêè, ìì ..................... 5,2 Äëèíà êîðïóñà, ìì ....................... 1 340 Íàðóæíûé äèàìåòð, ìì ................. 219 Ìàññà, êã ........................................ 43 150 è 200 7 1 390 219 60 200 9,3 1 460 219 81 Âñå ãàçû, êðîìå óãëåêèñëîãî, íàõîäÿòñÿ â áàëëîíàõ â ñæàòîì ñîñòîÿíèè, à óãëåêèñëûé — â æèäêîì. Ðåäóêòîðû (ðèñ. 11.10) ïðåäíàçíà÷åíû äëÿ ïîíèæåíèÿ äàâëåíèÿ ãàçà, ïîñòóïàþùåãî â íèõ èç áàëëîíà èëè ðàñïðåäåëèòåëüíîãî òðóáîïðîâîäà, è àâòîìàòè÷åñêîãî ïîääåðæàíèÿ ïîñòîÿííûì çàäàííîãî ðàáî÷åãî äàâëåíèÿ. Äàâëåíèå ãàçà â áàëëîíå ïîêàçûâàåò ìàíîìåòð âûñîêîãî äàâëåíèÿ 2. Ãàç ïðîõîäèò ÷åðåç ïðèîòêðûòûé ïðóæèíîé 8 êëàïàí 11 è ïîñòóïàåò â êàìåðó íèçêîãî äàâëåíèÿ 10. Ïðè ïðîõîæäåíèè ÷åðåç êëàïàí ãàç ïðåîäîëåâàåò çíà÷èòåëüíîå ñîïðîòèâëåíèå, â ðåçóëüòàòå ÷åãî äàâëåíèå çà êëàïàíîì, ò. å. â êàìåðå íèçêîãî äàâëåíèÿ, 130
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Ðèñ. 11.10. Ñõåìà óñòðîéñòâà è ðàáîòû ãàçîâîãî ðåäóêòîðà: à — íåðàáî÷åå ïîëîæåíèå (ãàç íå ïðîõîäèò ÷åðåç ðåäóêòîð); á — ðàáî÷åå ïîëîæåíèå (ãàç ïðîõîäèò ÷åðåç ðåäóêòîð); 1 — òðóáîïðîâîä; 2 — ìàíîìåòð âûñîêîãî äàâëåíèÿ; 3 — ìàíîìåòð íèçêîãî äàâëåíèÿ; 4, 8 — ïðóæèíû; 5, 11 — êëàïàíû; 6 — ìóôòà; 7 — ìåìáðàíà; 9 — ðåãóëèðîâî÷íûé âèíò; 10 — êàìåðà íèçêîãî äàâëåíèÿ ñíèæàåòñÿ. Ýòî äàâëåíèå ïîêàçûâàåò ìàíîìåòð íèçêîãî äàâëåíèÿ 3. Èç êàìåðû íèçêîãî äàâëåíèÿ çàùèòíûé ãàç ÷åðåç ìóôòó 6 íàïðàâëÿåòñÿ â ñâàðî÷íóþ ãîëîâêó (äåðæàòåëü). Ðåãóëèðîâàíèå ðàáî÷åãî äàâëåíèÿ çàùèòíîãî ãàçà ïðîèçâîäèòñÿ ñëåäóþùèì îáðàçîì. Ïðè ââåðòûâàíèè ðåãóëèðîâî÷íîãî âèíòà 9 ñæèìàþòñÿ ïðóæèíû 4 è 8, îòêðûâàåòñÿ êëàïàí 11 è äàâëåíèå â êàìåðå íèçêîãî äàâëåíèÿ ïîâûøàåòñÿ. ×åì áîëüøå îòêðûò êëàïàí, òåì áîëüøåå êîëè÷åñòâî ãàçà áóäåò ïðîõîäèòü ÷åðåç íåãî è òåì âûøå áóäåò ðàáî÷åå äàâëåíèå ãàçà. Ïðè âûâåðòûâàíèè âèíòà 9, íàîáîðîò, êëàïàí 11 ïðèêðûâàåòñÿ è äàâëåíèå ãàçà â êàìåðå 10 óìåíüøàåòñÿ. Ïðè ñâàðêå â àðãîíå ïðèìåíÿþò ðåäóêòîðû ÀÐ-10, ÀÐ-40 èëè ÀÐ-150. Ïðè ñâàðêå â óãëåêèñëîì ãàçå èëè â åãî ñìåñÿõ èñïîëüçóþò ðåäóêòîðû îáðàòíîãî äåéñòâèÿ, îäíîâðåìåííî ÿâëÿþùèåñÿ ðàñõîäîìåðàìè (Ó-30 è ÄÇÄ-1-59Ì). Âîçìîæíî òàêæå ïðèìåíåíèå îáû÷íûõ êèñëîðîäíûõ ðåäóêòîðîâ, íàïðèìåð ÐÊ-53, ÐÊÄ8-61 è äð. Ïîäîãðåâàòåëü (ðèñ. 11.11) ïðåäíàçíà÷åí äëÿ ïîäîãðåâà óãëåêèñëîãî ãàçà, ïîñòóïàþùåãî èç áàëëîíà â ðåäóêòîð, ñ öåëüþ ïðåäîòâðàùåíèÿ çàìåðçàíèÿ ðåäóêòîðà. Ïðè áîëüøîì ðàñõîäå óãëåêèñëîãî ãàçà (âñëåäñòâèå ïîãëîùåíèÿ òåïëîòû ïðè èñïàðåíèè æèäêîãî óãëåêèñëîãî ãàçà) òåìïåðàòóðà ãàçà ïîíèæàåòñÿ, ÷òî ìîæåò ïðèâåñòè ê çàìåðçàíèþ èìåþùåéñÿ â íåì âëàãè è çàêóïîðêå êàíàëîâ 131
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Ðèñ. 11.11. Ïîäîãðåâàòåëü óãëåêèñëîãî ãàçà: 1 — êîðïóñ; 2 — êîæóõ; 3 — çìååâèê; 4 — òåïëîèçîëÿöèÿ; 5 — íàãðåâàòåëüíûé ýëåìåíò; 6 — íàêèäíàÿ ãàéêà; 7 — çàæèì ðåäóêòîðà. Ïîäîãðåâàòåëü èñïîëüçóþò òîëüêî ïðè ñâàðêå â óãëåêèñëîì ãàçå. Îí ñîñòîèò èç êîðïóñà 1, çìååâèêà 3, ïî êîòîðîìó ïðîõîäèò óãëåêèñëûé ãàç, êîæóõà 2, òåïëîèçîëÿöèè 4 è íàãðåâàòåëüíîãî ýëåìåíòà 5 èç õðîìîíèêåëåâîé ïðîâîëîêè, ðàñïîëîæåííîãî âíóòðè çìååâèêà. Ïîäîãðåâàòåëü êðåïÿò ê áàëëîíó íàêèäíîé ãàéêîé 6. Ïèòàíèå åãî îñóùåñòâëÿåòñÿ ïîñòîÿííûì òîêîì íàïðÿæåíèåì 20  èëè ïåðåìåííûì òîêîì íàïðÿæåíèåì 36 Â. Ïðîâîäà îò øêàôà óïðàâëåíèÿ ïðèñîåäèíÿþò ê çàæèìàì 7. Îñóøèòåëü, ïðèìåíÿåìûé ïðè èñïîëüçîâàíèè âëàæíîãî óãëåêèñëîãî ãàçà äëÿ ïîãëîùåíèÿ èç íåãî âëàãè, ìîæåò áûòü âûñîêîãî è íèçêîãî äàâëåíèÿ. Îñóøèòåëü âûñîêîãî äàâëåíèÿ óñòàíàâëèâàþò ïåðåä ïîíèæàþùèì ðåäóêòîðîì. Îí èìååò ìàëûå ðàçìåðû è òðåáóåò ÷àñòîé çàìåíû âëàãîïîãëîòèòåëÿ, ÷òî íåóäîáíî â ðàáîòå. Îñóøèòåëü íèçêîãî äàâëåíèÿ (ðèñ. 11.12), èìåþùèé çíà÷èòåëüíûå ðàçìåðû, óñòàíàâëèâàþò ïîñëå ïîíèæàþùåãî ðåäóêòîðà. Îí íå òðåáóåò ÷àñòîé çàìåíû âëàãîïîãëîòèòåëÿ. Îñóøèòåëè íèçêîãî äàâëåíèÿ öåëåñîîáðàçíî ïðèìåíÿòü ãëàâíûì îáðàçîì ïðè öåíòðàëèçîâàííîé ãàçîâîé ðàçâîäêå.  êà÷åñòâå âëàãîïîãëîòèòåëÿ èñïîëüçóþò ñèëèêàãåëü èëè àëþìîãëèêîëü, ðåæå — ìåäíûé êóïîðîñ è õëîðèñòûé êàëüöèé. Ñèëèêàãåëü è ìåäíûé êóïîðîñ, íàñûùåííûé âëàãîé, ïîääàþòñÿ âîññòàíîâëåíèþ ïóòåì ïðîêàëèâàíèÿ ïðè 250 ¾ 300 °Ñ. Ðàñõîäîìåðû ïðåäíàçíà÷åíû Ðèñ. 11.12. Îñóøèòåëü óãëåêèñëîãî ãàçà íèçêîãî äàâëåíèÿ: äëÿ èçìåðåíèÿ ðàñõîäà çàùèòíî1 — êàìåðà; 2 — ðåøåòêè; 3 — âëàãî- ãî ãàçà. Îíè ìîãóò áûòü ïîïëàâêîïîãëîòèòåëè ãî è äðîññåëüíîãî òèïîâ. Ðàñõîäî132
1 — ñòåêëÿííàÿ òðóáêà; 2 — ïîïëàâîê; 3 — øêàëà Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Ðèñ. 11.13. Óñòðîéñòâî (à) è îáùèé âèä (á ) ïîïëàâêîâîãî ðîòàìåòðà ÐÑ-3: ìåð ïîïëàâêîãî òèïà, íàïðèìåð ðîòàìåòð ÐÑ-3 (ðèñ. 11.13), ñîñòîèò èç ñòåêëÿííîé òðóáêè 1 ñ êîíè÷åñêèì îòâåðñòèåì. Òðóáêà ðàñïîëàãàåòñÿ âåðòèêàëüíî, øèðîêèì êîíöîì îòâåðñòèÿ ââåðõ. Âíóòðè òðóáêè íàõîäèòñÿ ëåãêèé ïîïëàâîê 2, êîòîðûé ìîæåò ñâîáîäíî â íåé ïåðåìåùàòüñÿ. Ïðè ïðîõîæäåíèè ñíèçó ââåðõ ãàç áóäåò ïîäíèìàòü ïîïëàâîê äî òåõ ïîð, ïîêà çàçîð ìåæäó íèì è ñòåêëÿííîé òðóáêîé íå äîñòèãíåò âåëè÷èíû, ïðè êîòîðîé íàïîð ñòðóè ãàçà óðàâíîâåøèâàåò ìàññó ïîïëàâêà. ×åì áîëüøå ðàñõîä ãàçà è åãî ïëîòíîñòü, òåì âûøå ïîäíèìàåòñÿ ïîïëàâîê. Ðîòàìåòð ñíàáæåí øêàëîé 3, òàðèðîâàííîé ïî ðàñõîäó âîçäóõà. Äëÿ ïåðåñ÷åòà íà ðàñõîä çàùèòíîãî ãàçà ïîëüçóþòñÿ ãðàôèêàìè. Ðàñõîäîìåð äðîññåëüíîãî òèïà ïîñòðîåí íà ïðèíöèïå èçìåðåíèÿ ïåðåïàäà äàâëåíèÿ íà ó÷àñòêàõ äî è ïîñëå äðîññåëèðóþùåé ìåìáðàíû, êîòîðîå çàâèñèò îò ðàñõîäà ãàçà è îïðåäåëÿåòñÿ ìàíîìåòðàìè. Î ïðèìåðíîì ðàñõîäå çàùèòíîãî ãàçà ìîæíî ñóäèòü òàêæå ïî ïîêàçàíèþ ìàíîìåòðà íèçêîãî äàâëåíèÿ ãàçîâîãî ðåäóêòîðà. Äëÿ ýòîãî íà âûõîäå ðåäóêòîðà óñòàíàâëèâàþò äðîññåëüíóþ øàéáó (äþçó) ñ íåáîëüøèì êàëèáðîâàííûì îòâåðñòèåì. Ñêîðîñòü èñòå÷åíèÿ ãàçà ÷åðåç åãî îòâåðñòèå, à ñëåäîâàòåëüíî, è ðàñõîä ãàçà áóäóò ïðîïîðöèîíàëüíû äàâëåíèþ ãàçà â ðàáî÷åé êàìåðå. Ýòîò ïðèíöèï èñïîëüçîâàí â ðåäóêòîðå Ó-30, ãäå ìàíîìåòð ïîêàçûâàåò íåïîñðåäñòâåííî ðàñõîä ãàçà, à íå äàâëåíèå â ðàáî÷åé êàìåðå. Ñ ýòîé öåëüþ ðåäóêòîð ñíàáæåí äâóìÿ äþçàìè ñ êàëèáðîâàííûìè îòâåðñòèÿìè ðàçíûõ äèàìåòðîâ. Ïîâîðîòîì êîðïóñà êëàïàíà ïðåäåëüíîãî äàâëåíèÿ ïðîòèâ ñîîòâåòñòâóþùåé äþçû óñòàíàâëèâàþò êàíàë, êàæäîìó ïîëîæåíèþ êîòîðîãî ñîîòâåòñòâóåò äåëåíèå øêàëû íà ìàíîìåòðå. Ñìåñèòåëè ïðåäíàçíà÷åíû äëÿ ïîëó÷åíèÿ ñìåñåé ãàçîâ ÑÎ2 + + Î2 è ÑÎ2 + Ar + Î2. Ïîñòîâîé ñìåñèòåëü ÓÊÏ-1-71 äëÿ ïîëó÷åíèÿ ñìåñè ãàçîâ ÑÎ2 + Î2, îòáèðàåìûõ èç áàëëîíîâ, è àâòîìàòè÷åñêîãî ïîääåðæàíèÿ ïîñòîÿííûìè çàäàííîãî ñîñòàâà è ðàñõîäà ãàçîâîé ñìåñè ñîñòîèò èç ðåãóëÿòîðà äàâëåíèÿ ñ ðåäóêòîðîì ÄÊÏ1-65 è óçëà ñìåøåíèÿ ãàçîâ. Èçìåíÿþò ñîñòàâ ñìåñè çàìåíîé äþç. Ðàìïîâûé ñìåñèòåëü ÓÊÐ-1-72 ïîçâîëÿåò ïîëó÷èòü ñìåñü ÑÎ2 + Î2 ïðè îòáîðå êèñëîðîäà îò ðàìïû áàëëîíîâ, à óãëåêèñëîãî ãàçà — 133
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж îò èçîòåðìè÷åñêîé åìêîñòè, ïðåäíàçíà÷åííîé äëÿ ñæèæåííîãî ïåðåîõëàæäåííîãî äèîêñèäà óãëåðîäà. Ñìåñèòåëü îáåñïå÷èâàåò ïèòàíèå ãàçîì 10 — 50 ñâàðî÷íûõ ïîñòîâ. Ãàçîâûé êëàïàí, èñïîëüçóåìûé äëÿ ýêîíîìèè çàùèòíîãî ãàçà, ñëåäóåò óñòàíàâëèâàòü ïî âîçìîæíîñòè áëèæå ê ñâàðî÷íîé ãîðåëêå, èíîãäà åãî âñòðàèâàþò â åå ðó÷êó. Íàèáîëüøåå ðàñïðîñòðàíåíèå ïîëó÷èëè ýëåêòðîìàãíèòíûå ãàçîâûå êëàïàíû. Ãàçîâûé êëàïàí ñëåäóåò âêëþ÷àòü òàê, ÷òîáû áûëà îáåñïå÷åíà ïðåäâàðèòåëüíàÿ (äî çàæèãàíèÿ äóãè) ïîäà÷à ãàçà, è âûêëþ÷àòü ïîñëå îáðûâà äóãè è ïîëíîãî çàòâåðäåâàíèÿ êðàòåðà øâà. Ïåðåïóñêíóþ ðàìïó ïðèìåíÿþò äëÿ ïîäà÷è â ñâàðî÷íûé öåõ çàùèòíîãî ãàçà ïðè çíà÷èòåëüíîì åãî ðàñõîäå. Îíà ñîñòîèò èç äâóõ ãðóïï ïîî÷åðåäíî ïîäêëþ÷àåìûõ áàëëîíîâ, êîëëåêòîðà ñ ãàçîâîé àïïàðàòóðîé è òðóáîïðîâîäà, ïî êîòîðîìó çàùèòíûé ãàç ïîäàåòñÿ ê ñâàðî÷íûì ïîñòàì. Òðóáîïðîâîäû äëÿ ïîäà÷è óãëåêèñëîãî ãàçà è åãî ñìåñåé îêðàøèâàþò â ÷åðíûé öâåò. Контрольные вопросы 1. Êàêîâû òðåáîâàíèÿ è íàçíà÷åíèå àâòîìàòîâ äëÿ äóãîâîé ñâàðêè? 2. Ðàññêàæèòå î êëàññèôèêàöèè ñâàðî÷íûõ àâòîìàòîâ è èõ îñíîâíûõ âèäàõ. 3. Êàêîâû ïðèíöèïû ðàáîòû ñâàðî÷íûõ àâòîìàòîâ è îáëàñòè èõ ïðèìåíåíèÿ? 4. Íàçîâèòå îñíîâíûå óçëû ñâàðî÷íûõ àâòîìàòîâ è èõ êîíñòðóêòèâíûå îñîáåííîñòè. 5. Íàçîâèòå ñóùåñòâóþùèå àâòîìàòû äëÿ ñâàðêè ïîä ñëîåì ôëþñà è ïåðå÷èñëèòå èõ. 6. Íàçîâèòå ñâàðî÷íûå àâòîìàòû äëÿ ñâàðêè â çàùèòíûõ ãàçàõ è ïåðå÷èñëèòå èõ. 7. Íàçîâèòå ãàçîâóþ àïïàðàòóðó äëÿ àâòîìàòè÷åñêîé ñâàðêè â çàùèòíûõ ãàçàõ. 8. Êàêóþ âîëüò-àìïåðíóþ õàðàêòåðèñòèêó äîëæåí èìåòü èñòî÷íèê ïèòàíèÿ äëÿ ñâàðêè â óãëåêèñëîì ãàçå? 9. Íàçîâèòå íåîáõîäèìûé íàáîð îáîðóäîâàíèÿ äëÿ îðãàíèçàöèè ïîñòà àâòîìàòè÷åñêîé ñâàðêè â óãëåêèñëîì ãàçå, àðãîíå, ïîä ôëþñîì. 134
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ МЕХАНИЗИРОВАННОЙ ДУГОВОЙ СВАРКИ 12.1. Общие сведения и классификация сварочных полуавтоматов Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Гл а в а 12 Ïðè ìåõàíèçèðîâàííîé ñâàðêå èñïîëüçóþò ñïåöèàëüíûå ñâàðî÷íûå àïïàðàòû, îáåñïå÷èâàþùèå ìåõàíèçèðîâàííóþ ïîäà÷ó ñâàðî÷íîé ïðîâîëîêè, à ïåðåìåùåíèå äóãè âäîëü îñè øâà âûïîëíÿåòñÿ âðó÷íóþ. Òàêèå àïïàðàòû ïîëó÷èëè íàçâàíèå ïîëóàâòîìàòîâ äëÿ äóãîâîé ñâàðêè. Ïîëóàâòîìàòû êëàññèôèöèðóþò ïî ðàçíûì ïðèçíàêàì: • ïî ñïîñîáó çàùèòû ñâàðî÷íîé çîíû — äëÿ ñâàðêè ïîä ôëþñîì, â ñðåäå çàùèòíûõ ãàçîâ, îòêðûòîé äóãîé; • ñïîñîáó ðåãóëèðîâàíèÿ äóãè (â îñíîâíîì ïðèìåíÿþò ïîëóàâòîìàòû ñ ñàìîðåãóëèðîâàíèåì äóãè); • âèäó ïðèìåíÿåìîé ïðîâîëîêè — ñïëîøíîé, ïîðîøêîâîé èëè êîìáèíèðîâàííîé; • ñïîñîáó ïîäà÷è ïðîâîëîêè — òîëêàþùåãî, òÿíóùåãî è êîìáèíèðîâàííîãî òèïà; • êîíñòðóêòèâíîìó èñïîëíåíèþ — ñî ñòàöèîíàðíûì, ïåðåäâèæíûì è ïåðåíîñíûì ïîäàþùèì óñòðîéñòâîì. Äëÿ ñâàðêè âûïóñêàþò ïîëóàâòîìàòû, ðàññ÷èòàííûå íà íîìèíàëüíûå òîêè 150 ¾ 600 À, äëÿ ïðîâîëîêè äèàìåòðîì 0,8 ¾ 3,5 ìì ñî ñêîðîñòÿìè ïîäà÷è 1 ¾ 17 ì/ìèí.  êîìïëåêò ïîëóàâòîìàòîâ îáû÷íî âõîäÿò ïîäàþùåå óñòðîéñòâî ñ êàññåòàìè äëÿ ýëåêòðîäíîé ïðîâîëîêè, øêàô óïðàâëåíèÿ, ñâàðî÷íûå ãîðåëêè, ïðîâîäà äëÿ ñâàðî÷íîé öåïè è öåïåé óïðàâëåíèÿ, ãàçîâàÿ àïïàðàòóðà. 12.2. Устройство и основные узлы полуавтоматов Ïðè ìåõàíèçèðîâàííîé ñâàðêå ñâàðî÷íàÿ ãîëîâêà ÷àùå âñåãî ðàçäåëåíà íà äâå ÷àñòè — ïîäàþùèé ìåõàíèçì è äåðæàòåëü (ïðè ñâàðêå â çàùèòíûõ ãàçàõ — ñâàðî÷íàÿ ãîðåëêà), ñîåäèíåííûå ìåæäó ñîáîé ãèáêèì øëàíãîì, ïîýòîìó òàêèå àïïàðàòû èíîãäà íàçûâàþò øëàíãîâûìè. Ïîëóàâòîìàòû ïîçâîëÿþò ñî÷åòàòü ïðåèìóùåñòâà àâòîìàòè÷åñêîé ñâàðêè ñ óíèâåðñàëüíîñòüþ è ìàíåâðåííîñòüþ ðó÷íîé. Òèïîâàÿ ñõåìà ïîëóàâòîìàòà ïîêàçàíà íà ðèñ. 12.1.  åãî ñîñòàâ âõîäÿò óçëû: äåðæàòåëü 1, ãèáêèé øëàíã 2, ìåõàíèçì ïîäà÷è ñâàðî÷íîé ïðîâîëîêè 3, êàññåòà 4 ñî ñâàðî÷íîé ïðîâîëîêîé è àïïàðàòíûé øêàô, èëè áëîê óïðàâëåíèÿ 5. Íàèáîëåå îòâåòñòâåí135
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Ðèñ. 12.1. Ñõåìà ïîëóàâòîìàòà äëÿ äóãîâîé ñâàðêè: 1 — äåðæàòåëü; 2 — øëàíã; 3 — ïîäàþùèé ìåõàíèçì; 4 — êàññåòà; 5 — áëîê óïðàâëåíèÿ íûì ýëåìåíòîì ïîëóàâòîìàòîâ ÿâëÿåòñÿ ìåõàíèçì ïîäà÷è ïðîâîëîêè. Åãî íàçíà÷åíèå è êîìïîíîâêà ïðèìåðíî òå æå, ÷òî è ó ñâàðî÷íûõ ãîëîâîê àâòîìàòîâ äëÿ äóãîâîé ñâàðêè. Îáû÷íî îí ñîñòîèò èç ýëåêòðîäâèãàòåëÿ, ðåäóêòîðà è ñèñòåìû ïîäàþùèõ è ïðèæèìíûõ ðîëèêîâ. Ìåõàíèçì îáåñïå÷èâàåò ïîäà÷ó ýëåêòðîäíîé ïðîâîëîêè ïî ãèáêîìó øëàíãó â çîíó ñâàðêè.  ïðèâîäàõ ìîãóò èñïîëüçîâàòüñÿ äâèãàòåëè ïåðåìåííîãî èëè ïîñòîÿííîãî òîêà. Ñêîðîñòè ïîäà÷è â ïåðâîì ñëó÷àå èçìåíÿþò ñòóïåí÷àòî-ñìåííûìè øåñòåðíÿìè, âî âòîðîì — ïëàâíûì ðåãóëèðîâàíèåì çà ñ÷åò èçìåíåíèÿ ÷àñòîòû âðàùåíèÿ äâèãàòåëÿ. Êîíñòðóêöèÿ ìåõàíèçìà ïîäà÷è âî ìíîãîì çàâèñèò îò íàçíà÷åíèÿ ïîëóàâòîìàòà.  ïîëóàâòîìàòàõ äëÿ ñâàðêè ïðîâîëîêîé áîëüøîãî äèàìåòðà ìåõàíèçì ïîäà÷è ðàçìåùåí íà ïåðåäâèæíîé òåëåæêå è ðàñïîëàãàåòñÿ â îòäåëüíîì êîðïóñå.  ïîëóàâòîìàòàõ ñ ïðîâîëîêîé ìàëîãî äèàìåòðà îí óñòàíîâëåí â ïåðåíîñíîì ôóòëÿðå è ðàñïîëîæåí íåïîñðåäñòâåííî íà êîðïóñå äåðæàòåëÿ. Íàèáîëüøåå ðàñïðîñòðàíåíèå ïîëó÷èëè ïîëóàâòîìàòû òîëêàþùåãî òèïà. Ïîäàþùèé ìåõàíèçì ïîäàåò ïðîâîëîêó ïóòåì ïðîòàëêèâàíèÿ åå ÷åðåç ãèáêèé øëàíã ê ãîðåëêå. Óñòîé÷èâàÿ ïîäà÷à â ýòîì ñëó÷àå âîçìîæíà ïðè äîñòàòî÷íîé æåñòêîñòè ýëåêòðîäíîé ïðîâîëîêè.  ïîëóàâòîìàòàõ òÿíóùåãî òèïà ìåõàíèçì ïîäà÷è èëè åãî ïîäàþùèå ðîëèêè ðàçìåùåíû â ãîðåëêå.  ýòîì ñëó÷àå ïðîâîëîêà ïðîòÿãèâàåòñÿ ÷åðåç øëàíã. Òàêàÿ ñèñòåìà îáåñïå÷èâàåò óñòîé÷èâóþ ïîäà÷ó ìÿãêîé è òîíêîé ïðîâîëîêè. Èìåþòñÿ ïîëóàâòîìàòû ñ äâóìÿ ñèíõðîííî ðàáîòàþùèìè ìåõàíèçìàìè ïîäà÷è, îñóùåñòâëÿþùèìè îäíîâðåìåííî ïðîòàëêèâàíèå è ïðîòÿãèâàíèå ïðîâîëîêè ÷åðåç øëàíã (òÿíóùå-òîëêàþùèé òèï). Ãèáêèé øëàíã â ïîëóàâòîìàòàõ ïðåäíàçíà÷åí äëÿ ïîäà÷è ýëåêòðîäíîé ïðîâîëîêè, ñâàðî÷íîãî òîêà, çàùèòíîãî ãàçà, à èíîãäà è îõëàæäàþùåé âîäû ê ãîðåëêå. Ñ ýòîé öåëüþ ïðèìåíÿþò øëàíãîâûé ïðîâîä ñïåöèàëüíîé êîíñòðóêöèè. Ïðèìåíÿþòñÿ è ñîñòàâíûå 136
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж øëàíãè, ñîñòîÿùèå èç íåñêîëüêèõ òðóáîê è ïðîâîäîâ äëÿ ïîäà÷è òîêà, ãàçà è âîäû, ñîáðàííûõ â îáùèé æãóò. Ñâàðî÷íûå ãîðåëêè ïðåäíàçíà÷åíû äëÿ ïîäâîäà ê ìåñòó ñâàðêè ýëåêòðîäíîé ïðîâîëîêè, ñâàðî÷íîãî òîêà è çàùèòíîãî ãàçà èëè ôëþñà, à òàêæå äëÿ ðó÷íîãî ïåðåìåùåíèÿ è ìàíèïóëèðîâàíèÿ èì â ïðîöåññå ñâàðêè. Ïðè ýòîì ñâàðùèê óäåðæèâàåò äåðæàòåëü â ðóêå è ïåðåìåùàåò åãî âäîëü øâà. Äëÿ ïîëóàâòîìàòè÷åñêîé ñâàðêè ïëàâÿùèìñÿ ýëåêòðîäîì â çàùèòíûõ ãàçàõ ïðèìåíÿþòñÿ ãîðåëêè òèïà ÃÄÏÃ, ðàññ÷èòàííûå íà òîêè 125 ¾ 630 À. Ïðè÷åì äëÿ ñâàðêè â óãëåêèñëîì ãàçå íà òîêàõ äî 500 À ãîðåëêè âûïîëíÿþòñÿ ñ åñòåñòâåííûì âîçäóøíûì îõëàæäåíèåì. Äëÿ òÿæåëûõ óñëîâèé ðàáîòû íà òîêàõ 500 À, 600 À, à òàêæå äëÿ ñâàðêè â àðãîíå íà òîêàõ áîëüøå 300 À ïðèìåíÿþò ãîðåëêè ñ âîäÿíûì îõëàæäåíèåì. Áûñòðî èçíàøèâàþùèìèñÿ ÷àñòÿìè äåðæàòåëÿ (ïðè ñâàðêå â çàùèòíûõ ãàçàõ — ãîðåëîê) ÿâëÿþòñÿ òîêîïîäâîäÿùèé íàêîíå÷íèê è ãàçîâîå ñîïëî, èçãîòîâëÿåìûå èç ìåäè. Ïðè ñâàðêå ïîä ôëþñîì íà äåðæàòåëå óñòàíàâëèâàåòñÿ áóíêåð äëÿ ôëþñà. 12.3. Электрические схемы полуавтоматов  ýëåêòðè÷åñêèõ ñõåìàõ ïîëóàâòîìàòîâ èìåþòñÿ íåêîòîðûå îòëè÷èÿ îò ñõåì, ïðèìåíÿåìûõ äëÿ ñâàðî÷íûõ àâòîìàòîâ.  çàâèñèìîñòè îò ñïîñîáà ïîääåðæàíèÿ ïîñòîÿíñòâà ïàðàìåòðîâ äóãè, òèïà ýëåêòðîäâèãàòåëÿ è äðóãèõ ôàêòîðîâ ýëåêòðè÷åñêèå ñõåìû èìåþò îñîáåííîñòè. Ýëåêòðè÷åñêèå ñõåìû ïîëóàâòîìàòîâ ñ ñàìîðåãóëèðîâàíèåì äóãè îòëè÷àþòñÿ òèïîì ýëåêòðîïðèâîäà â ìåõàíèçìå ïîäà÷è ñâàðî÷íîé ïðîâîëîêè.  ïîëóàâòîìàòàõ ñ ýëåêòðîïðèâîäîì ïîñòîÿííîãî òîêà (ðèñ. 12.2, à) ÿêîðíàÿ îáìîòêà è îáìîòêà âîçáóæäåíèÿ ýëåêòðîäâèãàòåëÿ ìåõàíèçìà ïîäà÷è (ΠÄÌÏ) ïèòàþòñÿ îò ïîíèæàþùåãî òðàíñôîðìàòîðà Ò ÷åðåç âûïðÿìèòåëè UZ 1 è UZ 2. Íàïðÿæåíèå íà äóãîâîé ïðîìåæóòîê ïîäàåòñÿ ïðè âêëþ÷åíèè êîíòàêòîðà ÊÌ. Êàòóøêà ýòîãî êîíòàêòîðà ñâÿçàíà ñ ïðîìåæóòî÷íûì ðåëå Ê. Ïðè âêëþ÷åíèè êíîïêè «Ïóñê» êàòóøêà ðåëå Ê ïîïàäàåò ïîä íàïðÿæåíèå âûïðÿìèòåëÿ UZ 2. Ñðàáàòûâàþò çàìûêàþùèå êîíòàêòû ðåëå Ê è îäíîâðåìåííî ñ âêëþ÷åíèåì ÊÌ ïðîèñõîäèò ïîäà÷à ýëåêòðîäíîé ïðîâîëîêè. Äëÿ ñîõðàíåíèÿ ïîñòîÿíñòâà ïîäà÷è ïðîâîëîêè òðàíñôîðìàòîð Ò ïèòàåòñÿ îò ñòàáèëèçàòîðà íàïðÿæåíèÿ. Íàñòðîéêà ñêîðîñòè ïîäà÷è ïðîâîëîêè îñóùåñòâëÿåòñÿ ïëàâíî ïóòåì èçìåíåíèÿ ÿêîðíîãî òîêà â öåïè äâèãàòåëÿ ìåõàíèçìà ïîäà÷è (ÄÌÏ). Äëÿ ýòîé öåëè ïðåäóñìîòðåí ðåãóëÿòîð íàïðÿæåíèÿ (ÐÍ). Ïðåêðàùàåòñÿ ñâàðêà ðàçìûêàíèåì êíîïêè «Ñòîï» SB 2.  ïîëóàâòîìàòàõ èñïîëüçóþò è äðóãèå ñõåìû ñ ýëåêòðîïðèâîäîì ïîñòîÿííîãî òîêà. Íàïðèìåð, ïîäêëþ÷àþò ÄÌÏ íåïîñðåäñòâåííî ê çàæèìàì èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ äóãè. Ýòî îêàçûâàåòñÿ âîç137
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Ðèñ. 12.2. Ýëåêòðîïðèâîä ìåõàíèçìà ïîäà÷è ïðîâîëîêè: à — ïîñòîÿííîãî òîêà; á — ïåðåìåííîãî òîêà; ÄÌÏ — äâèãàòåëü ìåõàíèçìà ïîäà÷è; ΠÄÌÏ — îáìîòêà âîçáóæäåíèÿ äâèãàòåëÿ ìåõàíèçìà ïîäà÷è; ÐÍ — ðåãóëÿòîð íàïðÿæåíèÿ; Ò — ïîíèæàþùèé òðàíñôîðìàòîð; ÊÌ — êîíòàêòîð; UZ 1, UZ 2 — âûïðÿìèòåëè; K — ïðîìåæóòî÷íîå ðåëå; ÊÀ — ðåëå òîêà; SB1 — êíîïêà «Ïóñê»; SB2 — êíîïêà «Ñòîï»; SÀ — òóìáëåð ìîæíûì ïðè ïðèìåíåíèè èñòî÷íèêîâ ïèòàíèÿ äóãè ïîñòîÿííîãî òîêà ñ æåñòêèìè âîëüò-àìïåðíûìè õàðàêòåðèñòèêàìè. Êîíñòðóêöèÿ òàêèõ ïîëóàâòîìàòîâ ñóùåñòâåííî óïðîùàåòñÿ. Îòïàäàåò íåîáõîäèìîñòü â ïðèìåíåíèè âûïðÿìèòåëåé äëÿ ïèòàíèÿ ýëåêòðîïðèâîäà.  ïîëóàâòîìàòàõ ñ ýëåêòðîïðèâîäîì ïåðåìåííîãî òîêà (ðèñ. 12.2, á ) ÄÌÏ ñâàðî÷íîé ïðîâîëîêè ïèòàåòñÿ îò òðåõôàçíîãî Ò. Âêëþ÷åíèå ÄÌÏ ìîæåò îñóùåñòâëÿòüñÿ äâóìÿ ñïîñîáàìè: çàìûêàíèåì ïóñêîâîé êíîïêè SB1 èëè çàìûêàíèåì ýëåêòðîäíîé ïðîâîëîêè íà ñâàðèâàåìîå èçäåëèå. Äëÿ ýòîé öåëè â öåïü äóãè âêëþ÷åíà êàòóøêà ðåëå òîêà ÊÀ. Äëÿ ïåðåõîäà êî âòîðîìó ñïîñîáó âêëþ÷åíèÿ ïîëóàâòîìàòà íåîáõîäèìî ïðåäâàðèòåëüíî çàìêíóòü òóìáëåð SÀ. Ðàñ138
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж ñìîòðåííûé òèï ïîëóàâòîìàòîâ îòíîñèòñÿ ê áåñêîíòàêòîðíûì. Îíè íå ñëîæíû â èçãîòîâëåíèè, íàäåæíû â ýêñïëóàòàöèè è óäîáíû â ðàáîòå. Íàñòðîéêó ñêîðîñòè ïîäà÷è ñâàðî÷íîé ïðîâîëîêè îñóùåñòâëÿþò ñòóïåí÷àòî ñ ïîìîùüþ ñìåííûõ øåñòåðåí â ðåäóêòîðå ìåõàíèçìà ïîäà÷è. 12.4. Типовые конструкции сварочных полуавтоматов  íàñòîÿùåå âðåìÿ â ïðîìûøëåííîñòè èñïîëüçóåòñÿ ðàçëè÷íîå ñâàðî÷íîå îáîðóäîâàíèå. Òåõíè÷åñêèå äàííûå íåêîòîðûõ øèðîêî ïðèìåíÿåìûõ ïîëóàâòîìàòîâ ïðèâåäåíû â òàáë. 12.1. Ïîëóàâòîìàò ÏÄÃ-502 (ðèñ. 12.3) ïðåäíàçíà÷åí äëÿ âûïîëíåíèÿ äóãîâîé ìåõàíèçèðîâàííîé ñâàðêè ïëàâÿùèìñÿ ýëåêòðîäîì â çàùèòíîé ñðåäå óãëåêèñëîãî ãàçà ñòàëüíûõ êîíñòðóêöèé, øâû êîòîðûõ ðàñïîëîæåíû â ðàçëè÷íûõ ïðîñòðàíñòâåííûõ ïîëîæåíèÿõ.  ïîëóàâòîìàò âõîäÿò óíèôèöèðîâàííûå áëîêè: ýëåêòðîííûé áëîê óïðàâëåíèÿ ñâàðî÷íûì ïðîöåññîì ÁÓÑÏ-2, ðåäóêòîðíûé ýëåêòðîïðèâîä ñ ïëàâíûì ðåãóëèðîâàíèåì ñêîðîñòè ïîäà÷è ñâàðî÷íîé ïðîâîëîêè, òîðìîçíîå óñòðîéñòâî è êàññåòà.  ïðèâîäå ìåõàíèçìà ïîäà÷è ïðèìåíÿþò ýëåêòðîäâèãàòåëü ïîñòîÿííîãî òèïà. Áëîê óïðàâëåíèÿ îáåñïå÷èâàåò ðó÷íóþ óñòàíîâêó ñêîðîñòè ïîäà÷è ïðîâîëîêè è åå àâòîìàòè÷åñêóþ ñòàáèëèçàöèþ, àâòîìàòè÷åñêîå âêëþ÷åíèå è âûêëþ÷åíèå èñïîëíèòåëüíûõ îðãàíîâ ïîëóàâòîìàòà (ýëåêòðîäâèãàòåëü, ãàçîâûé êëàïàí, êîíòàêòîð èñòî÷íèêà òîêà). Ïîëóàâòîìàò À-765 ïðåäíàçíà÷åí äëÿ äóãîâîé ñâàðêè è íàïëàâêè ñïëîøíîé è ïîðîøêîâîé ïðîâîëîêàìè, îáåñïå÷èâàåò ìåõàíèçèðîâàííóþ ïîäà÷ó ïðîâîëîêè â çîíó ñâàðêè, âîçìîæíîñòü ñâàðêè â òðóäíîäîñòóïíûõ ìåñòàõ è îáñëóæèâàíèå çíà÷èòåëüíîé ïðîèçÒ à á ë è ö à 12.1 Òåõíè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè ïîëóàâòîìàòîâ äëÿ äóãîâîé ñâàðêè â çàùèòíûõ ãàçàõ Ïîëóàâòîìàò Íîìèíàëüíûé òîê ïðè ÏÍ 60 %, À ÏÄÃ-305ÓÇ Ýëåêòðîäíàÿ ïðîâîëîêà Èñòî÷íèê ñâàðî÷íîãî òîêà Äèàìåòð, ìì Ñêîðîñòü ïîäà÷è, ì/÷ 315 1,2 ... 1,6 120 ... 960 ÂÄÃ-302 ÏÄÃ-502ÓÇ 500 1,2 ... 2,0 120 ... 1 200 ÂÄÓ-504 ÏÄÃÎ-511 500 0,8 ... 1,6 1,2 ... 3,2* 60 ... 960 — À-765 700 1,2 ... 2,6 — — * Äëÿ ïîðîøêîâîé ïðîâîëîêè. 139
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Ðèñ. 12.3. Ñâàðî÷íûé ïîëóàâòîìàò ÏÄÃ-502: 1 — ãîðåëêà; 2 — èñòî÷íèê ïèòàíèÿ äóãè ñ áëîêîì óïðàâëåíèÿ; 3 — êàññåòà; 4 — ïóëüò óïðàâëåíèÿ âîäñòâåííîé ïëîùàäè ïðè íåáîëüøîì âñïîìîãàòåëüíîì âðåìåíè.  êîìïëåêò ïîëóàâòîìàòà âõîäÿò ïîäàþùèé ìåõàíèçì, íàáîð øëàíãîâ è ãîðåëîê, øêàô óïðàâëåíèÿ, êàññåòà ñ ïðîâîëîêîé. Ïîäàþùèé ìåõàíèçì ïðèâîäèòñÿ â äåéñòâèå àñèíõðîííûì òðåõôàçíûì ýëåêòðîäâèãàòåëåì íàïðÿæåíèåì 36 Â. Ñêîðîñòü ïîäà÷è óñòàíàâëèâàåòñÿ ñìåíîé øåñòåðåí è íå çàâèñèò îò íàïðÿæåíèÿ äóãè. Ïîðîøêîâàÿ ïðîâîëîêà îáëàäàåò ìàëîé æåñòêîñòüþ è ìîæåò äåôîðìèðîâàòüñÿ ïîäàþùèìè ðîëèêàìè ïðè ñèëüíîì èõ ñæàòèè, ïîýòîìó ïîäà÷ó ýëåêòðîäíîé ïðîâîëîêè îñóùåñòâëÿþò äâóìÿ ïàðàìè ðîëèêîâ, èç êîòîðûõ âñå âåäóùèå. Ýòî ïîçâîëÿåò îáåñïå÷èòü ïðîòàëêèâàíèå ïðîâîëîêè ïðè íåáîëüøîì óñèëèè èõ ïðèæèìà, â ðåçóëüòàòå ÷åãî ïðåäîòâðàùàåòñÿ åå äåôîðìàöèÿ. Ïîëóàâòîìàò êîìïëåêòóåòñÿ ãîðåëêîé À-1197Ï äëÿ ñâàðêè ïîðîøêîâîé ïðîâîëîêîé è ïðîâîëîêîé ñïëîøíîãî ñå÷åíèÿ. Ïðîâîëîêà ïîäàåòñÿ ïî íàïðàâëÿþùåìó êàíàëó, à ñâàðî÷íûé òîê — ïî îòäåëüíîìó êàáåëþ. Ýëåêòðè÷åñêàÿ ñõåìà ïîëóàâòîìàòà, ñìîíòèðîâàííàÿ â øêàôó óïðàâëåíèÿ, îáåñïå÷èâàåò ïîäúåì è îïóñêàíèå ýëåêòðîäíîé ïðîâîëîêè ïðè íàëàäî÷íûõ îïåðàöèÿõ, à òàêæå ïîäà÷ó åå â çîíó ãîðåíèÿ äóãè â ïðîöåññå ñâàðêè. Äëÿ ñâàðêè àëþìèíèÿ è åãî ñïëàâîâ ïðèìåíÿþò ïîëóàâòîìàòû òÿíóùåãî òèïà.  êà÷åñòâå ïðèìåðà ìîæåò ñëóæèòü ïîëóàâòîìàò ÏØÏ-10. Ýòîò ïîëóàâòîìàò èìååò äåðæàòåëü ñî âñòðîåííûì ìåõàíèçìîì ïîäà÷è, ïóñòîòåëûé øëàíã, ÷åðåç êîòîðûé ïðîòÿãèâàåòñÿ ïðîâîëîêà, è øêàô óïðàâëåíèÿ. Çà ïîñëåäíåå äåñÿòèëåòèå âñå áîëåå øèðîêîå ïðèìåíåíèå íàõîäÿò àïïàðàòû äëÿ ïîëóàâòîìàòè÷åñêîé ñâàðêè ñ èñïîëüçîâàíèåì èíâåðòîðíûõ èñòî÷íèêîâ òîêà. Òàêèå àïïàðàòû èìåþò ñïåöèàëüíûå óñòðîéñòâà àâòîìàòè÷åñêîé íàñòðîéêè è óïðàâëåíèÿ ñâàðî÷íûì ïðîöåññîì. Ïåðñïåêòèâíîå íàïðàâëåíèå ìåõàíèçèðîâàííîé ñâàðêè — èñïîëüçîâàíèå îáîðóäîâàíèÿ ñ ñèíåðãåòè÷åñêèì óïðàâëåíèåì. Îñíîâíûìè ýëåìåíòàìè òàêîãî îáîðóäîâàíèÿ ÿâëÿþòñÿ âûñîêî÷àñòîòíûé èíâåðòîð è ìèêðîïðîöåññîð ñ öèôðîâûì óïðàâëåíèåì ðàáîòîé èñòî÷íèêà òîêà è èñïîëíèòåëüíûõ ìåõàíèç140
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Ðèñ. 12.4. Ñâàðî÷íûé ïîëóàâòîìàò ÄÑ200ÀÓ.3 ñ èíâåðòîðíûì èñòî÷íèêîì òîêà ìîâ, îáëåã÷àþùèé ïîäáîð îïòèìàëüíûõ ðåæèìîâ ñâàðêè ïî ïðîãðàììàì çà ñ÷åò çàëîæåííûõ â íåãî àëãîðèòìîâ. Òàêèå àëãîðèòìû îáåñïå÷èâàþò íàñòðîéêó íóæíûõ âîëüòàìïåðíûõ õàðàêòåðèñòèê, óñòàíîâêó íåîáõîäèìîé èìïóëüñíîñòè ðåæèìà, óïðàâëåíèå òîêîì íà ñòàäèè îáðàçîâàíèÿ êàïëè è îñóùåñòâëåíèå óïðàâëÿåìîãî ïåðåíîñà âî âðåìÿ ñâàðêè. Òåõíè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè íåêîòîðûõ ïîëóàâòîìàòîâ ïðèâåäåíû â òàáë. 12.2. Íàïðèìåð, èíâåðòîðíûé àïïàðàò ÄÑ200ÀÓ.3 (ðèñ. 12.4) ïîçâîëÿåò âåñòè ñâàðêó íåïëàâÿùèìñÿ ýëåêòðîäîì â çàùèòíîì ãàçå ñòàëåé è öâåòíûõ ìåòàëëîâ íà ïîñòîÿííîì è ïåðåìåííîì òîêå ñ ðåãóëèðîâêîé àìïëèòóäû è äëèòåëüíîñòè èìïóëüÒ à á ë è ö à 12.2 Òåõíè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè ñâàðî÷íûõ ïîëóàâòîìàòîâ ñ èíâåðòîðíûìè èñòî÷íèêàìè òîêà ÄÑ200ÀÓ.3 ÏÀÐÑ Í-321È ÏÀÐÑ Í-511 S5 Lorch (Ãåðìàíèÿ) 200 320 500 400 10 ... 200 40 ... 320 50 ... 500 25 ... 400 4 ... 14 / — 0,5 ... 25/ 1 ... 50 — — èç ñòàëè — 0,8 ... 1,6 0,8 ... 2,6 0,6 ... 2,2 èç àëþìèíèÿ — 1,0 ... 2,4 1,0 ... 2,4 0,8 ... 2,0 Ïîòðåáëÿåìàÿ ìîùíîñòü, êÂò 6,5 9,6 — 19,4 Ìàññà, êã 30 17 — 91 Ïàðàìåòðû Íîìèíàëüíûé ñâàðî÷íûé òîê, À Äèàïàçîí òîêîâ, À Âðåìÿ ðåãóëèðîâàíèÿ — èìïóëüñ/ïàóçà, ñ Äèàìåòð ïðîâîëîêè, ìì: 141
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж ñîâ ïðÿìîé è îáðàòíîé ïîëÿðíîñòè, îáåñïå÷èâàÿ ðåãóëèðóåìîå âðåìÿ íàðàñòàíèÿ è âðåìÿ ñïàäà òîêà â èìïóëüñå. Ïîëóàâòîìàò ÏÀÐÑ Í-321È ïðåäíàçíà÷åí äëÿ ñâàðêè è íàïëàâêè â àêòèâíûõ è èíåðòíûõ ãàçàõ êîíñòðóêöèé èç ñòàëåé, àëþìèíèÿ è äðóãèõ ñïëàâîâ âî âñåõ ïîëîæåíèÿõ ñâàðî÷íîé ïðîâîëîêîé è ïîêðûòûìè ýëåêòðîäàìè. Ïîëóàâòîìàò ÏÀÐÑ Í-321È êîìïëåêòóåòñÿ èíâåðòîðíûì èñòî÷íèêîì òîêà Ð-321È è öèôðîâûì óñòðîéñòâîì óïðàâëåíèÿ, ïðåäíàçíà÷åííûì äëÿ çàäàíèÿ è õðàíåíèÿ ïàðàìåòðîâ ðåæèìà è íàñòðîåê ïîëóàâòîìàòà, èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ, êîððåêòèðîâêè ðåæèìà âî âðåìÿ ñâàðêè. Óñòðîéñòâî èìååò âîçìîæíîñòü òåõíîëîãè÷åñêîãî ïðîãðàììèðîâàíèÿ è ñòàáèëèçàöèè ïàðàìåòðîâ ñâàðî÷íîãî ïðîöåññà, ïîçâîëÿÿ íàñòðàèâàòü íóæíóþ âîëüò-àìïåðíóþ õàðàêòåðèñòèêó, ïðîãðàììèðîâàòü çàæèãàíèå è ãàøåíèå äóãè, çàâàðêó êðàòåðà, îòîáðàæàòü íà àëôàâèòíî-öèôðîâîì æèäêîêðèñòàëëè÷åñêîì èíäèêàòîðå â ðåæèìå ðåàëüíîãî âðåìåíè èíôîðìàöèþ î íàñòðîéêàõ è ïàðàìåòðàõ ïðîöåññà ñâàðêè.  ýëåêòðîííîé ïàìÿòè öèôðîâîãî óñòðîéñòâà çàëîæåíî 20 âàðèàíòîâ ðåæèìîâ ñâàðêè è íàñòðîåê ïîëóàâòîìàòà, à ñâàðî÷íûé ïîëóàâòîìàò S5 ôèðìû Lorch (Ãåðìàíèÿ) èìååò â ïàìÿòè äî 100 ïðîãðàìì ñâàðêè. Контрольные вопросы 1. ×òî ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé ñâàðî÷íûå ïîëóàâòîìàòû? 2. Êàêîâû íàçíà÷åíèå è êëàññèôèêàöèÿ ñâàðî÷íûõ ïîëóàâòîìàòîâ? 3. Îïèøèòå óñòðîéñòâî è ïðèíöèï ðàáîòû ïîëóàâòîìàòà äëÿ ñâàðêè â çàùèòíîì ãàçå è ïîä ôëþñîì. 4.  ÷åì çàêëþ÷àåòñÿ ïðèíöèïèàëüíîå ðàçëè÷èå ñâàðî÷íûõ ãîëîâîê â àâòîìàòàõ è ïîëóàâòîìàòàõ? 5. Êàêîé òèï ïîäàþùåãî óñòðîéñòâà áîëåå ïîäõîäèò äëÿ ìåõàíèçèðîâàííîé äóãîâîé ñâàðêè òîíêîé è ìÿãêîé ñâàðî÷íîé ïðîâîëîêîé? 6. Ìîæíî ëè ïîëóàâòîìàòîì âûïîëíÿòü ñâàðêó â àâòîìàòè÷åñêîì ðåæèìå è êàê? 142
ТЕХНОЛОГИЯ РУЧНОЙ ДУГОВОЙ СВАРКИ 13.1. Сущность способа и оборудование Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Гл а в а 13 Ñ ïîìîùüþ ðó÷íîé äóãîâîé ñâàðêè âûïîëíÿåòñÿ áîëüøîé îáúåì ñâàðî÷íûõ ðàáîò ïðè ïðîèçâîäñòâå ñâàðíûõ êîíñòðóêöèé. Íàèáîëüøåå ïðèìåíåíèå íàõîäèò ðó÷íàÿ äóãîâàÿ ñâàðêà ïîêðûòûìè ýëåêòðîäàìè. Ñõåìà ïðîöåññà ðó÷íîé äóãîâîé ñâàðêè ìåòàëëè÷åñêèì ïîêðûòûì ýëåêòðîäîì ïîêàçàíà íà ðèñ. 13.1. Äóãà 8 ãîðèò ìåæäó ñòåðæíåì 6 è îñíîâíûì ìåòàëëîì äåòàëè 10. Ïîä äåéñòâèåì òåïëîòû äóãè ýëåêòðîä è îñíîâíîé ìåòàëë ðàñïëàâëÿþòñÿ, îáðàçóÿ ñâàðî÷íóþ âàííó 9. Êàïëè æèäêîãî ìåòàëëà 5 ñ ýëåêòðîäíîãî ñòåðæíÿ ïåðåíîñÿòñÿ â âàííó ÷åðåç äóãîâîé ïðîìåæóòîê. Âìåñòå ñ ìåòàëëè÷åñêèì ñòåðæíåì ïëàâèòñÿ è ýëåêòðîäíîå ïîêðûòèå 7, îáðàçóÿ ãàçîâóþ çàùèòó 4 è æèäêóþ øëàêîâóþ ïëåíêó 3 íà ïîâåðõíîñòè ðàñïëàâëåííîãî ìåòàëëà.  ñâÿçè ñ òåì ÷òî áîëüøàÿ ÷àñòü òåïëîòû âûäåëÿåòñÿ íà òîðöå ìåòàëëè÷åñêîãî ñòåðæíÿ ýëåêòðîäà, íà åãî êîíöå îáðàçóåòñÿ êîíè÷åñêàÿ âòóëêà èç ïîêðûòèÿ, ñïîñîáñòâóþùàÿ íàïðàâëåííîìó äâèæåíèþ ãàçîâîãî ïîòîêà. Ýòî óëó÷øàåò çàùèòó ñâàðî÷íîé âàííû. Ïî ìåðå äâèæåíèÿ äóãè ñâàðî÷íàÿ âàííà îõëàæäàåòñÿ è çàòâåðäåâàåò, îáðàçóÿ ñâàðíîé øîâ 2. Æèäêèé øëàê òàêæå çàòâåðäåâàåò è îáðàçóåò íà ïîâåðõíîñòè øâà òâåðäûé øëàê 1, óäàëÿåìûé ïîñëå ñâàðêè. Ïðè ýòîì ñïîñîáå îñóùåñòâëÿåòñÿ ãàçîøëàêîâàÿ çàùèòà ðàñïëàâëåííîãî ìåòàëëà îò âçàèìîäåéñòâèÿ ñ âîçäóõîì. Êðîìå òîãî, øëàêè ïîçâîëÿþò ïðîâîäèòü íåîáõîäèìóþ ìåòàëëóðãè÷åñêóþ îáðàáîòêó ìåòàëëà â âàííå. Äëÿ âûïîëíåíèÿ ôóíêöèè çàùèòû è îáðàáîòêè ðàñïëàâëåííîãî ìåòàëëà ïîêðûòèÿ ýëåêòðîäîâ ïðè ðàñïëàâëåíèè äîëæíû îáðàçîâûâàòü øëàêè è ãàçû ñ îïðåäåëåííûìè ôèçèêî-õèìè÷åñêèìè ñâîé- Ðèñ. 13.1. Ñõåìà ïðîöåññà ðó÷íîé äóãîâîé ñâàðêè ïîêðûòûì ýëåêòðîäîì: 1 — òâåðäûé øëàê; 2 — øîâ; 3 — æèäêèé øëàê; 4 — ãàçîâàÿ çàùèòà; 5 — êàïëè æèäêîãî ìåòàëëà; 6 — ñòåðæåíü; 7 — ýëåêòðîäíîå ïîêðûòèå; 8 — äóãà; 9 — ñâàðî÷íàÿ âàííà; 10 — äåòàëü 143
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Ðèñ. 13.2. Ñõåìà ïèòàíèÿ äóãè ïðè ðó÷íîé äóãîâîé ñâàðêå ïîêðûòûì ýëåêòðîäîì: à — ýëåêòðè÷åñêàÿ öåïü; á — ñõåìà ïîñòà ñâàðêè; 1 — äåòàëü; 2 — ýëåêòðîäîäåðæàòåëü; 3 — èñòî÷íèê òîêà; À — àìïåðìåòð; V — âîëüòìåòð ñòâàìè, ïîýòîìó äëÿ îáåñïå÷åíèÿ çàäàííûõ ñîñòàâà è ñâîéñòâ øâà ïðè âûïîëíåíèè ñîåäèíåíèé íà ðàçíûõ ìåòàëëàõ äëÿ ñâàðêè ïðèìåíÿþò ýëåêòðîäû ñ îïðåäåëåííûì òèïîì ïîêðûòèé, ê êîòîðûì ïðåäúÿâëÿþò ðÿä ñïåöèàëüíûõ òðåáîâàíèé (ñì. ãë. 9). Ïðè ñâàðêå ïîêðûòûìè ýëåêòðîäàìè ïåðåìåùåíèå ýëåêòðîäà âäîëü ëèíèè ñâàðêè è ïîäà÷ó ýëåêòðîäà â çîíó äóãè ïî ìåðå åãî ïëàâëåíèÿ îñóùåñòâëÿþò âðó÷íóþ. Ïðè ýòîì âîçíèêàþò ÷àñòûå èçìåíåíèÿ äëèíû äóãè, ÷òî îòðàæàåòñÿ íà ïîñòîÿíñòâå îñíîâíûõ ïàðàìåòðîâ ðåæèìà ñâàðêè: íàïðÿæåíèÿ äóãè è ñèëû ñâàðî÷íîãî òîêà. Ñ öåëüþ ïîääåðæàíèÿ áîëåå ñòàáèëüíîãî òåïëîâîãî ðåæèìà â âàííå ïðè ðó÷íîé äóãîâîé ñâàðêå ïðèìåíÿþò èñòî÷íèêè ïèòàíèÿ ñ êðóòîïàäàþùèìè âîëüò-àìïåðíûìè õàðàêòåðèñòèêàìè. Ñõåìà ïèòàíèÿ äóãè ïðè ðó÷íîé äóãîâîé ñâàðêå ïîêàçàíà íà ðèñ. 13.2. Ñ ïîìîùüþ äóãîâîé ñâàðêè ïîêðûòûìè ýëåêòðîäàìè èçãîòîâëÿþò êîíñòðóêöèè èç ìåòàëëîâ ñ òîëùèíîé ñîåäèíÿåìûõ ýëåìåí- Ðèñ. 13.3. Ãîðåëêà äëÿ ðó÷íîé äóãîâîé ñâàðêè â çàùèòíîì ãàçå: 1 — ñîïëî; 2 — íàêîíå÷íèê; 3 — ðó÷êà; 4 — òîêîïîäâîä; 5 — ãàçîïîäâîä 144
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж òîâ áîëåå 2 ìì ïðè íåáîëüøîé ïðîòÿæåííîñòè øâîâ, ðàñïîëîæåííûõ â òðóäíîäîñòóïíûõ ìåñòàõ è ðàçëè÷íûõ ïðîñòðàíñòâåííûõ ïîëîæåíèÿõ. Îñíîâíûìè ïðåèìóùåñòâàìè ñïîñîáà ÿâëÿþòñÿ óíèâåðñàëüíîñòü è ïðîñòîòà îáîðóäîâàíèÿ. Íåäîñòàòîê — íåâûñîêàÿ ïðîèçâîäèòåëüíîñòü è ïðèìåíåíèå ðó÷íîãî òðóäà. Íåâûñîêàÿ ïðîèçâîäèòåëüíîñòü îáóñëîâëåíà ìàëûìè äîïóñòèìûìè çíà÷åíèÿìè ïëîòíîñòè òîêà. Äëÿ óâåëè÷åíèÿ ïðîèçâîäèòåëüíîñòè èñïîëüçóþò ñâàðêó ïîãðóæåííîé äóãîé, ïó÷êîì ýëåêòðîäîâ èëè ïðèìåíÿþò ýëåêòðîäû ñ æåëåçíûì ïîðîøêîì â ïîêðûòèè. Ïðè ñâàðêå íåïëàâÿùèìñÿ (îáû÷íî âîëüôðàìîâûì) ýëåêòðîäîì â çàùèòíîì ãàçå ïðèìåíÿþò ñâàðî÷íûå ãîðåëêè (ðèñ. 13.3).  íàñòîÿùåå âðåìÿ âûïóñêàþò òðè òèïà ãîðåëîê: ÃÑÍ-1, ÃÑÍ-2, ÃÑÍ-3, ðàññ÷èòàííûå íà òîêè 450, 150, 70 À ñîîòâåòñòâåííî. 13.2. Подготовка деталей под сварку Ïåðåä ñâàðêîé ñîåäèíÿåìûå äåòàëè íåîáõîäèìî ïîäãîòîâèòü. Îñíîâíîé ìåòàëë, ïðåäíàçíà÷åííûé äëÿ èçãîòîâëåíèÿ ñâàðíûõ êîíñòðóêöèé, ïðåäâàðèòåëüíî âûïðÿìëÿþò, ðàçìå÷àþò, ðàçðåçàþò íà îòäåëüíûå äåòàëè è âûïîëíÿþò íåîáõîäèìîå ïðîôèëèðîâàíèå êðîìîê. Îñíîâíûå òèïû, êîíñòðóêòèâíûå ýëåìåíòû è ðàçìåðû ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé èç ñòàëåé, à òàêæå ñïëàâîâ íà æåëåçîíèêåëåâîé è íèêåëåâîé îñíîâàõ, âûïîëíÿåìûõ ðó÷íîé äóãîâîé ñâàðêîé, óñòàíîâëåíû ÃÎÑÒ 5264 — 80, êîòîðûì ïðåäóñìîòðåíî ÷åòûðå òèïà ñîåäèíåíèé â çàâèñèìîñòè îò òîëùèíû ñâàðèâàåìûõ äåòàëåé. Ïî ôîðìå ïîäãîòîâëåííûõ êðîìîê ñîåäèíåíèÿ áûâàþò ñ îòáîðòîâêîé êðîìîê, áåç ñêîñà êðîìîê è ñî ñêîñîì êðîìîê (îäíîé èëè äâóõ). Âûïîëíÿòü øâû ìîæíî êàê ñ îäíîé ñòîðîíû ñîåäèíåíèé (îäíîñòîðîííèå), òàê è ñ äâóõ ñòîðîí (äâóñòîðîííèå). Ïðè ðàñïîëîæåíèè ñâàðèâàåìûõ äåòàëåé ïîä óãëîì îñíîâíûå òèïû, êîíñòðóêòèâíûå ýëåìåíòû è ðàçìåðû øâîâ ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé óñòàíîâëåíû ÃÎÑÒ 11534 — 75, êîòîðûì ïðåäóñìîòðåíû ôîðìû ïîäãîòîâêè êðîìîê è ðàçìåðû øâîâ óãëîâûõ è òàâðîâûõ ñîåäèíåíèé. Îò ñîñòîÿíèÿ ïîâåðõíîñòè ñâàðèâàåìûõ êðîìîê â çíà÷èòåëüíîé ìåðå çàâèñèò êà÷åñòâî ñâàðíûõ øâîâ. Ïîäãîòîâêà êðîìîê ïîä ñâàðêó çàêëþ÷àåòñÿ â òùàòåëüíîé î÷èñòêå èõ îò ðæàâ÷èíû, îêàëèíû, ãðÿçè, ìàñëà è äðóãèõ èíîðîäíûõ âêëþ÷åíèé. Êðîìêè î÷èùàþò ñòàëüíûìè âðàùàþùèìèñÿ ùåòêàìè, ãèäðîïåñêîñòðóéíûì è äðîáåìåòíûì ñïîñîáàìè, øëèôîâàëüíûìè êðóãàìè, ïëàìåíåì ñâàðî÷íîé ãîðåëêè, òðàâëåíèåì â ðàñòâîðàõ êèñëîò è ùåëî÷åé. 145
α — óãîë ðàçäåëêè êðîìîê Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Ðèñ. 13.4. Êîíòðîëü êà÷åñòâà ñáîðêè øàáëîíàìè (à — å): Ïîäãîòîâëåííûå äåòàëè ñîáèðàþò ïîä ñâàðêó. Ïðè ñáîðêå âàæíî âûäåðæàòü íåîáõîäèìûå çàçîðû è ñîâìåùåíèå êðîìîê. Òî÷íîñòü ñáîðêè ïðîâåðÿþò øàáëîíàìè, èçìåðèòåëüíûìè ëèíåéêàìè è ðàçëè÷íîãî ðîäà ùóïàìè (ðèñ. 13.4). Ñáîðêó âûïîëíÿþò â ñïåöèàëüíûõ ïðèñïîñîáëåíèÿõ èëè íà âûâåðåííûõ ñòåëëàæàõ. Âðåìåííîå çàêðåïëåíèå äåòàëåé ïðîèçâîäÿò ñòðóáöèíàìè, ñêîáàìè èëè ïðèõâàòêîé êîðîòêèìè øâàìè. 13.3. Режимы ручной дуговой сварки покрытыми электродами Ïîä ðåæèìîì ñâàðêè ïîíèìàþò ñîâîêóïíîñòü êîíòðîëèðóåìûõ ïàðàìåòðîâ, îïðåäåëÿþùèõ ñâàðî÷íûå óñëîâèÿ. Âûáîð ðåæèìà ñâàðêè ïðåäóñìàòðèâàåò îïðåäåëåíèå çíà÷åíèé ïàðàìåòðîâ, ïðè êîòîðûõ îáåñïå÷èâàþòñÿ óñòîé÷èâîå ãîðåíèå äóãè è ïîëó÷åíèå øâîâ çàäàííûõ ðàçìåðîâ, ôîðìû è ñâîéñòâ. Ïàðàìåòðû ïîäðàçäåëÿþò íà îñíîâíûå è äîïîëíèòåëüíûå. Ê îñíîâíûì ïàðàìåòðàì ðó÷íîé äóãîâîé ñâàðêè ïîêðûòûìè ýëåêòðîäàìè îòíîñÿò äèàìåòð ýëåêòðîäà, ñèëó ñâàðî÷íîãî òîêà, åãî ðîä è ïîëÿðíîñòü, íàïðÿæåíèå äóãè, ê äîïîëíèòåëüíûì — ñîñòàâ è òîëùèíó ïîêðûòèé, ïîëîæåíèå øâà â ïðîñòðàíñòâå, ÷èñëî ïðîõîäîâ. Äèàìåòð ýëåêòðîäîâ âûáèðàþò â çàâèñèìîñòè îò òîëùèíû ìåòàëëà, êàòåòà øâà, ïîëîæåíèÿ øâà â ïðîñòðàíñòâå. Ïðèìåðíîå ñîîòíîøåíèå ìåæäó òîëùèíîé ìåòàëëà S è äèàìåòðîì ýëåêòðîäà dý ïðè ñâàðêå â íèæíåì ïîëîæåíèè ñîñòàâëÿåò: 146
3¾5 3¾4 4 ¾ 10 4¾5 12 ¾ 24 5¾6 30 ¾ 60 Áîëåå 6 Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж S, ìì ............................. 1 ¾ 2 dý, ìì ............................ 2 ¾ 3 Âûïîëíåíèå âåðòèêàëüíûõ, ãîðèçîíòàëüíûõ è ïîòîëî÷íûõ øâîâ íåçàâèñèìî îò òîëùèíû ñâàðèâàåìîãî ìåòàëëà ïðîèçâîäèòñÿ ýëåêòðîäàìè íåáîëüøîãî äèàìåòðà (äî 4 ìì), òàê êàê ïðè ýòîì ëåã÷å ïðåäóïðåäèòü ñòåêàíèå æèäêîãî ìåòàëëà è øëàêà èç ñâàðî÷íîé âàííû. Ïðè ñâàðêå ìíîãîñëîéíûõ øâîâ äëÿ ëó÷øåãî ïðîâàðà êîðíÿ øâà ïåðâûé øîâ ñâàðèâàþò ýëåêòðîäîì äèàìåòðîì 3 ¾ 4 ìì, à ïîñëåäóþùèå — ýëåêòðîäàìè áîëüøåãî äèàìåòðà. Ñèëà ñâàðî÷íîãî òîêà îáû÷íî óñòàíàâëèâàåòñÿ â çàâèñèìîñòè îò âûáðàííîãî äèàìåòðà ýëåêòðîäà. Ïðè ñâàðêå øâîâ â íèæíåì ïîëîæåíèè äëÿ ýëåêòðîäîâ äèàìåòðîì 3 ¾ 6 ìì ñèëà òîêà Iñâ ìîæåò áûòü îïðåäåëåíà ñëåäóþùèì îáðàçîì: èëè Iñâ = Kdý Iñâ = (20 + 6dý)dý, ãäå K — êîýôôèöèåíò, çàâèñÿùèé îò äèàìåòðà ýëåêòðîäà; dý — äèàìåòð ýëåêòðîäà, ìì. Çíà÷åíèÿ êîýôôèöèåíòà K ïðèíèìàþò ñ ó÷åòîì dý: dý, ìì ............................ 2 K .................................... 25 ¾ 30 3 30 ¾ 45 4 35 ¾ 50 5 40 ¾ 45 6 45 ¾ 60 Èç ïðèâåäåííîé çàâèñèìîñòè ñëåäóåò, ÷òî äîïóñòèìàÿ ñèëà òîêà îãðàíè÷åíà. Ïðè áîëüøîé ñèëå òîêà íàáëþäàåòñÿ ïåðåãðåâ ñòåðæíÿ ýëåêòðîäà.  ðåçóëüòàòå óõóäøàþòñÿ çàùèòíûå ñâîéñòâà ïîêðûòèÿ, ïðîèñõîäèò åãî îñûïàíèå ñî ñòåðæíÿ, íàðóøàåòñÿ ñòàáèëüíîñòü ïëàâëåíèÿ ýëåêòðîäà. Ïðè ñâàðêå íà âåðòèêàëüíîé ïëîñêîñòè ñèëó òîêà óìåíüøàþò íà 10 ¾ 15 %, à â ïîòîëî÷íîì ïîëîæåíèè — íà 15 ¾ 20 % ïî ñðàâíåíèþ ñî çíà÷åíèåì, âûáðàííûì äëÿ íèæíåãî ïîëîæåíèÿ. Ðîä òîêà è ïîëÿðíîñòü óñòàíàâëèâàþòñÿ â çàâèñèìîñòè îò âèäà ñâàðèâàåìîãî ìåòàëëà è åãî òîëùèíû. Ïðè ñâàðêå ïîñòîÿííûì òîêîì îáðàòíîé ïîëÿðíîñòè íà ýëåêòðîäå âûäåëÿåòñÿ áîëüøå òåïëîòû. Èñõîäÿ èç ýòîãî îáðàòíàÿ ïîëÿðíîñòü ïðèìåíÿåòñÿ ïðè ñâàðêå òîíêèõ äåòàëåé ñ öåëüþ ïðåäîòâðàùåíèÿ ïðîæîãà è ïðè ñâàðêå ëåãèðîâàííûõ ñòàëåé âî èçáåæàíèå èõ ïåðåãðåâà. Ïðè ñâàðêå óãëåðîäèñòûõ ñòàëåé ïðèìåíÿþò ïåðåìåííûé òîê èñõîäÿ èç ó÷åòà ýêîíîìè÷íîñòè ïðîöåññà. Íàïðÿæåíèå äóãè ïðè ðó÷íîé äóãîâîé ñâàðêå èçìåíÿåòñÿ îò 20 äî 36  è ïðè ðàñ÷åòàõ ðåæèìà íå ðåãëàìåíòèðóåòñÿ. Ðó÷íóþ ñâàðêó ìîæíî ïðîèçâîäèòü âî âñåõ ïðîñòðàíñòâåííûõ ïîëîæåíèÿõ øâà, íî ëó÷øå âñåãî â íèæíåì, òàê êàê îíî áîëåå óäîáíî è îáåñïå÷èâàåò ëó÷øèå óñëîâèÿ äëÿ äîñòèæåíèÿ âûñîêîãî êà÷åñòâà ñâàðíîãî øâà. 147
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж 13.4. Технология выполнения ручной дуговой сварки Îáùèå ñâåäåíèÿ. Òåõíîëîãèÿ ðó÷íîé äóãîâîé ñâàðêè ïðåäóñìàòðèâàåò âûïîëíåíèå ñëåäóþùèõ îïåðàöèé: âîçáóæäåíèå äóãè, ïåðåìåùåíèå ýëåêòðîäà â ïðîöåññå ñâàðêè, ïîðÿäîê íàëîæåíèÿ øâîâ â çàâèñèìîñòè îò îñîáåííîñòè ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé. Âîçáóæäåíèå äóãè îñóùåñòâëÿåòñÿ ïðè êðàòêîâðåìåííîì ïðèêîñíîâåíèè êîíöîì ýëåêòðîäà ê èçäåëèþ è îòâåäåíèè åãî íà ðàññòîÿíèå 3 ¾ 5 ìì. Òåõíè÷åñêè ýòîò ïðîöåññ ìîæíî îñóùåñòâëÿòü äâóìÿ ïðèåìàìè: êàñàíèåì ýëåêòðîäà è îòâîäîì åãî ââåðõ; ñêîëüçÿùèì äâèæåíèåì êîíöà ýëåêòðîäà ïî ïîâåðõíîñòè ìåòàëëà (÷èðêàíüåì) ñ áûñòðûì îòâîäîì åãî íà íåîáõîäèìîå ðàññòîÿíèå.  ïðîöåññå ñâàðêè íåîáõîäèìî ïîääåðæèâàòü îïðåäåëåííóþ äëèíó äóãè, êîòîðàÿ çàâèñèò îò ìàðêè è äèàìåòðà ýëåêòðîäà. Îðèåíòèðîâî÷íî íîðìàëüíàÿ äëèíà äóãè äîëæíà áûòü â ïðåäåëàõ Lä = = (0,5 ¾ 1,0)dý. Äëèíà äóãè îêàçûâàåò ñóùåñòâåííîå âëèÿíèå íà êà÷åñòâî ñâàðíîãî øâà è åãî ãåîìåòðè÷åñêóþ ôîðìó. Äëèííàÿ äóãà ñïîñîáñòâóåò áîëåå èíòåíñèâíîìó îêèñëåíèþ è àçîòèðîâàíèþ ðàñïëàâëÿåìîãî ìåòàëëà, óâåëè÷èâàåò ðàçáðûçãèâàíèå, à ïðè ñâàðêå ïîêðûòûìè ýëåêòðîäàìè îñíîâíîãî òèïà ïðèâîäèò ê ïîðèñòîñòè ìåòàëëà. Äëÿ îáðàçîâàíèÿ ñâàðíîãî øâà ýëåêòðîäó ïðèäàåòñÿ ñëîæíîå äâèæåíèå â òðåõ íàïðàâëåíèÿõ. Ïåðâîå äâèæåíèå — ýòî ïîñòóïàòåëüíîå äâèæåíèå ýëåêòðîäà ïî íàïðàâëåíèþ åãî îñè. Îíî ïðîèçâîäèòñÿ ñî ñêîðîñòüþ ïëàâëåíèÿ ýëåêòðîäà è îáåñïå÷èâàåò ïîääåðæàíèå îïðåäåëåííîé äëèíû äóãè. Âòîðîå äâèæåíèå ýëåêòðîäà íàïðàâëåíî âäîëü îñè øâà è ïðîèçâîäèòñÿ ñî ñêîðîñòüþ ñâàðêè.  ðåçóëüòàòå ýòèõ äâóõ äâèæåíèé îáðàçóåòñÿ óçêèé, øèðèíîé íå áîëåå 1,5 äèàìåòðà ýëåêòðîäà, òàê íàçûâàåìûé íèòî÷íûé øîâ. Òàêîé øîâ ïðèìåíÿåòñÿ ïðè ñâàðêå òîíêîãî ìåòàëëà, à òàêæå ïðè âûïîëíåíèè êîðíÿ øâà ïðè ìíîãîñëîéíîé (ìíîãîïðîõîäíîé) ñâàðêå. Òðåòüå äâèæåíèå — ýòî êîëåáàíèå êîíöà ýëåêòðîäà ïîïåðåê îñè øâà, êîòîðîå íåîáõîäèìî äëÿ îáðàçîâàíèÿ âàëèêà îïðåäåëåííîé øèðèíû, õîðîøåãî ïðîâàðà êðîìîê è çàìåäëåíèÿ îñòûâàíèÿ ñâàðî÷íîé âàííû. Êîëåáàòåëüíûå äâèæåíèÿ ýëåêòðîäà ïîïåðåê îñè øâà ìîãóò áûòü ðàçëè÷íûìè è îïðåäåëÿþòñÿ ôîðìîé, ðàçìåðîì è ïîëîæåíèåì øâà â ïðîñòðàíñòâå (ðèñ. 13.5). Ïðè ãîðåíèè äóãè â æèäêîì ìåòàëëå îáðàçóåòñÿ êðàòåð, ÿâëÿþùèéñÿ ìåñòîì ñêîïëåíèÿ íåìåòàëëè÷åñêèõ âêëþ÷åíèé, ÷òî ìîæåò ïðèâåñòè ê âîçíèêíîâåíèþ òðåùèí. Ïîýòîìó â ñëó÷àå îáðûâà äóãè (à òàêæå ïðè ñìåíå ýëåêòðîäà) åå ïîâòîðíîå çàæèãàíèå ñëåäóåò ïðîèçâåñòè âïåðåäè êðàòåðà, à çàòåì ïåðåìåñòèòü ýëåêòðîä íàçàä, ïåðåïëàâèòü çàñòûâøèé ìåòàëë êðàòåðà è òîëüêî ïîñëå ýòîãî ïðîäîëæèòü ïðîöåññ ñâàðêè. Ñâàðùèê äîëæåí âíèìàòåëüíî ñëåäèòü çà ðàñïëàâëåíèåì êðîìîê äåòàëåé è òîðöà ýëåêòðîäà, ïðî148
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Ðèñ. 13.5. Êîëåáàòåëüíûå äâèæåíèÿ ýëåêòðîäà ïðè ðó÷íîé ñâàðêå: à, á — ïðè îáû÷íîé ñâàðêå; â, 㠗 ïðè ñâàðêå ñ óñèëåííûì ïðîãðåâîì êðîìîê ïëàâëåíèåì êîðíÿ øâà è íå äîïóñêàòü çàòåêàíèÿ æèäêîãî ìåòàëëà âïåðåäè äóãè. Çàêàí÷èâàþò ñâàðêó çàâàðêîé êðàòåðà. Äëÿ ýòîãî èëè äåðæàò íåïîäâèæíî ýëåêòðîä äî åñòåñòâåííîãî îáðûâà äóãè, èëè áûñòðî óêîðà÷èâàþò äóãó âïëîòü äî ÷àñòûõ êîðîòêèõ çàìûêàíèé, ïîñëå ÷åãî åå ðåçêî îáðûâàþò. Âûïîëíåíèå ñòûêîâûõ øâîâ. Ñòûêîâûå øâû âûïîëíÿþò äëÿ ïîëó÷åíèÿ ñòûêîâûõ ñîåäèíåíèé. Ñòûêîâûå ñîåäèíåíèÿ ñî ñêîñîì îäíîé èëè äâóõ êðîìîê ìîãóò âûïîëíÿòüñÿ îäíîñëîéíûìè èëè ìíîãîñëîéíûìè øâàìè. Ïðè ñâàðêå îäíîñëîéíûì øâîì äóãó âîçáóæäàþò íà êðàþ ñêîñà êðîìêè, à çàòåì, ïåðåìåñòèâ åå âíèç, ïðîâàðèâàþò êîðåíü øâà. Íà ñêîñàõ êðîìîê äâèæåíèå ýëåêòðîäà çàìåäëÿþò, ÷òîáû ëó÷øå ïðîâàðèòü èõ. Ïðè ïåðåõîäå äóãè ñ îäíîé êðîìêè íà äðóãóþ ñêîðîñòü äâèæåíèÿ ýëåêòðîäà óâåëè÷èâàþò âî èçáåæàíèå ïðîæîãà â ìåñòå çàçîðà ìåæäó êðîìêàìè. Ïðè âûïîëíåíèè ìíîãîñëîéíîãî øâà ïîñëå çàïîëíåíèÿ êàæäîãî ïîñëåäóþùåãî ñëîÿ ïðåäûäóùèé ñëîé òùàòåëüíî çà÷èùàþò îò øëàêà, òàê êàê â ïðîòèâíîì ñëó÷àå ìåæäó îòäåëüíûìè ñëîÿìè ìîãóò îáðàçîâàòüñÿ øëàêîâûå âêëþ÷åíèÿ. Ïîñëåäíèìè ïðîõîäàìè ñîçäàåòñÿ íåáîëüøàÿ âûïóêëîñòü øâà âûñîòîé 2 ¾ 3 ìì íàä ïîâåðõíîñòüþ îñíîâíîãî ìåòàëëà. Ñâàðêó ñîåäèíåíèé îòâåòñòâåííûõ êîíñòðóêöèé áîëüøîé òîëùèíû (ñâûøå 25 ìì), êîãäà ïîÿâëÿþòñÿ îáúåìíûå íàïðÿæåíèÿ è âîçðàñòàåò îïàñíîñòü îáðàçîâàíèÿ òðåùèí, âûïîëíÿþò ñ ïðèìåíåíèåì ñïåöèàëüíûõ ïðèåìîâ çàïîëíåíèÿ øâîâ áëîêàìè è êàñêàäîì (ðèñ. 13.6). Ïðè ñâàðêå êàñêàäîì ñíà÷àëà â ðàçäåëêó êðîìîê íàïëàâëÿþò ïåðâûé ñëîé íåáîëüøîé äëèíû 200 ¾ 300 ìì, çàòåì âòîðîé ñëîé, ïåðåêðûâàþùèé ïåðâûé è èìåþùèé ïðèìåðíî â äâà ðàçà áîëüøóþ äëèíó. Òðåòèé ñëîé ïåðåêðûâàåò âòîðîé è äëèííåå åãî íà 200 ¾ 300 ìì. Òàê íàïëàâëÿþò ñëîè äî òåõ ïîð, ïîêà íà íåáîëüøîì ó÷àñòêå íàä ïåðâûì ñëîåì ðàçäåëêà íå áóäåò çàïîëíå149
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Ðèñ. 13.6. Ñõåìû çàïîëíåíèÿ ðàçäåëêè êðîìîê: à — áëîêàìè; á — îäíîñòîðîííèì êàñêàäîì; ⠗ äâóñòîðîííèì êàñêàäîì íà. Çàòåì îò ýòîãî ó÷àñòêà ñâàðêó âåäóò â ðàçíûå ñòîðîíû êîðîòêèìè øâàìè òåì æå ñïîñîáîì. Òàêèì îáðàçîì, çîíà ñâàðêè âñå âðåìÿ íàõîäèòñÿ â ãîðÿ÷åì ñîñòîÿíèè, ÷òî ïðåäóïðåæäàåò ïîÿâëåíèå òðåùèí. Ïðè áëî÷íîì ìåòîäå âûïîëíÿåòñÿ îáðàòíîñòóïåí÷àòàÿ ñâàðêà, ïðè êîòîðîé ìíîãîñëîéíûé øîâ âûïîëíÿþò îòäåëüíûìè ó÷àñòêàìè ñ ïîëíûì çàïîëíåíèåì êàæäîãî èç íèõ. Âûïîëíåíèå óãëîâûõ øâîâ. Óãëîâûå øâû ïðèìåíÿþò ïðè ñâàðêå óãëîâûõ, òàâðîâûõ è íàõëåñòî÷íûõ ñîåäèíåíèé. Ñâàðêà óãëîâûì øâîì ìîæåò ïðîèçâîäèòüñÿ íàêëîííûì ýëåêòðîäîì è «â ëîäî÷êó». Ïðè ñâàðêå íàêëîííûì ýëåêòðîäîì âîçìîæíî íåïîëíîå ïðîïëàâëåíèå êîðíÿ øâà èëè êðîìêè ãîðèçîíòàëüíîé äåòàëè. Âî èçáåæàíèå íåïðîâàðà äóãó âîçáóæäàþò íà ãîðèçîíòàëüíîé ïîëêå, îòñòóïèâ îò ãðàíèöû øâà íà 3 ¾ 4 ìì. Çàòåì äóãó ïåðåìåùàþò ê âåðøèíå øâà, ãäå åå íåñêîëüêî çàäåðæèâàþò äëÿ ëó÷øåãî ïðîâàðà åãî êîðíÿ, è ïîäíèìàþò ââåðõ, ïðîâàðèâàÿ âåðòèêàëüíóþ ïîëêó. Òàêîé æå ïðîöåññ ïîñëå íåêîòîðîãî ïåðåìåùåíèÿ ýëåêòðîäà âïåðåä ïîâòîðÿþò â îáðàòíîì íàïðàâëåíèè. Óãîë íàêëîíà ýëåêòðîäà â ïðîöåññå ñâàðêè èçìåíÿåòñÿ â çàâèñèìîñòè îò òîãî, íà êàêîé ïîëêå â äàííûé ìîìåíò ãîðèò äóãà. Íà÷èíàòü ïðîöåññ ñâàðêè íà âåðòèêàëüíîé ïîëêå íåëüçÿ, òàê êàê â ýòîì ñëó÷àå ðàñïëàâëåííûé ìåòàëë ñ ýëåêòðîäà áóäåò íàòåêàòü íà åùå õîëîäíûé îñíîâíîé ìåòàëë ãîðèçîíòàëüíîé ïîëêè, â ðåçóëüòàòå ÷åãî îáðàçóåòñÿ íåïðîâàð. Íà âåðòèêàëüíîé æå ïîëêå âîçìîæíî îáðàçîâàíèå ïîäðåçîâ. Ïðè ìíîãîñëîéíîé ñâàðêå äëÿ ëó÷øåãî ïðîâàðà êîðíÿ øâà ïåðâûé ñëîé âûïîëíÿþò óçêèì èëè íèòî÷íûì øâîì ýëåêòðîäîì äèàìåòðîì 3 ¾ 4 ìì áåç êîëåáàòåëüíûõ äâèæåíèé. Ïðè ñâàðêå óãëîâûì øâîì «â ëîäî÷êó» íàïëàâëåííûé ìåòàëë ðàñïîëàãàåòñÿ â æåëîáêå, îáðàçóåìîì äâóìÿ ïîëêàìè. Ýòî îáåñïå÷èâàåò ïðàâèëüíîå ôîðìèðîâàíèå øâà è õîðîøèé ïðîâàð åãî êîðíÿ. Âûïîëíåíèå øâîâ â íèæíåì ïîëîæåíèè. Ýòî ïîëîæåíèå íàèáîëåå óäîáíî äëÿ ñâàðêè, òàê êàê â ýòîì ïîëîæåíèè êàïëè ýëåêòðîäíîãî ìåòàëëà ïîä äåéñòâèåì ñîáñòâåííîé ìàññû ëåãêî ïåðåõîäÿò â ñâàðî÷íóþ âàííó è æèäêèé ìåòàëë íå âûòåêàåò èç íåå. Êðîìå òîãî, ëåãêî íàáëþäàòü çà ïðîöåññîì ôîðìèðîâàíèÿ øâà.  ïðîöåññå ñâàðêè ýëåêòðîä íàêëîíÿþò ïî íàïðàâëåíèþ ñâàðêè íà óãîë 10 ¾ 20°. 150
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Âûïîëíåíèå øâîâ â âåðòèêàëüíîì ïîëîæåíèè.  ýòîì ñëó÷àå ðàñïëàâëåííûé ìåòàëë ñòðåìèòñÿ ñòå÷ü âíèç, ïîýòîìó âåðòèêàëüíûå øâû âûïîëíÿþò î÷åíü êîðîòêîé äóãîé, ïðè êîòîðîé ðàññòîÿíèå ìåæäó êàïëÿìè íà ýëåêòðîäå è æèäêèì ìåòàëëîì â ñâàðî÷íîé âàííå íàñòîëüêî ìàëî́, ÷òî ìåæäó íèìè âîçíèêàåò âçàèìíîå ïðèòÿæåíèå. Áëàãîäàðÿ ýòîìó êàïëè ýëåêòðîäíîãî ìåòàëëà ñëèâàþòñÿ ñî ñâàðî÷íîé âàííîé ïðè ìàëåéøåì êàñàíèè èõ ìåæäó ñîáîé. Âåðòèêàëüíûå øâû âûïîëíÿþò êàê ñíèçó ââåðõ, òàê è ñâåðõó âíèç.  ïåðâîì ñëó÷àå äóãà âîçáóæäàåòñÿ â ñàìîé íèæíåé òî÷êå âåðòèêàëüíî ðàñïîëîæåííûõ ïëàñòèí, è ïîñëå îáðàçîâàíèÿ âàííû æèäêîãî ìåòàëëà ýëåêòðîä, óñòàíîâëåííûé ñíà÷àëà ãîðèçîíòàëüíî, îòâîäèòñÿ íåñêîëüêî ââåðõ. Ïðè ýòîì çàñòûâøèé ìåòàëë øâà îáðàçóåò ïîäîáèå ïîëêè, íà êîòîðîé óäåðæèâàþòñÿ ïîñëåäóþùèå êàïëè ìåòàëëà. Äëÿ ïðåäîòâðàùåíèÿ âûòåêàíèÿ æèäêîãî ìåòàëëà èç âàííû íåîáõîäèìî ñîâåðøàòü êîëåáàòåëüíûå äâèæåíèÿ ýëåêòðîäîì ïîïåðåê îñè øâà ñ îòâîäîì åãî ââåðõ è ïîî÷åðåäíî â îáå ñòîðîíû. Ýòî îáåñïå÷èâàåò áûñòðîå çàòâåðäåâàíèå æèäêîãî ìåòàëëà. Ñâàðêó ñâåðõó âíèç ïðèìåíÿþò ïðè ìàëîé òîëùèíå ìåòàëëà èëè ïðè íàëîæåíèè ïåðâîãî ñëîÿ øâà â ïðîöåññå ìíîãîñëîéíîé ñâàðêè.  ýòîì ñëó÷àå ïîäòåêàþùèé ïîä äóãó æèäêèé ìåòàëë óìåíüøàåò âîçìîæíîñòü îáðàçîâàíèÿ ñêâîçíûõ ïðîæîãîâ.  íà÷àëå ñâàðêè äóãà âîçáóæäàåòñÿ â ñàìîé âåðõíåé òî÷êå ïëàñòèí ïðè ãîðèçîíòàëüíîì ðàñïîëîæåíèè ýëåêòðîäà. Ïîñëå îáðàçîâàíèÿ âàííû æèäêîãî ìåòàëëà ýëåêòðîä íàêëîíÿþò íà 15 ¾ 20° ñ òàêèì ðàñ÷åòîì, ÷òîáû äóãà áûëà íàïðàâëåíà íà îñíîâíîé è íàïëàâëåííûé ìåòàëë. Äëÿ óëó÷øåíèÿ óñëîâèé ôîðìèðîâàíèÿ øâà àìïëèòóäà êîëåáàòåëüíûõ äâèæåíèé ýëåêòðîäà äîëæíà áûòü íåáîëüøîé, à äóãà — î÷åíü êîðîòêîé, ÷òîáû êàïëè ðàñïëàâëåííîãî ìåòàëëà óäåðæèâàëèñü îò ñòåêàíèÿ âíèç. Âûïîëíåíèå øâîâ â ãîðèçîíòàëüíîì ïîëîæåíèè. Ýòè øâû âûïîëíÿòü òðóäíåå, ÷åì â âåðòèêàëüíîì ïîëîæåíèè. Äëÿ ïðåäóïðåæäåíèÿ ñòåêàíèÿ æèäêîãî ìåòàëëà ñêîñ êðîìîê îáû÷íî äåëàåòñÿ íà îäíîé âåðõíåé äåòàëè. Äóãà â ýòîì ñëó÷àå âîçáóæäàåòñÿ íà íèæíåé ãîðèçîíòàëüíîé êðîìêå è ïåðåíîñèòñÿ íà ïðèòóïëåíèå äåòàëåé, à çàòåì íà âåðõíþþ êðîìêó, ïîäíèìàÿ ââåðõ ñòåêàþùóþ êàïëþ ìåòàëëà. Êîëåáàòåëüíûå äâèæåíèÿ ýëåêòðîäîì ñîâåðøàþò ïî ñïèðàëè. Âûïîëíÿòü ãîðèçîíòàëüíûìè ñâàðíûìè øâàìè íàõëåñòî÷íûå ñîåäèíåíèÿ ëåã÷å, ÷åì ñòûêîâûå, òàê êàê ãîðèçîíòàëüíàÿ êðîìêà ëèñòà ñïîñîáñòâóåò óäåðæàíèþ ðàñïëàâëåííîãî ìåòàëëà îò ñòåêàíèÿ âíèç. Ïðè âûïîëíåíèè ãîðèçîíòàëüíûõ øâîâ ñ äâóìÿ ñêîñàìè êðîìîê óñòàíàâëèâàþò ïîðÿäîê èõ çàïîëíåíèÿ, êîòîðûé â ïðîöåññå ïðîâàðèâàíèÿ âåðõíåé êðîìêè ïîçâîëÿåò èçáåæàòü ïîòîëî÷íîãî ïîëîæåíèÿ ðàñïëàâëåííîãî ìåòàëëà. Âûïîëíåíèå øâîâ â ïîòîëî÷íîì ïîëîæåíèè. Âûïîëíåíèå øâîâ â ïîòîëî÷íîì ïîëîæåíèè ÿâëÿåòñÿ íàèáîëåå òðóäíûì. Îáúÿñíÿåòñÿ 151
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж ýòî òåì, ÷òî ìàññà êàïëè ïðåïÿòñòâóåò ïåðåíîñó ìåòàëëà ñ ýëåêòðîäà â ñâàðî÷íóþ âàííó, à ðàñïëàâëåííûé ìåòàëë ñòðåìèòñÿ âûòå÷ü èç âàííû âíèç. Ïîýòîìó â ïðîöåññå ñâàðêè íóæíî äîáèòüñÿ, ÷òîáû îáúåì ñâàðî÷íîé âàííû áûë íåáîëüøèì. Ýòî äîñòèãàåòñÿ ïðèìåíåíèåì ýëåêòðîäîâ ìàëîãî äèàìåòðà (íå áîëåå 3 ¾ 4 ìì) è ñâàðî÷íîãî òîêà ïîíèæåííîé ñèëû. Îñíîâíûì óñëîâèåì ïîëó÷åíèÿ êà÷åñòâåííîãî øâà ÿâëÿåòñÿ ïîääåðæàíèå ñàìîé êîðîòêîé äóãè ïóòåì ïåðèîäè÷åñêèõ çàìûêàíèé ýëåêòðîäà ñ âàííîé æèäêîãî ìåòàëëà.  ìîìåíò çàìûêàíèÿ êàïëè ìåòàëë ïîä äåéñòâèåì ñèë ïîâåðõíîñòíîãî íàòÿæåíèÿ âòÿãèâàåòñÿ â ñâàðî÷íóþ âàííó.  ìîìåíò óäàëåíèÿ ýëåêòðîäà äóãà ãàñíåò è ìåòàëë øâà çàòâåðäåâàåò. Îäíîâðåìåííî ýëåêòðîäó ñîîáùàþòñÿ òàêæå è êîëåáàòåëüíûå äâèæåíèÿ ïîïåðåê øâà. Íàêëîí ýëåêòðîäà ê ïîâåðõíîñòè äåòàëè äîëæåí ñîñòàâëÿòü 70 ¾ 80° â íàïðàâëåíèè ñâàðêè. Âûïîëíåíèå øâîâ ðàçíîé äëèíû. Âñå ñâàðíûå øâû â çàâèñèìîñòè îò èõ äëèíû óñëîâíî ðàçáèâàþò íà òðè ãðóïïû: êîðîòêèå — äî 250 ìì, ñðåäíåé äëèíû — îò 250 äî 1 000 ìì, äëèííûå — îò 1 000 ìì è áîëåå. Êîðîòêèå øâû âûïîëíÿþò íàïðîõîä â îäíîì íàïðàâëåíèè, ò. å. ïðè äâèæåíèè ýëåêòðîäà îò íà÷àëà øâà ê êîíöó (ðèñ. 13.7, à). Ïðè âûïîëíåíèè øâîâ ñðåäíåé äëèíû è äëèííûõ âîçìîæíî êîðîáëåíèå èçäåëèé. ×òîáû èçáåæàòü ýòîãî, øâû ñðåäíåé äëèíû âûïîëíÿþò íàïðîõîä îò ñåðåäèíû ñâàðíîãî ñîåäèíåíèÿ ê êîíöàì (ðèñ. 13.7, á ) è îáðàòíîñòóïåí÷àòûì ñïîñîáîì (ðèñ. 13.7, â), ñóùíîñòü êîòîðîãî ñîñòîèò â òîì, ÷òîáû êàæäûé èç íèõ ìîã áûòü âûïîëíåí öåëûì ÷èñëîì ýëåêòðîäîâ (äâóìÿ, òðåìÿ è ò. ä.), ïðè ýòîì ïåðåõîä îò ó÷àñòêà ê ó÷àñòêó ñîâìåùàåòñÿ ñî ñìåíîé ýëåêòðîäà. Êàæäûé ó÷àñòîê çàâàðèâàåòñÿ â íàïðàâëåíèè, îáðàòíîì îá- Ðèñ. 13.7. Âûïîëíåíèå øâîâ ðàçíîé äëèíû: à — êîðîòêèõ; á, ⠗ ñðåäíåé äëèíû; 㠗 äëèííûõ; 1—7 — ïîðÿäîê è íàïðàâëåíèå ñâàðêè ó÷àñòêîâ øâà; L — äëèíà øâà 152
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж ùåìó íàïðàâëåíèþ ñâàðêè, à ïîñëåäíèé âñåãäà çàâàðèâàåòñÿ «íà âûõîä». Äëèííûå øâû âûïîëíÿþò îò ñåðåäèíû ê êîíöàì îáðàòíîñòóïåí÷àòûì ñïîñîáîì (ðèñ. 13.7, ã).  äàííîì ñëó÷àå âîçìîæíî îðãàíèçîâàòü ðàáîòó îäíîâðåìåííî äâóõ ñâàðùèêîâ. Контрольные вопросы 1. Êàêèå òðåáîâàíèÿ ïðåäúÿâëÿþò ïðè ïîäãîòîâêå äåòàëåé äëÿ ñâàðêè? 2. Íàçîâèòå ïàðàìåòðû ðåæèìîâ ðó÷íîé äóãîâîé ñâàðêè. 3. Êàê âûáîð îïòèìàëüíîãî ðåæèìà ðó÷íîé äóãîâîé ñâàðêè âëèÿåò íà ôîðìèðîâàíèå ñâàðî÷íîé âàííû? 4. Êàêîâû îñîáåííîñòè ðó÷íîé äóãîâîé ñâàðêè ïðè ðàçíîì ïîëîæåíèè â ïðîñòðàíñòâå? 5. Êàêîâû îñîáåííîñòè è ñïîñîáû âûïîëíåíèÿ ðó÷íîé äóãîâîé ñâàðêîé øâîâ ðàçëè÷íîé äëèíû? 6. Ïðè êàêèõ ïîëîæåíèÿõ ýëåêòðîäà è äåòàëè ïðè ñâàðêå áóäåò ïîëó÷åíà áîëüøàÿ ãëóáèíà ïðîïëàâëåíèÿ? 7. Êàê â ïðîöåññå ñâàðêè ôîðìèðóþò øîâ? 153
ТЕХНОЛОГИЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ДУГОВОЙ СВАРКИ ПОД ФЛЮСОМ 14.1. Особенности процесса сварки под флюсом Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Гл а в а 14 Îñîáåííîñòüþ ïðîöåññà àâòîìàòè÷åñêîé äóãîâîé ñâàðêè ïîä ôëþñîì (ðèñ. 14.1) ÿâëÿåòñÿ ïðèìåíåíèå ñâàðî÷íîé ïðîâîëîêè áåç ýëåêòðîäíîãî ïîêðûòèÿ è ãðàíóëèðîâàííîãî (çåðíèñòîãî) ôëþñà. Ñâàðêó âåäóò çàêðûòîé äóãîé, ãîðÿùåé ïîä ñëîåì ôëþñà â ïðîñòðàíñòâå ãàçîâîãî ïóçûðÿ, îáðàçóþùåãîñÿ â ðåçóëüòàòå âûäåëåíèÿ ïàðîâ è ãàçîâ â çîíå äóãè. Ñâåðõó ñâàðî÷íàÿ çîíà îãðàíè÷åíà ïëåíêîé ðàñïëàâëåííîãî øëàêà, ñíèçó — ñâàðî÷íîé âàííîé. Ñðåäà â ñâàðî÷íîé çîíå ÿâëÿåòñÿ íàèáîëåå áëàãîïðèÿòíîé ñ òî÷êè çðåíèÿ çàùèòû ìåòàëëà îò âçàèìîäåéñòâèÿ ñ âîçäóõîì.  ïðîöåññå ñâàðêè äàâëåíèå ãàçîâ è ïàðîâ â ïóçûðå âîçðàñòàåò. Íàñòóïàåò ìîìåíò, êîãäà ïëåíêà ðàñïëàâëåííîãî øëàêà ïðîðûâàåòñÿ è èçáûòîê ãàçà óäàëÿåòñÿ â îêðóæàþùóþ àòìîñôåðó. Òàêîé ïðîöåññ óäàëåíèÿ ãàçîâ ïåðèîäè÷åñêè ïîâòîðÿåòñÿ. Õîðîøèé êîíòàêò øëàêà è ìåòàëëà â ñâàðî÷íîé âàííå, íàëè÷èå èçîëèðîâàííîãî îò âíåøíåé ñðåäû ïðîñòðàíñòâà îáåñïå÷èâàþò áëàãîïðèÿòíûå óñëîâèÿ äëÿ çàùèòû è ìåòàëëóðãè÷åñêîé îáðàáîòêè ìåòàëëà ñâàðî÷íîé âàííû è ñïîñîáñòâóþò ïîëó÷åíèþ øâîâ ñ âûñîêèìè ìåõàíè÷åñêèìè ñâîéñòâàìè. Êðîìå òîãî, ôëþñ ïðåïÿòñòâóåò ðàçáðûçãèâàíèþ æèäêîãî ìåòàëëà è ñïîñîáñòâóåò ñîçäàíèþ áîëåå áëàãîïðèÿòíûõ óñëîâèé ïðè îõëàæäåíèè è êðèñòàëëèçàöèè ìåòàëëà øâà. Ñâàðêó ïîä ôëþñîì âûïîëíÿþò ïëàâÿùèìñÿ ýëåêòðîäîì. Äóãà ãîðèò âáëèçè ïåðåäíåãî êðàÿ âàííû, íåñêîëüêî îòêëîíÿÿñü îò âåðòèêàëüíîãî ïîëîæåíèÿ â ñòîðîíó, îáðàòíóþ íàïðàâëåíèþ ñâàðêè. Ïîä âëèÿíèåì äàâëåíèÿ äóãè æèäêèé ìåòàëë òàêæå îòòåñíÿåòñÿ â Ðèñ. 14.1. Ñõåìà äóãîâîé ñâàðêè ïîä ôëþñîì: 1 — äåòàëü; 2 — ôëþñ; 3 — äóãà; 4 — ýëåêòðîä; 5 — ïàðîãàçîâûé ïóçûðü; 6 — æèäêèé øëàê; 7 — òâåðäûé øëàê; 8 — ñâàðíîé øîâ 154
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж ñòîðîíó, ïðîòèâîïîëîæíóþ íàïðàâëåíèþ ñâàðêè, îáðàçóÿ êðàòåð ñâàðî÷íîé âàííû. Ïîä äóãîé íàõîäèòñÿ òîíêàÿ ïðîñëîéêà æèäêîãî ìåòàëëà, îò òîëùèíû êîòîðîé âî ìíîãîì çàâèñèò ãëóáèíà ïðîïëàâëåíèÿ. Ðàñïëàâëåííûé ôëþñ, ïîïàäàþùèé â âàííó, âñëåäñòâèå çíà÷èòåëüíî ìåíüøåé ïëîòíîñòè âñïëûâàåò íà ïîâåðõíîñòü ðàñïëàâëåííîãî ìåòàëëà øâà è ïîêðûâàåò åãî ïëîòíûì ñëîåì çàñòûâøåãî øëàêà. Õîðîøàÿ òåïëîâàÿ èçîëÿöèÿ ñâàðî÷íîé äóãè, ïîâûøåííîå äàâëåíèå ãàçîâîé ñðåäû íàä âàííîé è áîëüøàÿ ïëîòíîñòü òîêà (ïëîòíîñòü ýíåðãèè â ïÿòíå íàãðåâà äîñòèãàåò 103 Âò/ñì2) ñïîñîáñòâóþò áîëåå ãëóáîêîìó ïðîïëàâëåíèþ ñâàðèâàåìîãî ìåòàëëà. Ýòî, â ñâîþ î÷åðåäü, ïîçâîëÿåò óìåíüøèòü ãëóáèíó ðàçäåëêè è ñîêðàòèòü êîëè÷åñòâî ìåòàëëà, íåîáõîäèìîãî äëÿ íàïëàâêè ïðè îáðàçîâàíèè øâîâ. Ýòè ôàêòîðû ÿâëÿþòñÿ ðåøàþùèìè â ïîâûøåíèè ïðîèçâîäèòåëüíîñòè ïðîöåññà. Âûñîêàÿ ïðîèçâîäèòåëüíîñòü è êà÷åñòâî ïîëó÷àåìûõ øâîâ, à òàêæå âîçìîæíîñòü àâòîìàòèçàöèè ïðîöåññà — îñíîâíûå äîñòîèíñòâà ñâàðêè ïîä ôëþñîì. Ê íåäîñòàòêàì ïðîöåññà ñëåäóåò îòíåñòè òðóäíîñòè ñâàðêè äåòàëåé íåáîëüøîé òîëùèíû è âûïîëíåíèå øâîâ â ïîëîæåíèÿõ, îòëè÷íûõ îò íèæíåãî. Çàòðóäíåíî âèçóàëüíîå íàáëþäåíèå çà ïðîöåññîì. Ñâàðêîé ïîä ôëþñîì ñîåäèíÿþò ñòàëè, àëþìèíèé, òèòàí, ìåäü è èõ ñïëàâû. Äëÿ âûïîëíåíèÿ ñâàðêè ïîä ôëþñîì îáû÷íî èñïîëüçóþò èñòî÷íèêè ïèòàíèÿ, èìåþùèå ïîëîãîïàäàþùèå âîëüò-àìïåðíûå õàðàêòåðèñòèêè, ñâàðî÷íûå àâòîìàòû ïîäâåñíîãî èëè ïåðåäâèæíîãî òèïîâ è øëàíãîâûå ñâàðî÷íûå ïîëóàâòîìàòû. 14.2. Подготовка деталей под сварку Ïîäãîòîâêà ýëåìåíòîâ ê ñâàðêå çàêëþ÷àåòñÿ â ðåçêå è ðàçäåëêå êðîìîê ïî îïðåäåëåííîé ôîðìå â çàâèñèìîñòè îò òîëùèíû ìåòàëëà. Îñíîâíûå òèïû, êîíñòðóêòèâíûå ýëåìåíòû è ðàçìåðû øâîâ ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé, âûïîëíÿåìûõ àâòîìàòè÷åñêîé è ìåõàíèçèðîâàííîé ñâàðêîé ïîä ôëþñîì, ðåãëàìåíòèðîâàíû ÃÎÑÒ 8713— 79. Äëÿ âûïîëíåíèÿ ðàçäåëêè êðîìîê èñïîëüçóþò ìåõàíèçèðîâàííóþ êèñëîðîäíóþ ðåçêó, ìåõàíè÷åñêóþ ðåçêó íà ãèëüîòèííûõ íîæíèöàõ, à òàêæå îáðàáîòêó íà òîêàðíûõ, êàðóñåëüíûõ è êðîìêîñòðîãàëüíûõ ñòàíêàõ. Ðó÷íàÿ êèñëîðîäíàÿ ðåçêà èíîãäà òðåáóåò äîïîëíèòåëüíîé çà÷èñòêè êðîìîê ïíåâìàòè÷åñêèì çóáèëîì èëè àáðàçèâíûì èíñòðóìåíòîì äëÿ óñòðàíåíèÿ íåðîâíîñòåé è íàïëûâîâ øëàêà. Ïîäãîòîâëåííûå êðîìêè ïåðåä ñáîðêîé äîëæíû áûòü î÷èùåíû îò ðæàâ÷èíû, ìàñëà, êðàñêè, âëàãè è äðóãèõ çàãðÿçíåíèé, íàëè÷èå êîòîðûõ ìîæåò ïðèâåñòè â ïðîöåññå ñâàðêè ê îáðàçîâàíèþ ïîð, øëàêîâûõ âêëþ÷åíèé è äðóãèõ äåôåêòîâ. Òîíêèé ñëîé îêàëèíû íà ïîâåðõíîñòè êðîìîê áîëüøîãî âëèÿíèÿ íà êà÷åñòâî øâà íå îêàçûâàåò. Î÷èñòêå ïîäâåðãàþòñÿ òîðöîâûå êðîìêè ñâàðè155
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж âàåìûõ äåòàëåé, à òàêæå ïðèëåãàþùèå ê íèì ó÷àñòêè ìåòàëëà, øèðèíîé 25 ¾ 30 ìì. Î÷èñòêà ìîæåò ïðîèçâîäèòüñÿ êàê ìåõàíè÷åñêèìè ñïîñîáàìè (âðàùàþùèìèñÿ ùåòêàìè èç ñòàëüíîé ïðîâîëîêè, àáðàçèâíûì èíñòðóìåíòîì è äð.), òàê è ãàçîïëàìåííîé îáðàáîòêîé.  ïîñëåäíåì ñëó÷àå èñïîëüçóþò îáû÷íûå ñâàðî÷íûå èëè ñïåöèàëüíûå ìíîãîïëàìåííûå ãîðåëêè äëÿ ãàçîâîé ñâàðêè. Òàêîé ïðîöåññ î÷èñòêè îñíîâàí íà áûñòðîì íàãðåâå ïîâåðõíîñòè äåòàëè, ïðè êîòîðîì îêàëèíà îòñëàèâàåòñÿ, ðæàâ÷èíà îáåçâîæèâàåòñÿ, êðàñêà ñãîðàåò, à âëàãà èñïàðÿåòñÿ. Îñòàòêè ïðîäóêòîâ ñãîðàíèÿ óäàëÿþò ìåòàëëè÷åñêîé ùåòêîé. Äåòàëè ïîñëå èõ ñáîðêè íå î÷èùàþò, òàê êàê ïðè î÷èñòêå â çàçîðû ìîãóò ïîïàñòü ðàçëè÷íûå çàãðÿçíåíèÿ, âûçûâàþùèå ïîðèñòîñòü øâà. Ñîáðàííûå êîíñòðóêöèè ïåðåä ñâàðêîé ìîæíî òîëüêî ïðîäóâàòü ñæàòûì âîçäóõîì èëè ïðîæèãàòü ãàçîâîé ãîðåëêîé. Ñáîðêó äåòàëåé ïîä àâòîìàòè÷åñêóþ ñâàðêó âûïîëíÿþò áîëåå òùàòåëüíî, ÷åì ïîä ðó÷íóþ. Ãëóáîêèé ïðîâàð, æèäêîòåêó÷åñòü ðàñïëàâëåííîãî ìåòàëëà è ïîñòîÿííàÿ ñêîðîñòü ñâàðêè ïðèâîäÿò ê íåîáõîäèìîñòè âûäåðæèâàòü ïðè ñáîðêå îäèíàêîâûå çàçîðû, óãëû ðàçäåëêè è ïðèòóïëåíèÿ êðîìîê, òàê êàê â ïðîòèâíîì ñëó÷àå âîçìîæíî îáðàçîâàíèå íåïðîâàðîâ èëè ïðîæîãîâ. Îñîáîå âíèìàíèå ñëåäóåò óäåëÿòü ðàâíîìåðíîñòè çàçîðà ïî âñåé ïðîòÿæåííîñòè øâà, òàê êàê â ìåñòàõ ñ ïîâûøåííûì çàçîðîì øâû ïîëó÷àþòñÿ âîãíóòûìè, à â ìåñòàõ ñ íåáîëüøèìè çàçîðàìè êðîìå óìåíüøåíèÿ ïðîïëàâëåíèÿ ïîëó÷àåòñÿ áîëüøàÿ âûïóêëîñòü øâà. Âåëè÷èíû çàçîðîâ è ñìåùåíèÿ êðîìîê ïðè ñáîðêå ñîåäèíåíèé äëÿ äåòàëåé ðàçëè÷íûõ òîëùèí óñòàíîâëåíû ÃÎÑÒ 8713—79 è ÃÎÑÒ 11533—75. Åñëè ñâàðèâàåìûå êðîìêè èìåþò ðàçëè÷íóþ òîëùèíó, òî äîëæåí áûòü ñäåëàí ñêîñ ñ îäíîé èëè äâóõ ñòîðîí ëèñòà áîëüøåé òîëùèíû (ðèñ. 14.2). Äîïóñòèìûå ñìåùåíèÿ (ïðåâûøåíèÿ) ñâàðèâàåìûõ êðîìîê â çàâèñèìîñòè îò òîëùèíû ëèñòîâ ñëåäóþùèå: Òîëùèíà ëèñòîâ, ìì ............... Äî 4 Äîïóñòèìûå ñìåùåíèÿ êðîìîê, ìì .............................. 1 4 ¾ 10 Áîëåå 10 2 0,1S, íî íå áîëåå 3 ìì Ðèñ. 14.2. Ïîäãîòîâêà êðîìîê ðàçíîé òîëùèíû: à — îäíîñòîðîííèé ñêîñ; á — äâóñòîðîííèé ñêîñ; L — äëèíà ñêîñà; S è S1 — òîëùèíû êðîìîê 156
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Ðèñ. 14.3. Âõîäíûå è âûõîäíûå ïëàíêè äëÿ ñâàðíûõ øâîâ: à — ñ ðàçäåëêîé êðîìêè; á — áåç ðàçäåëêè êðîìêè; ⠗ äëÿ óãëîâîãî øâà Ïðè ñáîðêå äåòàëè âðåìåííî çàêðåïëÿþò ñòðóáöèíàìè, ñêîáàìè, ïðèõâàòêàìè èëè äðóãèìè ñïîñîáàìè. Ïðèõâàòêè âûïîëíÿþò äëèíîé 50 ¾ 80 ìì ïîêðûòûìè ýëåêòðîäàìè, ïðåäíàçíà÷åííûìè äëÿ ñâàðêè äàííîé ìàðêè ñòàëè. Ïåðåä ñâàðêîé âñå ïðèõâàòêè äîëæíû áûòü òùàòåëüíî î÷èùåíû îò øëàêà è áðûçã ðàñïëàâëåííîãî ìåòàëëà. Ïðè ñâàðêå â íà÷àëå øâà, êîãäà îñíîâíîé ìåòàëë åùå íåäîñòàòî÷íî ïðîãðåò, âîçìîæíî îáðàçîâàíèå íåïðîâàðîâ.  êîíöå øâà â çàïëàâëåííîì êðàòåðå ìîãóò îáðàçîâûâàòüñÿ ïîðû è òðåùèíû, ïîýòîìó ñâàðêó ñëåäóåò íà÷èíàòü íà âõîäíûõ, à çàêàí÷èâàòü íà âûõîäíûõ òåõíîëîãè÷åñêèõ ïëàíêàõ (ðèñ. 14.3), êîòîðûå ïîñëå îñòûâàíèÿ øâà óäàëÿþò. Ðàçäåëêà êðîìîê âõîäíûõ è âûõîäíûõ òåõíîëîãè÷åñêèõ ïëàíîê äîëæíà áûòü òàêàÿ æå, êàê è êðîìîê îñíîâíîãî ñîåäèíåíèÿ. Âõîäíûå è âûõîäíûå òåõíîëîãè÷åñêèå ïëàíêè ÿâëÿþòñÿ òàêæå è ñêðåïëÿþùèìè ýëåìåíòàìè ïðè ñáîðêå, ïîýòîìó èõ ñëåäóåò ïðèâàðèâàòü ïîêðûòûìè ýëåêòðîäàìè, ïðåäíàçíà÷åííûìè äëÿ ñâàðêè ñòàëè äàííîé ìàðêè, îáÿçàòåëüíî ñ ïîëíûì ïðîâàðîì. Åñëè ïðîâàð áóäåò íåïîëíûì, òî â íà÷àëå øâà âîçìîæíî îáðàçîâàíèå ïðîäîëüíûõ ãîðÿ÷èõ òðåùèí, êîòîðûå ìîãóò ðàñïðîñòðàíÿòüñÿ è íà îñíîâíîé øîâ. 14.3. Режимы сварки под флюсом Ðåæèì àâòîìàòè÷åñêîé ñâàðêè ïîä ôëþñîì âêëþ÷àåò â ñåáÿ ðÿä ïàðàìåòðîâ. Îñíîâíûå èç íèõ — ñèëà ñâàðî÷íîãî òîêà, íàïðÿæåíèå äóãè, ñêîðîñòü ñâàðêè, äèàìåòð ýëåêòðîäà, ðîä è ïîëÿðíîñòü òîêà. Äîïîëíèòåëüíûå ïàðàìåòðû — âûëåò ýëåêòðîäà, íàêëîí ýëåêòðîäà è äð. Ïàðàìåòðû ðåæèìà ñâàðêè âûáèðàþò èñõîäÿ èç òîëùèíû ñâàðèâàåìîãî ìåòàëëà è òðåáóåìîé ôîðìû ñâàðíîãî øâà, êîòîðàÿ îïðåäåëÿåòñÿ ãëóáèíîé ïðîïëàâëåíèÿ è øèðèíîé øâà. Ðåæèì ñâàðêè îïðåäåëÿþò ïî ýêñïåðèìåíòàëüíûì (ñïðàâî÷íûì) òàáëèöàì 157
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж èëè ïðèáëèæåííûì ðàñ÷åòîì ñ ïîñëåäóþùåé ïðîâåðêîé íà òåõíîëîãè÷åñêèõ ïðîáàõ. Îáû÷íî ðåæèì ñâàðêè âûáèðàþò â ñëåäóþùåì ïîðÿäêå: â çàâèñèìîñòè îò òîëùèíû ñâàðèâàåìîãî ìåòàëëà âûáèðàþò äèàìåòð ýëåêòðîäíîé ïðîâîëîêè, çàòåì â çàâèñèìîñòè îò äèàìåòðà óñòàíàâëèâàþò ñèëó ñâàðî÷íîãî òîêà, äàëåå ñêîðîñòü ïîäà÷è ýëåêòðîäà è ñêîðîñòü ñâàðêè. Ðåæèìû àâòîìàòè÷åñêîé ñâàðêè ïîä ôëþñîì ñëåäóþùèå: Òîëùèíà ìåòàëëà, ìì ................................. 5 Äèàìåòð ýëåêòðîäà, ìì .............................. 3 Ñâàðî÷íûé òîê, À ....................................... 450 ¾ 500 Íàïðÿæåíèå äóãè,  .................................... 32 ¾ 34 Ñêîðîñòü ñâàðêè, ì/÷ .................................. 35 10 5 700 ¾ 750 34 ¾ 36 30 Îò ñèëû ñâàðî÷íîãî òîêà çàâèñèò òåïëîâàÿ ìîùíîñòü äóãè. Ïðè óâåëè÷åíèè ñèëû òîêà êîëè÷åñòâî âûäåëÿþùåéñÿ òåïëîòû âîçðàñòàåò è óâåëè÷èâàåòñÿ äàâëåíèå äóãè íà âàííó. Ýòî ïðèâîäèò ê óâåëè÷åíèþ ãëóáèíû ïðîïëàâëåíèÿ îñíîâíîãî ìåòàëëà è äîëè ó÷àñòèÿ åãî â ôîðìèðîâàíèè øâîâ. Øèðèíà øâà ïðè ýòîì èçìåíÿåòñÿ ìàëî (ðèñ. 14.4, à). Ïðè óâåëè÷åíèè äèàìåòðà ýëåêòðîäíîé ïðîâîëîêè è íåèçìåííîì ñâàðî÷íîì òîêå ïëîòíîñòü òîêà íà ýëåêòðîäå óìåíüøàåòñÿ, îäíîâðåìåííî óñèëèâàåòñÿ áëóæäàíèå äóãè ìåæäó êîíöîì ýëåêòðîäà è ïîâåðõíîñòüþ ñâàðî÷íîé âàííû, ÷òî ïðèâîäèò ê âîçðàñòàíèþ øèðèíû øâà è óìåíüøåíèþ ãëóáèíû ïðîâàðà. È íàîáîðîò, Ðèñ. 14.4. Âëèÿíèå ïàðàìåòðîâ ðåæèìà ñâàðêè íà ôîðìó øâà: à — ñâàðî÷íîãî òîêà; á — íàïðÿæåíèÿ äóãè; ⠗ ñêîðîñòè ñâàðêè 158
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж ïðè óìåíüøåíèè äèàìåòðà ýëåêòðîäíîé ïðîâîëîêè ïëîòíîñòü òîêà â íåé óâåëè÷èâàåòñÿ, óìåíüøàåòñÿ áëóæäàíèå äóãè, ïðîèñõîäèò êîíöåíòðàöèÿ òåïëîòû íà ìàëîé ïëîùàäè ñâàðî÷íîé âàííû è ãëóáèíà ïðîâàðà âîçðàñòàåò, øèðèíà øâà ïðè ýòîì óìåíüøàåòñÿ. Ýòî ïîçâîëÿåò ïðè ñâàðêå òîíêîé ýëåêòðîäíîé ïðîâîëîêîé íà ñðàâíèòåëüíî íåáîëüøèõ òîêàõ ïîëó÷àòü ãëóáîêèé ïðîâàð. Íàïðÿæåíèå äóãè îêàçûâàåò íàèáîëüøåå âëèÿíèå íà øèðèíó øâà (ðèñ. 14.4, á ). Ñ ïîâûøåíèåì íàïðÿæåíèÿ äóãè óâåëè÷èâàþòñÿ åå äëèíà è ïîäâèæíîñòü, â ðåçóëüòàòå ÷åãî âîçðàñòàåò äîëÿ òåïëîòû, èäóùåé íà ïëàâëåíèå ïîâåðõíîñòè îñíîâíîãî ìåòàëëà è ôëþñà. Ýòî ïðèâîäèò ê çíà÷èòåëüíîìó óâåëè÷åíèþ øèðèíû øâà, ïðè÷åì ãëóáèíà ïðîïëàâëåíèÿ óìåíüøàåòñÿ, ÷òî îñîáåííî âàæíî ïðè ñâàðêå òîíêîãî ìåòàëëà. Íåñêîëüêî óìåíüøàåòñÿ è âûñîòà âûïóêëîñòè øâà. Îò ðîäà è ïîëÿðíîñòè òîêà ñ ïîâûøåíèåì íàïðÿæåíèÿ äóãè çàâèñèò óâåëè÷åíèå øèðèíû øâà. Ïðè îäíèõ è òåõ æå íàïðÿæåíèÿõ äóãè øèðèíà øâà ïðè ñâàðêå íà ïîñòîÿííîì òîêå, à â îñîáåííîñòè ïðè îáðàòíîé ïîëÿðíîñòè, çíà÷èòåëüíî áîëüøå øèðèíû øâà, âûïîëíåííîãî íà ïåðåìåííîì òîêå. Õàðàêòåð çàâèñèìîñòè ôîðìû è ðàçìåðîâ øâà îò îñíîâíûõ ïàðàìåòðîâ ðåæèìîâ ñâàðêè ïðè ïåðåìåííîì òîêå ïðèìåðíî òàêîé æå, êàê è ïðè ïîñòîÿííîì. Îäíàêî ïîëÿðíîñòü ïîñòîÿííîãî òîêà îêàçûâàåò ðàçëè÷íîå âëèÿíèå íà ãëóáèíó ïðîïëàâëåíèÿ, ÷òî îáúÿñíÿåòñÿ ðàçíûì êîëè÷åñòâîì òåïëîòû, âûäåëÿåìîé íà êàòîäå è àíîäå. Ïðè äóãîâîé ñâàðêå ïîä ôëþñîì ïîñòîÿííûì òîêîì ïðèìåíÿåòñÿ, êàê ïðàâèëî, îáðàòíàÿ ïîëÿðíîñòü. Ñêîðîñòü ñâàðêè (ðèñ. 14.4, â) âëèÿåò íà ãëóáèíó ïðîïëàâëåíèÿ è øèðèíó øâà. Ñíà÷àëà ïðè óâåëè÷åíèè ñêîðîñòè ñâàðêè ñòîëá äóãè âñå áîëüøå âûòåñíÿåò æèäêèé ìåòàëë, òîëùèíà ïðîñëîéêè æèäêîãî ìåòàëëà ïîä äóãîé óìåíüøàåòñÿ è ãëóáèíà ïðîïëàâëåíèÿ âîçðàñòàåò. Ïðè äàëüíåéøåì óâåëè÷åíèè ñêîðîñòè ñâàðêè (áîëåå 40 ¾ 50 ì/÷) çàìåòíî óìåíüøàåòñÿ ïîãîííàÿ ýíåðãèÿ è ãëóáèíà ïðîïëàâëåíèÿ íà÷èíàåò óìåíüøàòüñÿ. Âî âñåõ ñëó÷àÿõ ïðè óâåëè÷åíèè ñêîðîñòè ñâàðêè øèðèíà ïîñòîÿííî óìåíüøàåòñÿ. Ïðè ñêîðîñòè ñâàðêè áîëåå 70 ¾ 80 ì/÷ îñíîâíîé ìåòàëë íå óñïåâàåò äîñòàòî÷íî ïðîãðåâàòüñÿ, â ðåçóëüòàòå ÷åãî ïî îáåèì ñòîðîíàì øâà âîçìîæíû íåñïëàâëåíèÿ êðîìîê èëè ïîäðåçû. Ïðè íåîáõîäèìîñòè âåäåíèÿ ñâàðêè íà áîëüøèõ ñêîðîñòÿõ ïðèìåíÿþò ñïåöèàëüíûå ìåòîäû (äâóõäóãîâàÿ ñâàðêà, ñâàðêà òðåõôàçíîé äóãîé è äð.). Ñêîðîñòü ïîäà÷è ýëåêòðîäíîé ïðîâîëîêè òåñíî ñâÿçàíà ñ ñèëîé ñâàðî÷íîãî òîêà è íàïðÿæåíèåì äóãè. Äëÿ óñòîé÷èâîãî ïðîöåññà ñâàðêè ñêîðîñòü ïîäà÷è ýëåêòðîäíîé ïðîâîëîêè äîëæíà áûòü ðàâíà ñêîðîñòè åå ïëàâëåíèÿ. Ïðè íåäîñòàòî÷íîé ñêîðîñòè ïîäà÷è ïðîâîëîêè âîçìîæíû ïåðèîäè÷åñêèå îáðûâû äóãè, ïðè ñëèøêîì áîëüøîé ñêîðîñòè ïðîèñõîäÿò ÷àñòûå êîðîòêèå çàìûêàíèÿ ýëåêò159
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж ðîäà íà ñâàðî÷íóþ âàííó. Âñå ýòî âåäåò ê ïîÿâëåíèþ íåïðîâàðîâ è íåóäîâëåòâîðèòåëüíîìó ôîðìèðîâàíèþ øâà. Ñ óâåëè÷åíèåì âûëåòà ýëåêòðîäà âîçðàñòàåò èíòåíñèâíîñòü åãî ïðåäâàðèòåëüíîãî ïîäîãðåâà ïðîõîäÿùèì ñâàðî÷íûì òîêîì. Ýëåêòðîä ïëàâèòñÿ áûñòðåå, à îñíîâíîé ìåòàëë îñòàåòñÿ ñðàâíèòåëüíî õîëîäíûì. Êðîìå òîãî, óâåëè÷èâàåòñÿ äëèíà äóãè, ÷òî ïðèâîäèò ê óìåíüøåíèþ ãëóáèíû ïðîïëàâëåíèÿ è íåêîòîðîìó óâåëè÷åíèþ øèðèíû øâà. Îáû÷íî âûëåò ñîñòàâëÿåò 40 ¾ 60 ìì. Íàêëîí ýëåêòðîäà âäîëü øâà è ïîëîæåíèå äåòàëè òàêæå âëèÿþò íà ôîðìó øâà. Îáû÷íî ñâàðêó âûïîëíÿþò âåðòèêàëüíî ðàñïîëîæåííûì ýëåêòðîäîì, íî â îòäåëüíûõ ñëó÷àÿõ îíà ìîæåò ïðîèçâîäèòüñÿ ñ íàêëîíîì ýëåêòðîäà óãëîì âïåðåä (ðèñ. 14.5, à) èëè óãëîì íàçàä (ðèñ. 14.5, á ) ïî îòíîøåíèþ ê íàïðàâëåíèþ ñâàðêè. Ïðè ñâàðêå óãëîì âïåðåä æèäêèé ìåòàëë ïîäòåêàåò ïîä äóãó, òîëùèíà åãî ïðîñëîéêè óâåëè÷èâàåòñÿ, à ãëóáèíà ïðîïëàâëåíèÿ óìåíüøàåòñÿ. Óìåíüøàåòñÿ òàêæå âûñîòà âûïóêëîñòè øâà, íî çàìåòíî âîçðàñòàåò øèðèíà, ÷òî ïîçâîëÿåò èñïîëüçîâàòü ýòîò ìåòîä ïðè ñâàðêå ìåòàëëà íåáîëüøîé òîëùèíû. Êðîìå òîãî ïðè ñâàðêå óãëîì âïåðåä ëó÷øå ïðîïëàâëÿþòñÿ ñâàðèâàåìûå êðîìêè, ÷òî äàåò âîçìîæíîñòü ïðîèçâîäèòü ñâàðêó íà ïîâûøåííûõ ñêîðîñòÿõ. Ïðè ñâàðêå óãëîì íàçàä æèäêèé ìåòàëë äàâëåíèåì ãàçîâ âûòåñíÿåòñÿ èç-ïîä äóãè, ò. å. òîëùèíà åãî ïðîñëîéêè ïîä äóãîé óìåíüøàåòñÿ, à ãëóáèíà ïðîïëàâëåíèÿ óâåëè÷èâàåòñÿ. Óâåëè÷èâàåòñÿ òàêæå âûñîòà âûïóêëîñòè øâà, íî çíà÷èòåëüíî óìåíüøàåòñÿ åãî øèðèíà. Ââèäó ãëóáîêîãî ïðîïëàâëåíèÿ è íåäîñòàòî÷íîãî ïðîãðåâà ñâàðèâàåìûõ êðîìîê âîçìîæíî íåñïëàâëåíèå îñíîâíîãî ìåòàëëà ñ íàïëàâëåííûì è îáðàçîâàíèå ïîðèñòîñòè øâà. Ó÷èòûâàÿ ýòî, äàííûé ìåòîä ïðèìåíÿþò îãðàíè÷åííî, â îñíîâíîì ïðè ñâàðêå ìåòàëëà áîëüøîé òîëùèíû íà áîëüøèõ ñêîðîñòÿõ, íàïðèìåð ïðè äâóõäóãîâîé ñâàðêå èëè âûïîëíåíèè êîëüöåâûõ øâîâ íåáîëüøîãî äèàìåòðà. Îáû÷íî àâòîìàòè÷åñêàÿ è ìåõàíèçèðîâàííàÿ ñâàðêà ïîä ôëþñîì ïðîèçâîäèòñÿ â íèæíåì ïîëîæåíèè. Âîçìîæíà ñâàðêà íà ïîäúåì (ðèñ. 14.6, à) èëè íà ñïóñê (ðèñ. 14.6, á ). Ïðè ñâàðêå íà ïîäúåì æèäêèé ìåòàëë ïîä äåéñòâèåì ñîáñòâåííîé ìàññû âûòåêàåò èç-ïîä äóãè, òîëùèíà åãî ïðîñëîéêè óìåíüøàåòñÿ, ÷òî ïðèâî- Ðèñ. 14.5. Âëèÿíèå íàêëîíà ýëåêòðîäà ïðè ñâàðêå íà ôîðìó øâà: à — óãëîì âïåðåä; á — óãëîì íàçàä 160
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Ðèñ. 14.6. Âëèÿíèå íàêëîíà äåòàëè íà ôîðìó øâà ïðè ñâàðêå íà ïîäúåì (à) è íà ñïóñê (á) äèò ê óâåëè÷åíèþ ãëóáèíû ïðîïëàâëåíèÿ è óìåíüøåíèþ øèðèíû øâà. Ïðè óãëå íàêëîíà 6 ¾ 8° ïî îáå ñòîðîíû øâà ìîãóò îáðàçîâàòüñÿ ïîäðåçû, óõóäøàþùèå ôîðìó øâà. Ïðè ñâàðêå íà ñïóñê ðàñïëàâëåííûé ìåòàëë ïîäòåêàåò ïîä äóãó, ÷òî ïðèâîäèò ê óâåëè÷åíèþ òîëùèíû åãî ïðîñëîéêè. Ãëóáèíà ïðîïëàâëåíèÿ ïðè ýòîì óìåíüøàåòñÿ. Ýòîò ìåòîä, ïîçâîëÿþùèé íåñêîëüêî óâåëè÷èòü ñêîðîñòü ñâàðêè ïðè õîðîøåì ôîðìèðîâàíèè øâà è íåáîëüøîé ãëóáèíå ïðîïëàâëåíèÿ, ïðèìåíÿåòñÿ ïðè ñâàðêå òîíêîãî ìåòàëëà. Ïðè óãëå íàêëîíà áîëåå 15 ¾ 20° ïðîèñõîäèò ñèëüíîå ðàñòåêàíèå ýëåêòðîäíîãî ìåòàëëà, êîòîðûé òîëüêî íàòåêàåò íà ïîâåðõíîñòü ñâàðèâàåìîãî èçäåëèÿ, íî íå ñïëàâëÿåòñÿ ñ íèì, ïîýòîìó ýòîò ìåòîä íå ïðèìåíÿåòñÿ. Âëèÿíèå íà ôîðìó øâà è ãëóáèíó ïðîïëàâëåíèÿ îêàçûâàþò ìàðêà ôëþñà è åãî ãðàíóëÿöèÿ. Ðàçëè÷íûå ôëþñû îáëàäàþò ðàçíûìè ñòàáèëèçèðóþùèìè ñâîéñòâàìè, ñ ïîâûøåíèåì êîòîðûõ óâåëè÷èâàþòñÿ äëèíà äóãè è åå íàïðÿæåíèå, â ðåçóëüòàòå ÷åãî âîçðàñòàåò øèðèíà øâà è óìåíüøàåòñÿ ãëóáèíà ïðîïëàâëåíèÿ. ×åì êðóïíåå ôëþñ, òåì ìåíüøå åãî îáúåìíàÿ ìàññà. Ôëþñû ñ ìàëîé îáúåìíîé ìàññîé (êðóïíîçåðíèñòûå ñòåêëîâèäíûå è ïåìçîâèäíûå) îêàçûâàþò ìåíüøåå äàâëåíèå íà ãàçîâóþ ïîëîñòü çîíû ñâàðêè, ÷òî ñïîñîáñòâóåò ïîëó÷åíèþ áîëåå øèðîêîãî øâà ñ ìåíüøåé ãëóáèíîé ïðîïëàâëåíèÿ. Ïðèìåíåíèå ìåëêîçåðíèñòîãî ôëþñà ñ áîëüøåé îáúåìíîé ìàññîé ïðèâîäèò ê óâåëè÷åíèþ ãëóáèíû ïðîïëàâëåíèÿ è óìåíüøåíèþ øèðèíû øâà. 14.4. Сварка под флюсом стыковых и угловых швов Ñòûêîâûå ñîåäèíåíèÿ ÿâëÿþòñÿ íàèáîëåå òåõíîëîãè÷íûìè â èñïîëíåíèè è ðàáîòîñïîñîáíûìè â ýêñïëóàòàöèè. Îíè ìîãóò áûòü îäíî- è äâóñòîðîííèìè. Ïðè ñâàðêå îäíîñòîðîííèõ ñòûêîâûõ ñîåäèíåíèé ñóùåñòâóåò îïàñíîñòü âûòåêàíèÿ æèäêîãî ìåòàëëà â çàçîð è îáðàçîâàíèÿ ïðîæîãîâ. Äëÿ ïðåäîòâðàùåíèÿ ýòîãî ïðèìåíÿþò ðÿä òåõíîëîãè÷åñêèõ ìåð: ñâàðêó íà ôëþñîâîé ïîäóøêå, ïîäêëàäêå èç ìåäè, îñòàþùåéñÿ ïîäêëàäêå, ñâàðêó ïî ðó÷íîé ïîäâàðêå êîðíÿ øâà è äð. (ðèñ. 14.7, 14.8). 161
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Ðèñ. 14.7. Ôëþñîâàÿ ïîäóøêà: à — ïîäæàòèå ñæàòûì âîçäóõîì; á — ïîäæàòèå çà ñ÷åò ìàññû èçäåëèÿ; 1 — øëàíã; 2 — ôëþñ Ñâàðêà íà ôëþñîâîé ïîäóøêå. Ôëþñîâîé ïîäóøêîé íàçûâàþò óïëîòíåííûé ñëîé ìåëêîãî ôëþñà, êîòîðûé ïðèæèìàþò ê îáðàòíîé ñòîðîíå ñâàðíîãî ñîåäèíåíèÿ â ïðîöåññå åãî ñâàðêè. Ïðè ïîäà÷å ñæàòîãî âîçäóõà â ýëàñòè÷íûé øëàíã 1 (ñì. ðèñ. 14.7, à) ïîñëåäíèé ðàñøèðÿåòñÿ è ïðèæèìàåò ñëîé ôëþñà 2 ê ñâàðèâàåìîìó ñòûêó.  ïðîöåññå ñâàðêè êðîìêè ïîëíîñòüþ ïðîïëàâëÿþòñÿ, è îáðàçóåòñÿ øîâ ñ âûïóêëîñòÿìè ñ âåðõíåé è íèæíåé ñòîðîíû. Ïðè ñâàðêå èçäåëèé ñ äîñòàòî÷íîé ìàññîé ïðèæàòèå ê ôëþñîâîé ïîäóøêå ïðîèñõîäèò çà ñ÷åò ìàññû ñàìîãî èçäåëèÿ (ñì. ðèñ. 14.7, á ).  ïðîöåññå ñâàðêè ñëîé ôëþñà ïðåäîõðàíÿåò ìåòàëë ñâàðî÷íîé âàííû îò ïðîòåêàíèÿ, çàùèùàåò åãî îò âçàèìîäåéñòâèÿ ñ âîçäóõîì è ñïîñîáñòâóåò ôîðìèðîâàíèþ îáðàòíîé ñòîðîíû øâà. Ñâàðêà íà ìåäíîé ïîäêëàäêå. Ñúåìíûå ìåäíûå ïîäêëàäêè (ñì. ðèñ. 14.8, à) ïðèìåíÿþò ïðè ñâàðêå ìåòàëëà íåáîëüøèõ òîëùèí. Ïîäêëàäêè ìîãóò èìåòü ñïåöèàëüíûå ôîðìèðóþùèå êàíàâêè äëÿ ôîðìèðîâàíèÿ âàëèêà ñ îáðàòíîé ñòîðîíû øâà, êàíàëû äëÿ ïðîïóñêàíèÿ îõëàæäàþùåé âîäû, îòâåðñòèÿ äëÿ ïîäà÷è çàùèòíîãî Ðèñ. 14.8. Ïîäêëàäêè äëÿ ñâàðêè ñòûêîâûõ øâîâ: à — ìåäíûå; á — ôëþñîìåäíûå; ⠗ îñòàþùèåñÿ; 㠗 ïîëêà â ëèñòå 162
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж ãàçà ñ îáðàòíîé ñòîðîíû øâà. Îäíèì èç âàðèàíòîâ ñâàðêè ÿâëÿåòñÿ ñïîñîá ñ èñïîëüçîâàíèåì ôëþñîìåäíîé ïîäêëàäêè (ñì. ðèñ. 14.8, á ).  ýòîì ñëó÷àå â ìåäíîé ïîäêëàäêå äåëàþò øèðîêóþ êàíàâêó (øèðèíîé 12 ¾ 20 ìì, ãëóáèíîé 1,5 ¾ 2,5 ìì), â êîòîðóþ ïåðåä ñâàðêîé çàñûïàþò ñëîé ìåëêîãî ôëþñà. Ñëîé ôëþñà âûïîëíÿåò òå æå ôóíêöèè, ÷òî è ïðè ñâàðêå íà ôëþñîâîé ïîäóøêå, è îäíîâðåìåííî çàùèùàåò ìåäíóþ ïîäêëàäêó îò ïðèâàðèâàíèÿ ê ñòûêó. Ïîñëå ñâàðêè èñïîëüçîâàííûé ñëîé ôëþñà ñíèìàþò è çàñûïàþò ñâåæèé. Ñâàðêà íà îñòàþùåéñÿ ïîäêëàäêå. Îñòàþùåéñÿ ïîäêëàäêîé (ñì. ðèñ. 14.8, â) ñ÷èòàþò óçêóþ ïëàñòèíó èç îäíîòèïíîãî ñî ñâàðèâàåìûì ìåòàëëà, ïðèêðåïëÿåìóþ ñ îáðàòíîé ñòîðîíû ñòûêà äëÿ ïðåäîòâðàùåíèÿ ïðîòåêàíèÿ ðàñïëàâëåííîãî ìåòàëëà ñâàðî÷íîé âàííû è îáðàçîâàíèÿ ïðîæîãîâ è îñòàþùóþñÿ ïîñëå ñâàðêè. Îñòàþùàÿñÿ ïîäêëàäêà îáû÷íî ïðèìåíÿåòñÿ â çàâèñèìîñòè îò òîëùèíû ñâàðèâàåìîãî ìåòàëëà øèðèíîé 10 ¾ 40 ìì è òîëùèíîé 2 ¾ 4 ìì. Ïîäêëàäêà ïëîòíî ïîäãîíÿåòñÿ ïîä íèæíþþ ñòîðîíó ñòûêà è çàêðåïëÿåòñÿ ïðèõâàòêàìè. Ïðè ñâàðêå ïîäêëàäêà ïðèâàðèâàåòñÿ ê ñâàðèâàåìîìó ñîåäèíåíèþ, ÷òî îáåñïå÷èâàåò ïîëíûé ïðîâàð ñâàðèâàåìûõ êðîìîê. Òàêîé ïðèåì èñïîëüçóþò â òåõ ñëó÷àÿõ, êîãäà íåâîçìîæíî ïðèìåíåíèå ñúåìíîé ïîäêëàäêè. Îñòàþùàÿñÿ ïîäêëàäêà íå äîëæíà ìåøàòü â ðàáîòå èçäåëèÿ ïðè ýêñïëóàòàöèè è òðåáóåò äîïîëíèòåëüíîãî ðàñõîäà ìåòàëëà, ïîýòîìó òàêîé âàðèàíò ïðèìåíÿåòñÿ îãðàíè÷åííî. Ñâàðêà ïî ïîäâàðî÷íîìó øâó. Ñâàðêà ïî ïîäâàðî÷íîìó øâó èñïîëüçóåòñÿ ïðè íåâîçìîæíîñòè îáåñïå÷åíèÿ êà÷åñòâåííîé ñáîðêè ñòûêîâ è îòñóòñòâèè ñïåöèàëüíûõ ïðèñïîñîáëåíèé, ïðåäîòâðàùàþùèõ ïðîòåêàíèå æèäêîãî ìåòàëëà. Ïðè äâóñòîðîííåé ñâàðêå ñòûêîâîå ñîåäèíåíèå ñîáèðàþò ñ îäèíàêîâûì çàçîðîì ïî âñåé äëèíå ñòûêà. Ñâàðêó ñ îäíîé ñòîðîíû ïðîèçâîäÿò íà âåñó ñ îáåñïå÷åíèåì ïðîïëàâëåíèÿ íà ãëóáèíó 60 ¾ 70 % îò òîëùèíû ëèñòîâ, ïîñëå ÷åãî ñâàðèâàþò øîâ ñ îáðàòíîé ñòîðîíû ñòûêà. Ïðè íåðàâíîìåðíîì çàçîðå â ñòûêå ïåðâûé ïðîõîä ìîæíî ïðîâîäèòü íà ïîäêëàäêå (ôëþñîâîé èëè ôëþñîìåäíîé). Ñâàðêó ìåòàëëà áîëüøîé òîëùèíû ïðîèçâîäÿò ìíîãîñëîéíûìè øâàìè ñ ïðåäâàðèòåëüíîé ðàçäåëêîé êðîìîê. Äâóñòîðîííÿÿ ñâàðêà ìåíåå ïðîèçâîäèòåëüíà, íî è ìåíåå ÷óâñòâèòåëüíà ê êîëåáàíèÿì ðåæèìà è íå òðåáóåò ñïåöèàëüíûõ ïðèñïîñîáëåíèé äëÿ ôîðìèðîâàíèÿ îáðàòíîé ñòîðîíû øâà. Óãëîâûå øâû ìîãóò âûïîëíÿòüñÿ âåðòèêàëüíî èëè íàêëîííî ðàñïîëîæåííûì ýëåêòðîäîì. Ñâàðêó âåðòèêàëüíûì ýëåêòðîäîì ÷àùå âñåãî ïðèìåíÿþò ïðè âûïîëíåíèè øâà «â ëîäî÷êó». Ñâàðêà «â ëîäî÷êó» îáåñïå÷èâàåò õîðîøåå ôîðìèðîâàíèå øâà è ìîæåò âûïîëíÿòüñÿ ïðè ñèììåòðè÷íîì èëè íåñèììåòðè÷íîì ðàñïîëîæåíèè ñâàðèâàåìûõ ëèñòîâ. Êðîìå òîãî, ñâàðêó âåðòèêàëüíûì ýëåêòðîäîì ïðèìåíÿþò ïðè èçãîòîâëåíèè íàõëåñòî÷íîãî ñîåäèíåíèÿ ñ îïëàâëåíèåì âåðõíåé ÷àñòè êðîìêè èëè ñ ïðîïëàâëåíèåì âåðõ163
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж íåãî ëèñòà. Ñâàðêó íàêëîííûì ýëåêòðîäîì ïðèìåíÿþò òîãäà, êîãäà èçäåëèå íåëüçÿ óñòàíîâèòü â ïîëîæåíèå «ëîäî÷êè». Ïðè ñâàðêå íàêëîííûì ýëåêòðîäîì ñóùåñòâóåò îïàñíîñòü îáðàçîâàíèÿ ïîäðåçîâ íà âåðòèêàëüíîì ëèñòå è íàïëûâîâ ñ íåïðîâàðàìè — íà ãîðèçîíòàëüíîì, ÷òî îñîáåííî ÷àñòî íàáëþäàåòñÿ ïðè ñâàðêå øâîâ ñ êàòåòîì áîëåå 8 ìì, ïîýòîìó ñâàðêó øâîâ áîëüøèõ ñå÷åíèé ïðîèçâîäÿò â íåñêîëüêî ïðîõîäîâ. 14.5. Сварка под флюсом кольцевых швов Êîëüöåâûå øâû ïðèìåíÿþò ïðè ñâàðêå ñòûêîâ òðóá è îáå÷àåê, ïðèâàðêå äíèù, ôëàíöåâ, à òàêæå äðóãèõ äåòàëåé ïðè ñâàðêå öèëèíäðè÷åñêèõ ñîñóäîâ. Äëÿ ïðåäîòâðàùåíèÿ ïðîòåêàíèÿ æèäêîãî ìåòàëëà è øëàêà â çàçîð ïåðâûé ñëîé ñòûêîâîãî êîëüöåâîãî øâà òðóá áîëüøîãî äèàìåòðà âûïîëíÿþò íà ôëþñîðåìåííîé ïîäóøêå (ðèñ. 14.9), ïðåäñòàâëÿþùåé ñîáîé ïðîðåçèíåííûé ðåìåíü, èìåþùèé ôîðìó ëîòêà, â êîòîðûé â ïðîöåññå ñâàðêè íåïðåðûâíî ïîäàåòñÿ ìåëêîçåðíèñòûé ôëþñ. Ñâàðêà ïåðâûì ñëîåì ïðîèçâîäèòñÿ èçíóòðè ñîñóäà, à ïîñëåäóþùèìè — ñíàðóæè. Ïðè ñâàðêå êîëüöåâûìè øâàìè äèàìåòðîì äî 800 ìì ÷àñòî ïðèìåíÿþò ôëþñîìåäíûå ïîäêëàäêè, êîòîðûå ìîãóò áûòü íåïîäâèæíûìè (ðèñ. 14.10, à) èëè ïåðåêàòû- Ðèñ. 14.9. Ôëþñîðåìåííàÿ ïîäóøêà äëÿ ñâàðêè êîëüöåâûõ øâîâ Ðèñ. 14.10. Ôëþñîìåäíûå ïîäêëàäêè äëÿ ñâàðêè êîëüöåâûõ øâîâ: à — íåïîäâèæíûå; á — ïåðåêàòûâàþùèåñÿ 164
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж âàþùèìèñÿ (ðèñ. 14.10, á ). Åñëè ôëþñîðåìåííûå ïîäóøêè èëè ôëþñîìåäíûå ïîäêëàäêè îòñóòñòâóþò, òî ìåñòà ñ ïîâûøåííûì çàçîðîì ìîæíî ïîäâàðèâàòü âðó÷íóþ. Ïðè ñâàðêå êîëüöåâûìè øâàìè ñîñóäîâ ìàëîãî äèàìåòðà (100 ¾ 200 ìì) ôëþñîâàÿ ïîäóøêà ìîæåò áûòü îáðàçîâàíà çàïîëíåíèåì âñåé âíóòðåííåé ïîëîñòè èçäåëèÿ ìåëêîçåðíèñòûì ôëþñîì. Ðèñ. 14.11. ÔëþñîóäåðæèâàþÂîçìîæíà òàêæå ñâàðêà íà îñòàþùåé- ùåå óñòðîéñòâî äëÿ ñâàðêè êîëüöåâûõ øâîâ: ñÿ ïîäêëàäêå — êîëüöå. 1 — ýëåêòðîä Äëÿ óäåðæàíèÿ íåðàñïëàâëåííîãî ôëþñà íà öèëèíäðè÷åñêîé ïîâåðõíîñòè íåáîëüøîãî äèàìåòðà ïðèìåíÿþò ñïåöèàëüíûå ôëþñîóäåðæèâàþùèå óñòðîéñòâà (ðèñ. 14.11), óêðåïëÿåìûå íà ãîëîâêå àâòîìàòà. Ïðè ñâàðêå êîëüöåâûìè øâàìè äèàìåòðîì äî 800 ìì äîïîëíèòåëüíóþ òðóäíîñòü ñîçäàåò ñòåêàíèå æèäêîãî ìåòàëëà è øëàêà ñ öèëèíäðè÷åñêîé ïîâåðõíîñòè. Äëÿ ïðåäîòâðàùåíèÿ ýòîãî ÿâëåíèÿ ýëåêòðîäíàÿ ïðîâîëîêà óñòàíàâëèâàåòñÿ ñî ñìåùåíèåì ñ çåíèòà íà 15 ¾ 75 ìì â çàâèñèìîñòè îò òîëùèíû ñâàðèâàåìîãî ìåòàëëà â ñòîðîíó, ïðîòèâîïîëîæíóþ íàïðàâëåíèþ âðàùåíèÿ èçäåëèÿ. Âåëè÷èíà ñìåùåíèÿ çàâèñèò îò äèàìåòðà èçäåëèÿ, à òàêæå ðåæèìà ñâàðêè. Ïðè ñëèøêîì áîëüøîì ñìåùåíèè æèäêèé ìåòàëë è øëàê ìîãóò ñòåêàòü â îáðàòíóþ ñòîðîíó. Контрольные вопросы 1. Êàêîâû îñîáåííîñòè ñâàðêè ïîä ñëîåì ôëþñà? 2. Êàêèå ïðèìåíÿþòñÿ ñïîñîáû ïîäãîòîâêè è ñáîðêè äåòàëåé äëÿ ñâàðêè ïîä ôëþñîì? 3. Íàçîâèòå ïàðàìåòðû, îïðåäåëÿþùèå óñëîâèÿ ïðè ñâàðêå ïîä ôëþñîì. 4. Êàêîâà ðîëü ïàðàìåòðîâ ðåæèìà ñâàðêè â ôîðìèðîâàíèè øâîâ? 5. Êàêîâû òåõíîëîãèÿ è îñîáåííîñòè âûïîëíåíèÿ ñâàðêîé ïîä ôëþñîì ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé ñî ñòûêîâûìè, óãëîâûìè è êîëüöåâûìè øâàìè? 6. Êàê ïðåäîòâðàòèòü ïîÿâëåíèå ïðîæîãîâ ïðè ñâàðêå ïîä ôëþñîì? 7. Âîçìîæíà ëè ñâàðêà ïîä ôëþñîì ïîòîëî÷íûõ øâîâ? 165
ТЕХНОЛОГИЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ДУГОВОЙ СВАРКИ В ЗАЩИТНЫХ ГАЗАХ 15.1. Особенности сварки в защитных газах Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Гл а в а 15 Îòëè÷èòåëüíîé îñîáåííîñòüþ äóãîâîé ñâàðêè â çàùèòíûõ ãàçàõ ÿâëÿåòñÿ çàùèòà ðàñïëàâëåííûõ è íàãðåòûõ äî âûñîêîé òåìïåðàòóðû îñíîâíîãî è ýëåêòðîäíîãî ìåòàëëîâ îò âðåäíîãî âëèÿíèÿ âîçäóõà çàùèòíûìè ãàçàìè, îáåñïå÷èâàþùèìè ôèçè÷åñêóþ èçîëÿöèþ ìåòàëëà è çîíû ñâàðêè îò êîíòàêòà ñ âîçäóõîì è çàäàííóþ àòìîñôåðó â çîíå ñâàðêè. Èñïîëüçóþò èíåðòíûå è àêòèâíûå çàùèòíûå ãàçû (ñì. ïîäðàçä. 9.4). Ïðè äóãîâîé ñâàðêå ïðèìåíÿþò äâà îñíîâíûõ ñïîñîáà ãàçîâîé çàùèòû: ìåñòíóþ è îáùóþ â êàìåðàõ (ñâàðêà â êîíòðîëèðóåìîé ñðåäå). Íàèáîëåå ðàñïðîñòðàíåííîé ÿâëÿåòñÿ ñòðóéíàÿ ìåñòíàÿ çàùèòà â ïîòîêå ãàçà, èñòåêàþùåãî èç ñîïëà ñâàðî÷íîé ãîðåëêè. Êà÷åñòâî ñòðóéíîé çàùèòû çàâèñèò îò êîíñòðóêöèè è ðàçìåðîâ ñîïëà 3 (ðèñ. 15.1), ðàñõîäà çàùèòíîãî ãàçà è ðàññòîÿíèÿ Ñ îò ñðåçà ñîïëà äî ïîâåðõíîñòè ñâàðèâàåìîãî ìàòåðèàëà. Ðàçëè÷àþò äâå îáëàñòè ãàçîâîãî ïîòîêà: ÿäðî ñòðóè 2 è ïåðèôåðèéíûé ó÷àñòîê 1. Ïðè èñòå÷åíèè â îêðóæàþùóþ âîçäóøíóþ ñðåäó â ÿäðå ñòðóè 2 ñîõðàíÿþòñÿ ñêîðîñòü è ñîñòàâ ãàçà, èìåþùèåñÿ íà ñðåçå ñîïëà. Ïåðèôåðèéíûé æå ó÷àñòîê ñòðóè 3 ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé îáëàñòü, â êîòîðîé çàùèòíûé ãàç ñìåøèâàåòñÿ ñ îêðóæàþùèì âîçäóõîì, à ñêîðîñòü â ëþáîì ñå÷åíèè ïî äëèíå ïîòîêà èçìåíÿåòñÿ îò ïåðâîíà÷àëüíîé (èìåþùåéñÿ íà ñðåçå ñîïëà) äî íóëåâîé íà âíåøíåé ãðàíèöå ñòðóè, ïîýòîìó íàäåæíàÿ çàùèòà ìåòàëëà ìîæåò îñóùåñòâëÿòüñÿ òîëüêî â ïðåäåëàõ ÿäðà ïîòîêà. ×åì áîëüøå äëèíà ÿäðà Í ýòîãî ó÷àñòêà, òåì âûøå åãî çàùèòíûå ñâîéñòâà. Ìàêñèìàëüíàÿ äëèíà Í íàáëþäàåòñÿ ïðè ëàìèíàðíîì èñòå÷åíèè ãàçà èç ñîïëà. Ïðè òóðáóÐèñ. 15.1. Ñõåìà ãàçîâîãî ïîòîêà ëåíòíîì õàðàêòåðå èñòå÷åíèÿ ãàçà òàêîå ñòðîåíèå ïîòîêà íàðóøàåòèç ñîïëà ñâàðî÷íîé ãîðåëêè: ñÿ, è çàùèòíûå ñâîéñòâà åãî ðåçêî 1 — ïåðèôåðèéíûé ó÷àñòîê; 2 — ÿäðî ñòðóè; 3 — ñîïëî; Í — äëèíà ïàäàþò. Õàðàêòåð èñòå÷åíèÿ çàâèÿäðà; Ñ — ðàññòîÿíèå îò ñîïëà äî ñèò îò êîíôèãóðàöèè ïðîòî÷íîé äåòàëè; D — äèàìåòð ñîïëà ÷àñòè ñîïëà, åãî ðàçìåðîâ è ðàñõî166
à — êîíè÷åñêàÿ; á — öèëèíäðè÷åñêàÿ; ⠗ ïðîôèëèðîâàííàÿ Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Ðèñ. 15.2. Ôîðìû ñîïåë ñâàðî÷íûõ ãîðåëîê: äà ãàçà. Íà ïðàêòèêå ïðèìåíÿþò òðè âèäà ñîïåë: êîíè÷åñêèå, öèëèíäðè÷åñêèå è ïðîôèëèðîâàííûå (ðèñ. 15.2). Ðàñõîä çàùèòíîãî ãàçà âûáèðàþò îïòèìàëüíûì äëÿ îáåñïå÷åíèÿ èñòå÷åíèÿ ñòðóè, áëèçêîãî ê ëàìèíàðíîìó. Äëÿ óëó÷øåíèÿ ìåñòíîé ñòðóéíîé çàùèòû íà âõîäå â ñîïëî â ãîðåëêå óñòàíàâëèâàþò ìåëêèå ñåòêè, ïîðèñòûå ìàòåðèàëû è ò. ï., ïîçâîëÿþùèå äîïîëíèòåëüíî âûðàâíèâàòü ïîòîê ãàçà íà âûõîäå èç ñîïëà. Ïðè ñâàðêå ñî ñòðóéíîé çàùèòîé âîçìîæåí ïîäñîñ âîçäóõà â çîíó ñâàðêè. Äëÿ óëó÷øåíèÿ è óâåëè÷åíèÿ îáëàñòè çàùèòû, îñîáåííî ïðè ñâàðêå àêòèâíûõ ìàòåðèàëîâ, ê ñîïëó ãîðåëêè êðåïÿò äîïîëíèòåëüíûå êîëïàêè-ïðèñòàâêè. Ðèñ. 15.3. Ñõåìû ïîñòîâ äëÿ ñâàðêè â çàùèòíûõ ãàçàõ: à — íåïëàâÿùèìñÿ ýëåêòðîäîì â èíåðòíîì ãàçå íà ïðÿìîé ïîëÿðíîñòè; á — íà ïåðåìåííîì òîêå; ⠗ íà ïîñòîÿííîì òîêå îáðàòíîé ïîëÿðíîñòè; À — àìïåðìåòð; V — âîëüòìåòð 167
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Íàèáîëåå ýôôåêòèâíîé ÿâëÿåòñÿ îáùàÿ çàùèòà â êàìåðàõ ñ êîíòðîëèðóåìîé ñðåäîé. Êàìåðû çàïîëíÿþò èíåðòíûì ãàçîì âûñîêîé ÷èñòîòû ïîä íåáîëüøèì èçáûòî÷íûì äàâëåíèåì (0,005 ¾ 0,010 ÌÏà), â êàìåðå ðàñïîëàãàþòñÿ ñâàðèâàåìîå èçäåëèå è ñâàðî÷íîå îáîðóäîâàíèå (àâòîìàò). Ñâàðêó ïðîèçâîäÿò âíóòðè êàìåðû èçîëèðîâàííî îò âîçäóøíîé ñðåäû. Òàêîé ñïîñîá çàùèòû îáû÷íî èñïîëüçóþò ïðè ñâàðêå èçäåëèé èç õèìè÷åñêè àêòèâíûõ ìåòàëëîâ (òèòàí, öèðêîíèé, òàíòàë, ìîëèáäåí è äð.). Äîñòîèíñòâà ñâàðêè â çàùèòíûõ ãàçàõ — âûñîêàÿ ïðîèçâîäèòåëüíîñòü, âûñîêîå êà÷åñòâî çàùèòû, äîñòóïíîñòü íàáëþäåíèÿ çà ïðîöåññîì ãîðåíèÿ äóãè, ïðîñòîòà ìåõàíèçàöèè è àâòîìàòèçàöèè, âîçìîæíîñòü ñâàðêè â ðàçëè÷íûõ ïðîñòðàíñòâåííûõ ïîëîæåíèÿõ. Ñâàðêà â çàùèòíûõ ãàçàõ ìîæåò âûïîëíÿòüñÿ íåïëàâÿùèìñÿ è ïëàâÿùèìñÿ ýëåêòðîäàìè. Íà ðèñ. 15.3 ïðèâåäåíû ñõåìû ïîñòîâ äëÿ ðàçëè÷íûõ âàðèàíòîâ äóãîâîé ñâàðêè â çàùèòíûõ ãàçàõ. 15.2. Подготовка деталей и режимы сварки в защитных газах Òðåáîâàíèÿ ê ïîäãîòîâêå äåòàëåé ïîä ñâàðêó â çàùèòíûõ ãàçàõ â îñíîâíîì àíàëîãè÷íû òðåáîâàíèÿì, ïðåäúÿâëÿåìûì ïðè ñâàðêå ïîä ôëþñîì. Îñíîâíûå òèïû è êîíñòðóêòèâíûå ýëåìåíòû âûïîëíÿåìûõ äóãîâîé ñâàðêîé â çàùèòíûõ ãàçàõ øâîâ ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé èç ñòàëåé, à òàêæå ñïëàâîâ íà íèêåëåâîé è æåëåçîíèêåëåâîé îñíîâàõ ðåãëàìåíòèðîâàíû ÃÎÑÒ 14771—76, êîòîðûì ïðåäóñìîòðåíî ÷åòûðå òèïà ñîåäèíåíèé ïðè ñâàðêå ìåòàëëà òîëùèíîé 0,5 ¾ 100 ìì.  çàâèñèìîñòè îò ôîðìû ïîäãîòîâêè êðîìîê è òîëùèíû ñâàðèâàåìûõ äåòàëåé øâû âûïîëíÿþòñÿ â ñîåäèíåíèÿõ ñ îòáîðòîâêîé êðîìîê, áåç ñêîñà êðîìîê, ñî ñêîñîì îäíîé èëè äâóõ êðîìîê êàê ñ îäíîé, òàê è ñ äâóõ ñòîðîí. Ïî õàðàêòåðó âûïîëíåíèÿ øâîâ îíè ìîãóò áûòü îäíî- è äâóñòîðîííèìè. Îäíîñòîðîííèå øâû ìîãóò âûïîëíÿòüñÿ êàê íà âåñó, òàê è íà ðàçëè÷íîãî ðîäà ñúåìíûõ è îñòàþùèõñÿ ïîäêëàäêàõ. Ñòàíäàðòîì óñòàíîâëåíû ñëåäóþùèå îáîçíà÷åíèÿ ñïîñîáîâ ñâàðêè â çàùèòíûõ ãàçàõ: ÈÍ — â èíåðòíûõ ãàçàõ íåïëàâÿùèìñÿ ýëåêòðîäîì áåç ïðèñàäî÷íîãî ìàòåðèàëà, ÈÍï — â èíåðòíûõ ãàçàõ íåïëàâÿùèìñÿ ýëåêòðîäîì ñ ïðèñàäî÷íûì ìåòàëëîì, ÈÏ — â èíåðòíûõ ãàçàõ è èõ ñìåñÿõ ñ óãëåêèñëûì ãàçîì è êèñëîðîäîì ïëàâÿùèìñÿ ýëåêòðîäîì, ÓÏ — â óãëåêèñëîì ãàçå è åãî ñìåñè ñ êèñëîðîäîì ïëàâÿùèìñÿ ýëåêòðîäîì. Ê îñíîâíûì ïàðàìåòðàì ðåæèìîâ ñâàðêè â çàùèòíûõ ãàçàõ îòíîñÿòñÿ äèàìåòð ýëåêòðîäà èëè ýëåêòðîäíîé ïðîâîëîêè, ñâàðî÷íûé òîê, íàïðÿæåíèå äóãè, ñêîðîñòü ïîäà÷è ýëåêòðîäíîé ïðîâîëîêè, ñêîðîñòü ñâàðêè, âûëåò ýëåêòðîäà, ðàñõîä çàùèòíîãî ãàçà, íàêëîí ýëåêòðîäà âäîëü îñè øâà, ðîä òîêà è ïîëÿðíîñòü. 168
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Äèàìåòð ýëåêòðîäíîé ïðîâîëîêè âûáèðàåòñÿ â ïðåäåëàõ 0,5 ¾ 3,0 ìì â çàâèñèìîñòè îò òîëùèíû ñâàðèâàåìîãî ìåòàëëà è ïîëîæåíèÿ øâà â ïðîñòðàíñòâå. Ñ óìåíüøåíèåì äèàìåòðà ïðîâîëîêè ïîâûøàåòñÿ óñòîé÷èâîñòü ãîðåíèÿ äóãè, óâåëè÷èâàþòñÿ ãëóáèíà ïðîïëàâëåíèÿ è êîýôôèöèåíò íàïëàâêè, óìåíüøàåòñÿ ðàçáðûçãèâàíèå æèäêîãî ìåòàëëà. Ñ óâåëè÷åíèåì äèàìåòðà ïðîâîëîêè äîëæíà áûòü óâåëè÷åíà è ñèëà òîêà. Ñâàðî÷íûé òîê âëèÿåò íà ãëóáèíó ïðîïëàâëåíèÿ. Ñ óâåëè÷åíèåì ñâàðî÷íîãî òîêà ãëóáèíà ïðîïëàâëåíèÿ ïîâûøàåòñÿ. Ýòî ïðèâîäèò ê óâåëè÷åíèþ äîëè îñíîâíîãî ìåòàëëà â øâå. Øèðèíà øâà ñíà÷àëà íåñêîëüêî óâåëè÷èâàåòñÿ, à çàòåì óìåíüøàåòñÿ. Ñâàðî÷íûé òîê óñòàíàâëèâàþò â çàâèñèìîñòè îò äèàìåòðà ýëåêòðîäà è òîëùèíû ñâàðèâàåìîãî ìåòàëëà. Ñ óâåëè÷åíèåì íàïðÿæåíèÿ äóãè ãëóáèíà ïðîïëàâëåíèÿ óìåíüøàåòñÿ, à øèðèíà øâà óâåëè÷èâàåòñÿ. ×ðåçìåðíîå óâåëè÷åíèå íàïðÿæåíèÿ äóãè ñîïðîâîæäàåòñÿ ïîâûøåííûì ðàçáðûçãèâàíèåì æèäêîãî ìåòàëëà, óõóäøåíèåì ãàçîâîé çàùèòû è îáðàçîâàíèåì ïîð â íàïëàâëåííîì ìåòàëëå. Íàïðÿæåíèå äóãè óñòàíàâëèâàåòñÿ â çàâèñèìîñòè îò âûáðàííîãî ñâàðî÷íîãî òîêà. Ñêîðîñòü ïîäà÷è ýëåêòðîäíîé ïðîâîëîêè ñâÿçàíà ñî ñâàðî÷íûì òîêîì. Åå óñòàíàâëèâàþò ñ òàêèì ðàñ÷åòîì, ÷òîáû â ïðîöåññå ñâàðêè íå ïðîèñõîäèëî êîðîòêèõ çàìûêàíèé è îáðûâîâ äóãè, à ïðîòåêàë óñòîé÷èâûé ïðîöåññ ïëàâëåíèÿ ýëåêòðîäà. Ñêîðîñòü ñâàðêè óñòàíàâëèâàåòñÿ â çàâèñèìîñòè îò òîëùèíû ñâàðèâàåìîãî ìåòàëëà è ñ ó÷åòîì îáåñïå÷åíèÿ õîðîøåãî ôîðìèðîâàíèÿ øâà. Ñ óâåëè÷åíèåì ñêîðîñòè ñâàðêè óìåíüøàþòñÿ âñå ãåîìåòðè÷åñêèå ðàçìåðû øâà. Ñâàðêó ìåòàëëà áîëüøîé òîëùèíû ëó÷øå âûïîëíÿòü áîëåå óçêèìè âàëèêàìè íà áîëüøåé ñêîðîñòè. Ïðè ñëèøêîì áîëüøîé ñêîðîñòè ñâàðêè êîíåö ýëåêòðîäà ìîæåò âûéòè èç çîíû çàùèòû è îêèñëèòüñÿ íà âîçäóõå. Ìåäëåííàÿ ñêîðîñòü ñâàðêè âûçûâàåò ÷ðåçìåðíîå óâåëè÷åíèå ñâàðî÷íîé âàííû è ïîâûøàåò âåðîÿòíîñòü îáðàçîâàíèÿ ïîð â ìåòàëëå øâà. Ñ óâåëè÷åíèåì âûëåòà ýëåêòðîäà óõóäøàþòñÿ óñòîé÷èâîñòü ãîðåíèÿ äóãè è ôîðìèðîâàíèÿ øâà, à òàêæå óâåëè÷èâàåòñÿ ðàçáðûçãèâàíèå æèäêîãî ìåòàëëà. Î÷åíü ìàëûé âûëåò çàòðóäíÿåò íàáëþäåíèå çà ïðîöåññîì ñâàðêè, âûçûâàåò ÷àñòîå ïîäãîðàíèå ãàçîâîãî ñîïëà è òîêîïîäâîäÿùåãî êîíòàêòíîãî íàêîíå÷íèêà. Êðîìå âûëåòà ýëåêòðîäà íåîáõîäèìî âûäåðæèâàòü îïðåäåëåííîå ðàññòîÿíèå îò ñîïëà ãîðåëêè äî ïîâåðõíîñòè ñâàðèâàåìîãî ìåòàëëà, òàê êàê ñ óâåëè÷åíèåì ýòîãî ðàññòîÿíèÿ óõóäøàåòñÿ ãàçîâàÿ çàùèòà çîíû ñâàðêè è âîçìîæíî ïîïàäàíèå êèñëîðîäà è àçîòà âîçäóõà â ðàñïëàâëåííûé ìåòàëë. Âåëè÷èíó âûëåòà ýëåêòðîäà, à òàêæå ðàññòîÿíèå îò ñîïëà ãîðåëêè äî ïîâåðõíîñòè ìåòàëëà óñòàíàâëèâàþò â çàâèñèìîñòè îò âûáðàííîãî äèàìåòðà ýëåêòðîäíîé ïðîâîëîêè. Íåêîòîðûå çíà÷åíèÿ ïàðàìåòðîâ ïðè ñâàðêå â óãëåêèñëîì ãàçå ïðèâåäåíû äàëåå: 169
1,6 ¾ 2,0 15 ¾ 25 2,5 ¾ 3,0 18 ¾ 30 15 ¾ 20 18 ¾ 22 15 ¾ 20 20 ¾ 30 Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Äèàìåòð ýëåêòðîäíîé ïðîâîëîêè, ìì ....................... 0,5 ¾ 0,8 1,0 ¾ 1,4 Âûëåò ýëåêòðîäà, ìì ............. 7 ¾ 10 8 ¾ 15 Ðàññòîÿíèå îò ñîïëà ãîðåëêè äî ìåòàëëà, ìì ......... 7 ¾ 10 8 ¾ 14 Ðàñõîä óãëåêèñëîãî ãàçà, äì3/ìèí ................................... 5 ¾ 8 8 ¾ 16 Ðàñõîä çàùèòíîãî ãàçà îïðåäåëÿþò â îñíîâíîì â çàâèñèìîñòè îò âûáðàííîãî äèàìåòðà ýëåêòðîäíîé ïðîâîëîêè è òåïëîâîé ìîùíîñòè äóãè, çàâèñÿùåé îò ñèëû òîêà. Íî íà íåãî îêàçûâàþò òàêæå âëèÿíèå ñêîðîñòü ñâàðêè, êîíôèãóðàöèÿ èçäåëèÿ è íàëè÷èå â öåõå äâèæåíèÿ âîçäóõà, âåòðà è ò. ï. Äëÿ óëó÷øåíèÿ ãàçîâîé çàùèòû â ýòèõ ñëó÷àÿõ ïðèõîäèòñÿ óâåëè÷èâàòü ðàñõîä çàùèòíîãî ãàçà, óìåíüøàòü ñêîðîñòü ñâàðêè, ïðèáëèæàòü ñîïëî ê ïîâåðõíîñòè ìåòàëëà èëè ïîëüçîâàòüñÿ çàùèòíûìè ùèòàìè è äðóãèìè óñòðîéñòâàìè. Íàêëîí ýëåêòðîäà âäîëü øâà îêàçûâàåò âëèÿíèå íà ãëóáèíó ïðîïëàâëåíèÿ è êà÷åñòâî øâà. Ïðè ñâàðêå óãëîì âïåðåä òðóäíåå âåñòè íàáëþäåíèå çà ôîðìèðîâàíèåì øâà, íî ëó÷øå âèäíû ñâàðèâàåìûå êðîìêè è ëåã÷å óïðàâëÿòü ýëåêòðîäîì. Øèðèíà øâà ïðè ýòîì âîçðàñòàåò, à ãëóáèíà ïðîïëàâëåíèÿ óìåíüøàåòñÿ. Ñâàðêó óãëîì âïåðåä ðåêîìåíäóåòñÿ ïðèìåíÿòü ïðè íåáîëüøèõ òîëùèíàõ ìåòàëëà, êîãäà ñóùåñòâóåò îïàñíîñòü ïîÿâëåíèÿ ñêâîçíûõ ïðîæîãîâ. Ïðè ñâàðêå óãëîì íàçàä óëó÷øàåòñÿ âèäèìîñòü çîíû ñâàðêè, ïîâûøàåòñÿ ãëóáèíà ïðîïëàâëåíèÿ è íàïëàâëåííûé ìåòàëë ïîëó÷àåòñÿ áîëåå ïëîòíûì. 15.3. Сварка неплавящимся электродом  êà÷åñòâå íåïëàâÿùèõñÿ ýëåêòðîäîâ ïðè ñâàðêå â çàùèòíûõ ãàçàõ ìîãóò ïðèìåíÿòüñÿ ñòåðæíè âîëüôðàìà èëè ãðàôèòà.  îñíîâíîì ñâàðêó ïðîèçâîäÿò âîëüôðàìîâûì ýëåêòðîäîì. Åãî âûñîêàÿ ñòîéêîñòü íàáëþäàåòñÿ ïðè èñïîëüçîâàíèè çàùèòíûõ ãàçîâ, íå âçàèìîäåéñòâóþùèõ ñ âîëüôðàìîì.  ïðîèçâîäñòâå ÷àùå èñïîëüçóþòñÿ ýëåêòðîäû ñ äîáàâêàìè òîðèÿ, ëàíòàíà, èòòðèÿ (ñì. ïîäðàçä. 9.2). Îñíîâíûì çàùèòíûì ãàçîì ÿâëÿåòñÿ àðãîí, à ïðîöåññ íàçûâàþò àðãîíîäóãîâîé ñâàðêîé âîëüôðàìîâûì ýëåêòðîäîì. Ãîðåíèå äóãè â ãåëèè ïðîèñõîäèò ïðè áîëåå âûñîêîì íàïðÿæåíèè (â 1,4 — 1,7 ðàçà âûøå, ÷åì â àðãîíå). Ýòî òðåáóåò ïðèìåíåíèÿ äëÿ ïèòàíèÿ äóãè ñïåöèàëèçèðîâàííûõ èñòî÷íèêîâ ñ ïîâûøåííûì íàïðÿæåíèåì õîëîñòîãî õîäà. Ïîýòîìó, ó÷èòûâàÿ äåôèöèòíîñòü ãåëèÿ, ýòîò ïðîöåññ ïðèìåíÿåòñÿ ãîðàçäî ðåæå. ×àùå ãåëèé èñïîëüçóþò êàê äîáàâêó ê àðãîíó. Ïðèìåíåíèå àðãîíîãåëèåâûõ ñìåñåé öåëåñîîáðàçíî â òåõ ñëó÷àÿõ, êîãäà òðåáóåòñÿ ïîâûñèòü ïðîïëàâëÿþùóþ ñïîñîáíîñòü äóãè áåç óâåëè÷åíèÿ ñâàðî÷íîãî òîêà. Íàðÿäó ñ èíåðòíû170
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж ìè ãàçàìè äëÿ ñâàðêè âîëüôðàìîâûì ýëåêòðîäîì èñïîëüçóþò è íåêîòîðûå àêòèâíûå ãàçû, íàïðèìåð àçîò è âîäîðîä èëè èõ ñìåñè ñ àðãîíîì. Àðãîíîäóãîâàÿ ñâàðêà âîëüôðàìîâûì ýëåêòðîäîì ìîæåò âûïîëíÿòüñÿ ñ ìåñòíîé èëè îáùåé çàùèòîé, áåç ïîäà÷è èëè ñ ïîäà÷åé ïðèñàäî÷íîé ïðîâîëîêè, íà ïîñòîÿííîì èëè ïåðåìåííîì òîêå. Áîëüøèíñòâî ìåòàëëîâ ñâàðèâàþò íà ïîñòîÿííîì òîêå ïðÿìîé ïîëÿðíîñòè. Ñâàðêó àëþìèíèÿ, ìàãíèÿ è áåðèëëèÿ âåäóò íà ïåðåìåííîì òîêå. Ïðè ñâàðêå íà ïîñòîÿííîì òîêå ïðè ïðÿìîé ïîëÿðíîñòè îáåñïå÷èâàþòñÿ ëó÷øèå óñëîâèÿ äëÿ òåðìîýëåêòðîííîé ýìèññèè ñ ýëåêòðîäà, âûøå åãî ñòîéêîñòü è äîïóñòèìûé ïðåäåë ñèëû òîêà. Íàïðèìåð, ïðåäåëüíàÿ ñèëà òîêà äëÿ âîëüôðàìîâîãî ýëåêòðîäà äèàìåòðîì 3 ìì îðèåíòèðîâî÷íî ñîñòàâëÿåò ïðè ïðÿìîé ïîëÿðíîñòè 240 ¾ 280 À, à ïðè îáðàòíîé — ëèøü 20 ¾ 42 À, ïðè ïåðåìåííîì òîêå — ïðîìåæóòî÷íîå çíà÷åíèå 140 ¾ 160 À. Äóãà íà ïðÿìîé ïîëÿðíîñòè ëåãêî âîçáóæäàåòñÿ è ãîðèò ïðè íàïðÿæåíèè 10¾ 15  â øèðîêîì äèàïàçîíå ïëîòíîñòåé òîêà. Ïðè îáðàòíîé ïîëÿðíîñòè âîçðàñòàåò íàïðÿæåíèå äóãè, óìåíüøàåòñÿ óñòîé÷èâîñòü ãîðåíèÿ, ðåçêî ñíèæàåòñÿ ñòîéêîñòü ýëåêòðîäà, ïîâûøàþòñÿ åãî íàãðåâ è ðàñõîä. Ýòè îñîáåííîñòè äóãè îáðàòíîé ïîëÿðíîñòè äåëàþò åå íåïðèãîäíîé äëÿ íåïîñðåäñòâåííîãî ïðèìåíåíèÿ â ñâàðî÷íîì ïðîöåññå. Îäíàêî äóãà îáðàòíîé ïîëÿðíîñòè îáëàäàåò âàæíûì òåõíîëîãè÷åñêèì ñâîéñòâîì: ïðè åå âîçäåéñòâèè íà ïîâåðõíîñòü ñâàðèâàåìîãî ìåòàëëà ïðîèñõîäèò óäàëåíèå ïîâåðõíîñòíûõ îêñèäî⠗ ïðîèñõîäèò î÷èñòêà ïîâåðõíîñòè ìåòàëëà. Ýòî ÿâëåíèå îáúÿñíÿåòñÿ òåì, ÷òî ïðè îáðàòíîé ïîëÿðíîñòè ïîâåðõíîñòü ìåòàëëà áîìáàðäèðóåòñÿ òÿæåëûìè ïîëîæèòåëüíûìè èîíàìè àðãîíà, êîòîðûå, ïåðåìåùàÿñü ïîä äåéñòâèåì ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ îò àíîäà (ýëåêòðîä ) ê êàòîäó (èçäåëèå), ðàçðóøàþò îêñèäíûå ïëåíêè íà ïîâåðõíîñòè ìåòàëëà, à âûõîäÿùèå ñ êàòîäà (ïîâåðõíîñòè èçäåëèÿ) ýëåêòðîíû ñïîñîáñòâóþò èõ óäàëåíèþ. Ýòîò ïðîöåññ óäàëåíèÿ ïîâåðõíîñòíûõ îêñèäîâ ïîëó÷èë íàçâàíèå ïðîöåññà êàòîäíîãî ðàñïûëåíèÿ (êàòîäíîé î÷èñòêè). Óêàçàííîå ñâîéñòâî èñïîëüçóþò ïðè ñâàðêå àëþìèíèÿ, ìàãíèÿ, áåðèëëèÿ è èõ ñïëàâîâ, èìåþùèõ íà ïîâåðõíîñòè ïðî÷íûå îêñèäíûå ïëåíêè. Ïîñêîëüêó ïðè ïîñòîÿííîì òîêå îáðàòíîé ïîëÿðíîñòè ñòîéêîñòü âîëüôðàìîâîãî ýëåêòðîäà íèçêà, òî äëÿ ýòîé öåëè èñïîëüçóþò ïåðåìåííûé òîê. Ïðè ýòîì óäàëåíèå ïëåíêè, ò. å. êàòîäíàÿ î÷èñòêà, ïðîèñõîäèò â ïîëóïåðèîä ñ îáðàòíîé ïîëÿðíîñòüþ ñâàðî÷íîãî òîêà, êîãäà ñâàðèâàåìîå èçäåëèå ÿâëÿåòñÿ êàòîäîì. Òàêèì îáðàçîì, ïðè ñâàðêå âîëüôðàìîâûì ýëåêòðîäîì íà ïåðåìåííîì òîêå îáåñïå÷èâàþòñÿ óñòîé÷èâîñòü ýëåêòðîäà è ðàçðóøåíèå ïîâåðõíîñòíûõ îêñèäîâ íà èçäåëèè. Àðãîíîäóãîâàÿ ñâàðêà ìîæåò âûïîëíÿòüñÿ âðó÷íóþ èëè àâòîìàòè÷åñêè. Íà ðèñ. 15.4 ïîêàçàíû öèêëîãðàììû ïðîöåññîâ äëÿ 171
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Ðèñ. 15.4. Öèêëîãðàììû ïðîöåññîâ ñâàðêè â çàùèòíîì ãàçå: à — âîëüôðàìîâûì ýëåêòðîäîì; á — ïëàâÿùèìñÿ ýëåêòðîäîì; t — âðåìÿ; Iñ⠗ ñâàðî÷íûé òîê; Uä — íàïðÿæåíèå äóãè; vñ⠗ ñêîðîñòü ñâàðêè; Q㠗 ðàñõîä ãàçà; vï.ï — ñêîðîñòü ïîäà÷è ïðîâîëîêè; Uîñö — íàïðÿæåíèå îñöèëëÿòîðà ðàçëè÷íûõ âàðèàíòîâ ñâàðêè. Çàùèòíûé ãàç ïîäàþò çà 10 ¾ 15 ñ äî íà÷àëà ãîðåíèÿ äóãè. Äóãà âîçáóæäàåòñÿ êðàòêîâðåìåííûì ðàçðÿäîì îñöèëëÿòîðà èëè çàìûêàíèåì ýëåêòðîäà è îñíîâíîãî ìåòàëëà óãîëüíûì ñòåðæíåì. Ðó÷íóþ ñâàðêó ïðîèçâîäÿò íàêëîííîé ãîðåëêîé óãëîì âïåðåä, óãîë íàêëîíà ê ïîâåðõíîñòè èçäåëèÿ ñîñòàâëÿåò 70 ¾ 80°. Ïðèñàäî÷íóþ ïðîâîëîêó ïîäàþò ñ ïåðåäíåé ñòîðîíû ñâàðî÷íîé âàííû ïîä óãëîì 10 ¾ 15° ê ïîâåðõíîñòè èçäåëèÿ. Ïî îêîí÷àíèè ñâàðêè äóãó îáðûâàþò ïîñòåïåííî ïîäúåìîì ýëåêòðîäà äëÿ çàâàðêè êðàòåðà. Äëÿ çàùèòû îõëàæäàþùåãîñÿ ìåòàëëà ïîäà÷ó ãàçà ïðåêðàùàþò ÷åðåç 10 ¾ 15 ñ ïîñëå âûêëþ÷åíèÿ òîêà. Ïàðàìåòðû ðåæèìà ðó÷íîé àðãîíîäóãîâîé ñâàðêè âîëüôðàìîâûì ýëåêòðîäîì ñòûêîâîãî ñîåäèíåíèÿ èç âûñîêîëåãèðîâàííîé ñòàëè òîëùèíîé 3 ìì ñîñòàâëÿþò: äèàìåòð âîëüôðàìîâîãî ýëåêòðîäà — 3 ¾ 4 ìì, äèàìåòð ïðèñàäî÷íîé ïðîâîëîêè — 1,6 ¾ 2,0 ìì, ñâàðî÷íûé òîê — 120 ¾ 160 À, íàïðÿæåíèå äóãè — 12 ¾ 16 Â, ðàñõîä àðãîíà — 6 ¾ 7 äì3/ìèí. Ðó÷íóþ àðãîíîäóãîâóþ ñâàðêó âîëüôðàìîâûì ýëåêòðîäîì ïðèìåíÿþò ãëàâíûì îáðàçîì äëÿ ñîåäèíåíèÿ ìåòàëëà îòíîñèòåëüíî íåáîëüøîé òîëùèíû (äî 3 ìì) ïðè íåáîëüøîé ïðîòÿæåííîñòè øâîâ, èìåþùèõ ñëîæíóþ ôîðìó èëè ðàñïîëîæåííûõ â òðóäíîäîñòóïíûõ ìåñòàõ. Êîíñòðóêöèè, èìåþùèå ïðîòÿæåííûå øâû, èçãîòîâëÿþò àâòîìàòè÷åñêîé ñâàðêîé íåïëàâÿùèìñÿ âîëüôðàìîâûì ýëåêòðîäîì ñ ïîäà÷åé ïðèñàäî÷íîé ïðîâîëîêè, âûáðàííîé â çàâèñèìîñòè îò ìîùíîñòè äóãè èëè äèàìåòðà âîëüôðàìîâîãî ýëåêòðîäà: dï = (0,5 ¾ 0,7)dý, ãäå dï — äèàìåòð ïðîâîëîêè; dý — äèàìåòð ýëåêòðîäà. Ïðè ñâàðêå âîëüôðàìîâûì ýëåêòðîäîì èñïîëüçóþò èñòî÷íèêè ïèòàíèÿ ñ êðóòîïàäàþùèìè âîëüò-àìïåðíûìè õàðàêòåðèñòèêàìè. 172
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж 15.4. Разновидности аргонодуговой сварки вольфрамовым электродом Îñíîâíûì íåäîñòàòêîì ñïîñîáîâ ñâàðêè ñî ñâîáîäíîãîðÿùåé äóãîé ÿâëÿåòñÿ èõ íåâûñîêàÿ ïðîèçâîäèòåëüíîñòü. Ðàçðàáîòàíî íåñêîëüêî ðàçíîâèäíîñòåé ñâàðêè âîëüôðàìîâûì ýëåêòðîäîì, îñíîâàííûõ íà óâåëè÷åíèè ïðîïëàâëÿþùåé ñïîñîáíîñòè äóãè çà ñ÷åò óâåëè÷åíèÿ èíòåíñèâíîñòè òåïëîâîãî è ñèëîâîãî âîçäåéñòâèÿ äóãè íà ñâàðèâàåìûé ìåòàëë. Ê ýòèì ðàçíîâèäíîñòÿì îòíîñÿòñÿ ñâàðêà ïîãðóæåííîé äóãîé, ñ ïðèìåíåíèåì ôëþñà, ïðè ïîâûøåííîì äàâëåíèè çàùèòíîé ñðåäû, èìïóëüñíî-äóãîâàÿ, ïëàçìåííàÿ ñâàðêà. Ïðè ñâàðêå ïîãðóæåííîé äóãîé ñ óâåëè÷åíèåì äèàìåòðà ýëåêòðîäà è ñèëû òîêà óâåëè÷èâàþòñÿ äàâëåíèå äóãè è êîëè÷åñòâî ââîäèìîé â ìåòàëë òåïëîòû. Ïîä äàâëåíèåì äóãè ïðîèñõîäèò îòòåñíåíèå ïîä ýëåêòðîäîì æèäêîãî ìåòàëëà. Äóãà ïðè ýòîì ïîãðóæàåòñÿ â ñâàðî÷íóþ âàííó, à ïîääåðæàíèå çàäàííîãî íàïðÿæåíèÿ (äëèíû äóãè) äîñòèãàåòñÿ îïóñêàíèåì ýëåêòðîäà íèæå ïîâåðõíîñòè ñâàðèâàåìîãî ìåòàëëà, ãëóáèíà ïðîïëàâëåíèÿ äîñòèãàåò 10 ¾ 12 ìì è âûøå, ðàñõîä àðãîíà ñîñòàâëÿåò 15 ¾ 20 ë/ìèí. Ïðè ñâàðêå ñ ïðèìåíåíèåì ôëþñà íàíåñåíèå íà ïîâåðõíîñòü ñâàðèâàåìûõ êðîìîê ñëîÿ ôëþñà íåáîëüøîé òîëùèíû (0,2 ¾ 0,5 ìì), ñîñòîÿùåãî èç ñîåäèíåíèé ôòîðà, õëîðà è íåêîòîðûõ îêñèäîâ, ñïîñîáñòâóåò ïîâûøåíèþ ñîñðåäîòî÷åííîñòè òåïëîâîãî ïîòîêà â ïÿòíå íàãðåâà è óâåëè÷åíèþ ïðîïëàâëÿþùåé ñïîñîáíîñòè äóãè. Ïðè ýòîì áëàãîäàðÿ âûñîêîé êîíöåíòðàöèè òåïëîâîé ýíåðãèè ïîâûøàåòñÿ ýôôåêòèâíîñòü ïðîïëàâëåíèÿ è ñíèæàåòñÿ ïîãîííàÿ ýíåðãèÿ ïðè ñâàðêå. Ïðè ñâàðêå ïðè ïîâûøåííîì äàâëåíèè çàùèòíîé ñðåäû ìîùíîñòü äóãè âîçðàñòàåò ñ óâåëè÷åíèåì äàâëåíèÿ îêðóæàþùåé çîíó ñâàðêè çàùèòíîé àòìîñôåðû ïðè íåèçìåííîé ñèëå òîêà è äëèíå äóãè. Äóãà ïðè ýòîì ñæèìàåòñÿ, áëàãîäàðÿ ÷åìó óâåëè÷èâàåòñÿ åå ïðîïëàâëÿþùàÿ ñïîñîáíîñòü ïðèìåðíî íà 25 ¾ 60 %. Ýòîò ñïîñîá ìîæåò èñïîëüçîâàòüñÿ ïðè ñâàðêå â êàìåðàõ ñ êîíòðîëèðóåìîé ñðåäîé è ñ ïðèìåíåíèåì îáùåé çàùèòû. Èìïóëüñíî-äóãîâàÿ ñâàðêà âîëüôðàìîâûì ýëåêòðîäîì çàêëþ÷àåòñÿ â ïðèìåíåíèè â êà÷åñòâå èñòî÷íèêà òåïëîòû èìïóëüñíîé äóãè ñ öåëüþ êîíöåíòðàöèè âî âðåìåíè òåïëîâîãî è ñèëîâîãî âîçäåéñòâèÿ äóãè íà îñíîâíîé è ýëåêòðîäíûé ìåòàëë. Ïðè ñòåñíåííîì òåïëîîòâîäå òåïëîòà äóãè íà ðàñïëàâëåíèå îñíîâíîãî ìåòàëëà èñïîëüçóåòñÿ ïîëíåå, ÷åì ïðè ñâàðêå ïîñòîÿííîé äóãîé. Èìïóëüñíî-äóãîâàÿ ñâàðêà ìîæåò áûòü ðó÷íîé è ìåõàíèçèðîâàííîé è ïðèìåíÿåòñÿ äëÿ âûïîëíåíèÿ ñîåäèíåíèé èç òîíêîëèñòîâûõ ìàòåðèàëîâ (2 ¾ 3 ìì) â ðàçëè÷íûõ ïðîñòðàíñòâåííûõ ïîëîæåíèÿõ. Äóãà ïóëüñèðóåò ñ çàäàííûì ñîîòíîøåíèåì èìïóëüñà ïîäà÷è òîêà è ïàóçû (ðèñ. 15.5). Ñïëîøíîé øîâ ïîëó÷àåòñÿ ðàñïëàâëåíèåì îò173
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Ðèñ. 15.5. Ôîðìèðîâàíèå øâà (à) è èçìåíåíèå òîêà (á) ïðè èìïóëüñíîé ñâàðêå: Iñ⠗ ñâàðî÷íûé òîê â èìïóëüñå; Iäåæ — òîê äåæóðíîé äóãè; tñ⠗ âðåìÿ ñâàðêè; tï — âðåìÿ ïàóçû; Uä — íàïðÿæåíèå äóãè äåëüíûõ òî÷åê ñ îïðåäåëåííûì ïåðåêðûòèåì (ðèñ. 15.5, à). Ïîâòîðíûå âîçáóæäåíèÿ è óñòîé÷èâîñòü äóãè îáåñïå÷èâàþòñÿ áëàãîäàðÿ ãîðåíèþ ìàëîìîùíîé äåæóðíîé äóãè (10 ¾ 15 % îò ñèëû òîêà â èìïóëüñå). Îñíîâíîé ñâàðî÷íûé òîê ïîäàåòñÿ â âèäå îòäåëüíûõ èìïóëüñîâ (ðèñ. 15.5, á ) áîëüøîé ñèëû. Íàðÿäó ñ ñèëîé òîêà, íàïðÿæåíèåì, ñêîðîñòüþ ñâàðêè ê îñíîâíûì ïàðàìåòðàì èìïóëüñíî-äóãîâîé ñâàðêè îòíîñÿòñÿ äëèòåëüíîñòü èìïóëüñà (âðåìÿ ñâàðêè) tñâ è ïàóçû tï, äëèòåëüíîñòü öèêëà ñâàðêè Ò = tñâ + tï è øàã òî÷åê s = vñâ(tñâ + tï), ãäå vñ⠗ ñêîðîñòü ñâàðêè. Îòíîøåíèå tï/tñâ = G íàçûâàþò æåñòîêîñòüþ ðåæèìà. Æåñòêîñòü ðåæèìà ïðè çàäàííîé ýíåðãèè èìïóëüñà è äëèòåëüíîñòè öèêëà õàðàêòåðèçóåò ïðîïëàâëÿþùóþ ñïîñîáíîñòü äóãè. Èçìåíÿÿ ïàðàìåòðû ðåæèìà èìïóëüñíî-äóãîâîé ñâàðêè, ìîæíî â øèðîêèõ ïðåäåëàõ èçìåíÿòü êðèñòàëëèçàöèþ ìåòàëëà øâà è òàêèì îáðàçîì âëèÿòü íà ñâîéñòâà ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé. Òåõíîëîãè÷åñêèå ïðåèìóùåñòâà ñâàðêè èìïóëüñíîé äóãîé âîëüôðàìîâûì ýëåêòðîäîì çàêëþ÷àþòñÿ â ñíèæåíèè äåôîðìàöèè è ïðîæîãîâ òîíêîëèñòîâûõ äåòàëåé, óìåíüøåíèè ïîãîííîé ýíåðãèè. Áîëüøèå âîçìîæíîñòè èìïóëüñíî-äóãîâîé ñâàðêè îòêðûâàþòñÿ çà ñ÷åò ïðèìåíåíèÿ ìîäóëèðîâàííûõ è âûñîêî÷àñòîòíûõ èìïóëüñîâ. Äëÿ àëþìèíèåâûõ ñïëàâîâ ýôôåêòèâíî ïðèìåíåíèå ñâàðêè íåïëàâÿùèìñÿ ýëåêòðîäîì àññèìåòðè÷íûì ïåðåìåííûì òîêîì èëè ðàçíîïîëÿðíûìè èìïóëüñàìè. Ïðè ýòîì òîêè ïðÿìîé è îáðàòíîé 174
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж ïîëÿðíîñòè ðàçëè÷àþòñÿ ïî âåëè÷èíå. Ýòî ïîçâîëÿåò îáåñïå÷èòü íåîáõîäèìóþ êàòîäíóþ îáðàáîòêó ñâàðî÷íîé âàííû â ïåðèîä äåéñòâèÿ òîêà îáðàòíîé ïîëÿðíîñòè, óìåíüøèòü ïåðåãðåâ è óñòîé÷èâîñòü ýëåêòðîäà è óâåëè÷èòü ïðîïëàâëÿþùóþ ñïîñîáíîñòü äóãè çà ñ÷åò âîçäåéñòâèÿ áîëåå âûñîêèõ çíà÷åíèé èìïóëüñîâ òîêà ïðÿìîé ïîëÿðíîñòè. Ñâàðî÷íûé òîê â ýòîì ñëó÷àå õàðàêòåðèçóåòñÿ êîýôôèöèåíòîì àñèììåòðèè Êàñ: Êàñ = Iï.ï(Iï.ï + Iî.ï), ãäå Iï.ï è Iî.ï — çíà÷åíèÿ òîêà â èìïóëüñàõ ïðÿìîé è îáðàòíîé ïîëÿðíîñòè. Ñâàðêà ñæàòîé äóãîé îòëè÷àåòñÿ îò îáû÷íîé äóãîâîé ñâàðêè âîëüôðàìîâûì ýëåêòðîäîì ñæàòèåì äóãè â êàíàëå ñîïëà ãîðåëêè ïîòîêîì ïëàçìîîáðàçóþùåãî ãàçà. Îñíîâíûå ïðåèìóùåñòâà ñæàòîé äóãè — áîëåå âûñîêàÿ ñòàáèëüíîñòü åå ãîðåíèÿ è ïîâûøåííàÿ êîíöåíòðàöèÿ ýíåðãèè â ïÿòíå íàãðåâà (104 ¾ 105 Âò/ñì2). Ñâàðêà ñæàòîé äóãîé îñóùåñòâëÿåòñÿ ïåðåìåííûì èëè ïîñòîÿííûì òîêîì ïðÿìîé ïîëÿðíîñòè. Âîçáóæäàþò äóãó ñ ïîìîùüþ îñöèëëÿòîðà. Äëÿ îáëåã÷åíèÿ âîçáóæäåíèÿ äóãè ïðÿìîãî äåéñòâèÿ èñïîëüçóþò äåæóðíóþ äóãó, ãîðÿùóþ ìåæäó ñîïëîì ãîðåëêè è ýëåêòðîäîì. Äëÿ ïèòàíèÿ ïëàçìîîáðàçóþùåé äóãè òðåáóþòñÿ èñòî÷íèêè ïèòàíèÿ ñâàðî÷íîãî òîêà ñ ðàáî÷èì íàïðÿæåíèåì äî 120  è áîëåå. Ñæàòîé äóãîé ìîæíî ñâàðèâàòü ïðàêòè÷åñêè âñå ìåòàëëû â íèæíåì è âåðòèêàëüíîì ïîëîæåíèÿõ.  êà÷åñòâå ïëàçìîîáðàçóþùåãî ãàçà èñïîëüçóþò àðãîí è ãåëèé, êîòîðûå òàêæå ìîãóò áûòü è çàùèòíûìè, èõ ðàñõîä ñîñòàâëÿåò 0,2 ¾ 1,5 ë/ìèí. Ïëàçìåííàÿ ñâàðêà îáëàäàåò âûñîêîé ïðîèçâîäèòåëüíîñòüþ, ìàëîé ÷óâñòâèòåëüíîñòüþ ê êîëåáàíèÿì äëèíû äóãè. Áåç ñêîñà êðîìîê ìîæíî ñâàðèâàòü çà îäèí ïðîõîä ìåòàëë òîëùèíîé äî 15 ìì. Ñæàòîé äóãîé ñâàðèâàþò ñòûêîâûå è óãëîâûå øâû. Ñòûêîâûå ñîåäèíåíèÿ íà ìåòàëëå òîëùèíîé äî 2 ìì ìîæíî ñâàðèâàòü ñ îòáîðòîâêîé êðîìîê, ïðè òîëùèíå äåòàëåé ñâûøå 10 ìì ðåêîìåíäóåòñÿ äåëàòü ñêîñ êðîìîê. Ïðè íåîáõîäèìîñòè ìîæíî èñïîëüçîâàòü ïðèñàäî÷íûé ìåòàëë. 15.5. Сварка в защитных газах плавящимся электродом Îñíîâíûìè ðàçíîâèäíîñòÿìè ñâàðêè ïëàâÿùèìñÿ ýëåêòðîäîì â çàùèòíûõ ãàçàõ ÿâëÿþòñÿ àðãîíîäóãîâàÿ ñâàðêà è ñâàðêà â óãëåêèñëîì ãàçå. Ñâàðêà â çàùèòíûõ ãàçàõ ïëàâÿùèìñÿ ýëåêòðîäîì èìååò ðÿä îñîáåííîñòåé. Òàê, óñòîé÷èâîå ãîðåíèå äóãè îáåñïå÷èâàåòñÿ ïðè âûñîêîé ïëîòíîñòè òîêà â ýëåêòðîäå (100 À/ìì2 è âûøå) ïðè âîçðàñòàþùåé âîëüò-àìïåðíîé ñòàòè÷åñêîé õàðàêòåðèñòèêå. Ñòàáèëüíîñòü ïàðàìåòðîâ ñâàðíîãî øâà (ãëóáèíà ïðîïëàâëåíèÿ è 175
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж øèðèíà) çàâèñèò îò ïîñòîÿíñòâà äëèíû äóãè, êîòîðàÿ îáåñïå÷èâàåòñÿ çà ñ÷åò ïðîöåññà ñàìîðåãóëèðîâàíèÿ äóãè ïðè ïîñòîÿííîé ñêîðîñòè ïîäà÷è ýëåêòðîäíîé ïðîâîëîêè, ïðè ýòîì ñîáëþäàåòñÿ óñëîâèå ðàâåíñòâà ñêîðîñòè ïëàâëåíèÿ ýëåêòðîäà è åãî ïîäà÷è. Òàê êàê ïðîöåññ âåäåòñÿ íà ðåæèìàõ ñ âûñîêèìè ïëîòíîñòÿìè ñâàðî÷íîãî òîêà, îáû÷íî ïðèìåíÿþò ýëåêòðîäíóþ ïðîâîëîêó íåáîëüøîãî äèàìåòðà (dï ≈ 0,8 ¾ 2,5 ìì) è ñ áîëüøèìè ñêîðîñòÿìè åå ïîäà÷è.  ýòèõ óñëîâèÿõ ïðîöåññ ñàìîðåãóëèðîâàíèÿ íå ìîæåò îáåñïå÷èâàòüñÿ ïðè èñïîëüçîâàíèè èñòî÷íèêîâ ïèòàíèÿ ñ ïàäàþùèìè õàðàêòåðèñòèêàìè, ïîýòîìó ïðèìåíÿþò èñòî÷íèêè ïèòàíèÿ ñ æåñòêîé èëè âîçðàñòàþùåé âîëüò-àìïåðíîé õàðàêòåðèñòèêîé. Ñâàðêó îáû÷íî âåäóò íà ïîñòîÿííîì òîêå îáðàòíîé ïîëÿðíîñòè. Ïðè ïðÿìîé ïîëÿðíîñòè ñêîðîñòü ðàñïëàâëåíèÿ â 1,4 — 1,6 ðàçà âûøå, ÷åì ïðè îáðàòíîé, îäíàêî äóãà ãîðèò ìåíåå ñòàáèëüíî ñ èíòåíñèâíûì ðàçáðûçãèâàíèåì. Ê îñíîâíûì ïàðàìåòðàì ñâàðî÷íîãî ðåæèìà îòíîñÿòñÿ ñèëà òîêà, íàïðÿæåíèå äóãè, ñêîðîñòü ñâàðêè, äèàìåòð è ñêîðîñòü ïîäà÷è ýëåêòðîäíîé ïðîâîëîêè, ðàñõîä çàùèòíûõ ãàçîâ. Ñâàðî÷íûé òîê çàâèñèò îò äèàìåòðà è ñîñòàâà ýëåêòðîäà, åãî óñòàíàâëèâàþò â ñîîòâåòñòâèè ñî ñêîðîñòüþ ïîäà÷è ýëåêòðîäíîé ïðîâîëîêè. Ñêîðîñòü ñâàðêè îáû÷íî 15 ¾ 80 ì/÷, åå âûáèðàþò ñ ó÷åòîì ïðîèçâîäèòåëüíîñòè è êà÷åñòâà ôîðìèðîâàíèÿ øâà. Âûáîð ïàðàìåòðîâ ðåæèìà îáû÷íî ïðîèçâîäÿò ïî ýêñïåðèìåíòàëüíûì òàáëè÷íûì äàííûì. Äëÿ óëó÷øåíèÿ ôîðìèðîâàíèÿ øâà ñâàðêó ïðîâîäÿò íà ìåäíîé ïîäêëàäêå ñ ôîðìèðóþùåé êàíàâêîé èëè íà îñòàþùåéñÿ ïîäêëàäêå èç îñíîâíîãî ìåòàëëà. Äëÿ ñâàðêè òîíêîëèñòîâîãî ìåòàëëà èñïîëüçóþò ïðîâîëîêó äèàìåòðîì 0,5 ¾ 1,2 ìì. Ìåòàëë òîëùèíîé äî 4 ìì ñâàðèâàþò áåç ðàçäåëêè êðîìîê. Ïðè ñâàðêå ñ äâóõ ñòîðîí ìîæíî ñâàðèâàòü áåç ðàçäåëêè êðîìîê ìåòàëë òîëùèíîé äî 12 ìì. Ïðè áîëüøèõ òîëùèíàõ ïðèìåíÿþò ðàçäåëêó êðîìîê. Àðãîíîäóãîâàÿ ñâàðêà ïëàâÿùèìñÿ ýëåêòðîäîì â îñíîâíîì ïðèìåíÿåòñÿ äëÿ ñâàðêè öâåòíûõ ìåòàëëîâ (àëþìèíèé, ìàãíèé, ìåäü, òèòàí è èõ ñïëàâû) è ëåãèðîâàííûõ ñòàëåé. Ñâàðêà ïðîâîäèòñÿ íà ðåæèìàõ ñ ìåëêîêàïåëüíûì è ñòðóéíûì ïåðåíîñîì ýëåêòðîäíîãî ìåòàëëà. Ïðè ñòðóéíîì ïåðåíîñå ãëóáèíà ïðîïëàâëåíèÿ óâåëè÷èâàåòñÿ. Êðèòè÷åñêîå çíà÷åíèå ñâàðî÷íîãî òîêà, ïðè êîòîðîì êàïåëüíûé ïåðåíîñ ñìåíÿåòñÿ ñòðóéíûì, äëÿ êàæäîãî ìåòàëëà ðàçëè÷íî è çàâèñèò îò äèàìåòðà ïðîâîëîêè. Òàê, ïðè ñâàðêå ñòàëåé ýòî ïðîèñõîäèò ïðè ïëîòíîñòè òîêà 60 ¾ 120 À íà 1 ìì2 ñå÷åíèÿ ýëåêòðîäà, ïðè ñâàðêå àëþìèíèÿ — 70 À. Íàïðèìåð, äëÿ ýëåêòðîäíîé ïðîâîëîêè èç ñòàëè ìàðêè Ñâ-12Õ18Í9Ò äëÿ ðàçíûõ äèàìåòðîâ ïðè ãîðåíèè äóãè â ñðåäå àðãîíà êðèòè÷åñêèé òîê èìååò ñëåäóþùèå çíà÷åíèÿ: Äèàìåòð ýëåêòðîäà, ìì .............................. 1 Êðèòè÷åñêèé òîê, À .................................... 190 176 2 280 3 350
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Ïðè ñâàðêå ñòàëåé â êà÷åñòâå çàùèòíîãî ãàçà â îñíîâíîì èñïîëüçóþò àðãîí ñ äîáàâêàìè óãëåêèñëîãî ãàçà èëè êèñëîðîäà (1 ¾ 5 % îò îáùåãî îáúåìà). Ââåäåíèå àêòèâíûõ ãàçîâ ñòàáèëèçèðóåò ãîðåíèå äóãè, ñíèæàåò ðàçáðûçãèâàíèå. Íàðÿäó ñ ýòèì îêèñëèòåëüíàÿ ñðåäà ïîâûøàåò ñòîéêîñòü øâîâ ïðîòèâ âîäîðîäíîé ïîðèñòîñòè. Ïðè èìïóëüñíîì ïèòàíèè äóãè ñâàðî÷íûì òîêîì ïîÿâëÿåòñÿ äîïîëíèòåëüíàÿ âîçìîæíîñòü óïðàâëåíèÿ ïðîöåññîì ïëàâëåíèÿ è ïåðåíîñà ýëåêòðîäíîãî ìåòàëëà.  ýòîì ñëó÷àå èñïîëüçóþò òîò æå ïðèíöèï ïèòàíèÿ äóãè, ÷òî è ïðè ñâàðêå âîëüôðàìîâûì ýëåêòðîäîì ïðè èìïóëüñíî-äóãîâîé ñâàðêå. Îò èñòî÷íèêà íåáîëüøîé ìîùíîñòè ïèòàåòñÿ äóãà, ôîðìèðóþùàÿ êàïëþ æèäêîãî ìåòàëëà íà ýëåêòðîäå, êîòîðàÿ ñáðàñûâàåòñÿ â ìîìåíò ïîäà÷è èìïóëüñà òîêà áîëüøîãî çíà÷åíèÿ. Çà ñ÷åò âîçíèêàþùèõ ýëåêòðîäèíàìè÷åñêèõ ñèë êàïëå ïðèäàåòñÿ ñòðîãàÿ íàïðàâëåííîñòü ïåðåìåùåíèÿ â ñâàðî÷íóþ âàííó, ÷åì ïðåäîòâðàùàåòñÿ ðàçáðûçãèâàíèå è îáåñïå÷èâàåòñÿ âîçìîæíîñòü ñâàðêè øâîâ â ðàçëè÷íûõ ïðîñòðàíñòâåííûõ ïîëîæåíèÿõ. Ïðè àðãîíîäóãîâîé ñâàðêå ïëàâÿùèìèñÿ ýëåêòðîäàìè ïðåäúÿâëÿþòñÿ áîëåå æåñòêèå òðåáîâàíèÿ ê êà÷åñòâó ñáîðêè äåòàëåé, ÷åì ïðè ñâàðêå âîëüôðàìîâûì ýëåêòðîäîì. Ïåðåä ñâàðêîé íåîáõîäèìà òùàòåëüíàÿ î÷èñòêà êðîìîê ñâàðèâàåìûõ äåòàëåé è ýëåêòðîäíîé ïðîâîëîêè. Ñâàðêîé ïëàâÿùèìñÿ ýëåêòðîäîì â óãëåêèñëîì ãàçå ìîæíî ñâàðèâàòü áîëüøèíñòâî ñòàëåé, óäîâëåòâîðèòåëüíî ñâàðèâàþùèõñÿ äðóãèìè âèäàìè ñâàðêè.  ïåðâóþ î÷åðåäü ñâàðèâàþò óãëåðîäèñòûå è íèçêîëåãèðîâàííûå ñòàëè òîëùèíîé áîëåå 3 ìì ïðîâîëîêîé äèàìåòðîì 0,8 ¾ 2,0 ìì. Òàêæå ýòîò ñïîñîá íàõîäèò ïðèìåíåíèå ïðè ñâàðêå êîíñòðóêöèé èç âûñîêîëåãèðîâàííûõ ñòàëåé. Íàðÿäó ñ äðóãèìè ïðåèìóùåñòâàìè, õàðàêòåðíûìè äëÿ ñâàðêè â çàùèòíûõ ãàçàõ, ñâàðêà â óãëåêèñëîì ãàçå õàðàêòåðèçóåòñÿ âûñîêîé ïðîèçâîäèòåëüíîñòüþ è íèçêîé ñòîèìîñòüþ. Ïðîöåññ ýêîíîìè÷åí, çàùèòíûé ãàç íå äåôèöèòåí, îáåñïå÷èâàåò äîñòàòî÷íî âûñîêîå êà÷åñòâî ìåòàëëà øâîâ. Ìåõàíèçèðîâàííàÿ ñâàðêà â óãëåêèñëîì ãàçå, êàê áîëåå ïðîèçâîäèòåëüíûé ïðîöåññ, óñïåøíî êîíêóðèðóåò ñ ðó÷íîé äóãîâîé ñâàðêîé ïîêðûòûìè ýëåêòðîäàìè ïî ñâîåé óíèâåðñàëüíîñòè. Ê íåäîñòàòêàì ñëåäóåò îòíåñòè ïîâûøåííîå ðàçáðûçãèâàíèå è áîëåå ãðóáîå ôîðìèðîâàíèå øâîâ. Ïðè ñâàðêå â óãëåêèñëîì ãàçå ïðîèñõîäÿò îêèñëåíèå ìåòàëëà è ïîòåðÿ ëåãèðóþùèõ ýëåìåíòîâ, ïîýòîìó íåîáõîäèìî ïðèìåíÿòü ýëåêòðîäíûå ïðîâîëîêè ñ ïîâûøåííûì ñîäåðæàíèåì ýëåìåíòîâ ðàñêèñëèòåëåé (êðåìíèÿ, ìàðãàíöà), êîìïåíñèðóþùèõ èõ âûãîðàíèå â çîíå ñâàðêè è ïðåäîòâðàùàþùèõ îêèñëåíèå ìåòàëëà â âàííå è îáðàçîâàíèå ïîð. Äëÿ óãëåðîäèñòûõ ñòàëåé â îñíîâíîì èñïîëüçóþò ñâàðî÷íûå ïðîâîëîêè ñïëîøíîãî ñå÷åíèÿ Ñâ-10ÃÑ, Ñâ-08Ã2Ñ, à òàêæå ïîðîøêîâûå ïðîâîëîêè, ñîäåðæàùèå â íàïîëíèòåëå ïîðîøêè ôåððîñïëàâîâ êðåìíèÿ è ìàðãàíöà. 177
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Àâòîìàòè÷åñêàÿ è ìåõàíèçèðîâàííàÿ ñâàðêà â óãëåêèñëîì ãàçå âåäåòñÿ íà ïîñòîÿííîì òîêå îáðàòíîé ïîëÿðíîñòè. Óñòîé÷èâûé ïðîöåññ îáåñïå÷èâàåòñÿ ïðè âûñîêèõ ïëîòíîñòÿõ òîêà, ïîýòîìó èñïîëüçóþò ïðîâîëîêè ìàëûõ äèàìåòðîâ (0,8 ¾ 2,5 ìì), à ïèòàíèå äóãè ïðîèçâîäÿò îò èñòî÷íèêîâ ñ æåñòêîé âíåøíåé õàðàêòåðèñòèêîé. Íàïðÿæåíèå äóãè äîëæíî áûòü íå áîëüøå 32 ¾ 34 Â, òàê êàê ñ óâåëè÷åíèåì íàïðÿæåíèÿ è äëèíû äóãè óâåëè÷èâàåòñÿ ðàçáðûçãèâàíèå è îêèñëåíèå. Îáû÷íî íàïðÿæåíèå äóãè ðàâíî 20 ¾ 30 Â, ñêîðîñòü ñâàðêè — 20 ¾ 80 ì/÷, ðàñõîä ãàçà — 6 ¾ 25 ë/ìèí. Íàïðèìåð, ïðè ìåõàíèçèðîâàííîé ñâàðêå íèçêîóãëåðîäèñòîé ñòàëè òîëùèíîé 8 ìì ñâàðêó ìîæíî âûïîëíÿòü ïðîâîëîêîé äèàìåòðîì 2 ìì íà òîêå 260 ¾ 280 À ïðè íàïðÿæåíèè 28 ¾ 30 Â, ðàñõîäå ãàçà 16 ¾ 20 ë/ìèí çà îäèí ïðîõîä áåç ðàçäåëêè êðîìîê. Íàðÿäó ñ óãëåêèñëûì ãàçîì (ÑÎ2) òàêæå èñïîëüçóþò çàùèòíûå ñìåñè ãàçîâ ÑÎ2 + + Ar, ÑÎ2 + Î2 è äð. Ïðè ýòîì óëó÷øàåòñÿ êàïåëüíûé ïåðåíîñ, óìåíüøàåòñÿ ðàçáðûçãèâàíèå, óëó÷øàåòñÿ ôîðìèðîâàíèå øâîâ. Ïðè ñâàðêå â óãëåêèñëîì ãàçå äàæå ïðè âûñîêèõ ïëîòíîñòÿõ ñâàðî÷íîãî òîêà íå óäàåòñÿ äîáèòüñÿ ìåëêîêàïåëüíîãî (ñòðóéíîãî) ïåðåíîñà ýëåêòðîäíîãî ìåòàëëà, è ïðîöåññ ñâàðêè ñîïðîâîæäàåòñÿ èíòåíñèâíûì ðàçáðûçãèâàíèåì. Ñ öåëüþ óïðàâëåíèÿ õàðàêòåðîì êàïåëüíîãî ïåðåíîñà ðàçðàáîòàí ïðîöåññ ñâàðêè ñ ïðèìåíåíèåì ìîäóëèðîâàííûõ èìïóëüñîâ ñâàðî÷íîãî òîêà (ðèñ. 15.6). Ðîñò êàïëè ïðîèñõîäèò ïðè ïîñòîÿííîì òîêå, íàçûâàåìîì «áàçîâûì».  ìîìåíò êàñàíèÿ åþ ïîâåðõíîñòè æèäêîé âàííû ñâàðî÷íûé òîê ðåçêî ñíèæàåòñÿ äî óðîâíÿ 5 À. Ïðè ýòîì ïëîùàäü êîíòàêòà êàïëè ñ âàííîé óâåëè÷èâàåòñÿ. Çàòåì äëÿ îáæàòèÿ øåéêè êàïëè òîê èñòî÷íèêà ëèíåéíî óâåëè÷èâàåòñÿ è ïî äîñòèæåíèè îïðåäåëåííîé âåëè÷èíû âíîâü ñáðàñûâàåòñÿ äî óðîâíÿ 5 À. Ïðè ýòîì êàïëÿ áåç âçðûâà ïåðåìû÷êè ïëàâíî ïåðåòåêàåò â ñâàðî÷íóþ âàííó çà ñ÷åò ñèëû ïîâåðõíîñòíîãî íàòÿæåíèÿ æèäêîãî ìåòàëëà. Ïîñëå ðàçðûâà öåïè äëÿ âîññòàíîâëåíèÿ ïðîâîäèìîñòè äóãîâîãî ïðîìåæóòêà èñòî÷íèê ïèòàíèÿ âíîâü ïîäàåò «ïèêîâûé» òîê, êîòîðûé ÷åðåç îïðåäåëåííîå âðåìÿ ïî ðåãóëèðóåìîìó çàêîíó ñíèæàåòñÿ äî áàçîâîãî, öèêë ïåðåíîñà êàïëè ïîâòîðÿåòñÿ. Òàêîå óïðàâëåíèå êàïåëü- Ðèñ. 15.6. Èçìåíåíèå òîêà ïðè èìïóëüñíîé ñâàðêå â óãëåêèñëîì ãàçå: Iï — «ïèêîâûé» òîê; Iá — «áàçîâûé» òîê; Iì — ìèíèìàëüíûé òîê; tö — öèêë ïåðåíîñà 178
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж íûì ïåðåíîñîì ïî ñðàâíåíèþ ñ îáû÷íûì ñïîñîáîì ñâàðêè îáåñïå÷èâàåò ðÿä ïðåèìóùåñòâ: óìåíüøåíèå ðàçáðûçãèâàíèÿ, ñíèæåíèå ìîùíîñòè, äåôîðìàöèé, âîçìîæíîñòü ñâàðêè â ëþáûõ ïðîñòðàíñòâåííûõ ïîëîæåíèÿõ, óëó÷øåíèå ôîðìèðîâàíèÿ è êà÷åñòâà øâîâ. Îäíàêî äëÿ ðåàëèçàöèè ïðîöåññà ñ îòñëåæèâàíèåì ìèêðîñåêóíäíûõ âûäåðæåê âðåìåíè òðåáóåòñÿ ïðèìåíåíèå ñïåöèàëüíîãî ñâàðî÷íîãî îáîðóäîâàíèÿ ñ èíâåðòîðíûìè èñòî÷íèêàìè ïèòàíèÿ è ìèêðîïðîöåññîðíûì öèôðîâûì óïðàâëåíèåì. Контрольные вопросы 1. Êàêîâû îñîáåííîñòè è ñïîñîáû çàùèòû ìåòàëëà ñ èñïîëüçîâàíèåì çàùèòíûõ ãàçîâ? 2. Ðàññêàæèòå î ïîäãîòîâêå äåòàëåé è âûáîðå òåõíîëîãè÷åñêèõ ïàðàìåòðîâ ðåæèìà, îïðåäåëÿþùèõ óñëîâèÿ ñâàðêè â çàùèòíûõ ãàçàõ. 3. Îõàðàêòåðèçóéòå îñîáåííîñòè òåõíîëîãèè ñâàðêè âîëüôðàìîâûì ýëåêòðîäîì â çàùèòíûõ ãàçàõ. 4. Êàêèå ñóùåñòâóþò ðàçíîâèäíîñòè ñâàðêè âîëüôðàìîâûì ýëåêòðîäîì â çàùèòíîì ãàçå? 5. Ðàññêàæèòå îá îñîáåííîñòÿõ ïðîöåññà è òåõíîëîãèè ñâàðêè ïëàâÿùèìñÿ ýëåêòðîäîì â ñðåäå àðãîíà. 6. Ðàññêàæèòå îá îñîáåííîñòÿõ ïðîöåññà è òåõíîëîãèè ñâàðêè ïëàâÿùèìñÿ ýëåêòðîäîì â óãëåêèñëîì ãàçå. 7. Ïðè àðãîíîäóãîâîé ñâàðêå íà ïîñòîÿííîì òîêå ïëàâÿùèìñÿ ýëåêòðîäîì äëÿ òîíêèõ äåòàëåé êàêóþ ïîëÿðíîñòü ëó÷øå èñïîëüçîâàòü? 179
ТЕХНОЛОГИЯ ДУГОВОЙ МЕХАНИЗИРОВАННОЙ СВАРКИ 16.1. Общие сведения о технологии механизированной дуговой сварки плавящимся электродом Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Гл а в а 16 Ïðè ìåõàíèçèðîâàííîé ñâàðêå ïîäà÷à ýëåêòðîäíîé ïðîâîëîêè â çîíó ãîðåíèÿ äóãè îñóùåñòâëÿåòñÿ ìåõàíèçèðîâàííûì ñïîñîáîì, à ïåðåìåùåíèå äóãè âäîëü ñâàðèâàåìûõ êðîìîê ïðîèçâîäèòñÿ âðó÷íóþ. Ìåõàíèçèðîâàííàÿ ñâàðêà ïëàâÿùèìñÿ ýëåêòðîäîì ìîæåò âûïîëíÿòüñÿ ïîä ñëîåì ôëþñà, â çàùèòíûõ ãàçàõ è ñàìîçàùèòíîé ïîðîøêîâîé ïðîâîëîêîé.  íàñòîÿùåå âðåìÿ èñïîëüçîâàíèå ìåõàíèçèðîâàííîé ñâàðêè ïîä ôëþñîì îãðàíè÷åíî. Îáùèå òðåáîâàíèÿ è òåõíîëîãèÿ âûïîëíåíèÿ â îáùåì àíàëîãè÷íû, êàê è â ñëó÷àå àâòîìàòè÷åñêîé äóãîâîé ñâàðêè ïîä ñëîåì ôëþñà. Áîëåå øèðîêîå ïðèìåíåíèå íàøëè äâà ïîñëåäíèõ âàðèàíòà. Ìåõàíèçèðîâàííîé ñâàðêîé â çàùèòíûõ ãàçàõ ñâàðèâàþò ñîåäèíåíèÿ, èìåþùèå ñòûêîâûå è óãëîâûå øâû. Ñâàðêà âûïîëíÿåòñÿ øëàíãîâûìè ïîëóàâòîìàòàìè ñ ïîñòîÿííîé ñêîðîñòüþ ïîäà÷è ýëåêòðîäíîé ïðîâîëîêè. Ïðèìåíÿåìûå èñòî÷íèêè ïèòàíèÿ äóãè èìåþò æåñòêóþ âîëüòàìïåðíóþ õàðàêòåðèñòèêó. Ñòûêîâûå øâû ìîãóò âûïîëíÿòüñÿ âåðòèêàëüíûì ýëåêòðîäîì ïðè äâèæåíèè ãîðåëêè íà ñåáÿ, ñëåâà íàïðàâî è ñïðàâà íàëåâî. Èçäåëèå òîëùèíîé äî 8 ìì ìîæíî ñâàðèâàòü îäíîñòîðîííèì øâîì áåç ðàçäåëêè êðîìîê, ïðè áî́ëüøèõ òîëùèíàõ — äâóñòîðîííèì øâîì ñ ðàçäåëêîé êðîìîê è â ìíîãîñëîéíîì âàðèàíòå. Ïðè âûïîëíåíèè ñòûêîâûõ ñîåäèíåíèé îäíîñëîéíûìè øâàìè, à òàêæå ïðè íàëîæåíèè ïåðâîãî ñëîÿ ìíîãîñëîéíîãî øâà ãîðåëêó ïåðåìåùàþò îáðàòíî-ïîñòóïàòåëüíî ïî îñè øâà áåç ïîïåðå÷íûõ êîëåáàíèé ýëåêòðîäà (ðèñ. 16.1). Ïðè íàëîæåíèè ïîñëåäóþùèõ ñâàðíûõ ñëîåâ ãîðåëêó ïåðåìåùàþò ïî âûòÿíóòîé ñïèðàëè. Ïîñëåäíèå ñâàðíûå ñëîè âûïîëíÿþò ïðè çèãçàãîîáðàçíîì äâèæåíèè ãîðåëêè «çìåéêîé» èëè æå ïî âûòÿíóòîé ñïèðàëè, íî ñ áîëüøåé àìïëèòóäîé êîëåáàíèÿ. Âî âðåìÿ ñâàðêè ãîðåëêà íå äîëæíà çàäåðæèâàòüñÿ íà îäíîì ìåñòå, òàê êàê â ïðîòèâíîì ñëó÷àå çíà÷èòåëüíî óâåëè÷èâàåòñÿ ðàçìåð ñâàðî÷íîé âàííû, ÷òî âûçûâàåò ïåðåãðåâ ìåòàëëà. Ïîñëå çàâàðêè êðàòåðà è âûêëþ÷åíèÿ ñâàðî÷íîãî òîêà äëÿ çàùèòû ìåòàëëà âàííû îò îêèñëåíèÿ íåîáõîäèìî â òå÷åíèå 3 ¾ 5 ñ ïîäåðæàòü ãîðåëêó íàä êðàòåðîì, íå ïðåêðàùàÿ ïîñòóïëåíèÿ çàùèòíîãî ãàçà äî ïîëíîãî çàòâåðäåâàíèÿ æèäêîãî ìåòàëëà. Çàêàí÷èâàòü ïðîöåññ ñâàðêè ðàñòÿãèâàíèåì äóãè è îòâîäîì ãîðåëêè íå ðåêîìåíäóåòñÿ. 180
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Ðèñ. 16.1. Ïåðåìåùåíèå ýëåêòðîäà ïðè ïîëóàâòîìàòè÷åñêîé ñâàðêå ìíîãîñëîéíûõ øâîâ â óãëåêèñëîì ãàçå: 1 — çàìûêàþùèå ñëîè; 2 — ïåðâûé ñëîé; 3 — çàïîëíÿþùèå ñëîè Äëÿ âûïîëíåíèÿ ñòûêîâûõ ñîåäèíåíèé ñâàðêó ìîæíî âåñòè òàêæå ñ íàêëîíîì ýëåêòðîäà êàê óãëîì âïåðåä, òàê è íàçàä.  ïåðâîì ñëó÷àå ïðè íàêëîíå ýëåêòðîäà íà 10 ¾ 30° ãëóáèíà ïðîïëàâëåíèÿ íåñêîëüêî ìåíüøå, øîâ øèðå. Óäîáíåå íàïðàâëÿòü äóãó ïî ðàçäåëêå øâà, ïðè ýòîì ìîæíî äîáèòüñÿ ñóùåñòâåííîãî óìåíüøåíèÿ ðàçáðûçãèâàíèÿ. Ñâàðêó ñ íàêëîíîì ýëåêòðîäà óãëîì âïåðåä ìîæíî âûïîëíÿòü ñ áî́ëüøèìè ñêîðîñòÿìè, ÷åì âåðòèêàëüíûì ýëåêòðîäîì. Ïðè ñâàðêå óãëîì íàçàä ðåêîìåíäóåòñÿ íàêëîíÿòü ãîðåëêó íà 5 ¾ 15°.  ýòîì ñëó÷àå ìîæíî íåñêîëüêî óâåëè÷èòü ãëóáèíó ïðîâàðà, íî øèðèíà øâà óìåíüøàåòñÿ. Äëÿ ðàñøèðåíèÿ øâà ñâàðêó âûïîëíÿþò ïîïåðå÷íûìè ê îñè øâà êîëåáàíèÿìè ýëåêòðîäà. Óãëîâûå øâû ìîãóò âûïîëíÿòüñÿ êàê íàêëîííûì, òàê è âåðòèêàëüíûì ýëåêòðîäîì «â ëîäî÷êó». Ïðè ñâàðêå íàêëîííûì ýëåêòðîäîì (ðèñ. 16.2) ãîðåëêà íàêëîíÿåòñÿ ïîïåðåê øâà ïîä óãëîì 30 ¾ 45°. Òîðåö ýëåêòðîäà íàïðàâëÿþò â óãîë ñîåäèíåíèÿ èëè ñìåùàþò îò íåãî íà ðàññòîÿíèå äî 1 ìì îò ãîðèçîíòàëüíîé äåòàëè.  ïðîöåññå ñâàðêè ãîðåëêó ïåðåìåùàþò âîçâðàòíî-ïîñòóïàòåëüíî ïî îñè øâà áåç ïîïåðå÷íûõ êîëåáàíèé. Æåëàòåëüíî âåñòè ñâàðêó Ðèñ. 16.2. Ïîëîæåíèå ãîðåëêè ïðè ñâàðêå óãëîâûõ øâîâ 181
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж íà ñïóñê ñ óãëîì íàêëîíà èçäåëèÿ 6 ¾ 10°. Ýòî óëó÷øàåò ôîðìèðîâàíèå øâà, ïîçâîëÿåò ïîâûøàòü ñêîðîñòü ñâàðêè è óìåíüøàòü ðàçáðûçãèâàíèå ìåòàëëà. Îñíîâíîé òðóäíîñòüþ ïðè âûïîëíåíèè óãëîâûõ øâîâ íàêëîííûì ýëåêòðîäîì ÿâëÿåòñÿ ðàñòåêàíèå æèäêîãî ìåòàëëà ïî ãîðèçîíòàëüíîé ïëîñêîñòè, ÷òî ìîæåò ïðèâåñòè ê ïîäðåçàì è íåïðîâàðàì. Âî èçáåæàíèå ýòîãî çà îäèí ïðîõîä îáû÷íî ôîðìèðóþò óãëîâûå øâû êàòåòîì íå áîëåå 8 ìì. Ïðè âûïîëíåíèè óãëîâûõ øâîâ «â ëîäî÷êó» îñîáûõ òðóäíîñòåé íå âîçíèêàåò. Îñíîâíûå òèïû, êîíñòðóêòèâíûå ýëåìåíòû è ðàçìåðû øâîâ ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé ïðè ìåõàíèçèðîâàííîé ñâàðêå â çàùèòíûõ ãàçàõ òå æå, ÷òî è ïðè àâòîìàòè÷åñêîé (ñì. ãë. 15). Ìåõàíèçèðîâàííàÿ ñâàðêà â çàùèòíûõ ãàçàõ ìîæåò ïðîèçâîäèòüñÿ âî âñåõ ïðîñòðàíñòâåííûõ ïîëîæåíèÿõ øâà, èç êîòîðûõ íàèáîëåå óäîáíûì ÿâëÿåòñÿ íèæíåå. Êîëåáàòåëüíûå äâèæåíèÿ ïîïåðåê îñè øâà ñîîáùàþò ýëåêòðîäó â çàâèñèìîñòè îò òðåáóåìîé øèðèíû øâà, òîëùèíû ñâàðèâàåìîãî ìåòàëëà è ôîðìû ïîäãîòîâëåííûõ êðîìîê. Âåðòèêàëüíûå ñòûêîâûå è óãëîâûå øâû ìîãóò âûïîëíÿòüñÿ ñíèçó ââåðõ è ñâåðõó âíèç. Ñâàðêó ñâåðõó âíèç ïðèìåíÿþò ïðè ñîåäèíåíèè òîíêîëèñòîâûõ äåòàëåé, à òàêæå ïðè íàëîæåíèè ïåðâîãî ñëîÿ ìíîãîñëîéíîãî øâà.  íà÷àëå ïðîöåññà ñâàðêè, ÷òîáû îáåñïå÷èòü õîðîøèé ïðîâàð íà÷àëà øâà, ýëåêòðîä ðàñïîëàãàþò ïåðïåíäèêóëÿðíî îñíîâíîìó ìåòàëëó. Ïîñëå îáðàçîâàíèÿ ñâàðî÷íîé âàííû åãî íàêëîíÿþò íà 10 ¾ 15° íèæå ãîðèçîíòàëè è íàïðàâëÿþò íà ïåðåäíþþ ÷àñòü âàííû, ïðåäóïðåæäàÿ åå ñòåêàíèå, óâåëè÷èâàÿ ïðîïëàâëåíèå êîðíÿ øâà è èñêëþ÷àÿ íåñïëàâëåíèÿ è íàòåêè ïî êðàÿì øâà. Ïðè òîëùèíå ìåòàëëà áîëåå 6 ìì ñâàðêó ïðîèçâîäÿò ñíèçó ââåðõ êàê óãëîì âïåðåä, òàê è óãëîì íàçàä. Âòîðîé ñïîñîá ïðèìåíÿþò â ñëó÷àå ñâàðêè ìåòàëëà áîëüøîé òîëùèíû. Äëÿ óëó÷øåíèÿ ôîðìèðîâàíèÿ øâà ýëåêòðîäó ñîîáùàþò êîëåáàòåëüíûå äâèæåíèÿ. Ïðè ñâàðêå ñíèçó ââåðõ ïîëó÷àåòñÿ ãëóáîêèé ïðîâàð êîðíÿ øâà è îòñóòñòâóþò íåñïëàâëåíèÿ ïî åãî êðàÿì.  ãîðèçîíòàëüíîì ïîëîæåíèè ïðè òîëùèíå äåòàëåé äî 3 ìì ñâàðêó âåäóò áåç ñêîñà êðîìîê, ñ íåáîëüøèì çàçîðîì ïðè ñáîðêå, ÷òî îáåñïå÷èâàåò ïîëíûé ïðîâàð øâîâ è íåáîëüøóþ âûïóêëîñòü øâà. Ñâàðêó âåäóò ñ íàêëîíîì ýëåêòðîäà ñíèçó ââåðõ è óãëîì íàçàä áåç ïîïåðå÷íûõ êîëåáàíèé ýëåêòðîäà. Ïðè òîëùèíå ìåòàëëà áîëåå 3 ìì äåëàþò ñêîñ íà êðîìêå âåðõíåãî ëèñòà, ýëåêòðîä òàêæå íàïðàâëÿþò ñíèçó ââåðõ, ÷òî ïðåäóïðåæäàåò ñòåêàíèå ìåòàëëà íà íèæíþþ êðîìêó.  ïîòîëî÷íîì ïîëîæåíèè ñâàðêó âûïîëíÿþò óãëîì íàçàä ïðè ìèíèìàëüíûõ íàïðÿæåíèÿõ è ñèëå òîêà. Äóãó è ïîòîê çàùèòíîãî ãàçà íàïðàâëÿþò íà âàííó æèäêîãî ìåòàëëà, ÷òî óìåíüøàåò åå ñòåêàíèå. Äëÿ ýòîé öåëè ðåêîìåíäóåòñÿ óâåëè÷èâàòü ðàñõîä çàùèòíîãî ãàçà. Ñòûêîâûå øâû â ïîòîëî÷íîì ïîëîæåíèè âûïîë182
à — ñâåðõó; á — ïîëóïîòîëî÷íîå Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Ðèñ. 16.3. Ðàñïîëîæåíèå ãîðåëêè ïðè ñâàðêå êîëüöåâûõ øâîâ: íÿþò ñ ðàçäåëêîé êðîìîê è ñ ïîïåðå÷íûìè êîëåáàíèÿìè ýëåêòðîäà. Òåõíîëîãèÿ âûïîëíåíèÿ ïîâîðîòíûõ êîëüöåâûõ ñòûêîâûõ øâîâ âî ìíîãîì ïîäîáíà òåõíîëîãèè âûïîëíåíèÿ ïðîäîëüíûõ øâîâ. Ýëåêòðîä ïðè ýòîì ðàñïîëàãàåòñÿ ñâåðõó ñ íåáîëüøèì ñìåùåíèåì îò âåðõíåé òî÷êè îêðóæíîñòè â ñòîðîíó, ïðîòèâîïîëîæíóþ íàïðàâëåíèþ âðàùåíèÿ èçäåëèÿ. Ñâàðêó ìåòàëëà òîëùèíîé äî 2,5 ìì, à òàêæå íàëîæåíèå ïåðâîãî ñëîÿ íà ìåòàëë áîëüøîé òîëùèíû ðåêîìåíäóåòñÿ âåñòè â âåðòèêàëüíîì ïîëîæåíèè (ðèñ. 16.3). Äóãó è ïîòîê çàùèòíîãî ãàçà ñëåäóåò íàïðàâëÿòü íà âàííó æèäêîãî ìåòàëëà. Ýòî îáåñïå÷èâàåò ïîëó÷åíèå ïîëíîãî ïðîïëàâëåíèÿ ñîåäèíåíèÿ ñ îáðàòíûì ôîðìèðîâàíèåì øâà áåç ïðîæîãîâ äàæå ïðè çíà÷èòåëüíûõ ïåðåìåííûõ çàçîðàõ. Ïîäãîòîâêà êðîìîê è ñáîðêà ïîä ìåõàíèçèðîâàííóþ ñâàðêó, à òàêæå âûáîð ýëåêòðîäíîé ïðîâîëîêè ïðîèçâîäÿòñÿ â îñíîâíîì òàê æå, êàê è ïðè àâòîìàòè÷åñêîé ñâàðêå â çàùèòíûõ ãàçàõ. Âî âñåõ ñëó÷àÿõ, ãäå ýòî âîçìîæíî, ðåêîìåíäóåòñÿ ñîáèðàòü è ñâàðèâàòü ñîåäèíåíèÿ â ïðèñïîñîáëåíèÿõ áåç ïðèõâàòîê. Ïðè ñáîðêå íà ïðèõâàòêàõ ïîñëåäíèå ñëåäóåò óñòàíàâëèâàòü ñ îáðàòíîé ñòîðîíû ñîåäèíåíèÿ. Ïðèõâàòêó ìîæíî âûïîëíÿòü ñâàðêîé íåïëàâÿùèìñÿ ýëåêòðîäîì, òîíêîé ïðîâîëîêîé â çàùèòíîì ãàçå è äð. Âî èçáåæàíèå ïðîòåêàíèÿ æèäêîãî ìåòàëëà â çàçîðû ñòûêîâûå ñîåäèíåíèÿ òîíêèõ äåòàëåé äîëæíû âûïîëíÿòüñÿ ñâàðêîé íà ìåäíûõ èëè êåðàìè÷åñêèõ ïîäêëàäêàõ. Ìåõàíèçèðîâàííàÿ ñâàðêà â óãëåêèñëîì ãàçå ÿâëÿåòñÿ íàèáîëåå ðàñïðîñòðàíåííûì ñïîñîáîì ìåõàíèçèðîâàííîé ñâàðêè ïëàâÿùèìñÿ ýëåêòðîäîì â çàùèòíûõ ãàçàõ.  íàñòîÿùåå âðåìÿ ýòîò ñïîñîá, êàê áîëåå ïðîèçâîäèòåëüíûé, óñïåøíî êîíêóðèðóåò ñ ðó÷íîé äóãîâîé ñâàðêîé ïîêðûòûìè ýëåêòðîäàìè è ïî ñâîåé ìàíåâðåííîñòè. Òåõíîëîãè÷åñêèå óñëîâèÿ è ðåæèìû ìåõàíèçèðîâàííîé ñâàðêè â óãëåêèñëîì ãàçå ïðèìåðíî òå æå, ÷òî è ïðè àâòîìàòè÷åñêîé ñâàðêå (ñì. ãë. 15). Âî èçáåæàíèå ïîÿâëåíèÿ ïðîæîãîâ ìåõàíèçèðîâàííóþ ñâàðêó âûïîëíÿþò ñ ìåíüøåé ñèëîé òîêà, ÷åì àâòîìàòè÷åñêóþ, è, êàê ñëåäñòâèå, ñ ìåíüøåé ñêîðîñòüþ. 183
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж 16.2. Механизированная сварка порошковой проволокой Ìåõàíèçèðîâàííàÿ ñâàðêà ïîðîøêîâîé ïðîâîëîêîé ïîçâîëÿåò âûïîëíÿòü ñòûêîâûå, óãëîâûå, òàâðîâûå è íàõëåñòî÷íûå ñîåäèíåíèÿ êàê ñ ðàçäåëêîé, òàê è áåç ðàçäåëêè êðîìîê. Ïîäãîòîâêà è ñáîðêà äåòàëåé ïîä ñâàðêó ïðîèçâîäèòñÿ òàê æå, êàê è ïðè ñâàðêå â çàùèòíûõ ãàçàõ. Ê ðåæèìàì ñâàðêè ïîðîøêîâîé ïðîâîëîêîé îòíîñÿòñÿ òå æå ïàðàìåòðû, ÷òî è ïðè ñâàðêå â óãëåêèñëîì ãàçå. Äèàìåòð ïîðîøêîâîé ïðîâîëîêè è ñèëó òîêà óñòàíàâëèâàþò â çàâèñèìîñòè îò òîëùèíû ñâàðèâàåìîãî ìåòàëëà, íåîáõîäèìîãî ÷èñëà ñëîåâ øâà è ïîëîæåíèÿ â ïðîñòðàíñòâå. Ñêîðîñòü ïîäà÷è ïðîâîëîêè çàâèñèò îò ñèëû òîêà, íàïðÿæåíèÿ äóãè, äèàìåòðà è ìàðêè ïîðîøêîâîé ïðîâîëîêè. Âûëåò ýëåêòðîäà íàõîäèòñÿ â ïðÿìîé çàâèñèìîñòè îò äèàìåòðà ïðèìåíÿåìîé ïðîâîëîêè. Òåõíîëîãèÿ ìåõàíèçèðîâàííîé ñâàðêè ïîðîøêîâîé ïðîâîëîêîé àíàëîãè÷íà òåõíîëîãèè ìåõàíèçèðîâàííîé ñâàðêè â óãëåêèñëîì ãàçå ñïëîøíîé ýëåêòðîäíîé ïðîâîëîêîé. Îäíàêî ñâàðêà ïîðîøêîâîé ïðîâîëîêîé ðàçëè÷íûõ ìàðîê òðåáóåò îïðåäåëåííîãî íàâûêà. Ñâàðêà ïðîèçâîäèòñÿ êîðîòêîé äóãîé, òàê êàê ïðè óâåëè÷åíèè åå äëèíû óñèëèâàåòñÿ ðàçáðûçãèâàíèå æèäêîãî ìåòàëëà, óõóäøàåòñÿ åãî çàùèòà îò âîçäóõà, âîçðàñòàåò âûãîðàíèå ýëåìåíòîâ, ñîäåðæàùèõñÿ â ïðîâîëîêå, ÷òî ïðèâîäèò ê îáðàçîâàíèþ ïîð â íàïëàâëåííîì ìåòàëëå. Ïðè ñëèøêîì êîðîòêîé äóãå çíà÷èòåëüíî ïàäàåò åå íàïðÿæåíèå, ÷òî óõóäøàåò ñòàáèëüíîñòü ãîðåíèÿ äóãè è ìîæåò ïðèâåñòè ê ïëîõîìó ôîðìèðîâàíèþ øâà, à òàêæå ïîÿâëåíèþ â íåì øëàêîâûõ âêëþ÷åíèé. Îñîáîå âíèìàíèå ñëåäóåò îáðàùàòü íà ðåêîìåíäóåìûé âûëåò ýëåêòðîäà. Ïðè óìåíüøåíèè åãî ìóíäøòóê ãîðåëêè ñèëüíî çàáðûçãèâàåòñÿ, âîçìîæíû ïðèâàðêà ê íåìó ïðîâîëîêè è îáðàçîâàíèå äåôåêòîâ â øâå. Ïðè óâåëè÷åíèè âûëåòà ïðîâîëîêè îíà ïåðåãðåâàåòñÿ, ÷òî ïðèâîäèò ê ïðåæäåâðåìåííîìó âûãîðàíèþ åå ãàçîîáðàçóþùèõ ñîñòàâëÿþùèõ è îáðàçîâàíèþ ïîðèñòîñòè øâà. Êîëåáàòåëüíûå äâèæåíèÿ ýëåêòðîäà (ðèñ. 16.4) çàâèñÿò îò òîëùèíû Ðèñ. 16.4. Êîëåáàòåëüíûå äâèæåíèÿ ýëåêòðîäà ïðè ñâàðêå ïîðîøêîâîé ïðîâîëîêîé: à — ïî ñïèðàëè; á — çìåéêîé 184
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж ñâàðèâàåìîãî ìåòàëëà. Ñâàðêó, êàê ïðàâèëî, âûïîëíÿþò âåðòèêàëüíûì ýëåêòðîäîì, îäíàêî äîïóñêàåòñÿ íàêëîí åãî âïåðåä èëè íàçàä íà 15 ¾ 20°. Ïðè íàëîæåíèè óãëîâûõ øâîâ ýëåêòðîä ðàñïîëàãàþò ïîä óãëîì 30 ¾ 40° ê âåðòèêàëè. Ñâàðêà â âåðòèêàëüíîì ïîëîæåíèè îáû÷íî ïðîèçâîäèòñÿ ñâåðõó âíèç, ÷òî ïðåäîòâðàùàåò âîçìîæíûå ïðîæîãè. Ïðè âûïîëíåíèè ìíîãîñëîéíûõ øâîâ ïåðåä íàëîæåíèåì êàæäîãî ïîñëåäóþùåãî ñëîÿ òùàòåëüíî óäàëÿåòñÿ øëàê ñ ïðåäûäóùåãî. Äëÿ óëó÷øåíèÿ çàùèòû âàííû è óïðîùåíèÿ ñîñòàâà íàïîëíèòåëÿ ïðîâîëîêè ïðèìåíÿþò êîìáèíèðîâàííûé ïðîöåññ ñâàðêè ïîðîøêîâîé ïðîâîëîêîé ñ äîïîëíèòåëüíîé çàùèòîé âàííû óãëåêèñëûì ãàçîì. 16.3. Механизированная сварка открытой дугой самозащитной проволокой Ñâàðêà ñàìîçàùèòíîé ïðîâîëîêîé ñïëîøíîãî ñå÷åíèÿ áåç äîïîëíèòåëüíîé çàùèòû ðàçðàáîòàíà äëÿ ïðèìåíåíèÿ â ìîíòàæíûõ, à òàêæå çàâîäñêèõ óñëîâèÿõ â òåõ ñëó÷àÿõ, êîãäà íåïðèåìëåìà ñâàðêà â óãëåêèñëîì ãàçå. Îñîáåííîñòü ýòîãî ñïîñîáà çàêëþ÷àåòñÿ â òîì, ÷òî ìåòàëë ðàñïëàâëÿåòñÿ òåïëîòîé äóãè, ãîðÿùåé ìåæäó ãîëîé ýëåêòðîäíîé ïðîâîëîêîé è èçäåëèåì ñ ïîñëåäóþùåé åãî êðèñòàëëèçàöèåé è îáðàçîâàíèåì øâà. Ïðè ýòîì âíóòðåííÿÿ çàùèòà òàêàÿ æå, êàê ó ïîðîøêîâûõ ïðîâîëîê, à äîïîëíèòåëüíàÿ çàùèòà ôëþñîì èëè ãàçîì îòñóòñòâóþò. Ïðè òàêîé òåõíîëîãèè ñâàðêè øâû èìåþò âûñîêèå ìåõàíè÷åñêèå ñâîéñòâà, åñëè â ñîñòàâå ýëåêòðîäíîé ïðîâîëîêè ïðèñóòñòâóþò â äîñòàòî÷íîì êîëè÷åñòâå ýëåìåíòû-ðàñêèñëèòåëè, ñâÿçûâàþùèå êèñëîðîä è àçîò â ñòîéêèå õèìè÷åñêèå ñîåäèíåíèÿ, íå ñíèæàþùèå ïëàñòè÷íîñòè ìåòàëëà øâà. Ìåõàíèçèðîâàííàÿ ñâàðêà òàêîé ïðîâîëîêîé âïîëíå çàìåíÿåò ðó÷íóþ ñâàðêó ïîêðûòûìè ýëåêòðîäàìè íà îòêðûòûõ ïëîùàäêàõ ïðè ìîíòàæíûõ ðàáîòàõ. Ïðè ñâàðêå îòêðûòîé äóãîé îáû÷íîé ïðîâîëîêîé ïðîèñõîäÿò âûãîðàíèå ëåãèðóþùèõ ýëåìåíòîâ è íàñûùåíèå ìåòàëëà øâà ãàçàìè (êèñëîðîäîì, àçîòîì è âîäîðîäîì). Ïðè ñâàðêå ñàìîçàùèòíîé ïðîâîëîêîé ïîòåðè ýëåìåíòîâ êîìïåíñèðóþòñÿ çà ñ÷åò ïîâûøåííîãî ñîäåðæàíèÿ â ýëåêòðîäíîé ïðîâîëîêå ýëåìåíòîâ, îáëàäàþùèõ áî́ëüøèì ñðîäñòâîì ñ êèñëîðîäîì, ÷åì âûãîðàåìûå. Ê òàêèì ýëåìåíòàì îòíîñÿòñÿ àëþìèíèé, òèòàí, öåðèé, öèðêîíèé, ëàíòàí è äð. Îíè ñâÿçûâàþò êèñëîðîä è àçîò â ñòîéêèå âêëþ÷åíèÿ, ìàëî âëèÿþùèå íà ïëàñòè÷íîñòü è âÿçêîñòü ìåòàëëà. Äëÿ ìåõàíèçèðîâàííîé ñâàðêè îòêðûòîé äóãîé ïðèìåíÿþò ñïåöèàëüíûå ëåãèðîâàííûå ïðîâîëîêè (ÃÎÑÒ 2246—70). Òàê, ñàìîçàùèòíàÿ ñâàðî÷íàÿ ïðîâîëîêà Ñâ-20ÃÑÒÞÀ ïîçâîëÿåò ñâàðèâàòü óãëåðîäèñòóþ ñòàëü òîëùèíîé îò 2 ìì è áîëåå â íèæíåì, âåðòè185
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж êàëüíîì è ãîðèçîíòàëüíîì ïîëîæåíèÿõ. Ñâàðî÷íàÿ ïðîâîëîêà Ñâ-16ÃÑÒÞÖÀ ñ äîáàâêîé öåðèÿ è öèðêîíèÿ ñëóæèò äëÿ ñâàðêè óãëåðîäèñòûõ è ìàðãàíöîâèñòûõ ñòàëåé âî âñåõ ïðîñòðàíñòâåííûõ ïîëîæåíèÿõ. Ñàìîçàùèòíîé ïðîâîëîêîé ìîæíî ñâàðèâàòü ìåòàëë, ïîêðûòûé îêàëèíîé, íåáîëüøèì íàëåòîì ðæàâ÷èíû è ò. ä. Ìåòàëë øâà, íàïëàâëåííûé ýòèìè ïðîâîëîêàìè, ïî ìåõàíè÷åñêèì ñâîéñòâàì ðàâíîöåíåí ìåòàëëó øâà, ïîëó÷àåìîìó ïðè ñâàðêå ïîêðûòûìè ýëåêòðîäàìè òèïà Ý46 èëè Ý50. Контрольные вопросы 1. Îïèøèòå òåõíîëîãèþ âûïîëíåíèÿ ìåõàíèçèðîâàííîé ñâàðêè â óãëåêèñëîì ãàçå. 2. Êàêîâû îñîáåííîñòè è òåõíîëîãèÿ ìåõàíèçèðîâàííîé ñâàðêè ïîðîøêîâîé ïðîâîëîêîé? 3.  ÷åì çàêëþ÷àþòñÿ äîñòîèíñòâà ìåõàíèçèðîâàííîé ñâàðêè ïîðîøêîâîé ïðîâîëîêîé? 4. Êàêîâû ñóùíîñòü è òåõíîëîãèÿ ïðîöåññà ìåõàíèçèðîâàííîé ñâàðêè ñàìîçàùèòíîé ïðîâîëîêîé ñïëîøíîãî ñå÷åíèÿ? 5. ×åì îòëè÷àåòñÿ ýëåêòðîäíàÿ ïðîâîëîêà ïðè àâòîìàòè÷åñêîé è ìåõàíèçèðîâàííîé ñâàðêå â óãëåêèñëîì ãàçå? 6. Ìîæíî ëè íà àâòîìàòå äëÿ ñâàðêè â óãëåêèñëîì ãàçå âåñòè ïðîöåññ ïîðîøêîâîé è ñàìîçàùèòíîé ïðîâîëîêîé? 186
ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОШЛАКОВОЙ СВАРКИ 17.1. Особенности процесса электрошлаковой сварки Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Гл а в а 17 Ñòðåìëåíèå ðàñøèðèòü îáëàñòü ïðèìåíåíèÿ àâòîìàòè÷åñêîé äóãîâîé ñâàðêè ïîä ôëþñîì ïðèâåëî ê èäåå ñîçäàíèÿ ñïîñîáà ñâàðêè â âåðòèêàëüíîì ïîëîæåíèè ñ ïðèíóäèòåëüíûì ôîðìèðîâàíèåì øâà. Ïîñëå îáðàçîâàíèÿ ñâàðî÷íîé âàííû îïðåäåëåííîãî îáúåìà ïðîöåññ ñâàðêè äóãîé ìîæåò ïåðåéòè â ïðîöåññ ñî øëàêîâûì íàãðåâîì. Ýòî ïîçâîëÿåò ïîëó÷èòü ðÿä ïðåèìóùåñòâ, ñðåäè êîòîðûõ îäíî èç îñíîâíûõ — áîëåå ðàâíîìåðíîå ðàñïðåäåëåíèå òåïëîòû ïî îáúåìó âàííû. Ýòî îñîáåííî âàæíî ïðè ñâàðêå äåòàëåé áîëüøîé òîëùèíû. Ñïîñîá ýëåêòðîøëàêîâîé ñâàðêè îñíîâàí íà âûäåëåíèè òåïëîòû ïðè ïðîõîæäåíèè ýëåêòðè÷åñêîãî òîêà ÷åðåç ðàñïëàâëåííûé ýëåêòðîïðîâîäíûé ôëþñ (øëàê). Ñõåìà ýëåêòðîøëàêîâîé ñâàðêè ïîêàçàíà íà ðèñ. 17.1. Ýëåêòðîä 1 è îñíîâíîé ìåòàëë äåòàëè 2 ñâÿçàíû ýëåêòðè÷åñêè ÷åðåç ðàñïëàâëåííûé øëàê 3. Çà ñ÷åò òåïëîòû â øëàêîâîé âàííå ïðè ïðîõîæäåíèè ýëåêòðè÷åñêîãî òîêà ìåòàëë ýëåêòðîäà è êðîìêè îñíîâíîãî ìåòàëëà îïëàâëÿåòñÿ è ñòåêàåò íà äíî ñâàðî÷íîé âàííû 4.  íà÷àëå ïðîöåññà ñâàðêè âîçáóæäàþò ýëåêòðè÷åñêóþ äóãó, ïîñëå ðàñïëàâëåíèÿ ôëþñà è îáðàçîâàíèÿ øëàêîâîé âàííû æèäêèé ôëþñ çàëèâàåò è ãàñèò äóãó è äóãîâîé ïðîöåññ ïåðåõîäèò â áåçäóãîâîé (ýëåêòðîøëàêîâûé). Ñâàðèâàåìûå äåòàëè ñîáèðàþò âåðòèêàëüíî áåç ñêîñà êðîìîê, ñ çàçîðîì 20 ¾ 40 ìì. Äëÿ ôîðìèðîâàíèÿ øâà è óäåðæàíèÿ æèäêîãî ìåòàëëà è øëàêà îò âûòåêàíèÿ ïðèìåíÿþò îñòàþùèåñÿ ïëàñòèíû èëè ñïåöèàëüíûå ôîðìèðóþùèå óñòðîéñòâà — ïîäâèæíûå èëè íåïîäâèæíûå ìåäíûå ïîëçóíû (êðèñòàëëèçàòîðû) 5, èìåþùèå ïîäâîä îõëàæäàþùåé âîäû. Êðèñòàëëèçèðóþùèåñÿ â íèæíåé ÷àñ- Ðèñ. 17.1. Ñõåìà ïðîöåññà ýëåêòðîøëàêîâîé ñâàðêè: 1 — ýëåêòðîä; 2 — äåòàëü; 3 — æèäêèé øëàê; 4 — ñâàðî÷íàÿ âàííà; 5 — êðèñòàëëèçàòîð; 6 — øîâ; vñ⠗ ñêîðîñòü ñâàðêè 187
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж òè ìåòàëëè÷åñêîé âàííû íàïëàâëåííûé ìåòàëë îáðàçóåò øîâ 6. Ïðîöåññ âåäåòñÿ àâòîìàòè÷åñêè. Ïðîöåññ ýëåêòðîøëàêîâîé ñâàðêè õàðàêòåðèçóåòñÿ ñëåäóþùèìè îñîáåííîñòÿìè: • îòñóòñòâèå äóãîâîãî ðàçðÿäà, ÷òî èñêëþ÷àåò ðàçáðûçãèâàíèå æèäêîãî ìåòàëëà è øëàêà ïðè ñâàðêå íà áîëüøèõ ïëîòíîñòÿõ òîêà; • ïîäãîòîâêà êðîìîê ïðîñòà, íå òðåáóåò èõ ñêîñà, ÷òî ñîêðàùàåò ðàñõîä ìåòàëëà è óïðîùàåò ñáîðêó ïîä ñâàðêó; • çà îäèí ïðîõîä ìîãóò áûòü ñâàðåíû äåòàëè ëþáîé òîëùèíû; • ñâàðî÷íàÿ âàííà äëèòåëüíîå âðåìÿ íàõîäèòñÿ â æèäêîì ñîñòîÿíèè, ïîýòîìó îáðàçóþùèåñÿ ãàçû óñïåâàþò âûéòè íà åå ïîâåðõíîñòü, ÷òî èñêëþ÷àåò îáðàçîâàíèå ïîð; • ñâàðèâàåìûå äåòàëè ïðîãðåâàþòñÿ ðàâíîìåðíî ïî âñåé òîëùèíå, â ðåçóëüòàòå ÷åãî íå ïðîèñõîäèò óãëîâûõ äåôîðìàöèé ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé; • ïðîèçâîäèòåëüíîñòü ñâàðêè â 5 — 15 ðàç (â çàâèñèìîñòè îò òîëùèíû ìåòàëëà) âûøå, ÷åì ïðè ìíîãîñëîéíîé àâòîìàòè÷åñêîé ñâàðêå ïîä ôëþñîì. Ýëåêòðîøëàêîâîé ñâàðêîé ïîëüçóþòñÿ ïðè èçãîòîâëåíèè áàðàáàíîâ êîòëîâ âûñîêîãî äàâëåíèÿ, ñòàíèí ìîùíûõ ïðåññîâ, âàëîâ ãèäðîòóðáèí, âàëîâ ñóäîâ, òÿæåëûõ ñâàðíî-ëèòûõ è ñâàðíî-êîâàíûõ êîíñòðóêöèé è äð. Åå òàêæå ïðèìåíÿþò äëÿ íàïëàâêè ðàáî÷èõ ïîâåðõíîñòåé ìåòàëëàìè è ñïëàâàìè.  çàâèñèìîñòè îò òèïà ïðèìåíÿåìîãî ýëåêòðîäà ðàçëè÷àþò íåñêîëüêî ñïîñîáîâ ýëåêòðîøëàêîâîé ñâàðêè — ýëåêòðîäíîé ïðîâîëîêîé, ýëåêòðîäíîé ïëàñòèíîé, ïëàâÿùèìñÿ ìóíäøòóêîì. Âûáîð ñïîñîáà ýëåêòðîøëàêîâîé ñâàðêè îïðåäåëÿåòñÿ ôîðìîé è ðàçìåðàìè ñå÷åíèÿ ñîåäèíÿåìûõ ýëåìåíòîâ è èõ ïðîòÿæåííîñòüþ.  çàâèñèìîñòè îò òîëùèíû ñâàðèâàåìûõ äåòàëåé ïðîöåññ âåäóò îäíèì èëè íåñêîëüêèìè ýëåêòðîäàìè. Íàèáîëüøåå ðàñïðîñòðàíåíèå ïîëó÷èëà ñâàðêà ýëåêòðîäíîé ïðîâîëîêîé äèàìåòðîì 2,5¾ 3,5 ìì.  çàâèñèìîñòè îò òîëùèíû (äî 500 ìì) ïðèìåíÿåòñÿ îäíî- èëè ìíîãîýëåêòðîäíàÿ ñâàðêà (÷àùå òðè ýëåêòðîäà). Ñâàðêó ýëåêòðîäíîé ïëàñòèíîé èñïîëüçóþò äëÿ øâîâ íåáîëüøîé äëèíû (äî 1,5 ì) ñ ðàçâèòûì ïðÿìîóãîëüíûì ñå÷åíèåì (øèðèíîé äî 2 ì). Ñâàðêà ïëàâÿùèìñÿ ìóíäøòóêîì êàê áû îáúåäèíÿåò ñïîñîáû ñâàðêè ïðîâîëî÷íûì è ïëàñòèí÷àòûì ýëåêòðîäàìè. Ïðè ýòîì â ïëàñòèí÷àòîì ýëåêòðîäå, âûïîëíåííîì ïî ôîðìå ñå÷åíèÿ ñâàðèâàåìîãî ýëåìåíòà, äåëàþò ïàçû èëè ïðèâàðèâàþò ê íåìó òðóáêè äëÿ ïîäà÷è ýëåêòðîäíûõ ïðîâîëîê. Ïðè ñâàðêå ïðîèñõîäèò îäíîâðåìåííîå ðàñïëàâëåíèå è íåïðåðûâíî ïîäàâàåìûõ ïðîâîëîê, è íåïîäâèæíîé ïëàñòèíû — ìóíäøòóêà. Ýòèì ñïîñîáîì ìîæíî ñâàðèâàòü øâû ñëîæíîãî êðèâîëèíåéíîãî ïðîôèëÿ. Êîíñòðóêòèâíûå ïàðàìåòðû èõ è ðàçìåðû îïðåäåëÿþòñÿ ÃÎÑÒ 15164—78, êîòîðûé ïðåäóñìàòðèâàåò òðè îñíîâíûõ òèïà ñîåäèíåíèé: ñòûêîâûå, óãëîâûå è òàâðîâûå (ðèñ. 17.2). Ñòûêîâûå è óãëîâûå ñîåäèíåíèÿ ïðèìåíÿþò ïðè 188
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Ðèñ. 17.2. Ñîåäèíåíèÿ äëÿ ýëåêòðîøëàêîâîé ñâàðêè: à — ñòûêîâîå; á — òàâðîâîå; ⠗ óãëîâîå; 㠗 ñ óãëîâûìè øâàìè; ä — ïåðåìåííîé òîëùèíû òîëùèíå äåòàëåé 16 ¾ 800 ìì, à òàâðîâûå —16 ¾ 450 ìì. Äîïóñêàåòñÿ ñâàðêà è áîëüøèõ ñå÷åíèé. Ýëåêòðîøëàêîâóþ ñâàðêó ïðèìåíÿþò äëÿ ñòàëåé, àëþìèíèÿ, òèòàíà è èõ ñïëàâîâ òîëùèíîé ñâûøå 25 ìì. Ñòàíäàðòîì ïðèíÿòû ñëåäóþùèå îáîçíà÷åíèÿ ñïîñîáîâ ýëåêòðîøëàêîâîé ñâàðêè: ØÝ — ïðîâîëî÷íûì ýëåêòðîäîì, ØÌ — ïëàâÿùèìñÿ ìóíäøòóêîì, ØÏ — ýëåêòðîäîì, ñå÷åíèå êîòîðîãî ñîîòâåòñòâóåò ïîïåðå÷íîìó ñå÷åíèþ ñâàðèâàåìûõ ýëåìåíòîâ. 17.2. Технология выполнения электрошлаковой сварки Ïîäãîòîâêà êðîìîê ïîä ýëåêòðîøëàêîâóþ ñâàðêó çíà÷èòåëüíî ïðîùå, ÷åì ïîä äóãîâóþ.  áîëüøèíñòâå ñëó÷àåâ îíà çàêëþ÷àåòñÿ â îáðåçêå òîðöîâ äåòàëè ïîä óãëîì 90° ê åå ïîâåðõíîñòè. Äëÿ ïîäãîòîâêè êðîìîê îáû÷íî ïðèìåíÿþò ìàøèííóþ êèñëîðîäíóþ èëè ïëàçìåííî-äóãîâóþ ðåçêó. Ïðè ñáîðêå ïîä ýëåêòðîøëàêîâóþ ñâàðêó íåëüçÿ ïðèìåíÿòü ïðèõâàòêè, ïåðåêðûâàþùèå çàçîð ìåæäó ñâàðèâàåìûìè êðîìêàìè, êîòîðûé äîëæåí îñòàâàòüñÿ ñâîáîäíûì äëÿ ïðîõîäà ìóíäøòóêîâ ñâàðî÷íîãî àâòîìàòà. Îáû÷íî ñáîðêó ïðîèçâîäÿò ñ ïîìîùüþ çàêðåïëÿþùèõ Ï-îáðàçíûõ ñêîá, âðåìåííî ïðèâàðèâàåìûõ ê òûëüíîé ñòîðîíå ñòûêà. Âûðåçû â òàêèõ ñêîáàõ íåîáõîäèìû äëÿ ñâîáîäíîãî ïðîõîäà ìåäíûõ îõëàæäàåìûõ ïîëçóíîâ èëè õîëîñòûõ òåëåæåê. Èíîãäà, â îñîáåííîñòè ïðè âûïîëíåíèè êîëüöåâûõ øâîâ, âìåñòî ñêîá ïðèâàðèâàþò ãðåáåíêè â âèäå ïëàñòèí, êîòîðûå ïî ìåðå ïðèáëèæåíèÿ ê íèì ñâàðî÷íîãî àïïàðàòà óäàëÿþòñÿ. Ïðè ñáîðêå ïîä ñâàðêó íåîáõîäèìî âûäåðæèâàòü îïðåäåëåííûå çàçîðû ìåæäó êðîìêàìè äåòàëåé, êîòîðûå â çàâèñèìîñòè îò òîëùèíû ñâàðèâàåìîãî ìåòàëëà, à òàêæå ðàçìåðîâ òîêîïîäâîäÿùèõ ìóíäøòóêîâ, ââîäèìûõ â çàçîð, íàõîäÿòñÿ â ïðåäåëàõ 1 ¾ 26 ìì. Ñðàâíèòåëüíî áîëüøèå çàçîðû ïðèâîäÿò ê çíà÷èòåëüíîé óñàäêå ìåòàëëà øâà, ÷òî ìîæåò âûçâàòü èçìåíåíèå ðàçìåðîâ ñâàðíûõ êîíñòðóêöèé. Èñõîäÿ èç ýòîãî ðàçëè÷àþò ðàñ÷åòíûé è ñáîðî÷íûé çàçîðû. Ðàñ÷åòíûé çàçîð ìåíüøå ñáîðî÷íîãî ïðèìåðíî íà âåëè÷èíó óñàä189
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Ðèñ. 17.3. Ñáîðêà ñòûêîâûõ ñîåäèíåíèé ïîä ýëåêòðîøëàêîâóþ ñâàðêó: 1, 3 — ñîîòâåòñòâåííî âûõîäíûå è çàõîäíûå ïëàíêè; 2 — äåòàëè; 4 — Ï-îáðàçíàÿ ñêîáà êè íàïëàâëåííîãî ìåòàëëà. Ïî íåìó îïðåäåëÿþò ðàçìåðû ãîòîâîé êîíñòðóêöèè. Ñáîðî÷íûé çàçîð — ýòî çàçîð, ñ êîòîðûì äåòàëè ñîáèðàþò ïîä ñâàðêó. Âåëè÷èíó ñáîðî÷íîãî çàçîðà îïðåäåëÿþò íà îñíîâå îïûòà ñâàðêè àíàëîãè÷íûõ êîíñòðóêöèé èëè ïî äàííûì ñâàðêè êîíòðîëüíûõ îáðàçöîâ. Îñíîâíûå ïàðàìåòðû ðåæèìà ýëåêòðîøëàêîâîé ñâàðêè — ñâàðî÷íûé òîê, íàïðÿæåíèå íà ýëåêòðîäàõ è ñêîðîñòü ñâàðêè. Èçìåíåíèå ñâàðî÷íîãî òîêà íàèáîëüøåå âëèÿíèå îêàçûâàåò íà ãëóáèíó ìåòàëëè÷åñêîé âàííû. Ñ åãî óâåëè÷åíèåì ãëóáèíà âàííû âîçðàñòàåò è èìååò çàâèñèìîñòü, áëèçêóþ ê ëèíåéíîé. Íà øèðèíó âàííû èçìåíåíèå ñèëû òîêà âëèÿåò íåçíà÷èòåëüíî. Íàïðÿæåíèå íà ýëåêòðîäàõ áîëüøîå âëèÿíèå îêàçûâàåò íà øèðèíó ìåòàëëè÷åñêîé âàííû. Ñ óâåëè÷åíèåì íàïðÿæåíèÿ âîçðàñòàåò è ãëóáèíà âàííû. Èçìåíåíèå ñêîðîñòè ñâàðêè äëÿ ñîõðàíåíèÿ ñòàáèëüíîñòè ïðîöåññà òðåáóåò èçìåíåíèÿ äðóãèõ ïàðàìåòðîâ ïðîöåññà, îñîáåííî ñâàðî÷íîãî òîêà. Ïðè óâåëè÷åíèè ñêîðîñòè ñâàðêè íàáëþäàåòñÿ âîçðàñòàíèå ãëóáèíû âàííû. Ê äîïîëíèòåëüíûì ïàðàìåòðàì ðåæèìà ýëåêòðîøëàêîâîé ñâàðêè îòíîñÿò çàçîð, ñêîðîñòü ïîäà÷è ýëåêòðîäà, èõ ÷èñëî, ãëóáèíó øëàêîâîé âàííû, ñîñòàâ ôëþñà è äð. Èõ âëèÿíèå íà ðàçìåðû ñâàðî÷íîé âàííû è øâà ïðîÿâëÿåòñÿ ñëàáåå. Áîëüøîå âëèÿíèå íà ñòàáèëüíîñòü ïðîöåññà îêàçûâàåò ãëóáèíà øëàêîâîé âàííû. Ïðè íåäîñòàòî÷íîé ãëóáèíå âîçðàñòàåò âåðîÿòíîñòü îáðàçîâàíèÿ äóãîâîãî ðàçðÿäà ëèáî âíóòðè âàííû, ëèáî íà åå ïîâåðõíîñòè. Ãëóáèíó øëàêîâîé âàííû ïîääåðæèâàþò â ïðåäåëàõ 30 ¾ 90 ìì. Ïî÷òè âñå íèçêîóãëåðîäèñòûå ñòàëè ñâàðèâàþò ýëåêòðîäíûìè ïðîâîëîêàìè ìàðêè Ñâ-08ÃÀ èëè Ñâ-10Ã2. Ïðè ñâàðêå ïëàñòèí÷àòûìè ýëåêòðîäàìè èñïîëüçóþò ïëàñòèíû èç ìàðãàíöîâèñòîé ñòàëè 09Ã2. Ñâàðêà âåäåòñÿ ïîä ôëþñîì ÀÍ-8 èëè ÔÖ-7. Ïðè ñâàðêå ëåãèðîâàííûõ ñòàëåé è ñïëàâîâ ñâàðî÷íûå ìàòåðèàëû âûáèðàþò â ñîîòâåòñòâèè ñ ñîñòàâîì îñíîâíîãî ìàòåðèàëà. Ðåæèì ñâàðêè îáû÷íî óñòàíàâëèâàþò ïî ñïðàâî÷íûì ìàòåðèàëàì èëè îïûòíûì ïóòåì íà òåõíîëîãè÷åñêèõ ïðîáàõ. Âîçáóæäåíèå äóãè è ïåðåâîä ýëåêòðîäóãîâîãî ïðîöåññà â ýëåêòðîøëàêîâûé â íà÷àëå øâà è âûâîä óñàäî÷íîé ðàêîâèíû â êîíöå øâà ïðîèçâîäÿò íà òåõíîëîãè÷åñêèå ïëàñòèíû (âûõîäíûå è çàõîäíûå ïëàíêè), ïðèâàðèâàåìûå ê ñîåäèíÿåìûì ýëåìåíòàì (ðèñ. 17.3). 190
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж 17.3. Оборудование для электрошлаковой сварки Ïðè ýëåêòðîøëàêîâîé ñâàðêå äîëæíî ñîáëþäàòüñÿ ðàâåíñòâî ìîùíîñòè, âûäåëÿåìîé â øëàêîâîé âàííå, è ìîùíîñòè, íåîáõîäèìîé äëÿ ïîääåðæàíèÿ ñâàðî÷íîé âàííû çàäàííûõ ðàçìåðîâ. Ñòàáèëüíîñòü ïðîöåññà îáåñïå÷èâàåòñÿ ïðè ïðèìåíåíèè èñòî÷íèêîâ ïèòàíèÿ ïåðåìåííîãî òîêà ñ æåñòêèìè âîëüò-àìïåðíûìè õàðàêòåðèñòèêàìè. Ñâàðî÷íûå àïïàðàòû ïðè ýëåêòðîøëàêîâîé ñâàðêå âûïîëíÿþò ñëåäóþùèå äåéñòâèÿ: • ïîäà÷ó ýëåêòðîäíîé ïðîâîëîêè èëè ðàñõîäóåìîãî ýëåêòðîäà â çîíó ñâàðêè ñî ñêîðîñòüþ èõ ïëàâëåíèÿ; • ïåðåìåùåíèå ñâàðî÷íîãî àïïàðàòà ââåðõ âäîëü øâà ñî ñêîðîñòüþ ñâàðêè ïî ìåðå çàïîëíåíèÿ çàçîðà ýëåêòðîäíûì ìåòàëëîì; • ïðèíóäèòåëüíîå ôîðìèðîâàíèå íàðóæíûõ ïîâåðõíîñòåé ñâàðíûõ øâîâ ñ ïîìîùüþ âîäîîõëàæäàåìûõ êðèñòàëëèçàòîðîâ-ïîëçóíîâ; • îñóùåñòâëåíèå âîçâðàòíî-ïîñòóïàòåëüíîãî äâèæåíèÿ ýëåêòðîäîâ ìåæäó òîðöàìè ñâàðèâàåìûõ êðîìîê; • àâòîìàòè÷åñêîå ðåãóëèðîâàíèå óðîâíÿ ñâàðî÷íîé âàííû. Äëÿ âûïîëíåíèÿ ýòèõ îïåðàöèé ýëåêòðîøëàêîâûå àïïàðàòû â îòëè÷èå îò àâòîìàòîâ äëÿ äóãîâîé ñâàðêè ñíàáæàþòñÿ óñòðîéñòâàìè äëÿ óäåðæàíèÿ øëàêîâîé è ìåòàëëè÷åñêîé âàíí è ïðèíóäèòåëüíîãî ôîðìèðîâàíèÿ øâà, à òàêæå äëÿ àâòîìàòè÷åñêîãî ðåãóëèðîâàíèÿ óðîâíÿ ìåòàëëè÷åñêîé âàííû, ìåõàíèçìàìè äëÿ ïîäà÷è ýëåêòðîäíûõ ïðîâîëîê, âåðòèêàëüíîãî ïåðåìåùåíèÿ àïïàðàòà è äð. Ïî êîíñòðóêöèè â çàâèñèìîñòè îò ñïîñîáà óäåðæàíèÿ è ïåðåäâèæåíèÿ àïïàðàòû ìîãóò áûòü ðåëüñîâîãî, áåçðåëüñîâîãî è ïîäâåñíîãî òèïîâ. Àïïàðàòû ðåëüñîâîãî òèïà ïåðåìåùàþòñÿ âäîëü øâà ïî âåðòèêàëüíî óñòàíîâëåííîìó ðåëüñó èëè íàïðàâëÿþùèì, óêðåïëåííûì íà ñâàðèâàåìîì èçäåëèè ïàðàëëåëüíî øâó. Ðåëüñû èëè ñïåöèàëüíûå íàïðàâëÿþùèå ñíàáæàþòñÿ çóá÷àòîé ðåéêîé, ïî êîòîðîé ïåðåêàòûâàåòñÿ çóá÷àòîå êîëåñî õîäîâîãî ìåõàíèçìà. Àïïàðàò ïðè ýòîì ïåðåìåùàåòñÿ ñíèçó ââåðõ. Ðåëüñîâûé ïóòü ìîæåò áûòü æåñòêèì (äëÿ ñâàðêè ïðÿìîëèíåéíûõ øâîâ) èëè ãèáêèì (äëÿ ñâàðêè êðèâîëèíåéíûõ øâîâ). Ìàêñèìàëüíàÿ äëèíà ñâàðíûõ øâîâ, âûïîëíÿåìûõ àïïàðàòàìè ðåëüñîâîãî òèïà, ñðàâíèòåëüíî íåáîëüøàÿ è îãðàíè÷èâàåòñÿ äëèíîé ðåëüñà è çóá÷àòîé ðåéêè. Ê àïïàðàòàì òàêîãî òèïà îòíîñÿòñÿ àïïàðàòû À-372Ð, À-433Ð è äð.  ïðîöåññå ñâàðêè ñêîðîñòü ïåðåìåùåíèÿ àïïàðàòà ðåãóëèðóåòñÿ àâòîìàòè÷åñêè â çàâèñèìîñòè îò óðîâíÿ ìåòàëëè÷åñêîé âàííû îòíîñèòåëüíî ìåäíûõ ïîëçóíîâ. Ñ ýòîé öåëüþ â îäèí èç ïîëçóíîâ âìîíòèðîâàí ùóï äëÿ êîíòðîëÿ óðîâíÿ âàííû, ýëåêòðè÷åñêè ñâÿçàííûé ñ óñòðîéñòâîì äëÿ àâòîìàòè÷åñêîãî ðåãóëèðîâàíèÿ ñêîðîñòè ñâàðêè. Ïðè àâòîìàòè÷åñêîé ðàáîòå ñèñòåìà îáåñïå÷èâàåò ïîääåðæàíèå óðîâíÿ ìåòàëëè÷åñêîé âàííû â ïðåäåëàõ ±2 ìì îòíîñèòåëüíî çàäàííîé âåëè÷èíû. 191
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Àïïàðàòû áåçðåëüñîâîãî òèïà ïðèìåíÿþò ïðè ñâàðêå äåòàëåé ñðàâíèòåëüíî íåáîëüøîé òîëùèíû (äî 100 ìì).  ýòîé ãðóïïå ðàçëè÷àþò äâà âèäà àïïàðàòîâ: ñ ìåõàíè÷åñêèì ïðèæèìîì è ìàãíèòîøàãàþùèå. Ê àïïàðàòàì ñ ìåõàíè÷åñêèì ïðèæèìîì îòíîñÿòñÿ À-306Ì, À-340Ì è äð. Îíè ïåðåìåùàþòñÿ íåïîñðåäñòâåííî ïî èçäåëèþ, ïðèíóäèòåëüíî ñöåïëÿþòñÿ ñ íèì ìåõàíè÷åñêèì ïóòåì è êîïèðóþò åãî ïîâåðõíîñòü ïðè ñâàðêå. Îòñóòñòâèå ðÿäà ñëîæíûõ ìåõàíèçìîâ, èìåþùèõñÿ â àïïàðàòàõ ðåëüñîâîãî òèïà, äåëàåò èõ áîëåå ïðîñòûìè. Ñöåïëåíèå àïïàðàòà ñ èçäåëèåì îñóùåñòâëÿåòñÿ çà ñ÷åò ñèë òðåíèÿ ìåæäó õîäîâûì ìåõàíèçìîì è êðîìêàìè èçäåëèÿ.  êà÷åñòâå õîäîâîãî ìåõàíèçìà èñïîëüçóþò äâå òåëåæêè, ðàñïîëîæåííûå ïî îáå ñòîðîíû ñâàðèâàåìîãî ñòûêà è ñâÿçàííûå ìåæäó ñîáîé ïëîñêèìè òÿãàìè, êîòîðûå ïðîïóùåíû ÷åðåç çàçîð ñîáðàííûõ äåòàëåé è ñòÿíóòû ïðóæèíàìè. Îñîáóþ ãðóïïó àïïàðàòîâ áåçðåëüñîâîãî òèïà ñîñòàâëÿþò ìàãíèòîøàãàþùèå (ëåãêèå ïîäâåñíûå) àïïàðàòû, â êîòîðûõ ýëåêòðîäíàÿ ïðîâîëîêà ïîäàåòñÿ ïî ãèáêîìó øëàíãó ñ ïîìîùüþ îòäåëüíîãî ìåõàíèçìà ïîäà÷è. Îíè ïðåäíàçíà÷åíû äëÿ ïîëó÷åíèÿ ñîåäèíåíèé äåòàëåé òîëùèíîé äî 100 ìì. Ñâàðêà ìîæåò ïðîèçâîäèòüñÿ îäíèì èëè äâóìÿ ýëåêòðîäàìè. Ìàãíèòîøàãàþùèå àïïàðàòû óäåðæèâàþòñÿ è ïåðåìåùàþòñÿ ïî âåðòèêàëüíîé ïëîñêîñòè ñ ïîìîùüþ äâóõ èëè íåñêîëüêèõ ïîñòîÿííî âêëþ÷åííûõ ýëåêòðîìàãíèòîâ, ñâÿçàííûõ ìåæäó ñîáîé êðèâîøèïíûì èëè ýêñöåíòðèêîâûì âàëîì. Ïðè âðàùåíèè âàëà ýëåêòðîìàãíèòû ïîî÷åðåäíî îòðûâàþòñÿ îò èçäåëèÿ è ïåðåñòóïàþò (øàãàþò) âïåðåä ïî íàïðàâëåíèþ ñâàðêè. Àïïàðàòû áåçðåëüñîâîãî òèïà, êàê ñ ìåõàíè÷åñêèì ïðèæèìîì, òàê è ìàãíèòîøàãàþùèå, ïðèìåíÿþò ïðè áîëüøîé äëèíå øâà, êîãäà ðåëüñ ñòàíîâèòñÿ òÿæåëûì è ãðîìîçäêèì, ÷òî çàòðóäíÿåò êðåïëåíèå åãî íà èçäåëèè ñ íåîáõîäèìîé òî÷íîñòüþ.  àïïàðàòàõ ïîäâåñíîãî òèïà, êàê ïðàâèëî, îòñóòñòâóåò ìåõàíèçì äëÿ ñâàðî÷íîãî äâèæåíèÿ, ÷òî äåëàåò èõ äîñòàòî÷íî ïðîñòûìè è ïîðòàòèâíûìè. Îáû÷íî â ñîñòàâ òàêèõ àïïàðàòîâ âõîäÿò ìåõàíèçì ïîäà÷è ýëåêòðîäîâ è óñòðîéñòâî äëÿ ïîäâîäà ñâàðî÷íîãî òîêà ê ìóíäøòóêó. Àïïàðàòû ïîäâåñíîãî òèïà ìîæíî ðàçäåëèòü íà òðè îñíîâíûõ ãðóïïû.  àïïàðàòàõ äëÿ ñâàðêè ïëàñòèí÷àòûìè è ñòåðæíåâûìè ýëåêòðîäàìè âìåñòî ïðîâîëî÷íûõ ýëåêòðîäîâ èñïîëüçóþò ïëàñòèíû ðàçìåðîì 20 ½ 250 ìì èëè ñòåðæíè äèàìåòðîì äî 30 ìì è áîëåå, à òàêæå ñòåðæíè êâàäðàòíîãî ñå÷åíèÿ. Îäíèì èç íåäîñòàòêîâ òàêèõ àïïàðàòîâ ÿâëÿåòñÿ òî, ÷òî ìàêñèìàëüíàÿ âûñîòà ñâàðíîãî øâà çàâèñèò îò ïðåäåëüíî âîçìîæíîé äëèíû ýëåêòðîäîâ. Ê ýòîé ãðóïïå îòíîñÿò àïïàðàòû À-480, À-500 è äð.  àïïàðàòàõ äëÿ ñâàðêè ïëàâÿùèìñÿ ìóíäøòóêîì ñâàðî÷íûé òîê ïîäâîäèòñÿ ê øëàêîâîé âàííå ïî òåëó ìóíäøòóêà, âíóòðè êîòîðîãî ïðîõîäèò ïðèñàäî÷íàÿ ïðîâîëîêà.  ïðîöåññå ñâàðêè ïëàâÿòñÿ êàê ìóíäøòóê, òàê è ïðîâîëîêà, êîòîðûå è îáðàçóþò íàïëàâëåííûé 192
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж ìåòàëë. Ýòè àïïàðàòû ïðèìåíÿþò äëÿ ñâàðêè èçäåëèé ñëîæíîãî ïðîôèëÿ, èçäåëèé ñ òðóäíîäîñòóïíûìè øâàìè, ïðè ðåìîíòíûõ ðàáîòàõ.  ýòó ãðóïïó âõîäÿò àïïàðàòû À-645, À-741 è äð.  àïïàðàòàõ äëÿ âûïîëíåíèÿ êîëüöåâûõ øâîâ ïðîâîëî÷íûìè ýëåêòðîäàìè ìåõàíèçì ïîäà÷è ïðîâîëîêè óñòàíàâëèâàåòñÿ íåïîäâèæíî, à ïî ìåðå çàïîëíåíèÿ çàçîðà ñ ïîìîùüþ îáû÷íûõ ðîëèêîâûõ ñòåíäîâ âðàùàåòñÿ ñâàðèâàåìîå èçäåëèå. Ê òàêèì àïïàðàòàì îòíîñÿòñÿ àïïàðàòû À-356, À-401 è äð.  êà÷åñòâå èñòî÷íèêîâ ïèòàíèÿ ïðè ýëåêòðîøëàêîâîé ñâàðêå èñïîëüçóþò ñâàðî÷íûå òðàíñôîðìàòîðû ñ æåñòêîé âîëüò-àìïåðíîé õàðàêòåðèñòèêîé è ïîíèæåííûì íàïðÿæåíèåì õîëîñòîãî õîäà. Íàèáîëüøåå ðàñïðîñòðàíåíèå ïîëó÷èëè îäíîôàçíûå è òðåõôàçíûå ñâàðî÷íûå òðàíñôîðìàòîðû ñ íîðìàëüíûì ìàãíèòíûì ðàññåÿíèåì. Îñîáåííîñòüþ òðàíñôîðìàòîðîâ ÿâëÿåòñÿ øèðîêèé äèàïàçîí ðåãóëèðîâàíèÿ âòîðè÷íîãî íàïðÿæåíèÿ (÷àùå ñòóïåí÷àòîå). Äëÿ ïðèìåíåíèÿ ðåêîìåíäóþòñÿ òðàíñôîðìàòîðû îäíîôàçíûå (ÒØÑ-1000-1, ÒØÑ-3000-1) è òðåõôàçíûå (ÒØÑ-600-3, ÒØÑ-1000-3, ÒØÑ-3000-3 è äð.). Контрольные вопросы 1. Êàêîâû îñîáåííîñòè ïðîöåññà è òåõíîëîãèÿ âûïîëíåíèÿ ñîåäèíåíèé ýëåêòðîøëàêîâîé ñâàðêîé? 2. Íàçîâèòå ñïîñîáû ýëåêòðîøëàêîâîé ñâàðêè è îáëàñòè èõ ïðèìåíåíèÿ. 3. Êàêîâû îñîáåííîñòè è ðàçíîâèäíîñòè àïïàðàòîâ äëÿ âûïîëíåíèÿ ýëåêòðîøëàêîâîé ñâàðêè? 4. Êàêîâû îñíîâíûå ïàðàìåòðû, îïðåäåëÿþùèå ðåæèìû ýëåêòðîøëàêîâîé ñâàðêè, è êàê îíè âëèÿþò íà ôîðìèðîâàíèå øâà? 5. Êàê áóäåò ðàçëè÷àòüñÿ ïîäãîòîâêà äåòàëåé è òåõíîëîãèÿ âûïîëíåíèÿ ñîåäèíåíèé ìåòàëëà òîëùèíîé 50 ìì ïðè èñïîëüçîâàíèè ýëåêòðîøëàêîâîé è àâòîìàòè÷åñêîé äóãîâîé ñâàðêè ïîä ôëþñîì? 6. ×åì ïðèíöèïèàëüíî ðàçëè÷àþòñÿ ýëåêòðîøëàêîâàÿ è àâòîìàòè÷åñêàÿ äóãîâàÿ ñâàðêà ïîä ôëþñîì? 7. Ïî÷åìó ýëåêòðîøëàêîâàÿ ñâàðêà íå âõîäèò â ãðóïïó äóãîâûõ ñâàðî÷íûõ ïðîöåññîâ? 193
ДУГОВАЯ НАПЛАВКА И РЕЗКА МЕТАЛЛОВ 18.1. Общие сведения о наплавке Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Гл а в а 18 Íàïëàâêà ïðåäóñìàòðèâàåò íàíåñåíèå ðàñïëàâëåííîãî ìåòàëëà íà îïëàâëåííóþ ìåòàëëè÷åñêóþ ïîâåðõíîñòü ñ ïîñëåäóþùåé åãî êðèñòàëëèçàöèåé äëÿ ñîçäàíèÿ ñëîÿ ñ çàäàííûìè ñâîéñòâàìè è ãåîìåòðè÷åñêèìè ïàðàìåòðàìè. Íàïëàâêó ïðèìåíÿþò äëÿ âîññòàíîâëåíèÿ èçíîøåííûõ äåòàëåé, à òàêæå ïðè èçãîòîâëåíèè íîâûõ äåòàëåé ñ öåëüþ ïîëó÷åíèÿ ïîâåðõíîñòíûõ ñëîåâ, îáëàäàþùèõ ïîâûøåííîé òâåðäîñòüþ, èçíîñîñòîéêîñòüþ, æàðîïðî÷íîñòüþ, êèñëîòîñòîéêîñòüþ è äðóãèìè ñâîéñòâàìè. Îíè ïîçâîëÿþò çíà÷èòåëüíî óâåëè÷èòü ñðîê ñëóæáû äåòàëåé è íàìíîãî ñîêðàòèòü ðàñõîä äåôèöèòíûõ ìàòåðèàëîâ ïðè èõ èçãîòîâëåíèè. Ïðè èñïîëüçîâàíèè áîëüøèíñòâà ìåòîäîâ íàïëàâêè, òàê æå êàê è ïðè ñâàðêå, îáðàçóåòñÿ ïîäâèæíàÿ ñâàðî÷íàÿ âàííà.  ãîëîâíîé ÷àñòè âàííû îñíîâíîé ìåòàëë ðàñïëàâëÿåòñÿ è ïåðåìåøèâàåòñÿ ñ ýëåêòðîäíûì ìåòàëëîì, à â õâîñòîâîé ÷àñòè ïðîèñõîäÿò êðèñòàëëèçàöèÿ ðàñïëàâà è îáðàçîâàíèå ìåòàëëà øâà. Íàïëàâëÿòü ìîæíî ñëîè ìåòàëëà êàê îäèíàêîâûå ïî ñîñòàâó, ñòðóêòóðå è ñâîéñòâàì ñ ìåòàëëîì äåòàëè, òàê è çíà÷èòåëüíî îòëè÷àþùèåñÿ îò íåãî. Íàïëàâëÿåìûé ìåòàëë âûáèðàþò ñ ó÷åòîì ýêñïëóàòàöèîííûõ òðåáîâàíèé è ñâàðèâàåìîñòè. Íàïëàâêà ìîæåò ïðîèçâîäèòüñÿ íà ïëîñêèå, öèëèíäðè÷åñêèå, êîíè÷åñêèå, ñôåðè÷åñêèå è äðóãèå ôîðìû ïîâåðõíîñòè â îäèí èëè íåñêîëüêî ñëîåâ. Òîëùèíà ñëîÿ íàïëàâêè ìîæåò èçìåíÿòüñÿ â øèðîêèõ ïðåäåëàõ — îò äîëåé ìèëëèìåòðà äî ñàíòèìåòðîâ. Ïðè íàïëàâêå ïîâåðõíîñòíûõ ñëîåâ ñ çàäàííûìè ñâîéñòâàìè, êàê ïðàâèëî, õèìè÷åñêèé ñîñòàâ íàïëàâëåííîãî ìåòàëëà ñóùåñòâåííî îòëè÷àåòñÿ îò õèìè÷åñêîãî ñîñòàâà îñíîâíîãî ìåòàëëà, ïîýòîìó ïðè íàïëàâêå äîëæåí âûïîëíÿòüñÿ ðÿä òåõíîëîãè÷åñêèõ òðåáîâàíèé.  ïåðâóþ î÷åðåäü òàêèì òðåáîâàíèåì ÿâëÿåòñÿ ìèíèìàëüíîå ðàçáàâëåíèå íàïëàâëåííîãî ñëîÿ îñíîâíûì ìåòàëëîì, ðàñïëàâëÿåìûì ïðè íàëîæåíèè âàëèêîâ, ïîýòîìó â ïðîöåññå íàïëàâêè íåîáõîäèìî ïîëó÷åíèå íàïëàâëåííîãî ñëîÿ ñ ìèíèìàëüíûì ïðîïëàâëåíèåì îñíîâíîãî ìåòàëëà, òàê êàê â ïðîòèâíîì ñëó÷àå âîçðàñòàåò äîëÿ îñíîâíîãî ìåòàëëà â ôîðìèðîâàíèè íàïëàâëåííîãî ñëîÿ. Ýòî ïðèâîäèò ê íåíóæíîìó ðàçáàâëåíèþ íàïëàâëåííîãî ìåòàëëà ðàñïëàâëÿåìûì îñíîâíûì. Äàëåå ïðè íàïëàâêå íåîáõîäèìî îáåñïå÷åíèå ìèíèìàëüíîé çîíû òåðìè÷åñêîãî âëèÿíèÿ è ìèíèìàëüíûõ íàïðÿæåíèé è äåôîðìàöèé, êîòîðûå äîñòèãàþòñÿ çà ñ÷åò 194
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Ðèñ. 18.1. Ñõåìà íàïëàâêè ñëîåâ:  — øèðèíà âàëèêà; h — âûñîòà íàïëàâêè; H — ãëóáèíà ïðîïëàâëåíèÿ; sí — øàã íàïëàâêè; tí — ïåðåêðûòèå âàëèêîâ óìåíüøåíèÿ ãëóáèíû ïðîïëàâëåíèÿ ðåãóëèðîâàíèåì ïàðàìåòðîâ ðåæèìà, ïîãîííîé ýíåðãèè, óâåëè÷åíèåì âûëåòà ýëåêòðîäà, ïðèìåíåíèåì øèðîêîé ýëåêòðîäíîé ëåíòû è äðóãèìè òåõíîëîãè÷åñêèìè ïðèåìàìè. Òåõíîëîãèÿ íàïëàâêè ðàçëè÷íûõ ïîâåðõíîñòåé ïðåäóñìàòðèâàåò ðÿä ïðèåìîâ íàíåñåíèÿ íàïëàâëåííîãî ñëîÿ: íèòî÷íûìè âàëèêàìè ñ ïåðåêðûòèåì îäèí äðóãîãî íà 0,3 — 0,4 èõ øèðèíû, øèðîêèìè âàëèêàìè, ïîëó÷åííûìè çà ñ÷åò ïîïåðå÷íûõ ê íàïðàâëåíèþ îñè âàëèêà êîëåáàíèé ýëåêòðîäà, ýëåêòðîäíûìè ëåíòàìè è äð. Ðàñïîëîæåíèå âàëèêîâ ñ ó÷åòîì èõ âçàèìíîãî ïåðåêðûòèÿ õàðàêòåðèçóåòñÿ øàãîì íàïëàâêè (ðèñ. 18.1). Íàïëàâêó êðèâîëèíåéíûõ ïîâåðõíîñòåé òåë âðàùåíèÿ âûïîëíÿþò òðåìÿ ñïîñîáàìè (ðèñ. 18.2): íàïëàâêîé âàëèêîâ ïî îáðàçóþùåé òåëà âðàùåíèÿ, ïî îêðóæíîñòÿì è ïî âèíòîâîé ëèíèè. Íàïëàâêó ïî îáðàçóþùåé âûïîëíÿþò îòäåëüíûìè âàëèêàìè òàê æå, êàê ïðè íàïëàâêå ïëîñêèõ ïîâåðõíîñòåé. Íàïëàâêà ïî îêðóæíîñòÿì òàêæå âûïîëíÿåòñÿ îòäåëüíûìè âàëèêàìè äî ïîëíîãî çàìûêàíèÿ èõ íà÷àëüíîãî è êîíå÷íîãî ó÷àñòêîâ ñî ñìåùåíèåì íà îïðåäåëåííûé øàã âäîëü îáðàçóþùåé. Ïðè íàïëàâêå ïî âèíòîâîé Ðèñ. 18.2. Íàïëàâêà òåë âðàùåíèÿ: à — ïî îáðàçóþùåé; á — ïî îêðóæíîñòè; ⠗ ïî âèíòîâîé ëèíèè; ví — ñêîðîñòü íàïëàâêè 195
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Ðèñ. 18.3. Ñìåùåíèå ýëåêòðîäà ïðè íàïëàâêå òåë âðàùåíèÿ: à — íàêëîííûì ýëåêòðîäîì; á — âåðòèêàëüíûì ýëåêòðîäîì; α — óãîë íàêëîíà; å — ñìåùåíèå ýëåêòðîäà ëèíèè äåòàëü âðàùàåòñÿ íåïðåðûâíî, ïðè ýòîì èñòî÷íèê íàãðåâà ïåðåìåùàåòñÿ âäîëü îñè òåëà ñî ñêîðîñòüþ, ïðè êîòîðîé îäíîìó îáîðîòó äåòàëè ñîîòâåòñòâóåò ñìåùåíèå èñòî÷íèêà íàãðåâà, ðàâíîå øàãó íàïëàâêè. Ïðè íàïëàâêå òåë âðàùåíèÿ íåîáõîäèìî ó÷èòûâàòü âîçìîæíîñòü ñòåêàíèÿ ðàñïëàâëåííîãî ìåòàëëà â íàïðàâëåíèè âðàùåíèÿ äåòàëè.  ýòîì ñëó÷àå öåëåñîîáðàçíî èñòî÷íèê íàãðåâà ñìåùàòü â ñòîðîíó, ïðîòèâîïîëîæíóþ íàïðàâëåíèþ âðàùåíèÿ, ó÷èòûâàÿ ïðè ýòîì äëèíó ñâàðî÷íîé âàííû è äèàìåòð èçäåëèÿ (ðèñ. 18.3). Âûáîð òåõíîëîãè÷åñêèõ óñëîâèé íàïëàâêè îñóùåñòâëÿþò èñõîäÿ èç îñîáåííîñòåé ìàòåðèàëà íàïëàâëÿåìîé äåòàëè. Íàïëàâêó äåòàëåé èç íèçêîóãëåðîäèñòûõ è íèçêîëåãèðîâàííûõ ñòàëåé îáû÷íî ïðîèçâîäÿò â óñëîâèÿõ áåç íàãðåâà èçäåëèé. Íàïëàâêà ñðåäíå- è âûñîêîóãëåðîäèñòûõ, ëåãèðîâàííûõ è âûñîêîëåãèðîâàííûõ ñòàëåé ÷àñòî âûïîëíÿåòñÿ ñ ïðåäâàðèòåëüíûì íàãðåâîì, à òàêæå ñ ïðîâåäåíèåì ïîñëåäóþùåé òåðìîîáðàáîòêè ñ öåëüþ ñíÿòèÿ âíóòðåííèõ íàïðÿæåíèé. Íåðåäêî òåðìîîáðàáîòêó (îòæèã) âûïîëíÿþò ïîñëå íàïëàâêè äëÿ ñíèæåíèÿ òâåðäîñòè ïåðåä ïîñëåäóþùåé ìåõàíè÷åñêîé îáðàáîòêîé ñëîÿ. Äëÿ âûïîëíåíèÿ íàïëàâêè â îñíîâíîì ïðèìåíÿþò ñïîñîáû äóãîâîé è ýëåêòðîøëàêîâîé ñâàðêè. Ïðè âûáîðå íàèáîëåå ðàöèîíàëüíîãî ñïîñîáà è òåõíîëîãèè íàïëàâêè ñëåäóåò ó÷èòûâàòü óñëîâèÿ ýêñïëóàòàöèè íàïëàâëåííîãî ñëîÿ è ýêîíîìè÷åñêóþ ýôôåêòèâíîñòü ïðîöåññà. 18.2. Способы и технология наплавки Äóãîâàÿ íàïëàâêà ïîä ôëþñîì. Íàãðåâ è ðàñïëàâëåíèå ìåòàëëà, òàê æå êàê è ïðè ñâàðêå, îñóùåñòâëÿþòñÿ òåïëîòîé äóãè, ãîðÿùåé ìåæäó ïëàâÿùèìñÿ ýëåêòðîäîì è îñíîâíûì ìåòàëëîì ïîä ñëîåì ôëþñà. Íàïëàâêà ïîä ôëþñîì ÿâëÿåòñÿ îäíèì èç îñíîâíûõ âèäîâ ìåõàíèçèðîâàííîé íàïëàâêè. Îñíîâíûìè ïðåèìóùåñòâàìè ÿâëÿþòñÿ íåïðåðûâíîñòü è âûñîêàÿ ïðîèçâîäèòåëüíîñòü ïðîöåññà, íåçíà÷èòåëüíûå ïîòåðè ýëåêòðîäíîãî ìåòàëëà, îòñóòñòâèå îòêðûòîãî èçëó÷åíèÿ äóãè. Îòëè÷èòåëüíîé îñîáåííîñòüþ íàïëàâêè ïîä 196
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж ôëþñîì ÿâëÿåòñÿ õîðîøèé âíåøíèé âèä íàïëàâëåííîãî ñëîÿ (ãëàäêàÿ ïîâåðõíîñòü è ïëàâíûé ïåðåõîä îò îäíîãî íàïëàâëåííîãî âàëèêà ê äðóãîìó).  ïðîöåññå íàïëàâêè âîçìîæíû ÷åòûðå îñíîâíûõ ñïîñîáà ëåãèðîâàíèÿ íàïëàâëåííîãî ìåòàëëà (ðèñ. 18.4). 1. Ïðèìåíåíèå ëåãèðîâàííîé ïðîâîëîêè èëè ëåíòû è îáû÷íûõ ïëàâëåííûõ ôëþñîâ. Äëÿ íàïëàâêè èñïîëüçóþò ëåãèðîâàííûå ñâàðî÷íûå ïðîâîëîêè, ñïåöèàëüíûå íàïëàâî÷íûå ïðîâîëîêè è ëåãèðîâàííûå ëåíòû, â òîì ÷èñëå ñïå÷åííûå. Íàïëàâêà ïðîèçâîäèòñÿ ïîä ôëþñàìè ÀÍ-20, ÀÍ-26 è äð., êîòîðûå âûáèðàþò â çàâèñèìîñòè îò ñîñòàâà ýëåêòðîäíîãî ìåòàëëà. 2. Ïðèìåíåíèå ïîðîøêîâîé ïðîâîëîêè èëè ïîðîøêîâîé ëåíòû è îáû÷íûõ ïëàâëåííûõ ôëþñîâ. Ïîðîøêîâàÿ ïðîâîëîêà (èëè ëåíòà) ðàñïëàâëÿåòñÿ â äóãå è îáðàçóåò îäíîðîäíûé æèäêèé ðàñïëàâ. Ýòîò ñïîñîá ïîçâîëÿåò ïîëó÷èòü íàïëàâëåííûé ìåòàëë ñ îáùèì ñîäåðæàíèåì ëåãèðóþùèõ ïðèìåñåé äî 50 %. Ìàðêà ïîðîøêîâîé ïðîâîëîêè èëè ëåíòû âûáèðàåòñÿ â çàâèñèìîñòè îò íåîáõîäèìîãî òèïà íàïëàâëåííîãî ìåòàëëà è åãî òðåáóåìîé òâåðäîñòè. 3. Ïðèìåíåíèå îáû÷íîé íèçêîóãëåðîäèñòîé ïðîâîëîêè èëè ëåíòû è ëåãèðóþùèõ íåïëàâëåííûõ ôëþñîâ (êåðàìè÷åñêèõ). Ýòîò ñïîñîá ïîçâîëÿåò ââåñòè â íàïëàâëåííûé ìåòàëë äî 35 % ëåãèðóþùèõ ïðèìåñåé. Ïðè íàïëàâêå íàèáîëüøåå ïðèìåíåíèå ïîëó÷èëè êåðàìè÷åñêèå ôëþñû ÀÍÊ-18 è ÀÍÊ-19, îáåñïå÷èâàþùèå õîðîøåå ôîðìèðîâàíèå íàïëàâëåííîãî ìåòàëëà, ëåãêóþ îòäåëèìîñòü øëàêîâîé êîðêè, âûñîêóþ ñòîéêîñòü íàïëàâëåííîãî ìåòàëëà ïðîòèâ îáðàçîâàíèÿ ïîð è òðåùèí. 4. Ïðèìåíåíèå îáû÷íîé íèçêîóãëåðîäèñòîé ïðîâîëîêè èëè ëåíòû è îáû÷íûõ ïëàâëåííûõ ôëþñîâ ñ ïðåäâàðèòåëüíîé óêëàäêîé ëåãèðóþùèõ ìàòåðèàëîâ íà ïîâåðõíîñòü íàïëàâëÿåìîãî èçäåëèÿ. Çäåñü âîçìîæíà ïðåäâàðèòåëüíàÿ çàñûïêà èëè äîçèðîâàííàÿ ïî- Ðèñ. 18.4. Ñïîñîáû ëåãèðîâàíèÿ íàïëàâëåííîãî ìåòàëëà ñ ïðèìåíåíèåì: à — ïðîâîëîêè; á — ïîðîøêîâîé ïðîâîëîêè; ⠗ ôëþñà; 㠗 ïðèñàäêè 197
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж äà÷à ëåãèðóþùèõ ïîðîøêîâ, à òàêæå ïðåäâàðèòåëüíàÿ óêëàäêà ïðóòêîâ èëè ïîëîñîê ëåãèðîâàííîé ñòàëè, íàíåñåíèå ñïåöèàëüíûõ ïàñò íà ìåñòî íàïëàâêè è äð. Âî âñåõ ñëó÷àÿõ íàíåñåííûé ëåãèðóþùèé ìàòåðèàë ðàñïëàâëÿåòñÿ äóãîé è ïåðåõîäèò â íàïëàâëåííûé ìåòàëë.  ñâÿçè ñ òåì ÷òî â òåõíîëîãèè âûïîëíåíèÿ ìåæäó íàïëàâêîé è ñâàðêîé ìíîãî îáùåãî, äëÿ íàïëàâêè ïðèìåíÿåòñÿ òî æå îáîðóäîâàíèå, ÷òî è ïðè ñâàðêå ñîîòâåòñòâóþùèìè ñïîñîáàìè. Íàïëàâêó óãëåðîäèñòûõ è íèçêîëåãèðîâàííûõ ñòàëåé âûïîëíÿþò ïëàâëåííûìè ôëþñàìè ÎÑÖ-45, ÀÍ-348-À. Ôëþñ ÀÍ-60 ïðèãîäåí äëÿ îäíî- è ìíîãîýëåêòðîäíîé íàïëàâêè íèçêîóãëåðîäèñòûõ è íèçêîëåãèðîâàííûõ ñòàëåé íà íîðìàëüíûõ è ïîâûøåííûõ ñêîðîñòÿõ, à òàêæå äëÿ íàïëàâêè ýëåêòðîäíûìè ëåíòàìè. Íàïëàâêó ëåãèðîâàííûõ ñòàëåé ïðîèçâîäÿò ïîä íèçêîêðåìíèñòûìè ïëàâëåííûìè ôëþñàìè ÀÍ-22, ÀÍ-26 è äð., à âûñîêîëåãèðîâàííûå õðîìîíèêåëåâûå ñòàëè è ñòàëè äðóãèõ òèïîâ ñ ëåãêîîêèñëÿþùèìèñÿ ýëåìåíòàìè (òèòàí, àëþìèíèé) — ïîä ôòîðèäíûìè ôëþñàìè ÀÍÔ-1 è ÀÍÔ-5. Äëÿ ïðåäóïðåæäåíèÿ îáðàçîâàíèÿ øëàêîâûõ âêëþ÷åíèé è íåïðîâàðîâ â íàïëàâëåííîì ñëîå ïðè ìíîãîñëîéíîé íàïëàâêå íåîáõîäèìî òùàòåëüíî óäàëÿòü øëàêîâóþ êîðêó ñ ïðåäûäóùèõ ñëîåâ. Äóãîâàÿ íàïëàâêà â çàùèòíûõ ãàçàõ. Íàïëàâêó â çàùèòíûõ ãàçàõ ïðèìåíÿþò â òåõ ñëó÷àÿõ, êîãäà íåâîçìîæíû èëè çàòðóäíåíû ïîäà÷à ôëþñà è óäàëåíèå øëàêîâîé êîðêè. Ïðåèìóùåñòâàìè äàííîãî âèäà íàïëàâêè ÿâëÿþòñÿ âèçóàëüíîå íàáëþäåíèå çà ïðîöåññîì è âîçìîæíîñòü åãî øèðîêîé ìåõàíèçàöèè è àâòîìàòèçàöèè ñ èñïîëüçîâàíèåì ñåðèéíîãî ñâàðî÷íîãî îáîðóäîâàíèÿ. Åå ïðèìåíÿþò ïðè íàïëàâêå äåòàëåé â ðàçëè÷íûõ ïðîñòðàíñòâåííûõ ïîëîæåíèÿõ, âíóòðåííèõ ïîâåðõíîñòåé, ãëóáîêèõ îòâåðñòèé, ìåëêèõ äåòàëåé è ñëîæíûõ ôîðì è ò. ï. Òåõíîëîãèÿ âûïîëíåíèÿ íàïëàâêè â çàùèòíûõ ãàçàõ âî ìíîãîì ñõîäíà ñ òåõíîëîãèåé íàïëàâêè ïîä ôëþñîì, îòëè÷èå ëèøü â òîì, ÷òî âìåñòî ôëþñîâîé ïðèìåíÿþò ãàçîâóþ çàùèòó çîíû ñâàðêè. Ïîìèìî ïåðå÷èñëåííûõ ïðåèìóùåñòâ ýòî îñâîáîæäàåò ñâàðùèêà îò íåîáõîäèìîñòè çàñûïêè ôëþñà è óäàëåíèÿ øëàêà. Ñ öåëüþ óìåíüøåíèÿ ðàçáðûçãèâàíèÿ ìåòàëëà íàïëàâêà â çàùèòíîì ãàçå ïðîèçâîäèòñÿ ñàìîé êîðîòêîé äóãîé. Íàïëàâêó ïëîñêèõ ïîâåðõíîñòåé âî èçáåæàíèå êîðîáëåíèÿ äåòàëåé ïðîèçâîäÿò îòäåëüíûìè ó÷àñòêàìè «âðàçáðîñ». Öèëèíäðè÷åñêèå äåòàëè ìîæíî íàïëàâëÿòü ïî âèíòîâîé ëèíèè êàê íåïðåðûâíûì âàëèêîì, òàê è ñ ïîïåðå÷íûìè êîëåáàíèÿìè ýëåêòðîäà. Êîðîòêèå ó÷àñòêè ìîãóò íàïëàâëÿòüñÿ ïðîäîëüíûìè âàëèêàìè âäîëü îñè öèëèíäðè÷åñêîé äåòàëè, íî çäåñü âîçìîæíî âîçíèêíîâåíèå äåôîðìàöèé, êîòîðûå â ïðîöåññå íàïëàâêè ñëåäóåò óðàâíîâåøèâàòü. Äëÿ ýòîãî íàïëàâêà êàæäîãî ïîñëåäóþùåãî âàëèêà äîëæíà ïðîèçâîäèòüñÿ ñ ïðîòèâîïîëîæíîé ñòîðîíû ïî îòíîøåíèþ ê óæå íàïëàâëåííîìó. Ïðè íàïëàâêå âíóòðåííèõ öèëèíäðè÷åñêèõ è êî198
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж íè÷åñêèõ ïîâåðõíîñòåé ïðèìåíÿþò ñïåöèàëüíûå óäëèíåííûå ìóíäøòóêè. Íàïëàâêà ìîæåò ïðîèçâîäèòüñÿ â óãëåêèñëîì ãàçå, àðãîíå, ãåëèè è àçîòå. Âûñîêîëåãèðîâàííûå ñòàëè, à òàêæå ñïëàâû íà àëþìèíèåâîé è ìàãíèåâîé îñíîâå íàïëàâëÿþòñÿ â àðãîíå èëè ãåëèè. Íàïëàâêà ìåäè è íåêîòîðûõ åå ñïëàâîâ ìîæåò ïðîèçâîäèòüñÿ â àçîòå, êîòîðûé âåäåò ñåáÿ ïî îòíîøåíèþ ê íåé íåéòðàëüíî. Ïðè íàïëàâêå óãëåðîäèñòûõ è ëåãèðîâàííûõ ñòàëåé èñïîëüçóþò áîëåå äåøåâûé óãëåêèñëûé ãàç. Íàïëàâêà ìîæåò ïðîèçâîäèòüñÿ êàê ïëàâÿùèìñÿ, òàê è íåïëàâÿùèìñÿ ýëåêòðîäàìè. Íåïëàâÿùèéñÿ âîëüôðàìîâûé ýëåêòðîä îáû÷íî ïðèìåíÿþò ïðè íàïëàâêå â àðãîíå è ãåëèè. Íàèáîëüøåå ðàñïðîñòðàíåíèå ïîëó÷èëà íàïëàâêà â óãëåêèñëîì ãàçå ïëàâÿùèìñÿ ýëåêòðîäîì íà ïîñòîÿííîì òîêå îáðàòíîé ïîëÿðíîñòè. Ó÷èòûâàÿ, ÷òî óãëåêèñëûé ãàç îêèñëÿåò ðàñïëàâëåííûé ìåòàëë, â íàïëàâî÷íóþ ïðîâîëîêó îáÿçàòåëüíî ââîäÿò ðàñêèñëèòåëè (ìàðãàíåö, êðåìíèé è äð.). Ïðè íàïëàâêå ïðèìåíÿþò êàê ïðîâîëîêó ñïëîøíîãî ñå÷åíèÿ, òàê è ïîðîøêîâóþ. Äëÿ íàïëàâêè äåòàëåé èç óãëåðîäèñòûõ è íèçêîëåãèðîâàííûõ ñòàëåé ñ öåëüþ âîññòàíîâëåíèÿ èõ ðàçìåðîâ ïðèìåíÿþò ñâàðî÷íûå ïðîâîëîêè ñïëîøíîãî ñå÷åíèÿ Ñâ-08ÃÑ, Ñâ-08Ã2Ñ, Ñâ-12ÃÑ, à òàêæå íàïëàâî÷íûå Íï-40, Íï-50, Íï-30ÕÃÑÀ è äð. Ïðè íåîáõîäèìîñòè ïîëó÷åíèÿ íàïëàâëåííîãî ñëîÿ ñ îñîáûìè ñâîéñòâàìè ïðèìåíÿþò ïîðîøêîâûå ïðîâîëîêè. Íåäîñòàòêîì ñïîñîáà ÿâëÿåòñÿ òî, ÷òî â ïðîöåññå íàïëàâêè â óãëåêèñëîì ãàçå íàáëþäàåòñÿ ñèëüíîå ðàçáðûçãèâàíèå æèäêîãî ìåòàëëà, ïðèâîäÿùåå ê íàëèïàíèþ áðûçã íà ìóíäøòóê è çàñîðåíèþ ñîïëà ãîðåëêè. Êðîìå òîãî, âîçìîæíîñòü ñäóâàíèÿ ãàçîâîé ñòðóè âåòðîì çàòðóäíÿåò íàïëàâêó íà îòêðûòîì âîçäóõå. Äóãîâàÿ íàïëàâêà ïîðîøêîâûìè ïðîâîëîêàìè. Íàïëàâêà ïîðîøêîâîé ïðîâîëîêîé ñ âíóòðåííåé çàùèòîé îñíîâàíà íà ââåäåíèè â ñåðäå÷íèê ïðîâîëîêè êðîìå ëåãèðóþùèõ êîìïîíåíòîâ òàêæå øëàêîîáðàçóþùèõ è ãàçîîáðàçóþùèõ ìàòåðèàëîâ. Ïðèìåíåíèå ôëþñîâîé è ãàçîâîé çàùèòû ïðè íàïëàâêå òàêîé ïðîâîëîêîé íå òðåáóåòñÿ. Ëåãèðóþùèå ýëåìåíòû ïîðîøêîâîé ïðîâîëîêîé ïåðåõîäÿò â øîâ, à ãàçî- è øëàêîîáðàçóþùèå ìàòåðèàëû ñîçäàþò çàùèòó ìåòàëëà îò àçîòà è êèñëîðîäà âîçäóõà.  äóãå òîíêàÿ ïëåíêà ðàñïëàâëåííîãî øëàêà ïîêðûâàåò êàïëè æèäêîãî ìåòàëëà è èçîëèðóåò èõ îò âîçäóõà. Ðàçëîæåíèå ãàçîîáðàçóþùèõ ìàòåðèàëîâ ñîçäàåò ïîòîê çàùèòíîãî ãàçà. Ïîñëå çàòâåðäåâàíèÿ íà ïîâåðõíîñòè íàïëàâëåííîãî âàëèêà îáðàçóåòñÿ òîíêàÿ øëàêîâàÿ êîðêà, êîòîðàÿ ìîæåò íå óäàëÿòüñÿ ïðè íàëîæåíèè ïîñëåäóþùèõ ñëîåâ. Ïðè íàïëàâêå èñïîëüçóþò ðàçëè÷íûå ñàìîçàùèòíûå ïîðîøêîâûå ïðîâîëîêè. Äëÿ íàïëàâêè íèçêîóãëåðîäèñòûõ ñëîåâ èñïîëüçóþò ñâàðî÷íûå ïðîâîëîêè òèïà ÏÏ-ÀÍ3 è äð. Äëÿ ïîëó÷åíèÿ ñëîåâ ñ îñîáûìè ñâîéñòâàìè ïðèìåíÿþò ñïåöèàëüíûå ïðîâîëîêè. Òàê, äëÿ íàïëàâêè äåòàëåé, ðàáîòàþùèõ ïðè áîëüøèõ äàâëåíèÿõ è ïîâûøåííûõ 199
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж òåìïåðàòóðàõ, ïðèìåíÿþò ïîðîøêîâóþ ïðîâîëîêó ÏÏ-3ÕÂ3Ô-Î. Íàïëàâêó äåòàëåé, ïîäâåðãàþùèõñÿ èíòåíñèâíîìó àáðàçèâíîìó èçíîñó, ïðîèçâîäÿò ñàìîçàùèòíîé ïîðîøêîâîé ïðîâîëîêîé ÏÏÓ15Õ12Ì-Î (áóêâà Î â îáîçíà÷åíèè ìàðêè ïîðîøêîâîé ïðîâîëîêè óêàçûâàåò, ÷òî äàííàÿ ïîðîøêîâàÿ ïðîâîëîêà ïðåäíàçíà÷åíà äëÿ íàïëàâêè îòêðûòîé äóãîé). Òåõíîëîãèÿ âûïîëíåíèÿ íàïëàâêè ñàìîçàùèòíîé ïîðîøêîâîé ïðîâîëîêîé â îñíîâíîì íè÷åì íå îòëè÷àåòñÿ îò òåõíîëîãèè íàïëàâêè â óãëåêèñëîì ãàçå. Îòêðûòàÿ äóãà äàåò âîçìîæíîñòü òî÷íî íàïðàâëÿòü ýëåêòðîä, íàáëþäàòü çà ïðîöåññîì ôîðìèðîâàíèÿ íàïëàâëÿåìîãî ñëîÿ, ÷òî èìååò áîëüøîå çíà÷åíèå ïðè íàïëàâêå äåòàëåé ñëîæíîé ôîðìû. Îñíîâíûìè ïðåèìóùåñòâàìè ýòîãî ñïîñîáà ÿâëÿþòñÿ ïðèìåíåíèå ìåíåå ñëîæíîé àïïàðàòóðû ïî ñðàâíåíèþ ñ àïïàðàòóðîé, ïðèìåíÿåìîé ïðè íàïëàâêå ïîä ôëþñîì è â çàùèòíûõ ãàçàõ, à òàêæå âîçìîæíîñòü âûïîëíÿòü íàïëàâî÷íûå ðàáîòû íà îòêðûòîì âîçäóõå; óâåëè÷èâàåòñÿ ïðîèçâîäèòåëüíîñòü ïî ñðàâíåíèþ ñ íàïëàâêîé ïîä ôëþñîì è â çàùèòíûõ ãàçàõ, ñíèæàåòñÿ ñåáåñòîèìîñòü íàïëàâëÿåìîãî ìåòàëëà. Ïëàçìåííàÿ íàïëàâêà è íàïûëåíèå. Ñóùíîñòü ýòîãî ìåòîäà çàêëþ÷àåòñÿ â òîì, ÷òî íàãðåâ ïðèñàäî÷íîãî è îñíîâíîãî ìåòàëëà îñóùåñòâëÿåòñÿ ñæàòîé äóãîé èëè ãàçîâîé ïëàçìîé, âûäåëåííîé èëè ñîâïàäàþùåé ñî ñòîëáîì äóãè. Ìåõàíèçì îáðàçîâàíèÿ íàïëàâëåííîãî ñëîÿ òàêîé æå, êàê è ïðè äðóãèõ ñïîñîáàõ äóãîâîé íàïëàâêè. Èç íàïëàâî÷íûõ ìàòåðèàëîâ ïðè ïëàçìåííîé íàïëàâêå èñïîëüçóþò ïðîâîëîêó, ïðóòêè è ïîðîøêè. Ñõåìà ïëàçìåííîé íàïëàâêè ñ âäóâàíèåì ïîðîøêà â äóãó ïîêàçàíà íà ðèñ. 18.5. Ìåæäó âîëüôðàìîâûì ýëåêòðîäîì 4 è âíóòðåííèì ñîïëîì 3 âîçáóæäàþò äóãó. Ïëàçìîîáðàçóþùèé ãàç, ïðîõîäÿ ÷åðåç íåå, ñîçäàåò ïëàçìåííóþ ñòðóþ 1 êîñâåííîãî äåéñòâèÿ, êîòîðàÿ îáåñïå÷èâàåò ðàñïëàâëåíèå ïðèñàäî÷íîãî ïîðîøêà. Äóãà 2 ïðÿìîãî äåéñòâèÿ, ãîðÿùàÿ ìåæäó ýëåêòðîäîì 4 è îñíîâíûì ìåòàëëîì äåòàëè 5, ñîâïàäàåò ñ ïëàçìåííîé ñòðóåé ïðÿìîãî äåéñòâèÿ. Ïîñëåäíÿÿ ñîçäàåò íåîáõîäèìûé íàãðåâ ïîâåðõíîñòè, îáåñïå÷èâàÿ ñïëàâëåíèå ïîðîøêà è îñíîâíîãî ìåòàëëà. Èçìåíÿÿ çíà÷åíèå ñèëû òîêà ñæàòîé äóãè ïðÿìîãî äåéñòâèÿ, ìîæíî äîñòè÷ü ìèíèìàëüíîé âåëè÷èíû ïðîïëàâëåíèÿ îñíîâíîãî ìåòàëëà. Òîëùèíó íàïëàâëåííîãî ñëîÿ ìîæíî èçìåíÿòü â ïðåäåëàõ 0,3 ¾ 10 ìì ñ ðàçáàâëåíèåì îñíîâíûì ìåòàëëîì îò 3 äî 30 %. Ïðè ïëàçìåííîé íàïëàâêå ñ ïðèñàäî÷íîé ïðîâîëîêîé êîñâåííàÿ äóãà ãîðèò ìåæäó âîëüôðàìîâûì ýëåêòðîäîì è ñîïëîì, à äóãà ïðÿìîãî äåéñòâèÿ — ìåæäó âîëüôðàìîâûì ýëåêòðîäîì è ïðèñàäî÷íîé ïðîâîëîêîé. Îò ýòèõ äóã ïîëó÷àåò òåïëîòó è îñíîâíîé ìåòàëë. Èçìåíÿÿ ñèëó òîêà, ðåãóëèðóþò äîëþ îñíîâíîãî ìåòàëëà è ïðîèçâîäèòåëüíîñòü íàïëàâêè. Íàïëàâëÿåìîå èçäåëèå â ýòîì ñëó÷àå â ñâàðî÷íóþ öåïü íå âêëþ÷åíî. Èç çàùèòíûõ ãàçîâ ïðè ïëàçìåííîé íàïëàâêå ïðèìåíÿþò àðãîí, àçîò, óãëåêèñëûé ãàç, ñìåñè àðãîíà ñ ãåëèåì èëè àçîòîì è äð. 200
1 — ïëàçìà; 2 — äóãà; 3 — ñîïëî; 4 — ýëåêòðîä; 5 — äåòàëü Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Ðèñ. 18.5. Ñõåìà ïëàçìåííîé íàïëàâêè ñ âäóâàíèåì ïîðîøêà â äóãó: Âûáîð çàùèòíîãî ãàçà ñâÿçàí ñî ñòåïåíüþ åãî âîçäåéñòâèÿ íà íàïëàâëÿåìûé è îñíîâíîé ìåòàëëû.  êà÷åñòâå ïëàçìîîáðàçóþùåãî ìîãóò ïðèìåíÿòüñÿ àðãîí, ãåëèé, óãëåêèñëûé ãàç, âîçäóõ è äð. Äëÿ îáåñïå÷åíèÿ ñòàáèëüíîãî ïðîòåêàíèÿ ïðîöåññà íàïëàâêè íåîáõîäèìî ïðèìåíÿòü íåïëàâÿùèåñÿ ýëåêòðîäû èç òàêîãî ìàòåðèàëà, êîòîðûé ñïîñîáåí áåç ðàçðóøåíèÿ âûäåðæèâàòü íàãðåâàíèå äî âûñîêèõ òåìïåðàòóð. Òàêèì òðåáîâàíèåì ëó÷øå âñåãî îòâå÷àþò ýëåêòðîäû èç ÷èñòîãî âîëüôðàìà èëè ñ ïðèñàäêàìè äèîêñèäà òîðèÿ, îêñèäîâ ëàíòàíà è èòòðèÿ. Ïðåèìóùåñòâà ýòîãî âèäà íàïëàâêè — ìàëàÿ ãëóáèíà ïðîïëàâëåíèÿ îñíîâíîãî ìåòàëëà, âîçìîæíîñòü íàïëàâêè òîíêèõ ñëîåâ, âûñîêîå êà÷åñòâî è ãëàäêàÿ ïîâåðõíîñòü íàïëàâëåííîãî ìåòàëëà. Ïîìèìî íàïëàâêè ïëàçìåííûé íàãðåâ ìîæåò èñïîëüçîâàòüñÿ òàêæå äëÿ íàïûëåíèÿ ïîâåðõíîñòíûõ ñëîåâ. Ïðîöåññ íàïûëåíèÿ îòëè÷àåòñÿ îò íàïëàâêè ðÿäîì îñîáåííîñòåé. Íàïûëåíèå — ýòî ïðîöåññ íàíåñåíèÿ ìåòàëëè÷åñêèõ ñëîåâ èç ÷àñòèö íàïûëÿåìîãî ìàòåðèàëà, íàãðåòûõ äî òåìïåðàòóðû ïëàâëåíèÿ èëè áëèçêèõ ê îïëàâëåíèþ, íà íåîïëàâëåííóþ ïîâåðõíîñòü îáðàáàòûâàåìîé äåòàëè. Ïðè íàïûëåíèè ïðèñàäî÷íûé ìåòàëë èñïîëüçóåòñÿ â âèäå ïðîâîëîêè èëè ïîðîøêîâ, ïîäàâàåìûõ â ñæàòóþ äóãó, ãäå îí íàãðåâàåòñÿ ñòðóåé ãàçîâîãî ïîòîêà è ñ áîëüøîé ñêîðîñòüþ ïîäàåòñÿ íà ïîâåðõíîñòü èçäåëèÿ. Òîëùèíà íàïûëåííîãî ñëîÿ ìîæåò èçìåíÿòüñÿ îò ñîòûõ äî äåñÿòûõ äîëåé ìèëëèìåòðà. Íàïûëåíèå ñëîåâ áîëüøåé òîëùèíû îáû÷íî íå ïðîèçâîäèòñÿ â ñâÿçè ñ òåì, ÷òî îíè ñêëîííû ê îòñëîåíèþ îò ïîâåðõíîñòè äåòàëè (îòêàëûâàíèå). 201
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Íàïûëåíèå ìîæíî ïðîèçâîäèòü êàê ìåòàëëàìè è ñïëàâàìè, òàê è ðàçëè÷íîãî âèäà ñîåäèíåíèÿìè — îêñèäàìè, êàðáèäàìè, íèòðèäàìè è ò. ï. Òåõíîëîãè÷åñêè â îòëè÷èå îò íàïëàâêè íàïûëåíèå âûïîëíÿþò ïî ñïîñîáó êîñâåííîãî íàãðåâà âûäåëåííîé äóãîâîé ïëàçìîé. Åñëè ïðè íàïëàâêå ðàññòîÿíèå îò ñîïëà ãîðåëêè äî èçäåëèÿ ñîñòàâëÿåò 6 ¾ 25 ìì, òî ïðè íàïûëåíèè — 50 ¾ 120 ìì è áîëåå. Íàïûëåííûå ñëîè îáëàäàþò ìåíüøåé ïëîòíîñòüþ è áîëüøåé ïîðèñòîñòüþ ïî ñðàâíåíèþ ñ íàïëàâëåííûìè è áîëåå ñêëîííû ê îòêàëûâàíèþ îò ïîâåðõíîñòè äåòàëè ïðè íàðóøåíèè òåõíîëîãèè. Îäíàêî â íèõ ïðàêòè÷åñêè îòñóòñòâóåò ðàçáàâëåíèå îñíîâíûì ìåòàëëîì. Ýëåêòðîøëàêîâàÿ íàïëàâêà. Ïðè ýëåêòðîøëàêîâîé íàïëàâêå äëÿ îïëàâëåíèÿ îñíîâíîãî è ïðèñàäî÷íîãî ìåòàëëà ñëóæèò øëàêîâàÿ âàííà, ðàçîãðåâàåìàÿ ïðîõîäÿùèì ÷åðåç íåå ýëåêòðè÷åñêèì òîêîì. Ýòîò ñïîñîá íàïëàâêè, êàê ïðàâèëî, ñî÷åòàåòñÿ ñ ïðèíóäèòåëüíûì ôîðìèðîâàíèåì íàïëàâëÿåìîãî ñëîÿ. Ñóùíîñòü ïðîöåññà ýëåêòðîøëàêîâîé íàïëàâêè (ðèñ. 18.6) ñîñòîèò â òîì, ÷òî â ïðîñòðàíñòâå, îáðàçîâàííîì ïîâåðõíîñòüþ íàïëàâëÿåìîé äåòàëè 5 è ôîðìèðóþùèì êðèñòàëëèçàòîðîì 2, îõëàæäàåìûì âîäîé, ñîçäàåòñÿ âàííà ðàñïëàâëåííîãî øëàêà 3, â êîòîðóþ ïîäàåòñÿ ýëåêòðîä 1. Òîê, ïðîõîäÿ ìåæäó ýëåêòðîäîì è èçäåëèåì, íàãðåâàåò øëàêîâóþ âàííó äî òåìïåðàòóðû áîëåå 2 000 °Ñ, â ðåçóëüòàòå ÷åãî ýëåêòðîäíûé è îñíîâíîé ìåòàëëû îïëàâëÿþòñÿ, îáðàçóÿ ìåòàëëè÷åñêóþ âàííó, ïðè çàòâåðäåâàíèè êîòîðîé ôîðìèðóåòñÿ íàïëàâëåííûé ñëîé 4. Äëÿ îñóùåñòâëåíèÿ ïðîöåññà ýëåêòðîøëàêîâîé íàïëàâêè ðàçëè÷íûõ ïîâåðõíîñòåé íåîáõîäèìà äîñòàòî÷íî ãëóáîêàÿ øëàêîâàÿ âàííà, ïîëó÷åíèå êîòîðîé ïðîùå âñåãî ïðè âåðòèêàëüíîì èëè íàêëîííîì ðàñïîëîæåíèè äåòàëåé. Ïî ñðàâíåíèþ ñ äóãîâîé íàïëàâêîé ýòî ìåíåå óíèâåðñàëüíûé ñïîñîá, íî îí âåñüìà ýôôåêòèâåí â òåõ ñëó÷àÿõ, êîãäà íà äåòàëü íåîáõîäèìî íàïëàâèòü ñëîé ìåòàëëà áîëüøîé òîëùèíû (áîëåå 16 ìì). Áëàãîäàðÿ ïðèìåíåíèþ áîëüøîé ñèëû òîêà è ýëåêòðîäîâ áîëüøîãî ñå÷åíèÿ ìîæíî äîñòè÷ü Ðèñ. 18.6. Ñõåìà ýëåêòðîøëàêî- âûñîêîé ïðîèçâîäèòåëüíîñòè — äî 150 êã íàïëàâëåííîãî ìåòàëëà â ÷àñ. âîé íàïëàâêè:  êà÷åñòâå ïðèñàäî÷íîãî ìåòàë1 — ýëåêòðîä; 2 — êðèñòàëëèçàòîð; 3 — æèäêèé øëàê; 4 — íàïëàâëåí- ëà ïðèìåíÿþò íàïëàâî÷íûå ïðîâîëîêè (îäíó èëè íåñêîëüêî), êîòîíûé ñëîé; 5 — äåòàëü 202
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж ðûå ìîãóò âîçâðàòíî-ïîñòóïàòåëüíî ïåðåìåùàòüñÿ ïîïåðåê ñâàðî÷íîé âàííû, à òàêæå ýëåêòðîäíûå ëåíòû, ïëàñòèíû èëè ñòåðæíè áîëüøîãî ñå÷åíèÿ, à èíîãäà è òðóáû, êîòîðûå èñïîëüçóþò äëÿ íàïëàâêè öèëèíäðè÷åñêèõ ïîâåðõíîñòåé. Ïðè íàïëàâêå îáû÷íî ïðèìåíÿþò ôëþñû ÀÍ-8, ÀÍ-22 è äð. 18.3. Дуговая резка металлов Èíòåíñèâíûé íàãðåâ ìåòàëëà ýëåêòðè÷åñêîé äóãîé óñïåøíî èñïîëüçóþò â ïðîèçâîäñòâå íå òîëüêî äëÿ ñâàðêè è íàïëàâêè, íî è äëÿ ðåçêè ìåòàëëîâ. Ïî õàðàêòåðó îáðàçóåìûõ ñðåçîâ è â çàâèñèìîñòè îò íàçíà÷åíèÿ ðàçëè÷àþò äâå îñíîâíûå ðàçíîâèäíîñòè ðåçêè ìåòàëëîâ: ðàçäåëèòåëüíóþ, îáðàçóþùóþ ñêâîçíûå ðàçðåçû (âûðåçêà çàãîòîâîê èç ëèñòà, ðàçðåçêà ïîëóôàáðèêàòîâ íà ÷àñòè, ñêîñ êðîìîê ïîä ñâàðêó è äð.), è ïîâåðõíîñòíóþ, ïðåäíàçíà÷åííóþ äëÿ ñíÿòèÿ ñëîÿ ìåòàëëà ñ ïîâåðõíîñòè îáðàáàòûâàåìûõ äåòàëåé èëè çàãîòîâîê (ñòðîæêà ïîâåðõíîñòè, âûïëàâêà êàíàâîê, óäàëåíèå äåôåêòíûõ ìåñò è äð.). Äóãîâàÿ ðåçêà îñíîâàíà íà òîì, ÷òî ìåòàëë äåòàëè ïî ëèíèè ðåçà ïëàâèòñÿ òåïëîòîé äóãè è óäàëÿåòñÿ â ðåçóëüòàòå ñòåêàíèÿ ïîä äåéñòâèåì ñèëû òÿæåñòè, íàïðàâëåííîãî äâèæåíèÿ ãàçîâ è äðóãèõ ñèë. Ðàçäåëèòåëüíàÿ ðåçêà âûïîëíÿåòñÿ ëèáî ïîñëåäîâàòåëüíûì âûïëàâëåíèåì ìåòàëëà, ëèáî ñêâîçíûì åãî ïðîïëàâëåíèåì. Ïåðâûé ñïîñîá ïðèìåíÿåòñÿ ÷àùå è çàêëþ÷àåòñÿ â òîì, ÷òî äóãó çàæèãàþò íà âåðõíåé êðîìêå ëèñòà, à çàòåì ââîäÿò ýëåêòðîä â ïîëîñòü ñðåçà è ïåðèîäè÷åñêè ïåðåìåùàþò åãî îò âåðõíåé ê íèæíåé êðîìêå. Öåëåñîîáðàçíî ïðèìåíÿòü ïîêðûòûå ýëåêòðîäû, â ïîêðûòèè êîòîðûõ åñòü êîìïîíåíòû ñ ñèëüíûìè îêèñëèòåëüíûìè ñâîéñòâàìè èëè âûäåëÿþùèå ìíîãî òåïëîòû. Ëó÷øèå ðåçóëüòàòû ïîëó÷àþò ïðè ðåçêå óãîëüíûìè èëè ãðàôèòîâûìè ýëåêòðîäàìè íà ïîñòîÿííîì òîêå.  êà÷åñòâå èñòî÷íèêîâ òîêà èñïîëüçóþò ñâàðî÷íûå òðàíñôîðìàòîðû è ïðåîáðàçîâàòåëè ñ êðóòîïàäàþùèìè âíåøíèìè õàðàêòåðèñòèêàìè. Äóãîâàÿ ðåçêà ïðèìåíÿåòñÿ è äëÿ ïîâåðõíîñòíîé îáðàáîòêè äåòàëåé.  ýòîì ñëó÷àå öåëåñîîáðàçíî óñòàíàâëèâàòü äåòàëü âåðòèêàëüíî èëè â íàêëîííîì ïîëîæåíèè, ÷òîáû âûïëàâëåííûé ìåòàëë ìîã ñâîáîäíî ñòåêàòü ñ ïîâåðõíîñòè ðåçà. Âîçìîæíà ïîâåðõíîñòíàÿ ðåçêà (ñòðîæêà) è ïðè ãîðèçîíòàëüíîì ðàñïîëîæåíèè îáðàáàòûâàåìîé äåòàëè.  ýòîì ñëó÷àå ýëåêòðîä óäåðæèâàåòñÿ ïîä óãëîì 10 ¾ 20° ê äåòàëè â ïëîñêîñòè, ñîâïàäàþùåé ñ ëèíèåé ðåçà. Ãëóáèíó êàíàâêè ðåãóëèðóþò ïóòåì èçìåíåíèÿ ñêîðîñòè ïåðåìåùåíèÿ ýëåêòðîäà. Êàíàâêè áîëüøîé ãëóáèíû âûïëàâëÿþò çà íåñêîëüêî ïðîõîäîâ. Äóãîâàÿ ðåçêà âûïîëíÿåòñÿ íà ñèëå òîêà, â 1,3 — 1,5 ðàçà áîëüøåé, ÷åì ðåêîìåíäóåòñÿ äëÿ ñâàðêè. Íàïðèìåð, íèçêîóãëåðîäèñòóþ ñòàëü òîëùèíîé 6 ¾ 50 ìì ðàç203
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж ðåçàþò ïîêðûòûì ýëåêòðîäîì äèàìåòðîì 4 ìì íà òîêå 300 À, à ýëåêòðîäîì äèàìåòðîì 5 ìì — íà òîêå 400 À. Ãàçîäóãîâàÿ ðåçêà çàêëþ÷àåòñÿ â òîì, ÷òî âûïëàâëåíèå ìåòàëëà ïî ëèíèè ðåçà îñóùåñòâëÿåòñÿ òåïëîòîé, êîòîðàÿ âûäåëÿåòñÿ ïðè ãîðåíèè äóãè, à óäàëåíèå ðàñïëàâëåííîãî ìåòàëëà âûïîëíÿåòñÿ ñ ïðèìåíåíèåì ñæàòîãî âîçäóõà èëè êèñëîðîäà. Åñëè ïðèìåíÿåòñÿ êèñëîðîä, îí êðîìå ìåõàíè÷åñêîãî óäàëåíèÿ ðàñïëàâà îáåñïå÷èâàåò è ñãîðàíèå ñòàëè ïî ëèíèè ðåçà. Ãàçîäóãîâóþ ðåçêó öåëåñîîáðàçíî ïðîèçâîäèòü óãîëüíûìè èëè ãðàôèòîâûìè ýëåêòðîäàìè ñ ïèòàíèåì äóãè ïîñòîÿííûì òîêîì îáðàòíîé ïîëÿðíîñòè ïðè äàâëåíèè âîçäóõà 0,5 ¾ 0,7 ÌÍ/ì2 (5 ¾ 7 êã/ñì2) è ðàñõîäå 5,5 · 10−3 ¾ 11 · 10−3 ì3/ñ (20 ¾ 40 ì3/÷). 18.4. Плазменная резка металлов Ìåòîäû äóãîâîé è ãàçîäóãîâîé ðåçêè â ïðèìåíåíèè ê öâåòíûì ìåòàëëàì è âûñîêîëåãèðîâàííûì ñòàëÿì íå îáåñïå÷èâàþò âûñîêîé ÷èñòîòû ðåçà, ìàëîïðîèçâîäèòåëüíû è äîðîãîñòîÿùè, ïîýòîìó â ïîñëåäíèå ãîäû äëÿ âûïîëíåíèÿ êà÷åñòâåííîé ðåçêè ñïëàâîâ àëþìèíèÿ, ëåãèðîâàííûõ è äàæå íèçêîóãëåðîäèñòûõ ñòàëåé âñå áîëüøåå ïðèìåíåíèå ïîëó÷èëà ïëàçìåííàÿ ðåçêà. Ñóùíîñòü åå çàêëþ÷àåòñÿ â òîì, ÷òî îáðàáàòûâàåìûé ìåòàëë â çîíå ðåçà ðàñïëàâëÿåòñÿ è ÷àñòè÷íî èñïàðÿåòñÿ ñ ïîìîùüþ ñòðóè ïëàçìû, ïîëó÷àåìîé â äóãå. Ýòîé æå ñòðóåé ðàñïëàâëåííûé ìåòàëë óäàëÿåòñÿ èç ïîëîñòè ðåçà. Òåìïåðàòóðà ïëàçìû äîñòèãàåò 30 000 °Ñ, à ñêîðîñòü åå èñòå÷åíèÿ èç ñîïëà ïëàçìåííîé ãîðåëêè — 2 000 ì/ñ. Ïëàç- Ðèñ. 18.7. Ñõåìà ïëàçìåííûõ ãîðåëîê äëÿ ðåçêè: à — ñ ïðÿìîé äóãîé; á — ñ êîñâåííîé ïëàçìåííîé ñòðóåé 204
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж ìåííàÿ ðåçêà ìîæåò ïðèìåíÿòüñÿ äëÿ ìåòàëëà òîëùèíîé îò äîëåé äî äåñÿòêîâ ìèëëèìåòðîâ. Äëÿ ðåçêè ëèñòîâ èç àëþìèíèÿ è åãî ñïëàâîâ, íåðæàâåþùèõ ñòàëåé è äðóãèõ ñòàëåé è ñïëàâîâ áîëüøîé òîëùèíû öåëåñîîáðàçíî ïðèìåíÿòü ïðîöåññ ñî ñæàòîé äóãîé ïðÿìîãî äåéñòâèÿ, ò. å. äóãîé, ãîðÿùåé ìåæäó ýëåêòðîäîì ïëàçìåííîé ãîðåëêè è ðàçðåçàåìûì ëèñòîì (ðèñ. 18.7, à). Äëÿ ðåçêè òîíêèõ ìàòåðèàëîâ èñïîëüçóþò ñõåìó ñ ïëàçìåííîé ñòðóåé êîñâåííîãî äåéñòâèÿ — ñ ïëàçìîé, âûäåëåííîé èç ñòîëáà äóãè (ðèñ. 18.7, á ). Äëÿ ðåçêè ïðèìåíÿþò àðãîí, ñìåñè àðãîíà ñ âîäîðîäîì, âîäîâîçäóøíûå ñìåñè è âîçäóõ. Ìîùíûìè ïëàçìåííûìè ãîðåëêàìè, ðàáîòàþùèìè ïðè íàïðÿæåíèè äóãè äî 200 Â, ìîæíî ðàçðåçàòü ëèñòû òîëùèíîé äî 150 ìì è áîëåå ñî ñêîðîñòüþ äî 1 ì/ìèí, à ëèñòû òîëùèíîé äî 66 ìì — ñî ñêîðîñòüþ äî 5 ì/ìèí è áîëåå. Ïëàçìåííàÿ ðåçêà àëþìèíèåâûõ ñïëàâîâ è äðóãèõ öâåòíûõ ìåòàëëîâ è ëåãèðîâàííûõ ñòàëåé ïîçâîëÿåò ïîëó÷èòü ðåçû ñ âûñîêèì êà÷åñòâîì (ïî ÷èñòîòå è òî÷íîñòè) è îòëè÷àåòñÿ íàèáîëüøåé ýêîíîìè÷íîñòüþ ïî ñðàâíåíèþ ñî âñåìè äðóãèìè ìåòîäàìè ðåçêè. Äëÿ íèçêîóãëåðîäèñòûõ ñòàëåé ïëàçìåííàÿ ðåçêà îñîáåííî ýôôåêòèâíà ïðè îáðàáîòêå ëèñòîâ òîëùèíîé äî 30 ìì. Контрольные вопросы 1. Êàêîâà ñóùíîñòü íàïëàâêè ìåòàëëîâ? 2. ×åì íàïëàâêà ìåòàëëîâ îòëè÷àåòñÿ îò ñâàðêè? 3. Íàçîâèòå è îïèøèòå ñïîñîáû ìåõàíèçèðîâàííîé äóãîâîé íàïëàâêè. 4. Îïèøèòå òåõíîëîãèþ íàïëàâêè ïîä ôëþñîì è åå îñîáåííîñòè. 5. Ðàññêàæèòå î íàïëàâêå â çàùèòíûõ ãàçàõ è åå ðàçíîâèäíîñòÿõ. 6. Êàêîâû îñîáåííîñòè ýëåêòðîøëàêîâîé íàïëàâêè? 7.  ÷åì ïðèíöèïèàëüíîå îòëè÷èå íàïëàâêè îò íàïûëåíèÿ? 8. Êàêîâû ñóùíîñòü è ñïîñîáû âûïîëíåíèÿ ïðîöåññà ðåçêè ìåòàëëîâ? 205
ОСОБЕННОСТИ СВАРКИ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ И ПРОИЗВОДСТВО СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ Гл а в а 19 ТЕХНОЛОГИЯ СВАРКИ СТАЛЕЙ И ЧУГУНА 19.1. Общие свойства и классификация сталей Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Ч А С Т Ь III  ñîâðåìåííûõ ìàøèíîñòðîèòåëüíûõ êîíñòðóêöèÿõ, èçãîòîâëÿåìûõ ñ ïîìîùüþ ñâàðêè, èñïîëüçóþòñÿ ðàçíîîáðàçíûå ìàòåðèàëû, îòëè÷àþùèåñÿ ïî ñâîèì ìåõàíè÷åñêèì è ôèçè÷åñêèì ñâîéñòâàì, òåõíîëîãè÷åñêèì õàðàêòåðèñòèêàì. Âûáîð ìàòåðèàëà îïðåäåëÿåòñÿ ñîîòâåòñòâèåì åãî ñâîéñòâ òðåáîâàíèÿì, îáóñëîâëåííûì íàçíà÷åíèåì è óñëîâèÿìè ðàáîòû êîíñòðóêöèè. Îáùåïðèíÿòûìè õàðàêòåðèñòèêàìè ìàòåðèàëà ÿâëÿþòñÿ ïðåäåë ïðî÷íîñòè σâ, ïðåäåë òåêó÷åñòè σò, îòíîñèòåëüíîå óäëèíåíèå δ, îòíîñèòåëüíîå ïîïåðå÷íîå ñóæåíèå ψ, óäàðíàÿ âÿçêîñòü à. Îäíàêî íåïîñðåäñòâåííîå èñïîëüçîâàíèå èõ äëÿ îöåíêè ïîâåäåíèÿ ìàòåðèàëà â êîíñòðóêöèè â áîëüøèíñòâå ñëó÷àåâ ÿâëÿåòñÿ íåäîñòàòî÷íûì. Íàïðèìåð, ïðèâåäåííûå õàðàêòåðèñòèêè íå ïîçâîëÿþò ñóäèòü î ïîâåäåíèè ìàòåðèàëà ïðè âèáðàöèîííûõ íàãðóçêàõ, òåì áîëåå íè÷åãî íåëüçÿ ñêàçàòü î ñîïðîòèâëåíèè ìåòàëëà ñòàòè÷åñêèì íàãðóçêàì ïðè íèçêèõ èëè ïðè âûñîêèõ òåìïåðàòóðàõ, ïîýòîìó íåîáõîäèìû äîïîëíèòåëüíûå äàííûå î ñîïðîòèâëåíèè ìåòàëëà óñòàëîñòè, óäàðíûì âîçäåéñòâèÿì, õðóïêèì ðàçðóøåíèÿì (îñîáåííî ïðè íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ) î ÷óâñòâèòåëüíîñòè ê íàäðåçó è êîíöåíòðàòîðàì íàïðÿæåíèé è äð. Ñ öåëüþ ñíèæåíèÿ ìåòàëëîåìêîñòè è óìåíüøåíèÿ ìàññû êîíñòðóêöèé íåîáõîäèìî ó÷èòûâàòü íå òîëüêî àáñîëþòíûå ïîêàçàòåëè ïðî÷íîñòíûõ ñâîéñòâ, íî è îòíîøåíèå èõ ê ïëîòíîñòè ìåòàëëà — òàê íàçûâàåìûå óäåëüíûå ïðî÷íîñòíûå ïîêàçàòåëè ìàòåðèàëà. Èñõîäÿ èç ýòîãî êîíñòðóêöèè èç ñòàëè ñ ïðåäåëîì ïðî÷íîñòè σâ = = 1 570 ÌÏà ìîãóò âûäåðæèâàòü ìåíüøóþ íàãðóçêó, ÷åì àíàëîãè÷íûå è îäèíàêîâûå ïî ìàññå êîíñòðóêöèè, âûïîëíåííûå èç òèòàíîâîãî ñïëàâà ñ σâ = 600 ÌÏà. Âàæíàÿ õàðàêòåðèñòèêà ñâîéñòâ êîíñòðóêöèîííûõ ìàòåðèàëî⠗ îòíîøåíèå ïðåäåëà òåêó÷åñòè ê ïðåäåëó ïðî÷íîñòè ïðè ðàñòÿæåíèè. Äëÿ ðàçëè÷íûõ ìàòåðèàëîâ, èñïîëüçóåìûõ â ñâàðíûõ êîíñòðóêöèÿõ, ýòî îòíîøåíèå íàõîäèòñÿ â ïðåäåëàõ 0,5 ¾ 0,9. Äëÿ 206
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж áîëüøèíñòâà ñòàëåé ýòî îòíîøåíèå 0,75 ¾ 0,80, äëÿ àóñòåíèòíîìàðòåíñèòíîé ñòàëè ïðè êîìíàòíîé òåìïåðàòóðå — 0,9, ïðè 500 °Ñ — 0,8.  çàâèñèìîñòè îò òåìïåðàòóðû ìàòåðèàë ìîæåò íàõîäèòüñÿ â âÿçêîì èëè õðóïêîì ñîñòîÿíèè, ÷òî ðåçêî âëèÿåò íà åãî ïîâåäåíèå ïîä íàãðóçêîé.  âÿçêîì ñîñòîÿíèè åãî ðàçðóøåíèå ïðîèñõîäèò ïîñëå çíà÷èòåëüíûõ ïëàñòè÷åñêèõ äåôîðìàöèé.  õðóïêîì ñîñòîÿíèè ñïîñîáíîñòü ïëàñòè÷åñêè äåôîðìèðîâàòüñÿ ñèëüíî ñíèæåíà. Âî âðåìÿ ýêñïëóàòàöèè òàêîãî ìàòåðèàëà ìîæåò ïðîèçîéòè ìãíîâåííîå ðàçðóøåíèå ïðè ñëó÷àéíûõ ïåðåãðóçêàõ èç-çà ìàëîé åãî ýíåðãîåìêîñòè. Õðóïêîñòü íå ÿâëÿåòñÿ ïîñòîÿííûì ñâîéñòâîì ìàòåðèàëà, è ïåðåõîä èç ïëàñòè÷åñêîãî ñîñòîÿíèÿ â õðóïêîå çàâèñèò îò ìíîãèõ ôàêòîðî⠗ õèìè÷åñêîãî ñîñòàâà è ñòðóêòóðû, òåìïåðàòóðû, ñêîðîñòè íàãðóæåíèÿ, âèäà íàïðÿæåííîãî ñîñòîÿíèÿ. Äëÿ îöåíêè õðóïêîñòè ìàòåðèàëà ñëóæèò óäàðíàÿ âÿçêîñòü. Ýòîò ïîêàçàòåëü ÿâëÿåòñÿ îäíîé èç ñóùåñòâåííûõ õàðàêòåðèñòèê ñîïðîòèâëÿåìîñòè ìåòàëëà ðàçðóøåíèþ. Âî ìíîãèõ ñëó÷àÿõ ãëàâíûì ïðè âûáîðå ìåòàëëîâ ÿâëÿåòñÿ èõ ñïîñîáíîñòü ðàáîòàòü ïðè ïîâûøåííîé òåìïåðàòóðå â àãðåññèâíûõ ñðåäàõ. Òàêæå íåîáõîäèìî ó÷èòûâàòü èõ ïîâåäåíèå ïðè ñâàðêå.  ñâàðíûõ êîíñòðóêöèÿõ îñíîâíîé ìåòàëë â ïðîöåññå ñâàðêè ïîäâåðãàåòñÿ òåðìè÷åñêèì, ìåõàíè÷åñêèì è õèìè÷åñêèì âîçäåéñòâèÿì. Ýòî ïðèâîäèò ê èçìåíåíèÿì åãî õèìè÷åñêîãî ñîñòàâà, ñòðóêòóðû, ìåõàíè÷åñêèõ ñâîéñòâ, íàïðÿæåííîãî ñîñòîÿíèÿ, ïîýòîìó ïðè âûáîðå ìåòàëëà äëÿ ñâàðíûõ êîíñòðóêöèé íåîáõîäèìî ñ÷èòàòüñÿ íå òîëüêî ñ åãî èñõîäíûìè ñâîéñòâàìè, íî è ñ òåìè, êîòîðûå îí ïðèîáðåòàåò ïîä âîçäåéñòâèåì ñâàðî÷íîãî ïðîöåññà. Ýòî õàðàêòåðèçóåòñÿ ñâàðèâàåìîñòüþ ìàòåðèàëà. Òàêèì îáðàçîì, òåõíîëîãè÷åñêàÿ ñâàðèâàåìîñòü ÿâëÿåòñÿ âàæíåéøåé êîìïëåêñíîé õàðàêòåðèñòèêîé ìàòåðèàëà. Äëÿ ñâàðíûõ èçäåëèé â ìàøèíîñòðîåíèè â êà÷åñòâå êîíñòðóêöèîííûõ ìàòåðèàëîâ øèðîêî èñïîëüçóþò êîíñòðóêöèîííûå ñòàëè, ëåãêèå ñïëàâû íà îñíîâå àëþìèíèÿ è ìàãíèÿ, òèòàíîâûå ñïëàâû, ìåäü è åå ñïëàâû è äð. Ñòàëÿìè íàçûâàþò ñïëàâû æåëåçà ñ óãëåðîäîì, ñîäåðæàùèå ìåíåå 2 % óãëåðîäà. Ïî õèìè÷åñêîìó ñîñòàâó ðàçëè÷àþò ñòàëè óãëåðîäèñòûå è ëåãèðîâàííûå. Ñîäåðæàíèå óãëåðîäà â êîíñòðóêöèîííûõ óãëåðîäèñòûõ ñòàëÿõ ñîñòàâëÿåò 0,06 ¾ 0,90 %. Óãëåðîä ÿâëÿåòñÿ îñíîâíûì ëåãèðóþùèì ýëåìåíòîì ñòàëåé ýòîé ãðóïïû è îïðåäåëÿåò èõ ìåõàíè÷åñêèå ñâîéñòâà è ñâàðèâàåìîñòü.  çàâèñèìîñòè îò ñîäåðæàíèÿ óãëåðîäà êîíñòðóêöèîííûå óãëåðîäèñòûå ñòàëè ìîãóò áûòü íèçêîóãëåðîäèñòûìè (ìåíåå 0,25 % óãëåðîäà) è ñðåäíåóãëåðîäèñòûìè (0,46 ¾ 0,76 % óãëåðîäà). Ïî êà÷åñòâåííîìó ïðèçíàêó ðàçëè÷àþò óãëåðîäèñòûå ñòàëè îáûêíîâåííîãî êà÷åñòâà è êà÷åñòâåííûå. Êà÷åñòâåííûå ñòàëè èìåþò ïîíèæåííîå ñîäåðæàíèå âðåäíûõ ïðèìåñåé (ñåðû, ôîñôîðà). Ïðèìåðîì íèçêîóãëåðî207
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж äèñòîé ñòàëè îáûêíîâåííîãî êà÷åñòâà, øèðîêî èñïîëüçóåìîé â ñâàðíûõ êîíñòðóêöèÿõ, ÿâëÿåòñÿ ñòàëü ÂÑò3, ñîäåðæàùàÿ 0,14¾ 0,22 % óãëåðîäà, 0,40 ¾ 0,65 % ìàðãàíöà, 0,12 ¾ 0,30 % êðåìíèÿ, ñ ïðåäåëîì ïðî÷íîñòè σâ = 380 ¾ 490 ÌÏà è îòíîñèòåëüíûì óäëèíåíèåì δ = 23 ¾ 26 %.  êà÷åñòâå ïðèìåðà óãëåðîäèñòîé êà÷åñòâåííîé ñòàëè ìîæíî íàçâàòü ñòàëü 20, ñîäåðæàùóþ 0,17 ¾ 0,24 % óãëåðîäà, 0,35¾ 0,65 % ìàðãàíöà, 0,17¾ 0,37 % êðåìíèÿ, ñ ïðåäåëîì ïðî÷íîñòè σâ = 420 ÌÏà è îòíîñèòåëüíûì óäëèíåíèåì δ = 26 %. Ëåãèðîâàííûìè íàçûâàþò ñòàëè, ñîäåðæàùèå ñïåöèàëüíî ââåäåííûå ýëåìåíòû äëÿ ïðèäàíèÿ èì îïðåäåëåííûõ ñâîéñòâ è ñòðóêòóðû.  çàâèñèìîñòè îò ñîäåðæàíèÿ ëåãèðóþùèõ ýëåìåíòîâ ëåãèðîâàííûå êîíñòðóêöèîííûå ñòàëè ïîäðàçäåëÿþò íà ñëåäóþùèå ãðóïïû: • íèçêîëåãèðîâàííûå, â êîòîðûõ ñîäåðæàíèå îäíîãî ëåãèðóþùåãî ýëåìåíòà íå ïðåâûøàåò 2 %, à ñóììàðíîå ñîäåðæàíèå ëåãèðóþùèõ ýëåìåíòîâ ìåíåå 2,5 ¾ 4,0 %; • ëåãèðîâàííûå, â êîòîðûõ ñîäåðæàíèå îäíîãî ëåãèðóþùåãî ýëåìåíòà ñîñòàâëÿåò 2 ¾ 5 % ïðè ñóììàðíîì ñîäåðæàíèè 2,5 ¾ 10,0 %; • âûñîêîëåãèðîâàííûå, â êîòîðûõ ñîäåðæàíèå ëåãèðóþùèõ ýëåìåíòîâ ñîñòàâëÿåò áîëåå 10 %. Ïî íàçíà÷åíèþ ðàçëè÷àþò ñòàëè êîíñòðóêöèîííûå ïîâûøåííîé ïðî÷íîñòè, æàðîïðî÷íûå, æàðîñòîéêèå, êîððîçèîííî-ñòîéêèå ëåãèðîâàííûå.  çàâèñèìîñòè îò ââîäèìûõ â ñòàëü ëåãèðóþùèõ ýëåìåíòîâ ðàçëè÷àþò ñòàëè ìàðãàíöîâèñòûå, êðåìíèé-ìàðãàíöîâèñòûå, õðîìèñòûå, õðîìîíèêåëåâûå è ò. ï. Ïî ñîäåðæàíèþ óãëåðîäà ëåãèðîâàííûå ñòàëè, êàê è óãëåðîäèñòûå, ìîãóò áûòü íèçêî-, ñðåäíå- è âûñîêîóãëåðîäèñòûìè.  çàâèñèìîñòè îò ñòðóêòóðû ðàçëè÷àþò ñòàëè ïåðëèòíîãî, ôåððèòíîãî, àóñòåíèòíîãî, ìàðòåíñèòíîãî è ïðîìåæóòî÷íûõ êëàññîâ. Êëàññ ñòàëè îïðåäåëÿþò ñòðóêòóðîé â íåé, îáðàçóþùåéñÿ ïîñëå îïåðàöèè òåðìè÷åñêîé îáðàáîòêè — íàãðåâà äî òåìïåðàòóðû òî÷êè Àñ3 è ïîñëåäóþùåãî îõëàæäåíèÿ íà âîçäóõå. 19.2. Сварка низкоуглеродистых и низколегированных сталей Ñòàëè ýòèõ ãðóïï îòíîñÿòñÿ ê õîðîøî ñâàðèâàþùèìñÿ ïðàêòè÷åñêè âñåìè âèäàìè ñâàðêè ñòàëÿì. Îñíîâíûå òðåáîâàíèÿ ïðè èõ ñâàðêå — îáåñïå÷åíèå ðàâíîïðî÷íîñòè ñâàðíîãî ñîåäèíåíèÿ îñíîâíîìó ìåòàëëó, îòñóòñòâèå äåôåêòîâ, òðåáóåìàÿ ôîðìà ñâàðíîãî øâà, ïðîèçâîäèòåëüíîñòü è ýêîíîìè÷íîñòü. Ïðè ñâàðêå ïëàâëåíèåì ýòè òðåáîâàíèÿ âûïîëíÿþòñÿ çà ñ÷åò âûáîðà è ïðèìåíåíèÿ òèïîâûõ ñâàðî÷íûõ ìàòåðèàëîâ, ðåæèìîâ è òåõíîëîãèè âûïîëíåíèÿ ñâàðêè. 208
Ò à á ë è ö à 19.1 Õèìè÷åñêèé ñîñòàâ è ìåõàíè÷åñêèå ñâîéñòâà íèçêîóãëåðîäèñòûõ ñòàëåé Ñîäåðæàíèå ýëåìåíòîâ, % Ìàðêà ñòàëè C Mn Si Ïðî÷èå σâ, ÌÏà σò, ÌÏà δ, % ÂÑò2êï 0,09 ... 0,15 0,25 ... 0,50 0,07 Ìåíåå 1,0 330 ... 420 210 32 ÂÑò2ñï 0,09 ... 0,15 0,25 ... 0,50 0,12 ... 0,30 Ìåíåå 1,0 340 ... 440 220 31 ÂÑò3ñï 0,14 ... 0,22 0,40 ... 0,65 0,12 ... 0,30 Ìåíåå 1,0 380 ... 490 240 25 15à 0,12 ... 0,19 0,7 ... 1,0 0,17 ... 0,37 Ìåíåå 1,0 420 250 26 20à 0,17 ... 0,24 0,7 ... 1,0 0,17 ... 0,37 Ìåíåå 1,0 460 280 24 209 Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Äëÿ èçãîòîâëåíèÿ ñâàðíûõ êîíñòðóêöèé èç ýòîé ãðóïïû ñòàëåé ïðèìåíÿþò íèçêîóãëåðîäèñòûå ñòàëè ñ ñîäåðæàíèåì óãëåðîäà äî 0,25 %. Íèçêîóãëåðîäèñòûå ñòàëè îáûêíîâåííîãî êà÷åñòâà â çàâèñèìîñòè îò íàçíà÷åíèÿ ïîäðàçäåëÿþò íà òðè ãðóïïû: À, Á, Â. Äëÿ îòâåòñòâåííûõ ñâàðíûõ êîíñòðóêöèé â îñíîâíîì èñïîëüçóþò ñòàëè ãðóïïû  ñ ãàðàíòèðóåìûìè õèìè÷åñêèì ñîñòàâîì è ìåõàíè÷åñêèìè ñâîéñòâàìè. Âûïóñêàþòñÿ íèçêîóãëåðîäèñòûå êà÷åñòâåííûå ñòàëè ñ íîðìàëüíûì (10, 15, 20 è äð.) è ïîâûøåííûì (15Ã, 20Ã) ñîäåðæàíèåì ìàðãàíöà. Õèìè÷åñêèé ñîñòàâ è ìåõàíè÷åñêèå ñâîéñòâà íèçêîóãëåðîäèñòûõ ñòàëåé ïðèâåäåíû â òàáë. 19.1. Ýòè ñòàëè õîðîøî ñâàðèâàþòñÿ âñåìè ñïîñîáàìè äóãîâîé ñâàðêè. Îäíàêî îíè îáëàäàþò íåâûñîêèìè ìåõàíè÷åñêèìè õàðàêòåðèñòèêàìè è èõ ïðèìåíåíèå ñâÿçàíî ñ óâåëè÷åíèåì ìåòàëëîåìêîñòè è ìàññû êîíñòðóêöèé. Óìåíüøèòü óäåëüíûé ðàñõîä ñòàëè ìîæíî, ïîâûøàÿ ïðî÷íîñòíûå õàðàêòåðèñòèêè. Ñ ýòîé öåëüþ â ñòàëü ââîäÿò ëåãèðóþùèå ýëåìåíòû, êîòîðûå, îáðàçóÿ òâåðäûå ðàñòâîðû è õèìè÷åñêèå ñîåäèíåíèÿ, ïîâûøàþò åå ñâîéñòâà. Ýòî ïîçâîëÿåò ñíèçèòü ìàññó èçãîòîâëÿåìûõ êîíñòðóêöèé. Ñåé÷àñ âñå øèðå ïðèìåíÿþò íèçêîóãëåðîäèñòûå íèçêîëåãèðîâàííûå ñòàëè ñ ñîäåðæàíèåì ëåãèðóþùèõ ýëåìåíòîâ äî 2,5 %. Îñíîâíûìè ëåãèðóþùèìè ýëåìåíòàìè ÿâëÿþòñÿ ìàðãàíåö, êðåìíèé, õðîì è íèêåëü. Äëÿ ïîâûøåíèÿ êîððîçèîííîé ñòîéêîñòè ñòàëè ââîäÿò ìåäü (0,3 ¾ 0,4 %). Òàêèå ñòàëè îáëàäàþò õîðîøåé ñâàðèâàåìîñòüþ. Ïðåäóñìîòðåí âûïóñê 28 ìàðîê íèçêîëåãèðîâàííûõ ñòàëåé, ïðèìåíÿåìûõ äëÿ ñâàðíûõ êîíñòðóêöèé. Õèìè÷åñêèé ñîñòàâ è ìåõàíè÷åñêèå ñâîéñòâà íàèáîëåå ÷àñòî èñïîëüçóåìûõ íèçêîëåãèðîâàííûõ ñòàëåé ïðèâåäåíû â òàáë. 19.2. Ê ãðóïïå íèçêîëåãèðîâàííûõ ñòàëåé îòíîñÿòñÿ òåïëîóñòîé÷èâûå ñòàëè ïåðëèòíîãî êëàññà, èñïîëüçóåìûå â ýíåðãåòè÷åñêîì ìàøèíîñòðîåíèè (12ÌÕ, 12Õ1ÌÔ, 20ÕÌÔË è äð.), â êîòîðûõ ñîäåðæàíèå ëåãèðóþùèõ êîìïîíåíòîâ ñîñòàâëÿåò äî 4 %. Äëÿ ïîâûøåíèÿ æàðîïðî÷íîñòè ïðè òåìïåðàòóðàõ 450 ¾ 585 °Ñ ñòàëè ëåãèðóþò ìîëèáäåíîì è âîëüôðàìîì. Îäíàêî íèçêîëåãèðîâàííûå ñòàëè áîëåå ÷óâñòâèòåëüíû ê òåïëîâîìó âîçäåéñòâèþ, ÷åì íèçêîóãëåðîäèñòûå, îñîáåííî ïðè ñâàðêå íà ôîðñèðîâàííûõ ðåæèìàõ ìåòàëëà áîëüøîé òîëùèíû.  çîíå òåðìè÷åñêîãî âëèÿíèÿ áîëåå çàìåòíû ÿâëåíèÿ ïåðåãðåâà, ðîñò çåðíà è âîçìîæíî îáðàçîâàíèå çàêàëî÷íûõ ñòðóêòóð, ÷òî ìîæåò ÿâëÿòüñÿ ïðè÷èíîé îáðàçîâàíèÿ õîëîäíûõ òðåùèí, ïîýòîìó ïðè ñâàðêå íèçêîëåãèðîâàííûõ ñòàëåé ê ïàðàìåòðàì ðåæèìà ñâàðêè ïðåäúÿâëÿþòñÿ áîëåå æåñòêèå òðåáîâàíèÿ, ÷åì ïðè ñâàðêå íåëåãèðîâàííûõ íèçêîóãëåðîäèñòûõ ñòàëåé. Ñâàðêà îãðàíè÷èâàåòñÿ óçêèìè ïðåäåëàìè èçìåíåíèÿ ïàðàìåòðîâ ðåæèìà, ÷òîáû îäíîâðåìåííî îáåñïå÷èòü ìèíèìàëüíîå âîçíèêíîâåíèå çàêàëî÷íûõ ñòðóêòóð è óìåíüøèòü ïåðåãðåâ. Ðó÷íóþ äóãîâóþ ñâàðêó ïîêðûòûìè ýëåêòðîäàìè íèçêîóãëåðîäèñòûõ ñòàëåé âûïîëíÿþò ýëåêòðîäàìè òèïà Ý38, Ý42, Ý46 ñî 210
Ò à á ë è ö à 19.2 Õèìè÷åñêèé ñîñòàâ è ìåõàíè÷åñêèå ñâîéñòâà íèçêîëåãèðîâàííûõ ñòàëåé Ñîäåðæàíèå ýëåìåíòîâ, % Ìàðêà ñòàëè C Mn Si Ïðî÷èå σâ, ÌÏà σò, ÌÏà δ, % 09Ã2 0,12 1,4 ... 1,8 0,17 ... 0,37 — 450 310 21 14Ã2 0,12 ... 0,18 1,2 ... 1,6 0,16 ... 0,37 0,3 Cr 470 340 21 10Ã2Ñ1 0,12 1,30 ... 1,65 0,8 ... 1,1 — 520 360 21 14ÕÃÑ 0,11 ... 0,16 0,9 ... 1,3 0,4 ... 0,7 0,5 ... 0,8 Cr 500 400 22 10ÕÑÍÄ 0,12 0,5 ... 0,8 0,8 ... 1,1 0,6 ... 0,9 Cr 0,5 ... 0,8 Ni 0,4 ... 0,7 Cu 540 450 19 15Ã2ÀÔ 0,12 ... 0,18 1,5 0,17 0,1 ... 0,15 V 600 450 20 12ÌÕ 0,09 ... 0,16 0,4 ... 0,7 0,17 ... 0,37 0,4 ... 0,8 Cr 0,25 Ni 0,4 ... 0,6 Mo 450 280 31 12Õ1ÌÔ 0,08 ... 0,15 0,4 ... 0,7 0,17 ... 0,37 0,9. .. 1,2 Cr 0,25 Ni 0,25 ... 0,35 Mo 0,15 ... 0,30 V 540 370 31 211 Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж âñåìè òèïàìè ïîêðûòèé (êèñëûìè, ðóòèëîâûìè, öåëëþëîçíûìè è îñíîâíûìè) ìàðîê ÌÐ-3, ÑÌ-5, ÀÍÎ-2, ÎÇÑ-3, ÓÎÍÈ-13/45 è äð. Íèçêîëåãèðîâàííûå íèçêîóãëåðîäèñòûå ñòàëè ñâàðèâàþò ýëåêòðîäàìè òèïà Ý42, Ý50 ñ îñíîâíûì ïîêðûòèåì ìàðîê ÓÎÍÈ-13/45, ÑÌ-11, ÓÎÍÈ-13/55 è äð. Äëÿ ñâàðêè ïîä ôëþñîì â îñíîâíîì ïðèìåíÿþò ìàðãàíöåâûå âûñîêîêðåìíèñòûå ôëþñû (ÎÑÖ-45, ÀÍ-348) è íèçêîóãëåðîäèñòûå ñâàðî÷íûå ïðîâîëîêè Ñâ-08, Ñâ-08À, Ñâ-08ÃÀ (äëÿ íèçêîóãëåðîäèñòûõ) è Ñâ-08ÃÀ, Ñâ-10Ã2, Ñâ-08ÕÍ, Ñâ-08ÕÌÔÀ è äð. (äëÿ íèçêîëåãèðîâàííûõ ñòàëåé). Ïðè ñâàðêå â çàùèòíûõ ãàçàõ èñïîëüçóþò óãëåêèñëûé ãàç, à òàêæå ñìåñè óãëåêèñëîãî ãàçà ñ àðãîíîì è êèñëîðîäîì.  êà÷åñòâå ñâàðî÷íûõ ïðîâîëîê Ñâ-08ÃÑ, Ñâ-08Ã2Ñ äëÿ ïîâûøåíèÿ êîððîçèîííîé ñòîéêîñòè èñïîëüçóþò ïðîâîëîêó ìàðêè Ñâ-08ÕÃ2Ñ. Òåïëîóñòîé÷èâûå ñòàëè ÷óâñòâèòåëüíû ê òåðìè÷åñêîìó öèêëó ïðè ñâàðêå, ñëåäñòâèåì êîòîðîãî ÿâëÿþòñÿ ïîÿâëåíèå õîëîäíûõ òðåùèí, ïðîöåññû ñòàðåíèÿ, ðàçóïðî÷íåíèÿ, îõðóï÷èâàíèÿ è îïàñíîñòü îáðàçîâàíèÿ òðåùèí ïðè ýêñïëóàòàöèè. Îñíîâíûìè ìåðàìè áîðüáû ñ ýòèìè ïðîöåññàìè ÿâëÿþòñÿ ïðèìåíåíèå îñíîâíîãî ìåòàëëà ñ ìèíèìàëüíûì ñîäåðæàíèåì ïðèìåñåé è ïîíèæåííûì ñîäåðæàíèåì óãëåðîäà, ñâàðêà ñ ïðåäâàðèòåëüíûì ïîäîãðåâîì äëÿ ñòàëåé 12ÕÌ, 15ÕÌ (200 ¾ 250 °Ñ), äëÿ ñòàëåé 20ÕÌÔ, 15Õ1Ì1Ô (350 ¾ 450 °Ñ), âûáîð îïòèìàëüíîãî ðåæèìà ñâàðêè, òåðìîîáðàáîòêà ïîñëå ñâàðêè. Ïðèìåíÿþò ðó÷íóþ äóãîâóþ ñâàðêó ïîêðûòûìè ýëåêòðîäàìè ñ ôòîðèñòî-êàëüöèåâûì ïîêðûòèåì òèïà Ý-ÌÕ, Ý-ÕÌÔ íà ïîñòîÿííîì òîêå îáðàòíîé ïîëÿðíîñòè, à òàêæå ñâàðêó â óãëåêèñëîì ãàçå è ïîä ôëþñîì ñ èñïîëüçîâàíèåì ñâàðî÷íûõ ïðîâîëîê, ëåãèðîâàííûõ ýëåìåíòàìè, âõîäÿùèìè â ñîñòàâ ñâàðèâàåìûõ ñòàëåé. 19.3. Сварка легированных и углеродистых закаливающихся сталей Ê ëåãèðîâàííûì è óãëåðîäèñòûì çàêàëèâàþùèìñÿ ñòàëÿì îòíîñÿòñÿ ñòàëè ñ ñóììàðíûì ñîäåðæàíèåì ëåãèðóþùèõ ýëåìåíòîâ äî 10 %. Îíè îáëàäàþò âûñîêèìè ïðî÷íîñòíûìè è ïëàñòè÷åñêèìè õàðàêòåðèñòèêàìè, ïîâûøåííîé ñòîéêîñòüþ ïðîòèâ õðóïêîãî ðàçðóøåíèÿ è íåêîòîðûìè ñïåöèàëüíûìè ñâîéñòâàìè. Ïðî÷íîñòü òàêèõ ñòàëåé ñîñòàâëÿåò 800 ¾ 2 000 ÌÏà, ïîýòîìó èõ èñïîëüçóþò â îòâåòñòâåííûõ êîíñòðóêöèÿõ, âîñïðèíèìàþùèõ çíà÷èòåëüíûå íàãðóçêè, íàïðèìåð â àâèàöèîííîé òåõíèêå, õèìè÷åñêîì è ýíåðãåòè÷åñêîì ìàøèíîñòðîåíèè è äð. Õèìè÷åñêèé ñîñòàâ è ìåõàíè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè íåêîòîðûõ ñòàëåé ýòîé ãðóïïû ïðèâåäåíû â òàáë. 19.3. Äëÿ íèõ õàðàêòåðíî ìíîãîêîìïîíåíòíîå êîìïëåêñíîå ëåãèðîâàíèå. Ïî÷òè âñå ñòàëè ýòîé ãðóïïû îòíîñÿòñÿ ê ïåðëèòíîìó êëàññó. Îäíàêî íåêîòîðûå èç íèõ ñ ñîäåðæàíèåì ëåãèðóþùèõ 212
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Ò à á ë è ö à 19.3 Õèìè÷åñêèé ñîñòàâ è ìåõàíè÷åñêèå ñâîéñòâà âûñîêîïðî÷íûõ ëåãèðîâàííûõ ñòàëåé äëÿ ñâàðíûõ êîíñòðóêöèé Ñîäåðæàíèå ýëåìåíòîâ, % Ìàðêà ñòàëè σâ, ÌÏà δ, % C Mn Si Cr Ni Ïðî÷èå 30ÕÃÑÀ 0,30 1,1 1,2 1,1 0,4 — 1 100 10 30ÕÃÑÍÀ 0,31 1,2 1,2 1,1 1,6 — 1 600 — 38Õ2ÌÞÀ 0,38 0,5 0,4 1,6 0,4 0,09 Al — — 40ÕÍ2ÌÀ 0,4 0,65 0,27 0,75 1,45 0,2 Mo — — 25Õ2ÑÍÂÔÀ 0,27 0,65 1,1 1,2 1,1 0,1 V 0,8 W 1 400 10 0,3 1,1 1,8 1,7 1,2 0,45 Mo 1,1 W 1 600 6 ÂË1Ä ýëåìåíòîâ áîëåå 5 % è áîëåå ìîãóò îòíîñèòüñÿ ê ìàðòåíñèòíîìó èëè ïåðåõîäíûì êëàññàì (30Õ2ÃÑÍÂÌ, 28Õ3ÑÍÌÂÔÀ è äð.). Âûñîêèå ìåõàíè÷åñêèå ñâîéñòâà ëåãèðîâàííûõ ñòàëåé äîñòèãàþòñÿ ïðè ñîîòâåòñòâóþùåì ëåãèðîâàíèè è íàäëåæàùåé òåðìè÷åñêîé îáðàáîòêå, ïîñëå êîòîðîé ïðîÿâëÿåòñÿ ïîëîæèòåëüíîå âëèÿíèå ëåãèðîâàíèÿ, ïîýòîìó òàêèå êîíñòðóêöèîííûå ñòàëè õàðàêòåðèçóþòñÿ êàê õèìè÷åñêèì ñîñòàâîì, òàê è âèäîì òåðìè÷åñêîé îáðàáîòêè. Ñòàëè ýòîé ãðóïïû, êàê ïðàâèëî, ïîäâåðãàþò óëó÷øåíèþ (çàêàëêå ñ ïîñëåäóþùèì âûñîêèì îòïóñêîì) èëè çàêàëêå è íèçêîìó îòïóñêó.  êà÷åñòâå ëåãèðóþùèõ êîìïîíåíòîâ äëÿ ýòèõ ñòàëåé ïðèìåíÿþò õðîì, ìàðãàíåö, êðåìíèé, íèêåëü, òèòàí è äð. Ïðè èçãîòîâëåíèè ðÿäà êîíñòðóêöèé îò ìàòåðèàëà òðåáóåòñÿ òàêæå ñîõðàíåíèå ïðî÷íîñòíûõ õàðàêòåðèñòèê ïðè âûñîêèõ òåìïåðàòóðàõ è äëèòåëüíîì âîçäåéñòâèè ïîñòîÿííûõ íàãðóçîê. Äëÿ ïîâûøåíèÿ æàðîïðî÷íîñòè ñòàëåé â èõ ñîñòàâ äîïîëíèòåëüíî ââîäÿòñÿ òàêèå ëåãèðóþùèå ýëåìåíòû, êàê ìîëèáäåí, âîëüôðàì, âàíàäèé, ïîâûøàþùèå òåìïåðàòóðó ðàçóïðî÷íåíèÿ ñòàëè ïðè íàãðåâå. Íàïðèìåð, â îòîææåííîì ñîñòîÿíèè ïðåäåë ïðî÷íîñòè ñòàëè 25ÕÍÂÔÀ, â ñîñòàâ êîòîðîé âõîäÿò âîëüôðàì è âàíàäèé, ñîñòàâëÿåò 850 ÌÏà ïðè δ = 15 %. Çàêàëêîé ïðè 910 °Ñ, îõëàæäåíèåì â ìàñëå è ïîñëåäóþùèì îòïóñêîì ïðè 350 °Ñ ïîëó÷àþò σâ = 1 400 ÌÏà, δ = 10 %. Ïðè âûñîêîé ïðî÷íîñòè ñòàëü îáëàäàåò äîñòàòî÷íîé ïëàñòè÷íîñòüþ è õîðîøî ñîõðàíÿåò ñâîè ïðî÷íîñòíûå õàðàêòåðèñòèêè âî âðåìÿ íàãðåâà. Ïðè 300 °Ñ ïðî÷íîñòü ñîñòàâëÿåò 90 %, à ïðè 500 °Ñ — 50 % îò èñõîäíîé. Ê ýòîé æå ãðóïïå çàêàëèâàþùèõñÿ ñòàëåé ïî ñâîåìó îòíîøåíèþ ê ñâàðêå îòíîñÿò è íåëåãèðîâàííûå ñðåäíå- è âûñîêîóãëåðî213
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж äèñòûå ñòàëè ñ ñîäåðæàíèåì óãëåðîäà 0,3 ¾ 0,6 % — ñòàëè 30, 35, 40, 45, 50, 60, 25Ã, 35Ã, 45Ã. Âûñîêîóãëåðîäèñòûå ñòàëè â ñâàðíûõ êîíñòðóêöèÿõ, êàê ïðàâèëî, íå èñïîëüçóþòñÿ. Íåîáõîäèìîñòü èõ ñâàðêè âîçíèêàåò ïðè íàïëàâêå è ðåìîíòå. Äëÿ èçãîòîâëåíèÿ ñâàðíûõ óçëîâ èç ëåãèðîâàííûõ âûñîêîïðî÷íûõ ñòàëåé èñïîëüçóåòñÿ áîëüøèíñòâî èçâåñòíûõ ñïîñîáîâ ñâàðêè ïëàâëåíèåì. Îäíàêî ýòîò òåõíîëîãè÷åñêèé ïðîöåññ áîëåå ñëîæåí ïî ñðàâíåíèþ ñ ïðîöåññîì èçãîòîâëåíèÿ êîíñòðóêöèé èç ñòàëåé ïðåäûäóùåé ãðóïïû. Ýòè ìàòåðèàëû îòíîñÿòñÿ ê çàêàëèâàþùèìñÿ ñòàëÿì, ïîýòîìó â ñâàðíûõ ñîåäèíåíèÿõ ìîãóò îáðàçîâûâàòüñÿ õðóïêèå è ìàëîïëàñòè÷íûå çîíû, ÷óâñòâèòåëüíûå ê âîçíèêíîâåíèþ òðåùèí. Õàðàêòåðíûìè îáùèìè òðóäíîñòÿìè ïðè ñâàðêå ýòèõ ñòàëåé ÿâëÿþòñÿ: • îáðàçîâàíèå çàêàëî÷íûõ ñòðóêòóð ïðè îõëàæäåíèè ïîñëå ñâàðêè è ñêëîííîñòü ê õîëîäíûì òðåùèíàì; • îïàñíîñòü îáðàçîâàíèÿ ãîðÿ÷èõ òðåùèí; • ðàçóïðî÷íåíèå ìåòàëëà ñâàðíîãî ñîåäèíåíèÿ ïî ñðàâíåíèþ ñ îñíîâíûì ìåòàëëîì. Ýòî íåîáõîäèìî ó÷èòûâàòü ïðè ðàçðàáîòêå òåõíîëîãèè è ïðåäóñìàòðèâàòü ñïåöèàëüíûå ìåðîïðèÿòèÿ äëÿ ïðåäîõðàíåíèÿ îò ïîäêàëêè è âûðàâíèâàíèÿ ñâîéñòâ (ïîäîãðåâ ïåðåä ñâàðêîé, ïîñëåäóþùóþ òåðìè÷åñêóþ îáðàáîòêó è ò. ï.). Äëÿ îòâåòñòâåííûõ êîíñòðóêöèé øèðîêî èñïîëüçóþò ëåãèðîâàííûå ñòàëè ïåðëèòíîãî êëàññà ñðåäíåé ïðî÷íîñòè ñ σâ = = 900 ¾ 1 300 ÌÏà. Ýòî ñòàëè 25ÕÃÑÀ, 30ÕÃÑÀ è äðóãèå ñ ìåíüøèì èëè áîëüøèì ñîäåðæàíèåì óãëåðîäà è ñëîæíîëåãèðîâàííûå ñòàëè ñ íèçêèì ñîäåðæàíèåì óãëåðîäà, íàïðèìåð 12Õ2ÍÂÔÀ, 23Õ2ÍÂÔÀ. Îíè îòëè÷àþòñÿ ëó÷øåé ñâàðèâàåìîñòüþ ïî ñðàâíåíèþ ñ âûñîêîïðî÷íûìè ëåãèðîâàííûìè ñòàëÿìè òèïà 30ÕÃÑÍ2À, 28Õ3ÑÍÂÔÀ, 30Õ2ÃÑÍÂÌ ñ σâ = 1 500 ¾ 2 000 ÌÏà.  çàâèñèìîñòè îò ñòåïåíè ëåãèðîâàíèÿ è ñîäåðæàíèÿ óãëåðîäà ñòàëè ýòîé ãðóïïû îòíîñÿòñÿ ê óäîâëåòâîðèòåëüíî, îãðàíè÷åíî èëè ïëîõî ñâàðèâàþùèìñÿ ñòàëÿì. Ãëàâíàÿ òðóäíîñòü ïðè ñâàðêå ñòàëåé ýòîé ãðóïïû — îáðàçîâàíèå çàêàëî÷íûõ ñòðóêòóð è õîëîäíûõ òðåùèí, ïîýòîìó îñíîâíûå ìåòàëëóðãè÷åñêèå è òåõíîëîãè÷åñêèå ìåðû ïî îáåñïå÷åíèþ êà÷åñòâà ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé îñíîâûâàþòñÿ íà óñòðàíåíèè ýòîé òðóäíîñòè è ÿâëÿþòñÿ îáùèìè äëÿ áîëüøèíñòâà ðàññìàòðèâàåìûõ ñòàëåé. Ïîëó÷åíèå íàäåæíûõ ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé îñëîæíÿåòñÿ òàêæå ïîâûøåííîé ÷óâñòâèòåëüíîñòüþ ê êîíöåíòðàòîðàì íàïðÿæåíèé ïðè ñòàòè÷åñêèõ è îñîáåííî ïðè äèíàìè÷åñêèõ íàãðóçêàõ. Òàêàÿ îïàñíîñòü òåì áîëüøå, ÷åì âûøå ëåãèðîâàíèå ñòàëè, îñîáåííî óãëåðîäîì, ïîýòîìó íåîáõîäèìî î÷åíü òùàòåëüíî ðàçðàáàòûâàòü òåõíîëîãè÷åñêèå ïðîöåññû, à òàêæå ïîâûøàòü êóëüòóðó ïðîåêòèðîâàíèÿ è ïðîèçâîäñòâà. Íåîáõîäèìûå ìåðû ïî îáåñïå÷åíèþ ïîëó÷åíèÿ êà÷åñòâåííûõ ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé ïðîâîäÿòñÿ íà ðàçíûõ ýòàïàõ ñîçäàíèÿ êîíñòðóêöèé. 214
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Ïðè ñîñòàâëåíèè òåõíîëîãèè ñâàðêè ãëàâíîå âíèìàíèå äîëæíî áûòü óäåëåíî ðàöèîíàëüíîìó âûáîðó ñâàðî÷íûõ ìàòåðèàëîâ: îñíîâíîãî è ïðèñàäî÷íîãî ìåòàëëà, çàùèòíûõ ñðåäñòâ. Îñíîâíîé ìåòàëë ñ ïîíèæåííûì ñîäåðæàíèåì óãëåðîäà è ïðèìåñåé (ñåðû, ôîñôîðà) îáëàäàåò áîëåå âûñîêîé ñòîéêîñòüþ ïðîòèâ õîëîäíûõ è ãîðÿ÷èõ òðåùèí. Äëÿ ïîâûøåíèÿ ïëàñòè÷íîñòè ñâàðíîãî øâà è óâåëè÷åíèÿ ñîïðîòèâëÿåìîñòè òðåùèíàì ñîäåðæàíèå óãëåðîäà â ïðèñàäî÷íîì ìåòàëëå äîëæíî áûòü íå áîëåå 0,15 %; öåëåñîîáðàçíî ïðåäóñìîòðåòü øèðîêóþ ðàçäåëêó êðîìîê, ÷òîáû îáåñïå÷èòü ôîðìèðîâàíèå øâà â îñíîâíîì çà ñ÷åò áîëåå ïëàñòè÷íîãî ïðèñàäî÷íîãî ìåòàëëà. Âûñîêàÿ òåõíîëîãè÷åñêàÿ ïðî÷íîñòü ñâàðíîãî øâà äîñòèãàåòñÿ ïðè îãðàíè÷åíèè ñîäåðæàíèÿ ëåãèðóþùèõ ýëåìåíòîâ â ïðèñàäî÷íîé ïðîâîëîêå äî ñëåäóþùèõ ïðåäåëîâ, %: 0,15 Ñ; 0,5 Si; 1,5 Mn; 1,5 Cr; 2,5 Ni; 0,5 V; 1,0 Mg4; 0,5 Nb.  êà÷åñòâå çàùèòíûõ ñðåäñòâ íåîáõîäèìî èñïîëüçîâàòü ïîêðûòèÿ è ôëþñ îñíîâíîãî òèïà, à òàêæå èíåðòíûå ãàçû (äëÿ ëåãèðîâàííûõ ñòàëåé). Äëÿ óìåíüøåíèÿ ñâàðî÷íûõ íàïðÿæåíèé, ÿâëÿþùèõñÿ îäíîé èç ïðè÷èí îáðàçîâàíèÿ òðåùèí, íåîáõîäèìî ïðè êîíñòðóèðîâàíèè èçáåãàòü æåñòêèõ óçëîâ, ñêîïëåíèé øâîâ, ïåðåñåêàþùèõñÿ è áëèçêî ðàñïîëîæåííûõ øâîâ. Âî âðåìÿ ñâàðêè ïðåäóñìàòðèâàþòñÿ ñëåäóþùèå òåõíîëîãè÷åñêèå ìåðû: • òùàòåëüíàÿ ïîäãîòîâêà è ñáîðêà ïîä ñâàðêó, ìèíèìàëüíîå ñìåùåíèå êðîìîê (ìåíåå 10 ¾ 15 % òîëùèíû), ìèíèìàëüíûé çàçîð, êà÷åñòâåííûå ïðèõâàòêè è çà÷èñòêà êðîìîê; • ðåãóëèðîâàíèå òåðìè÷åñêîãî öèêëà ñâàðêè äëÿ îáåñïå÷åíèÿ òðåáóåìîé ñêîðîñòè îõëàæäåíèÿ øâà è çîíû òåðìè÷åñêîãî âëèÿíèÿ. Ñêîðîñòü îõëàæäåíèÿ ðåãóëèðóþò èçìåíåíèåì ðåæèìîâ ñâàðêè (ñèëà òîêà, ñêîðîñòü ñâàðêè, ïîãîííàÿ ýíåðãèÿ), ïðèìåíåíèåì ñïåöèàëüíûõ òåõíîëîãè÷åñêèõ ïðèåìîâ (ñâàðêà êîðîòêèìè è äëèííûìè ó÷àñòêàìè, íàëîæåíèå îòæèãàþùåãî âàëèêà, ñâàðêà áëîêàìè, êàñêàäîì è äð.) è ïðèìåíåíèåì ïîäîãðåâà, êîòîðûé ìîæåò áûòü ïðåäâàðèòåëüíûì, ñîïóòñòâóþùèì è ïîñëåäóþùèì. Ïîäîãðåâ ÿâëÿåòñÿ íàèáîëåå äåéñòâåííûì ñïîñîáîì ðåãóëèðîâàíèÿ ñêîðîñòè îõëàæäåíèÿ, è åãî èñïîëüçóþò, êîãäà ðåãóëèðîâàíèåì ðåæèìîâ ñâàðêè è ñïåöèàëüíûìè òåõíîëîãè÷åñêèìè ïðèåìàìè íå óäàåòñÿ îáåñïå÷èòü òðåáóåìóþ ñêîðîñòü îõëàæäåíèÿ è ñòðóêòóðó ñâàðíîãî ñîåäèíåíèÿ. ×åì âûøå ñîäåðæàíèå óãëåðîäà è ëåãèðóþùèõ ýëåìåíòîâ, òåì âûøå òåìïåðàòóðà ïîäîãðåâà; • óìåíüøåíèå ñîäåðæàíèÿ âîäîðîäà â ñâàðíîì øâå, òàê êàê âîäîðîä ÿâëÿåòñÿ îäíîé èç ãëàâíûõ ïðè÷èí îáðàçîâàíèÿ õîëîäíûõ òðåùèí. Ýòî äîñòèãàåòñÿ ïðèìåíåíèåì ïîêðûòûõ ýëåêòðîäîâ ñ ôòîðèñòî-êàëüöèåâûìè ïîêðûòèÿìè è îñíîâíûõ ôëþñîâ, çàùèòíûõ ãàçîâ ñ ïîíèæåííîé âëàæíîñòüþ; ñâàðêîé íà ïîñòîÿííîì òîêå îáðàòíîé ïîëÿðíîñòè; òùàòåëüíîé ïîäãîòîâêîé ïîä ñâàðêó 215
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж ñâàðèâàåìîãî è ïðèñàäî÷íîãî ìåòàëëà (çà÷èñòêà, îáåçâîæèâàíèå) è çàùèòíûõ ìàòåðèàëîâ (ñóøêà, ïðîêàëêà); • ðàöèîíàëüíàÿ ïîñëåäîâàòåëüíîñòü âûïîëíåíèÿ øâîâ ñ öåëüþ óìåíüøåíèÿ îñòàòî÷íûõ íàïðÿæåíèé è äåôîðìàöèé. Ïîñëå ñâàðêè äëÿ ïðåäîòâðàùåíèÿ õîëîäíûõ òðåùèí ïðîèçâîäÿò íåçàìåäëèòåëüíî âûñîêèé îòïóñê äëÿ ñíÿòèÿ îñòàòî÷íûõ íàïðÿæåíèé è ñòàáèëèçàöèè ñòðóêòóðû. Äëÿ îáåñïå÷åíèÿ ðàâíîïðî÷íîñòè ñâàðíîãî ñîåäèíåíèÿ ïîñëå ñâàðêè ïðîèçâîäÿò ïîëíóþ òåðìîîáðàáîòêó èçäåëèÿ, êîòîðàÿ çàêëþ÷àåòñÿ â çàêàëêå ñ ïîñëåäóþùèì âûñîêèì îòïóñêîì èëè â íîðìàëèçàöèè. Åñëè ãàáàðèòû èçäåëèÿ è èìåþùååñÿ îáîðóäîâàíèå äîïóñêàþò ïîëíóþ òåðìîîáðàáîòêó, òî õèìè÷åñêèé ñîñòàâ ìåòàëëà øâà äîëæåí áûòü áëèçîê ê õèìè÷åñêîìó ñîñòàâó îñíîâíîãî ìåòàëëà. Åñëè ïîëíàÿ òåðìîîáðàáîòêà íåâîçìîæíà, òî ïðîáëåìà ðàâíîïðî÷íîñòè (îáû÷íî äëÿ ñòàëåé σâ = 700 ¾ 750 ÌÏà) ðåøàåòñÿ ïîäáîðîì ðåæèìîâ ñâàðêè è ëåãèðîâàíèåì ÷åðåç ïðèñàäî÷íóþ ïðîâîëîêó. Ïðè ñâàðêå çàêàëèâàþùèõñÿ ñòàëåé ïðèìåíÿþò â îñíîâíîì ñëåäóþùèå ñïîñîáû ñâàðêè: ðó÷íóþ äóãîâóþ, ïîä ôëþñîì, â çàùèòíûõ ãàçàõ, ýëåêòðîøëàêîâóþ ñ èñïîëüçîâàíèåì ñâàðî÷íûõ ìàòåðèàëîâ, îáåñïå÷èâàþùèõ çàäàííóþ ïðî÷íîñòü è õèìè÷åñêèé ñîñòàâ ñâàðíîãî øâà. 19.4. Сварка высоколегированных сталей и сплавов Âûñîêîëåãèðîâàííûìè ñ÷èòàþòñÿ ñòàëè ñ ñóììàðíûì ñîäåðæàíèåì ëåãèðóþùèõ ýëåìåíòîâ ñâûøå 10 % ïðè ñîäåðæàíèè â íèõ æåëåçà áîëåå 45 %. Åñëè ñîäåðæàíèå æåëåçà ìåíüøå 45 %, òî ìàòåðèàëû ñ÷èòàþòñÿ ñïåöèàëüíûìè ñïëàâàìè. Ê ýòîé ãðóïïå îòíîñÿòñÿ ñòàëè è ñïëàâû, îáëàäàþùèå ñïåöèôè÷åñêèìè ñâîéñòâàìè: âûñîêîé êîððîçèîííîé ñòîéêîñòüþ ïðè êîìíàòíîé è ïîâûøåííîé òåìïåðàòóðàõ, ñîïðîòèâëåíèåì ïîëçó÷åñòè ïðè íàãðåâå è äð. Ìàòåðèàëû ýòîé ãðóïïû â çàâèñèìîñòè îò òåìïåðàòóðíûõ óñëîâèé ýêñïëóàòàöèè èçäåëèé ðàçäåëÿþò íà æàðîïðî÷íûå è æàðîñòîéêèå. Æàðîñòîéêîñòü (îêàëèíîñòîéêîñòü) — ñâîéñòâî ìåòàëëîâ è ñïëàâîâ õîðîøî ïðîòèâîñòîÿòü ïðè âûñîêèõ òåìïåðàòóðàõ õèìè÷åñêîìó âîçäåéñòâèþ, â ÷àñòíîñòè îêèñëåíèþ íà âîçäóõå èëè â äðóãîé ãàçîâîé ñðåäå. Æàðîïðî÷íîñòü — ñïîñîáíîñòü ìàòåðèàëîâ ïðè âûñîêèõ òåìïåðàòóðàõ âûäåðæèâàòü áåç ðàçðóøåíèÿ ìåõàíè÷åñêèå íàãðóçêè. Ïîäîáíûì òðåáîâàíèÿì ñîîòâåòñòâóþò ìàòåðèàëû ñ âûñîêîé ñòåïåíüþ ëåãèðîâàíèÿ — âûñîêîëåãèðîâàííûå ñòàëè è ñïåöèàëüíûå ñïëàâû.  êà÷åñòâå ëåãèðóþùèõ ýëåìåíòîâ èñïîëüçóþò õðîì, íèêåëü, ìàðãàíåö, êðåìíèé, êîáàëüò, âîëüôðàì, âàíàäèé, ìîëèáäåí, òèòàí, áîð è äð. Âûñîêîëåãèðîâàííûå ñòàëè è ñïëàâû ÿâëÿþòñÿ âàæíåéøèìè êîíñòðóêöèîííûìè ìàòåðèàëàìè, ïðèìåíÿ216
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж åìûìè â ïðîèçâîäñòâå îáîðóäîâàíèÿ äëÿ õèìè÷åñêîé ïðîìûøëåííîñòè, â àâèàöèè, ýíåðãåòèêå è ðåàêòèâíîé òåõíèêå.  ïåðâóþ î÷åðåäü íåîáõîäèìî îòìåòèòü âûñîêîõðîìèñòûå ñòàëè, èñïîëüçóåìûå â ýíåðãåòè÷åñêîì è õèìè÷åñêîì ìàøèíîñòðîåíèè.  çàâèñèìîñòè îò ñòåïåíè ëåãèðîâàíèÿ õðîìîì îíè ìîãóò îòíîñèòüñÿ ê ìàðòåíñèòíîìó, ìàðòåíñèòíî-ôåððèòíîìó è ôåððèòíîìó êëàññàì. Âûñîêîõðîìèñòûå ñòàëè èñïîëüçóþòñÿ â êà÷åñòâå êîððîçèîííî-ñòîéêèõ, æàðîñòîéêèõ è æàðîïðî÷íûõ.  òàáë. 19.4 ïðèâåäåíû õèìè÷åñêèé ñîñòàâ è íàçíà÷åíèå íàèáîëåå ðàñïðîñòðàíåííûõ âûñîêîõðîìèñòûõ ñòàëåé. Êîððîçèîííî-ñòîéêèìè îáû÷íî ÿâëÿþòñÿ ñòàëè ñ ñîäåðæàíèåì õðîìà áîëåå 13 %. Îäíîâðåìåííî ýòè ñòàëè îáëàäàþò æàðîñòîéêîñòüþ äî 600 °Ñ è æàðîïðî÷íîñòüþ äî 480 °Ñ. Ïîâûøåíèå æàðîïðî÷íîñòè, äîïóñêàþùåé äëèòåëüíóþ ðàáîòó ïðè çíà÷èòåëüíûõ íàïðÿæåíèÿõ è òåìïåðàòóðå äî 650 °Ñ, äîñòèãàåòñÿ äîïîëíèòåëüíûì ëåãèðîâàíèåì ìîëèáäåíîì, âàíàäèåì, íèîáèåì, áîðîì è äðóãèìè ýëåìåíòàìè. Õðîìèñòûå ñòàëè âåñüìà ÷óâñòâèòåëüíû ê òåðìè÷åñêîìó âîçäåéñòâèþ ïðè ñâàðêå, ÷òî íåîáõîäèìî ó÷èòûâàòü ïðè ðàçðàáîòêå òåõíîëîãè÷åñêèõ ïðîöåññîâ. Æàðîñòîéêèìè è æàðîïðî÷íûìè ìàòåðèàëàìè ÿâëÿþòñÿ âûñîêîëåãèðîâàííûå àóñòåíèòíûå ñòàëè è ñïëàâû. Èõ êëàññèôèöèðóþò ïî ñèñòåìå ëåãèðîâàíèÿ, ñòðóêòóðíîìó êëàññó, ñâîéñòâàì è ñëóæåáíîìó íàçíà÷åíèþ. Îñíîâíûå ëåãèðóþùèå ýëåìåíòû — õðîì è íèêåëü. Ìàòåðèàëû ñ ñóììàðíûì ñîäåðæàíèåì æåëåçà è íèêåëÿ áîëåå 65 % ïðè ñîîòíîøåíèè íèêåÒ à á ë è ö à 19.4 Õèìè÷åñêèé ñîñòàâ è íàçíà÷åíèå âûñîêîõðîìèñòûõ ñòàëåé, ïðèìåíÿåìûõ äëÿ ñâàðíûõ êîíñòðóêöèé Ñîäåðæàíèå ýëåìåíòîâ, % Ìàðêà ñòàëè Íàçíà÷åíèå C Mn Si Cr Ïðî÷èå 08Õ13 ≤0,08 ≤0,8 ≤0,8 13 — 12Õ17 ≤0,12 ≤0,8 ≤0,8 17 — 18 0,9 Al Kîððîçèîííîñòîéêàÿ — 15Õ18ÑÞ ≤0,15 ≤0,8 1,3 15Õ25Ò ≤0,15 ≤0,8 1,0 25 0,7 Ti 15Õ11ÌÔ ≤0,19 ≤0,7 ≤0,5 11 0,7 Mo 15Õ12ÂÍÌÔ ≤0,18 0,7 0,4 12 0,9 W 0,6 Mo Æàðîñòîéêàÿ äî 1 000 °C Æàðîñòîéêàÿ äî 1 100 °Ñ Æàðîïðî÷íàÿ äî 550 °Ñ Æàðîïðî÷íàÿ äî 600 °Ñ 0,3 V 0,6 Ni Æàðîñòîéêàÿ äî 800 °Ñ 217
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж ëÿ è æåëåçà 1 : 1,5 ÿâëÿþòñÿ æåëåçîíèêåëåâûìè ñïëàâàìè, à ñ ñîäåðæàíèåì íèêåëÿ áîëåå 55 % — íèêåëåâûìè ñïëàâàìè. Àóñòåíèòíûå ñòàëè è ñïëàâû ÿâëÿþòñÿ âàæíåéøåé ãðóïïîé ìàòåðèàëîâ, øèðîêî èñïîëüçóåìîé â ðàçëè÷íûõ îòðàñëÿõ ìàøèíîñòðîåíèÿ äëÿ êîíñòðóêöèé, ðàáîòàþùèõ â øèðîêîì äèàïàçîíå òåìïåðàòóð.  òàáë. 19.5 ïðèâåäåí õèìè÷åñêèé ñîñòàâ íåêîòîðûõ ðàñïðîñòðàíåííûõ àóñòåíèòíûõ ñòàëåé è ñïëàâîâ. Ê ãðóïïå àóñòåíèòíûõ ñòàëåé îòíîñÿòñÿ êîððîçèîííî-ñòîéêèå õðîìîíèêåëåâûå ñòàëè, íàïðèìåð 08Õ18Í10Ò. Îíè îáëàäàþò âûñîêîé ïëàñòè÷íîñòüþ è õîðîøî øòàìïóþòñÿ â õîëîäíîì ñîñòîÿíèè. Ãëàâíîé îïàñíîñòüþ ïðè ñâàðêå ýòèõ ñòàëåé ÿâëÿåòñÿ ñêëîííîñòü ê òðåùèíàì è ìåæêðèñòàëëèòíîé êîððîçèè ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé. Ñêëîííîñòü ê îáðàçîâàíèþ ãîðÿ÷èõ òðåùèí ñâÿçàíà ñ îáðàçîâàíèåì êðóïíîçåðíèñòîé ñòîëá÷àòîé ñòðóêòóðû ìåòàëëà øâà, âûñîêîé ëèòåéíîé óñàäêîé êðèñòàëëèçóþùåãîñÿ ìåòàëëà è çíà÷èòåëüíûõ äåôîðìàöèé ïðè çàòâåðäåâàíèè. Îñíîâíûìè ìåðàìè áîðüáû ñ ãîðÿ÷èìè òðåùèíàìè ïðè ñâàðêå ýòèõ ñòàëåé ÿâëÿþòñÿ ïîëó÷åíèå ñâàðíûõ øâîâ ñ äâóõôàçíîé ñòðóêòóðîé (àóñòåíèò ïëþñ íåáîëüøîå êîëè÷åñòâî ôåððèòà, êàðáèäîâ èëè áîðèäîâ) äëÿ óëó÷øåíèÿ ñòðóêòóðû è èçìåëü÷åíèÿ çåðíà; îãðàíè÷åíèå âðåäíûõ ïðèìåñåé â ìåòàëëå; ïðèìåíåíèå íåîêèñëèòåëüíûõ îñíîâíûõ ýëåêòðîäíûõ ïîêðûòèé è ôòîðèäíûõ ôëþñîâ; óìåíüøåíèå îáúåìà ñâàðî÷íîé âàííû è îòíîøåíèÿ øèðèíû øâà ê ãëóáèíå ïðîïëàâëåíèÿ Ò à á ë è ö à 19.5 Õèìè÷åñêèé ñîñòàâ àóñòåíèòíûõ ñòàëåé è ñïëàâîâ äëÿ ñâàðíûõ êîíñòðóêöèé, % Ìàðêà ñòàëè C Mn Si Cr Ni 08Õ18Í9Ò ≤0,08 ≤1,5 ≤1,0 18 10 12Õ18Í9Ò <0,12 <2,0 <0,8 19 10 — <0,1 0,7 0,7 17 5 — ÕÍ78Ò <0,12 0,7 0,8 20 ≥75 0,25 Ti ÕÍ38ÂÒ <0,12 0,7 0,8 22 37 0,9 Ti <0,5 Al 3,2 W ÂÆ100 <0,1 1,0 0,8 21 28 3,2 Mo 5,4 W ÕÍ75ÌÁÒÞ <0,1 0,4 0,8 21 72 0,5 Ti 0,6 Al 0,2 Mo ÕÍ77ÒÞ ≤0,06 0,4 0,6 20 73 2,5 Ti 0,8 Al ÑÍ3 218 Ïðî÷èå —
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж äëÿ óìåíüøåíèÿ óñàäî÷íûõ äåôîðìàöèé ïðè ñâàðêå (ñâàðêà íà ïîíèæåííûõ ïîãîííûõ ýíåðãèÿõ, ðàöèîíàëüíàÿ ðàçäåëêà êðîìîê, íèòî÷íûå øâû). Ê ìåæêðèñòàëëèòíîé êîððîçèè ñêëîííû âûñîêîëåãèðîâàííûå ñòàëè âñåõ êëàññîâ, èìåþùèå âûñîêîå ñîäåðæàíèå õðîìà âñëåäñòâèå âûïàäåíèÿ ïîä äåéñòâèåì íàãðåâà êàðáèäîâ õðîìà ïî ãðàíèöàì çåðåí, îáåäíåíèÿ ãðàíèö çåðåí õðîìîì è âñëåäñòâèå ýòîãî ïîíèæåííîé ñòîéêîñòè ãðàíèö ïðîòèâ êîððîçèè. Îïàñíîñòü ìåæêðèñòàëëèòíîé êîððîçèè âîçíèêàåò ïðè íàãðåâå õðîìîíèêåëåâûõ ñòàëåé àóñòåíèòíîãî è àóñòåíèòíî-ôåððèòíîãî êëàññîâ äî òåìïåðàòóð 500 ¾ 850 °Ñ, ïðè íàãðåâå âûñîêîõðîìèñòûõ ñòàëåé ìàðòåíñèòíîãî, ìàðòåíñèòíî-ôåððèòíîãî è ôåððèòíîãî êëàññîâ äî òåìïåðàòóð ñâûøå 950 °Ñ. Èñõîäÿ èç ïðè÷èí ìåæêðèñòàëëèòíîé êîððîçèè îñíîâíûå ìåðû ïðåäîõðàíåíèÿ íàïðàâëåíû íà ïðåäîòâðàùåíèå îáðàçîâàíèÿ êàðáèäîâ õðîìà è âûïàäåíèÿ èõ ïî ãðàíèöàì çåðåí. Ñ ýòîé öåëüþ ïðèìåíÿþò îãðàíè÷åíèå ñîäåðæàíèÿ óãëåðîäà â îñíîâíîì è ïðèñàäî÷íîì ìåòàëëå (ïðè ñîäåðæàíèè óãëåðîäà ìåíåå 0,02 ¾ 0,05 % ìåæêðèñòàëëèòíàÿ êîððîçèÿ èñêëþ÷àåòñÿ); ëåãèðîâàíèå ñòàëåé òèòàíîì, íèîáèåì, òàíòàëîì, öèðêîíèåì, âàíàäèåì, êîòîðûå áîëåå àêòèâíî âçàèìîäåéñòâóþò ñ óãëåðîäîì â ñòàëè è ïðåïÿòñòâóþò îáðàçîâàíèþ êàðáèäîâ õðîìà; ïîëó÷åíèå äâóõôàçíîé ñòðóêòóðû â õðîìîíèêåëåâûõ ñòàëÿõ (ñîäåðæàíèå ôåððèòà äî 20 ¾ 25 %) äîïîëíèòåëüíûì ëåãèðîâàíèåì îñíîâíîãî ìåòàëëà è ïðîâîëîêè õðîìîì, êðåìíèåì, àëþìèíèåì, ìîëèáäåíîì, áîðîì; ñòàáèëèçèðóþùóþ òåðìîîáðàáîòêó, çàêàëêó ïîñëå ñâàðêè ñ öåëüþ âûðàâíèâàíèÿ ñîäåðæàíèÿ õðîìà íà ãðàíèöàõ è â òåëå çåðíà; òåõíîëîãè÷åñêèå ìåðû — ñâàðêó ïðè ìèíèìàëüíîì òåïëîâëîæåíèè, ïðèìåíåíèå äîïîëíèòåëüíîãî îõëàæäåíèÿ, óìåíüøåíèå ðàçáðûçãèâàíèÿ, ïðåäîòâðàùåíèå óäàðîâ, çàáîèí è ò. ä. Ñ öåëüþ ýêîíîìèè íèêåëÿ âìåñòî ýòèõ ñòàëåé èñïîëüçóþò íîâûå ñ àíàëîãè÷íûìè òåõíîëîãè÷åñêèìè õàðàêòåðèñòèêàìè (Õ13Ì4Ó, Õ17Ã19ÀÍ4 è äð.). Èç ýòèõ ìàòåðèàëîâ èçãîòîâëÿþò êîíñòðóêöèè, ðàáîòàþùèå ïðè òåìïåðàòóðå äî 500 °Ñ. Âñå øèðå èñïîëüçóþò ñòàëè ïåðåõîäíîãî àóñòåíèòíî-ìàðòåíñèòíîãî êëàññà (08Õ15Í5Ä2Ò, 08Õ15Í9Þ, 08Õ17Í5Þ è äð.). Ýòè ñòàëè ñòàðåþùåãî òèïà, â íèõ äîïîëíèòåëüíî ââîäÿò àëþìèíèé è ìîëèáäåí. Èçìåíÿÿ ðåæèì òåðìîîáðàáîòêè, ìîæíî èçìåíÿòü ìåõàíè÷åñêèå ñâîéñòâà ýòèõ ñòàëåé â øèðîêèõ ïðåäåëàõ (σ⠗ îò 900 äî 1 700 ÌÏà è σò — îò 360 äî 1 500 ÌÏà). Ñòàëè ïåðåõîäíîãî òèïà â óïðî÷íåííîì ñîñòîÿíèè ïî óäåëüíîé ïðî÷íîñòè è ïëàñòè÷íîñòè (σâ/γ è σò/γ) ïðè ïîâûøåííûõ òåìïåðàòóðàõ â 1,5 ðàçà è áîëåå ïðåâîñõîäÿò äðóãèå ñòàëè.  ñâîþ î÷åðåäü, æàðîïðî÷íûå ìàòåðèàëû â çàâèñèìîñòè îò íàçíà÷åíèÿ ñâàðíûõ óçëîâ è óñëîâèé ýêñïëóàòàöèè ìîæíî ðàçäåëèòü íà äâå ïîäãðóïïû. Ê ïåðâîé ïîäãðóïïå îòíîñÿòñÿ ìàòåðèàëû äëÿ èçãîòîâëåíèÿ óçëîâ, ðàáîòàþùèõ ïðè âûñîêîé òåìïåðàòóðå áåç 219
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж áîëüøèõ ñèëîâûõ íàãðóçîê. ×àùå âñåãî ýòî ëèñòîâûå êîíñòðóêöèè, äëÿ èçãîòîâëåíèÿ êîòîðûõ èñïîëüçóþòñÿ ñòàëè ÕÍ78Ò, ÂÆ100, ÕÍ75ÌÁÒÞ, ÕÍ38ÂÒ è äð. Ýòè ìàòåðèàëû ïðè 900 °Ñ â òå÷åíèå äëèòåëüíîãî âðåìåíè (100 ÷) ñîõðàíÿþò σâ = 15¾ 75 ÌÏà. Êîíñòðóêöèè èç íèõ õîðîøî ðàáîòàþò â ãàçîâûõ ñðåäàõ ïðè 900¾ 1 150 °Ñ. Ýòè ìàòåðèàëû õîðîøî øòàìïóþòñÿ è ñâàðèâàþòñÿ è çà÷àñòóþ íå òðåáóþò òåðìè÷åñêîé îáðàáîòêè ïîñëå ñâàðêè. Îíè îòëè÷àþòñÿ âûñîêîé æàðîñòîéêîñòüþ, õîðîøî âûäåðæèâàþò òåïëîñìåíû. Ìàòåðèàëû âòîðîé ïîäãðóïïû èñïîëüçóþò äëÿ èçäåëèé, ðàáîòàþùèõ ïðè âûñîêèõ òåìïåðàòóðàõ è èñïûòûâàþùèõ çíà÷èòåëüíûå íàãðóçêè.  îñíîâíîì ýòî ìàòåðèàëû íà íèêåëåâîé è íèêåëåâî-êîáàëüòîâîé îñíîâå òèïà ÕÍ77ÒÞÐ, ÆÑ6. Îñíîâíûå òðåáîâàíèÿ ê íèì — æàðîïðî÷íîñòü, æàðîñòîéêîñòü, ñòîéêîñòü ê òåïëîñìåíàì, òåõíîëîãè÷íîñòü ïðè îáðàáîòêå. Íåâûñîêàÿ ïëàñòè÷íîñòü áîëüøèíñòâà ýòèõ ìàòåðèàëîâ äîïóñêàåò ôîðìîîáðàçîâàíèå èõ òîëüêî ñ íàãðåâîì. Äëÿ ïîëó÷åíèÿ êà÷åñòâåííûõ ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé òðåáóåòñÿ ñëîæíàÿ òåõíîëîãèÿ ñâàðêè. Æàðîïðî÷íîñòü ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé ýòèõ ñïëàâîâ ñîñòàâëÿåò 80 ¾ 90 % îò æàðîïðî÷íîñòè îñíîâíîãî ìåòàëëà. Ïðè ñâàðêå âûñîêîëåãèðîâàííûõ ñòàëåé è ñïëàâîâ òðóäíî îáåñïå÷èòü ñòîéêîñòü ìåòàëëà øâà è ìåòàëëà â çîíå òåðìè÷åñêîãî âëèÿíèÿ ê îáðàçîâàíèþ òðåùèí, êîððîçèîííóþ ñòîéêîñòü ñâàðíîãî ñîåäèíåíèÿ, ñîõðàíåíèå ñâîéñòâ ìåòàëëà øâà è ñâàðíîãî ñîåäèíåíèÿ âî âðåìåíè ïîä äåéñòâèåì íàïðÿæåíèé è ïðè âûñîêèõ òåìïåðàòóðàõ, ïîëó÷åíèå ïëîòíûõ øâîâ. Òåõíîëîãè÷åñêèå îñîáåííîñòè ñâàðêè âûñîêîëåãèðîâàííûõ ñòàëåé îáóñëîâëåíû èõ ôèçè÷åñêèìè ñâîéñòâàìè. Ïîíèæåííàÿ òåïëîïðîâîäíîñòü è áîëüøîå ýëåêòðè÷åñêîå ñîïðîòèâëåíèå (ïðèìåðíî â 5 ðàç áîëüøå, ÷åì ó óãëåðîäèñòûõ ñòàëåé) ñïîñîáñòâóþò áîëüøåé ñêîðîñòè ïëàâëåíèÿ ìåòàëëà, áîëüøåé ãëóáèíå ïðîïëàâëåíèÿ è êîýôôèöèåíòó íàïëàâêè. Ïîíèæåííàÿ òåïëîïðîâîäíîñòü è áîëüøîé êîýôôèöèåíò ëèíåéíîãî ðàñøèðåíèÿ îáóñëîâëèâàþò óñèëåííîå êîðîáëåíèå êîíñòðóêöèé ïðè ñâàðêå, ïîýòîìó ïðè äóãîâûõ ïðîöåññàõ ñâàðêó ïðîèçâîäÿò íà ðåæèìàõ ñ ìåíüøèìè çíà÷åíèÿìè ñèëû òîêà è ïîãîííîé ýíåðãèè, ïðè ìåíüøèõ âûëåòàõ ýëåêòðîäà è áîëüøåé ñêîðîñòè åãî ïîäà÷è ïî ñðàâíåíèþ ñî ñâàðêîé óãëåðîäèñòûõ ñòàëåé. Îäíîé èç îñíîâíûõ çàäà÷ òåõíîëîãèè äóãîâîé ñâàðêè âûñîêîëåãèðîâàííûõ ñòàëåé è ñïëàâîâ ÿâëÿåòñÿ îáåñïå÷åíèå ðàâíîìåðíîñòè õèìè÷åñêîãî ñîñòàâà ïî äëèíå øâà è åãî ñå÷åíèþ, ÷òî äîñòèãàåòñÿ ïðè ñòðîãîì ñîõðàíåíèè ïîñòîÿíñòâà óñëîâèé ñâàðêè. Ïðè ìåõàíèçèðîâàííûõ ñïîñîáàõ ëåã÷å îáåñïå÷èòü ïîñòîÿíñòâî ñâàðî÷íîãî ðåæèìà è ñòàáèëüíîñòü ñîñòàâà, ñòðóêòóðû è ñâîéñòâ ìåòàëëà øâà, ïîýòîìó ïðè èçãîòîâëåíèè êîíñòðóêöèé èç âûñîêîëåãèðîâàííûõ ñòàëåé è ñïëàâîâ íåîáõîäèìî ñòðåìèòüñÿ ê ìàêñèìàëüíîé ìåõàíèçàöèè ñâàðî÷íûõ ïðîöåññîâ. 220
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Äëÿ ïðåäîòâðàùåíèÿ óãàðà ëåãèðóþùèõ ýëåìåíòîâ è çàùèòû îò âçàèìîäåéñòâèÿ ñ âîçäóõîì ïðåäúÿâëÿþòñÿ äîïîëíèòåëüíûå òðåáîâàíèÿ — ñâàðêà â èíåðòíîé ñðåäå, ïðèìåíåíèå áåçîêèñëèòåëüíûõ ïîêðûòèé è ôëþñîâ, ñâàðêà êîðîòêèìè äóãàìè. Ëó÷øèå ðåçóëüòàòû îáåñïå÷èâàåò àâòîìàòè÷åñêàÿ ñâàðêà. Äëÿ ñâàðêè âûñîêîëåãèðîâàííûõ ñòàëåé è ñïëàâîâ èñïîëüçóþò ðó÷íóþ äóãîâóþ ñâàðêó ïîêðûòûìè ýëåêòðîäàìè, ðó÷íóþ, ìåõàíèçèðîâàííóþ è àâòîìàòè÷åñêóþ ñâàðêó â çàùèòíûõ ãàçàõ, ñâàðêó ïîä ôëþñîì è ýëåêòðîøëàêîâóþ. Ñâàðêó ïîêðûòûìè ýëåêòðîäàìè âûïîëíÿþò íà ïîíèæåííûõ ïî ñðàâíåíèþ ñî ñâàðêîé óãëåðîäèñòûõ ñòàëåé òîêàõ Iñâ = (15¾ 35)dý, íà ïîñòîÿííîì òîêå îáðàòíîé ïîëÿðíîñòè, íèòî÷íûìè øâàìè áåç ïîïåðå÷íûõ êîëåáàíèé, êîðîòêîé äóãîé. Èñïîëüçóþò ýëåêòðîäû ñ îñíîâíûì ïîêðûòèåì ñî ñòåðæíåì èç ïðîâîëîêè, ñîîòâåòñòâóþùåé ìàðêå ñâàðèâàåìîé ñòàëè ñ ó÷åòîì ïîêàçàòåëÿ ñâàðèâàåìîñòè è ýêñïëóàòàöèîííûõ òðåáîâàíèé. Íàïðèìåð, ïðè ñâàðêå õðîìîíèêåëåâîé ñòàëè 12Õ18Í10Ò äëÿ ïðåäîòâðàùåíèÿ îáðàçîâàíèÿ ãîðÿ÷èõ òðåùèí è ìåæêðèñòàëëèòíîé êîððîçèè èñïîëüçóþò ýëåêòðîäû òèïà Ý-04Õ20Í9 (ìàðêà ÖË-11) èëè Ý-02Õ19Í9Á (ÎÇË-7), îáåñïå÷èâàþùèå â øâå àóñòåíèòíî-ôåððèòíóþ ñòðóêòóðó (2,5¾ 7,0 % ôåððèòà). Ñâàðêó ïîä ôëþñîì èñïîëüçóþò äëÿ ñîåäèíåíèÿ ñòàëè òîëùèíîé 3 ¾ 50 ìì. Ïî ñðàâíåíèþ ñî ñâàðêîé óãëåðîäèñòûõ ñòàëåé äëÿ âûñîêîëåãèðîâàííûõ ñòàëåé â 1,5 — 2 ðàçà óìåíüøàåòñÿ âûëåò ýëåêòðîäà, ïðèìåíÿþò ýëåêòðîäû äèàìåòðîì 2 ¾ 3 ìì, ñâàðêà ìíîãîñëîéíàÿ, íà ïîñòîÿííîì òîêå îáðàòíîé ïîëÿðíîñòè ñ èñïîëüçîâàíèåì áåçîêèñëèòåëüíûõ ôëþñîâ (ÀÍÔ-14, ÀÍ-26 è ò. ä.). Ñåðüåçíûì ïðåèìóùåñòâîì ñâàðêè ïîä ôëþñîì ïî ñðàâíåíèþ ñ ðó÷íîé íàðÿäó ñ ïîâûøåíèåì ïðîèçâîäèòåëüíîñòè è êà÷åñòâà ñîåäèíåíèé ÿâëÿåòñÿ ñíèæåíèå çàòðàò, ñâÿçàííûõ ñ ðàçäåëêîé êðîìîê. Ñâàðêó â çàùèòíûõ ãàçàõ ïðîâîäÿò â èíåðòíûõ ãàçàõ íåïëàâÿùèìñÿ è ïëàâÿùèìñÿ ýëåêòðîäàìè íåïðåðûâíî ãîðÿùåé è èìïóëüñíîé äóãàìè. Àðãîíîäóãîâóþ ñâàðêó âîëüôðàìîâûì ýëåêòðîäîì èñïîëüçóþò äëÿ äåòàëåé òîëùèíîé ìåíåå 7 ìì è äëÿ ñâàðêè êîðíåâîãî øâà. Ñâàðêó ïëàâÿùèìñÿ ýëåêòðîäîì âûïîëíÿþò â àðãîíå, à òàêæå â ñìåñÿõ àðãîíà ñ ãåëèåì, ïðèìåíÿþò è ñìåñè àðãîíà ñ êèñëîðîäîì è óãëåêèñëûì ãàçîì. Ñâàðêó ïëàâÿùèìñÿ ýëåêòðîäîì âûïîëíÿþò íà ñèëå òîêà, îáåñïå÷èâàþùåé ñòðóéíûé ïåðåíîñ ìåòàëëà ýëåêòðîäà. 19.5. Сварка чугуна ×óãóíàìè íàçûâàþò ñïëàâû æåëåçà ñ óãëåðîäîì ïðè ñîäåðæàíèè óãëåðîäà áîëåå 2 %. Óãëåðîä â ÷óãóíå íàõîäèòñÿ èëè â âèäå 221
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж âûäåëåíèé ãðàôèòà, èëè â âèäå õèìè÷åñêîãî ñîåäèíåíèÿ Fe3C — öåìåíòèòà. Ñóùåñòâóåò äâà òèïà ÷óãóíà: áåëûé è ñåðûé.  áåëîì ÷óãóíå óãëåðîä â îñíîâíîì ñîäåðæèòñÿ â âèäå öåìåíòèòà, îòëè÷àþùåãîñÿ âûñîêîé òâåðäîñòüþ è ïîâûøàþùåãî õðóïêîñòü ñïëàâà, ïîýòîìó â êîíñòðóêöèÿõ áåëûé ÷óãóí íå èñïîëüçóþò.  ñåðîì ÷óãóíå óãëåðîä â îñíîâíîì ñîäåðæèòñÿ â âèäå ïëàñòèí÷àòîãî ãðàôèòà. Êðîìå òîãî, øèðîêîå ðàñïðîñòðàíåíèå èìåþò âûñîêîïðî÷íûé ÷óãóí, â êîòîðîì ãðàôèò èìååò øàðîîáðàçíóþ ôîðìó, è êîâêèé ÷óãóí, ñîäåðæàùèé õëîïüåâèäíûå âêëþ÷åíèÿ ãðàôèòà. Íåñìîòðÿ íà òî ÷òî ãðàôèòíûå âêëþ÷åíèÿ ðàçîáùàþò ìåòàëëè÷åñêóþ îñíîâó ñïëàâà è ïðèâîäÿò ê êîíöåíòðàöèè íàïðÿæåíèé, ñåðûå, âûñîêîïðî÷íûå è êîâêèå ÷óãóíû îòëè÷àþòñÿ îò áåëûõ áîëåå âûñîêîé ïëàñòè÷íîñòüþ.  ñåðîì ÷óãóíå ïîìèìî óãëåðîäà (3,2 ¾ 3,8 %) îáû÷íî ïðèñóòñòâóåò êðåìíèé (1 ¾ 5 %) è ìàðãàíåö (0,5 ¾ 0,8 %).  ìàðêèðîâêå ñåðîãî ÷óãóíà óêàçûâàåòñÿ åãî ïðî÷íîñòü ïðè ðàñòÿæåíèè è èçãèáå. Íàïðèìåð, Ñ× 18-36 îçíà÷àåò: ñåðûé ÷óãóí ñ ïðî÷íîñòüþ íà ðàñòÿæåíèå 180 ÌÏà è ïðî÷íîñòüþ íà èçãèá 360 ÌÏà.  âûñîêîïðî÷íûõ ÷óãóíàõ ãðàôèò èìååò øàðîâèäíóþ ôîðìó çà ñ÷åò ìîäèôèöèðîâàíèÿ (èçìåëü÷åíèÿ ñòðóêòóðû) ìàãíèåì. Âñëåäñòâèå ýòîãî ïîâûøàþòñÿ ïëàñòè÷åñêèå ñâîéñòâà ÷óãóíà.  ìàðêèðîâêå âûñîêîïðî÷íîãî ÷óãóíà óêàçûâàþòñÿ ïðî÷íîñòü è îòíîñèòåëüíîå óäëèíåíèå ïðè ðàñòÿæåíèè. Íàïðèìåð, Â× 40-10 îçíà÷àåò: âûñîêîïðî÷íûé ÷óãóí, èìåþùèé ïðåäåë ïðî÷íîñòè ïðè ðàñòÿæåíèè 400 ÌÏà è îòíîñèòåëüíîå óäëèíåíèå 10 %.  êîâêèõ ÷óãóíàõ óãëåðîä íàõîäèòñÿ â ñâîáîäíîì ñîñòîÿíèè, íî èìååò õëîïüåâèäíóþ ôîðìó çà ñ÷åò äëèòåëüíîãî îòæèãà (òîìëåíèÿ) ïðè âûñîêîé òåìïåðàòóðå (20 ¾ 25 ÷ ïðè 950 ¾ 1 000 °Ñ). Ìàðêèðóþò êîâêèé ÷óãóí êàê âûñîêîïðî÷íûé. Íàïðèìåð, Ê× 30-6 îçíà÷àåò: êîâêèé ÷óãóí ñ ïðåäåëîì ïðî÷íîñòè ïðè ðàñòÿæåíèè 300 ÌÏà è îòíîñèòåëüíûì óäëèíåíèåì 6 %. Ñâàðèâàåìîñòü è ñâîéñòâà ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé çàâèñÿò îò ñòðóêòóðû ÷óãóíà. Ñòðóêòóðà îïðåäåëÿåòñÿ ñîñòàâîì ÷óãóíà è òåõíîëîãè÷åñêèìè ôàêòîðàìè, ãëàâíûì èç êîòîðûõ ÿâëÿåòñÿ ñêîðîñòü îõëàæäåíèÿ ñ âûñîêèõ òåìïåðàòóð. Ãëàâíûé ïðîöåññ, ôîðìèðóþùèé ñòðóêòóðó, — ýòî ïðîöåññ ãðàôèòèçàöèè, ò. å. ïðîöåññ âûäåëåíèÿ óãëåðîäà â ÷óãóíå. Ïðîöåññ ãðàôèòèçàöèè ïðè ñâàðêå ÿâëÿåòñÿ áëàãîïðèÿòíûì, òàê êàê âûäåëåíèå óãëåðîäà â ñâîáîäíîì ñîñòîÿíèè óìåíüøàåò õðóïêîñòü ÷óãóíà. Âñå ýëåìåíòû, ñîäåðæàùèåñÿ â ÷óãóíå, äåëÿòñÿ íà äâå ãðóïïû: ñïîñîáñòâóþùèå ãðàôèòèçàöèè (ãðàôèòèçàòîðû) — C, Si, Al, Ni, Co, Cu; çàäåðæèâàþùèå ãðàôèòèçàöèþ (îòáåëèâàþùèå), ò. å. ñïîñîáñòâóþùèå âûäåëåíèþ óãëåðîäà â âèäå öåìåíòèòà è îõðóï÷èâàíèþ ÷óãóíà, — S, V, Cr, Sn, Mo, Mn. Îñíîâíûìè òðóäíîñòÿìè ïðè ñâàðêå ÷óãóíà ÿâëÿþòñÿ îõðóï÷èâàíèå ñâàðíîãî øâà è çîíû òåðìè÷åñêîãî âëèÿíèÿ â ñâÿçè ñ îòáåëèâàíèåì ïðè îõëàæäåíèè ïîñëå ñâàðêè; ñêëîí222
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж íîñòü ê îáðàçîâàíèþ õîëîäíûõ òðåùèí â ñâÿçè ñ îáðàçîâàíèåì õðóïêèõ ñòðóêòóð è íàëè÷èåì âûñîêèõ ñâàðî÷íûõ íàïðÿæåíèé; ïîðèñòîñòü â ñâÿçè ñ èíòåíñèâíûì ãàçîâûäåëåíèåì ïðè ñâàðêå; ïîâûøåííàÿ æèäêîòåêó÷åñòü ÷óãóíà, ÷òî çàòðóäíÿåò óäåðæàíèå ñâàðî÷íîé âàííû îò âûòåêàíèÿ. Ãëàâíûìè òðóäíîñòÿìè ÿâëÿþòñÿ îõðóï÷èâàíèå ìåòàëëà ïðè ñâàðêå è õîëîäíûå òðåùèíû, ïîýòîìó òåõíîëîãèÿ ñâàðêè ÷óãóíà â ïåðâóþ î÷åðåäü äîëæíà ó÷èòûâàòü ýòè ôàêòîðû. Äëÿ áîðüáû ñ îõðóï÷èâàíèåì è òðåùèíàìè ïðèìåíÿþò ïîäîãðåâ ìåòàëëà, èñïîëüçóþò ïðèñàäî÷íûå ìàòåðèàëû, îáåñïå÷èâàþùèå ñòðóêòóðó ñåðîãî ÷óãóíà çà ñ÷åò ëåãèðîâàíèÿ ãðàôèòèçàòîðàìè, à òàêæå èñïîëüçóþò ñïåöèàëüíûå ýëåêòðîäû ñ ìåäüþ è íèêåëåì.  çàâèñèìîñòè îò òåìïåðàòóðû ïîäîãðåâà ñâàðêó ÷óãóíà îñóùåñòâëÿþò ñ ïîäîãðåâîì (ãîðÿ÷àÿ), áåç ïîäîãðåâà (õîëîäíàÿ). Ãîðÿ÷àÿ ñâàðêà ìîæåò áûòü ñ íèçêèì ïîäîãðåâîì äî 300 ¾ 400 °Ñ è ñ âûñîêèì ïîäîãðåâîì äî 600 ¾ 700 °Ñ, õîëîäíàÿ — áåç ïðåäâàðèòåëüíîãî ïîäîãðåâà. Íàèëó÷øèå ðåçóëüòàòû (îòñóòñòâèå õðóïêèõ ñòðóêòóð è òðåùèí, õîðîøèå ñâîéñòâà ñîåäèíåíèé) ïîëó÷àþò ïðè ãîðÿ÷åé ñâàðêå. Òåõíîëîãèÿ ãîðÿ÷åé ñâàðêè âêëþ÷àåò â ñåáÿ ñëåäóþùèå îïåðàöèè: ïîäãîòîâêó ïîä ñâàðêó, ïðåäâàðèòåëüíûé ïîäîãðåâ, ñâàðêó, ïîñëåäóþùåå ìåäëåííîå îõëàæäåíèå èçäåëèÿ. Ïðè ãîðÿ÷åé ñâàðêå ÷óãóíà èñïîëüçóþò ñëåäóþùèå âèäû ñâàðêè: ãàçîâóþ, ðó÷íóþ äóãîâóþ, ìåõàíèçèðîâàííóþ äóãîâóþ è ïîðîøêîâîé ïðîâîëîêîé. Ðó÷íóþ äóãîâóþ ñâàðêó âûïîëíÿþò ïëàâÿùèìèñÿ ïîêðûòûìè è óãîëüíûìè ýëåêòðîäàìè. Äëÿ ñâàðêè ïëàâÿùèìñÿ ýëåêòðîäîì èñïîëüçóþò ÷óãóííûå ýëåêòðîäû (ÎÌ×-1, Â×-3, ÝÏ-4 è äð.), êîòîðûå ñîñòîÿò èç ÷óãóííîãî ñòåðæíÿ ìàðîê À è Á è ñîäåðæàò 3,0 ¾ 3,5 % Ñ, 3 ¾ 4 % Si, 0,5 ¾ 0,8 % Mn è ñòàáèëèçèðóþùåå ïîêðûòèå ñ äîáàâêîé ãðàôèòèçàòîðîâ. Ñâàðêó âåäóò íà ïîâûøåííûõ òîêàõ Iñâ = (60 ¾ 100)dý ñ èñïîëüçîâàíèåì ñïåöèàëüíûõ ýëåêòðîäîäåðæàòåëåé. Èñïîëüçóþò ýëåêòðîäû äèàìåòðîì äî 12 ìì. Ñâàðêó óãîëüíûì ýëåêòðîäîì ïðîâîäÿò ñòåðæíÿìè äèàìåòðîì 8 ¾ 20 ìì ñ èñïîëüçîâàíèåì ïðèñàäî÷íûõ ÷óãóííûõ ïðóòêîâ ìàðîê À è Á è ôëþñà íà îñíîâå áóðû. Íàðÿäó ñ ðó÷íîé ïðèìåíÿþò ìåõàíèçèðîâàííóþ ãîðÿ÷óþ ñâàðêó ÷óãóíà ïîðîøêîâîé ïðîâîëîêîé òèïà ÏÏ×-3, ñîäåðæàùåé 4,5 ¾ 5,0 % Ñ, 5,3 ¾ 4,0 % Si, 0,1 ¾ 0,3 % Al, 0,1 ¾ 0,3 % Ti. Íåäîñòàòêàìè ãîðÿ÷åé ñâàðêè ÷óãóíà ÿâëÿþòñÿ óñëîæíåíèå òåõíîëîãèè, ñâÿçàííîé ñ ïîäîãðåâîì, è òÿæåëûå óñëîâèÿ ðàáîòû ñâàðùèêà. Ïðè õîëîäíîé ñâàðêå ÷óãóíà òðåáóþòñÿ ñïåöèàëüíûå ìåðû, ÷òîáû ïîëó÷èòü ñîåäèíåíèå áåç òðåùèí è õðóïêèõ çîí. Ê ýòèì ìåðàì îòíîñÿò ïðèìåíåíèå ýëåêòðîäîâ, îáåñïå÷èâàþùèõ ïîëó÷åíèå â ìåòàëëå øâà ïëàñòè÷íîé ñòðóêòóðû èç öâåòíûõ ìåòàëëîâ è ñïëàâîâ; ïðèìåíåíèå ýëåêòðîäîâ ñ ïîâûøåííûì ñîäåðæàíèåì ãðàôèòèçàòîðîâ (C, Si), à òàêæå ìîäèôèêàòîðîâ, ÷òîáû ïîëó÷èòü â øâå ñòðóêòóðó ñåðîãî ÷óãóíà. Ëåãèðóþùèå ýëåìåíòû ââîäÿò â ìåòàëë øâà ÷å223
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж ðåç ýëåêòðîäíûé ñòåðæåíü, ïîêðûòèå (ïðè èñïîëüçîâàíèè ñòàëüíûõ ñòåðæíåé) èëè íàïîëíèòåëü ïîðîøêîâîé ïðîâîëîêè. Äëÿ ýòîé öåëè èñïîëüçóþò ñïëàâû íà îñíîâå ìåäè è íèêåëÿ (ýëåêòðîäû ÌÍ×-1), êîòîðûå íå îáðàçóþò ñîåäèíåíèÿ ñ óãëåðîäîì, óìåíüøàþò åãî ðàñòâîðèìîñòü, ñïîñîáñòâóþò ãðàôèòèçàöèè, óìåíüøàþò îòáåëèâàíèå â ìåòàëëå øâà. Èñïîëüçóþò æåëåçîìåäíûå, æåëåçîíèêåëåâûå è ìåäíî-íèêåëåâûå ýëåêòðîäû. Òàêèå ýëåêòðîäû äåëàþòñÿ ñîñòàâíûìè — ñòåðæåíü èçãîòîâëÿþò èç öâåòíîãî ìåòàëëà, à æåëåçî ââîäÿò â âèäå îïëåòêè, äîïîëíèòåëüíîãî ñòåðæíÿ èëè ïîðîøêà â ïîêðûòèè. Ñîäåðæàíèå æåëåçà â ìåòàëëå øâà îáû÷íî íå äîëæíî ïðåâûøàòü 10 ¾ 15 %, à ñâàðêó âåäóò íà ìèíèìàëüíîì òåïëîâëîæåíèè, äëÿ òîãî ÷òîáû óìåíüøèòü çîíó íàãðåâà ñ îáðàçîâàíèåì îñòàòî÷íûõ íàïðÿæåíèé è ñòðóêòóðíûõ èçìåíåíèé. Äëÿ ýòîãî ïðèìåíÿþò ýëåêòðîäû ìàëûõ äèàìåòðîâ 3 ¾ 4 ìì, ìàëóþ ñèëó òîêà Iñâ = (20 ¾ 30)dý, ñâàðêó êîðîòêèìè ó÷àñòêàìè 15 ¾ 25 ìì, ïðîêîâêó øâà ïîñëå ñâàðêè. Ïðèìåíÿþò òàêæå äðóãèå ñïåöèàëüíûå ìåðû, íàïðèìåð ñâàðêó ñî ñòàëüíûìè øïèëüêàìè äëÿ ïîëó÷åíèÿ ïðî÷íîãî ñîåäèíåíèÿ.  êðîìêè äåòàëè ïðåäâàðèòåëüíî ââåðòûâàþò øïèëüêè, êîòîðûå çàòåì çàâàðèâàþò. Ïðèìåíÿþò íèçêîòåìïåðàòóðíóþ ãàçîâóþ ïàéêó-ñâàðêó. Õîëîäíóþ ñâàðêó ïðèìåíÿþò ïðè ðåìîíòå è âîññòàíîâëåíèè äåòàëåé ïðîñòîé ôîðìû, ìàëîé òîëùèíû. Контрольные вопросы 1. Êàêèå îáùèå ñâîéñòâà ó÷èòûâàþòñÿ ïðè âûáîðå êîíñòðóêöèîííûõ ìàòåðèàëîâ äëÿ èçãîòîâëåíèÿ ñâàðíûõ êîíñòðóêöèé? 2. Íàçîâèòå îñíîâíûå ôàêòîðû äëÿ êëàññèôèêàöèè êîíñòðóêöèîííûõ ñòàëåé. 3. Íàçîâèòå îñîáåííîñòè ïîâåäåíèÿ íèçêîóãëåðîäèñòûõ è íèçêîëåãèðîâàííûõ ñòàëåé â óñëîâèÿõ ñâàðêè è òåõíîëîãè÷åñêèå îñîáåííîñòè åå âûïîëíåíèÿ. 4. Îïèøèòå îñîáåííîñòè ïîâåäåíèÿ ëåãèðîâàííûõ è óãëåðîäèñòûõ ñòàëåé â óñëîâèÿõ ñâàðêè. 5. Êàêîâû òðåáîâàíèÿ ê âûáîðó òåõíîëîãèè âûïîëíåíèÿ ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé èç ëåãèðîâàííûõ è óãëåðîäèñòûõ ñòàëåé? 6. ×òî ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé âûñîêîëåãèðîâàííûå ñòàëè è ñïëàâû? 7. Íàçîâèòå òåõíîëîãè÷åñêèå îñîáåííîñòè ñâàðêè âûñîêîëåãèðîâàííûõ ñòàëåé è ñïëàâîâ. 8. Îïèøèòå òåõíîëîãèþ ñâàðêè ÷óãóíà è ïåðå÷èñëèòå îñíîâíûå òðóäíîñòè, âîçíèêàþùèå ïðè íåé. 9. Ïî÷åìó â âûñîêîëåãèðîâàííûõ ñòàëÿõ íå äîïóñêàåòñÿ âûñîêîå ñîäåðæàíèå óãëåðîäà? 10. Êàê ïðåäîòâðàòèòü îáðàçîâàíèå òðåùèí ïðè äóãîâîé ñâàðêå ëåãèðîâàííûõ âûñîêîïðî÷íûõ ñòàëåé òèïà 30ÕÃÑÍÀ? 224
СВАРКА ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ 20.1. Общие сведения Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Гл а в а 20 Ïî ñâîèì ôèçèêî-õèìè÷åñêèì ñâîéñòâàì öâåòíûå ìåòàëëû è ñïëàâû ðåçêî îòëè÷àþòñÿ îò ñòàëåé, ÷òî íåîáõîäèìî ó÷èòûâàòü ïðè âûáîðå âèäà ñâàðêè è òåõíîëîãèè. Ïî õèìè÷åñêîé àêòèâíîñòè, òåìïåðàòóðàì êèïåíèÿ è ïëàâëåíèÿ, òåïëîïðîâîäíîñòè, ïëîòíîñòè, ìåõàíè÷åñêèì õàðàêòåðèñòèêàì, îò êîòîðûõ çàâèñèò ñâàðèâàåìîñòü, öâåòíûå ìåòàëëû óñëîâíî ìîæíî ðàçäåëèòü íà ãðóïïû: ëåãêèå (àëþìèíèé, ìàãíèé, áåðèëëèé); àêòèâíûå è òóãîïëàâêèå (òèòàí, öèðêîíèé, íèîáèé, ìîëèáäåí, òàíòàë, õðîì); òÿæåëûå (ìåäü, íèêåëü); äðàãîöåííûå (çîëîòî, ñåðåáðî, ïëàòèíà). Ñïåöèôèêà ôèçèêî-õèìè÷åñêèõ ñâîéñòâ öâåòíûõ ìåòàëëîâ îïðåäåëÿåò îñîáåííîñòè èõ ïîâåäåíèÿ â óñëîâèÿõ ðàçíûõ âèäîâ îáðàáîòêè, â ïåðâóþ î÷åðåäü ïðè ñâàðêå. Îäíîé èç õàðàêòåðíûõ îñîáåííîñòåé áîëüøèíñòâà öâåòíûõ ìåòàëëîâ ÿâëÿåòñÿ èõ âûñîêàÿ õèìè÷åñêàÿ àêòèâíîñòü ïðè âçàèìîäåéñòâèè ñ ãàçàìè âîçäóõà. Ýòî ïðèâîäèò ê îêèñëåíèþ ìåòàëëîâ, íàñûùåíèþ èõ àçîòîì è âîäîðîäîì.  ðåçóëüòàòå íàáëþäàåòñÿ ðåçêîå óõóäøåíèå ñâîéñòâ ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé, ïîÿâëåíèå ïîð è òðåùèí. Ýòî ïðåäîïðåäåëÿåò íåîáõîäèìîñòü ïðèìåíÿòü áîëåå êà÷åñòâåííûå âèäû çàùèòû (èíåðòíûìè ãàçàìè, ñïåöèàëüíûìè ôëþñàìè è ïîêðûòèÿìè) ïî ñðàâíåíèþ ñî ñâàðêîé ÷åðíûõ ìåòàëëîâ è áîëåå êà÷åñòâåííóþ ïîäãîòîâêó ïåðåä ñâàðêîé. Âòîðîé õàðàêòåðíîé îñîáåííîñòüþ öâåòíûõ ìåòàëëîâ ÿâëÿåòñÿ èõ âûñîêàÿ ÷óâñòâèòåëüíîñòü ê ñâàðî÷íîìó íàãðåâó, êîòîðàÿ ïðîÿâëÿåòñÿ â îáðàçîâàíèè êðóïíîêðèñòàëëè÷åñêîé ñòðóêòóðû ìåòàëëà øâà, ðîñòå çåðíà â çîíå òåðìè÷åñêîãî âëèÿíèÿ, à äëÿ òåðìè÷åñêè óïðî÷íÿåìûõ ñïëàâî⠗ â íåáëàãîïðèÿòíûõ ñòðóêòóðíûõ èçìåíåíèÿõ ñ îáðàçîâàíèåì îõðóï÷èâàþùèõ âûäåëåíèé è ïîñëåäóþùåì ñòàðåíèè ìåòàëëà, âîçìîæíî âûïàäåíèå ýâòåêòè÷åñêèõ ñîñòàâëÿþùèõ, âûçûâàþùèõ ìåñòíûå îïëàâëåíèÿ ãðàíèö çåðåí, ÷òî ïðèâîäèò ê ñóùåñòâåííîìó èçìåíåíèþ ñâîéñòâ ïî ñðàâíåíèþ ñ èñõîäíûì ìàòåðèàëîì. Ïîýòîìó äëÿ öâåòíûõ ìåòàëëîâ íåîáõîäèìî áîëåå òùàòåëüíî âûáèðàòü óñëîâèÿ ñâàðêè è ñîáëþäàòü ñòàáèëüíîñòü ðåêîìåíäóåìûõ ðåæèìîâ. Äëÿ íåêîòîðûõ öâåòíûõ ìåòàëëîâ è èõ ñïëàâîâ õàðàêòåðíà âûñîêàÿ ñêëîííîñòü ê ãîðÿ÷èì òðåùèíàì â ñâÿçè ñ áîëüøîé ëèíåéíîé óñàäêîé êðèñòàëëèçèðóþùåãîñÿ ìåòàëëà, îáðàçîâàíèåì ãðó225
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж áîêðèñòàëëè÷åñêîé ñòðóêòóðû è íàëè÷èåì ïðèìåñåé (àëþìèíèåâûå, ìàãíèåâûå, íèêåëåâûå ñïëàâû). Ïðè âçàèìîäåéñòâèè ìåòàëëîâ ñ âîäîðîäîì ìîãóò îáðàçîâûâàòüñÿ õðóïêèå ãèäðèäû (òèòàí è åãî ñïëàâû), âûäåëÿþùèåñÿ â ìåòàëëå ñ óâåëè÷åíèåì îáúåìà, ÷òî ïðèâîäèò ê ðàçâèòèþ âíóòðåííèõ íàïðÿæåíèé è ñïîñîáñòâóåò îáðàçîâàíèþ õîëîäíûõ òðåùèí. Ïîñëåäíèå ìîãóò ðàçâèâàòüñÿ äàæå ïðè âûëåæèâàíèè êîíñòðóêöèé ïîñëå ñâàðêè. Îäíèì èç õàðàêòåðíûõ äåôåêòîâ ÿâëÿåòñÿ òàêæå ïîðèñòîñòü, ñâÿçàííàÿ ïðåèìóùåñòâåííî ñ íàñûùåíèåì ñâàðíîãî ñîåäèíåíèÿ ãàçàìè, â ïåðâóþ î÷åðåäü âîäîðîäîì. Âñëåäñòâèå ðàçëè÷íîé ðàñòâîðèìîñòè ãàçîâ â òâåðäîì è æèäêîì ñîñòîÿíèÿõ, ïåðåìåùåíèÿ èõ èç îñíîâíîãî ìåòàëëà â çîíó ñâàðêè, ïðîòåêàíèÿ õèìè÷åñêèõ ðåàêöèé ñ âûäåëåíèåì ãàçîîáðàçíûõ ïðîäóêòîâ ñîçäàþòñÿ áëàãîïðèÿòíûå óñëîâèÿ äëÿ çàðîæäåíèÿ è ðàçâèòèÿ ïîðèñòîñòè. Îòìå÷åííûå îñîáåííîñòè òðåáóþò âûñîêîé êóëüòóðû ïðîèçâîäñòâà ïðè ñâàðêå öâåòíûõ ìåòàëëîâ è ñïëàâîâ. 20.2. Сварка алюминия и его сплавов  ñâÿçè ñ ìàëîé ìàññîé, ñðàâíèòåëüíî âûñîêîé ïðî÷íîñòüþ, õîðîøåé îáðàáàòûâàåìîñòüþ àëþìèíèåâûå ñïëàâû øèðîêî ïðèìåíÿþòñÿ âî âñåõ îòðàñëÿõ íàðîäíîãî õîçÿéñòâà. Âûñîêàÿ êîððîçèîííàÿ ñòîéêîñòü, òåïëîïðîâîäíîñòü è ýëåêòðîïðîâîäíîñòü âî ìíîãèõ ñëó÷àÿõ äåëàþò èõ òðóäíîçàìåíèìûìè êîíñòðóêöèîííûìè ìàòåðèàëàìè.  ñâàðíûõ êîíñòðóêöèÿõ ïîëó÷èëè ðàñïðîñòðàíåíèå äåôîðìèðóåìûå àëþìèíèåâûå ñïëàâû, íå óïðî÷íÿåìûå òåðìè÷åñêîé îáðàáîòêîé (ÀÄ, ÀÄ1, Àìö, Àìã6 è äð.), è ñïëàâû, óïðî÷íÿåìûå òåðìè÷åñêîé îáðàáîòêîé (ÀÄ31, ÀÄ33, 1201, 1420 è äð.). Ñîñòàâ íåêîòîðûõ èç íèõ ïðèâåäåí â òàáë. 20.1. Àëþìèíèé îáëàäàåò ñïîñîáíîñòüþ àêòèâíî âçàèìîäåéñòâîâàòü ñ êèñëîðîäîì. Îáðàçóþùèéñÿ îêñèä àëþìèíèÿ Al2Î3 ïîêðûâàåò ïîâåðõíîñòü ìåòàëëà ïðî÷íîé ïëîòíîé ïëåíêîé. Îêèñëåíèå àëþìèíèÿ ïðè íîðìàëüíîé òåìïåðàòóðå ïîñëå äîñòèæåíèÿ ïðåäåëüíîé òîëùèíû ïëåíêè ïðàêòè÷åñêè ïðåêðàùàåòñÿ, ïîýòîìó ïëåíêà îáëàäàåò çàùèòíûìè ñâîéñòâàìè. Âàæíåéøåé õàðàêòåðèñòèêîé ïëåíêè îêñèäà àëþìèíèÿ ÿâëÿåòñÿ åå ñïîñîáíîñòü àäñîðáèðîâàòü ãàçû, â îñîáåííîñòè âîäÿíûå ïàðû. Êîýôôèöèåíò òåïëîâîãî ðàñøèðåíèÿ ïëåíêè ïî÷òè â 3 ðàçà ìåíüøå, ÷åì ó àëþìèíèÿ, ïîýòîìó ïðè íàãðåâå â íåé îáðàçóþòñÿ òðåùèíû. Ïðè íàëè÷èè â ñïëàâå ëåãèðóþùèõ äîáàâîê ñîñòàâ ïëåíêè ìîæåò ìåíÿòüñÿ è ïðèîáðåòàòü áîëåå ñëîæíûé ñîñòàâ, âêëþ÷àÿ îêñèäû ýòèõ äîáàâîê. Ïîäîáíûå ñëîæíûå ïëåíêè ìîãóò áûòü áîëåå ðûõëûìè, ãèäðîñêîïè÷íûìè è íå îáëàäàòü çàùèòíûìè ñâîéñòâàìè. Íàëè÷èå îêñèäíîé ïëåíêè íà ïîâåðõíîñòè àëþìèíèÿ è åãî ñïëàâîâ çàòðóäíÿåò ïðîöåññ ñâàðêè. Îáëàäàÿ âûñîêîé òåìïåðàòóðîé ïëàâëåíèÿ (2 050 °Ñ), 226
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Ò à á ë è ö à 20.1 Àëþìèíèåâûå ñïëàâû, ïðèìåíÿåìûå â ñâàðíûõ êîíñòðóêöèÿõ Ñèñòåìà Ìàðêà ñïëàâà Õèìè÷åñêèé ñîñòàâ, % Ïðèñàäî÷íàÿ ïðîâîëîêà σâ, ÌÏà Òåðìè÷åñêè íå óïðî÷íÿåìûå Al ÀÄ1 99,9 Al Ñâ-À97 80 Al—Mn ÀÌö 1,3 Mn Ñâ-ÀÌö 120 Al—Mg ÀÌã3 ÀÌã6 3,6 Ìg, 0,6 Si, 0,5 Mn 6,3 Ìg, 0,6 Mn, 0,06 Ti Ñâ-ÀÌã3 Ñâ-ÀÌã6 220 340 Al—Mg—Sc 01545 01570 4,5 Ìg, 0,15 Sc 6,0 Ìg, 0,25 Sc 01571 01571 380 390 Òåðìè÷åñêè óïðî÷íÿåìûå Al—Cu Ä20 6,5 Cu, 0,6 Mn, 0,15 Ti Ä20 400 Al—Cu—Mn 1201 6,3 Cu, 0,3 Mn, 0,15 Zr 1201 440 Al—Cu—Mg ÂÀÄ1 4,1 Cu, 2,5 Ìg, 0,06 Ti ÂÀÄ1 430 Al—Cu—Zn Â95 1,7 Cu, 2,3 Mn, 6,0 Zn Â95 500 Al—Mg—Li 1420 5,7 Ìg, 2,1 Li, 0,15 Zr 01545 380* * Äàííûé ñïëàâ èìååò óäàðíóþ âÿçêîñòü 26 Äæ/ñì2. îêñèäíàÿ ïëåíêà íå ðàñïëàâëÿåòñÿ â ïðîöåññå ñâàðêè è, ïîêðûâàÿ ìåòàëë ïðî÷íîé îáîëî÷êîé, çàòðóäíÿåò îáðàçîâàíèå îáùåé ñâàðî÷íîé âàííû. Ïðè ñâàðêå äîëæíû áûòü ïðèíÿòû ìåðû äëÿ ðàçðóøåíèÿ ïëåíêè è çàùèòû ìåòàëëà îò ïîâòîðíîãî îêèñëåíèÿ. Äëÿ óäàëåíèÿ îêñèäíîé ïëåíêè ïðè ñâàðêå èñïîëüçóþò ïðèìåíåíèå ôëþñîâ è ïðîöåññ êàòîäíîãî ðàñïûëåíèÿ. Ðîëü ôëþñîâ â óäàëåíèè ïëåíêè çàêëþ÷àåòñÿ â èõ ñìûâàþùåì äåéñòâèè. Êàòîäíîå ðàñïûëåíèå îáóñëîâëåíî áîìáàðäèðîâêîé ïîâåðõíîñòè êàòîäà ïîëîæèòåëüíî çàðÿæåííûìè èîíàìè. Àëþìèíèé è ñïëàâû ñêëîííû ê îáðàçîâàíèþ â øâàõ ãàçîâûõ ïîð è îêñèäíûõ âêëþ÷åíèé, ïîýòîìó ïåðåä ñâàðêîé òðåáóåòñÿ òùàòåëüíàÿ ïîäãîòîâêà ïîâåðõíîñòè — óäàëåíèå ñòàðîé îêñèäíîé ïëåíêè. Ïðèñóòñòâèå íà ïîâåðõíîñòè ìåòàëëà ïðî÷íîé îêñèäíîé ïëåíêè ñêàçûâàåòñÿ íà õàðàêòåðå êàïåëüíîãî ïåðåíîñà ýëåêòðîäíîãî ìåòàëëà ïðè ñâàðêå. Ïðè íàëè÷èè îêèñëèòåëüíîé ñðåäû ðàçìåð êàïåëü ñ ýëåêòðîäà äîñòèãàåò áîëüøîé âåëè÷èíû, è ãîðåíèå äóãè ïðîòåêàåò íåóñòîé÷èâî. Íà÷èíàÿ ñ îïðåäåëåííîé ïëîòíîñòè òîêà êðóïíîêàïåëüíûé ïåðåíîñ ìåòàëëà ýëåêòðîäà ñìåíÿåòñÿ ìåëêîêàïåëüíûì ñòðóéíûì. Äóãà ïðèîáðåòàåò âûñîêóþ óñòîé÷èâîñòü è ñïîñîáíîñòü ê ñàìîðåãóëèðîâàíèþ. Ýòî îáúÿñíÿåòñÿ òåì, ÷òî íà÷èíàÿ ñ îïðåäåëåííîãî çíà÷åíèÿ ñâàðî÷íîãî òîêà ñèëû, îòðûâà227
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж þùèå êàïëþ îò ýëåêòðîäà, ïðåâàëèðóþò íàä ñèëàìè, óäåðæèâàþùèìè åå.  ñâÿçè ñ ýòèì êàïëÿ îòðûâàåòñÿ îò ýëåêòðîäà ðàíüøå, ÷åì óñïåâàåò âûðàñòè äî ñâîèõ êîíå÷íûõ ðàçìåðîâ. Äëÿ óñòðàíåíèÿ îêñèäíûõ âêëþ÷åíèé â ìåòàëëå øâîâ ðåêîìåíäóþòñÿ ðàçëè÷íûå òåõíîëîãè÷åñêèå ïðèåìû äëÿ ïåðåìåøèâàíèÿ ìåòàëëà ñâàðî÷íîé âàííû è äðîáëåíèÿ îêñèäíûõ ïëåíîê. Àëþìèíèé àêòèâíî ðåàãèðóåò ñî âñåìè ãàçàìè. Îäíàêî ïðè íàëè÷èè â àòìîñôåðå êèñëîðîäà â ïåðâóþ î÷åðåäü îáðàçóåòñÿ ïëåíêà îêñèäîâ, ïðåïÿòñòâóþùàÿ äàëüíåéøåìó îáìåíó ñ îêðóæàþùåé ñðåäîé. Âîäîðîä â îòëè÷èå îò äðóãèõ ãàçîâ îáëàäàåò ñïîñîáíîñòüþ ðàñòâîðÿòüñÿ â àëþìèíèè è ïðè îïðåäåëåííûõ óñëîâèÿõ îáðàçîâûâàòü ïîðû â ìåòàëëå øâà. Îñíîâíûì èñòî÷íèêîì âîäîðîäà, ðàñòâîðÿþùåãîñÿ â ñâàðî÷íîé âàííå, ñëóæèò ðåàêöèÿ âçàèìîäåéñòâèÿ âëàãè ñ ìåòàëëîì: 2Al + 3H2O = Al2O3 + 6Í Ïðè îõëàæäåíèè ðàñòâîðåííûé â æèäêîì ìåòàëëå âîäîðîä â ñâÿçè ñ ïîíèæåíèåì ðàñòâîðèìîñòè ñòðåìèòñÿ âûäåëèòüñÿ èç íåãî. Ïóçûðüêè âûäåëÿþùåãîñÿ âîäîðîäà, íå óñïåâàÿ âñïëûòü èç âàííû, îñòàþòñÿ â ìåòàëëå øâà, îáðàçóÿ ïîðû. Îñíîâíîé ìåðîé áîðüáû ñ ïîðèñòîñòüþ ïðè ñâàðêå àëþìèíèÿ ÿâëÿåòñÿ ñíèæåíèå êîíöåíòðàöèè ðàñòâîðåííîãî â íåì âîäîðîäà äî ïðåäåëà 0,69 ¾ 0,70 ñì3/100 ã ìåòàëëà. Êîëè÷åñòâî åãî îïðåäåëÿåòñÿ ñîñòîÿíèåì ïîâåðõíîñòè ìåòàëëà è çàâèñèò îò îáðàáîòêè åãî ïåðåä ñâàðêîé. Äëÿ ñíèæåíèÿ êîíöåíòðàöèè âîäîðîäà â ìåòàëëå øâîâ ïðè ñâàðêå àëþìèíèÿ äî ïðåäåëîâ, èñêëþ÷àþùèõ âîçìîæíîñòü ïîÿâëåíèÿ â íåì ïîð, ðåêîìåíäóþòñÿ ñëåäóþùèå ìåðû: ïðèìåíåíèå îáðàáîòêè ïîâåðõíîñòè äåòàëåé è ïðîâîëîêè ïåðåä ñâàðêîé, ñîêðàùåíèå óäåëüíîé ïîâåðõíîñòè ïðîâîëîêè, ó÷àñòâóþùåé â îáðàçîâàíèè ìåòàëëà øâà, ïóòåì óâåëè÷åíèÿ äèàìåòðà ïðèñàäî÷íîé ïðîâîëîêè è óìåíüøåíèÿ äîëè ó÷àñòèÿ ïðèñàäî÷íîãî ìåòàëëà â îáðàçîâàíèè øâà. Êðèñòàëëè÷åñêàÿ ñòðóêòóðà ìåòàëëà øâà â áîëüøîé ñòåïåíè îïðåäåëÿåò åãî ìåõàíè÷åñêèå ñâîéñòâà. ×èñòûé àëþìèíèé îáëàäàåò ñïîñîáíîñòüþ ïðè êðèñòàëëèçàöèè îáðàçîâûâàòü â øâå êðóïíîêðèñòàëëè÷åñêóþ ñòðóêòóðó, â ñâÿçè ñ ÷åì ïðè ñâàðêå àëþìèíèÿ âûñîêîé ÷èñòîòû â ìåòàëëå øâà ÷àñòî îáðàçóþòñÿ òðåùèíû. Óëó÷øåíèå êðèñòàëëè÷åñêîé ñòðóêòóðû ìåòàëëà øâîâ ïðè ñâàðêå àëþìèíèÿ è íåêîòîðûõ åãî ñïëàâîâ ìîæåò áûòü äîñòèãíóòî ìîäèôèöèðîâàíèåì ìåòàëëà ïðè ñâàðêå ââåäåíèåì â íåãî 0,20 ¾ 0,25 % òèòàíà. Ïðèìåíÿåìûå ñâàðî÷íûå ïðîâîëîêè äëÿ ñâàðêè ðàçëè÷íûõ ñïëàâîâ àëþìèíèÿ óñòàíîâëåíû ÃÎÑÒ 7871—75. Ïðè ñâàðêå àëþìèíèÿ è ñïëàâîâ, íå óïðî÷íÿåìûõ òåðìîîáðàáîòêîé, â çîíå òåïëîâîãî âîçäåéñòâèÿ íàáëþäàåòñÿ ðîñò çåðíà è âîçìîæíîå ðàçóïðî÷íåíèå, âûçâàííîå ñíÿòèåì íàãàðòîâêè äëÿ õîëîäíîêàòàíîãî ìåòàëëà. Èíòåíñèâíîñòü óêðóïíåíèÿ ñòðóêòóðû 228
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж è ðàçóïðî÷íåíèÿ ïðè ñâàðêå ìîæåò èçìåíÿòüñÿ â çàâèñèìîñòè îò ìåòîäà ñâàðêè, ðåæèìîâ è âåëè÷èíû ïðåäøåñòâîâàâøåé íàãàðòîâêè. Ïðàêòèêà ïîêàçûâàåò, ÷òî ñâàðíûå ñîåäèíåíèÿ, âûïîëíåííûå èç ýòèõ ñïëàâîâ, ïî ïðî÷íîñòè íå óñòóïàþò ïðî÷íîñòè îñíîâíîãî ìåòàëëà â îòîææåííîì ñîñòîÿíèè. Èç òåðìè÷åñêè íå óïðî÷íÿåìûõ ñïëàâîâ øèðîêî ðàñïðîñòðàíåíî ïðèìåíåíèå ñïëàâîâ ñèñòåìû Al — Mg.  ïîñëåäíèå ãîäû ðàçðàáîòàíû ñïëàâû, ëåãèðîâàííûå ñêàíäèåì (1545, 1570 è äð.), ïðåâîñõîäÿùèå ïî ñâîéñòâàì ñïëàâû îáû÷íîãî òèïà ÀÌã, îñîáåííî ïî ïðåäåëó òåêó÷åñòè. Ýòî ïîçâîëÿåò ïðè èõ ïðèìåíåíèè äîáèòüñÿ çàìåòíîãî ñíèæåíèÿ ìàññû êîíñòðóêöèé. Ïðè ñâàðêå ñïëàâîâ, óïðî÷íÿåìûõ òåðìîîáðàáîòêîé, â çîíàõ îêîëî øâà ïðîèñõîäÿò èçìåíåíèÿ, ñóùåñòâåííî ñíèæàþùèå ñâîéñòâà ñâàðèâàåìîãî ìåòàëëà. Ñàìîå îïàñíîå èçìåíåíèå, âûçûâàþùåå â áîëüøèíñòâå ñëó÷àåâ ðåçêîå ñíèæåíèå ñâîéñòâ ìåòàëëà è îáðàçîâàíèå òðåùèí, — îïëàâëåíèå ãðàíèö çåðåí, ÷òî ñâÿçàíî ñ íàëè÷èåì â ìåòàëëå ïðèìåñåé è õàðàêòåðîì ðàñïðåäåëåíèÿ âêëþ÷åíèé ýâòåêòèêè.  ñîåäèíåíèÿõ òàêæå îáðàçóåòñÿ è ãàçîâàÿ ïîðèñòîñòü. Îñîáåííî ýòî íàáëþäàåòñÿ ïðè ñâàðêå ñïëàâîâ ñ ñîäåðæàíèåì ëèòèÿ (íàïðèìåð, ñïëàâ 1420), ïîýòîìó äëÿ ñïëàâîâ ýòîé ãðóïïû ðåêîìåíäóåòñÿ ïðèìåíåíèå ïðåèìóùåñòâåííî àâòîìàòè÷åñêîé îäíîïðîõîäíîé ñâàðêè, èñêëþ÷åíèå ïðèõâàòîê è ïîäâàðîê, ñïåöèàëüíîé ïîäãîòîâêè ïîâåðõíîñòè è çàùèòû ïðîïëàâà ïðè ñâàðêå. Ïîâûñèòü ïðî÷íîñòíûå ñâîéñòâà ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé ìîæíî òåðìè÷åñêîé îáðàáîòêîé — çàêàëêîé ñ èñêóññòâåííûì ñòàðåíèåì. Ïðè ñâàðêå ïëàâëåíèåì êîíñòðóêöèé èç àëþìèíèåâûõ ñïëàâîâ âîçìîæíû ðàçëè÷íûå òèïû ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé. Íàèáîëüøåå ðàñïðîñòðàíåíèå ïîëó÷èëè ñòûêîâûå ñîåäèíåíèÿ. Íàõëåñòî÷íûå, òàâðîâûå è óãëîâûå ñîåäèíåíèÿ æåëàòåëüíî âûïîëíÿòü àðãîíîäóãîâîé ñâàðêîé, äëÿ êîòîðîé íå òðåáóåòñÿ ôëþñîâ. Ïðè íàëè÷èè ôëþñîâ âîçíèêàåò îïàñíîñòü ïîñëåäóþùåé êîððîçèè, âûçâàííîé îñòàòêàìè ôëþñà, íå óäàëåííûìè ïðè ñâàðêå óãëîâûõ øâîâ. Ïðè àðãîíîäóãîâîé ñâàðêå âîëüôðàìîâûì ýëåêòðîäîì ñòûêîâûõ ñîåäèíåíèé áåç ñêîñà êðîìîê äëÿ èñêëþ÷åíèÿ îêñèäíûõ âêëþ÷åíèé â ìåòàëëå øâîâ íåîáõîäèìî ïðèìåíÿòü ïîäêëàäêè ðàöèîíàëüíîé ôîðìû. Ïðè ñâàðêå íà ïîäêëàäêå ñ êàíàâêîé ñëîæíîãî ïðîôèëÿ òîðöîâûå ïîâåðõíîñòè êðîìîê ïðè ðàñïëàâëåíèè ëèñòîâ ïîëíîñòüþ âûâîäÿòñÿ â ïðîïëàâ, è âåðîÿòíîñòü îáðàçîâàíèÿ âêëþ÷åíèé îêñèäíûõ ïëåíîê ñíèæàåòñÿ. Ïðè ñâàðêå ñòûêîâûõ ñîåäèíåíèé â çàâèñèìîñòè îò òîëùèíû ñâàðèâàåìîãî ìåòàëëà è ïðèíÿòîãî ñïîñîáà ñâàðêè èñïîëüçóþò ðàçëè÷íûå âèäû ïîäãîòîâêè êðîìîê. Ïîìèìî ìåõàíè÷åñêîé îáðàáîòêè êðîìîê ñâàðèâàåìûõ äåòàëåé äëÿ ïðèäàíèÿ èì íåîáõîäèìîé ôîðìû, îáëåã÷àþùåé âûïîëíåíèå ñîåäèíåíèé, ïîäãîòîâêà äåòàëåé ê ñâàðêå âêëþ÷àåò â ñåáÿ î÷èñòêó èõ ïîâåðõíîñòåé îò çàãðÿçíåíèé è îêñèäîâ. Çàãðÿçíåíèÿ 229
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж äîëæíû óäàëÿòüñÿ èëè ñî âñåé ïîâåðõíîñòè ñâàðèâàåìûõ äåòàëåé, èëè æå òîëüêî ñ èõ êðîìîê íà îïðåäåëåííîé øèðèíå (20 ¾ 30 ìì) âäîëü ñòûêà. Äëÿ ÷àñòè÷íîãî èëè ìåñòíîãî îáåçæèðèâàíèÿ êðîìêè ïðîòèðàþò áåíçèíîì, àöåòîíîì, ÷åòûðåõõëîðèñòûì óãëåðîäîì, õîðîøî ðàñòâîðÿþùèìè æèðîâûå çàãðÿçíåíèÿ, èëè îáðàáàòûâàþò â ùåëî÷íûõ âàííàõ. Äëÿ óäàëåíèÿ ïîâåðõíîñòíîé îêñèäíîé ïëåíêè ïðèìåíÿþò ìåõàíè÷åñêóþ îáðàáîòêó — î÷èñòêó ïîâåðõíîñòè äåòàëåé øëèôîâàëüíîé áóìàãîé, øàáåðîì èëè ïðîâîëî÷íîé ùåòêîé, à òàêæå õèìè÷åñêîå òðàâëåíèå äåòàëåé â ñïåöèàëüíûõ ðàñòâîðàõ ùåëî÷åé èëè êèñëîò. Îáåçæèðèâàíèå è òðàâëåíèå ïðîâîëîêè ïðîâîäÿò ïî òåõíîëîãèè, ïðèíÿòîé äëÿ îáðàáîòêè îñíîâíîãî ìåòàëëà. Íàèáîëåå öåëåñîîáðàçíû äëÿ ïîäãîòîâêè ïðîâîëîêè äâà âàðèàíòà: îáåçæèðèâàíèå è òðàâëåíèå â ùåëî÷íûõ âàííàõ ïî òåõíîëîãèè, ïðèíÿòîé äëÿ îñíîâíîãî ìåòàëëà, à òàêæå îáåçæèðèâàíèå è òðàâëåíèå ïî òîé æå òåõíîëîãèè ñ ïîñëåäóþùèì õèìè÷åñêèì èëè ýëåêòðîõèìè÷åñêèì ïîëèðîâàíèåì ïîëó÷åííîé ïîâåðõíîñòè. Ðó÷íàÿ äóãîâàÿ ñâàðêà àëþìèíèåâûõ ñïëàâîâ ìîæåò áûòü âûïîëíåíà ýëåêòðîäàìè ÎÇÀ-1, ÎÇÀ-2 ñ ïîêðûòèÿìè íà îñíîâå õëîðèñòûõ è ôòîðèñòûõ ñîëåé. Íàèëó÷øèå ðåçóëüòàòû ïîëó÷àþò ïðè ïðèìåíåíèè ïîñòîÿííîãî òîêà îáðàòíîé ïîëÿðíîñòè. Ïðè ñâàðêå íà ïðÿìîé ïîëÿðíîñòè íàáëþäàåòñÿ î÷åíü áûñòðîå ïëàâëåíèå ýëåêòðîäà. Îáû÷íî ñâàðêó ïîêðûòûìè ýëåêòðîäàìè ïðèìåíÿþò äëÿ ìåòàëëà òîëùèíîé áîëåå 3 ¾ 4 ìì. Êîíöåíòðèðîâàííûé íàãðåâ äóãîé ñïîñîáñòâóåò ãëóáîêîìó ïðîïëàâëåíèþ îñíîâíîãî ìåòàëëà.  ñâÿçè ñ ýòèì ïðè ñâàðêå ìåòàëëà òîëùèíîé äî 6 ìì íå òðåáóåòñÿ ðàçäåëêà êðîìîê. Ïðè äâóñòîðîííåé ñâàðêå áåç ñêîñà êðîìîê ìîæíî ñâàðèâàòü ìåòàëë òîëùèíîé 10¾ 12 ìì, à ïðè ïðèìåíåíèè ïðåäâàðèòåëüíîãî ïîäîãðåâà — äî 18¾ 20 ìì. Ïðè îäíîñòîðîííåé ñâàðêå ëèñòîâ òîëùèíîé áîëåå 6 ìì áåç ïîäîãðåâà ðåêîìåíäóåòñÿ ïîäãîòîâêà êðîìîê ñ óãëîì ðàçäåëêè 60 ¾ 70° è ïðèòóïëåíèåì íå ìåíåå 1 /4 òîëùèíû ñâàðèâàåìûõ ëèñòîâ. Ðàçðàáîòàí ïðîöåññ ñâàðêè ïîä ôëþñîì àëþìèíèÿ òîëùèíîé 10 ìì è âûøå ñ ïðèìåíåíèåì êåðàìè÷åñêîãî ôëþñà ÆÀ-64, èìåþùåãî íåáîëüøóþ ýëåêòðîïðîâîäíîñòü è îòíîñèòåëüíî íåâûñîêóþ ãèãðîñêîïè÷íîñòü. Ýëåêòðîøëàêîâóþ ñâàðêó âûïîëíÿþò ñî ñïåöèàëüíî ðàçðàáîòàííûìè ôëþñàìè íà îñíîâå ôòîðèñòûõ è õëîðèñòûõ ñîëåé (ÀÍÀ301 è äð.) ïëàñòèí÷àòûì ýëåêòðîäîì. Òåõíîëîãèÿ ýëåêòðîøëàêîâîé ñâàðêè ïðèíöèïèàëüíî íå îòëè÷àåòñÿ îò èçâåñòíûõ ïðèåìîâ ñâàðêè äðóãèõ ìåòàëëîâ. Ïðè ýëåêòðîøëàêîâîé ñâàðêå ñïëàâîâ ÀÄ1, ÀÌö, ÀÌã6 îáåñïå÷èâàþòñÿ âûñîêèå ñâîéñòâà ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé. Ïðî÷íîñòü ìåòàëëà øâà ñîñòàâëÿåò 0,8 — 0,9 ïðî÷íîñòè îñíîâíîãî ìåòàëëà. Ïðè ñâàðêå â ñðåäå àðãîíà àëþìèíèåâûõ ñïëàâîâ îòïàäàåò íåîáõîäèìîñòü ïðèìåíåíèÿ ôëþñîâ. Ýòî çíà÷èòåëüíî óïðîùàåò ïðîöåññ è äåëàåò âîçìîæíûì ñâàðêó ñîåäèíåíèé ðàçëè÷íûõ òèïîâ. 230
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Äëÿ çàùèòû ïðè ñâàðêå àëþìèíèåâûõ ñïëàâîâ ïðèìåíÿþò àðãîí âûñøåãî ñîðòà èëè ñìåñè àðãîíà ñ ãåëèåì. Ïðè ñâàðêå íà ïåðåìåííîì òîêå óäàåòñÿ ñîõðàíèòü âûñîêóþ ñòîéêîñòü âîëüôðàìîâîãî ýëåêòðîäà è äîáèòüñÿ óäàëåíèÿ îêñèäíîé ïëåíêè íà äåòàëè. Ïðè ñâàðêå âîëüôðàìîâûì ýëåêòðîäîì è ïèòàíèè äóãè ïåðåìåííûì òîêîì óñëîâèÿ ãîðåíèÿ äóãè â ïîëóïåðèîäû ðàçíîé ïîëÿðíîñòè îòëè÷àþòñÿ.  ïîëóïåðèîäû, êîãäà âîëüôðàì ÿâëÿåòñÿ êàòîäîì, áëàãîäàðÿ ìîùíîé òåðìîýëåêòðîííîé ýìèññèè ïðîâîäèìîñòü äóãîâîãî ïðîìåæóòêà âîçðàñòàåò, óâåëè÷èâàåòñÿ ñèëà òîêà è ñíèæàåòñÿ íàïðÿæåíèå äóãè.  ïîëóïåðèîä, êîãäà êàòîäîì ñòàíîâèòñÿ äåòàëü (õîëîäíûé êàòîä ), ïðîâîäèìîñòü äóãîâîãî ïðîìåæóòêà ñíèæàåòñÿ, óìåíüøàþòñÿ ñèëû òîêà äóãè è âîçðàñòàåò íàïðÿæåíèå.  ðåçóëüòàòå ýòîãî ñèíóñîèäà ñèëû òîêà äóãè îêàçûâàåòñÿ íåñèììåòðè÷íîé, ÷òî ðàâíîñèëüíî äåéñòâèþ â öåïè äóãè íåêîòîðîé ïîñòîÿííîé ñîñòàâëÿþùåé òîêà (ñì. ðèñ. 3.5). Íàëè÷èå ïîñòîÿííîé ñîñòàâëÿþùåé ñèëû òîêà íåæåëàòåëüíî â öåïè äóãè èç-çà óõóäøåíèÿ ôîðìèðîâàíèÿ øâîâ, ïîýòîìó â áîëüøèíñòâå ñëó÷àåâ âåëè÷èíó ïîñòîÿííîé ñîñòàâëÿþùåé ñèëû òîêà ïðè ñâàðêå âîëüôðàìîâûì ýëåêòðîäîì ñòðåìÿòñÿ îãðàíè÷èòü. Îñíîâíîå ïðåèìóùåñòâî ñâàðêè âîëüôðàìîâûì ýëåêòðîäîì â ñðåäå àðãîíà — âûñîêàÿ óñòîé÷èâîñòü ãîðåíèÿ äóãè. Áëàãîäàðÿ ýòîìó ïðîöåññ óñïåøíî èñïîëüçóþò ïðè ñâàðêå ìåòàëëà òîëùèíîé 0,8 ¾ 3,0 ìì. Ïðèìåíåíèå èìïóëüñíîé äóãè äëÿ ñâàðêè àëþìèíèåâûõ ñïëàâîâ ðàñøèðÿåò âîçìîæíîñòü ñâàðêè íåïëàâÿùèìñÿ ýëåêòðîäîì. Ïðè ñâàðêå èìïóëüñíîé äóãîé íà ïåðåìåííîì òîêå óäàåòñÿ ñâàðèâàòü ñïëàâ òîëùèíîé 0,2 ìì è âûøå. Ñòûêîâûå ñîåäèíåíèÿ ìåòàëëà òîëùèíîé 0,2 ¾ 1,0 ìì ñâàðèâàþò ñ ïðèìåíåíèåì ïðèñàäî÷íîé ïðîâîëîêè äèàìåòðîì 0,6 ¾ 0,9 ìì íà ñòàëüíûõ ïîäêëàäêàõ ñ ôîðìèðóþùèìè êàíàâêàìè. Äëÿ ïèòàíèÿ äóãè íåîáõîäèìû ñïåöèàëèçèðîâàííûå èìïóëüñíûå èñòî÷íèêè òîêà. Ïðè ñâàðêå èìïóëüñíîé äóãîé àëþìèíèåâûõ ñïëàâîâ òîëùèíîé 0,2 ¾ 12 ìì êîðîáëåíèå êðîìîê ñíèæàåòñÿ íà 40 ¾ 60 %. Äëÿ ñâàðêè âîëüôðàìîâûì ýëåêòðîäîì ìåòàëëà áîëüøåé òîëùèíû íåîáõîäèìî ïîâûñèòü ñòîéêîñòü ýëåêòðîäîâ, äëÿ ÷åãî èñïîëüçóþò ýëåêòðîäû ìàðêè ÂÈ ñ äîáàâêàìè èòòðèÿ. Äîïóñòèìûé ñâàðî÷íûé òîê äëÿ ýëåêòðîäîâ ýòîé ìàðêè äèàìåòðîì 10 ìì äîñòèãàåò 800¾ 1 000 À. Ýòî îïðåäåëÿåò âîçìîæíîñòü ñâàðèâàòü çà îäèí ïðîõîä âûñîêîàìïåðíîé äóãîé ìåòàëë òîëùèíîé äî 20 ìì. Äëÿ ñâàðêè ìåòàëëà òîëùèíîé ìåíåå 0,8 ìì ðàçðàáîòàí ïðîöåññ ìèêðîïëàçìåííîé ñâàðêè íà ïåðåìåííîì òîêå, îáåñïå÷èâàþùèé íîðìàëüíîå êàòîäíîå ðàñïûëåíèå è î÷èñòêó ñâàðî÷íîé âàííû â ïîëóïåðèîäû îáðàòíîé ïîëÿðíîñòè è äîñòàòî÷íóþ ñòîéêîñòü âîëüôðàìîâîãî ýëåêòðîäà. Ýòîò ñïîñîá ïîçâîëÿåò ñâàðèâàòü àëþìèíèåâûå ñïëàâû òîëùèíîé 0,2 ¾ 2,0 ìì ïðè ñèëå òîêà 10 ¾ 100 À.  êà÷åñòâå ïëàçìîîáðàçóþùåãî ãàçà ïðè ìèêðîïëàçìåííîé ñâàðêå èñïîëüçóþò àðãîí, à çàùèòíîãî ãàçà — ãåëèé. 231
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Ïîêðûòûå ýëåêòðîäû ïðèìåíÿþò ïðè ðó÷íîé äóãîâîé ñâàðêå àëþìèíèåâûõ ñïëàâîâ òîëùèíîé áîëåå 3 ìì. Äëÿ áîëåå òîíêîãî ìåòàëëà íå óäàåòñÿ äîáèòüñÿ óñòîé÷èâîãî ãîðåíèÿ äóãè è ìåëêîêàïåëüíîãî ñòðóéíîãî ïåðåíîñà ìåòàëëà ýëåêòðîäà.  ñâÿçè ñ íåäîñòàòî÷íî âûñîêîé æåñòêîñòüþ àëþìèíèåâîé ïðîâîëîêè ñâàðêà ïðîâîëîêîé äèàìåòðîì ìåíåå 1,2 ¾ 1,5 ìì çàòðóäíåíà. Óñòîé÷èâîå ãîðåíèå äóãè ñ ïðèìåíåíèåì ïðîâîëîêè ýòèõ äèàìåòðîâ è îáåñïå÷åíèåì ñòðóéíîãî ïåðåíîñà ìåòàëëà îêàçûâàåòñÿ âîçìîæíûì ïðè ñèëå òîêà ñâûøå 130 À, ïîçâîëÿþùåé ñâàðèâàòü ìåòàëë òîëùèíîé áîëåå 4 ¾ 5 ìì. Äëÿ ïèòàíèÿ äóãè ïðè ñâàðêå ïëàâÿùèìñÿ ýëåêòðîäîì íåîáõîäèìû èñòî÷íèêè ïîñòîÿííîãî òîêà ñ æåñòêîé èëè ïîëîãîïàäàþùåé âíåøíåé âîëüò-àìïåðíîé õàðàêòåðèñòèêîé. Ïðè ñâàðêå íà îáðàòíîé ïîëÿðíîñòè îáåñïå÷èâàåòñÿ íàäåæíîå ðàçðóøåíèå îêñèäíîé ïëåíêè íà êðîìêàõ çà ñ÷åò êàòîäíîãî ðàñïûëåíèÿ è íîðìàëüíîå ôîðìèðîâàíèå øâîâ. Ïðåèìóùåñòâà ïðîöåññà ñâàðêè ïëàâÿùèìñÿ ýëåêòðîäîì — õîðîøåå ïåðåìåøèâàíèå ñâàðî÷íîé âàííû, ìåíüøàÿ âåðîÿòíîñòü ïîëó÷åíèÿ â ìåòàëëå øâîâ êðóïíûõ îêñèäíûõ âêëþ÷åíèé, à òàêæå âûñîêàÿ ïðîèçâîäèòåëüíîñòü, îñîáåííî ñâàðêè ìåòàëëà áîëüøîé òîëùèíû. Ðàçðàáîòàí ïðîöåññ ñâàðêè ïëàâÿùèìñÿ ýëåêòðîäîì ñ èìïóëüñíûì ðåæèìîì ïèòàíèÿ äóãè. Ïîä äåéñòâèåì èìïóëüñà ñâàðî÷íîãî òîêà ïðîèñõîäèò óñêîðåííîå ïëàâëåíèå ìåòàëëà ýëåêòðîäà, è îáðàçîâàâøàÿñÿ íà åãî òîðöå æèäêàÿ êàïëÿ ñáðàñûâàåòñÿ â ñâàðî÷íóþ âàííó. Ïðè òàêîì ïðîöåññå ìîæíî ðåãóëèðîâàòü ïëàâëåíèå ýëåêòðîäà, çàäàâàòü îïðåäåëåííûé ðàçìåð êàïåëü, êîíòðîëèðîâàòü âðåìÿ ïðåáûâàíèÿ èõ â äóãå è â êîíå÷íîì èòîãå çàäàâàòü õîä ìåòàëëóðãè÷åñêèõ ðåàêöèé ïðè ñâàðêå ñ öåëüþ ïîëó÷åíèÿ òðåáóåìîãî ñîñòàâà è ñâîéñòâ øâà. Èìïóëüñíîå èçìåíåíèå ñèëû òîêà îêàçûâàåò âîçäåéñòâèå íà ñâàðî÷íóþ âàííó, ñïîñîáñòâóÿ ïîëó÷åíèþ áîëåå ìåëêîé ñòðóêòóðû ìåòàëëà øâà, ïëàâíûõ î÷åðòàíèé âàëèêîâ øâîâ ñ ìåëêî÷åøóé÷àòûì ñòðîåíèåì. Ïóëüñàöèÿ äóãè è ïåðåíîñ ïðèñàäî÷íîãî ìåòàëëà â âèäå îòäåëüíûõ êàïåëü äàþò âîçìîæíîñòü ñâàðêè â ðàçëè÷íûõ ïðîñòðàíñòâåííûõ ïîëîæåíèÿõ. Ðàçðàáîòàíà òåõíîëîãèÿ ñâàðêè àëþìèíèåâûõ ñïëàâîâ ñæàòîé äóãîé ïåðåìåííîãî òîêà. Ïðåèìóùåñòâàìè ýòîãî ñïîñîáà ÿâëÿþòñÿ çíà÷èòåëüíîå ñîêðàùåíèå çîíû òåïëîâîãî âëèÿíèÿ, âûñîêàÿ ñòàáèëüíîñòü ïðîöåññà è ïðîñòðàíñòâåííàÿ óñòîé÷èâîñòü äóãè. Ïðèìåíåíèå òðåõôàçíîé äóãè ïðè òîé æå ñòîéêîñòè âîëüôðàìîâûõ ýëåêòðîäîâ ïîçâîëÿåò ïîâûñèòü ìîùíîñòü òåïëîâîãî ïîòîêà â 1,5 — 2 ðàçà. Ïðè òðåõôàçíîé ñâàðêå óäàåòñÿ ñâàðèâàòü ìåòàëë òîëùèíîé äî 30 ìì ïðè ñîõðàíåíèè âûñîêèõ çíà÷åíèé ìåõàíè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê. Äëÿ ñâàðêè òðåõôàçíîé äóãîé òðåáóþòñÿ ñïåöèàëèçèðîâàííûå èñòî÷íèêè è ñâàðî÷íûå ãîðåëêè. Ãîðåëêè äîëæíû áûòü ðàññ÷èòàíû íà äëèòåëüíóþ ðàáîòó ïðè ñèëå òîêà 100 ¾ 700 À, èìåòü âîäÿíîå îõëàæäåíèå è ïëàâíóþ ðåãóëèðîâêó ýëåêòðîäîâ ïî âûñîòå. 232
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Äëÿ ñâàðêè àëþìèíèåâûõ ñïëàâîâ äåòàëåé áîëüøèõ òîëùèí èñïîëüçóåòñÿ ïðîöåññ ñâàðêè âîëüôðàìîâûì ýëåêòðîäîì íà ïðÿìîé ïîëÿðíîñòè â ñðåäå ãåëèÿ. Ïðè ñêîðîñòè ñâàðêè 5 ¾ 7 ì/÷ è ñèëå òîêà 1 000 ¾ 1 200 À áåç ñêîñà êðîìîê óäàåòñÿ ñâàðèâàòü ìåòàëë òîëùèíîé áîëåå 30 ìì. Íåäîñòàòêîì ïðîöåññà ÿâëÿåòñÿ áîëüøîé ðàñõîä ãåëèÿ. Ýòîò íåäîñòàòîê ìîæíî óìåíüøèòü ïðè èñïîëüçîâàíèè ïðîöåññà ñ ïðèìåíåíèåì êîëüöåâîãî ãàçîçàùèòíîãî ïîòîêà àðãîíà ñ äîïîëíèòåëüíîé ïîäà÷åé â çîíó äóãè ãåëèÿ. Ðàñõîä çàùèòíûõ ãàçîâ ïðè ýòîì ìîæíî ðåçêî óìåíüøèòü. 20.3. Сварка магниевых сплавов Ìàãíèé è åãî ñïëàâû ÿâëÿþòñÿ íàèáîëåå ëåãêèìè êîíñòðóêöèîííûìè ìàòåðèàëàìè. Ïëîòíîñòü ìàãíèÿ 1,7 ã/ñì3, ò. å. ïî÷òè â 1,5 ðàçà ìåíüøå ïëîòíîñòè àëþìèíèÿ è â 4,5 ðàçà ìåíüøå ïëîòíîñòè æåëåçà, ïîýòîìó óäåëüíûå ïîêàçàòåëè ìåõàíè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê ìíîãèõ ñïëàâîâ íà îñíîâå ìàãíèÿ ïðåâîñõîäÿò àíàëîãè÷íûå ïîêàçàòåëè äðóãèõ ìàòåðèàëîâ. Íàèáîëåå ðàñïðîñòðàíåííûìè ëåãèðóþùèìè ýëåìåíòàìè â ìàãíèåâûõ ñïëàâàõ ÿâëÿþòñÿ àëþìèíèé è öèíê. Îòëè÷èòåëüíîé ÷åðòîé ìàãíèÿ è åãî ñïëàâîâ ÿâëÿåòñÿ ïîâûøåííàÿ ÷óâñòâèòåëüíîñòü ê êîððîçèè âî ìíîãèõ ñðåäàõ. Ýòî îáúÿñíÿåòñÿ òåì, ÷òî îêñèäíàÿ ïëåíêà íà ïîâåðõíîñòè ìåòàëëà ðûõëàÿ è íå îáëàäàåò âûñîêèìè çàùèòíûìè ñâîéñòâàìè, êàê, íàïðèìåð, îêñèäíàÿ ïëåíêà íà àëþìèíèè. Ñîñòàâ ìàãíèåâûõ ñïëàâîâ ïðèâåäåí â òàáë. 20.2. Ìàãíèé — îäèí èç íàèáîëåå àêòèâíûõ ïî îòíîøåíèþ ê êèñëîðîäó ìåòàëëîâ.  ðåçóëüòàòå åãî îêèñëåíèÿ îáðàçóåòñÿ îêñèä MgO, ïîêðûâàþùèé ïîâåðõíîñòü ìåòàëëà ïëåíêîé. Òåìïåðàòóðà ïëàâëåíèÿ îêñèäà ìàãíèÿ ñîñòàâëÿåò 2 800 °Ñ, ïëîòíîñòü — 3,65 ã/ñì3.  ñâÿçè ñ âûñîêîé òåìïåðàòóðîé ïëàâëåíèÿ îêñèäíàÿ ïëåíêà íà ìàãíèåâûõ ñïëàâàõ, òàê æå êàê è ïðè ñâàðêå àëþìèíèÿ, çàòðóäíÿåò îáðàçîâàíèå îáùåé ñâàðî÷íîé âàíÒ à á ë è ö à 20.2 Õèìè÷åñêèé ñîñòàâ ìàãíèåâûõ ñïëàâîâ, ïðèìåíÿåìûõ â ñâàðíûõ êîíñòðóêöèÿõ, % Ìàðêà ñïëàâà Mn Al Ce Ca Zn ÌÀ1 1,3 ... 2,5 — — — — ÌÀ8 1,5 ... 2,5 — 0,15 ... 0,35 — — ÌÀ9 1,4 — — 0,1 ... 0,3 — ÌÀ2-1 0,6 4,5 — — 1,1 233
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж íû è äîëæíà áûòü ðàçðóøåíà èëè óäàëåíà â ïðîöåññå ñâàðêè. Îêñèäíàÿ ïëåíêà íà ìàãíèåâûõ ñïëàâàõ îòëè÷àåòñÿ ðûõëîñòüþ è ñïîñîáíà óäåðæèâàòü áîëüøîå êîëè÷åñòâî âëàãè. Âîäîðîä îáëàäàåò ñïîñîáíîñòüþ ðàñòâîðÿòüñÿ â ìàãíèè â ãîðàçäî áîëüøèõ êîëè÷åñòâàõ, ÷åì â àëþìèíèè. Ïðè òåìïåðàòóðå ïëàâëåíèÿ ìåòàëëà â íåì ðàñòâîðÿåòñÿ äî 50 ñì3 âîäîðîäà íà 100 ã ìåòàëëà. Ïðè êðèñòàëëèçàöèè êîëè÷åñòâî ðàñòâîðÿþùåãîñÿ âîäîðîäà ðåçêî ñíèæàåòñÿ.  ñâÿçè ñ ïîíèæåíèåì ðàñòâîðèìîñòè âîäîðîäà â æèäêîì ìåòàëëå ïðè îõëàæäåíèè èìååòñÿ âîçìîæíîñòü âûäåëåíèÿ åãî â âèäå ïóçûðüêîâ è îáðàçîâàíèÿ ãàçîâûõ ïîð. Ìåðàìè ñíèæåíèÿ ïîðèñòîñòè ïðè ñâàðêå ìàãíèåâûõ ñïëàâîâ ÿâëÿþòñÿ óìåíüøåíèå ïîâåðõíîñòè îñíîâíîãî è ïðèñàäî÷íîãî ìåòàëëîâ, ó÷àñòâóþùèõ â îáðàçîâàíèè øâîâ, è ïðèìåíåíèå òùàòåëüíîé îáðàáîòêè ïîâåðõíîñòè ïðîâîëîêè è ñâàðèâàåìûõ êðîìîê ïåðåä ñâàðêîé. Ïðè êðèñòàëëèçàöèè ìàãíèÿ â ìåòàëëå øâà îáðàçóåòñÿ êðóïíîêðèñòàëëè÷åñêàÿ ñòðóêòóðà. Ïîÿâëåíèå ýâòåêòèêè ïî ãðàíèöàì çåðåí â âèäå ñïëîøíûõ ïðîñëîåê ïðèâîäèò ê îáðàçîâàíèþ ãîðÿ÷èõ òðåùèí. Ïîâûøåíèå ñîïðîòèâëÿåìîñòè ñïëàâîâ îáðàçîâàíèþ ãîðÿ÷èõ òðåùèí äîñòèãàåòñÿ ââåäåíèåì â èõ ñîñòàâ ìîäèôèêàòîðîâ. Ïðè ñâàðêå ìàãíèåâûõ ñïëàâîâ, óïðî÷íÿåìûõ òåðìîîáðàáîòêîé, íàðÿäó ñ óêðóïíåíèåì çåðíà â çîíå òåðìè÷åñêîãî âëèÿíèÿ âîçìîæåí ðàñïàä òâåðäîãî ðàñòâîðà è îïëàâëåíèå ãðàíèö çåðåí. Ýòî ïðèâîäèò ê ðàçóïðî÷íåíèþ ìåòàëëà îêîëîøîâíîé çîíû (äî 0,7 — 0,9 ïðî÷íîñòè îñíîâíîãî ìåòàëëà) è èíîãäà ê îáðàçîâàíèþ òðåùèí.  ñâÿçè ñ âûñîêèì êîýôôèöèåíòîì òåïëîâîãî ðàñøèðåíèÿ ìàãíèåâûõ ñïëàâîâ â ñâàðíûõ ñîåäèíåíèÿõ âîçíèêàþò îñòàòî÷íûå íàïðÿæåíèÿ ïðè ñâàðêå, âûçûâàþùèå êîðîáëåíèÿ êîíñòðóêöèé. Äåôîðìàöèè ìîãóò ñïîñîáñòâîâàòü âîçíèêíîâåíèþ òðåùèí. Äëÿ ïðåäóïðåæäåíèÿ òðåùèí è óìåíüøåíèÿ äåôîðìàöèé, îñîáåííî äëÿ òîëñòûõ äåòàëåé, â íåêîòîðûõ ñëó÷àÿõ ðåêîìåíäóåòñÿ ñâàðêà ñ ïîäîãðåâîì, à èíîãäà è ïîñëåäóþùàÿ òåðìîîáðàáîòêà äëÿ ñíÿòèÿ íàïðÿæåíèé. Èç âñåõ ñïîñîáîâ ñâàðêè îñíîâíîå çíà÷åíèå â íàñòîÿùåå âðåìÿ èìåþò ñïîñîáû äóãîâîé ñâàðêè ìàãíèåâûõ ñïëàâîâ â ñðåäå àðãîíà âîëüôðàìîâûìè è ïëàâÿùèìèñÿ ýëåêòðîäàìè. Ïðè ñâàðêå ýòèìè ñïîñîáàìè èñêëþ÷àåòñÿ îïàñíîñòü êîððîçèè, âûçâàííîé îñòàòêàìè ôëþñîâ. Îñíîâíîå è íàèáîëåå æåëàòåëüíîå èñïîëüçîâàíèå ñîåäèíåíèé — ñòûêîâîå. Ñâàðêà èõ ïðîèçâîäèòñÿ íà ïîäêëàäêàõ ñ äîñòàòî÷íî ãëóáîêèìè êàíàâêàìè, îáåñïå÷èâàþùèìè óäàëåíèå îêñèäíûõ âêëþ÷åíèé â ïðîïëàâ.  ñâÿçè ñ íåäîñòàòî÷íîé ïëàñòè÷íîñòüþ ìàãíèåâûõ ñïëàâîâ îòáîðòîâêà êðîìîê äàæå äëÿ ìåòàëëà ìàëûõ òîëùèí ïðàêòè÷åñêè íå ïðèìåíÿåòñÿ. Âñòûê áåç ñêîñà êðîìîê ðåêîìåíäóåòñÿ ñâàðèâàòü ñîåäèíåíèÿ òîëüêî çà îäèí ïðîõîä ïðè îäíîñòîðîííåé ñâàðêå íà ïîäêëàäêàõ. Äâóñòîðîííÿÿ ñâàðêà ñòûêîâûõ ñîåäèíåíèé áåç ðàçäåëêè êðîìîê íå ðåêîìåíäóåòñÿ èç-çà 234
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж îïàñíîñòè ïîÿâëåíèÿ â øâàõ áîëüøîãî êîëè÷åñòâà îêñèäíûõ âêëþ÷åíèé. Ïðè ñâàðêå ñîåäèíåíèé èç ìåòàëëà òîëùèíîé áîëåå 6 ¾ 10 ìì ïðèìåíÿþò ðàçäåëêó ñ îäíîñòîðîííèì ñêîñîì êðîìîê è äëÿ ìåòàëëà òîëùèíîé áîëåå 20 ìì ïðè íàëè÷èè äâóñòîðîííåãî ïîäõîäà — ðàçäåëêó ñ äâóñòîðîííèì ñêîñîì êðîìîê.  ïîñëåäíåì ñëó÷àå ïåðåä âûïîëíåíèåì øâà ñ îáðàòíîé ñòîðîíû íåîáõîäèìà ïðåäâàðèòåëüíàÿ ðàçäåëêà êîðíÿ ïåðâîãî øâà. Íåïîñðåäñòâåííî ïåðåä ñâàðêîé ïîâåðõíîñòü êðîìîê ñâàðèâàåìûõ äåòàëåé ïîäâåðãàþò ñïåöèàëüíîé îáðàáîòêå äëÿ óäàëåíèÿ îêñèäíîé èëè çàùèòíîé ïëåíîê è èìåþùèõñÿ çàãðÿçíåíèé. Äëÿ ýòîé öåëè ïîâåðõíîñòü çà÷èùàþò øàáåðîì èëè ñòàëüíûìè ùåòêàìè èëè îáðàáàòûâàþò â õèìè÷åñêèõ âàííàõ ñïåöèàëüíîãî ñîñòàâà. Äëÿ ñâàðêè êîíñòðóêöèé èç ìàãíèåâûõ ñïëàâîâ ïðèìåíÿþò ðó÷íóþ è àâòîìàòè÷åñêóþ àðãîíîäóãîâóþ ñâàðêó âîëüôðàìîâûì ýëåêòðîäîì è àâòîìàòè÷åñêóþ ñâàðêó âîëüôðàìîâûìè ýëåêòðîäàìè òðåõôàçíîé äóãîé â ñðåäå àðãîíà ïåðâîãî ñîñòàâà. Ñâàðêó âûïîëíÿþò íà ñòàëüíûõ ïîäêëàäêàõ ñ êàíàâêàìè äëÿ ôîðìèðîâàíèÿ ïðîïëàâà. Ñ öåëüþ ðàçðóøåíèÿ îêñèäíîé ïëåíêè èñïîëüçóþò ïåðåìåííûé òîê. Ðó÷íîé è àâòîìàòè÷åñêîé ñâàðêîé âîëüôðàìîâûì ýëåêòðîäîì âñòûê áåç ðàçäåëêè êðîìîê çà îäèí ïðîõîä ìîãóò áûòü ñâàðåíû ëèñòû òîëùèíîé 2 ¾ 6 ìì. Äëÿ ìåòàëëà òîëùèíîé áîëåå 5 ìì ìîæåò áûòü èñïîëüçîâàíà äóãîâàÿ ñâàðêà ïëàâÿùèìñÿ ýëåêòðîäîì ñî ñòðóéíûì ïåðåíîñîì ýëåêòðîäíîãî ìåòàëëà. Ïðîöåññ âåäåòñÿ íà ïîñòîÿííîì òîêå îáðàòíîé ïîëÿðíîñòè. Ñâàðêà ïëàâÿùèìñÿ ýëåêòðîäîì îñîáåííî ýôôåêòèâíà äëÿ ñîåäèíåíèÿ ìåòàëëà áîëüøîé òîëùèíû. Ïðè ñâàðêå âñòûê áåç ñêîñà êðîìîê çà îäèí ïðîõîä ïëàâÿùèìñÿ ýëåêòðîäîì ìîãóò áûòü ñâàðåíû ëèñòû òîëùèíîé 5 ¾ 10 ìì. 20.4. Сварка титана и его сплавов Òèòàíîâûå ñïëàâû ÿâëÿþòñÿ ñðàâíèòåëüíî íîâûìè êîíñòðóêöèîííûìè ìàòåðèàëàìè. Îíè îáëàäàþò ðÿäîì öåííûõ ñâîéñòâ, îáóñëîâëèâàþùèõ èõ øèðîêîå ïðèìåíåíèå â àâèàöèîííîé ïðîìûøëåííîñòè, ðàêåòîñòðîåíèè, ñóäîñòðîåíèè, õèìè÷åñêîì ìàøèíîñòðîåíèè è äðóãèõ îòðàñëÿõ ïðîèçâîäñòâà. Ãëàâíîå äîñòîèíñòâî ýòèõ ìàòåðèàëî⠗ ñî÷åòàíèå âûñîêèõ ìåõàíè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê è êîððîçèîííîé ñòîéêîñòè ñ ìàëîé ïëîòíîñòüþ (4,5 ã/ñì3). Äëÿ ðÿäà îòðàñëåé áîëüøîå çíà÷åíèå èìåþò è íåêîòîðûå ñïåöèôè÷åñêèå ñâîéñòâà òèòàíîâûõ ñïëàâîâ: âîçìîæíîñòü ïîëó÷åíèÿ âûñîêèõ ìåõàíè÷åñêèõ ñâîéñòâ ïðè ïîâûøåííûõ òåìïåðàòóðàõ, ïðèãîäíîñòü äëÿ ðàáîòû ïðè î÷åíü íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ, âïëîòü äî òåìïåðàòóðû æèäêîãî àçîòà, ñðàâíèòåëü235
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж íî õîðîøàÿ ñâàðèâàåìîñòü, ìàëûé êîýôôèöèåíò ëèíåéíîãî ðàñøèðåíèÿ, íåíàìàãíè÷èâàåìîñòü. Ýòè ìàòåðèàëû ïî ñâîèì ñâîéñòâàì îòíîñÿòñÿ ê òåïëîñòîéêèì. Èñïîëüçîâàíèå ñïëàâîâ íà îñíîâå òèòàíà îñîáåííî ýôôåêòèâíî ïî ñðàâíåíèþ ñ êîððîçèîííî-ñòîéêèìè ñòàëÿìè äî òåìïåðàòóðû 300 ¾ 350 °Ñ, à ñ àëþìèíèåâûìè ñïëàâàìè — íà÷èíàÿ ñ 200 °Ñ. Îáùåïðèçíàííûé òåìïåðàòóðíûé ïðåäåë ïðèìåíåíèÿ áîëüøèíñòâà ñîâðåìåííûõ òèòàíîâûõ ñïëàâîâ â òåõíèêå — 500 °Ñ, à ïðè êðàòêîâðåìåííûõ âîçäåéñòâèÿõ âûñîêèõ òåìïåðàòóð ýòîò ïðåäåë ìîæåò áûòü åùå âûøå. Äëÿ ñâàðíûõ êîíñòðóêöèé èñïîëüçóþò èëè òåõíè÷åñêèé òèòàí ÂÒ1, èìåþùèé σâ = 700 ÌÏà, èëè ñïåöèàëüíûå ñïëàâû, èìåþùèå â ñâîåì ñîñòàâå â êà÷åñòâå ëåãèðóþùèõ äîáàâîê (àëþìèíèé, îëîâî, öèðêîíèé, ìàðãàíåö, ìîëèáäåí, õðîì, æåëåçî è äð.). Òèòàí èìååò äâå ñòðóêòóðíûå ìîäèôèêàöèè: âûñîêîòåìïåðàòóðíóþ è íèçêîòåìïåðàòóðíóþ (β-Ti è α-Ti ñîîòâåòñòâåííî) ñ òåìïåðàòóðîé ïîëèìîðôíîãî ïðåâðàùåíèÿ 883 °Ñ.  çàâèñèìîñòè îò âëèÿíèÿ íà ïîëèìîðôíîå ïðåâðàùåíèå âñå ëåãèðóþùèå ýëåìåíòû ðàçäåëÿþò íà α-ñòàáèëèçàòîðû (àëþìèíèé), β-ñòàáèëèçàòîðû (âàíàäèé, ìîëèáäåí, æåëåçî, õðîì, ìàðãàíåö è äð.) è íåéòðàëüíûå óïðî÷íèòåëè (öèðêîíèé, îëîâî).  çàâèñèìîñòè îò ñèñòåìû ëåãèðîâàíèÿ è ñòðóêòóðû â íîðìàëèçîâàííîì ñîñòîÿíèè ïîëó÷àåìûå ñïëàâû ïîäðàçäåëÿþòñÿ íà òðè êëàññà: α-ñïëàâû ñî ñòðóêòóðîé ñòàáèëüíîé α-ôàçû; (α + β)-ñïëàâû, ñòðóêòóðà êîòîðûõ ñîäåðæèò α- è β-ôàçû; β-ñïëàâû ñî ñòðóêòóðîé ñòàáèëüíîé β-ôàçû. Ëåãèðîâàíèåì ïîëó÷àþò ñïëàâû, îáëàäàþùèå âûñîêîé ïðî÷íîñòüþ ïðè äîñòàòî÷íîé ïëàñòè÷íîñòè è âÿçêîñòè. Ïî ãàðàíòèðîâàííîé ïðî÷íîñòè òèòàíîâûå ñïëàâû ïîäðàçäåëÿþò íà âûñîêîïëàñòè÷íûå ñ ïðî÷íîñòüþ σâ = 700 ÌÏà, ñðåäíåé ïðî÷íîñòè ñ σâ = 750 ¾ 1 000 ÌÏà, âûñîêîïðî÷íûå ñ σâ ≥ 1 000 ÌÏà.  òàáë. 20.3 ïðèâåäåíû õèìè÷åñêèé ñîñòàâ è ñâîéñòâà íåêîòîðûõ ïðèìåíÿåìûõ â îòå÷åñòâåííîé ïðîìûøëåííîñòè ñâàðèâàåìûõ òèòàíîâûõ ñïëàâîâ. Áîëüøèíñòâî óêàçàííûõ ñïëàâîâ îáëàäàþò âûñîêèìè òåõíîëîãè÷åñêèìè õàðàêòåðèñòèêàìè: äîñòàòî÷íî ïëàñòè÷íû, ïîääàþòñÿ îáðàáîòêå äàâëåíèåì áåç íàãðåâà, óäîâëåòâîðèòåëüíî ñâàðèâàþòñÿ. Îñíîâíûì îáñòîÿòåëüñòâîì, çàòðóäíÿþùèì ñâàðêó ýòèõ ìàòåðèàëîâ, ÿâëÿåòñÿ âûñîêàÿ õèìè÷åñêàÿ àêòèâíîñòü òèòàíà ïðè âûñîêèõ òåìïåðàòóðàõ ïî îòíîøåíèþ ê àêòèâíûì ãàçàì (àçîòó, êèñëîðîäó, âîäîðîäó). Ìåõàíè÷åñêèå ñâîéñòâà òèòàíîâûõ ñïëàâîâ ñèëüíî çàâèñÿò îò òàêèõ ïðèìåñåé (èõ ñîäåðæàíèå äîëæíî ñòðîãî îãðàíè÷èâàòüñÿ): Î2 < 2 %, N2 < 0,05 %, Í2 < 0,01 %.  ñâÿçè ñ ýòèì íåîáõîäèìûì óñëîâèåì ïîëó÷åíèÿ êà÷åñòâåííûõ ñîåäèíåíèé, îñîáåííî ïðè ñâàðêå ïëàâëåíèåì, ÿâëÿåòñÿ îáåñïå÷åíèå íàäåæíîé çàùèòû îò ãàçîâ íå òîëüêî ñâàðî÷íîé âàííû, íî è îñòûâàþùèõ ó÷àñòêîâ ìåòàëëà øâà è îêîëîøîâíîé çîíû, 236
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Ò à á ë è ö à 20.3 Õèìè÷åñêèé ñîñòàâ è ìåõàíè÷åñêèå ñâîéñòâà ñïëàâîâ òèòàíà, ïðèìåíÿåìûõ â ñâàðíûõ êîíñòðóêöèÿõ Ìàðêà ñïëàâà Ñîäåðæàíèå ýëåìåíòîâ, % Këàññ Mo Cr Al V Ïðî÷èå σâ, ÌÏà δ, % ÂÒ1 α — — — — — 450 30 ÂÒ5-1 α — — 5,0 — 2,5 Sn 850 12 ÎÒ4 α — — 3,0 — 1,5 Mn 800 15 ÂÒ6Ñ α+β — — 5,0 4,0 — 1 000 10 ÂÒ14 α+β 3,0 1,5 4,5 1,0 — 1 100 8 ÂÒ22 α+β 5,0 1,0 5,0 5,0 1,0 Fe 1 300 8 ÂÒ15 β 7,0 11,0 3,0 — — 1 400 4 ÒÑ6 β 5,0 11,0 3,0 6,0 — 1 500 4 íàãðåòûõ äî òåìïåðàòóðû ñâûøå 350 °Ñ. Äîïîëíèòåëüíûå çàòðóäíåíèÿ ïðè ñâàðêå ñîçäàþò áîëüøàÿ ñêëîííîñòü òèòàíà ê ðîñòó çåðíà ïðè íàãðåâå äî âûñîêèõ òåìïåðàòóð è ñëîæíûé õàðàêòåð ôàçîâûõ è ñòðóêòóðíûõ ïðåâðàùåíèé. Ðåçóëüòàòîì ýòîãî ÿâëÿåòñÿ ñíèæåíèå ïëàñòè÷íîñòè è âîçíèêíîâåíèå áîëüøîé íåîäíîðîäíîñòè ñâîéñòâ ñâàðíîãî ñîåäèíåíèÿ. Ñâàðêó ñïëàâîâ ðàçëè÷íûõ êëàññîâ íåîáõîäèìî âåñòè íà ðåæèìàõ, îáåñïå÷èâàþùèõ íàèáîëåå îïòèìàëüíûé èíòåðâàë ñêîðîñòåé îõëàæäåíèÿ, ïðè êîòîðûõ ñòåïåíü ñíèæåíèÿ ïëàñòè÷åñêèõ ñâîéñòâ îêàçûâàåòñÿ íàèìåíüøåé. Èñõîäÿ èç ýòîãî α-ñïëàâû öåëåñîîáðàçíî ñâàðèâàòü íà ðåæèìàõ ñ ìèíèìàëüíîé ïîãîííîé ýíåðãèåé, äëÿ (α + β)-ñïëàâîâ ðåêîìåíäóþòñÿ ìÿãêèå ðåæèìû ñ ìàëûìè ñêîðîñòÿìè îõëàæäåíèÿ è äëÿ β-ñïëàâî⠗ ðåæèìû, îáåñïå÷èâàþùèå âûñîêóþ ñêîðîñòü îõëàæäåíèÿ. Òèòàí è åãî ñïëàâû íå ñêëîííû ê îáðàçîâàíèþ ãîðÿ÷èõ òðåùèí. Ýòî îáóñëîâëåíî áëàãîïðèÿòíûì ñî÷åòàíèåì ôèçèêî-õèìè÷åñêèõ ñâîéñòâ òèòàíà è åãî ñïëàâîâ, à èìåííî ìàëîé âåëè÷èíîé ëèòåéíîé óñàäêè â ñî÷åòàíèè ñ ïîâûøåííîé ïðî÷íîñòüþ è ïëàñòè÷íîñòüþ â îáëàñòè âûñîêèõ òåìïåðàòóð. Ïðè ñâàðêå â áîëüøèíñòâå ñëó÷àåâ èñïîëüçóþò ýëåêòðîäíóþ ïðîâîëîêó, ïî ñîñòàâó àíàëîãè÷íóþ îñíîâíîìó ìåòàëëó. Îäíèì èç îñíîâíûõ äåôåêòîâ ìåòàëëà øâà ïðè ñâàðêå òèòàíà è åãî ñïëàâîâ ÿâëÿåòñÿ ïîðèñòîñòü. ×àñòî âñòðå÷àåòñÿ òàêæå îáðàçîâàíèå õîëîäíûõ òðåùèí, âîçíèêàþùèõ ïðè ïîíèæåííîé ïëàñòè÷íîñòè âñëåäñòâèå íàñûùåíèÿ ìåòàëëà ãàçàìè, â ïåðâóþ î÷åðåäü âîäîðîäîì, ïðè÷åì õîëîäíûå òðåùèíû â òàêèõ ñîåäèíåíèÿõ ìî237
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж ãóò îáðàçîâûâàòüñÿ ïðè õðàíåíèè ñâàðíûõ êîíñòðóêöèé. Ñ öåëüþ ïðåäóïðåæäåíèÿ ïîð ïðè ñâàðêå òèòàíîâ è åãî ñïëàâîâ èñïîëüçóþò ðàçëè÷íûå ñïîñîáû: • óìåíüøåíèå êîëè÷åñòâà àäñîðáèðîâàííîé âëàãè íà êðîìêàõ ñâàðèâàåìûõ äåòàëåé è ïîâåðõíîñòè ñâàðî÷íîé ïðîâîëîêè, à òàêæå ñîçäàíèå óñëîâèé äëÿ óäàëåíèÿ âëàãè èç çîíû ñâàðêè äî ôîðìèðîâàíèÿ ñâàðî÷íîé âàííû; • èñïîëüçîâàíèå ðåæèìîâ ñâàðêè, îáåñïå÷èâàþùèõ íàèáîëåå ïîëíîå óäàëåíèå èç ñâàðî÷íîé âàííû âîäîðîäà; • ñâÿçûâàíèå è èíòåíñèôèêàöèÿ âûäåëåíèÿ âîäîðîäà èç ñâàðî÷íîé âàííû ñ èñïîëüçîâàíèåì ôëþñîâ. Ñíèæåíèå êîëè÷åñòâà àäñîðáèðîâàííîé âëàãè äîñòèãàåòñÿ çà ñ÷åò ïîâûøåíèÿ ÷èñòîòû îáðàáîòêè, à òàêæå ðåãëàìåíòàöèè óñëîâèé è ñðîêà õðàíåíèÿ ïîäãîòîâëåííûõ ê ñâàðêå äåòàëåé. Äðóãèì íàïðàâëåíèåì ñíèæåíèÿ ïîðèñòîñòè èç-çà àäñîðáèðîâàííîé âëàãè ìîæåò áûòü ïðåäîòâðàùåíèå ôîðìèðîâàíèÿ çàìêíóòûõ ïîëîñòåé â çîíå ñòûêà. Ýòî äîñòèãàåòñÿ ïðè ñâàðêå ñ ãàðàíòèðîâàííûì çàçîðîì. Íàèáîëåå ýôôåêòèâíî ïðèìåíåíèå ôëþñîâ íà îñíîâå ãàëîãåíîâ. Ïðè àðãîíîäóãîâîé ñâàðêå ôëþñîì ïîêðûâàþò òîðöîâûå ïîâåðõíîñòè ñâàðèâàåìûõ êðîìîê òîí÷àéøèì ñëîåì â âèäå ïàñòû, çàìåøàííîé íà ñïèðòå. Äëÿ ñîåäèíåíèÿ äåòàëåé èç òèòàíîâûõ ñïëàâîâ ïðèìåíÿþò îñíîâíûå ñïîñîáû ñâàðêè ïëàâëåíèåì (äóãîâóþ ñ ìåñòíîé èëè îáùåé çàùèòîé â èíåðòíûõ ãàçàõ, ïîä ôëþñîì, ýëåêòðîøëàêîâóþ è äð.). Ïðè ñâàðêå â àòìîñôåðå èíåðòíûõ ãàçîâ íåïëàâÿùèìèñÿ è ïëàâÿùèìèñÿ ýëåêòðîäàìè èñïîëüçóþò àðãîí âûñøåãî ñîðòà èëè ãåëèé. Ïðè ñâàðêå ñ ìåñòíîé çàùèòîé èñïîëüçóþò ðàçëè÷íûå íàñàäêè, îáåñïå÷èâàþùèå çàùèòó îñíîâíîãî ìåòàëëà, íàãðåòîãî ñâûøå òåìïåðàòóðû 400 °Ñ. Çàùèòà ñîçäàåòñÿ íå òîëüêî ñ ëèöåâîé ñòîðîíû äåòàëè, íî è ñ îáðàòíîé ñòîðîíû ñîåäèíåíèÿ. Äëÿ ýòîãî èñïîëüçóþò ïîäêëàäêè èç ïîðèñòîãî ìàòåðèàëà èëè ñïåöèàëüíûõ êîíñòðóêöèé, îáåñïå÷èâàþùèõ ïîäâîä ãàçà ñ íèæíåé ñòîðîíû øâà. Íàèáîëåå ñòàáèëüíîé çàùèòîé ÿâëÿåòñÿ îáùàÿ. Î êà÷åñòâå çàùèòû çîíû ñâàðêè ìîæíî ñóäèòü ïî âíåøíåìó âèäó ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé. Ïðè õîðîøåé çàùèòå ïîâåðõíîñòü ìåòàëëà â çîíå ñâàðêè èìååò ñåðåáðèñòûé öâåò. Ïðè íåäîñòàòî÷íîé çàùèòå ïîÿâëÿþòñÿ öâåòà ïîáåæàëîñòè, à ïðè ïëîõîé — ñåðûå è áóðûå íàëåòû. Ñâàðêó íåïëàâÿùèìñÿ ýëåêòðîäîì âûïîëíÿþò íà ïîñòîÿííîì òîêå ïðÿìîé ïîëÿðíîñòè. Äëÿ ïîâûøåíèÿ ñòàáèëüíîñòè ïðîöåññà èñïîëüçóþò ëàíòàíèðîâàííûå âîëüôðàìîâûå ýëåêòðîäû. Äëÿ óìåíüøåíèÿ ïåðåãðåâà ìåòàëëà â çîíå òåðìè÷åñêîãî âëèÿíèÿ è óëó÷øåíèÿ ôîðìèðîâàíèÿ øâà èñïîëüçóþò èìïóëüñíîå ïèòàíèå äóãè. Ñâàðêó ïëàâÿùèìñÿ ýëåêòðîäîì âûïîëíÿþò íà ïîñòîÿííîì òîêå îáðàòíîé ïîëÿðíîñòè íà ðåæèìàõ, îáåñïå÷èâàþùèõ ìåëêîêàïåëüíûé ïåðåíîñ ìåòàëëà. Ïðè ñâàðêå íàáëþäàåòñÿ çàìåòíîå ðàçáðûç238
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж ãèâàíèå. Áîëåå áëàãîïðèÿòíîå èìïóëüñíîå ïèòàíèå äóãè, îáåñïå÷èâàþùåå õîðîøåå ôîðìèðîâàíèå øâîâ, ñíèæàþùåå ðàçáðûçãèâàíèå è óëó÷øàþùåå çàùèòó. Ïðè ñâàðêå ïëàâÿùèìñÿ ýëåêòðîäîì èç-çà îòíîñèòåëüíî áîëüøîãî ýëåêòðîñîïðîòèâëåíèÿ òèòàíà óñòàíàâëèâàþò ìàëûé âûëåò ýëåêòðîäà.  íåêîòîðûõ ñëó÷àÿõ äëÿ ïðåäóïðåæäåíèÿ îáðàçîâàíèÿ ïîð ñâàðêó â àòìîñôåðå èíåðòíûõ ãàçîâ îñóùåñòâëÿþò ñ ïðèìåíåíèåì ãàëîãåíèäíûõ ôëþñîâ, íàíîñèìûõ íà òîðöîâûå ïîâåðõíîñòè ñâàðèâàåìûõ êðîìîê. Äëÿ ñâàðêè ïîä ôëþñîì ïðèìåíÿþò áåñêèñëîðîäíûå ôòîðèäíûå ôëþñû ñåðèè ÀÍÒ. Ìàðêó ôëþñà âûáèðàþò â çàâèñèìîñòè îò òîëùèíû ñâàðèâàåìîãî ìåòàëëà. Ñâàðêó îñóùåñòâëÿþò íà ïîñòîÿííîì òîêå îáðàòíîé ïîëÿðíîñòè íà ìåäíîé, ôëþñîìåäíîé ïîäêëàäêå èëè ôëþñîâîé ïîäóøêå. Ôëþñ ïåðåä ñâàðêîé ïðîêàëèâàþò ïðè òåìïåðàòóðå 200 ¾ 300 °Ñ. Ïðè ýëåêòðîøëàêîâîé ñâàðêå òèòàíà è åãî ñïëàâîâ äëÿ øâîâ íåáîëüøîé ïðîòÿæåííîñòè èñïîëüçóþò ïëàñòèí÷àòûå ýëåêòðîäû òîëùèíîé 8 ¾ 12 ìì è øèðèíîé, ðàâíîé òîëùèíå ñâàðèâàåìîãî ìåòàëëà. Ïëàñòèí÷àòûé ýëåêòðîä âûïîëíÿþò èç ìåòàëëà, ïî õèìè÷åñêîìó ñîñòàâó àíàëîãè÷íîìó ñîñòàâó ñâàðèâàåìîãî ìåòàëëà. Ñâàðíûå ñîåäèíåíèÿ, âûïîëíåííûå ýëåêòðîøëàêîâîé ñâàðêîé, èìåþò êðóïíîêðèñòàëëè÷åñêóþ ñòðóêòóðó. Îäíàêî â áîëüøèíñòâå ñëó÷àåâ èõ ïðî÷íîñòíûå ñâîéñòâà áëèçêè ê îñíîâíîìó ìåòàëëó ïðè õîðîøåé ïëàñòè÷íîñòè. 20.5. Сварка меди и ее сплавов Ìåäü îòíîñÿò ê òÿæåëûì öâåòíûì ìåòàëëàì, åå ïëîòíîñòü ñîñòàâëÿåò 8,9 ã/ñì3, ÷òî âûøå, ÷åì ó æåëåçà. Áëàãîäàðÿ âûñîêîé ýëåêòðîïðîâîäíîñòè, òåïëîïðîâîäíîñòè è êîððîçèîííîé ñòîéêîñòè ìåäü çàíÿëà ïðî÷íîå ìåñòî â ýëåêòðîïðîìûøëåííîñòè, ïðèáîðíîé òåõíèêå è õèìè÷åñêîì ìàøèíîñòðîåíèè. Ìåäü è ìíîãèå åå ñïëàâû ïðèìåíÿþò äëÿ èçãîòîâëåíèÿ ðàçíîîáðàçíîé àïïàðàòóðû, êðèîãåííîé òåõíèêè. Ïðîìûøëåííîñòü âûïóñêàåò ìåäü ìàðîê Ì0 (íå ìåíåå 99,95 % Cu), Ì1 (íå ìåíåå 99,90 % Cu) è äð. ×èñòàÿ ìåäü õîðîøî îáðàáàòûâàåòñÿ äàâëåíèåì â õîëîäíîì è ãîðÿ÷åì ñîñòîÿíèè, ìàëî÷óâñòâèòåëüíà ê èçìåíåíèÿì íèçêèõ òåìïåðàòóð. Ïðè ïîâûøåíèè òåìïåðàòóðû ïðî÷íîñòíûå ñâîéñòâà ìåäè èçìåíÿþòñÿ â øèðîêèõ ïðåäåëàõ.  ìàøèíîñòðîåíèè ïîëó÷èëè ðàñïðîñòðàíåíèå ñïëàâû íà îñíîâå ìåäè — ëàòóíè è áðîíçû, êîòîðûå èìåþò ëó÷øèå ïðî÷íîñòíûå è òåõíîëîãè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè. Ëàòóíè — ñïëàâû ìåäè ñ öèíêîì. Èõ ïîäðàçäåëÿþò íà äâå ãðóïïû: ïðîñòûå (îäíîôàçíûå) è ìíîãîêîìïîíåíòíûå (ñïåöèàëüíûå). Îäíîôàçíûå ëàòóíè (íå áîëåå 39 % Zn) èìåþò α-ñòðóêòóðó è íàçûâàþòñÿ α-ëàòóíÿìè. Îíè ïëàñòè÷íû, õîðîøî äåôîðìèðóþòñÿ â õîëîäíîì è ãîðÿ÷åì ñîñòîÿíèè. Ëàòóíè ñ ñîäåðæàíèåì áîëåå 39 % Zn èìåþò (α + β)-ñòðóêòó239
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж ðû, áîëåå òâåðäûå è ïðî÷íûå, â ñâàðíûõ êîíñòðóêöèÿõ ïðèìåíÿþòñÿ ðåäêî. Áðîíçû — ñïëàâû ìåäè ñ îëîâîì, àëþìèíèåì, ìàðãàíöåì, æåëåçîì è äðóãèìè ýëåìåíòàìè. Áðîíçû, ó êîòîðûõ îñíîâíûì ëåãèðóþùèì ýëåìåíòîì ÿâëÿåòñÿ îëîâî, íàçûâàþò îëîâÿííûìè áðîíçàìè (ÁðÎÔ6,5-0,4; ÁðÎÔ4-0,25 è äð.). Îñòàëüíûå áðîíçû â çàâèñèìîñòè îò îñíîâíîãî ëåãèðóþùåãî êîìïîíåíòà íàçûâàþò àëþìèíèåâûìè, êàäìèåâûìè è ò. ä.  îòäåëüíóþ ãðóïïó âûäåëÿþòñÿ ñïëàâû ìåäè ñ íèêåëåì — ìåëüõèîðû, â êà÷åñòâå ëåãèðóþùåãî êîìïîíåíòà ñîäåðæàùèå íèêåëü, íàïðèìåð ÌÍ20 (20 % Ni), è íåéçèëüáåðû — ñïëàâû ñ íèêåëåì è öèíêîì, íàïðèìåð ÌÍö19-20 (19 % Ni è 20 % Zn).  íèõ ìîãóò ââîäèòüñÿ è äðóãèå ýëåìåíòû, òàêèå ñïëàâû ïîëó÷èëè íàçâàíèå ñïåöèàëüíûõ ìåëüõèîðîâ è íåéçèëüáåðîâ. Ñïëàâû ýòîé ãðóïïû îáëàäàþò ïîâûøåííîé êîððîçèîííîé óñòîé÷èâîñòüþ è ïðèìåíÿþòñÿ â ñóäîâîé è õèìè÷åñêîé àïïàðàòóðå. Ìåäü è åå ñïëàâû ñâàðèâàþòñÿ ìíîãèìè ñïîñîáàìè. Ïðè îöåíêå ñâàðèâàåìîñòè íåîáõîäèìî ó÷èòûâàòü, ÷òî ìåäü è åå ñïëàâû îòëè÷àþòñÿ îò áîëüøèíñòâà äðóãèõ êîíñòðóêöèîííûõ ìàòåðèàëîâ áîëåå âûñîêîé òåïëîïðîâîäíîñòüþ (â 6 ðàç âûøå, ÷åì ó æåëåçà), êîýôôèöèåíòîì òåïëîâîãî ðàñøèðåíèÿ (â 1,5 ðàçà áîëüøå, ÷åì ó ñòàëè) è âåëè÷èíîé óñàäêè ïðè çàòâåðäåâàíèè (â 2 ðàçà áîëüøå, ÷åì ó ñòàëè). Ìåäü è åå ñïëàâû ñêëîííû ê ïîðèñòîñòè è âîçíèêíîâåíèþ êðèñòàëëèçàöèîííûõ òðåùèí, àêòèâíî ïîãëîùàþò ãàçû, îñîáåííî êèñëîðîä è âîäîðîä, êîòîðûå îêàçûâàþò âðåäíîå âëèÿíèå íà ïðî÷íîñòíûå è òåõíîëîãè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè. Êèñëîðîä ðàñòâîðèì â òâåðäîé ìåäè. Ïðè ïîâûøåíèè òåìïåðàòóðû ìåäü àêòèâíî îêèñëÿåòñÿ, îáðàçóÿ îêñèä ìåäè Cu2O, êîòîðûé ïðè çàòâåðäåâàíèè îáðàçóåò ñ ìåäüþ ýâòåêòèêó Cu — Cu2O. Ðàñïîëàãàÿñü ïî ãðàíèöàì çåðåí, ýâòåêòèêà ñíèæàåò êîððîçèîííóþ ñòîéêîñòü è ïëàñòè÷íîñòü ìåäè. Ïðè ñîäåðæàíèè â ìåäè êèñëîðîäà áîëåå 0,1 % çàòðóäíÿþòñÿ ïðîöåññû ãîðÿ÷åé äåôîðìàöèè, ñâàðêè è äðóãèõ âèäîâ ãîðÿ÷åé îáðàáîòêè. Âîäîðîä õîðîøî ðàñòâîðÿåòñÿ â æèäêîé ìåäè.  çàòâåðäåâøåì ìåòàëëå ðàñòâîðèìîñòü âîäîðîäà íåçíà÷èòåëüíà. Ñ ïîâûøåíèåì òåìïåðàòóðû ðàñòâîðèìîñòü âîäîðîäà âîçðàñòàåò, îñîáåííî ïðè ïåðåõîäå â æèäêîå ñîñòîÿíèå. Àçîò èìååò ìàëîå ñðîäñòâî ê ìåäè è íåðàñòâîðèì â íåé. Íàñûùåíèå ìåòàëëà øâà ãàçàìè ìîæåò áûòü ïðåäïîñûëêîé ê îáðàçîâàíèþ ïîðèñòîñòè. Ïîðèñòîñòü â øâàõ ìîãóò âûçûâàòü âîäÿíûå ïàðû, ïîÿâèâøèåñÿ â ìåòàëëå â ðåçóëüòàòå ðåàêöèè ñ êèñëîðîäîì îêñèäà ìåäè Cu2O. Âîäÿíûå ïàðû, íàêàïëèâàÿñü â ìèêðîäåôåêòàõ ìåòàëëà, ñîçäàþò â íèõ äàâëåíèå, ðàçðóøàþùåå ìåòàëë ñ îáðàçîâàíèåì ìèêðîòðåùèí. Ýòî ÿâëåíèå íîñèò íàçâàíèå âîäîðîäíîé áîëåçíè ìåäè. Âîçíèêíîâåíèå ïîð è ìèêðîòðåùèí ìîæåò áûòü ñâÿçàíî è ñ óñàäî÷íûìè ÿâëåíèÿìè, ïðîòåêàþùèìè â ïðîöåññå êðèñòàëëèçàöèè ñâàðíîãî øâà. Íèçêàÿ ñòîéêîñòü ìåäè è åå ñïëàâîâ 240
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж ïðîòèâ âîçíèêíîâåíèÿ ïîð â øâàõ â îñíîâíîì îáóñëîâëåíà àêòèâíûì âçàèìîäåéñòâèåì ìåäè ñ âîäîðîäîì è ïðîòåêàíèåì ïðè ýòîì ñîïóòñòâóþùèõ ïðîöåññîâ (îáðàçîâàíèå âîäÿíûõ ïàðîâ, âûäåëåíèå ãàçîîáðàçíîãî âîäîðîäà). Ìåäü è åå ñïëàâû ïðè ñâàðêå ïîäâåðæåíû îáðàçîâàíèþ ãîðÿ÷èõ òðåùèí. Ýòî îáóñëîâëåíî âûñîêèì çíà÷åíèåì êîýôôèöèåíòà òåïëîâîãî ðàñøèðåíèÿ, áîëüøîé âåëè÷èíîé ëèòåéíîé óñàäêè ïðè çàòâåðäåâàíèè è âûñîêîé òåïëîïðîâîäíîñòüþ â ñî÷åòàíèè ñ íàëè÷èåì â ìåäè è åå ñïëàâàõ âðåäíûõ ïðèìåñåé (êèñëîðîäà, ñóðüìû, âèñìóòà, ñåðû, ñâèíöà), êîòîðûå îáðàçóþò ñ ìåäüþ ëåãêîïëàâêèå ýâòåêòèêè. Ïðè çàòâåðäåâàíèè ìåòàëëà øâà ýâòåêòèêè ñîñðåäîòà÷èâàþòñÿ ïî ãðàíèöàì êðèñòàëëèòîâ, ñíèæàÿ ìåæêðèñòàëëèòíóþ ïðî÷íîñòü. Äëÿ îáåñïå÷åíèÿ âûñîêèõ ñâîéñòâ ìåòàëëà êîíöåíòðàöèþ ïðèìåñåé â ìåäè îãðàíè÷èâàþò. Íàïðèìåð, â ìåäè äîïóñêàåòñÿ íå áîëåå 0,005 % ñóðüìû, 0,005 % âèñìóòà, 0,004 % ñåðû. Ïðè ñâàðêå ìåäè è åå ñïëàâîâ â øâàõ ôîðìèðóåòñÿ êðóïíîêðèñòàëëè÷åñêàÿ ñòðóêòóðà. Ýòî ñâÿçàíî ñ òåì, ÷òî âûñîêàÿ òåïëîïðîâîäíîñòü ìåäè è åå ñïëàâîâ ïðè ñâàðêå ñïîñîáñòâóåò èíòåíñèâíîìó ðàñïðîñòðàíåíèþ òåïëîòû îò öåíòðà ñâàðíîãî øâà â îñíîâíîé ìåòàëë. Ïðè ýòîì ñîçäàþòñÿ áëàãîïðèÿòíûå óñëîâèÿ äëÿ íàïðàâëåííîé êðèñòàëëèçàöèè îò çîíû ñïëàâëåíèÿ â ãëóáü ñâàðî÷íîé âàííû.  øâå êðèñòàëëèòû âûòÿãèâàþòñÿ â íàïðàâëåíèè òåïëîâîãî ïîòîêà, îáðàçóÿ êðóïíîçåðíèñòóþ ñòîëá÷àòóþ ñòðóêòóðó. Èíòåíñèâíîå ðàñïðîñòðàíåíèå òåïëîòû â îñíîâíîé ìåòàëë ïðè ñâàðêå ñïîñîáñòâóåò òàêæå ðîñòó çåðíà â çîíå òåðìè÷åñêîãî âëèÿíèÿ. Îñíîâíûìè òðóäíîñòÿìè ïðè ñâàðêå ìåäè ÿâëÿþòñÿ ëåãêàÿ îêèñëÿåìîñòü â ðàñïëàâëåííîì ñîñòîÿíèè, ÷òî ñïîñîáñòâóåò îáðàçîâàíèþ ãîðÿ÷èõ òðåùèí; âëèÿíèå âðåäíûõ ïðèìåñåé, óñóãóáëÿþùèõ ñêëîííîñòü ê òðåùèíîîáðàçîâàíèþ è îõðóï÷èâàíèþ ìåòàëëà øâîâ; âûñîêàÿ ÷óâñòâèòåëüíîñòü ê âðåäíîìó âëèÿíèþ âîäîðîäà; ñêëîííîñòü ê ðîñòó çåðíà è ñâÿçàííîìó ñ ýòèì îõðóï÷èâàíèþ ïîä âëèÿíèåì ñâàðî÷íîãî íàãðåâà â çîíå òåðìè÷åñêîãî âëèÿíèÿ. Äîïîëíèòåëüíûìè òåõíîëîãè÷åñêèìè òðóäíîñòÿìè ïðè ñâàðêå ìåäè ÿâëÿþòñÿ âûñîêàÿ òåïëîïðîâîäíîñòü, âûñîêèé êîýôôèöèåíò òåïëîâîãî ðàñøèðåíèÿ, æèäêîòåêó÷åñòü. Ñïîñîáû è òåõíîëîãèþ ñâàðêè âûáèðàþò ñ ó÷åòîì ðàññìîòðåííûõ îñîáåííîñòåé. Îäíà èç ãëàâíûõ çàäà÷ çàêëþ÷àåòñÿ â òîì, ÷òîáû íå äîïóñòèòü îáðàçîâàíèÿ îêñèäà Cu2O è íåéòðàëèçîâàòü åãî âðåäíîå âëèÿíèå. Ñ ýòîé öåëüþ äëÿ çàùèòû èñïîëüçóþò èíåðòíûé ãàç, ôëþñû è ïîêðûòèÿ, ñîäåðæàùèå áîðíûå ñîåäèíåíèÿ (áóðà, áîðíûé àíãèäðèä, áîðíàÿ êèñëîòà), è ñâàðî÷íûå ïðîâîëîêè ñ àêòèâíûìè ðàñêèñëèòåëÿìè, íàïðèìåð ïðîâîëîêó ÁðÊÌö3-1, ñîäåðæàùóþ êðåìíèé è ìàðãàíåö.  ñâÿçè ñ âûñîêîé òåïëîïðîâîäíîñòüþ ìåäè è åå ñïëàâîâ äëÿ îñóùåñòâëåíèÿ ìåñòíîãî ðàñïëàâëåíèÿ ïðè ñâàðêå íåîáõîäèìî ïðèìåíÿòü èñòî÷íèêè íàãðåâà ñ âûñîêîé òåïëîâîé ìîùíîñòüþ è êîí241
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж öåíòðàöèåé ýíåðãèè â ïÿòíå íàãðåâà. Èç-çà áûñòðîãî îòâîäà òåïëîòû óõóäøàåòñÿ ôîðìèðîâàíèå øâà, âîçðàñòàåò ñêëîííîñòü ê ïîÿâëåíèþ â íåì äåôåêòîâ (íàïëûâîâ, ïîäðåçîâ è äð.).  ñâÿçè ñ ýòèì ñâàðêó äåòàëåé òîëùèíîé ñâûøå 10¾ 15 ìì îáû÷íî âûïîëíÿþò ñ ïðåäâàðèòåëüíûì è ñîïóòñòâóþùèì íàãðåâîì. Èçäåëèÿ èç ìåäè ïîäîãðåâàþò äî 250¾ 300 °Ñ, ëàòóíåé — äî 300¾ 350 °Ñ, áðîíçû — äî 500¾ 600 °Ñ. Òîíêîëèñòîâûå êîíñòðóêöèè ñ òîëùèíîé ñòåíêè 1,5 ¾ 2,0 ìì ñâàðèâàþò âñòûê áåç ñêîñà êðîìîê èëè ñ îòáîðòîâêîé êðîìîê. Ëèñòû òîëùèíîé äî 5 ìì ìîæíî ñâàðèâàòü òàêæå áåç ñêîñà êðîìîê, íî ñ çàçîðîì äî 1,5 ìì. Äåòàëè áîëüøîé òîëùèíû ñâàðèâàþò ñî ñêîñîì êðîìîê. Îñíîâíûìè ñïîñîáàìè ñâàðêè ìåäè ÿâëÿþòñÿ ðó÷íàÿ äóãîâàÿ ïîêðûòûìè ýëåêòðîäàìè, àâòîìàòè÷åñêàÿ ïîä ôëþñîì, â çàùèòíûõ ãàçàõ ïëàâÿùèìñÿ è íåïëàâÿùèìñÿ ýëåêòðîäàìè. Ñâàðêó ïðîâîäÿò â íèæíåì ïîëîæåíèè íà ïîäêëàäêàõ èç ìåäè, ãðàôèòà, ôëþñîâîé ïîäóøêå. Ñîåäèíåíèÿ áîëüøèõ òîëùèí ñ óãëîâûìè øâàìè ðåêîìåíäóåòñÿ ñâàðèâàòü «â ëîäî÷êó».  êà÷åñòâå ïðèñàäî÷íîãî ìåòàëëà ïðèìåíÿþò ïðåññîâàííûå ïðóòêè èëè ïðîâîëîêó äèàìåòðîì 3 ¾ 10 ìì. Õèìè÷åñêèé ñîñòàâ ïðèñàäêè âûáèðàþò â çàâèñèìîñòè îò òðåáîâàíèé ê ñâàðíûì øâàì è ñïîñîáîâ ñâàðêè. Êîíñòðóêöèè èç ìåäè ñâàðèâàþò ñ ïðèñàäî÷íîé ïðîâîëîêîé àíàëîãè÷íîãî ñîñòàâà èëè ëåãèðîâàííîé ôîñôîðîì è êðåìíèåì äî 0,2¾ 0,3 %. Ïðè ââåäåíèè â ñâàðî÷íóþ âàííó ðàñêèñëèòåëåé ïðîèñõîäèò âîññòàíîâëåíèå Cu2O, è ìåòàëë øâà î÷èùàåòñÿ îò êèñëîðîäà. Äëÿ ïîâûøåíèÿ ïðî÷íîñòè øâà èñïîëüçóþò ïðèñàäêó, ëåãèðîâàííóþ äðóãèìè ýëåìåíòàìè. Âñå ëàòóíè õîðîøî ñâàðèâàþòñÿ àðãîíîäóãîâîé ñâàðêîé íåïëàâÿùèìñÿ âîëüôðàìîâûì ýëåêòðîäîì. Ïðè ñâàðêå ïðîñòûõ ëàòóíåé ïðèñàäêîé ðåêîìåíäóåòñÿ ñâàðî÷íàÿ ïðîâîëîêà èç àëþìèíèåâîé è êðåìíèåâîé áðîíçû. Ïðè ñâàðêå ñëîæíûõ ëàòóíåé è áðîíç ïðèñàäî÷íóþ ïðîâîëîêó èñïîëüçóþò òîãî æå ñîñòàâà, ÷òî è ñâàðèâàåìûé ìàòåðèàë. Äóãîâóþ ñâàðêó ïîêðûòûìè ýëåêòðîäàìè âûïîëíÿþò íà ïîñòîÿííîì òîêå îáðàòíîé ïîëÿðíîñòè, ñòðåìÿñü ïîääåðæèâàòü êîðîòêóþ äóãó áåç êîëåáàíèé êîíöà ýëåêòðîäà. Ñèëó òîêà âûáèðàþò â çàâèñèìîñòè îò äèàìåòðà ýëåêòðîäà èç ðàñ÷åòà Iñâ = (50 ¾ 60)dý. Ôèçè÷åñêèå è ìåõàíè÷åñêèå ñâîéñòâà øâîâ îáåñïå÷èâàþò ïîäáîðîì õèìè÷åñêîãî ñîcòàâà ýëåêòðîäíîãî ñòåðæíÿ è ïîêðûòèÿ. Àâòîìàòè÷åñêóþ ñâàðêó ïîä ôëþñîì âûïîëíÿþò íà ïîñòîÿííîì òîêå îáðàòíîé ïîëÿðíîñòè.  ñî÷åòàíèè ñ ýëåêòðîäíîé ïðîâîëîêîé Ì1 èñïîëüçóþò ôëþñû ÀÍ-348, ÎÑÖ-45, ÀÍ-26 è äð. Äóãîâàÿ ñâàðêà â çàùèòíûõ ãàçàõ (ðó÷íàÿ èëè àâòîìàòè÷åñêàÿ) ìîæåò áûòü âûïîëíåíà â ñðåäå àðãîíà, ãåëèÿ è èõ ñìåñåé âîëüôðàìîâûì ýëåêòðîäîì èëè ïëàâÿùåéñÿ ýëåêòðîäíîé ïðîâîëîêîé. Çàùèòíûì ãàçîì äëÿ ìåäè ìîæåò ñëóæèòü è àçîò, íî òðåáóåòñÿ åãî 242
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж ïðåäâàðèòåëüíàÿ òùàòåëüíàÿ î÷èñòêà îò ïàðîâ âëàãè. Ïðè ñâàðêå â êà÷åñòâå ïðèñàäî÷íîãî ìàòåðèàëà èñïîëüçóþò ñâàðî÷íóþ ïðîâîëîêó ÁðÕ0,7, ÁðÊÌö3-1 èëè ìåäü ìàðêè Ì1 ñ äîáàâêîé ôîñôîðà è êðåìíèÿ äî 0,1 ¾ 0,2 %. Ôîñôîð è êðåìíèé õîðîøî ðàñêèñëÿþò ñâàðî÷íóþ âàííó, ñíèæàþò ïîðèñòîñòü è îáåñïå÷èâàþò âûñîêèå ôèçèêî-ìåõàíè÷åñêèå ñâîéñòâà ñâàðíûõ øâîâ. Ïðè ñâàðêå ëàòóíåé ìàðîê Ë59, Ë63, Ë68 è äðóãèõ ðåêîìåíäóåòñÿ ïðèìåíÿòü ïðèñàäî÷íûé ìåòàëë, ëåãèðîâàííûé êðåìíèåì è æåëåçîì (ËÊ80-3, ËÌö59-0,2, ËÆÌö59-1-1, ÁðÊÌö3-1). Äëÿ ñâàðêè ñëîæíûõ ëàòóíåé è áðîíç ïðèñàäî÷íûé ìåòàëë âûáèðàþò àíàëîãè÷íûì îñíîâíîìó. Ñïåöèôè÷åñêîé îñîáåííîñòüþ ïðè ñâàðêå ëàòóíåé ÿâëÿåòñÿ èíòåíñèâíîå èñïàðåíèå öèíêà â ïðîöåññå ñâàðêè, òàê êàê òåìïåðàòóðà èñïàðåíèÿ öèíêà (907 °Ñ) áëèçêà ê òåìïåðàòóðå ïëàâëåíèÿ ëàòóíè (910 °Ñ). Ïðè ýòîì ñíèæàåòñÿ ñîäåðæàíèå öèíêà â ìåòàëëå øâà è óõóäøàþòñÿ ìåõàíè÷åñêèå ñâîéñòâà ñîåäèíåíèÿ. Êðîìå òîãî, ïàðû öèíêà îïàñíû äëÿ ðàáîòàþùåãî. Äëÿ óìåíüøåíèÿ âûãîðàíèÿ öèíêà öåëåñîîáðàçíû ñâàðêà íà ïîíèæåííîé ìîùíîñòè, ïðèìåíåíèå ïðèñàäî÷íîãî ìåòàëëà, ñîäåðæàùåãî êðåìíèé, êîòîðûé ñîçäàåò íà ïîâåðõíîñòè âàííû çàùèòíóþ îêñèäíóþ ïëåíêó SiO2, ïðåïÿòñòâóþùóþ èñïàðåíèþ öèíêà, èñïîëüçîâàíèå çàùèòíûõ ôëþñîâ. Ñïåöèôè÷åñêîé òðóäíîñòüþ ïðè ñâàðêå áðîíç ÿâëÿåòñÿ èõ ïîâûøåííàÿ æèäêîòåêó÷åñòü. Ïðè ñâàðêå áðîíç, ñîäåðæàùèõ àëþìèíèé, âîçíèêàþò òðóäíîñòè, âûçâàííûå îáðàçîâàíèåì îêñèäà àëþìèíèÿ Al2O3, ïîýòîìó ñïîñîáû è òåõíîëîãèþ âûïîëíåíèÿ ñâàðêè âûáèðàþò òàêèå æå, êàê è ïðè ñâàðêå àëþìèíèÿ, à ðåæèìû — õàðàêòåðíûå äëÿ ìåäíûõ ñïëàâîâ. Контрольные вопросы 1. Íàçîâèòå îòëè÷èÿ ñâîéñòâ öâåòíûõ ìåòàëëîâ îò ñòàëåé. 2. Êàê öâåòíûå ìåòàëëû âåäóò ñåáÿ â óñëîâèÿõ ñâàðêè? 3. Êàêèå òðóäíîñòè âîçíèêàþò ïðè ñâàðêå àëþìèíèÿ è ñïëàâîâ íà åãî îñíîâå? 4. ×åì îòëè÷àþòñÿ ìàãíèåâûå ñïëàâû îò àëþìèíèåâûõ ïî îòíîøåíèþ ê óñëîâèÿì ñâàðêè? 5. Êàêîâû îñîáåííîñòè ñâîéñòâ òèòàíà è åãî ñïëàâîâ? 6.  ÷åì çàêëþ÷àþòñÿ îñíîâíûå òðóäíîñòè ñâàðêè ïëàâëåíèåì òèòàíà è åãî ñïëàâîâ? 7.  ÷åì ñîñòîèò îòëè÷èå ñâîéñòâ ìåäè è åå ñïëàâîâ îò ñâîéñòâ äðóãèõ êîíñòðóêöèîííûõ ìàòåðèàëîâ? 8. Êàêèå òðóäíîñòè âîçíèêàþò ïðè ñâàðêå ìåäè è åå ñïëàâîâ? 9. Êàêèì îáðàçîì ïðîèñõîäèò óäàëåíèå îêñèäîâ ñ ïîâåðõíîñòè ñâàðî÷íîé âàííû ïðè àðãîíîäóãîâîé ñâàðêå àëþìèíèåâûõ ñïëàâîâ âîëüôðàìîâûì ýëåêòðîäîì? 10. Ïî÷åìó íå ïðèìåíÿþò äóãîâóþ ñâàðêó ïîêðûòûìè ýëåêòðîäàìè äëÿ òèòàíîâûõ ñïëàâîâ? 243
ДЕФЕКТЫ И КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ 21.1. Общие сведения и организация контроля Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Гл а в а 21 Ïî ÃÎÑÒ 15467—79 êà÷åñòâî ïðîäóêöèè — ýòî ñîâîêóïíîñòü ñâîéñòâ ïðîäóêöèè, îáóñëîâëèâàþùèõ åå ïðèãîäíîñòü óäîâëåòâîðÿòü îïðåäåëåííûå ïîòðåáíîñòè â ñîîòâåòñòâèè ñ åå íàçíà÷åíèåì. Êà÷åñòâî ñâàðíûõ èçäåëèé çàâèñèò îò ñîîòâåòñòâèÿ ìàòåðèàëà òåõíè÷åñêèì óñëîâèÿì, ñîñòîÿíèÿ îáîðóäîâàíèÿ è îñíàñòêè, ïðàâèëüíîñòè è óðîâíÿ îòðàáîòêè òåõíîëîãè÷åñêîé äîêóìåíòàöèè, ñîáëþäåíèÿ òåõíîëîãè÷åñêîé äèñöèïëèíû, à òàêæå êâàëèôèêàöèè ðàáîòàþùèõ. Îáåñïå÷èòü âûñîêèå òåõíè÷åñêèå è ýêñïëóàòàöèîííûå ñâîéñòâà èçäåëèé ìîæíî òîëüêî ïðè óñëîâèè òî÷íîãî âûïîëíåíèÿ òåõíîëîãè÷åñêèõ ïðîöåññîâ è èõ ñòàáèëüíîñòè. Îñîáóþ ðîëü çäåñü èãðàþò ðàçëè÷íûå ñïîñîáû îáúåêòèâíîãî êîíòðîëÿ êàê ïðîèçâîäñòâåííûõ ïðîöåññîâ, òàê è ãîòîâûõ èçäåëèé. Ïðè ïðàâèëüíîé îðãàíèçàöèè òåõíîëîãè÷åñêîãî ïðîöåññà êîíòðîëü äîëæåí áûòü åãî íåîòúåìëåìîé ÷àñòüþ. Îáíàðóæåíèå äåôåêòîâ ñëóæèò ñèãíàëîì íå òîëüêî ê îòáðàêîâêå ïðîäóêöèè, íî è îïåðàòèâíîé êîððåêòèðîâêå òåõíîëîãèè. Ñâàðíûå êîíñòðóêöèè êîíòðîëèðóþò íà âñåõ ýòàïàõ èõ èçãîòîâëåíèÿ. Êðîìå òîãî, ñèñòåìàòè÷åñêè ïðîâåðÿþò ïðèñïîñîáëåíèÿ è îáîðóäîâàíèå. Ïðè ïðåäâàðèòåëüíîì êîíòðîëå ïîäâåðãàþòñÿ ïðîâåðêå îñíîâíûå è âñïîìîãàòåëüíûå ìàòåðèàëû, óñòàíàâëèâàåòñÿ èõ ñîîòâåòñòâèå ÷åðòåæó è òåõíè÷åñêèì óñëîâèÿì. Ïîñëå çàãîòîâèòåëüíûõ ðàáîò äåòàëè ïîäâåðãàþò ÷àùå âñåãî íàðóæíîìó îñìîòðó, ò. å. ïðîâåðÿþò âíåøíèé âèä äåòàëè, êà÷åñòâî ïîâåðõíîñòè, íàëè÷èå çàóñåíöåâ, òðåùèí, çàáîèí è ò. ï., à òàêæå èçìåðÿþò óíèâåðñàëüíûìè è ñïåöèàëüíûìè èíñòðóìåíòàìè, øàáëîíàìè, ñ ïîìîùüþ êîíòðîëüíûõ ïðèñïîñîáëåíèé. Îñîáåííî òùàòåëüíî êîíòðîëèðóþò ó÷àñòêè, ïîäâåðãàþùèåñÿ ñâàðêå. Ïðîôèëü êðîìîê, ïîäãîòîâëåííûõ ïîä ñâàðêó ïëàâëåíèåì, ïðîâåðÿþò ñïåöèàëüíûìè øàáëîíàìè, à êà÷åñòâî ïîäãîòîâêè ïîâåðõíîñòè — ñ ïîìîùüþ îïòè÷åñêèõ ïðèáîðîâ èëè ñïåöèàëüíûìè ìèêðîìåòðàìè. Âî âðåìÿ ñáîðêè è ïðèõâàòêè ïðîâåðÿþò ðàñïîëîæåíèå äåòàëåé äðóã îòíîñèòåëüíî äðóãà, âåëè÷èíó çàçîðîâ, ðàñïîëîæåíèå è ðàçìåð ïðèõâàòîê, îòñóòñòâèå òðåùèí, ïðîæîãîâ è äðóãèõ äåôåêòîâ â ìåñòàõ ïðèõâàòîê è ò. ä. Êà÷åñòâî ñáîðêè è ïðèõâàòêè îïðåäåëÿþò ãëàâíûì îáðàçîì íàðóæíûì îñìîòðîì è îáìåðîì. 244
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Íàèáîëåå îòâåòñòâåííûì ìîìåíòîì ÿâëÿåòñÿ òåêóùèé êîíòðîëü âûïîëíåíèÿ ñâàðêè. Îðãàíèçàöèÿ êîíòðîëÿ ñâàðî÷íûõ ðàáîò ìîæåò ïðîèçâîäèòüñÿ â äâóõ íàïðàâëåíèÿõ: êîíòðîëèðóþò ñàìè ïðîöåññû ñâàðêè ëèáî ïîëó÷åííûå èçäåëèÿ. Êîíòðîëü ïðîöåññîâ ïîçâîëÿåò ïðåäîòâðàòèòü ïîÿâëåíèå ñèñòåìàòè÷åñêèõ äåôåêòîâ è îñîáåííî ýôôåêòèâåí ïðè àâòîìàòèçèðîâàííîé ñâàðêå (àâòîìàòè÷åñêàÿ è ìåõàíèçèðîâàííàÿ äóãîâàÿ, ýëåêòðîøëàêîâàÿ è äð.). Ñóùåñòâóþò ñëåäóþùèå ñïîñîáû êîíòðîëÿ ñâàðî÷íûõ ïðîöåññîâ: ïî îáðàçöàì òåõíîëîãè÷åñêèõ ïðîá, ñ èñïîëüçîâàíèåì îáîáùàþùèõ ïàðàìåòðîâ, êîíòðîëü ïàðàìåòðîâ ðåæèìà ñâàðêè. Ïðè êîíòðîëå ïî îáðàçöàì òåõíîëîãè÷åñêèõ ïðîá ïåðèîäè÷åñêè èçãîòîâëÿþò îáðàçöû ñîåäèíåíèé èç ìåòàëëà òîé æå ìàðêè è òîëùèíû, ÷òî è ñâàðèâàåìîå èçäåëèå, è ïîäâåðãàþò èõ âñåñòîðîííåé ïðîâåðêå: âíåøíåìó îñìîòðó, èñïûòàíèÿì íà ïðî÷íîñòü ñîåäèíåíèé, ïðîñâå÷èâàíèþ ðåíòãåíîâñêèìè ëó÷àìè, ìåòàëëîãðàôè÷åñêîìó èññëåäîâàíèþ è ò. ä. Ê íåäîñòàòêàì òàêîãî ñïîñîáà êîíòðîëÿ ñëåäóåò îòíåñòè íåêîòîðîå ðàçëè÷èå ìåæäó îáðàçöîì è èçäåëèåì, à òàêæå âîçìîæíîñòü èçìåíåíèÿ ñâàðî÷íûõ óñëîâèé ñ ìîìåíòà èçãîòîâëåíèÿ îäíîãî îáðàçöà äî ìîìåíòà èçãîòîâëåíèÿ ñëåäóþùåãî. Ïðèìåíÿþò òàêæå êîíòðîëü ñ èñïîëüçîâàíèåì îáîáùàþùèõ ïàðàìåòðîâ, èìåþùèõ ïðÿìóþ ñâÿçü ñ êà÷åñòâîì ñâàðêè, íàïðèìåð èñïîëüçîâàíèå äèëàòîìåòðè÷åñêîãî ýôôåêòà â óñëîâèÿõ òî÷å÷íîé êîíòàêòíîé ñâàðêè. Îäíàêî â áîëüøèíñòâå ñëó÷àåâ ñâàðêè ïëàâëåíèåì íå âñåãäà óäàåòñÿ âûÿâèòü íàëè÷èå îáîáùàþùåãî ïàðàìåòðà, ïîçâîëÿþùåãî äîñòàòî÷íî íàäåæíî êîíòðîëèðîâàòü êà÷åñòâî ñîåäèíåíèé. Êîíòðîëü ïàðàìåòðîâ ðåæèìà ñâàðêè, íåïîñðåäñòâåííî îïðåäåëÿþùèõ ðåæèì ñâàðêè, øèðîêî ïðèìåíÿþò, òàê êàê â áîëüøèíñòâå ñëó÷àåâ íåò îïðåäåëåííûõ îáîáùàþùèõ ïàðàìåòðîâ äëÿ ïðîöåññîâ ñâàðêè ïëàâëåíèåì. Ïðè äóãîâîé ñâàðêå òàêèìè ïàðàìåòðàìè â ïåðâóþ î÷åðåäü ÿâëÿþòñÿ ñèëà òîêà, äóãîâîå íàïðÿæåíèå, ñêîðîñòü ñâàðêè, ñêîðîñòü ïîäà÷è ïðîâîëîêè è äð. Íåäîñòàòîê òàêîãî ïîäõîäà çàêëþ÷àåòñÿ â íåîáõîäèìîñòè êîíòðîëèðîâàíèÿ ìíîãèõ ïàðàìåòðîâ, êàæäûé èç êîòîðûõ â îòäåëüíîñòè íå ìîæåò õàðàêòåðèçîâàòü íåïîñðåäñòâåííî óðîâåíü êà÷åñòâà ïîëó÷àåìûõ ñîåäèíåíèé. Êîíòðîëü èçäåëèé ïðîèçâîäÿò ïîîïåðàöèîííî èëè ïîñëå îêîí÷àíèÿ èçãîòîâëåíèÿ. Ïîñëåäíèì ñïîñîáîì îáû÷íî êîíòðîëèðóþò íåñëîæíûå èçäåëèÿ. Êà÷åñòâî âûïîëíåíèÿ ñâàðêè íà èçäåëèè îöåíèâàþò ïî íàëè÷èþ íàðóæíûõ èëè âíóòðåííèõ äåôåêòîâ. Ðàçâèòèå ôèçèêè îòêðûëî áîëüøèå âîçìîæíîñòè äëÿ ñîçäàíèÿ âûñîêîýôôåêòèâíûõ ìåòîäîâ äåôåêòîñêîïèè ñ âûñîêîé ðàçðåøàþùåé ñïîñîáíîñòüþ, ïîçâîëÿþùèõ ïðîâåðèòü áåç ðàçðóøåíèÿ êà÷åñòâî ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé â îòâåòñòâåííûõ êîíñòðóêöèÿõ. 245
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж  çàâèñèìîñòè îò òîãî, íàðóøàåòñÿ èëè íå íàðóøàåòñÿ öåëîñòíîñòü ñâàðíîãî ñîåäèíåíèÿ ïðè êîíòðîëå, ðàçëè÷àþò íåðàçðóøàþùèå è ðàçðóøàþùèå ìåòîäû êîíòðîëÿ. 21.2. Дефекты сварных соединений и причины их возникновения  ïðîöåññå îáðàçîâàíèÿ ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé â ìåòàëëå øâà è çîíå òåðìè÷åñêîãî âëèÿíèÿ ìîãóò âîçíèêàòü ðàçëè÷íûå îòêëîíåíèÿ îò óñòàíîâëåííûõ íîðì è òåõíè÷åñêèõ òðåáîâàíèé, ïðèâîäÿùèå ê óõóäøåíèþ ðàáîòîñïîñîáíîñòè ñâàðíûõ êîíñòðóêöèé, ñíèæåíèþ èõ ýêñïëóàòàöèîííîé íàäåæíîñòè, óõóäøåíèþ âíåøíåãî âèäà èçäåëèÿ. Òàêèå îòêëîíåíèÿ íàçûâàþò äåôåêòàìè. Äåôåêòû ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé ðàçëè÷àþò ïî ïðè÷èíàì âîçíèêíîâåíèÿ è ìåñòó èõ ðàñïîëîæåíèÿ (íàðóæíûå è âíóòðåííèå).  çàâèñèìîñòè îò ïðè÷èí âîçíèêíîâåíèÿ èõ ìîæíî ðàçäåëèòü íà äâå ãðóïïû. Ê ïåðâîé ãðóïïå îòíîñÿò äåôåêòû, ñâÿçàííûå ñ ìåòàëëóðãè÷åñêèìè è òåïëîâûìè ÿâëåíèÿìè, ïðîèñõîäÿùèìè â ïðîöåññå îáðàçîâàíèÿ, ôîðìèðîâàíèÿ è êðèñòàëëèçàöèè ñâàðî÷íîé âàííû è îñòûâàíèÿ ñâàðíîãî ñîåäèíåíèÿ (ãîðÿ÷èå è õîëîäíûå òðåùèíû â ìåòàëëå øâà è îêîëîøîâíîé çîíå, ïîðû, øëàêîâûå âêëþ÷åíèÿ, íåáëàãîïðèÿòíûå èçìåíåíèÿ ñâîéñòâ ìåòàëëà øâà è çîíû òåðìè÷åñêîãî âëèÿíèÿ). Êî âòîðîé ãðóïïå äåôåêòîâ, êîòîðûå íàçûâàþò äåôåêòàìè ôîðìèðîâàíèÿ øâîâ, îòíîñÿò äåôåêòû, ïðîèñõîæäåíèå êîòîðûõ ñâÿçàíî â îñíîâíîì ñ íàðóøåíèåì ðåæèìà ñâàðêè, íåïðàâèëüíîé ïîäãîòîâêîé è ñáîðêîé ýëåìåíòîâ êîíñòðóêöèè ïîä ñâàðêó, íåèñïðàâíîñòüþ îáîðóäîâàíèÿ, íåäîñòàòî÷íîé êâàëèôèêàöèåé ñâàðùèêà è äðóãèìè íàðóøåíèÿìè òåõíîëîãè÷åñêîãî ïðîöåññà. Ê äåôåêòàì ýòîé ãðóïïû îòíîñÿòñÿ íåñîîòâåòñòâèå øâîâ ðàñ÷åòíûì ðàçìåðàì, íåïðîâàðû, ïîäðåçû, ïðîæîãè, íàïëûâû, íåçàâàðåííûå êðàòåðû è äð. Âèäû äåôåêòîâ ïðèâåäåíû íà ðèñ. 21.1. Äåôåêòàìè ôîðìû è ðàçìåðîâ ñâàðíûõ øâîâ ÿâëÿþòñÿ èõ íåïîëíîìåðíîñòü, íåðàâíîìåðíûå øèðèíà è âûñîòà, áóãðèñòîñòü, ñåäëîâèíû, ïåðåòÿæêè è ò. ï. Ýòè äåôåêòû ñíèæàþò ïðî÷íîñòü è óõóäøàþò âíåøíèé âèä øâà. Ïðè÷èíû èõ âîçíèêíîâåíèÿ ïðè ìåõàíèçèðîâàííûõ ñïîñîáàõ ñâàðêè — êîëåáàíèÿ íàïðÿæåíèÿ â ñåòè, ïðîñêàëüçûâàíèå ïðîâîëîêè â ïîäàþùèõ ðîëèêàõ, íåðàâíîìåðíàÿ ñêîðîñòü ñâàðêè èç-çà ëþôòîâ â ìåõàíèçìå ïåðåìåùåíèÿ ñâàðî÷íîãî àâòîìàòà, íåïðàâèëüíûé óãîë íàêëîíà ýëåêòðîäà, ïðîòåêàíèå æèäêîãî ìåòàëëà â çàçîðû, èõ íåðàâíîìåðíîñòü ïî äëèíå ñòûêà è ò. ä. Äåôåêòû ôîðìû è ðàçìåðîâ øâîâ êîñâåííî óêàçûâàþò íà âîçìîæíîñòü îáðàçîâàíèÿ âíóòðåííèõ äåôåêòîâ â øâå. Íàïëûâû îáðàçóþòñÿ â ðåçóëüòàòå íàòåêàíèÿ æèäêîãî ìåòàëëà íà ïîâåðõíîñòü õîëîäíîãî îñíîâíîãî ìåòàëëà áåç ñïëàâëåíèÿ ñ íèì. Îíè ìîãóò áûòü ìåñòíûìè — â âèäå îòäåëüíûõ çàñòûâøèõ 246
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Ðèñ. 21.1. Âèäû äåôåêòîâ ñâàðíûõ øâîâ: à — îñëàáëåíèå øâà; á — íàïëûâ; ⠗ òðåùèíû; 㠗 ïîðû; ä — íåðàâíîìåðíîñòü øèðèíû; å — ïîäðåç; æ — íåïðîâàð; ç — øëàêîâûå âêëþ÷åíèÿ êàïåëü, à òàêæå èìåòü çíà÷èòåëüíóþ ïðîòÿæåííîñòü âäîëü øâà. ×àùå âñåãî íàïëûâû îáðàçóþòñÿ ïðè âûïîëíåíèè ãîðèçîíòàëüíûõ ñâàðíûõ øâîâ íà âåðòèêàëüíîé ïëîñêîñòè. Ïðè÷èíû îáðàçîâàíèÿ íàïëûâî⠗ áîëüøîé ñâàðî÷íûé òîê, ñëèøêîì äëèííàÿ äóãà, íåïðàâèëüíûé íàêëîí ýëåêòðîäà, áîëüøîé óãîë íàêëîíà èçäåëèÿ ïðè ñâàðêå íà ñïóñê. Ïðè âûïîëíåíèè êîëüöåâûõ øâîâ íàïëûâû îáðàçóþòñÿ ïðè íåäîñòàòî÷íîì èëè èçëèøíåì ñìåùåíèè ýëåêòðîäà ñ çåíèòà.  ìåñòàõ íàïëûâîâ ÷àñòî ìîãóò âûÿâëÿòüñÿ íåïðîâàðû, òðåùèíû è äð. Ïîäðåçû ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé ïðîäîëãîâàòûå óãëóáëåíèÿ (êàíàâêè), îáðàçîâàâøèåñÿ â îñíîâíîì ìåòàëëå âäîëü êðàÿ øâà. Îíè âîçíèêàþò â ðåçóëüòàòå áîëüøîãî ñâàðî÷íîãî òîêà è äëèííîé äóãè. Îñíîâíîé ïðè÷èíîé ïîäðåçîâ ïðè âûïîëíåíèè óãëîâûõ øâîâ ÿâëÿåòñÿ ñìåùåíèå ýëåêòðîäà â ñòîðîíó âåðòèêàëüíîé ñòåíêè. Ýòî âûçûâàåò çíà÷èòåëüíûé ðàçîãðåâ ìåòàëëà âåðòèêàëüíîé ñòåíêè è åãî ñòåêàíèå ïðè îïëàâëåíèè íà ãîðèçîíòàëüíóþ ñòåíêó. Ïîäðåçû ïðèâîäÿò ê îñëàáëåíèþ ñå÷åíèÿ ñâàðíîãî ñîåäèíåíèÿ è êîíöåíòðàöèè â íåì íàïðÿæåíèé, ÷òî ìîæåò ÿâèòüñÿ ïðè÷èíîé ðàçðóøåíèÿ. Ïðîæîãè — ýòî ñêâîçíûå îòâåðñòèÿ â øâå, îáðàçîâàííûå â ðåçóëüòàòå âûòåêàíèÿ ÷àñòè ìåòàëëà âàííû. Ïðè÷èíàìè èõ îáðàçîâàíèÿ ìîãóò áûòü áîëüøîé çàçîð ìåæäó ñâàðèâàåìûìè êðîìêàìè, íåäîñòàòî÷íîå ïðèòóïëåíèå êðîìîê, ÷ðåçìåðíûé ñâàðî÷íûé òîê, íåäîñòàòî÷íàÿ ñêîðîñòü ñâàðêè. Íàèáîëåå ÷àñòî ïðîæîãè îáðàçóþòñÿ ïðè ñâàðêå òîíêîãî ìåòàëëà è âûïîëíåíèè ïåðâîãî ïðîõîäà ìíîãîñëîéíîãî øâà. Ïðîæîãè ìîãóò òàêæå îáðàçîâûâàòüñÿ â ðåçóëüòàòå íåäîñòàòî÷íî ïëîòíîãî ïîäæàòèÿ ñâàðî÷íîé ïîäêëàäêè èëè ôëþñîâîé ïîäóøêè. Íåïðîâàðîì íàçûâàþò ìåñòíîå íåñïëàâëåíèå êðîìîê îñíîâíîãî ìåòàëëà èëè íåñïëàâëåíèå ìåæäó ñîáîé îòäåëüíûõ âàëèêîâ ïðè ìíîãîñëîéíîé ñâàðêå. Íåïðîâàðû óìåíüøàþò ñå÷åíèå øâà è âû247
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж çûâàþò êîíöåíòðàöèþ íàïðÿæåíèé â ñîåäèíåíèè, ÷òî ìîæåò ðåçêî ñíèçèòü ïðî÷íîñòü êîíñòðóêöèè. Ïðè÷èíû îáðàçîâàíèÿ íåïðîâàðî⠗ ïëîõàÿ çà÷èñòêà ìåòàëëà îò îêàëèíû, ðæàâ÷èíû è çàãðÿçíåíèé, ìàëûé çàçîð ïðè ñáîðêå, áîëüøîå ïðèòóïëåíèå, ìàëûé óãîë ñêîñà êðîìîê, íåäîñòàòî÷íûé ñâàðî÷íûé òîê, áîëüøàÿ ñêîðîñòü ñâàðêè, ñìåùåíèå ýëåêòðîäà îò öåíòðà ñòûêà. Íåïðîâàðû âûøå äîïóñòèìîé âåëè÷èíû ïîäëåæàò óäàëåíèþ è ïîñëåäóþùåé çàâàðêå. Òðåùèíû, òàê æå êàê è íåïðîâàðû, ÿâëÿþòñÿ íàèáîëåå îïàñíûìè äåôåêòàìè ñâàðíûõ øâîâ. Îíè ìîãóò âîçíèêàòü êàê â ñàìîì øâå, òàê è â îêîëîøîâíîé çîíå è ðàñïîëàãàòüñÿ âäîëü è ïîïåðåê øâà. Ïî ñâîèì ðàçìåðàì òðåùèíû ìîãóò áûòü ìàêðî- è ìèêðîñêîïè÷åñêèìè. Íà îáðàçîâàíèå òðåùèí âëèÿåò ïîâûøåííîå ñîäåðæàíèå óãëåðîäà, à òàêæå ïðèìåñè ñåðû è ôîñôîðà. Øëàêîâûå âêëþ÷åíèÿ, ïðåäñòàâëÿþùèå ñîáîé âêðàïëåíèÿ øëàêà â øâå, îáðàçóþòñÿ â ðåçóëüòàòå ïëîõîé çà÷èñòêè êðîìîê äåòàëåé è ïîâåðõíîñòè ñâàðî÷íîé ïðîâîëîêè îò îêñèäîâ è çàãðÿçíåíèé. Îíè âîçíèêàþò ïðè ñâàðêå äëèííîé äóãîé, íåäîñòàòî÷íîì ñâàðî÷íîì òîêå è ÷ðåçìåðíî áîëüøîé ñêîðîñòè ñâàðêè, à â ñëó÷àå ìíîãîñëîéíîé ñâàðêè — ïðè íåäîñòàòî÷íîé çà÷èñòêå øëàêîâ ñ ïðåäûäóùèõ ñëîåâ. Øëàêîâûå âêëþ÷åíèÿ îñëàáëÿþò ñå÷åíèå øâà è åãî ïðî÷íîñòü. Ãàçîâûå ïîðû ïîÿâëÿþòñÿ â ñâàðíûõ øâàõ ïðè íåäîñòàòî÷íîé ïîëíîòå óäàëåíèÿ ãàçîâ ïðè êðèñòàëëèçàöèè ìåòàëëà øâà. Ïðè÷èíû ïîð — ïîâûøåííîå ñîäåðæàíèå óãëåðîäà ïðè ñâàðêå ñòàëåé, çàãðÿçíåíèÿ íà êðîìêàõ, èñïîëüçîâàíèå âëàæíûõ ôëþñîâ, çàùèòíûõ ãàçîâ, âûñîêàÿ ñêîðîñòü ñâàðêè, íåïðàâèëüíûé âûáîð ïðèñàäî÷íîé ïðîâîëîêè. Ïîðû ìîãóò ðàñïîëàãàòüñÿ â øâå îòäåëüíûìè ãðóïïàìè, â âèäå öåïî÷åê èëè åäèíè÷íûõ ïóñòîò. Èíîãäà îíè âûõîäÿò íà ïîâåðõíîñòü øâà â âèäå âîðîíêîîáðàçíûõ óãëóáëåíèé, îáðàçóÿ òàê íàçûâàåìûå ñâèùè. Ïîðû òàêæå îñëàáëÿþò ñå÷åíèå øâà è åãî ïðî÷íîñòü, ñêâîçíûå ïîðû ïðèâîäÿò ê íàðóøåíèþ ãåðìåòè÷íîñòè ñîåäèíåíèé. Ìèêðîñòðóêòóðà øâà è çîíû òåðìè÷åñêîãî âëèÿíèÿ â çíà÷èòåëüíîé ñòåïåíè îïðåäåëÿþò ñâîéñòâà ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé è õàðàêòåðèçóåò èõ êà÷åñòâî. Ê äåôåêòàì ìèêðîñòðóêòóðû îòíîñÿò ñëåäóþùèå: ïîâûøåííîå ñîäåðæàíèå îêñèäîâ è ðàçëè÷íûõ íåìåòàëëè÷åñêèõ âêëþ÷åíèé, ìèêðîïîðû è ìèêðîòðåùèíû, êðóïíîçåðíèñòîñòü, ïåðåãðåâ, ïåðåæîã ìåòàëëà è äð. Ïåðåãðåâ õàðàêòåðèçóåòñÿ ÷ðåçìåðíûì óêðóïíåíèåì çåðíà è îãðóáëåíèåì ñòðóêòóðû ìåòàëëà. Áîëåå îïàñåí ïåðåæî㠗 íàëè÷èå â ñòðóêòóðå çåðåí ñ îêèñëåííûìè ãðàíèöàìè. Òàêîé ìåòàëë èìååò ïîâûøåííóþ õðóïêîñòü è íå ïîääàåòñÿ èñïðàâëåíèþ. Ïðè÷èíîé ïåðåæîãà ÿâëÿåòñÿ ïëîõàÿ çàùèòà ñâàðî÷íîé âàííû ïðè ñâàðêå, à òàêæå ñâàðêà íà ÷ðåçìåðíî áîëüøîé ñèëå òîêà. 248
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж 21.3. Методы неразрушающего контроля сварных соединений Ê íåðàçðóøàþùèì ìåòîäàì êîíòðîëÿ êà÷åñòâà ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé îòíîñÿò âíåøíèé îñìîòð, êîíòðîëü íà íåïðîíèöàåìîñòü (èëè ãåðìåòè÷íîñòü) êîíñòðóêöèé, êîíòðîëü äëÿ îáíàðóæåíèÿ äåôåêòîâ, âûõîäÿùèõ íà ïîâåðõíîñòü, êîíòðîëü ñêðûòûõ è âíóòðåííèõ äåôåêòîâ. Âíåøíèé îñìîòð è èçìåðåíèå ñâàðíûõ øâî⠗ íàèáîëåå ïðîñòûå è øèðîêî ðàñïðîñòðàíåííûå ñïîñîáû êîíòðîëÿ èõ êà÷åñòâà. Îíè ÿâëÿþòñÿ ïåðâûìè êîíòðîëüíûìè îïåðàöèÿìè ïî ïðèåìêå ãîòîâîãî ñâàðíîãî óçëà èëè èçäåëèÿ. Ýòèì âèäàì êîíòðîëÿ ïîäâåðãàþò âñå ñâàðíûå øâû íåçàâèñèìî îò òîãî, êàê îíè áóäóò èñïûòàíû â äàëüíåéøåì. Âíåøíèì îñìîòðîì ñâàðíûõ øâîâ âûÿâëÿþò íàðóæíûå äåôåêòû: íåïðîâàðû, íàïëûâû, ïîäðåçû, íàðóæíûå òðåùèíû è ïîðû, ñìåùåíèå ñâàðèâàåìûõ êðîìîê äåòàëåé è ò. ï. Âèçóàëüíûé îñìîòð ïðîèçâîäÿò êàê íåâîîðóæåííûì ãëàçîì, òàê è ñ ïðèìåíåíèåì ëóïû ñ 10-êðàòíûì óâåëè÷åíèåì. Îáìåðû ñâàðíûõ øâîâ ïîçâîëÿþò ñóäèòü î êà÷åñòâå ñâàðíîãî ñîåäèíåíèÿ: íåäîñòàòî÷íîå ñå÷åíèå øâà óìåíüøàåò åãî ïðî÷íîñòü, ñëèøêîì áîëüøîå — óâåëè÷èâàåò âíóòðåííèå íàïðÿæåíèÿ è äåôîðìàöèè. Ðàçìåðû ñå÷åíèÿ ãîòîâîãî øâà ïðîâåðÿþò ïî åãî ïàðàìåòðàì â çàâèñèìîñòè îò òèïà ñîåäèíåíèÿ. Ó ñòûêîâîãî øâà ïðîâåðÿþò åãî øèðèíó, âûñîòó, ðàçìåð âûïóêëîñòè ñî ñòîðîíû êîðíÿ øâà, â óãëîâîì — èçìåðÿþò êàòåò. Çàìåðåííûå ïàðàìåòðû äîëæíû ñîîòâåòñòâîâàòü òåõíè÷åñêèì óñëîâèÿì èëè ñòàíäàðòàì. Ðàçìåðû ñâàðíûõ øâîâ êîíòðîëèðóþò èçìåðèòåëüíûìè èíñòðóìåíòàìè èëè ñïåöèàëüíûìè øàáëîíàìè. Âíåøíèé îñìîòð è îáìåðû ñâàðíûõ øâîâ íå äàþò âîçìîæíîñòè îêîí÷àòåëüíî ñóäèòü î êà÷åñòâå ñâàðêè. Îíè óñòàíàâëèâàþò òîëüêî âíåøíèå äåôåêòû øâà è ïîçâîëÿþò îïðåäåëèòü èõ ñîìíèòåëüíûå ó÷àñòêè, êîòîðûå ìîãóò áûòü ïðîâåðåíû áîëåå òî÷íûìè ñïîñîáàìè. Ñâàðíûå øâû è ñîåäèíåíèÿ ðÿäà èçäåëèé è ñîîðóæåíèé äîëæíû îòâå÷àòü òðåáîâàíèÿì íåïðîíèöàåìîñòè (ãåðìåòè÷íîñòè) äëÿ ðàçëè÷íûõ æèäêîñòåé è ãàçîâ. Ó÷èòûâàÿ ýòî, âî ìíîãèõ ñâàðíûõ êîíñòðóêöèÿõ (åìêîñòè, òðóáîïðîâîäû, õèìè÷åñêàÿ àïïàðàòóðà è ò. ä.) ñâàðíûå øâû ïîäâåðãàþò êîíòðîëþ íà ãåðìåòè÷íîñòü. Ýòîò âèä êîíòðîëÿ ïðîèçâîäèòñÿ ïîñëå îêîí÷àíèÿ ìîíòàæà èëè èçãîòîâëåíèÿ êîíñòðóêöèè. Äåôåêòû, âûÿâëåííûå âíåøíèì îñìîòðîì, óñòðàíÿþòñÿ äî íà÷àëà èñïûòàíèé. Íåïðîíèöàåìîñòü ñâàðíûõ øâîâ êîíòðîëèðóþò ñëåäóþùèìè ìåòîäàìè: êàïèëëÿðíûì (êåðîñèíîì), õèìè÷åñêèì (àììèàêîì), ïóçûðüêîâûì (âîçäóøíûì èëè ãèäðàâëè÷åñêèì äàâëåíèåì), âàêóóìèðîâàíèåì èëè ãàçîýëåêòðè÷åñêèìè òå÷åèñêàòåëÿìè. 249
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Êîíòðîëü êåðîñèíîì îñíîâàí íà ôèçè÷åñêîì ÿâëåíèè êàïèëëÿðíîñòè, êîòîðîå çàêëþ÷àåòñÿ â ñïîñîáíîñòè êåðîñèíà ïîäíèìàòüñÿ ïî êàïèëëÿðíûì õîäàì — ñêâîçíûì ïîðàì è òðåùèíàì.  ïðîöåññå èñïûòàíèÿ ñâàðíûå øâû ïîêðûâàþòñÿ âîäíûì ðàñòâîðîì ìåëà ñ òîé ñòîðîíû, êîòîðàÿ áîëåå äîñòóïíà äëÿ îñìîòðà è âûÿâëåíèÿ äåôåêòîâ. Ïîñëå âûñóøèâàíèÿ îêðàøåííîé ïîâåðõíîñòè ñ îáðàòíîé ñòîðîíû øîâ îáèëüíî ñìà÷èâàþò êåðîñèíîì. Íåïëîòíîñòè øâîâ âûÿâëÿþò ïî íàëè÷èþ íà ìåëîâîì ïîêðûòèè ñëåäîâ ïðîíèêøåãî êåðîñèíà. Ïîÿâëåíèå îòäåëüíûõ ïÿòåí óêàçûâàåò íà ïîðû è ñâèùè, ïîëîñ — ñêâîçíûõ òðåùèí è íåïðîâàðîâ â øâå. Áëàãîäàðÿ âûñîêîé ïðîíèêàþùåé ñïîñîáíîñòè êåðîñèíà îáíàðóæèâàþòñÿ äåôåêòû ñ ïîïåðå÷íûì ðàçìåðîì 0,1 ìì è ìåíåå. Êîíòðîëü àììèàêîì îñíîâàí íà èçìåíåíèè îêðàñêè íåêîòîðûõ èíäèêàòîðîâ (ðàñòâîð ôåíîëôòàëåèíà, àçîòíîêèñëîé ðòóòè) ïîä âîçäåéñòâèåì ùåëî÷åé.  êà÷åñòâå êîíòðîëèðóþùåãî ðåàãåíòà ïðèìåíÿåòñÿ ãàç (àììèàê). Ïðè èñïûòàíèè íà îäíó ñòîðîíó øâà óêëàäûâàþò áóìàæíóþ ëåíòó, ñìî÷åííóþ 5 %-íûì ðàñòâîðîì èíäèêàòîðà, à ñ äðóãîé ñòîðîíû øîâ îáðàáàòûâàþò ñìåñüþ àììèàêà ñ âîçäóõîì. Àììèàê, ïðîíèêàÿ ÷åðåç íåïëîòíîñòè ñâàðíîãî øâà, îêðàøèâàåò èíäèêàòîð â ìåñòàõ çàëåãàíèÿ äåôåêòîâ. Êîíòðîëþ âîçäóøíûì äàâëåíèåì (ñæàòûì âîçäóõîì èëè äðóãèìè ãàçàìè) ïîäâåðãàþò ñîñóäû è òðóáîïðîâîäû, ðàáîòàþùèå ïîä äàâëåíèåì, à òàêæå ðåçåðâóàðû, öèñòåðíû è ò. ï. Ýòî èñïûòàíèå ïðîâîäÿò ñ öåëüþ ïðîâåðêè îáùåé ãåðìåòè÷íîñòè ñâàðíîãî èçäåëèÿ. Ìàëîãàáàðèòíûå èçäåëèÿ ïîëíîñòüþ ïîãðóæàþò â âàííó ñ âîäîé, ïîñëå ÷åãî â íåãî ïîäàþò ñæàòûé âîçäóõ ïîä äàâëåíèåì, íà 10¾ 20 % ïðåâûøàþùèì ðàáî÷åå. Êðóïíîãàáàðèòíûå êîíñòðóêöèè ïîñëå ïîäà÷è âíóòðåííåãî äàâëåíèÿ ïî ñâàðíûì øâàì ïîêðûâàþò ïåííûì èíäèêàòîðîì (îáû÷íî ðàñòâîð ìûëà). Î íàëè÷èè íåïëîòíîñòåé â øâàõ ñóäÿò ïî ïîÿâëåíèþ ïóçûðüêîâ âîçäóõà. Ïðè èñïûòàíèè ñæàòûì âîçäóõîì (ãàçàìè) ñëåäóåò ñîáëþäàòü ïðàâèëà áåçîïàñíîñòè. Êîíòðîëü ãèäðàâëè÷åñêèì äàâëåíèåì ïðèìåíÿþò ïðè ïðîâåðêå ïðî÷íîñòè è ïëîòíîñòè ðàçëè÷íûõ ñîñóäîâ, êîòëîâ, ïàðî-, âîäîè ãàçîïðîâîäîâ è äðóãèõ ñâàðíûõ êîíñòðóêöèé, ðàáîòàþùèõ ïîä èçáûòî÷íûì äàâëåíèåì. Ïåðåä èñïûòàíèåì ñâàðíîå èçäåëèå ïîëíîñòüþ ãåðìåòèçèðóþò âîäîíåïðîíèöàåìûìè çàãëóøêàìè. Çàòåì èçäåëèå çàïîëíÿþò âîäîé ïîä èçáûòî÷íûì äàâëåíèåì, â 1,5 — 2 ðàçà ïðåâûøàþùèì ðàáî÷åå, è âûäåðæèâàþò â òå÷åíèå çàäàííîãî âðåìåíè. Äåôåêòíûå ìåñòà îïðåäåëÿþò ïî ïðîÿâëåíèþ òå÷è, êàïåëü èëè óâëàæíåíèþ ïîâåðõíîñòè øâà. Âàêóóìíîìó êîíòðîëþ ïîäâåðãàþò ñâàðíûå øâû, êîòîðûå íåâîçìîæíî èñïûòàòü êåðîñèíîì, âîçäóõîì èëè âîäîé è äîñòóï ê êîòîðûì âîçìîæåí òîëüêî ñ îäíîé ñòîðîíû. Åãî øèðîêî ïðèìåíÿþò ïðè ïðîâåðêå ñâàðíûõ øâîâ äíèù ðåçåðâóàðîâ, ãàçãîëüäåðîâ è äðóãèõ ëèñòîâûõ êîíñòðóêöèé. Ñóùíîñòü ìåòîäà çàêëþ÷àåòñÿ 250
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж â ñîçäàíèè âàêóóìà íà îäíîé ñòîðîíå êîíòðîëèðóåìîãî ó÷àñòêà ñâàðíîãî øâà è ðåãèñòðàöèè íà ýòîé æå ñòîðîíå øâà ïðîíèêíîâåíèÿ âîçäóõà ÷åðåç èìåþùèåñÿ íåïëîòíîñòè. Êîíòðîëü âåäåòñÿ ñ ïîìîùüþ ïåðåíîñíîé âàêóóì-êàìåðû, êîòîðóþ óñòàíàâëèâàþò íà íàèáîëåå äîñòóïíîé ñòîðîíå ñâàðíîãî ñîåäèíåíèÿ, ïðåäâàðèòåëüíî ñìî÷åííîé ìûëüíûì ðàñòâîðîì (ðèñ. 21.2).  çàâèñèìîñòè îò ôîðìû êîíòðîëèðóåìîãî èçäåëèÿ è òèïà ñîåäèíåíèÿ ìîãóò ïðèìåíÿòüñÿ ïëîñêèå, óãëîâûå è ñôåðè÷åñêèå âàêóóì-êàìåðû. Äëÿ ñîçäàíèÿ âàêóóìà â íèõ ïðèìåíÿþò ñïåöèàëüíûå âàêóóì-íàñîñû. Ëþìèíåñöåíòíûé êîíòðîëü, íàçûâàåìûé òàêæå êàïèëëÿðíîé äåôåêòîñêîïèåé, ïðîâîäÿò ñ ïîìîùüþ ñïåöèàëüíûõ æèäêîñòåé, êîòîðûå íàíîñÿò íà êîíòðîëèðóåìóþ ïîâåðõíîñòü èçäåëèÿ. Ýòè æèäêîñòè, îáëàäàþùèå áîëüøîé ñìà÷èâàþùåé ñïîñîáíîñòüþ, ïðîíèêàþò â ìåëü÷àéøèå ïîâåðõíîñòíûå äåôåêòû — òðåùèíû, ïîðû, íåïðîâàðû. Ëþìèíåñöåíòíûé êîíòðîëü îñíîâàí íà ñâîéñòâå íåêîòîðûõ âåùåñòâ ñâåòèòüñÿ ïîä äåéñòâèåì óëüòðàôèîëåòîâîãî îáëó÷åíèÿ. Ïåðåä êîíòðîëåì ïîâåðõíîñòè øâà è îêîëîøîâíîé çîíû î÷èùàþò îò øëàêà è çàãðÿçíåíèé, íà íèõ íàíîñÿò ñëîé ïðîíèêàþùåé æèäêîñòè, êîòîðàÿ çàòåì óäàëÿåòñÿ, à èçäåëèå ïðîñóøèâàåòñÿ. Äëÿ îáíàðóæåíèÿ äåôåêòîâ ïîâåðõíîñòü îáëó÷àþò óëüòðàôèîëåòîâûì èçëó÷åíèåì — â ìåñòàõ äåôåêòîâ ñëåäû æèäêîñòè îáíàðóæèâàþòñÿ ïî ñâå÷åíèþ. Êîíòðîëü ìåòîäîì êðàñîê çàêëþ÷àåòñÿ â òîì, ÷òî íà î÷èùåííóþ ïîâåðõíîñòü ñâàðíîãî ñîåäèíåíèÿ íàíîñèòñÿ ñìà÷èâàþùàÿ æèäêîñòü, êîòîðàÿ ïîä äåéñòâèåì êàïèëëÿðíûõ ñèë ïðîíèêàåò â ïîëîñòü äåôåêòîâ. Ïîñëå åå óäàëåíèÿ íà ïîâåðõíîñòü øâà íàíîñèòñÿ áåëàÿ êðàñêà. Âûñòóïàþùèå ñëåäû æèäêîñòè îáîçíà÷àþò ìåñòà ðàñïîëîæåíèÿ äåôåêòîâ. Êîíòðîëü ãàçîýëåêòðè÷åñêèìè òå÷åèñêàòåëÿìè ïðèìåíÿþò äëÿ èñïûòàíèÿ îòâåòñòâåííûõ ñâàðíûõ êîíñòðóêöèé, òàê êàê òàêèå òå÷åèñêàòåëè äîñòàòî÷íî ñëîæíû è äîðîãîñòîÿùè.  êà÷åñòâå ãàçà- Ðèñ. 21.2. Âàêóóìíûé êîíòðîëü øâà: 1 — óïëîòíåíèå; 2 — âàêóóììåòð; 3 — êàìåðà; 4 — ìûëüíûé ðàñòâîð 251
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж èíäèêàòîðà â íèõ èñïîëüçóåòñÿ ãåëèé. Îáëàäàÿ âûñîêîé ïðîíèêàþùåé ñïîñîáíîñòüþ, îí ìîæåò ïðîõîäèòü ÷åðåç ìåëü÷àéøèå íåñïëîøíîñòè â ìåòàëëå è ðåãèñòðèðóåòñÿ òå÷åèñêàòåëåì.  ïðîöåññå êîíòðîëÿ ñâàðíîé øîâ îáäóâàþò èëè âíóòðåííèé îáúåì èçäåëèÿ çàïîëíÿþò ñìåñüþ ãàçà-èíäèêàòîðà ñ âîçäóõîì. Ïðîíèêàþùèé ÷åðåç íåïëîòíîñòè ãàç óëàâëèâàåòñÿ ùóïîì è àíàëèçèðóåòñÿ â òå÷åèñêàòåëå. Äëÿ îáíàðóæåíèÿ ñêðûòûõ âíóòðåííèõ äåôåêòîâ ïðèìåíÿþò ìàãíèòíûé, ðàäèàöèîííûé è óëüòðàçâóêîâîé ìåòîäû êîíòðîëÿ. Ìàãíèòíûå ìåòîäû êîíòðîëÿ îñíîâàíû íà îáíàðóæåíèè ïîëåé ìàãíèòíîãî ðàññåÿíèÿ, îáðàçóþùèõñÿ â ìåñòàõ äåôåêòîâ ïðè íàìàãíè÷èâàíèè êîíòðîëèðóåìûõ èçäåëèé. Èçäåëèå íàìàãíè÷èâàþò, çàìûêàÿ èì ñåðäå÷íèê ýëåêòðîìàãíèòà èëè ïîìåùàÿ âíóòðü ñîëåíîèäà. Òðåáóåìûé ìàãíèòíûé ïîòîê ìîæíî ñîçäàòü è ïðîïóñêàíèåì òîêà ïî âèòêàì (3 — 6 âèòêîâ) ñâàðî÷íîãî ïðîâîäà, íàìàòûâàåìîãî íà êîíòðîëèðóåìóþ äåòàëü.  çàâèñèìîñòè îò ñïîñîáà îáíàðóæåíèÿ ïîòîêîâ ðàññåÿíèÿ ðàçëè÷àþò ñëåäóþùèå ìåòîäû ìàãíèòíîãî êîíòðîëÿ: ìåòîä ìàãíèòíîãî ïîðîøêà, èíäóêöèîííûé è ìàãíèòîãðàôè÷åñêèé. Ïðè ìåòîäå ìàãíèòíîãî ïîðîøêà íà ïîâåðõíîñòü íàìàãíè÷åííîãî ñîåäèíåíèÿ íàíîñÿò ìàãíèòíûé ïîðîøîê (îêàëèíà, æåëåçíûå îïèëêè) â ñóõîì âèäå — ñóõîé ñïîñîá èëè ñóñïåíçèþ ìàãíèòíîãî ïîðîøêà â æèäêîñòè (êåðîñèí, ìûëüíûé ðàñòâîð, âîäà) — ìîêðûé ñïîñîá. Íàä ìåñòîì ðàñïîëîæåíèÿ äåôåêòà ñîçäàþòñÿ ñêîïëåíèÿ ïîðîøêà â âèäå ïðàâèëüíî îðèåíòèðîâàííîãî ìàãíèòíîãî ñïåêòðà. Äëÿ îáëåã÷åíèÿ ïîäâèæíîñòè ïîðîøêà èçäåëèå ñëåãêà îáñòóêèâàþò. Ñ ïîìîùüþ ìàãíèòíîãî ïîðîøêà âûÿâëÿþò òðåùèíû, íåâèäèìûå íåâîîðóæåííûì ãëàçîì, âíóòðåííèå òðåùèíû íà ãëóáèíå íå áîëåå 15 ìì, ðàññëîåíèå ìåòàëëà, à òàêæå êðóïíûå ïîðû, ðàêîâèíû è øëàêîâûå âêëþ÷åíèÿ íà ãëóáèíå íå áîëåå 3 ¾ 5 ìì. Ïðè èíäóêöèîííîì ìåòîäå ìàãíèòíûé ïîòîê â èçäåëèè íàâîäÿò ýëåêòðîìàãíèòîì ïåðåìåííîãî òîêà. Äåôåêòû îáíàðóæèâàþò ñ ïîìîùüþ èñêàòåëÿ, â êàòóøêå êîòîðîãî ïîä âîçäåéñòâèåì ïîëÿ ðàññåÿíèÿ èíäóöèðóåòñÿ ÝÄÑ, âûçûâàþùàÿ îïòè÷åñêèé èëè çâóêîâîé ñèãíàë íà èíäèêàòîðå. Ïðè ìàãíèòîãðàôè÷åñêîì ìåòîäå ïîëå ðàññåÿíèÿ ôèêñèðóåòñÿ íà ýëàñòè÷íîé ìàãíèòíîé ëåíòå, ïëîòíî ïðèæàòîé ê ïîâåðõíîñòè ñîåäèíåíèÿ. Çàïèñü âîñïðîèçâîäèòñÿ íà ìàãíèòîãðàôè÷åñêîì äåôåêòîñêîïå.  ðåçóëüòàòå ñðàâíåíèÿ êîíòðîëèðóåìîãî ñîåäèíåíèÿ ñ ýòàëîíîì äåëàåòñÿ âûâîä î êà÷åñòâå ñîåäèíåíèÿ (ðèñ. 21.3). Ðàäèàöèîííûå ìåòîäû êîíòðîëÿ ÿâëÿþòñÿ íàäåæíûìè è øèðîêî ðàñïðîñòðàíåííûìè ìåòîäàìè êîíòðîëÿ, îñíîâàííûìè íà ñïîñîáíîñòè ðåíòãåíîâñêîãî è ãàììà-èçëó÷åíèÿ ïðîíèêàòü ÷åðåç ìåòàëë. Âûÿâëåíèå äåôåêòîâ ïðè ðàäèàöèîííûõ ìåòîäàõ îñíîâàíî íà ðàçíîì ïîãëîùåíèè ðåíòãåíîâñêîãî èëè ãàììà-èçëó÷åíèÿ ó÷àñòêàìè ìåòàëëà ñ äåôåêòàìè è áåç íèõ (ðèñ. 21.4). Ñâàðíûå ñîåäèíå252
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж íèÿ ïðîñâå÷èâàþò ñïåöèàëüíûìè àïïàðàòàìè. Ñ îäíîé ñòîðîíû øâà íà íåêîòîðîì ðàññòîÿíèè îò íåãî ïîìåùàþò èñòî÷íèê èçëó÷åíèÿ, ñ ïðîòèâîïîëîæíîé ñòîðîíû ïëîòíî ïðèæèìàþò êàññåòó ñ ÷óâñòâèòåëüíîé ôîòîïëåíêîé. Ïðè ïðîñâå÷èâàíèè ëó÷è ïðîõîäÿò ÷åðåç ñâàðíîå ñîåäèíåíèå è îáëó÷àþò ïëåíêó.  ìåñòàõ, ãäå èìåþòñÿ ïîðû, øëàêîâûå âêëþ÷åíèÿ, íåïðîâàðû, êðóïíûå òðåùè- Ðèñ. 21.3. Ìàãíèòíàÿ çàïèñü äåôåêòîâ íà ëåíòó: íû, íà ïëåíêå îáðàçóþòñÿ òåìíûå ïÿòíà. Âèä è ðàçìåðû äåôåêòîâ îï- 1 — ýëåêòðîìàãíèò; 2 — ìàãíèòíàÿ ëåíòà; 3 — äåôåêò øâà ðåäåëÿþò ñðàâíåíèåì ïëåíêè ñ ýòàëîííûìè ñíèìêàìè. Èñòî÷íèêàìè ðåíòãåíîâñêîãî èçëó÷åíèÿ ñëóæàò ñïåöèàëüíûå àïïàðàòû (ÐÓÏ150-1, ÐÓÏ-120-5-1 è äð.). Ðåíòãåíîïðîñâå÷èâàíèåì öåëåñîîáðàçíî âûÿâëÿòü äåôåêòû â äåòàëÿõ òîëùèíîé äî 60 ìì. Íàðÿäó ñ ðåíòãåíîãðàôèðîâàíèåì (ýêñïîçèöèåé íà ïëåíêó) ïðèìåíÿþò è ðåíòãåíîñêîïèþ, ò. å. ïîëó÷åíèå ñèãíàëà î äåôåêòàõ ïðè ïðîñâå÷èâàíèè ìåòàëëà íà ýêðàí ñ ôëóîðåñöèðóþùèì ïîêðûòèåì. Èìåþùèåñÿ äåôåêòû â ýòîì ñëó÷àå ðàññìàòðèâàþò íà ýêðàíå. Òàêîé ñïîñîá ìîæíî ñî÷åòàòü ñ òåëåâèçèîííûìè óñòðîéñòâàìè è êîíòðîëü âåñòè íà ðàññòîÿíèè. Ïðè ïðîñâå÷èâàíèè ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé ãàììàèçëó÷åíèåì èñòî÷íèêîì èçëó÷åíèÿ ñëóæàò ðàäèîàêòèâíûå èçîòîïû: êîáàëüò-60, òóëèé-170, èðèäèé-192 è äð. Àìïóëà ñ ðàäèîàêòèâíûì èçîòîïîì ïîìåùàåòñÿ â ñâèíöîâûé êîíòåéíåð. Òåõíîëî- Ðèñ. 21.4. Ñõåìà ðàäèàöèîííîãî ïðîñâå÷èâàíèÿ øâîâ: à — ðåíòãåíîâñêîå; á — ãàììà-èçëó÷åíèåì; 1 — èçëó÷àòåëü; 2 — èçäåëèå; 3 — ïëåíêà 253
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж ãèÿ âûïîëíåíèÿ ïðîñâå÷èâàíèÿ ïîäîáíà ðåíòãåíîâñêîìó ïðîñâå÷èâàíèþ. Ãàììà-èçëó÷åíèå îòëè÷àåòñÿ îò ðåíòãåíîâñêîãî áîëüøåé æåñòêîñòüþ è ìåíüøåé äëèíîé âîëíû, ïîýòîìó îíî ìîæåò ïðîíèêàòü â ìåòàëë íà áîëüøóþ ãëóáèíó. Îíî ïîçâîëÿåò ïðîñâå÷èâàòü ìåòàëë òîëùèíîé äî 300 ìì. Íåäîñòàòêàìè ïðîñâå÷èâàíèÿ ãàììàèçëó÷åíèåì ïî ñðàâíåíèþ ñ ðåíòãåíîâñêèì ÿâëÿþòñÿ ìåíüøàÿ ÷óâñòâèòåëüíîñòü ïðè ïðîñâå÷èâàíèè òîíêîãî ìåòàëëà (ìåíåå 50 ìì), íåâîçìîæíîñòü ðåãóëèðîâàíèÿ èíòåíñèâíîñòè èçëó÷åíèÿ, áîëüøàÿ îïàñíîñòü ãàììà-èçëó÷åíèÿ ïðè íåîñòîðîæíîì îáðàùåíèè ñ ãàììà-àïïàðàòàìè. Óëüòðàçâóêîâîé êîíòðîëü îñíîâàí íà ñïîñîáíîñòè óëüòðàçâóêîâûõ âîëí ïðîíèêàòü â ìåòàëë íà áîëüøóþ ãëóáèíó è îòðàæàòüñÿ îò íàõîäÿùèõñÿ â íåì äåôåêòíûõ ó÷àñòêîâ.  ïðîöåññå êîíòðîëÿ ïó÷îê óëüòðàçâóêîâûõ êîëåáàíèé îò âèáðèðóþùåé ïëàñòèíêè-ùóïà (ïüåçîêðèñòàëëà) ââîäèòñÿ â êîíòðîëèðóåìûé øîâ. Ïðè âñòðå÷å ñ äåôåêòíûì ó÷àñòêîì óëüòðàçâóêîâàÿ âîëíà îòðàæàåòñÿ îò íåãî è óëàâëèâàåòñÿ äðóãîé ïëàñòèíêîé-ùóïîì, êîòîðàÿ ïðåîáðàçóåò óëüòðàçâóêîâûå êîëåáàíèÿ â ýëåêòðè÷åñêèé ñèãíàë. Ýòè êîëåáàíèÿ ïîñëå èõ óñèëåíèÿ ïîäàþòñÿ íà ýêðàí ýëåêòðîííî-ëó÷åâîé òðóáêè äåôåêòîñêîïà, êîòîðûå ñâèäåòåëüñòâóþò î íàëè÷èè äåôåêòîâ. Ïî õàðàêòåðó èìïóëüñîâ ñóäÿò î ïðîòÿæåííîñòè äåôåêòîâ è ãëóáèíå èõ çàëåãàíèÿ. Óëüòðàçâóêîâîé êîíòðîëü ìîæíî ïðîâîäèòü ïðè îäíîñòîðîííåì äîñòóïå ê ñâàðíîìó øâó áåç ñíÿòèÿ óñèëåíèÿ è ïðåäâàðèòåëüíîé îáðàáîòêè ïîâåðõíîñòè øâà. Óëüòðàçâóêîâîé êîíòðîëü èìååò ñëåäóþùèå ïðåèìóùåñòâà: âûñîêàÿ ÷óâñòâèòåëüíîñòü, ïîçâîëÿþùàÿ îáíàðóæèâàòü, èçìåðÿòü è îïðåäåëÿòü ìåñòîíàõîæäåíèå äåôåêòîâ ïëîùàäüþ 1 ¾ 2 ìì2; áîëüøàÿ ïðîíèêàþùàÿ ñïîñîáíîñòü óëüòðàçâóêîâûõ âîëí, ïîçâîëÿþùàÿ êîíòðîëèðîâàòü äåòàëè áîëüøîé òîëùèíû; âîçìîæíîñòü êîíòðîëÿ ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé ñ îäíîñòîðîííèì ïîäõîäîì; âûñîêàÿ ïðîèçâîäèòåëüíîñòü è îòñóòñòâèå ãðîìîçäêîãî îáîðóäîâàíèÿ. Ñóùåñòâåííûì íåäîñòàòêîì óëüòðàçâóêîâîãî êîíòðîëÿ ÿâëÿåòñÿ ñëîæíîñòü óñòàíîâëåíèÿ âèäà äåôåêòà. Ýòîò ìåòîä ïðèìåíÿþò è êàê îñíîâíîé âèä êîíòðîëÿ, è êàê ïðåäâàðèòåëüíûé ñ ïîñëåäóþùèì ïðîñâå÷èâàíèåì ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé ðåíòãåíîâñêèì èëè ãàììàèçëó÷åíèåì. 21.4. Методы контроля с разрушением сварных соединений Ê ýòèì ìåòîäàì êîíòðîëÿ êà÷åñòâà ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé îòíîñÿòñÿ ìåõàíè÷åñêèå èñïûòàíèÿ, ìåòàëëîãðàôè÷åñêèå èññëåäîâàíèÿ, ñïåöèàëüíûå èñïûòàíèÿ ñ öåëüþ ïîëó÷åíèÿ õàðàêòåðèñòèê ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé. Ýòè èñïûòàíèÿ ïðîâîäÿò íà ñâàðíûõ îáðàçöàõ, âûðåçàåìûõ èç èçäåëèÿ èëè èç ñïåöèàëüíî ñâàðåííûõ êîíò254
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж ðîëüíûõ ñîåäèíåíèé — òåõíîëîãè÷åñêèõ ïðîá, âûïîëíåííûõ â ñîîòâåòñòâèè ñ òðåáîâàíèÿìè è òåõíîëîãèåé íà ñâàðêó èçäåëèÿ â óñëîâèÿõ, ñîîòâåòñòâóþùèõ ñâàðêå èçäåëèÿ. Öåëüþ èñïûòàíèé ÿâëÿåòñÿ îöåíêà ïðî÷íîñòè è íàäåæíîñòè ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé è êîíñòðóêöèé, îöåíêà êà÷åñòâà îñíîâíîãî è ïðèñàäî÷íîãî ìåòàëëà, îöåíêà ïðàâèëüíîñòè âûáðàííîé òåõíîëîãèè, îöåíêà êâàëèôèêàöèè ñâàðùèêîâ. Ñâîéñòâà ñâàðíîãî ñîåäèíåíèÿ ñîïîñòàâëÿþò ñî ñâîéñòâàìè îñíîâíîãî ìåòàëëà. Ðåçóëüòàòû ñ÷èòàþòñÿ íåóäîâëåòâîðèòåëüíûìè, åñëè îíè íå ñîîòâåòñòâóþò çàäàííîìó óðîâíþ. Ìåõàíè÷åñêèå èñïûòàíèÿ ïðîâîäÿòñÿ ïî ÃÎÑÒ 6996 — 66, ïðåäóñìàòðèâàþùåìó ñëåäóþùèå âèäû èñïûòàíèé ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé è ìåòàëëà øâà: èñïûòàíèå ñâàðíîãî ñîåäèíåíèÿ â öåëîì è ìåòàëëà ðàçíûõ åãî ó÷àñòêîâ (íàïëàâëåííîãî ìåòàëëà, çîíû òåðìè÷åñêîãî âëèÿíèÿ, îñíîâíîãî ìåòàëëà) íà ñòàòè÷åñêîå ðàñòÿæåíèå, ñòàòè÷åñêèé èçãèá, óäàðíûé èçãèá, ñòîéêîñòü ïðîòèâ ñòàðåíèÿ, èçìåðåíèå òâåðäîñòè. Êîíòðîëüíûå îáðàçöû äëÿ ìåõàíè÷åñêèõ èñïûòàíèé âûïîëíÿþò îïðåäåëåííûõ ðàçìåðîâ è ôîðìû. Èñïûòàíèÿìè íà ñòàòè÷åñêîå ðàñòÿæåíèå îïðåäåëÿþò ïðî÷íîñòü ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé. Èñïûòàíèÿìè íà ñòàòè÷åñêèé èçãèá îïðåäåëÿþò ïëàñòè÷íîñòü ñîåäèíåíèÿ ïî âåëè÷èíå óãëà èçãèáà äî îáðàçîâàíèÿ ïåðâîé òðåùèíû â ðàñòÿíóòîé çîíå. Èñïûòàíèÿ íà ñòàòè÷åñêèé èçãèá ïðîâîäÿò íà îáðàçöàõ ñ ïðîäîëüíûìè è ïîïåðå÷íûìè øâàìè ñî ñíÿòûì óñèëåíèåì øâà çàïîäëèöî ñ îñíîâíûì ìåòàëëîì. Èñïûòàíèÿìè íà óäàðíûé èçãèá, à òàêæå ðàçðûâ îïðåäåëÿþò óäàðíóþ âÿçêîñòü ñâàðíîãî ñîåäèíåíèÿ. Ïî ðåçóëüòàòàì îïðåäåëåíèÿ òâåðäîñòè ñóäÿò î ñòðóêòóðíûõ èçìåíåíèÿõ è ñòåïåíè ïîäêàëêè ìåòàëëà ïðè îõëàæäåíèè ïîñëå ñâàðêè. Îñíîâíîé çàäà÷åé ìåòàëëîãðàôè÷åñêèõ èññëåäîâàíèé ÿâëÿþòñÿ óñòàíîâëåíèå ñòðóêòóðû ìåòàëëà è êà÷åñòâà ñâàðíîãî ñîåäèíåíèÿ, âûÿâëåíèå íàëè÷èÿ è õàðàêòåðà äåôåêòîâ. Ìåòàëëîãðàôè÷åñêèå èññëåäîâàíèÿ âêëþ÷àþò â ñåáÿ ìàêðî- è ìèêðîñòðóêòóðíûé ìåòîäû àíàëèçà ìåòàëëîâ. Ïðè ìàêðîñòðóêòóðíîì ìåòîäå èçó÷àþò ìàêðîøëèôû è èçëîìû ìåòàëëà íåâîîðóæåííûì ãëàçîì èëè ñ ïîìîùüþ ëóïû. Ìàêðîèññëåäîâàíèå ïîçâîëÿåò îïðåäåëèòü õàðàêòåð è ðàñïîëîæåíèå âèäèìûõ äåôåêòîâ â ðàçíûõ çîíàõ ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé. Ïðè ìèêðîñòðóêòóðíîì àíàëèçå èññëåäóåòñÿ ñòðóêòóðà ìåòàëëà ïðè óâåëè÷åíèè â 50 — 2 000 ðàç ñ ïîìîùüþ îïòè÷åñêèõ ìèêðîñêîïîâ. Ìèêðîèññëåäîâàíèå ïîçâîëÿåò óñòàíîâèòü êà÷åñòâî ìåòàëëà, â òîì ÷èñëå îáíàðóæèòü ïåðåæîã ìåòàëëà, íàëè÷èå îêñèäîâ, çàñîðåííîñòü ìåòàëëà øâà íåìåòàëëè÷åñêèìè âêëþ÷åíèÿìè, âåëè÷èíó çåðåí ìåòàëëà, èçìåíåíèå åãî ñîñòàâà, ìèêðîñêîïè÷åñêèå òðåùèíû, ïîðû è íåêîòîðûå äðóãèå äåôåêòû ñòðóêòóðû. Ìåòîäèêà èçãîòîâëåíèÿ øëèôîâ äëÿ ìåòàëëîãðàôè÷åñêèõ èññëåäîâàíèé çà255
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж êëþ÷àåòñÿ â âûðåçêå îáðàçöîâ èç ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé, øëèôîâêå, ïîëèðîâêå è òðàâëåíèè ïîâåðõíîñòè ìåòàëëà ñïåöèàëüíûìè òðàâèòåëÿìè. Ìåòàëëîãðàôè÷åñêèå èññëåäîâàíèÿ äîïîëíÿþòñÿ èçìåðåíèåì òâåðäîñòè è ïðè íåîáõîäèìîñòè õèìè÷åñêèì àíàëèçîì ìåòàëëà ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé. Ñïåöèàëüíûå èñïûòàíèÿ ïðîâîäÿò ñ öåëüþ ïîëó÷åíèÿ õàðàêòåðèñòèê ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé, ó÷èòûâàÿ óñëîâèÿ ýêñïëóàòàöèè ñâàðíûõ êîíñòðóêöèé: îïðåäåëåíèå êîððîçèîííîé ñòîéêîñòè äëÿ êîíñòðóêöèé, ðàáîòàþùèõ â ðàçëè÷íûõ àãðåññèâíûõ ñðåäàõ; óñòàëîñòíîé ïðî÷íîñòè ïðè öèêëè÷åñêèõ íàãðóæåíèÿõ; ïîëçó÷åñòè ïðè ýêñïëóàòàöèè â óñëîâèÿõ ïîâûøåííûõ òåìïåðàòóð è äð. Ïðèìåíÿþò òàêæå è ìåòîäû êîíòðîëÿ ñ ðàçðóøåíèåì èçäåëèÿ.  õîäå òàêèõ èñïûòàíèé óñòàíàâëèâàþò ñïîñîáíîñòü êîíñòðóêöèé âûäåðæèâàòü çàäàííûå ðàñ÷åòíûå íàãðóçêè è îïðåäåëÿþò ðàçðóøàþùèå íàãðóæåíèÿ, ò. å. ôàêòè÷åñêèé çàïàñ ïðî÷íîñòè. Ïðè èñïûòàíèÿõ èçäåëèé ñ ðàçðóøåíèåì èõ ñõåìà íàãðóæåíèÿ äîëæíà ñîîòâåòñòâîâàòü óñëîâèÿì ðàáîòû èçäåëèÿ ïðè ýêñïëóàòàöèè. ×èñëî èçäåëèé, ïîäâåðãàþùèõñÿ èñïûòàíèÿì ñ ðàçðóøåíèåì, óñòàíàâëèâàåòñÿ òåõíè÷åñêèìè óñëîâèÿìè è çàâèñèò îò ñòåïåíè èõ îòâåòñòâåííîñòè, ñèñòåìû îðãàíèçàöèè ïðîèçâîäñòâà è òåõíîëîãè÷åñêîé îòðàáîòàííîñòè êîíñòðóêöèè. Контрольные вопросы 1. ×òî ïîíèìàåòñÿ ïîä êà÷åñòâîì èçäåëèé? 2. Êàêîâû íàçíà÷åíèå è îðãàíèçàöèÿ êîíòðîëÿ â ïðîèçâîäñòâå ñâàðíûõ êîíñòðóêöèé? 3. Íàçîâèòå âèäû äåôåêòîâ â ñâàðíûõ ñîåäèíåíèÿõ è ïðè÷èíû èõ îáðàçîâàíèÿ. 4. Êàêèå ñóùåñòâóþò ìåòîäû íåðàçðóøàþùåãî êîíòðîëÿ ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé è êàêîâî èõ íàçíà÷åíèå? 5. Êàêèå ñóùåñòâóþò ìåòîäû êîíòðîëÿ ñ ðàçðóøåíèåì ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé è êàêîâî èõ íàçíà÷åíèå? 6. Êàêèì îáðàçîì ìîæíî ïðîâåðèòü ãåðìåòè÷íîñòü ñâàðíîé òîíêîëèñòîâîé åìêîñòè? 7. Çà ñ÷åò êàêîãî ôèçè÷åñêîãî ýôôåêòà ïðîèñõîäèò âûÿâëåíèå äåôåêòà ïðè ðàäèîãðàôè÷åñêèõ ìåòîäàõ êîíòðîëÿ? 256
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ПОДГОТОВКА СВАРОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА 22.1. Понятие о сварочном производстве и его особенности Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Гл а в а 22 Âåäóùàÿ ðîëü â ðàçâèòèè ýêîíîìèêè ïðèíàäëåæèò ìàøèíîñòðîåíèþ — îáåñïå÷åíèþ âñåõ îòðàñëåé íåîáõîäèìûìè ìàøèíàìè, àïïàðàòàìè, ïðèáîðàìè. Ðàçâèòèå íàó÷íî-òåõíè÷åñêîãî ïðîãðåññà òðåáóåò íåïðåðûâíîãî ñîâåðøåíñòâîâàíèÿ âûïóñêàåìûõ èçäåëèé ñ öåëüþ ïîâûøåíèÿ èõ òåõíèêî-ýêñïëóàòàöèîííûõ õàðàêòåðèñòèê.  ñâîþ î÷åðåäü, ýòî ñâÿçàíî ñ óñëîæíåíèåì êîíñòðóêöèé, ïðè÷åì òåìïû óñëîæíåíèÿ íàñòîëüêî âåëèêè, ÷òî ÷àñòî íàìíîãî ïðåâûøàþò òåìïû ðàçâèòèÿ òåõíîëîãèè ïðîèçâîäñòâà. Ýòî ñîïðîâîæäàåòñÿ ïîâûøåíèåì ìåòàëëîåìêîñòè è ìàññû êîíñòðóêöèé. Êàê ïðàâèëî, óâåëè÷èâàåòñÿ ïðîäîëæèòåëüíîñòü ïðîèçâîäñòâåííûõ öèêëîâ, ðàñòóò òðóäîåìêîñòü èçãîòîâëåíèÿ è ñåáåñòîèìîñòü, ïîýòîìó ïåðåä ìàøèíîñòðîèòåëÿìè ñòîèò çàäà÷à ïîâûøàòü òåõíè÷åñêèé óðîâåíü ïðîèçâîäñòâà íà áàçå äîñòèæåíèé íàóêè è òåõíèêè ñ öåëüþ óâåëè÷åíèÿ òåõíèêî-ýêîíîìè÷åñêèõ ïîêàçàòåëåé èçäåëèé è ñíèæåíèÿ ïðîèçâîäñòâåííûõ çàòðàò. Ðåøèòü ïîñòàâëåííûå çàäà÷è ìîæíî ëèøü ïðèìåíÿÿ áîëåå ñîâåðøåííûå ìåòîäû ïðîåêòèðîâàíèÿ êîíñòðóêöèé, à â ïðîèçâîäñòâå — ðàçðàáàòûâàÿ è èñïîëüçóÿ íàèáîëåå ïðîãðåññèâíûå òåõíîëîãèè è îáîðóäîâàíèå, âíåäðÿÿ ïåðåäîâûå ôîðìû îðãàíèçàöèè òðóäà. Ðàçâèòèå òåõíèêè âûçûâàåò íåîáõîäèìîñòü ïðåäúÿâëåíèÿ ïîâûøåííûõ òðåáîâàíèé ê ìàòåðèàëàì. Âñå ýòî ñîçäàåò ïðåäïîñûëêè êà÷åñòâåííûõ èçìåíåíèé âñåãî ñîâðåìåííîãî ìàøèíîñòðîèòåëüíîãî ïðîèçâîäñòâà. Ñîâðåìåííîå ìàøèíîñòðîåíèå, â òîì ÷èñëå ñâàðî÷íîå ïðîèçâîäñòâî, õàðàêòåðèçóåòñÿ ðÿäîì îñîáåííîñòåé, îäíîâðåìåííî ÿâëÿþùèõñÿ è íàïðàâëåíèÿìè åãî ðàçâèòèÿ. Ïåðâîé õàðàêòåðíîé îñîáåííîñòüþ ÿâëÿåòñÿ ñóùåñòâåííîå èçìåíåíèå íîìåíêëàòóðû èñïîëüçóåìûõ êîíñòðóêöèîííûõ ìàòåðèàëîâ. Íóæíî îòìåòèòü, ÷òî ðàçâèòèå ñîâðåìåííîé òåõíèêè, âîçìîæíîñòü ñîâåðøåíñòâîâàíèÿ êîíñòðóêöèé, ïîâûøåíèÿ èõ òåõíè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê â çíà÷èòåëüíîé ñòåïåíè îïðåäåëÿþòñÿ ïðîãðåññèâíîñòüþ ïðèìåíÿåìûõ ìàòåðèàëîâ. Îäíîâðåìåííî ýòî ÿâëÿåòñÿ îäíèì èç âàæíåéøèõ ïóòåé ñíèæåíèÿ ìåòàëëîåìêîñòè êîíñòðóêöèé. Äëÿ áîëüøèíñòâà îòðàñëåé ìàøèíîñòðîåíèÿ ïî-ïðåæíåìó îñíîâíûì êîíñòðóêöèîííûì ìàòåðèàëîì îñòàåòñÿ ñòàëü. Îäíàêî âìåñòî òðàäèöèîííûõ íèçêîóãëåðîäèñòûõ ñòàëåé â íîìåíêëàòóðå ïðèìåíÿåìûõ ìàòåðèàëîâ âñå áîëåå øèðîêîå èñïîëüçîâà257
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж íèå íàõîäÿò íèçêî- è ñðåäíåëåãèðîâàííûå êîíñòðóêöèîííûå ñòàëè ñ ïðåäåëîì òåêó÷åñòè 500 ¾ 800 ÌÏà, à òàêæå âûñîêîïðî÷íûå ñòàëè ñ ïðåäåëîì òåêó÷åñòè 900 ¾ 2 000 ÌÏà. Èõ ïðèìåíåíèå ïîçâîëÿåò ðåçêî ïîâûñèòü ðàáîòîñïîñîáíîñòü èçäåëèé, èõ ýêñïëóàòàöèîííóþ íàäåæíîñòü è îäíîâðåìåííî óìåíüøèòü ìàññó. Òàêæå íåïðåðûâíî ðàñòóò îáúåì è íîìåíêëàòóðà èñïîëüçóåìûõ ëåãêèõ ñïëàâîâ íà îñíîâå àëþìèíèÿ, òèòàíà, ìàãíèÿ. Îñîáåííî áîëüøèå èçìåíåíèÿ â íîìåíêëàòóðå ïðèìåíÿåìûõ ìàòåðèàëîâ íàáëþäàþòñÿ â òàêèõ ñëîæíûõ îòðàñëÿõ, êàê àâèàñòðîåíèå, ñóäîñòðîåíèå, õèìè÷åñêîå ìàøèíîñòðîåíèå è äð. Âòîðîé õàðàêòåðíîé îñîáåííîñòüþ ñîâðåìåííîãî ìàøèíîñòðîåíèÿ ÿâëÿåòñÿ èçìåíåíèå ñîäåðæàíèÿ ñàìîãî ïðîèçâîäñòâà. Èñïîëüçîâàíèå íîâûõ ìàòåðèàëîâ ïîòðåáîâàëî çíà÷èòåëüíûõ èçìåíåíèé â òåõíîëîãèè èçãîòîâëåíèÿ êîíñòðóêöèé. Ïðè ñîåäèíåíèè äåòàëåé è óçëîâ èç íîâûõ ìàòåðèàëîâ ðåçêî ïîâûñèëàñü ðîëü ñâàðêè. Èñïîëüçîâàíèå ñâàðî÷íûõ ïðîöåññîâ ñîçäàåò óñëîâèÿ äëÿ ïðîåêòèðîâàíèÿ áîëåå ýôôåêòèâíûõ êîíñòðóêöèé ìàøèí è çíà÷èòåëüíîé ýêîíîìèè, óâåëè÷èâàåò èõ íàäåæíîñòü è äîëãîâå÷íîñòü. Ñâàðíûå êîíñòðóêöèè îáëàäàþò ðÿäîì ïðîèçâîäñòâåííî-òåõíîëîãè÷åñêèõ äîñòîèíñòâ, îáåñïå÷èâàþùèõ èõ âûñîêèå òåõíèêîýêñïëóàòàöèîííûå ïîêàçàòåëè, ÷òî îáåñïå÷èâàåò èì, â ñâîþ î÷åðåäü, øèðîêîå ðàñïðîñòðàíåíèå â ïðîìûøëåííîñòè. Îðãàíè÷åñêàÿ ñâÿçü îòäåëüíûõ ýëåìåíòîâ (äåòàëåé, óçëîâ, àãðåãàòîâ) äðóã ñ äðóãîì ñ ïîìîùüþ ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé îáåñïå÷èâàåò ìîíîëèòíîñòü êîíñòðóêöèè. Ýòî ïîçâîëÿåò ñîâìåùàòü ïðåèìóùåñòâà ñîñòàâíîé êîíñòðóêöèè â ïðîèçâîäñòâå ñ äîñòîèíñòâàìè ìîíîëèòíûõ â ýêñïëóàòàöèè. Óïðîùåíèå êîíñòðóêöèè ñîåäèíåíèé, âîçìîæíîñòü ïîëó÷åíèÿ ðàçíîîáðàçíûõ êîíñòðóêòèâíûõ ôîðì ïðè èñïîëüçîâàíèè ïðîñòûõ ýëåìåíòîâ, ïîëó÷åííûõ ñ ïîìîùüþ ðàçíûõ òåõíîëîãè÷åñêèõ ïðîöåññîâ, íàèáîëåå ñîîòâåòñòâóþùèõ èõ íàçíà÷åíèþ è ýêîíîìè÷íîñòè, äàþò âîçìîæíîñòü âûáîðà áîëåå ðàöèîíàëüíûõ êîíñòðóêòèâíûõ ðåøåíèé è ñîçäàíèÿ âûñîêîêà÷åñòâåííûõ è íàäåæíûõ èçäåëèé. Âûñîêèå ôèçèêî-ìåõàíè÷åñêèå ñâîéñòâà ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé, âîçìîæíîñòü ïðèìåíåíèÿ â êîíñòðóêöèÿõ ðàçíîðîäíûõ ìàòåðèàëîâ, íàèáîëåå ñîîòâåòñòâóþùèõ óñëîâèÿì ðàáîòû ðàçëè÷íûõ ýëåìåíòîâ, ïîçâîëÿþò ïîëíîöåííî èñïîëüçîâàòü ñâîéñòâà ìàòåðèàëîâ, óìåíüøàòü ìàññó è ìåòàëëîåìêîñòü êîíñòðóêöèé. Âûñîêàÿ òåõíîëîãè÷íîñòü ñâàðíûõ êîíñòðóêöèé è óïðîùåíèå òåõíîëîãèè èõ èçãîòîâëåíèÿ ÿâëÿþòñÿ îñíîâîé ñíèæåíèÿ ïðîèçâîäñòâåííûõ çàòðàò. Ýòî âûðàæàåòñÿ â ñîêðàùåíèè ñðîêîâ îñâîåíèÿ ïðîèçâîäñòâà, ñíèæåíèè òðóäîåìêîñòè è ñåáåñòîèìîñòè âûïóñêàåìûõ èçäåëèé. Èñïîëüçîâàíèå ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé ðàñøèðÿåò òåõíè÷åñêèå âîçìîæíîñòè ñîçäàíèÿ áîëåå ñîâåðøåííûõ êîíñòðóêöèé, ïîçâîëÿåò îáåñïå÷èòü âûñîêèå ïðîèçâîäñòâåííûå ïîêàçàòåëè ïðè èõ èçãîòîâëåíèè è óëó÷øèòü óñëîâèÿ òðóäà ðàáîòàþùèõ. 258
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Îäíàêî íåîáõîäèìî îòìåòèòü, ÷òî ñâàðêà ÿâëÿåòñÿ ëèøü îïðåäåëåííûì òåõíîëîãè÷åñêèì ñïîñîáîì ïîëó÷åíèÿ íåðàçúåìíûõ ñîåäèíåíèé, à ïîýòîìó ñàìà ïî ñåáå íå ìîæåò ÿâëÿòüñÿ ñàìîñòîÿòåëüíûì ïðîèçâîäñòâîì èëè ñëóæèòü ñàìîöåëüþ êàêîãî-ëèáî ïðîèçâîäñòâåííîãî ïðîöåññà. Îíà äîëæíà ðàññìàòðèâàòüñÿ êàê ñðåäñòâî äëÿ äîñòèæåíèÿ èíîé öåëè — ïîëó÷åíèÿ ñâàðíûõ êîíñòðóêöèé îïðåäåëåííîãî íàçíà÷åíèÿ. Èçãîòîâëåíèå æå ñâàðíûõ êîíñòðóêöèé ñëîæíî, èìååò ñâîè îñîáåííîñòè è âêëþ÷àåò â ñåáÿ ðÿä ðàáîò, áåç êîòîðûõ ñâàðêà íå ìîæåò ïðîèçâîäèòüñÿ è êîòîðûå ñ íåé òåñíî ñâÿçàíû è âî ìíîãîì îïðåäåëÿþò ïîëó÷åíèå êîíñòðóêöèé ñ çàäàííûìè ñâîéñòâàìè (ïîëó÷åíèå çàãîòîâîê è äåòàëåé, îòâå÷àþùèõ íåîáõîäèìûì òðåáîâàíèÿì ñ ïîçèöèè ñâàðêè, ïîäãîòîâêó èõ ïîä ñâàðêó, ñáîðêó, òðàíñïîðòèðîâêó, äîïîëíèòåëüíóþ äîðàáîòêó, êîíòðîëü è ò. ï.). Ïðè ýòîì òðóäîåìêîñòü ÷èñòî ñâàðî÷íûõ ðàáîò, êàê ïðàâèëî, ñîñòàâëÿåò îòíîñèòåëüíî íåáîëüøîé óäåëüíûé îáúåì â îáùåé òðóäîåìêîñòè òåõíîëîãè÷åñêîãî ïðîöåññà (20 ¾ 35 %). Îòìå÷åííûé êîìïëåêñ ðàáîò â öåëîì ðàññìàòðèâàåòñÿ êàê ñâàðî÷íîå ïðîèçâîäñòâî, îðãàíèçóåìîå îáÿçàòåëüíî ñ ó÷åòîì îñîáåííîñòåé òîé èëè èíîé îòðàñëè ìàøèíîñòðîåíèÿ. Òàêîå øèðîêîå êîìïëåêñíîå ðàññìîòðåíèå ñâàðî÷íîãî ïðîèçâîäñòâà íåîáõîäèìî â âîïðîñàõ ñîâåðøåíñòâîâàíèÿ êàê ñàìèõ ñâàðíûõ êîíñòðóêöèé, òàê è ìåòîäîâ èõ èçãîòîâëåíèÿ. Òðåòüåé îñîáåííîñòüþ ðàçâèòèÿ ñîâðåìåííîãî ïðîèçâîäñòâà ÿâëÿåòñÿ åãî øèðîêàÿ ìåõàíèçàöèÿ è àâòîìàòèçàöèÿ. Ïðàâèëüíîå èñïîëüçîâàíèå ñðåäñòâ ìåõàíèçàöèè è àâòîìàòèçàöèè ïîçâîëÿåò ñîêðàòèòü ïðîèçâîäñòâåííûé öèêë, óìåíüøèòü òðóäîåìêîñòü èçãîòîâëåíèÿ è ñåáåñòîèìîñòü âûïóñêàåìîé ïðîäóêöèè, áîëåå ýôôåêòèâíî èñïîëüçîâàòü ïðîèçâîäñòâåííûå ïëîùàäè è îáñëóæèâàþùèé ïåðñîíàë, îáåñïå÷èòü ðàâíîìåðíûé âûïóñê ïðîäóêöèè âûñîêîãî è ñòàáèëüíîãî êà÷åñòâà. Ïîýòîìó äàëüíåéøèé ïðîãðåññ âîçìîæåí òîëüêî ïðè óñëîâèè êîìïëåêñíîé ìåõàíèçàöèè è àâòîìàòèçàöèè âñåãî ïðîèçâîäñòâåííîãî ïðîöåññà, âêëþ÷àÿ çàãîòîâèòåëüíûå, ñáîðî÷íûå, îòäåëî÷íûå, êîíòðîëüíûå è âñïîìîãàòåëüíûå îïåðàöèè. ×åòâåðòîé îñîáåííîñòüþ ñîâðåìåííîãî ïðîèçâîäñòâà ÿâëÿåòñÿ êîìïëåêñíàÿ íîðìàëèçàöèÿ è ñïåöèàëèçàöèÿ ýëåìåíòîâ ïðîèçâîäñòâåííîé ñèñòåìû. Ðåøåíèå ýòèõ âîïðîñîâ íàèáîëåå ýôôåêòèâíî ìîæåò ïðîèñõîäèòü íà áàçå êëàññèôèêàöèè ñâàðíûõ êîíñòðóêöèé ïî îáùíîñòè èõ êîíñòðóêòèâíî-òåõíîëîãè÷åñêèõ ïðèçíàêîâ. 22.2. Классификация сварных конструкций Ìíîãîîáðàçèå ñâàðíûõ êîíñòðóêöèé õàðàêòåðèçóåòñÿ èõ êîíñòðóêòèâíûìè è òåõíîëîãè÷åñêèìè îñîáåííîñòÿìè: ãàáàðèòû, ôîðìà, âèä è òîëùèíà ìàòåðèàëà, õàðàêòåð çàãîòîâîê, ïðèìåíÿåìûå 259
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж ïðîöåññû îáðàáîòêè è ò. ï. Ñ ýòèì ñâÿçàíû îïðåäåëåííûå çàòðóäíåíèÿ â èõ êëàññèôèêàöèè.  íàñòîÿùåå âðåìÿ öåëåñîîáðàçíûì ïðèçíàíî êëàññèôèöèðîâàòü ñâàðíûå êîíñòðóêöèè â çàâèñèìîñòè îò èõ êîíñòðóêòèâíîé ôîðìû, õàðàêòåðà ýêñïëóàòàöèîííûõ íàãðóæåíèé è îáùíîñòè òåõíîëîãè÷åñêèõ îïåðàöèé. Ïðè ýòîì âûäåëÿþòñÿ êîíñòðóêòèâíûå ãðóïïû: ïëîñêîñòíûå, ðåøåò÷àòûå, îáîëî÷êîâûå êîíñòðóêöèè, áàëêè è ðàìû, óçëû ìàøèí è ïðèáîðîâ. Îäíàêî òàêîé ïîäõîä ÿâëÿåòñÿ ïðèãîäíûì äëÿ ïðîâåäåíèÿ àíàëèçà îáùåãî ñîñòîÿíèÿ ñâàðî÷íîãî ïðîèçâîäñòâà. Áîëåå äåòàëüíî âîïðîñû êëàññèôèêàöèè ðåøàþòñÿ íà îòðàñëåâîì óðîâíå è óðîâíå êîíêðåòíûõ ïðåäïðèÿòèé, èñõîäÿ èç èìåþùåéñÿ íîìåíêëàòóðû âûïóñêàåìûõ èçäåëèé, ñ ðàçðàáîòêîé ñïåöèàëüíûõ êëàññèôèêàòîðîâ.  ðåçóëüòàòå ñâàðíûå óçëû îáúåäèíÿþò â ãðóïïû ïî ïðèçíàêó èõ êîíñòðóêòèâíîé è òåõíîëîãè÷åñêîé îáùíîñòè. Ýòî îáåñïå÷èâàåò âîçìîæíîñòü ðàçðàáîòêè òèïîâûõ òåõíîëîãè÷åñêèõ ïðîöåññîâ äëÿ êëàññèôèêàöèîííûõ ãðóïï óçëîâ ñ èñïîëüçîâàíèåì îäíîòèïíîé îñíàñòêè èç óíèôèöèðîâàííûõ ýëåìåíòîâ, ëåãêî ïåðåíàëàæèâàåìîãî îáîðóäîâàíèÿ è àâòîìàòèçèðîâàííûõ ìåòîäîâ ïðîèçâîäñòâà. Ê òîìó æå, îòêðûâàþùàÿñÿ ïðè ýòîì âîçìîæíîñòü êîíöåíòðàöèè îäíîòèïíûõ êîíñòðóêöèé è èõ ïðîèçâîäñòâà îáåñïå÷èâàåò ïîâûøåíèå óðîâíÿ ñïåöèàëèçàöèè ïðîèçâîäñòâåííûõ ïîäðàçäåëåíèé, ÷òî ñïîñîáñòâóåò ñíèæåíèþ òðóäîçàòðàò, ñòîèìîñòè èçãîòîâëåíèÿ è ïîâûøåíèþ êà÷åñòâà èçäåëèé. 22.3. Роль, содержание и принципы технологической подготовки сварочного производства Ñîâðåìåííîå ïðîèçâîäñòâî ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ñî÷åòàíèå ðàçëè÷íûõ ïðîöåññîâ, ñðåäñòâ ïðîèçâîäñòâà, ñëóæá è ïîäðàçäåëåíèé ñî ñëîæíûìè òåõíèêî-ýêîíîìè÷åñêèìè è îðãàíèçàöèîííûìè ñâÿçÿìè, ïîýòîìó íà÷àëó ëþáîãî ïðîèçâîäñòâà âñåãäà ïðåäøåñòâóåò áîëüøàÿ è òðóäîåìêàÿ ïîäãîòîâèòåëüíàÿ ðàáîòà. Òåõíè÷åñêàÿ ïîäãîòîâêà ëþáîãî ïðîèçâîäñòâà, â òîì ÷èñëå è ñâàðî÷íîãî, ïðåäñòàâëÿåòñÿ êîìïëåêñîì ìåðîïðèÿòèé ïî ïðîåêòèðîâàíèþ è îñâîåíèþ èçãîòîâëåíèÿ íîâûõ è ñîâåðøåíñòâîâàíèþ âûïóñêàåìûõ êîíñòðóêöèé ñ èñïîëüçîâàíèåì íàèáîëåå ïðîãðåññèâíûõ ñïîñîáîâ è ñðåäñòâ ïðîèçâîäñòâà.  ðàìêàõ òåõíè÷åñêîé ïîäãîòîâêè ìîæíî âûäåëèòü íåñêîëüêî ðàçíûõ íàïðàâëåíèé, îñíîâíûìè èç êîòîðûõ ÿâëÿþòñÿ êîíñòðóêòîðñêîå è òåõíîëîãè÷åñêîå, òåñíî âçàèìîñâÿçàííûå ìåæäó ñîáîé. Ñâîéñòâà è íàçíà÷åíèå îáúåêòà ïðîèçâîäñòâà, îñîáåííîñòè åãî èçãîòîâëåíèÿ â îñíîâíîì îïðåäåëÿþò îðãàíèçàöèîííóþ ñòðóêòóðó ïðåäïðèÿòèÿ è õàðàêòåð åãî ïðîèçâîäñòâåííîãî öèêëà, ïîýòîìó â ïîäãîòîâèòåëüíûé ïåðèîä äëÿ ïðîèçâîäñòâà îñîáåííî áîëüøîå çíà÷åíèå ïðèîáðåòàþò ïðàâèëüíàÿ îðãà260
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж íèçàöèÿ è ïðîâåäåíèå òåõíîëîãè÷åñêîé ïîäãîòîâêè, êîòîðàÿ ïî óäåëüíîìó âåñó â îáùåì îáúåìå ïîäãîòîâêè ïî òðóäîåìêîñòè è ñòîèìîñòè ñîñòàâëÿåò â ñðåäíåì 20 ¾ 25 % äëÿ åäèíè÷íîãî è ìåëêîñåðèéíîãî ïðîèçâîäñòâà, 40 ¾ 45 % äëÿ ñåðèéíîãî, 60 ¾ 70 % äëÿ êðóïíîñåðèéíîãî è ìàññîâîãî. È ýòè çàòðàòû íåïðåðûâíî óâåëè÷èâàþòñÿ ñ óñëîæíåíèåì íîâûõ êîíñòðóêöèé.  öåëîì òåõíîëîãè÷åñêàÿ ïîäãîòîâêà ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ñîâîêóïíîñòü âçàèìîñâÿçàííûõ ïðîöåññîâ, îáåñïå÷èâàþùèõ òåõíîëîãè÷åñêóþ ãîòîâíîñòü ïðåäïðèÿòèé ê âûïóñêó èçäåëèé çàäàííîãî êà÷åñòâà ïðè óñòàíîâëåííûõ ñðîêàõ, îáúåìå âûïóñêà è çàòðàòàõ. Îñíîâíîé çàäà÷åé òåõíîëîãè÷åñêîé ïîäãîòîâêè ïðîèçâîäñòâà, îïðåäåëÿþùåé ãëàâíîå åå íàïðàâëåíèå, ÿâëÿåòñÿ ðàçðàáîòêà ïðîãðåññèâíîãî òåõíîëîãè÷åñêîãî ïðîöåññà è îáåñïå÷åíèå åãî íåîáõîäèìûì òåõíîëîãè÷åñêèì îñíàùåíèåì, òåõíè÷åñêè è ýêîíîìè÷åñêè íàèáîëåå ñîîòâåòñòâóþùèì äàííûì ïðîèçâîäñòâåííûì óñëîâèÿì. Òåõíîëîãè÷åñêàÿ ïîäãîòîâêà ñåðèéíîãî ïðîèçâîäñòâà âêëþ÷àåò â ñåáÿ ðàçíîîáðàçíûå ïî õàðàêòåðó, ñëîæíûå è òðóäîåìêèå ðàáîòû. Íàïðèìåð, ïðîåêòèðîâàíèå íîâûõ òåõíîëîãè÷åñêèõ ïðîöåññîâ ñâÿçàíî ñ íåîáõîäèìîñòüþ ïðåäâàðèòåëüíîãî ïðîâåäåíèÿ ýêñïåðèìåíòàëüíûõ èññëåäîâàíèé, ñëîæíûõ ðàñ÷åòîâ ïðè ñîçäàíèè ñïåöèàëüíîãî îáîðóäîâàíèÿ è ïðèñïîñîáëåíèé. Âåëèê îáúåì è âûïóñêàåìîé òåõíîëîãè÷åñêîé äîêóìåíòàöèè.  òî æå âðåìÿ íà òåõíîëîãè÷åñêóþ ïîäãîòîâêó ïðîèçâîäñòâà, íåñìîòðÿ íà åå ñëîæíîñòü, áîëüøóþ òðóäîåìêîñòü è îòâåòñòâåííîñòü, óñòàíàâëèâàþò âåñüìà ñæàòûå ñðîêè, à êà÷åñòâî âñåõ ðàáîò îêàçûâàåò ðåøàþùåå âëèÿíèå íà òåõíèêîýêîíîìè÷åñêèå ïîêàçàòåëè ñåðèéíîãî ïðîèçâîäñòâà. Êàæäîå ÷àñòíîå ðåøåíèå çàòåì ìíîãîêðàòíî ðåàëèçóåòñÿ â ñåðèéíîì ïðîèçâîäñòâå, ñëåäîâàòåëüíî, êàæäîå íåóäà÷íîå ðåøåíèå, äîïóùåííîå ïðè ïîäãîòîâêå, íåèçáåæíî ïðèâåäåò ê ïîÿâëåíèþ ìíîãîêðàòíî ïîâòîðÿþùèõñÿ óñëîæíåíèé èëè íåóäîâëåòâîðèòåëüíûõ ðåçóëüòàòîâ. Íàïðèìåð, íåïðàâèëüíî âûáðàííûé ñïîñîá èëè ðåæèì ñâàðêè èëè íåâåðíî ñïðîåêòèðîâàííàÿ è èçãîòîâëåííàÿ òåõíîëîãè÷åñêàÿ îñíàñòêà ÿâëÿþòñÿ ðàñïðîñòðàíåííûìè ïðè÷èíàìè óñëîæíåíèé, âîçíèêàþùèõ ïðè âûïîëíåíèè òåõíîëîãè÷åñêèõ îïåðàöèé, èëè ïîÿâëåíèÿ áðàêà. Âûáîð íåäîñòàòî÷íî òî÷íîãî ìåòîäà êîíòðîëÿ ñîïðîâîæäàåòñÿ ïåðåíîñîì íåîáíàðóæåííîãî áðàêà íà ïîñëåäóþùèå ýòàïû òåõíîëîãè÷åñêîãî ïðîöåññà è â ýêñïëóàòàöèþ. Ïðàâèëüíûå è ïðîãðåññèâíûå ðåøåíèÿ ýòèõ âîïðîñîâ â çíà÷èòåëüíîé ñòåïåíè îïðåäåëÿþòñÿ êà÷åñòâîì ïðèíÿòûõ êîíñòðóêòîðñêèõ ðàçðàáîòîê â ïðîåêòèðóåìîì èçäåëèè, ïîýòîìó òåõíîëîãè÷åñêàÿ ïîäãîòîâêà ïðîèçâîäñòâà âêëþ÷àåò â ñåáÿ: • òåõíîëîãè÷åñêóþ îòðàáîòêó ñàìîé êîíñòðóêöèè èçäåëèÿ; • ïðîåêòèðîâàíèå, ðàçðàáîòêó è îñâîåíèå íàèáîëåå ïðîãðåññèâíûõ òåõíîëîãè÷åñêèõ ïðîöåññîâ èçãîòîâëåíèÿ ýëåìåíòîâ è èçäåëèÿ â öåëîì, ðàçðàáîòêó íåîáõîäèìîé òåõíîëîãè÷åñêîé äîêóìåíòàöèè; 261
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж • ïðîåêòèðîâàíèå, èçãîòîâëåíèå è îòëàäêó ñïåöèàëèçèðîâàííûõ è ñïåöèàëüíûõ âèäîâ òåõíîëîãè÷åñêîé îñíàñòêè è îáîðóäîâàíèÿ, ñðåäñòâ ìåõàíèçàöèè è àâòîìàòèçàöèè. Âûñîêîêà÷åñòâåííîå è ñâîåâðåìåííîå âûïîëíåíèå îãðîìíîãî êîìïëåêñà ðàáîò ïî òåõíîëîãè÷åñêîé ïîäãîòîâêå ïðîèçâîäñòâà îñíîâàíî íà èñïîëüçîâàíèè ðÿäà òåõíèêî-îðãàíèçàöèîííûõ ïðèíöèïîâ. Îñíîâíûìè èç íèõ ÿâëÿþòñÿ: • íàèáîëåå âûñîêàÿ òåõíîëîãè÷åñêàÿ îòðàáîòêà êàê ñàìîé êîíñòðóêöèè, òàê è ñïîñîáîâ åå èçãîòîâëåíèÿ, ïðîâîäèìàÿ â ïåðèîä ïðîåêòèðîâàíèÿ, â îñíîâå ÷åãî ëåæèò ïðèíöèï ìàêñèìàëüíîé òåõíîëîãè÷íîñòè; • ïðèíöèï òåõíîëîãè÷åñêîé ïåðåíàëàäêè (ãèáêîñòè) ïðîèçâîäñòâà ñ ìàêñèìàëüíûì èñïîëüçîâàíèåì òåõíîëîãèè è îñíàñòêè, ïðèìåíÿâøèõñÿ ïðè èçãîòîâëåíèè ðàíåå âûïóñêàâøèõñÿ èçäåëèé (òåõíîëîãè÷åñêàÿ ïðååìñòâåííîñòü); ïðèìåíåíèå ýòîãî ïðèíöèïà îñíîâàíî íà òèïèçàöèè òåõíîëîãè÷åñêèõ ïðîöåññîâ è ýëåìåíòîâ îñíàùåíèÿ; • ïðèíöèï êîìïëåêñíîé ìåõàíèçàöèè è àâòîìàòèçàöèè ïðîèçâîäñòâà â óñëîâèÿõ ìàëîé ñåðèéíîñòè è ÷àñòîé ñìåíû èçãîòîâëÿåìûõ îáúåêòîâ, îñíîâàííûé íà øèðîêîì èñïîëüçîâàíèè óíèôèêàöèè è ñòàíäàðòèçàöèè ýëåìåíòîâ òåõíîëîãè÷åñêîé îñíàñòêè è ñïåöèàëüíîãî îáîðóäîâàíèÿ; • ñîâìåùåíèå âî âðåìåíè ðàáîò, âûïîëíÿåìûõ â ïëàíå òåõíîëîãè÷åñêîé ïîäãîòîâêè ïðîèçâîäñòâà. Âñå ðàáîòû âûïîëíÿþò â îïðåäåëåííîé ïîñëåäîâàòåëüíîñòè è â ñðîêè, îïðåäåëÿåìûå îáùèì ãðàôèêîì ïîäãîòîâêè ïðîèçâîäñòâà. Êàëåíäàðíîå âðåìÿ âûïîëíåíèÿ âñåõ ðàáîò ïî ïîäãîòîâêå ñîñòàâëÿåò öèêë ïîäãîòîâêè ïðîèçâîäñòâà.  ñâîþ î÷åðåäü, êîíêðåòíîå ñîäåðæàíèå è îáùèé îáúåì ðàáîò ïî òåõíîëîãè÷åñêîé ïîäãîòîâêå çàâèñÿò îò ñòåïåíè ñëîæíîñòè êîíñòðóêöèè è êà÷åñòâà òåõíîëîãè÷åñêîé îòðàáîòêè èçäåëèÿ â ïðîöåññå åãî ïðîåêòèðîâàíèÿ è èçãîòîâëåíèÿ îïûòíûõ îáðàçöîâ. Ïðè ýòîì áîëüøîå çíà÷åíèå ïðèîáðåòàåò ó÷åò îñîáåííîñòåé òîãî èëè èíîãî êîíêðåòíîãî ïðîèçâîäñòâà.  öåëîì òåõíîëîãè÷åñêàÿ ïîäãîòîâêà ïðèçâàíà îáåñïå÷èòü îáùèé òåõíè÷åñêèé ïðîãðåññ ïðîèçâîäñòâà, âûñîêèå òåõíèêî-ýêîíîìè÷åñêèå ïîêàçàòåëè ðàáîòû ïðåäïðèÿòèé â ñîîòâåòñòâèè ñ ïðèíÿòûìè ïëàíàìè ïî âûïóñêó èçäåëèé. 22.4. Технологичность сварных конструкций и ее отработка Òåõíè÷åñêèå ïðåèìóùåñòâà ñâàðíûõ êîíñòðóêöèé ïî ñðàâíåíèþ ñ êîíñòðóêöèÿìè, èçãîòîâëåííûìè ñ èñïîëüçîâàíèåì äðóãèõ ìåòîäîâ ïîëó÷åíèÿ íåðàçúåìíûõ ñîåäèíåíèé, îáåñïå÷èëè èì øèðîêîå ðàñïðîñòðàíåíèå â ðàçëè÷íûõ îòðàñëÿõ ìàøèíîñòðîåíèÿ. 262
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Îäíàêî îíè îáëàäàþò è íåäîñòàòêàìè, êîòîðûå íåîáõîäèìî ó÷èòûâàòü êàê ïðè ïðîåêòèðîâàíèè, òàê è ïðè ïðîèçâîäñòâå. Íåîáõîäèìî îòìåòèòü âëèÿíèå òåõíîëîãèè îáðàáîòêè (ñâàðêè) íà èñõîäíûå ñâîéñòâà ìàòåðèàëà, íàëè÷èå â íèõ íàïðÿæåííîãî ñîñòîÿíèÿ è äåôîðìàöèé, ñâÿçàííûõ ñî ñâàðêîé, íåîäíîðîäíîñòü ñâîéñòâ ìàòåðèàëà â çîíå ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé è äð. Ýòè îñîáåííîñòè îïðåäåëÿþò õàðàêòåð ðàñïðåäåëåíèÿ íàïðÿæåíèé â ñâàðíûõ êîíñòðóêöèÿõ â çàâèñèìîñòè îò ïðèêëàäûâàåìûõ íàãðóæåíèé è ñîïðîòèâëÿåìîñòü èõ ýêñïëóàòàöèîííûì âîçäåéñòâèÿì, â êîíå÷íîì ñ÷åòå âëèÿÿ íà íàäåæíîñòü è äîëãîâå÷íîñòü èçäåëèé.  íàñòîÿùåå âðåìÿ ïðè êîíñòðóèðîâàíèè èçäåëèé âñå áîëüøå âíèìàíèÿ óäåëÿþò âîïðîñàì òåõíîëîãè÷íîñòè. Íà÷èíàÿ ñî ñòàäèè ýñêèçíîãî ïðîåêòèðîâàíèÿ è èçãîòîâëåíèÿ îïûòíûõ îáðàçöîâ, èçäåëèÿ ïîäâåðãàþò òùàòåëüíîé òåõíîëîãè÷åñêîé îòðàáîòêå. Ïðè ðåøåíèè âîïðîñà î ñåðèéíîì èçãîòîâëåíèè íîâîé êîíñòðóêöèè ó÷èòûâàåòñÿ çàêëþ÷åíèå î åå òåõíîëîãè÷íîñòè, ò. å. íàñêîëüêî îíà ïîçâîëÿåò ïðèìåíÿòü íàèáîëåå ïðîãðåññèâíûå ñïîñîáû ïðîèçâîäñòâà.  îöåíêå òåõíîëîãè÷íîñòè ñóùåñòâóþò äâà ïîäõîäà: êà÷åñòâåííûé àíàëèç êîíñòðóêöèè íà îñíîâå èíæåíåðíîãî îïûòà ñïåöèàëèñòîâ è êîëè÷åñòâåííàÿ îöåíêà ïî êðèòåðèÿì, óñòàíîâëåííûì ÃÎÑÒ 14201—83. Òåõíîëîãè÷åñêàÿ îòðàáîòêà êîíñòðóêöèé â ïðîöåññå èõ ïðîåêòèðîâàíèÿ äàåò âîçìîæíîñòü íå òîëüêî ñâîåâðåìåííî ðåøèòü âîïðîñû ïîâûøåíèÿ òåõíîëîãè÷íîñòè, îíà ïîçâîëÿåò òàêæå çàáëàãîâðåìåííî îïðåäåëèòü òðåáîâàíèÿ, ïðåäúÿâëÿåìûå ê ñåðèéíîìó ïðîèçâîäñòâó. Ïðîãðåññèâíîñòü ñâàðíûõ êîíñòðóêöèé õàðàêòåðèçóåòñÿ âîçìîæíîñòüþ óìåíüøåíèÿ èõ ìåòàëëîåìêîñòè ïðè îáåñïå÷åíèè òðåáóåìûõ ýêñïëóàòàöèîííûõ êà÷åñòâ, áîëåå ïîëíûì èñïîëüçîâàíèåì ñâîéñòâ ìàòåðèàëîâ.  ñâÿçè ñ ýòèì â òåîðèè è ïðàêòèêå îòå÷åñòâåííîãî ïðîåêòèðîâàíèÿ ñâàðíûõ ìåòàëëîêîíñòðóêöèé ëîãè÷åñêè îáúåäèíÿþòñÿ äâà íàïðàâëåíèÿ: ïîèñê ïóòåé ïðîåêòèðîâàíèÿ êîíñòðóêöèé ñ ìèíèìàëüíîé ìàññîé è ìåíüøåé ìåòàëëîåìêîñòüþ, âíåäðåíèå è èñïîëüçîâàíèå íàèáîëåå ïðîãðåññèâíûõ òåõíîëîãè÷åñêèõ ïðîöåññîâ. Ýòè íàïðàâëåíèÿ âî ìíîãîì îïðåäåëÿþò ðàçâèòèå ñâàðî÷íîãî ïðîèçâîäñòâà. Ñîçäàíèå íàèáîëåå ýêîíîìè÷íûõ ñâàðíûõ êîíñòðóêöèé òðåáóåò êîìïëåêñíîãî êîíñòðóêòèâíî-òåõíîëîãè÷åñêîãî ïðîåêòèðîâàíèÿ, ïðè êîòîðîì âîïðîñû êîíñòðóêòîðñêîãî ïëàíà ðåøàþòñÿ îäíîâðåìåííî ñ âîïðîñàìè òåõíîëîãèè è òðóäîåìêîñòè, à îáåñïå÷åíèå âûñîêîé ðàáîòîñïîñîáíîñòè êîíñòðóêöèé äîñòèãàåòñÿ êîíñòðóêòèâíûìè è òåõíîëîãè÷åñêèìè ìåðàìè. Ïðîåêòèðîâàíèå íåâîçìîæíî áåç ó÷åòà îñîáåííîñòåé òåõíîëîãèè, à â ñîâðåìåííîé ïðàêòèêå ïðîåêòíî-êîíñòðóêòîðñêèõ ðàáîò îäíèì èç âàæíåéøèõ ìîìåíòîâ ñòàíîâèòñÿ ñîáëþäåíèå ïðèíöèïîâ òåõíîëîãè÷íîñòè êîíñòðóêöèé. Íåëüçÿ ýôôåêòèâíî èñïîëüçîâàòü ïåðåäîâóþ òåõíîëîãèþ, êîãäà êîíñòðóêöèÿ ðàçðàáîòàíà áåç ó÷åòà òåõíîëîãè÷íîñòè. 263
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Òåõíîëîãè÷íîé ñ÷èòàåòñÿ êîíñòðóêöèÿ, îáåñïå÷èâàþùàÿ íàèáîëåå ïðîñòîå, áûñòðîå è ýêîíîìè÷íîå èçãîòîâëåíèå ïðè îáÿçàòåëüíîì ñîáëþäåíèè íåîáõîäèìûõ óñëîâèé ïðî÷íîñòè, óñòîé÷èâîñòè, âûíîñëèâîñòè è äðóãèõ ýêñïëóàòàöèîííûõ êà÷åñòâ, ò. å. â êîòîðîé ñîáëþäàåòñÿ ñîîòâåòñòâèå ïðîãðåññèâíûõ êîíñòðóêòèâíûõ ðåøåíèé ïåðåäîâûì òåõíîëîãè÷åñêèì âîçìîæíîñòÿì ïðîèçâîäñòâà. Îòñþäà ïîíÿòèå «òåõíîëîãè÷íîñòü êîíñòðóêöèè» ïðåäñòàâëÿåòñÿ êàê äîâîëüíî ñëîæíàÿ õàðàêòåðèñòèêà (ñâîéñòâî), îïðåäåëÿåìàÿ êîìïëåêñîì ïðîãðåññèâíûõ êîíñòðóêòèâíûõ è òåõíîëîãè÷åñêèõ ðåøåíèé, ïîçâîëÿþùèõ ïðè îáåñïå÷åíèè âñåõ íåîáõîäèìûõ ýêñïëóàòàöèîííûõ êà÷åñòâ èçäåëèÿ äîáèòüñÿ â ïðîöåññå èçãîòîâëåíèÿ âûñîêèõ ïðîèçâîäñòâåííûõ ïîêàçàòåëåé — ñíèæåíèÿ ìåòàëëîåìêîñòè, áûñòðîãî îñâîåíèÿ â ïðîèçâîäñòâå, ìèíèìàëüíîé òðóäîåìêîñòè è ñåáåñòîèìîñòè. Îòðàáîòêà òåõíîëîãè÷íîñòè êîíñòðóêöèé ÿâëÿåòñÿ íåïðåðûâíûì ïðîöåññîì, íà÷èíàþùèìñÿ ñ ýñêèçíîãî ïðîåêòà èçäåëèÿ è ïðîäîëæàþùèìñÿ íà âñåõ ñòàäèÿõ ïðîåêòèðîâàíèÿ è èçãîòîâëåíèÿ êàê åãî îïûòíûõ îáðàçöîâ, òàê è ñåðèéíîé ïðîäóêöèè. Ñîäåðæàíèå ðàáîò ïî îòðàáîòêå òåõíîëîãè÷íîñòè êîíñòðóêöèé çàâèñèò îò ñòàäèè ðàçðàáîòêè òåõíè÷åñêîé äîêóìåíòàöèè. Îñíîâíûå ïðèíöèïèàëüíûå ïîëîæåíèÿ, îïðåäåëÿþùèå íàïðàâëåííîñòü îòðàáîòêè òåõíîëîãè÷íîñòè êîíñòðóêöèé, çàêëàäûâàþòñÿ óæå â ïåðèîä ðàçðàáîòêè ýñêèçíîãî è òåõíè÷åñêîãî ïðîåêòîâ èçäåëèÿ. Óñòàíîâëåíî, ÷òî íà ýòîì ýòàïå äîñòèãàåòñÿ äî 70 % è áîëåå îáùåãî óðîâíÿ òåõíîëîãè÷íîñòè êîíñòðóêöèé. Îòðàáîòêà ïðè ýòîì èäåò çà ñ÷åò âûáîðà íàèáîëåå îïòèìàëüíûõ êîíñòðóêòèâíûõ ðåøåíèé, ðàçúåäèíåíèÿ êîíñòðóêöèè íà îñíîâíûå ñáîðî÷íûå åäèíèöû, ðàçðàáîòêè îïòèìàëüíûõ ñõåì ñáîðêè è ñâàðêè, îáîñíîâàííîãî íàçíà÷åíèÿ òî÷íîñòè èçãîòîâëåíèÿ è òåõíîëîãè÷åñêèõ ìåð åå äîñòèæåíèÿ, âûáîðà ìàòåðèàëà è âàæíåéøèõ ìåòîäîâ îáðàáîòêè è ò. ï. Òàêèì îáðàçîì, ïðèíöèïèàëüíûå âîïðîñû èçãîòîâëåíèÿ ñâàðíîé êîíñòðóêöèè ðåøàþòñÿ óæå íà ïåðâîì ýòàïå åå ïðîåêòèðîâàíèÿ. Âòîðîé ýòàï òåõíîëîãè÷åñêîé îòðàáîòêè ñîâïàäàåò ñ ðàçðàáîòêîé ðàáî÷åãî ïðîåêòà è èçãîòîâëåíèåì îïûòíûõ îáðàçöîâ. Ïðè ýòîì îòðàáàòûâàåòñÿ äî 20 ¾ 25 % âñåãî ýôôåêòà òåõíîëîãè÷íîñòè. Íà ýòàïå ðàáî÷åãî ïðîåêòèðîâàíèÿ ïðîèçâîäèòñÿ äåòàëüíàÿ òåõíîëîãè÷åñêàÿ ïðîðàáîòêà ïðèíÿòîãî ðàíåå âàðèàíòà êîíñòðóêöèè. Ïðîèçâîäèòñÿ âûáîð ðàöèîíàëüíûõ çàãîòîâîê è ñïîñîáîâ èõ ïîëó÷åíèÿ, îïðåäåëÿþòñÿ ìåðû ïî îáåñïå÷åíèþ òðåáîâàíèé òåõíîëîãè÷íîñòè ïðè îáðàáîòêå ðàçëè÷íûìè ñïîñîáàìè, âûáèðàþòñÿ êîíñòðóêòèâíûå è òåõíîëîãè÷åñêèå áàçû, îáåñïå÷èâàåòñÿ óäîáñòâî ïîäõîäîâ ê ìåñòàì ñîåäèíåíèé, íîðìàëèçàöèÿ ìàòåðèàëîâ, ïîëóôàáðèêàòîâ, ïàðàìåòðîâ ñîåäèíåíèé è ò. ä. Äåòàëüíî ïðîðàáàòûâàåòñÿ êîíñòðóêòèâíîå îôîðìëåíèå âñåõ ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé ñ óêàçàíèåì õàðàêòåðà îáðàáîòêè êðîìîê, äîïóñêîâ íà ðàçìåðû è ïðèïóñêîâ íà îáðàáîòêó ïîñ264
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж ëå ñâàðêè. Äëÿ äîñòèæåíèÿ òî÷íîñòè è ñîõðàíåíèÿ ðàçìåðîâ êîíñòðóêöèé ïîñëå ñâàðêè ïðåäóñìàòðèâàþò òåõíîëîãè÷åñêèå ìåðîïðèÿòèÿ ïî ïðåäîòâðàùåíèþ è óñòðàíåíèþ ñâàðî÷íûõ íàïðÿæåíèé è äåôîðìàöèé. Ýòè âîïðîñû òàêæå ïðîðàáàòûâàþòñÿ íà ñòàäèè ðàáî÷åãî ïðîåêòèðîâàíèÿ êàê ñ öåëüþ îáîñíîâàíèÿ âûáîðà âåëè÷èí äîïóñêîâ íà ðàçìåðû çàãîòîâîê, ïðèïóñêîâ íà ïîñëåäóþùóþ ìåõàíè÷åñêóþ îáðàáîòêó ñâàðíîãî èçäåëèÿ, òàê è ñ öåëüþ îïðåäåëåíèÿ ðàöèîíàëüíîñòè ïðèìåíåíèÿ îïåðàöèé òåðìîîáðàáîòêè. Ïî îêîí÷àíèè ðàáî÷åãî ïðîåêòèðîâàíèÿ è èçãîòîâëåíèÿ îïûòíûõ îáðàçöîâ äîëæíà çàâåðøàòüñÿ è îòðàáîòêà òåõíîëîãè÷íîñòè êîíñòðóêöèé. Íà äàëüíåéøèõ ýòàïàõ ñîçäàíèÿ è îñâîåíèÿ âûïóñêà èçäåëèé îòðàáîòêà òåõíîëîãè÷íîñòè, êàê ïðàâèëî, íå ïðåâûøàåò 5 ¾ 10 % îò îáùåãî óðîâíÿ. Ïðè ñîçäàíèè êîíñòðóêöèé è îòðàáîòêå èõ òåõíîëîãè÷íîñòè íåîáõîäèìî ó÷èòûâàòü ðÿä îáùèõ óñëîâèé. 1. Òåõíîëîãè÷íîñòü êîíñòðóêöèé â çíà÷èòåëüíîé ñòåïåíè çàâèñèò îò ìàñøòàáà âûïóñêà è âèäà ïðîèçâîäñòâà. Êîíñòðóêöèÿ, òåõíîëîãè÷íàÿ äëÿ îäíîãî ìàñøòàáà âûïóñêà, ìîæåò îêàçàòüñÿ íåòåõíîëîãè÷íîé äëÿ äðóãîãî. 2. Òåõíîëîãè÷íîñòü îòäåëüíûõ ýëåìåíòîâ êîíñòðóêöèè äîëæíà ðàññìàòðèâàòüñÿ è óâÿçûâàòüñÿ ñ òåõíîëîãè÷íîñòüþ èçäåëèÿ â öåëîì. Ïîâûøåíèå òåõíîëîãè÷íîñòè îòäåëüíûõ ýëåìåíòîâ ìîæåò âûçâàòü èçìåíåíèÿ, êîòîðûå â èòîãå óõóäøàþò îáðàáîòêó âñåé êîíñòðóêöèè èëè ïðèâåäóò ê ñíèæåíèþ åå õàðàêòåðèñòèê. 3. Îòðàáîòêó òåõíîëîãè÷íîñòè êîíñòðóêöèé íåîáõîäèìî ðàññìàòðèâàòü êàê êîìïëåêñíóþ çàäà÷ó, ó÷èòûâàþùóþ òðåáîâàíèÿ êî âñåì ñòàäèÿì ïðîèçâîäñòâåííîãî ïðîöåññà, íà÷èíàÿ îò èçãîòîâëåíèÿ äåòàëåé è çàêàí÷èâàÿ ñáîðêîé, ñâàðêîé è èñïûòàíèåì ãîòîâûõ èçäåëèé. 4. Ïðè îòðàáîòêå òåõíîëîãè÷íîñòè êîíñòðóêöèé íåîáõîäèìî èñõîäèòü â ïåðâóþ î÷åðåäü èç ó÷åòà ïåðåäîâîãî îïûòà è íàèáîëåå âûñîêîãî òåõíè÷åñêîãî óðîâíÿ, äîñòèãíóòîãî â äàííîé îòðàñëè ïðîèçâîäñòâà. Ïðè ýòîì íåîáõîäèìî ó÷èòûâàòü è ñïåöèôèêó äàííîãî ïðåäïðèÿòèÿ-èçãîòîâèòåëÿ, åãî òåõíèêî-îðãàíèçàöèîííûå îñîáåííîñòè, îñíàùåííîñòü, îñâîåííîñòü ðàçëè÷íûõ ïðîöåññîâ è îáîðóäîâàíèÿ è ò. ï. Òåõíîëîãè÷åñêàÿ îòðàáîòêà ñâàðíûõ êîíñòðóêöèé ïðåäóñìàòðèâàåò âûïîëíåíèå òðåáîâàíèé òåõíîëîãè÷íîñòè, ïðåäúÿâëÿåìûõ ê âûáîðó è íàçíà÷åíèþ êîíñòðóêòèâíûõ ôîðì èçäåëèÿ è ìåòàëëà äëÿ åãî èçãîòîâëåíèÿ, ñïîñîáîâ ñâàðêè è õàðàêòåðèñòèê ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé, òî÷íîñòè èçãîòîâëåíèÿ è ñïîñîáîâ óñòðàíåíèÿ èëè óìåíüøåíèÿ äåôîðìàöèé è ñâàðî÷íûõ íàïðÿæåíèé.  ñâÿçè ñ ýòèì ìîæíî íàìåòèòü ðÿä âîïðîñîâ, òðåáóþùèõ â ïåðâóþ î÷åðåäü ðåøåíèÿ ïðè ñîçäàíèè òåõíîëîãè÷íûõ ñâàðíûõ êîíñòðóêöèé. 1. Âûáîð è ïðèìåíåíèå íàèáîëåå ñîâðåìåííûõ ìåòîäèê ðàñ÷åòà è ïðîåêòèðîâàíèÿ ñâàðíûõ êîíñòðóêöèé, â íàèáîëüøåé ìåðå ó÷è265
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж òûâàþùèõ èõ îñîáåííîñòè è âîçäåéñòâèå òåõíîëîãè÷åñêèõ ôàêòîðî⠗ ïðèíöèï êîíñòðóêòèâíî-òåõíîëîãè÷åñêîãî ïðîåêòèðîâàíèÿ. 2. Âûáîð îïòèìàëüíûõ âàðèàíòîâ ðàçúåäèíåíèÿ êîíñòðóêöèé íà ñáîðî÷íûå åäèíèöû è ñõåì èõ ñáîðêè, îò êîòîðûõ âî ìíîãîì çàâèñÿò óïðîùåíèå òåõíîëîãè÷åñêîãî ïðîöåññà, ðàñøèðåíèå ôðîíòà ðàáîò è ýôôåêòèâíîå èñïîëüçîâàíèå ñðåäñòâ ìåõàíèçàöèè è àâòîìàòèçàöèè. 3. Ïðàâèëüíûé âûáîð ìàòåðèàëà — îäèí èç âàæíåéøèõ âîïðîñîâ ïðîåêòèðîâàíèÿ è òåõíîëîãè÷åñêîé îòðàáîòêè, ïîñêîëüêó îêàçûâàåò íåïîñðåäñòâåííîå âëèÿíèå íà òåõíè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè, ìàññó è ýêîíîìè÷íîñòü êîíñòðóêöèé. Ïðè ýòîì íåîáõîäèìî ó÷èòûâàòü, ÷òî â ñî÷åòàíèè ñ òðåáîâàíèÿìè, ïðåäúÿâëÿåìûìè óñëîâèÿìè ýêñïëóàòàöèè, òðåáîâàíèå âûñîêîé ñâàðèâàåìîñòè îïðåäåëÿåò ïðàêòè÷åñêóþ ïðèãîäíîñòü ìàòåðèàëà äëÿ ñâàðíûõ êîíñòðóêöèé. Ñâîéñòâà ìàòåðèàëà äîëæíû óäîâëåòâîðÿòü òðåáîâàíèÿì ýêñïëóàòàöèè, îáåñïå÷èâàòü íåîáõîäèìóþ ñâàðèâàåìîñòü, òåõíîëîãè÷åñêóþ îáðàáàòûâàåìîñòü è ýêîíîìè÷åñêóþ öåëåñîîáðàçíîñòü. 4. Âàæíîé çàäà÷åé ÿâëÿåòñÿ ïðàâèëüíûé âûáîð ñïîñîáà ïîëó÷åíèÿ ñîåäèíåíèé â ñîîòâåòñòâèè ñ íàçíà÷åíèåì, ôîðìîé è ðàçìåðàìè êîíñòðóêöèé. Íàçíà÷åíèå ñïîñîáà ñâàðêè â çíà÷èòåëüíîé ñòåïåíè îïðåäåëÿåòñÿ ñâàðèâàåìîñòüþ, êîíñòðóêòèâíûì îôîðìëåíèåì èçãîòîâëÿåìûõ óçëîâ, ñòåïåíüþ èõ îòâåòñòâåííîñòè è ïðîèçâîäèòåëüíîñòüþ ïðîöåññà. Ê òîìó æå íåîáõîäèìî ó÷èòûâàòü îïðåäåëåííûé òèï ñîåäèíåíèé, ïðèñàäî÷íûé ìàòåðèàë, ïðèåìû è îáåñïå÷åíèå óäîáñòâà âûïîëíåíèÿ ñáîðî÷íî-ñâàðî÷íûõ îïåðàöèé. Ýòè óñëîâèÿ ïðåäîïðåäåëÿþò ìåõàíè÷åñêèå ñâîéñòâà ñîåäèíåíèé è çíà÷åíèÿ äîïóñêàåìûõ íàïðÿæåíèé, íåîáõîäèìûõ äëÿ ïðî÷íîñòíûõ ðàñ÷åòîâ êîíñòðóêöèé, ïîýòîìó íàçíà÷åíèå ñïîñîáà ñâàðêè îïðåäåëÿåòñÿ óæå íà ïåðâîé ñòàäèè ðàçðàáîòêè èçäåëèÿ. 5. Ïðàâèëüíîå íàçíà÷åíèå òèïà è ïàðàìåòðîâ ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé â çàâèñèìîñòè îò îñîáåííîñòåé êîíñòðóêöèè è õàðàêòåðà èñïûòûâàåìûõ íàãðóæåíèé — îäèí èç âàæíûõ âîïðîñîâ òåõíîëîãè÷íîñòè. Êà÷åñòâî ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé è òðóäîåìêîñòü èõ âûïîëíåíèÿ â çíà÷èòåëüíîé ñòåïåíè çàâèñÿò îò ïðîåêòíûõ ðåøåíèé, îïðåäåëÿþùèõ òèï ïðèñàäî÷íîãî ìàòåðèàëà, ñå÷åíèå øâîâ è ðàñ÷åòíûé îáúåì íàïëàâëåííîãî ìåòàëëà, ïîëîæåíèå ñâàðíûõ øâîâ â ïðîñòðàíñòâå ïðè âûïîëíåíèè ñâàðî÷íûõ ðàáîò, äîñòóïíîñòü è óäîáñòâî âûïîëíåíèÿ ñâàðêè è ò. ï. Ïîýòîìó ïðè âûáîðå òèïà êîíñòðóêöèè ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé íàìå÷àåìûå êîíñòðóêòèâíûå ðåøåíèÿ íåîáõîäèìî îöåíèâàòü íå òîëüêî ñ ïîçèöèé ïðî÷íîñòè, íî è ñ ïîçèöèé òåõíîëîãè÷íîñòè. Ïðè îïðåäåëåíèè íàçíà÷åíèÿ ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé íóæíî ó÷èòûâàòü âîçìîæíîñòü èõ âûïîëíåíèÿ ñ ìàêñèìàëüíûì èñïîëüçîâàíèåì àâòîìàòèçèðîâàííûõ ñïîñîáîâ ñâàðêè, ÷èñëî è ðàçìåðû ñâàðíûõ øâîâ äîëæíû áûòü ìèíèìàëüíûìè è ñòðîãî ñîîòâåòñòâîâàòü ðàñ÷åòàì è òåõíè÷åñêèì óñëîâèÿì.  êîíñòðóêöèÿõ íåîáõîäèìî èñïîëüçîâàòü íàèáîëåå ðàáîòîñïîñîá266
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж íûå è óäîáíî âûïîëíèìûå òèïû ñîåäèíåíèé, ñòðåìèòüñÿ ê ñîêðàùåíèþ èõ ÷èñëà è óìåíüøåíèþ ñå÷åíèé. Ðàñïîëîæåíèå ñîåäèíåíèé â êîíñòðóêöèÿõ äîëæíî óìåíüøàòü èëè ïðåäîòâðàùàòü ïîÿâëåíèå ñâàðî÷íûõ äåôîðìàöèé, à ïàðàìåòðû ñîåäèíåíèé äîëæíû áûòü ìàêñèìàëüíî óíèôèöèðîâàíû, ôîðìà øâîâ ïðîñòàÿ, õîðîøî ïîääàþùàÿñÿ îïèñàíèþ è âûïîëíåíèþ àâòîìàòè÷åñêîé ñâàðêîé. Èñêëþ÷èòåëüíî âàæíûì òðåáîâàíèåì ÿâëÿåòñÿ ñîêðàùåíèå îáúåìà ðàñïëàâëÿåìîãî, à îñîáåííî íàïëàâëÿåìîãî ìåòàëëà. Íà ýòàïå ïðîåêòèðîâàíèÿ çàâûøåíèå òàêèõ îáúåìîâ ìîæåò áûòü âûçâàíî íåñîâåðøåíñòâîì èñïîëüçóåìûõ ìåòîäèê è íîðì ðàñ÷åòà, ñòàíäàðòîâ è äðóãèõ ìàòåðèàëîâ, ðåãëàìåíòèðóþùèõ ïàðàìåòðû ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé è øâîâ; íåñîáëþäåíèåì â ïðîåêòèðîâàíèè ïðèíöèïà ìèíèìèçàöèè íàïëàâëåííîãî ìåòàëëà â êîíñòðóêöèè; íåäîñòàòî÷íûì èñïîëüçîâàíèåì ïðîãðåññèâíûõ êîíñòðóêòèâíûõ ðåøåíèé, òðåáóþùèõ ìèíèìàëüíûõ ïðîòÿæåííîñòè øâîâ è îáúåìà íàïëàâëåííîãî ìåòàëëà; îãðàíè÷åííîñòüþ ïðèìåíåíèÿ â êîíñòðóêöèÿõ ìàòåðèàëîâ ñ óëó÷øåííûìè ñâîéñòâàìè; íåäîñòàòî÷íûì èñïîëüçîâàíèåì ñâàðî÷íûõ ïðîöåññîâ, îáåñïå÷èâàþùèõ áîëåå âûñîêèå ìåõàíè÷åñêèå ñâîéñòâà ñîåäèíåíèé. Ïðè èçãîòîâëåíèè ñâàðíûõ êîíñòðóêöèé ïåðåðàñõîäó íàïëàâëåííîãî ìåòàëëà ñïîñîáñòâóþò îòêëîíåíèÿ îò ñòðîãîãî ñîáëþäåíèÿ ïðåäïèñàíèé òåõíè÷åñêîé äîêóìåíòàöèè è èíñòðóêöèé â îòíîøåíèè òî÷íîñòè è êà÷åñòâà âûïîëíåíèÿ çàãîòîâèòåëüíûõ, ñáîðî÷íûõ è ñâàðî÷íûõ ðàáîò, íåñîâåðøåíñòâî ïðèíÿòûõ â òåõíîëîãè÷åñêîì ïðîöåññå ìåòîäîâ è îáîðóäîâàíèÿ îáðàáîòêè, íåäîñòàòî÷íàÿ òî÷íîñòü çàãîòîâîê, îáóñëîâëèâàþùàÿ íåîáõîäèìîñòü íàçíà÷åíèÿ èçëèøíèõ ïðèïóñêîâ è ïðîâåäåíèÿ ðó÷íûõ ðàáîò ïî ïîäãîíêå ýëåìåíòîâ. Êîìïëåêñíîå ðåøåíèå âîïðîñîâ ïðî÷íîñòè, òî÷íîñòè, òåõíîëîãè÷íîñòè è ýêîíîìè÷íîñòè ïîçâîëÿåò ñîçäàâàòü íàèáîëåå ðàöèîíàëüíûå ñâàðíûå êîíñòðóêöèè ñ íàèìåíüøèìè çàòðàòàìè ìàòåðèàëîâ, âðåìåíè è òðóäà íà èõ èçãîòîâëåíèå. 22.5. Разработка технологических процессов Îáùèå ñâåäåíèÿ. Ïîä òåõíîëîãè÷åñêèì ïðîöåññîì â ìàøèíîñòðîåíèè ïîíèìàþò ïîñëåäîâàòåëüíûå äåéñòâèÿ ïî èçìåíåíèþ ôîðìû èëè ñîñòîÿíèÿ ìàòåðèàëà â öåëÿõ ïîëó÷åíèÿ èçäåëèÿ îïðåäåëåííîãî âèäà èëè êà÷åñòâà. Îñíîâíàÿ öåëü ïðîåêòèðîâàíèÿ òåõíîëîãè÷åñêîãî ïðîöåññà — ðàçðàáîòêà òàêîãî ñïîñîáà èçãîòîâëåíèÿ çàäàííîãî èçäåëèÿ, êîòîðûé áû ÿâëÿëñÿ íàèáîëåå ðàöèîíàëüíûì íå òîëüêî òåõíè÷åñêè, íî è ýêîíîìè÷åñêè ïðè ïðàâèëüíîì è ïîëíîì èñïîëüçîâàíèè âñåõ òåõíè÷åñêèõ âîçìîæíîñòåé îáîðóäîâàíèÿ è îñíàñòêè íà íàèáîëåå âûãîäíûõ ðåæèìàõ ïðè ìèíèìàëüíûõ çàòðàòàõ âðåìåíè, ðàáî÷åé 267
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж ñèëû, âñïîìîãàòåëüíûõ ìàòåðèàëîâ. Èñõîäíûìè äàííûìè äëÿ ïðîåêòèðîâàíèÿ òåõíîëîãè÷åñêîãî ïðîöåññà èçãîòîâëåíèÿ ñâàðíîé êîíñòðóêöèè ÿâëÿþòñÿ ðàáî÷èé ïðîåêò (÷åðòåæè) èçäåëèÿ, òåõíè÷åñêèå óñëîâèÿ è ïëàíèðóåìàÿ ïðîãðàììà âûïóñêà. Ïðè ýòîì ðóêîâîäñòâóþòñÿ ïîëîæåíèÿìè Åäèíîé ñèñòåìû òåõíîëîãè÷åñêîé äîêóìåíòàöèè (ÅÑÒÄ), ïðåäñòàâëÿþùåé ñîáîé êîìïëåêñ ñòàíäàðòîâ, óñòàíàâëèâàþùèõ ïðàâèëà ðàçðàáîòêè è îôîðìëåíèÿ òåõíîëîãè÷åñêèõ äîêóìåíòîâ.  ðàçðàáîòêå òåõíîëîãè÷åñêîãî ïðîöåññà ìîæíî âûäåëèòü äâà ýòàïà. Ïåðâûé ýòàï öåëåñîîáðàçíî îòíåñòè ê ñòàäèè ïðîåêòèðîâàíèÿ ñàìîé êîíñòðóêöèè.  õîäå òåõíîëîãè÷åñêîé îòðàáîòêè êîíñòðóêöèè ðàçðàáàòûâàþò îñíîâíûå ïðèíöèïèàëüíûå ðåøåíèÿ ïî åå èçãîòîâëåíèþ, êîòîðûå â äàëüíåéøåì îïðåäåëÿþò îñíîâíûå íàïðàâëåíèÿ â ðàçðàáîòêå ðàáî÷èõ òåõíîëîãè÷åñêèõ ïðîöåññîâ è âêëþ÷àþòñÿ â ñïåöèàëüíûå òåõíîëîãè÷åñêèå äîêóìåíòû — äèðåêòèâíî-òåõíîëîãè÷åñêèå ìàòåðèàëû (ÄÒÌ) èëè äèðåêòèâíóþ òåõíîëîãèþ (Ïðèëîæåíèå 2). Ïî òàêèì ìàòåðèàëàì íåëüçÿ èçãîòîâèòü èçäåëèå, ïîñêîëüêó â íèõ ïðèâîäÿòñÿ ëèøü îñíîâíûå ïðèíöèïèàëüíûå ðåøåíèÿ ïî òåõíîëîãèè. Îäíàêî ðàçðàáîòêà òàêèõ ìàòåðèàëîâ ïîçâîëÿåò îáåñïå÷èòü íàèáîëåå âûñîêèé òåõíè÷åñêèé óðîâåíü ïðîèçâîäñòâà.  ïðîöåññå ðàçðàáîòêè ÄÒÌ ðåøàþò âîïðîñû âûáîðà íàèáîëåå òåõíîëîãè÷íûõ ñ ïîçèöèè ñâàðêè êîíñòðóêòèâíûõ ðåøåíèé, ñõåìû òåõíîëîãè÷åñêîãî ðàñ÷ëåíåíèÿ êîíñòðóêöèè è åå ñîáèðàåìîñòè, îïðåäåëÿþò õàðàêòåð ñîåäèíåíèé ïî òåõíîëîãè÷åñêèì ðàçúåìàì è ìåòîäû èõ âûïîëíåíèÿ, ðàçðàáàòûâàþò òåõíè÷åñêèå óñëîâèÿ è çàäàíèÿ íà ïðîåêòèðîâàíèå ñïåöèàëüíîãî îáîðóäîâàíèÿ è òåõíîëîãè÷åñêîé îñíàñòêè, âûáèðàþò ìåòîäû è ñðåäñòâà íàèáîëåå îáúåêòèâíîãî êîíòðîëÿ è ò. ä. Ðàçðàáàòûâàþòñÿ ÄÒÌ íà áàçå íàèáîëåå ïðîãðåññèâíûõ òåõíîëîãè÷åñêèõ ñïîñîáîâ îáðàáîòêè è îáîðóäîâàíèÿ. Ñ äðóãîé ñòîðîíû, ÄÒÌ äàþò âîçìîæíîñòü ñåðèéíûì ïðåäïðèÿòèÿì çíà÷èòåëüíî ñîêðàòèòü è óïðîñòèòü ðàáîòû ïî ïîäãîòîâêå ïðîèçâîäñòâà è îñâîåíèþ èçäåëèÿ, çàðàíåå îïðåäåëèòü òðóäîåìêîñòü âñåõ ýòàïîâ ïðîèçâîäñòâåííîãî ïðîöåññà, òåõíîëîãè÷åñêóþ îñíàùåííîñòü, íåîáõîäèìîñòü è îáúåì ðåêîíñòðóêöèè ïðåäïðèÿòèÿ. Ïî îêîí÷àíèè ïðîåêòèðîâàíèÿ èçäåëèÿ íà îñíîâå ðàáî÷åãî ïðîåêòà è ÄÒÌ ïðîâîäèòñÿ âòîðîé ýòàï — ðàçðàáàòûâàåòñÿ ðàáî÷èé òåõíîëîãè÷åñêèé ïðîöåññ è ñîçäàåòñÿ íåîáõîäèìîå ñïåöèàëüíîå îáîðóäîâàíèå, òåõíîëîãè÷åñêàÿ è êîíòðîëüíàÿ îñíàñòêà. Ðàçðàáîòêà ðàáî÷åé òåõíîëîãèè âåäåòñÿ â ñòðîãîì ñîîòâåòñòâèè ñ ðàáî÷èì ïðîåêòîì êîíñòðóêöèè. Ýòî íàêëàäûâàåò íà ðàáîòó òåõíîëîãîâ îïðåäåëåííûå îãðàíè÷åíèÿ â ñâÿçè ñ ïðèíÿòûìè â ïðîåêòå êîíñòðóêòèâíûìè ðåøåíèÿìè.  ýòèõ óñëîâèÿõ ÄÒÌ ïðèäàåòñÿ èñêëþ÷èòåëüíî áîëüøîå çíà÷åíèå. Ðàçðàáîòêà ðàáî÷åé òåõíîëîãèè, â ñâîþ î÷åðåäü, âûïîëíÿåòñÿ â äâå ñòàäèè. Íà ïåðâîé ñòà268
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Ðèñ. 22.1. Ñõåìà òåõíîëîãè÷åñêîãî ïðîöåññà èçãîòîâëåíèÿ ñâàðíûõ êîíñòðóêöèé äèè óñòàíàâëèâàþò ïîëíûé ïåðå÷åíü âñåõ íåîáõîäèìûõ îïåðàöèé è èõ ðàöèîíàëüíóþ ïîñëåäîâàòåëüíîñòü (ìàðøðóò), âûáèðàþò ñïîñîáû îáðàáîòêè ïî îïåðàöèÿì, òåõíîëîãè÷åñêîå îáîðóäîâàíèå, ðåæèìû îáðàáîòêè è òåõíîëîãè÷åñêóþ îñíàñòêó è îïðåäåëÿþò èõ òðóäîåìêîñòü. Ïîëó÷åííûå äàííûå ñîãëàñíî ÃÎÑÒ 3.1118—82 ïðåäñòàâëÿþòñÿ â âèäå òåõíè÷åñêîãî äîêóìåíòà — ìàðøðóòíîé òåõíîëîãè÷åñêîé êàðòû (Ïðèëîæåíèå 2). Íà âòîðîé ñòàäèè îñóùåñòâëÿåòñÿ äåòàëèçàöèÿ ðàíåå âûïîëíåííûõ ðàçðàáîòîê, ñòåïåíü è ïîëíîòà êîòîðîé çàâèñÿò îò òèïà ïðîèçâîäñòâà.  áîëüøåé ñòåïåíè äåòàëèçèðóþò òåõíîëîãè÷åñêèé ïðîöåññ â ñåðèéíîì è ìàññîâîì âèäàõ ïðîèçâîäñòâà. Îïåðàöèè ðàçáèâàþò íà áîëåå ìåëêèå äåéñòâèÿ-ïåðåõîäû ñ óêàçàíèåì ðàçðÿäîâ ðàáîòàþùèõ, ôîíäîâ âðåìåíè, ìåð òåõíèêè áåçîïàñíîñòè è ò. ï. Êàæäàÿ èç îïåðàöèé ìàðøðóòíîé òåõíîëîãèè ïî ÃÎÑÒ 3.1407—86 îôîðìëÿåòñÿ â âèäå îòäåëüíîãî òåõíè÷åñêîãî äîêóìåíòà — îïåðàöèîííîé òåõíîëîãè÷åñêîé êàðòû (Ïðèëîæåíèå 2).  åäèíè÷íîì è ìåëêîñåðèéíîì âèäàõ ïðîèçâîäñòâà òàêèå êàðòû îáû÷íî íå îôîðìëÿþò, à äåòàëèçèðóþò íåïîñðåäñòâåííî ìàðøðóòíóþ òåõíîëîãèþ. Òåõíîëîãè÷åñêàÿ êàðòà ÿâëÿåòñÿ îñíîâíûì ïðîèçâîäñòâåííûì äîêóìåíòîì, â êîòîðîì ïðèâîäÿòñÿ âñå äàííûå ïî òåõíîëîãèè èçãîòîâëåíèÿ èçäåëèÿ. Âûïîëíåíèå ïîëîæåíèé, çàôèêñèðîâàííûõ â óòâåðæäåííîé òåõíîëîãè÷åñêîé êàðòå, ñòðîãî îáÿçàòåëüíî. Ïðè ðàçðàáîòêå ñåðèéíîé òåõíîëîãèè èçãîòîâëåíèÿ áîëüøîå çíà÷åíèå èìååò èñïîëüçîâàíèå òèïîâûõ òåõíîëîãè÷åñêèõ ïðîöåññîâ, îáîáùåííûõ äëÿ ãðóïï ýëåìåíòîâ ñ îáùíîñòüþ êîíñòðóêòèâíûõ è òåõíîëîãè÷åñêèõ ïðèçíàêîâ. Íà ðèñ. 22.1 ïðèâåäåíà îáîáùåííàÿ ñõåìà òåõíîëîãè÷åñêîãî ïðîöåññà èçãîòîâëåíèÿ ñâàðíûõ êîíñòðóêöèé ñ óêàçàíèåì åãî îñíîâíûõ ýòàïîâ. Çàãîòîâèòåëüíûå ðàáîòû. Çàãîòîâèòåëüíûå ðàáîòû ÿâëÿþòñÿ âàæíûì ýòàïîì òåõíîëîãè÷åñêîãî ïðîöåññà èçãîòîâëåíèÿ ñâàðíûõ êîíñòðóêöèé. Äëÿ òàêèõ èçäåëèé â îñíîâíîì èñïîëüçóþò äåòàëè, îáðàçîâàííûå èç çàãîòîâîê ëèñòîâîãî ïîëóôàáðèêàòà, ïðîôèëåé, à òàêæå ìåõàíè÷åñêè îáðàáîòàííûõ îòëèâîê, ïîêîâîê è ò. ï. Çàãîòîâèòåëüíûå ðàáîòû, â ñâîþ î÷åðåäü, ìîæíî ðàçäåëèòü íà äâà îñíîâíûõ ýòàïà: ðàñêðîé — ðàçðåçàíèå ïîëóôàáðèêàòà (ïîëó269
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж ÷åíèå çàãîòîâîê); ôîðìîîáðàçîâàíèå äåòàëåé èç ïîëó÷åííûõ çàãîòîâîê. Ïðè íåîáõîäèìîñòè èíîãäà ââîäèòñÿ ïðåäâàðèòåëüíàÿ î÷èñòêà è ïðàâêà ïîëóôàáðèêàòà. Ðàñêðîé ïîëóôàáðèêàòà ñîñòàâëÿåò ïî òðóäîåìêîñòè ïîðÿäêà 10 % âñåãî îáúåìà çàãîòîâèòåëüíûõ ðàáîò, à ôîðìîîáðàçîâàíèå — 90 %, ïðè ýòîì áîëåå ïîëîâèíû ýòîãî îáúåìà ñâÿçàíî ñ ôîðìèðîâàíèåì äåòàëåé èç ëèñòà. Êà÷åñòâî è ñïîñîáû âûïîëíåíèÿ çàãîòîâèòåëüíûõ ðàáîò îêàçûâàþò áîëüøîå âëèÿíèå íà òðóäîåìêîñòü è êà÷åñòâî âûïîëíåíèÿ ïîñëåäóþùèõ îïåðàöèé ñáîðêè è ñâàðêè, â çíà÷èòåëüíîé ñòåïåíè îïðåäåëÿþò âîçìîæíîñòü èñïîëüçîâàíèÿ ñïåöèàëèçèðîâàííîé îñíàñòêè è ñðåäñòâ àâòîìàòèçàöèè, à ñëåäîâàòåëüíî, îïðåäåëÿþò âîçìîæíîñòü ñîêðàùåíèÿ ïðîèçâîäñòâåííîãî öèêëà è äîñòèæåíèÿ çàäàííûõ òðåáîâàíèé ê èçäåëèþ. Ïðè ðàñêðîéíûõ ðàáîòàõ âàæíûì ôàêòîðîì ñíèæåíèÿ ñåáåñòîèìîñòè äåòàëåé ÿâëÿåòñÿ ðàöèîíàëüíîå èñïîëüçîâàíèå ìàòåðèàëà. Íóæíî ñòðåìèòüñÿ ê ìàêñèìàëüíîìó ñíèæåíèþ òåõíîëîãè÷åñêèõ îòõîäîâ. Îáû÷íî ðàñêðîé âûïîëíÿåòñÿ ïî ðàçìåòêå èëè øàáëîíàì. Ìåòîäû ðàçäåëåíèÿ ïîëóôàáðèêàòîâ íà çàãîòîâêè íàçíà÷àþò â çàâèñèìîñòè îò ïîñòàâëåííûõ òðåáîâàíèé, îñîáåííîñòåé ïðîèçâîäñòâà è âèäà ïîëóôàáðèêàòà. Äëÿ ëèñòîâûõ ïîëóôàáðèêàòîâ îáû÷íî ïðèìåíÿþò ïðîöåññû ìåõàíè÷åñêîé ðåçêè ñ ïîìîùüþ íîæíèö èëè øòàìïîâ ðàçëè÷íîãî òèïà. Äëÿ âûïîëíåíèÿ ïðÿìîëèíåéíûõ ðåçîâ ïðèìåíÿþò ãèëüîòèííûå íîæíèöû, äëÿ êðèâîëèíåéíûõ — äèñêîâûå è âèáðàöèîííûå íîæíèöû, âûðóáíûå øòàìïû. Äëÿ ëèñòîâûõ çàãîòîâîê ñî ñëîæíûì êîíòóðîì ïðèìåíÿþò ôðåçåðîâàíèå íà ñòàíêàõ. Äëÿ ïîëó÷åíèÿ çàãîòîâîê èç ïðîôèëåé è òðóá èñïîëüçóþò ïðåññ-íîæíèöû èëè ðàçëè÷íîãî òèïà ïèëû: äèñêîâûå, ëåíòî÷íûå, àáðàçèâíûå è ò. ï. Äëÿ òîëñòîëèñòîâîãî ïîëóôàáðèêàòà (òîëùèíîé 5¾ 100 ìì) ïðè çàãîòîâèòåëüíûõ ðàáîòàõ øèðîêî èñïîëüçóþò òåðìè÷åñêèå ñïîñîáû ðåçêè: ãàçîïëàìåííàÿ, ãàçîôëþñîâàÿ, ïëàçìåííî-äóãîâàÿ. Âûïóñêàåìîå îáîðóäîâàíèå ïîçâîëÿåò âåñòè ïðîöåññ â àâòîìàòè÷åñêîì ðåæèìå ñ èñïîëüçîâàíèåì ñëåäÿùèõ è êîïèðóþùèõ ñèñòåì. Îäíîâðåìåííî ìîæíî âåñòè ðàçäåëèòåëüíóþ ðåçêó è âûïîëíÿòü ïðîôèëèðîâàíèå êðîìîê ïîä ñâàðêó. Ôîðìîîáðàçîâàíèå äåòàëåé ÷àùå âñåãî ïðîèçâîäÿò ñïîñîáàìè õîëîäíîãî äåôîðìèðîâàíèÿ (ãèáêà, îáòÿæêà, âûòÿæêà, âûäàâëèâàíèå è ò. ä.). Âûñîêàÿ ïðîèçâîäèòåëüíîñòü, íèçêàÿ òåõíîëîãè÷åñêàÿ ñåáåñòîèìîñòü è âûñîêèé êîýôôèöèåíò èñïîëüçîâàíèÿ ìàòåðèàëà ñ ñîõðàíåíèåì åãî âûñîêèõ ïðî÷íîñòíûõ õàðàêòåðèñòèê ñïîñîáñòâóþò øèðîêîìó ïðèìåíåíèþ ïðîöåññîâ õîëîäíîãî äåôîðìèðîâàíèÿ â ðàçëè÷íûõ îòðàñëÿõ ïðîìûøëåííîñòè. Òàê, áîëåå 80 % äåòàëåé ñâàðíûõ óçëîâ äëÿ ñîâðåìåííûõ ñàìîëåòîâ, àâòîìîáèëåé, âàãîíîâ èçãîòîâëÿþò õîëîäíûì äåôîðìèðîâàíèåì, ïðè ýòîì ïîëó÷àþò äåòàëè âåñüìà ñëîæíûõ êîíñòðóêòèâíûõ ôîðì è ðàçíîîá270
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Ðèñ. 22.2. Òåõíîëîãè÷åñêèå ñõåìû ãèáêè çàãîòîâîê: à — ñâîáîäíàÿ ãèáêà; á — ãèáêà-ïðîêàòêà; 1 — èíñòðóìåíò; 2 — çàãîòîâêà; N — ñèëà ðåàêöèè; Ð — óñèëèå ãèáêè; L — ðàññòîÿíèå ìåæäó îïîðàìè èíñòðóìåíòà; Í — ãëóáèíà äåôîðìàöèè; ϕ — óãîë ìåæäó ñèëàìè ðàçíûõ ãàáàðèòîâ. Ïðè ïðîåêòèðîâàíèè êîíñòðóêòèâíûõ ýëåìåíòîâ è íàçíà÷åíèè ñïîñîáîâ ôîðìîîáðàçîâàíèÿ íåîáõîäèìî ó÷èòûâàòü îñîáåííîñòè òàêèõ ïðîöåññîâ è èõ òåõíîëîãè÷åñêèå âîçìîæíîñòè. Ãèáêà ÿâëÿåòñÿ îäíèì èç íàèáîëåå øèðîêî ïðèìåíÿåìûõ ñïîñîáîâ õîëîäíîãî äåôîðìèðîâàíèÿ. Ê ãèáêå îòíîñÿòñÿ âñå ïðîöåññû ôîðìîîáðàçîâàíèÿ äåòàëåé îäèíàðíîé êðèâèçíû (ñ êðèâèçíîé â îäíîé ïëîñêîñòè), îñíîâàííûå íà óïðóãîïëàñòè÷åñêîì èçãèáå âíåøíèìè íàãðóçêàìè íà ëèñòîâûõ, ïðîôèëüíûõ èëè òðóá÷àòûõ çàãîòîâêàõ. Ãèáêà ïðîèçâîäèòñÿ íà óíèâåðñàëüíî-ãèáî÷íûõ øòàìïàõ (ñâîáîäíàÿ ãèáêà) èëè ïðîêàòêîé íà âàëêîâûõ èëè ðîëèêîâûõ ñòàíêàõ òèïà ÏÃ-3; ÏÃ-4 (ðèñ. 22.2). Äëÿ èçãîòîâëåíèÿ äåòàëåé ïåðåìåííîé êðèâèçíû èç ïðåññîâàííûõ è ãíóòûõ ïðîôèëåé ñèììåòðè÷íîãî è íåñèììåòðè÷íîãî ñå÷åíèé ïðèìåíÿåòñÿ ãèáêà îáòÿãèâàíèåì ïî îïðàâêå íà ïðîôèëåãèáî÷íûõ ñòàíêàõ ÏÃÐ-6, ÏÃÐ-8 (ðèñ. 22.3). Äëèíà èñïîëüçóåìûõ çàãîòîâîê 1 000 ¾ 9 000 ìì, óãîë çàãèáà ≤ 220°. Ôîðìîîáðàçîâàíèå äåòàëåé èç òðóá ïðîèçâîäÿò ìåõàíèçèðîâàííîé ãèáêîé íà òðóáîãèáî÷íûõ ñòàíêàõ òèïà ÒÃÑ-2Ì ïî îïðàâêå èëè ïðîòàëêèâàíèåì ÷åðåç ñïå- Ðèñ. 22.3. Ñõåìà ãèáêè ïðîôèëåé îáòÿãèâàíèåì ïî îïðàâêå: 1 — îïðàâêà; 2 — çàãîòîâêà; 3 — âñïîìîãàòåëüíûé ïóàíñîí 271
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Ðèñ. 22.4. Ñõåìà ìåõàíèçèðîâàííîé ãèáêè òðóá: à — ïî îïðàâêå; á — ÷åðåç ðîëèêîâóþ ãîëîâêó; ⠗ ÷åðåç ôèëüåðó ñ íàãðåâîì; 1, 3 — ïðèæèìû; 2 — äîðí; 4 — îïðàâêà; 5 — òðóáà (çàãîòîâêà); 6 — òÿãà; 7 — ôèëüåðà; 8 — ôîðìóþùèé ðîëèê; 9 — èíäóêòîð öèàëüíûå ðîëèêîâûå è ôèëüåðíûå ãîëîâêè, ïðè ýòîì îáåñïå÷èâàþòñÿ âûñîêàÿ ÷èñòîòà ïîâåðõíîñòè è ìèíèìàëüíîå èñêàæåíèå ïðîôèëÿ òðóáû (ðèñ. 22.4). Äëÿ ïîëó÷åíèÿ èç ëèñòîâûõ çàãîòîâîê äåòàëåé äâîéíîé êðèâèçíû, ò. å. ñ êðèâèçíîé â äâóõ âçàèìíî-ïåðïåíäèêóëÿðíûõ ïëîñêîñòÿõ, ïðèìåíÿþò ðàçëè÷íûå ñïîñîáû õîëîäíîãî äåôîðìèðîâàíèÿ (îáòÿæêó, øòàìïîâêó, âûäàâëèâàíèå è äð.) ñ èñïîëüçîâàíèåì ñïåöèàëüíîãî èíñòðóìåíòà (îïðàâîê, øòàìïîâ, êîïèðîâ è ò. ï.). Ôîðìîîáðàçîâàíèå êðóïíîãàáàðèòíûõ äåòàëåé èç ëèñòîâûõ çàãîòîâîê, îòëè÷íûõ îò òåë âðàùåíèÿ, íàèáîëåå ÷àñòî ïðîèçâîäÿò îáòÿæêîé ïî ïðîôèëèðîâàííîé îïðàâêå — ïóàíñîíó (ðèñ. 22.5, à, á ). Ïðîöåññ øèðîêî ïðèìåíÿþò äëÿ êðóïíîãàáàðèòíûõ äåòàëåé äâîéíîé êðèâèçíû ñ áîëüøèì îòíîøåíèåì ðàäèóñà êðèâèçíû ê òîëùèíå ìàòåðèàëà. Ïðîöåññ îáðàáîòêè ñîïðîâîæäàåòñÿ ñëîæíûì èçãèáîì, ïîýòîìó ïðèìåíåíèåì ïëîñêèõ çàãîòîâîê óäàåòñÿ ïîëó÷àòü äåòàëè ñ íåãëóáîêèìè ïîëîñòÿìè. Âîçìîæíîñòè ïðîöåññà çíà÷èòåëüíî ðàñøèðÿþòñÿ ïðè èñïîëüçîâàíèè ïðåäâàðèòåëüíî èçîãíóòûõ çàãîòîâîê. Åùå áîëüøèå âîçìîæíîñòè îáåñïå÷èâàåò ïðèìåíåíèå çàãîòîâîê öèëèíäðè÷åñêîé èëè êîíè÷åñêîé ôîðìû (ðèñ. 22.5, â).  çàâèñèìîñòè îò ñõåìû ïðèëîæåíèÿ ñèë è ôîðìû çàãîòîâêè ðàçëè÷àþò îáòÿæêó ïðîñòóþ íà îáòÿæíûõ ïðåññàõ òèïà ÎÏ-3 è ðàñòÿæíî-îáòÿæíûõ ÐÎ-1Ì è êîëüöåâóþ ïî ðàçæèìíîìó ïóàíñîíó íà ïðåññàõ ÏÊÄ. Âûòÿæêà çàêëþ÷àåòñÿ â ïðåîáðàçîâàíèè íåçàêðåïëåííîé ïî êðîìêàì ïëîñêîé çàãîòîâêè â ïîëóþ äåòàëü çàìêíóòîãî êîíòóðà ñ ïîìîùüþ èíñòðóìåíòàëüíûõ øòàìïîâ. Îäíàêî ñëîæíîñòü ýòîãî ïðîöåññà, âûñîêèå òðóäîåìêîñòü è ñòîèìîñòü èíñòðóìåíòàëüíûõ øòàìïîâ äåëàþò åãî ïðèìåíåíèå â óñëîâèÿõ ïðîèçâîäñòâà ñ ìà272
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Ðèñ. 22.5. Ñõåìà ôîðìîîáðàçîâàíèÿ äåòàëåé èç ëèñòà îáòÿæêîé: à — äåòàëè áîëüøîé êðèâèçíû; á — äåòàëè ìàëîé êðèâèçíû; ⠗ òåëà âðàùåíèÿ; 1 — çàãîòîâêà; 2 — ïóàíñîí ëîé ïðîãðàììîé âûïóñêà ýêîíîìè÷åñêè äîðîãîñòîÿùèì.  ýòîì ñëó÷àå ïðàêòè÷åñêèé èíòåðåñ ïðåäñòàâëÿþò ñõåìû ïðîöåññà âûòÿæêè, îñíîâàííûå íà çàìåíå îäíîãî èç ýëåìåíòîâ øòàìïà óíèâåðñàëüíûì, íàïðèìåð ýëàñòè÷íîé ðåçèíîâîé ìàòðèöåé â ñî÷åòàíèè ñ æåñòêèì ïóàíñîíîì — òàê íàçûâàåìàÿ øòàìïîâêà ðåçèíîé íà ãèäðàâëè÷åñêèõ ïðåññàõ. Âûäàâëèâàíèå èñïîëüçóåòñÿ äëÿ ôîðìîîáðàçîâàíèÿ äåòàëåé òèïà òåë âðàùåíèÿ èç ëèñòîâîãî ïîëóôàáðèêàòà. Ïðîöåññ çàêëþ÷àåòñÿ â ðàçãëàæèâàíèè âðàùàþùåéñÿ çàãîòîâêè ïî ïîâåðõíîñòè âðàùàþùåéñÿ îïðàâêè ñ ïîìîùüþ ðîëèêîâîãî èíñòðóìåíòà (ðèñ. 22.6). Ïîä äåéñòâèåì èíñòðóìåíòà çàãîòîâêà ïðèíèìàåò ôîðìó îïðàâêè, òî÷íîñòü äåòàëåé âûñîêàÿ. Âûäàâëèâàíèå áåç óòîí÷åíèÿ ñòåíîê äåòàëè ïðèìåíÿþò â óñëîâèÿõ åäèíè÷íîãî è ìåëêîñåðèéíîãî ïðîèçâîäñòâà. Âûäàâëèâàíèå ñ óòîí÷åíèåì çàãîòîâêè îòíîñèòñÿ ê ïðîöåññàì îáúåìíîãî äåôîðìèðîâàíèÿ. Èç çàãîòîâêè áîëüøåé òîëùèíû è ìåíüøåé äëèíû ïîëó÷àþò äåòàëü ñ ìåíüøåé òîëùèíîé è óâåëè÷å273
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Ðèñ. 22.6. Ñõåìà ôîðìîîáðàçîâàíèÿ âûäàâëèâàíèåì: à — áåç óòîí÷åíèÿ; á — ñ óòîí÷åíèåì; 1 — îïðàâêà; 2 — äåòàëü; 3 — èíñòðóìåíò; 4 — çàãîòîâêà íèåì äëèíû ïóòåì ðàçãëàæèâàíèÿ åå ïî æåñòêîé îïðàâêå ôîðìèðóþùèì ðîëèêîì. Äëÿ ïîëó÷åíèÿ îáîëî÷åê êîíè÷åñêîé, îâàëüíîé è öèëèíäðè÷åñêîé ôîðìû äèàìåòðîì äî 1 200 ìì è äëèíîé 1 000 ¾ 3 000 ìì èñïîëüçóþò ãîðèçîíòàëüíî-äàâèëüíûå ñòàíêè ÑÄÃ-20, ÑÐÃ-1. Ïðîöåññ ïîçâîëÿåò èçãîòîâëÿòü äåòàëè ñ âûñîêîé òî÷íîñòüþ è ÷èñòîòîé ïîâåðõíîñòè, ìàëîé òðóäîåìêîñòè è ñ âûñîêèì êîýôôèöèåíòîì èñïîëüçîâàíèÿ ìàòåðèàëà. Èçãîòîâëåíèå êðóïíîãàáàðèòíûõ äåòàëåé ñëîæíîé ôîðìû, ñôåðè÷åñêèõ äíèù, ðàçëè÷íûõ îáîëî÷åê áîëüøèõ ðàçìåðîâ èç ëèñòîâûõ çàãîòîâîê ñîïðÿæåíî ñ íåîáõîäèìîñòüþ èñïîëüçîâàíèÿ óíèêàëüíîãî îáîðóäîâàíèÿ áîëüøîé ìîùíîñòè. Èçãîòîâëåíèå äåòàëåé èç íåêîòîðûõ âûñîêîïðî÷íûõ è æàðîïðî÷íûõ ìàòåðèàëîâ èçâåñòíûìè ñïîñîáàìè ÿâëÿåòñÿ çàòðóäíèòåëüíûì, à èíîãäà è íåâîçìîæíûì.  ñâÿçè ñ ýòèì äëÿ ôîðìîîáðàçîâàíèÿ äåòàëåé âñå øèðå ïðèìåíÿþòñÿ ìåòîäû ñ èñïîëüçîâàíèåì ýíåðãåòè÷åñêèõ èìïóëüñîâ: ýíåðãèè âçðûâà, âûñîêîâîëüòíîãî ðàçðÿäà òîêà, èìïóëüñíîãî ýëåêòðîìàãíèòíîãî ïîëÿ è äð. (ðèñ. 22.7). Âîçíèêàþùèå ïðè áîëü- Ðèñ. 22.7. Ñõåìà ôîðìîîáðàçîâàíèÿ äåòàëåé ñ èñïîëüçîâàíèåì ýíåðãåòè÷åñêèõ èìïóëüñîâ: à — ýíåðãèè âçðûâà; á — ýëåêòðîãèäðàâëè÷åñêàÿ; 1 — âçðûâ÷àòûé çàðÿä; 2 — âîäà; 3 — çàãîòîâêà; 4 — ìàòðèöà; 5 — ýëåêòðîäû 274
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж øèõ ñêîðîñòÿõ äåôîðìèðîâàíèÿ èíåðöèîííûå ñèëû ñóùåñòâåííî èçìåíÿþò íàïðÿæåííî-äåôîðìàöèîííîå ñîñòîÿíèå çàãîòîâêè, ÷òî ïîçâîëÿåò ïîëó÷àòü íå òîëüêî äåòàëè áîëüøèõ ðàçìåðîâ, íî òàêæå äåòàëè èç âûñîêîïðî÷íûõ è ìàëîïëàñòè÷íûõ ìàòåðèàëîâ. Ïðèìåíÿåìûå óñòàíîâêè äëÿ ôîðìîîáðàçîâàíèÿ ýíåðãåòè÷åñêèìè èìïóëüñàìè îòëè÷àþòñÿ óíèâåðñàëüíîñòüþ, íåäîðîãè è íåñëîæíû, ÷òî ïðè ÷àñòîé ñìåíå îáúåêòîâ ïðîèçâîäñòâà èìååò âàæíîå çíà÷åíèå. Ïîäãîòîâêà äåòàëåé ïåðåä ñáîðêîé è ñâàðêîé. Ïîâåðõíîñòè äåòàëåé, ïîëó÷åííûõ ïîñëå çàãîòîâèòåëüíûõ îïåðàöèé, îñîáåííî ïîñëå ôîðìîîáðàçîâàíèÿ, èìåþò íà ñåáå ñëåäû ðàçëè÷íûõ çàãðÿçíåíèé: ìàñëà, êðàñêè, îêàëèíû, îêñèäíûõ ïëåíîê. Ïîäîáíûå çàãðÿçíåíèÿ ñîåäèíÿåìûõ äåòàëåé âëåêóò çà ñîáîé çàãðÿçíåíèå è ñíèæåíèå êà÷åñòâà ìåòàëëà øâîâ, èõ íåóäîâëåòâîðèòåëüíîå ôîðìèðîâàíèå, ïîÿâëåíèå íåñïëàâëåíèé è ïðîæîãîâ ïðè ñâàðêå, ïîýòîìó äëÿ ïîëó÷åíèÿ êà÷åñòâåííîãî ñâàðíîãî ñîåäèíåíèÿ íåîáõîäèìî ïðîâåñòè ïåðåä ñâàðêîé ñïåöèàëüíóþ ïîäãîòîâêó ïîâåðõíîñòè äåòàëåé èëè ìåñò èõ ñîåäèíåíèÿ. Òàêàÿ ïîäãîòîâêà çàêëþ÷àåòñÿ â î÷èñòêå äåòàëåé îò çàãðÿçíåíèé, óäàëåíèè îêàëèíû è ïîâåðõíîñòíûõ îêèñëîâ. Äëÿ óäàëåíèÿ ïîâåðõíîñòíûõ æèðîâ è ìàñåë äåòàëè îáðàáàòûâàþò â ñïåöèàëüíûõ âàííàõ ñ ðàñòâîðàìè ùåëî÷åé, ïîä äåéñòâèåì êîòîðûõ ïðîèñõîäèò îìûëåíèå æèðîâ è ïåðåõîä èõ â ðàñòâîð. Ìèíåðàëüíûå ìàñëà ñ ùåëî÷àìè îáðàçóþò ëåãêî îòäåëèìûå îò ïîâåðõíîñòè ìåòàëëà ýìóëüñèè. Íåîìûëÿåìûå æèðîâûå ïëåíêè óäàëÿþòñÿ ñ ïîìîùüþ îðãàíè÷åñêèõ ðàñòâîðèòåëåé: áåíçèí, ÷åòûðåõõëîðèñòûé óãëåðîä, òðèõëîðýòèëåí è äð. Îêñèäíûå ïëåíêè óäàëÿþò ìåõàíè÷åñêèì ïóòåì (ìåòàëëè÷åñêèìè ùåòêàìè, îáäóâîì ïåñêîì, äðîáüþ è ò. ï.) èëè õèìè÷åñêèì ïóòåì — òðàâëåíèåì. Ñïîñîá óäàëåíèÿ îêñèäîâ âûáèðàåòñÿ â çàâèñèìîñòè îò òèïà ïðîèçâîäñòâà, êîíñòðóêöèè ñîåäèíÿåìûõ äåòàëåé è ñâàðèâàåìîãî ìàòåðèàëà. Ïðè áîëüøîì îáúåìå âûïóñêà èçäåëèé ñëåäóåò ïðåäïî÷èòàòü òðàâëåíèå è ïåñêîñòðóéíóþ îáðàáîòêó.  ìàññîâîì è êðóïíîñåðèéíîì ïðîèçâîäñòâå òðàâëåíèå ÿâëÿåòñÿ íàèáîëåå ïðîèçâîäèòåëüíûì ïðîöåññîì. Ýòîò ìåòîä îñíîâàí íà ñïîñîáíîñòè êèñëîò è ùåëî÷åé ðàñòâîðÿòü îêñèäû íåêîòîðûõ ìåòàëëîâ. Îáû÷íî ïðèìåíÿþò âîäíûå ðàñòâîðû ñåðíîé, àçîòíîé, îðòîôîñôîðíîé, ïëàâèêîâîé êèñëîò è èõ ñìåñè, âîäíûå ðàñòâîðû ùåëî÷åé. Äëÿ òðàâëåíèÿ òðåáóåòñÿ îòäåëüíîå ïîìåùåíèå, îáîðóäîâàííîå âàííàìè, çàãðóçî÷íûìè óñòðîéñòâàìè, ñóøèëüíûìè øêàôàìè, âåíòèëÿöèåé, ñòîêàìè æèäêîñòåé. Ïðèìåíÿþòñÿ äâà ñïîñîáà õèìè÷åñêîé î÷èñòêè: âàííûé (îêóíàíèåì) è ñòðóéíûé (ñòðóéíàÿ îáäóâêà). Ïðè ñòðóéíîì ñïîñîáå îáðàáîòêà èäåò èíòåíñèâíåå, ÷åì â âàííàõ. Ïåñêîñòðóéíàÿ î÷èñòêà äåòàëåé îò îêàëèíû è ïîâåðõíîñòíûõ îêñèäîâ ÿâëÿåòñÿ óíèâåðñàëüíûì è ïðîèçâîäèòåëüíûì ñïîñîáîì, 275
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж íî íå îòâå÷àåò ñîâðåìåííûì òðåáîâàíèÿì ïðîìûøëåííîé ñàíèòàðèè è òåõíèêè áåçîïàñíîñòè â ñâÿçè ñ áîëüøèì âûäåëåíèåì êâàðöåâîé ïûëè. Ñåé÷àñ âñå áîëåå øèðîêîå ïðèìåíåíèå íàõîäèò î÷èñòêà äåòàëåé îáäóâîì ìåòàëëè÷åñêèì ïåñêîì, ïîëó÷àåìûì èç ÷óãóííîé äðîáè, âîçäóõ ïðè ýòîì íå çàãðÿçíÿåòñÿ. Ñáîðêà è ñâàðêà. Ïîñëå ôîðìèðîâàíèÿ è ïîäãîòîâêè ïîâåðõíîñòåé äåòàëè ïîñòóïàþò íà ñáîðêó è ñâàðêó — íàèáîëåå îòâåòñòâåííûå îïåðàöèè â èçãîòîâëåíèè ñâàðíûõ êîíñòðóêöèé. Ýòè îïåðàöèè ïðè ðàçðàáîòêå òåõíîëîãèè ÷àùå âñåãî ðàññìàòðèâàþò ñîâìåñòíî.  îáùåì âèäå ñáîðêà ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ñîâîêóïíîñòü îïåðàöèé ïî óñòàíîâëåíèþ äåòàëåé â ïîëîæåíèå, ïðåäóñìîòðåííîå ÷åðòåæîì, äëÿ ïðîâåäåíèÿ ïîñëåäóþùåé ñâàðêè. Îñíîâíàÿ öåëü ðàçðàáîòêè òåõíîëîãè÷åñêîãî ïðîöåññà ñáîðêè çàêëþ÷àåòñÿ â îïðåäåëåíèè íàèáîëåå âûãîäíîé ïîñëåäîâàòåëüíîñòè è ñïîñîáà ñâàðêè îòäåëüíûõ äåòàëåé, îáåñïå÷èâàþùèõ âûïîëíåíèå ïîñòàâëåííûõ òåõíè÷åñêèõ òðåáîâàíèé íà èçãîòîâëåíèå äàííîãî èçäåëèÿ ïðè ìèíèìàëüíûõ çàòðàòàõ ðàáî÷åé ñèëû, âðåìåíè è âñïîìîãàòåëüíûõ ìàòåðèàëîâ. Ïðè ðàçðàáîòêå ýòîãî ïðîöåññà ñëåäóåò ñòðåìèòüñÿ ê ìàêñèìàëüíîé ìåõàíèçàöèè ñáîðî÷íûõ ðàáîò ïóòåì øèðîêîãî èñïîëüçîâàíèÿ ðàçëè÷íîãî ðîäà ìåõàíèçèðîâàííîãî èíñòðóìåíòà, ðàáî÷èõ è êîíòðîëüíûõ ïðèñïîñîáëåíèé. Íåîáõîäèìî ñòðåìèòüñÿ èñêëþ÷àòü îïåðàöèè ïîäãîíêè, îïèëîâêè, ñâåðëåíèÿ ïî ìåñòó è ò. ï.  çàâèñèìîñòè îò òèïà èçäåëèÿ óñòàíàâëèâàþò îïðåäåëåííûå òåõíè÷åñêèå òðåáîâàíèÿ íà ñáîðêó. Ñ ïîçèöèé ñâàðêè òðåáîâàíèåì, âõîäÿùèì â òåõíè÷åñêèå óñëîâèÿ, ÿâëÿåòñÿ ñîáëþäåíèå îïðåäåëåííûõ êîíñòðóêòèâíûõ ïàðàìåòðîâ ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé. Òàê, ñïåöèôè÷åñêîé îñîáåííîñòüþ ïðè ñáîðêå äåòàëåé, ñîåäèíÿåìûõ âñòûê ñâàðêîé ïëàâëåíèåì, ÿâëÿåòñÿ ñîáëþäåíèå îïðåäåëåííûõ çàçîðîâ ìåæäó ñâàðèâàåìûìè êðîìêàìè. Âåëè÷èíà çàçîðîâ çàâèñèò îò òîëùèíû ñîåäèíÿåìûõ ýëåìåíòîâ è óñòàíàâëèâàåòñÿ ñóùåñòâóþùèìè íîðìàòèâàìè. Òåõíîëîãè÷åñêèé ïðîöåññ ñáîðêè õàðàêòåðèçóåòñÿ îïðåäåëåííîé òðóäîåìêîñòüþ, à òàêæå îïðåäåëåííûì âðåìåíåì, íàçûâàåìûì ñáîðî÷íûì (ñáîðî÷íî-ñâàðî÷íûì) öèêëîì, â òå÷åíèå êîòîðîãî ýòîò ïðîöåññ âûïîëíÿåòñÿ. Òðóäîåìêîñòü çàâèñèò îò ñòåïåíè ñîâåðøåíñòâà êîíñòðóêöèè, îòðàáîòêè òåõíîëîãè÷åñêîãî ïðîöåññà, ñòåïåíè âçàèìîçàìåíÿåìîñòè ñîáèðàåìûõ ýëåìåíòîâ è èõ òî÷íîñòè, ýíåðãîâîîðóæåííîñòè îñíàùåíèÿ è îáîðóäîâàíèÿ. Öèêë ñáîðî÷íûõ ðàáîò Ö ìîæíî ðàññ÷èòàòü ïî ôîðìóëå Ö = Ò/nî, ãäå Ò — òðóäîåìêîñòü ïðîöåññà, ÷; nî — ÷èñëî îäíîâðåìåííî çàíÿòûõ ðàáî÷èõ â ïðîöåññå. Íà âåëè÷èíó öèêëà ñóùåñòâåííîå âëèÿíèå îêàçûâàåò âûáîð ñõåìû ñáîðî÷íîãî ïðîöåññà. Ñõåìà ñáîðî÷íîãî ïðîöåññà — ïðè276
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж íÿòàÿ ïîñëåäîâàòåëüíîñòü ñáîðêè ñáîðî÷íûõ åäèíèö è ñîåäèíåíèÿ èõ â èçäåëèå.  ïðîèçâîäñòâå ñâàðíûõ êîíñòðóêöèé íàõîäÿò ïðèìåíåíèå ñëåäóþùèå ñõåìû ñáîðêè è ñâàðêè (ðèñ. 22.8): • ïîñëåäîâàòåëüíàÿ ñáîðêà è ñâàðêà ýëåìåíòîâ; • ïîëíàÿ ñáîðêà âñåé êîíñòðóêöèè ñ ïîñëåäóþùåé åå ñâàðêîé; • ïàðàëëåëüíî-ïîñëåäîâàòåëüíàÿ ñáîðêà è ñâàðêà. Ïîñëåäîâàòåëüíàÿ ñõåìà öåëåñîîáðàçíà äëÿ íåðàñ÷ëåíåííûõ íà ñáîðî÷íûå óçëû êîíñòðóêöèé, êîãäà ñâàðêà ïîëíîñòüþ ñîáðàííîé êîíñòðóêöèè íåâîçìîæíà, à äðóãèìè ñõåìàìè íåëüçÿ îáåñïå÷èòü íåîáõîäèìóþ òî÷íîñòü èç-çà îñîáåííîñòåé êîíñòðóêöèè (íàïðèìåð, èç-çà íåäîñòàòî÷íîé åå æåñòêîñòè). Åå âûïîëíÿþò ïîñëåäîâàòåëüíûì íàðàùèâàíèåì îòäåëüíûõ ýëåìåíòîâ. Òðåáóåìàÿ òî÷íîñòü ìîæåò áûòü äîñòèãíóòà ïðèìåíåíèåì ïðîìåæóòî÷íûõ îïå- Ðèñ. 22.8. Ñõåìû ñáîðêè è ñâàðêè ñâàðíûõ êîíñòðóêöèé: à — ïîñëåäîâàòåëüíàÿ; á — ïîëíàÿ; ⠗ ïàðàëëåëüíî-ïîñëåäîâàòåëüíàÿ 277
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж ðàöèé ïðàâêè. Ñáîðêà è ñâàðêà ïðè òàêîé îðãàíèçàöèè ïðîöåññà ìåíåå ïðîèçâîäèòåëüíû, òàê êàê ïðè èõ ïîñëåäîâàòåëüíîì âûïîëíåíèè îãðàíè÷èâàåòñÿ ôðîíò ðàáîò è óìåíüøàåòñÿ ÷èñëî ðàáîòàþùèõ, öèêë ñáîðî÷íûõ ðàáîò Ö óâåëè÷èâàåòñÿ. Ñõåìó ïîëíîé ñáîðêè êîíñòðóêöèè ñ ïîñëåäóþùåé åå ñâàðêîé îáû÷íî èñïîëüçóþò äëÿ ñðàâíèòåëüíî ïðîñòûõ èçäåëèé èëè èçäåëèé, ñîñòîÿùèõ èç íåáîëüøîãî ÷èñëà äåòàëåé ñ ëåãêî äîñòóïíûìè äëÿ âûïîëíåíèÿ ñîåäèíåíèÿìè. Êîíñòðóêöèþ âíà÷àëå ïîëíîñòüþ ñîáèðàþò, çàêðåïëÿÿ ýëåìåíòû ñúåìíûìè ôèêñàòîðàìè, ïðèõâàòêàìè è ò. ï., ïîñëå ÷åãî åå ïåðåäàþò íà ñâàðî÷íûé ó÷àñòîê äëÿ ñâàðêè âñåõ ñîåäèíåíèé. Ôðîíò ðàáîò ïðè ýòîì ðàñøèðÿåòñÿ, öèêë ñáîðî÷íûõ ðàáîò Ö óìåíüøàåòñÿ. Ñõåìà èñïîëüçóåòñÿ ïðè ðàçëè÷íûõ òèïàõ ïðîèçâîäñòâà. Òåõíîëîãè÷åñêèé ïðîöåññ ñáîðêè è ñâàðêè â çàâèñèìîñòè îò ïðîãðàììû âûïóñêà, ìàññû è êîíñòðóêöèè èçäåëèé ìîæåò áûòü ìåõàíèçèðîâàí è àâòîìàòèçèðîâàí. Ïàðàëëåëüíî-ïîñëåäîâàòåëüíóþ ñõåìó èñïîëüçóþò ïðè èçãîòîâëåíèè ñëîæíûõ êîíñòðóêöèé, ðàñ÷ëåíåííûõ íà êðóïíûå ñáîðî÷íûå åäèíèöû — óçëû. Ñíà÷àëà íà ïàðàëëåëüíûõ ëèíèÿõ ñîáèðàþò è ñâàðèâàþò óêðóïíåííûå ñáîðî÷íûå åäèíèöû. Çàòåì èç ãîòîâûõ óçëîâ ñîáèðàþò è ñâàðèâàþò êîíñòðóêöèþ â öåëîì. Ïðè òàêîé ñõåìå ôðîíò ðàáîò è ÷èñëî çàíÿòûõ ðàáî÷èõ çíà÷èòåëüíî óâåëè÷èâàþòñÿ, ïîýòîìó öèêë ñáîðî÷íûõ ðàáîò Ö ìèíèìàëåí, ïîÿâëÿåòñÿ âîçìîæíîñòü øèðîêî ïðèìåíÿòü ìåõàíèçàöèþ è àâòîìàòèçàöèþ òåõíîëîãè÷åñêèõ îïåðàöèé. Êðîìå òîãî, óäàåòñÿ èçáåæàòü ñâàðî÷íûõ äåôîðìàöèé è ëåã÷å îñóùåñòâëÿòü ïðàâêó äåôîðìèðîâàííûõ óçëîâ, ÷åì ïîëíîñòüþ ñâàðåííîé êîíñòðóêöèè. Ýòî, â ñâîþ î÷åðåäü, ñïîñîáñòâóåò ïîâûøåíèþ êà÷åñòâà è òî÷íîñòè èçäåëèé. Ñîäåðæàíèå òåõíîëîãè÷åñêèõ îïåðàöèé ñáîðî÷íûõ ïðîöåññîâ îïðåäåëÿåòñÿ ïðèìåíÿåìûìè ìåòîäàìè è ñïîñîáàìè áàçèðîâàíèÿ è ñáîðêè, îò êîòîðûõ çàâèñÿò òî÷íîñòü è âçàèìîçàìåíÿåìîñòü ñîáèðàåìûõ êîíñòðóêöèé, ñîäåðæàíèå ñáîðî÷íûõ ðàáîò, ñîñòàâ ñáîðî÷íîé îñíàñòêè è îáîðóäîâàíèÿ è ò. ï.  çàâèñèìîñòè îò òèïà ïðîèçâîäñòâà, îñîáåííîñòåé êîíñòðóêöèè è òåõíè÷åñêèõ óñëîâèé ñáîðêó ìîæíî âûïîëíÿòü ðàçëè÷íûìè ñïîñîáàìè: ïî ðàçìåòêå, ïî øàáëîíàì èëè ïåðâîìó èçäåëèþ, ïî ñáîðî÷íûì îòâåðñòèÿì, â ïðèñïîñîáëåíèÿõ (óíèâåðñàëüíûõ, ñïåöèàëèçèðîâàííûõ è ñïåöèàëüíûõ). Ñáîðêó ïî ðàçìåòêå âåäóò áåç ïðèñïîñîáëåíèé. Ðàñïîëîæåíèå äåòàëåé îïðåäåëÿåòñÿ ðàçìåòêîé ïî ÷åðòåæó ñ ïîñëåäóþùèì çàêðåïëåíèåì. Ïðîèçâîäèòåëüíîñòü ñïîñîáà íèçêàÿ, åãî ïðèìåíÿþò â åäèíè÷íîì èëè îïûòíîì ïðîèçâîäñòâå ïðè èçãîòîâëåíèè íåñëîæíûõ èçäåëèé. Äîñòèæåíèå çàäàííîé òî÷íîñòè ñáîðêè âîçìîæíî ïðè áîëüøîé çàòðàòå âûñîêîêâàëèôèöèðîâàííîãî òðóäà ðàáîòàþùèõ. Èñïîëüçîâàíèå øàáëîíîâ èëè ïåðâîãî èçäåëèÿ äëÿ ñáîðêè ïîçâîëÿåò óïðîñòèòü ñáîðêó è ïîâûñèòü ïðîèçâîäèòåëüíîñòü òðóäà. 278
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Ñáîðêà ïî ñáîðî÷íûì îòâåðñòèÿì ÿâëÿåòñÿ ïðîãðåññèâíûì ñïîñîáîì è ïîçâîëÿåò îáåñïå÷èòü âûñîêóþ ýêîíîìè÷íîñòü ñáîðî÷íûõ ðàáîò è äîñòàòî÷íóþ òî÷íîñòü. Ïðåïÿòñòâèåì äëÿ åãî øèðîêîãî èñïîëüçîâàíèÿ ÿâëÿåòñÿ êîíñòðóêòèâíîå îôîðìëåíèå èçäåëèé, ÷àñòî çàòðóäíÿþùåå èëè ñîâñåì íå ïîçâîëÿþùåå ïðèìåíèòü ñáîðêó ïî îòâåðñòèÿì.  òàêèõ èçäåëèÿõ â êà÷åñòâå ñáîðî÷íûõ áàç ìîãóò èñïîëüçîâàòüñÿ óæå èìåþùèåñÿ êîíñòðóêòèâíûå îòâåðñòèÿ. Èíîãäà îíè ìîãóò áûòü çàïðîåêòèðîâàíû ñïåöèàëüíî, êàê òåõíîëîãè÷åñêèå, ñ ïîñëåäóþùèì óñòðàíåíèåì, çàâàðêîé, çàêëåïûâàíèåì è ò. ï. Òàêîé ñïîñîá óïðîùàåò ñàì ïðîöåññ ñáîðêè è ñáîðî÷íóþ îñíàñòêó. Íàèáîëüøóþ òî÷íîñòü ñáîðêè ïðè ìèíèìàëüíîé òðóäîåìêîñòè îáåñïå÷èâàåò ïðèìåíåíèå ñïåöèàëüíîé ñáîðî÷íîé îñíàñòêè, èñïîëüçóåìîé îáû÷íî â óñëîâèÿõ êðóïíîñåðèéíîãî è ìàññîâîãî ïðîèçâîäñòâà.  óñëîâèÿõ ïðîèçâîäñòâà ñ ìàëîé ïðîãðàììîé âûïóñêà íàõîäÿò ïðèìåíåíèå óíèâåðñàëüíûå è ñïåöèàëèçèðîâàííûå ïðèñïîñîáëåíèÿ ñðåäíåé ñëîæíîñòè. Êðîìå ñáîðî÷íîé îñíàñòêè íà òðóäîåìêîñòü ñáîðî÷íûõ ðàáîò îêàçûâàåò âëèÿíèå êà÷åñòâî äåòàëåé. Ïðè îòñóòñòâèè äîñòàòî÷íîé òî÷íîñòè è âçàèìîçàìåíÿåìîñòè èõ ñáîðêà óñëîæíÿåòñÿ íåîáõîäèìîñòüþ âûïîëíåíèÿ ïîäãîíî÷íûõ îïåðàöèé è äîðàáîòêè äåòàëåé ïî ìåñòó. Ýëåìåíò êîíñòðóêöèè ÿâëÿåòñÿ âçàèìîçàìåíÿåìûì, åñëè åãî ãåîìåòðè÷åñêèå è ôèçè÷åñêèå ïàðàìåòðû íàõîäÿòñÿ â ïðåäåëàõ äîïóñêîâ, ñîãëàñîâàííûõ ñ äîïóñêàìè äðóãèõ ñîáèðàåìûõ ýëåìåíòîâ. Ïðè òàêîì ñîãëàñîâàíèè èñêëþ÷àåòñÿ íåîáõîäèìîñòü ïîäáîðà èëè äîðàáîòêè ýëåìåíòîâ ïðè ñáîðêå è îáåñïå÷èâàåòñÿ ñáîðêà êîíñòðóêöèè â ñîîòâåòñòâèè ñ óñòàíîâëåííûìè òåõíè÷åñêèìè óñëîâèÿìè. Ñ äðóãîé ñòîðîíû, ïîâûøåíèå òî÷íîñòè äåòàëåé òðåáóåò áîëåå äîðîãîñòîÿùåãî îáîðóäîâàíèÿ è ïðîâåäåíèÿ çàãîòîâèòåëüíûõ ðàáîò. Ïðè âûïîëíåíèè ñáîðî÷íûõ ðàáîò ðàçëè÷àþò ìåòîäû ïîëíîé è íåïîëíîé âçàèìîçàìåíÿåìîñòè, à òàêæå ñáîðêó ñ ïîäãîíêîé äåòàëåé. Ïî ïåðâîìó ìåòîäó ñáîðêà îñóùåñòâëÿåòñÿ ïóòåì ñîåäèíåíèÿ äåòàëåé áåç êàêîãî-ëèáî ïîäáîðà, ïîäãîíêè è äðóãèõ äîïîëíèòåëüíûõ ðàáîò ñ ïîëíûì ñîáëþäåíèåì òåõíè÷åñêèõ òðåáîâàíèé ê èçäåëèþ. Íåîáõîäèìàÿ òî÷íîñòü èçäåëèÿ äîñòèãàåòñÿ çà ñ÷åò âûñîêîé òî÷íîñòè èçãîòîâëåíèÿ äåòàëåé. Ìåòîä ïðèìåíÿåòñÿ ïðè ñåðèéíîì è ìàññîâîì ïðîèçâîäñòâàõ èçäåëèé, ýëåìåíòû êîòîðûõ ïîäâåðãàþòñÿ ïðåäâàðèòåëüíîé ìåõàíè÷åñêîé îáðàáîòêå. Ñáîðêà ïî ìåòîäó íåïîëíîé âçàèìîçàìåíÿåìîñòè èìååò ìåñòî ïðè äîðàáîòêå îäíîé èç ñîåäèíÿåìûõ äåòàëåé ðàçìåðíîé öåïè èëè ââåäåíèè â íåå ñïåöèàëüíûõ êîìïåíñàòîðîâ, ÷åì äîñòèãàåòñÿ óñòðàíåíèå îòêëîíåíèé îò íîìèíàëüíûõ ðàçìåðîâ è îáåñïå÷èâàåòñÿ çàäàííàÿ òî÷íîñòü íà ñáîðêó. Ýòî ïîçâîëÿåò ñíèçèòü òðåáîâàíèå ê òî÷íîñòè ñîáèðàåìûõ äåòàëåé, ïîâûñèòü òî÷íîñòü èçäåëèÿ, íå 279
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж ïðèáåãàÿ ê áîëüøîìó îáúåìó òðóäîåìêèõ ïîäãîíî÷íûõ ðàáîò. Ìåòîä øèðîêî èñïîëüçóåòñÿ â àâèàöèîííîé ïðîìûøëåííîñòè, àâòîìîáèëåñòðîåíèè è äðóãèõ îòðàñëÿõ. Ñáîðêà ïî ìåòîäó ïîäãîíêè îñóùåñòâëÿåòñÿ ïóòåì èíäèâèäóàëüíîé äîðàáîòêè è äîâîäêè êàæäîé èç ñîåäèíÿåìûõ äåòàëåé. Òàêîé ìåòîä íàõîäèò ïðèìåíåíèå â åäèíè÷íîì, ìåëêîñåðèéíîì ïðîèçâîäñòâå, êîãäà ýêîíîìè÷åñêè íå âûãîäíî èìåòü ñëîæíóþ îñíàñòêó è îáîðóäîâàíèå äëÿ èçãîòîâëåíèÿ äåòàëåé ñ âûñîêîé òî÷íîñòüþ. Ñáîðêà âûïîëíÿåòñÿ â äâà ýòàïà: ïðåäâàðèòåëüíàÿ è îêîí÷àòåëüíàÿ. Ïåðâûé ýòàï ââîäèòñÿ ñ öåëüþ ïîäãîíêè äåòàëåé ñ ïîñëåäóþùåé îáðàáîòêîé èõ ïîâåðõíîñòè. Ïîäîãíàííûå è ïîäãîòîâëåííûå äåòàëè ïîñòóïàþò íà îêîí÷àòåëüíóþ ñáîðêó è ñâàðêó — âòîðîé ýòàï.  áîëüøèíñòâå ñëó÷àåâ ïîñëå ñáîðêè îñóùåñòâëÿþò ïðèõâàòêó äåòàëåé äëÿ ñîçäàíèÿ íåîáõîäèìîé æåñòêîñòè êîíñòðóêöèè, ñîõðàíåíèÿ åå íåðàçúåìíîñòè è âçàèìîðàñïîëîæåíèÿ äåòàëåé ïðè ñâàðêå. Ïðè ýòîì î÷åíü âàæíî ñîáëþäàòü çàäàííûå òåõíè÷åñêèå óñëîâèÿ, ïîýòîìó â êàæäîì êîíêðåòíîì ñëó÷àå íåîáõîäèìî òùàòåëüíî àíàëèçèðîâàòü ïîâåäåíèå êîíñòðóêöèè ïðè âûïîëíåíèè ñâàðî÷íûõ îïåðàöèé, â ñâÿçè ñ ÷åì âûáèðàþò ñïîñîá âûïîëíåíèÿ ïðèõâàòîê, ïîñëåäîâàòåëüíîñòü èõ ïîñòàíîâêè, èíòåðâàë ìåæäó íèìè è ìåñòà ðàñïîëîæåíèÿ, ÷òî îáÿçàòåëüíî äîëæíî îòìå÷àòüñÿ â òåõíîëîãè÷åñêîé äîêóìåíòàöèè. Ñâàðêà ÿâëÿåòñÿ îñíîâíîé îïåðàöèåé òåõíîëîãè÷åñêîãî ïðîöåññà ïðîèçâîäñòâà ñâàðíûõ êîíñòðóêöèé. Êà÷åñòâî åå âûïîëíåíèÿ âî ìíîãîì îïðåäåëÿåò ðàáîòîñïîñîáíîñòü è ïðî÷íîñòü èçäåëèé, ïîýòîìó ðàçðàáîòêà òåõíîëîãèè âûïîëíåíèÿ ñâàðî÷íûõ îïåðàöèé ÿâëÿåòñÿ îñíîâíûì ìîìåíòîì ïðîåêòèðîâàíèÿ âñåãî òåõíîëîãè÷åñêîãî ïðîöåññà. Âûáîð ñïîñîáà ñâàðêè îïðåäåëÿåòñÿ óñòàíîâëåííûìè òåõíè÷åñêèìè òðåáîâàíèÿìè íà èçãîòîâëåíèå èçäåëèÿ, åãî êîíñòðóêòèâíûìè îñîáåííîñòÿìè, òèïîì âûïîëíÿåìûõ ñîåäèíåíèé, òèïîì è òîëùèíîé ìàòåðèàëà, âèäîì ïðîèçâîäñòâà, ïðîèçâîäèòåëüíîñòüþ è ýêîíîìè÷íîñòüþ ñâàðî÷íîãî ïðîöåññà. Ñâåäåíèÿ î ïîñëåäîâàòåëüíîñòè ñáîðêè è ñâàðêè, ïðèìåíÿåìûõ ñïîñîáàõ, ðåæèìàõ, ñâàðî÷íûõ ìàòåðèàëàõ, ñâàðî÷íîì îáîðóäîâàíèè è òåõíîëîãè÷åñêîé îñíàñòêå, êâàëèôèêàöèè ðàáîòàþùèõ, íîðìû âðåìåíè íà âûïîëíåíèå êàæäîãî ïåðåõîäà, à òàêæå íîðìàòèâû ïî ðàñõîäó ñâàðî÷íûõ ìàòåðèàëîâ è ýíåðãèè äîëæíû áûòü îòðàæåíû â òåõíîëîãè÷åñêèõ êàðòàõ.  çàâèñèìîñòè îò îñîáåííîñòåé êîíñòðóêöèè äëÿ ðàçëè÷íûõ ãðóïï èçäåëèé ìîæíî îòìåòèòü ïðåèìóùåñòâåííîå ïðèìåíåíèå ðàçíûõ ïðîöåññîâ ñâàðêè. Òàê, äëÿ ãðóïïû ðåøåò÷àòûõ êîíñòðóêöèé (ôåðìû, ìà÷òû è ò. ï.), ñîñòîÿùèõ èç äåòàëåé ïðîôèëüíîãî ïîëóôàáðèêàòà è èìåþùèõ êîðîòêèå øâû, ðàçëè÷íûì îáðàçîì îðèåíòèðîâàííûå â ïðî280
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж ñòðàíñòâå, îáû÷íî øèðîêî èñïîëüçóåòñÿ ðó÷íàÿ äóãîâàÿ ñâàðêà ïîêðûòûìè ýëåêòðîäàìè, à òàêæå ïîëóàâòîìàòè÷åñêàÿ ïëàâÿùèìñÿ ýëåêòðîäîì â óãëåêèñëîì ãàçå. Äëÿ èçäåëèé òèïà ñâàðíûõ áàëîê è ðàì, èìåþùèõ øâû áîëüøîé ïðîòÿæåííîñòè, èñïîëüçóåòñÿ àâòîìàòè÷åñêàÿ ñâàðêà ïîä ôëþñîì è â ñðåäå óãëåêèñëîãî ãàçà. Ïðè èçãîòîâëåíèè èçäåëèé òèïà êîðïóñîâ òÿæåëîãî îáîðóäîâàíèÿ èç òîëñòîëèñòîâûõ ýëåìåíòîâ, ïîêîâîê è îòëèâîê ïðèìåíÿþò ýëåêòðîøëàêîâóþ ñâàðêó è ìíîãîñëîéíóþ àâòîìàòè÷åñêóþ ïîä ôëþñîì. Äëÿ ëèñòîâûõ êîíñòðóêöèé èç ðàçëè÷íûõ ìàòåðèàëîâ â ìàøèíîñòðîåíèè øèðîêîå ïðèìåíåíèå íàõîäèò àâòîìàòè÷åñêàÿ ñâàðêà â çàùèòíûõ ãàçàõ âîëüôðàìîâûì ýëåêòðîäîì ñ ïðèñàäêîé èëè ïëàâÿùèìñÿ ýëåêòðîäîì ñ èñïîëüçîâàíèåì àâòîìàòè÷åñêèõ ñâàðî÷íûõ ñòàíêîâ è ïîòî÷íûõ ëèíèé. Ïðè èçãîòîâëåíèè ñâàðíûõ óçëîâ â ìàøèíîñòðîèòåëüíûõ êîíñòðóêöèÿõ ïðîèçâîäñòâî ÷àñòî îòëè÷àåòñÿ ñëîæíîñòüþ è ìíîãîîáðàçèåì öåõîâûõ ìàðøðóòîâ. Ýòî ñâÿçàíî ñ íàëè÷èåì áîëüøîãî ÷èñëà ðàçëè÷íûõ òåõíîëîãè÷åñêèõ ìåòîäîâ îáðàáîòêè, ïðèìåíÿåìûõ ïðè èçãîòîâëåíèè äåòàëåé òîãî èëè èíîãî èçäåëèÿ. Ïîñëåäíåå âûòåêàåò èç âûñîêèõ òðåáîâàíèé, ïðåäúÿâëÿåìûõ ê êà÷åñòâó âûïóñêàåìîé ïðîäóêöèè, ÷àñòî âåñüìà ñëîæíîé êîíñòðóêöèè, à òàêæå ìíîãîîáðàçèÿ ìàðîê ïðèìåíÿåìûõ ìàòåðèàëîâ.  ñâÿçè ñ ýòèì òåõíîëîãè÷åñêàÿ îòðàáîòêà èçäåëèé è ïðîöåññà èõ èçãîòîâëåíèÿ èìååò áîëüøîå çíà÷åíèå ïðè ïîäãîòîâêå ïðîèçâîäñòâà è ñêàçûâàåòñÿ íà êà÷åñòâå è ñåáåñòîèìîñòè ïðîäóêöèè, ïîýòîìó âîïðîñàì ðàçðàáîòêè òåõíîëîãè÷åñêèõ ïðîöåññîâ íåîáõîäèìî óäåëÿòü ñåðüåçíîå âíèìàíèå â ïåðèîä ïîäãîòîâêè îáúåêòà ê çàïóñêó â ïðîèçâîäñòâî. Контрольные вопросы 1. Êàêîâû ðîëü è îñîáåííîñòè ñâàðî÷íîãî ïðîèçâîäñòâà? 2. Îõàðàêòåðèçóéòå íàïðàâëåíèÿ ðàçâèòèÿ ñîâðåìåííîãî ìàøèíîñòðîåíèÿ. 3. Ïåðå÷èñëèòå îñíîâíûå ïðîèçâîäñòâåííî-òåõíîëîãè÷åñêèå äîñòîèíñòâà ñâàðíûõ êîíñòðóêöèé. 4. Êàêîâû âçàèìîñâÿçü è ðàçëè÷èå â ïîíÿòèÿõ ñâàðêà è ñâàðî÷íîå ïðîèçâîäñòâî? 5.  ÷åì çàêëþ÷àåòñÿ òåõíîëîãè÷åñêàÿ ïîäãîòîâêà ñâàðî÷íîãî ïðîèçâîäñòâà? 6.  ÷åì çàêëþ÷àåòñÿ òåõíîëîãè÷åñêàÿ îòðàáîòêà ñâàðíûõ êîíñòðóêöèé? 7. ×òî ïîíèìàåòñÿ ïîä òåõíîëîãè÷åñêèì ïðîöåññîì? 8. Ïåðå÷èñëèòå îñíîâíûå ýòàïû òåõíîëîãè÷åñêîãî ïðîöåññà èçãîòîâëåíèÿ ñâàðíûõ êîíñòðóêöèé. 281
МЕХАНИЗАЦИЯ И АВТОМАТИЗАЦИЯ СВАРОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА 23.1. Технологическое оснащение производства Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Гл а в а 23 Òåõíîëîãè÷åñêèé ïðîöåññ ïðîèçâîäñòâà ñâàðíûõ êîíñòðóêöèé äîëæåí îáåñïå÷èâàòü âîçìîæíîñòü ñîêðàùåíèÿ ñðîêîâ åãî îñâîåíèÿ è ñíèæåíèå ïðîèçâîäñòâåííûõ çàòðàò ïðè îäíîâðåìåííîì äîñòèæåíèè âûñîêîé ïðîèçâîäèòåëüíîñòè, êà÷åñòâà è íàäåæíîñòè âûïóñêàåìûõ èçäåëèé. Óñïåøíîå ðåøåíèå äàííîé ïðîáëåìû â çíà÷èòåëüíîé ñòåïåíè îïðåäåëÿåòñÿ îñíàùåííîñòüþ ñâàðî÷íîãî ïðîèçâîäñòâà, ïðè÷åì âûáîð âàðèàíòà îñíàùåíèÿ â êàæäîì êîíêðåòíîì ñëó÷àå äîëæåí ó÷èòûâàòü íå òîëüêî òåõíè÷åñêóþ âîçìîæíîñòü âûïîëíåíèÿ çàïðîåêòèðîâàííûõ îïåðàöèé ñ ñîáëþäåíèåì ïðåäúÿâëÿåìûõ òðåáîâàíèé, íî è òåõíèêî-ýêîíîìè÷åñêóþ îïòèìàëüíîñòü. Ñðåäñòâà òåõíè÷åñêîãî îñíàùåíèÿ òåõíîëîãè÷åñêèõ ïðîöåññîâ îáû÷íî ðàçäåëÿþò íà äâå ãðóïïû. Ê ïåðâîé ãðóïïå îòíîñÿòñÿ òåõíè÷åñêèå ñðåäñòâà, îáåñïå÷èâàþùèå îáùóþ âîçìîæíîñòü âûïîëíåíèÿ òåõíîëîãè÷åñêèõ îïåðàöèé çàïðîåêòèðîâàííûìè ìåòîäàìè îáðàáîòêè (øòàìïîâêà, ñâàðêà, ìåõàíîîáðàáîòêà è ò. ï.). Ýòà ãðóïïà òåõíè÷åñêèõ ñðåäñòâ ïîëó÷èëà íàçâàíèå îñíîâíîãî òåõíîëîãè÷åñêîãî îáîðóäîâàíèÿ. Ê íåé îòíîñÿòñÿ äóãîâûå ñâàðî÷íûå àâòîìàòû, èñòî÷íèêè ïèòàíèÿ äóãè, ñâàðî÷íûå ìàøèíû è ò. ï. Êî âòîðîé ãðóïïå îòíîñÿòñÿ òåõíè÷åñêèå ñðåäñòâà îñíàùåíèÿ, ïðèçâàííûå îáëåã÷èòü èçãîòîâëåíèå èëè ñîçäàòü áëàãîïðèÿòíûå óñëîâèÿ äëÿ âûïîëíåíèÿ òåõíîëîãè÷åñêèõ îïåðàöèé ñ èñïîëüçîâàíèåì îñíîâíîãî òåõíîëîãè÷åñêîãî îáîðóäîâàíèÿ ïðèìåíèòåëüíî ê êîíêðåòíûì îñîáåííîñòÿì îáðàáàòûâàåìûõ èçäåëèé. Ïîäîáíûå ñðåäñòâà îñíàùåíèÿ íàçûâàþò òåõíîëîãè÷åñêîé îñíàñòêîé. Ñâàðî÷íîå îáîðóäîâàíèå âûïóñêàåòñÿ ñïåöèàëèçèðîâàííûìè ïðåäïðèÿòèÿìè.  áîëüøèíñòâå ñëó÷àåâ îíî îáëàäàåò áîëüøîé ñòåïåíüþ óíèâåðñàëüíîñòè è ïðåäíàçíà÷åíî äëÿ îñóùåñòâëåíèÿ íåïîñðåäñòâåííî ñàìîãî ñâàðî÷íîãî ïðîöåññà áåç êîíêðåòèçàöèè îòíîñèòåëüíî òîãî èëè èíîãî îáðàáàòûâàåìîãî èçäåëèÿ. Îäíàêî, èñõîäÿ èç êîíñòðóêòèâíî-òåõíîëîãè÷åñêèõ îñîáåííîñòåé èçãîòîâëÿåìûõ êîíñòðóêöèé, äëÿ âûïîëíåíèÿ ñîåäèíåíèé òîé èëè èíîé ôîðìû òðåáóåòñÿ çàêðåïëåíèå èçäåëèÿ â îïðåäåëåííûõ ïîëîæåíèÿõ, ïåðåìåùåíèå èëè ïîâîðà÷èâàíèå èõ â ïðîöåññå ñâàðêè. Îñóùåñòâëÿåòñÿ ýòî çà ñ÷åò ïðèìåíåíèÿ òåõíîëîãè÷åñêîé îñíàñòêè, ïðåäñòàâëÿþùåé ñîáîé ïðèñïîñîáëåíèÿ äëÿ çàêðåïëåíèÿ è ïåðåìåùåíèÿ ñâàðèâàåìûõ êîíñòðóêöèé. Òàêèå ïðèñïîñîáëåíèÿ ïîçâî282
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж ëÿþò íå òîëüêî îáëåã÷èòü âûïîëíåíèå ñîåäèíåíèé, íî è óìåíüøèòü âîçíèêàþùèå äåôîðìàöèè, ïîâûñèòü ïðîèçâîäèòåëüíîñòü, îáåñïå÷èòü áåçîïàñíûå óñëîâèÿ ðàáîòû. Íàêîíåö, êàê ïðàâèëî, ñâàðêà íåðàçðûâíî ñâÿçàíà ñ ïðîâåäåíèåì ñáîðêè ñîåäèíÿåìûõ äåòàëåé, ïîýòîìó íåîáõîäèìû ïðèñïîñîáëåíèÿ äëÿ ñáîðî÷íûõ ðàáîò, îáåñïå÷èâàþùèå âûïîëíåíèå çàäàííûõ òåõíè÷åñêèõ óñëîâèé, ïðåäúÿâëÿåìûõ ñ öåëüþ ïîâûøåíèÿ êà÷åñòâà èçãîòîâëåíèÿ ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé è äîñòèæåíèÿ ïðîåêòíûõ ïàðàìåòðîâ êîíñòðóêöèè. Âåñü îòìå÷åííûé êîìïëåêñ òåõíè÷åñêèõ óñòðîéñòâ ðàññìàòðèâàåòñÿ êàê ñáîðî÷íî-ñâàðî÷íàÿ îñíàñòêà èëè ïðèñïîñîáëåíèÿ. Ïðèìåíåíèå ñáîðî÷íî-ñâàðî÷íîé îñíàñòêè âî ìíîãîì îáóñëîâëèâàåò íå òîëüêî ïîëó÷åíèå âûñîêîêà÷åñòâåííûõ èçäåëèé, íî è äîñòèæåíèå âûñîêèõ ïðîèçâîäñòâåííûõ ïîêàçàòåëåé, ïîýòîìó ïðàâèëüíîñòü âûáîðà è ðàçðàáîòêà ñáîðî÷íî-ñâàðî÷íîé îñíàñòêè ÿâëÿþòñÿ âàæíûìè ýëåìåíòàìè òåõíîëîãè÷åñêîé ïîäãîòîâêè ñâàðî÷íîãî ïðîèçâîäñòâà â öåëîì.  îáùåì áàëàíñå ñðåäñòâ ïðîèçâîäñòâà ñïåöèàëüíàÿ òåõíîëîãè÷åñêàÿ îñíàñòêà çàíèìàåò âàæíåéøåå ìåñòî è ðàñïîëàãàåòñÿ âñëåä çà òåõíîëîãè÷åñêèì îáîðóäîâàíèåì. Íî åñëè ïàðê îáîðóäîâàíèÿ ñ èçìåíåíèåì êîíñòðóêöèè èçäåëèÿ ïðè òåõíîëîãè÷åñêîé ïîäãîòîâêå èçìåíÿåòñÿ íåçíà÷èòåëüíî, òî òåõíîëîãè÷åñêàÿ îñíàñòêà îáû÷íî ïîäâåðãàåòñÿ ðàäèêàëüíûì èçìåíåíèÿì, äàæå ïîëíîé çàìåíå, ïîýòîìó çàòðàòû íà åå ñîçäàíèå ñîñòàâëÿþò âàæíåéøóþ ÷àñòü ðàñõîäîâ ïî òåõíîëîãè÷åñêîé ïîäãîòîâêå. Òàê, â àâèàöèîííîé ïðîìûøëåííîñòè òðóäîåìêîñòü ïðîåêòèðîâàíèÿ è èçãîòîâëåíèÿ òåõíîëîãè÷åñêîãî îñíàùåíèÿ äîñòèãàåò 60 ¾ 80 % îò îáùåé òðóäîåìêîñòè òåõíîëîãè÷åñêîé ïîäãîòîâêè ñåðèéíîãî ïðîèçâîäñòâà, à ïî âðåìåíè èçãîòîâëåíèÿ — äî 90 % âñåãî öèêëà ïîäãîòîâêè. Ïîýòîìó ñíèæåíèå òðóäîåìêîñòè è ñðîêîâ ñîçäàíèÿ îñíàñòêè ÿâëÿåòñÿ îäíèì èç îñíîâíûõ ñïîñîáîâ ñîêðàùåíèÿ çàòðàò íà ïîäãîòîâêó ïðîèçâîäñòâà. Çíà÷èòåëüíûé ýôôåêò äàåò íîðìàëèçàöèÿ îñíàñòêè, îñíîâàííàÿ íà èñïîëüçîâàíèè óíèôèöèðîâàííûõ è ñòàíäàðòèçèðîâàííûõ äåòàëåé è óçëîâ. 23.2. Классификация сборочноJсварочной оснастки Ñáîðî÷íî-ñâàðî÷íàÿ îñíàñòêà â îáùåì îñíàùåíèè òåõíîëîãè÷åñêèõ ïðîöåññîâ ñîâðåìåííîãî ñâàðî÷íîãî ïðîèçâîäñòâà, êàê ïðàâèëî, çàíèìàåò âåäóùåå ìåñòî. Åå õàðàêòåð îïðåäåëÿåòñÿ ìíîãèìè ôàêòîðàìè, â ïåðâóþ î÷åðåäü êîíñòðóêòèâíî-òåõíîëîãè÷åñêèìè îñîáåííîñòÿìè èçãîòîâëÿåìûõ êîíñòðóêöèé. Ñ äðóãîé ñòîðîíû, ñòåïåíü îñíàùåííîñòè òåõíîëîãè÷åñêèõ ïðîöåññîâ â çíà÷èòåëüíîé ñòåïåíè çàâèñèò îò âèäà ïðîèçâîäñòâà. Íàèáîëåå îñíàùåíû òåõíîëîãè÷åñêèå ïðîöåññû ïðè ìàññîâîì è êðóïíîñåðèéíîì ïðîèçâîäñòâå è ìåíåå — ïðè åäèíè÷íîì è ìåëêîñåðèéíîì. Ýòî 283
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж îáúÿñíÿåòñÿ â îñíîâíîì ýêîíîìè÷åñêèìè ñîîáðàæåíèÿìè. Íîìåíêëàòóðà ïðèìåíÿåìîé ñáîðî÷íî-ñâàðî÷íîé îñíàñòêè èñêëþ÷èòåëüíî øèðîêà è ìíîãîîáðàçíà, îäíàêî ïî ðÿäó ïðèçíàêîâ îíà ìîæåò áûòü êëàññèôèöèðîâàíà ïî ãðóïïàì, ðàçëè÷àþùèìñÿ ïî ñâîèì êîíñòðóêòèâíûì îñîáåííîñòÿì è òåõíîëîãè÷åñêèì âîçìîæíîñòÿì. Ïî ôóíêöèîíàëüíîìó íàçíà÷åíèþ è çàäà÷àì, âûïîëíÿåìûì â òåõíîëîãè÷åñêîì ïðîöåññå, ñáîðî÷íî-ñâàðî÷íàÿ îñíàñòêà ðàçäåëÿåòñÿ íà ñáîðî÷íûå, ñâàðî÷íûå è ñáîðî÷íî-ñâàðî÷íûå ïðèñïîñîáëåíèÿ. Ñáîðî÷íûå ïðèñïîñîáëåíèÿ ïðåäíàçíà÷åíû äëÿ îñóùåñòâëåíèÿ ñáîðêè èçãîòîâëÿåìûõ êîíñòðóêöèé èç îòäåëüíûõ äåòàëåé èëè óçëîâ ñ îáåñïå÷åíèåì òðåáóåìûõ òåõíè÷åñêèõ óñëîâèé ñ çàêðåïëåíèåì èõ ñ ïîìîùüþ ïðèõâàòêè èëè ñúåìíûõ ôèêñàòîðîâ. Ñâàðî÷íûå ïðèñïîñîáëåíèÿ îáåñïå÷èâàþò âûïîëíåíèå íåïîñðåäñòâåííî ñâàðî÷íûõ îïåðàöèé ïðè ïîëó÷åíèè ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé òîãî èëè èíîãî âèäà.  òàêèå ïðèñïîñîáëåíèÿ êîíñòðóêöèè óñòàíàâëèâàþòñÿ â ñîáðàííîì, ïðåäâàðèòåëüíî çàêðåïëåííîì ñîñòîÿíèè.  ýòîì ñëó÷àå â òåõíîëîãè÷åñêîì ïðîöåññå íåîáõîäèìî ïðèìåíåíèå ñáîðî÷íûõ è ñâàðî÷íûõ ïðèñïîñîáëåíèé.  ñáîðî÷íî-ñâàðî÷íûõ ïðèñïîñîáëåíèÿõ ìîæåò ïðîèçâîäèòüñÿ ñáîðêà è ñâàðêà êîíñòðóêöèè ñ îäíîé óñòàíîâêè. Ïðè ýòîì â áîëüøèíñòâå ñëó÷àåâ óäàåòñÿ èñêëþ÷èòü íåîáõîäèìîñòü ïðèìåíåíèÿ ïðèõâàòêè.  çàâèñèìîñòè îò âèäà ïðîèçâîäñòâà, ñòåïåíè è øèðîòû ïðèìåíåíèÿ ïðèñïîñîáëåíèÿ ïîäðàçäåëÿþò íà óíèâåðñàëüíûå, ñïåöèàëèçèðîâàííûå è ñïåöèàëüíûå. Óíèâåðñàëüíûå ïðèñïîñîáëåíèÿ ìîãóò áûòü èñïîëüçîâàíû äëÿ âûïîëíåíèÿ îïåðàöèé, ñîîòâåòñòâóþùèõ èõ ôóíêöèîíàëüíîìó íàçíà÷åíèþ, ïðèìåíèòåëüíî ê øèðîêîìó êðóãó îáðàáàòûâàåìûõ êîíñòðóêöèé, ðàçëè÷àþùèõñÿ ïî ñâîèì êîíñòðóêòèâíî-òåõíîëîãè÷åñêèì õàðàêòåðèñòèêàì. Ñ ïîâûøåíèåì ñòåïåíè ñïåöèàëèçàöèè ïðèñïîñîáëåíèé øèðîòà ïðèìåíÿåìîñòè èõ ðåçêî óìåíüøàåòñÿ. Òàê, ñïåöèàëèçèðîâàííûå ïðèñïîñîáëåíèÿ èñïîëüçóþòñÿ äëÿ îáðàáîòêè ëèøü îïðåäåëåííîé ãðóïïû îäíîòèïíûõ èçäåëèé, îáëàäàþùèõ îáùíîñòüþ êîíñòðóêòèâíî-òåõíîëîãè÷åñêèõ ïðèçíàêîâ è ðàçëè÷àþùèõñÿ ïî òèïîðàçìåðàì. Åùå â áîëüøåé ñòåïåíè îãðàíè÷èâàåòñÿ îáëàñòü èñïîëüçîâàíèÿ ñïåöèàëüíûõ ïðèñïîñîáëåíèé, ïðåäíàçíà÷åííûõ äëÿ îáðàáîòêè ëèøü îïðåäåëåííîãî âèäà èçäåëèé. Îäíàêî ñ óâåëè÷åíèåì ñïåöèàëèçàöèè ïðèñïîñîáëåíèé, êàê ïðàâèëî, âîçðàñòàþò èõ òî÷íîñòü è ïðîèçâîäèòåëüíîñòü, ïîýòîìó òàêèå ïðèñïîñîáëåíèÿ îáû÷íî èñïîëüçóþòñÿ ïðè îñíàùåíèè êðóïíîïðîãðàììíûõ âèäîâ ïðîèçâîäñòâà.  çàâèñèìîñòè îò õàðàêòåðà ðàáîòû è ñïîñîáà ïðèâåäåíèÿ â äåéñòâèå ïðèñïîñîáëåíèÿ ðàçäåëÿþò íà ðó÷íûå, ìåõàíèçèðîâàííûå è àâòîìàòèçèðîâàííûå (èëè àâòîìàòè÷åñêèå). Ðó÷íûå ïðèñïîñîáëåíèÿ äëÿ ðàáîòû òðåáóþò çàòðàò ðó÷íîãî òðóäà è ïðèâîäÿòñÿ â äåéñòâèå çà ñ÷åò óñèëèé ðàáîòàþùåãî. Ìåõàíèçèðîâàííûå ïðèñïî284
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж ñîáëåíèÿ ïðèâîäÿòñÿ â äåéñòâèå çà ñ÷åò èñïîëüçîâàíèÿ êàêîãîëèáî âèäà ýíåðãèè (ñæàòîãî âîçäóõà, æèäêîñòè, ýëåêòðè÷åñêîé ýíåðãèè). Àâòîìàòè÷åñêèìè ñ÷èòàþòñÿ ïðèñïîñîáëåíèÿ, â êîòîðûõ íå òîëüêî ïðèâåäåíèå â äåéñòâèå, íî è óïðàâëåíèå ïðîèçâîäèòñÿ çà ñ÷åò êàêîãî-ëèáî âèäà ýíåðãèè ïîìèìî óñèëèé ðàáîòàþùåãî.  ýòîì ñëó÷àå çàòðàòû òðóäà ÷åëîâåêà íåîáõîäèìû ëèøü íà íàñòðîéêó è çàïóñê â ðàáîòó. Ïðèñïîñîáëåíèÿ òàêæå ìîãóò áûòü áûñòðîäåéñòâóþùèìè ñ ìèíèìàëüíûìè çàòðàòàìè âñïîìîãàòåëüíîãî âðåìåíè, îäíî- è ìíîãîïîçèöèîííûìè.  çàâèñèìîñòè îò ãàáàðèòîâ è âåñà èçäåëèé ïðèñïîñîáëåíèÿ ìîãóò áûòü ïåðåíîñíûìè èëè ñòàöèîíàðíûìè, à òàêæå íåïîäâèæíûìè, ïåðåìåùàþùèìèñÿ èëè ïîâîðîòíûìè â ïðîöåññå ðàáîòû. 23.3. Назначение и особенности сборочноJсварочной оснастки Èñïîëüçîâàíèå ñáîðî÷íî-ñâàðî÷íîé îñíàñòêè â òåõíîëîãè÷åñêîì ïðîöåññå èçãîòîâëåíèÿ ñâàðíûõ êîíñòðóêöèé ïðåäóñìàòðèâàåò ðåøåíèå öåëîãî ðÿäà çàäà÷. Îñíîâíûå èç íèõ — îáåñïå÷åíèå óñëîâèé êà÷åñòâåííîãî âûïîëíåíèÿ ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé è èçãîòîâëåíèÿ êîíñòðóêöèé ñ çàäàííûìè òåõíè÷åñêèìè ïàðàìåòðàìè è âçàèìîçàìåíÿåìîñòüþ, óïðîùåíèå òåõíîëîãèè ñáîðêè è ñâàðêè, ñíèæåíèå òðóäîåìêîñòè è ïîâûøåíèå ïðîèçâîäèòåëüíîñòè ñáîðî÷íî-ñâàðî÷íûõ ðàáîò, ïðåäîòâðàùåíèå èëè óìåíüøåíèå ñâàðî÷íûõ äåôîðìàöèé. Èñïîëüçîâàíèå ñáîðî÷íî-ñâàðî÷íîé îñíàñòêè ïîçâîëÿåò ðàñøèðÿòü òåõíîëîãè÷åñêèå âîçìîæíîñòè ñâàðî÷íîãî îáîðóäîâàíèÿ, îáåñïå÷èâàòü óñëîâèÿ ñòàáèëèçàöèè êà÷åñòâà âûïîëíÿåìûõ ðàáîò è ÿâëÿåòñÿ íåîáõîäèìûì óñëîâèåì ïîâûøåíèÿ îáùåãî óðîâíÿ ìåõàíèçàöèè è àâòîìàòèçàöèè ñâàðî÷íîãî ïðîèçâîäñòâà. Ñáîðî÷íî-ñâàðî÷íûå ïðèñïîñîáëåíèÿ ìîãóò âõîäèòü â ñîñòàâ ñâàðî÷íûõ óñòàíîâîê, âñòðàèâàòüñÿ â ïîòî÷íûå ìåõàíèçèðîâàííûå è àâòîìàòèçèðîâàííûå ëèíèè, ïðè÷åì çà ñ÷åò òåõíîëîãè÷åñêîé îñíàñòêè îòêðûâàåòñÿ âîçìîæíîñòü ìåõàíèçèðîâàòü è àâòîìàòèçèðîâàòü êàê îñíîâíûå, òàê è âñïîìîãàòåëüíûå îïåðàöèè òåõíîëîãè÷åñêèõ ïðîöåññîâ. Ñ äðóãîé ñòîðîíû, èñïîëüçîâàíèå ñáîðî÷íî-ñâàðî÷íîé îñíàñòêè ïðåäóñìàòðèâàåò ðåøåíèå âîïðîñîâ ñîöèàëüíîãî õàðàêòåðà â ñâàðî÷íîì ïðîèçâîäñòâå. Ïðèìåíåíèå ñîâåðøåííûõ ïðèñïîñîáëåíèé ïîçâîëÿåò èñêëþ÷èòü èëè ðåçêî óìåíüøèòü íåîáõîäèìîñòü èñïîëüçîâàíèÿ òÿæåëîãî èëè ìàëîïðîèçâîäèòåëüíîãî òðóäà, â áîëüøåé ñòåïåíè îáåñïå÷èòü óñëîâèÿ áåçîïàñíîñòè äëÿ ðàáîòàþùèõ. Òàêèì îáðàçîì, øèðîêîå ïðèìåíåíèå ñáîðî÷íî-ñâàðî÷íîé îñíàñòêè ÿâëÿåòñÿ âàæíûì ôàêòîðîì íàó÷íî-òåõíè÷åñêîãî ïðîãðåññà ñâàðî÷íîãî ïðîèçâîäñòâà, ïîçâîëÿþùåãî êîìïëåêñ285
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж íî ðåøàòü íå òîëüêî ñëîæíûå òåõíèêî-ýêîíîìè÷åñêèå âîïðîñû, íî è âîïðîñû ñîöèàëüíî-îáùåñòâåííîãî çíà÷åíèÿ. Àíàëèçèðóÿ õàðàêòåð ñáîðî÷íî-ñâàðî÷íîé îñíàñòêè, íåîáõîäèìî îòìåòèòü, ÷òî îíà îáëàäàåò ðÿäîì îñîáåííîñòåé, îòëè÷àþùèõ åå îò îñíàñòêè, îáû÷íî ïðèìåíÿåìîé ïðè äðóãèõ òåõíîëîãè÷åñêèõ ïðîöåññàõ, ñâÿçàííûõ ñ îáðàáîòêîé è èçãîòîâëåíèåì êîíñòðóêöèé â ìàøèíîñòðîåíèè. Òàê, â ïðèñïîñîáëåíèÿõ äëÿ ìåõàíè÷åñêîé îáðàáîòêè îáû÷íî çàêðåïëÿþò îòäåëüíûå îáðàáàòûâàåìûå äåòàëè èëè óçëû èç íåñêîëüêèõ äåòàëåé, ïðåäâàðèòåëüíî ñîåäèíåííûõ äðóã ñ äðóãîì, èçäåëèå æå ïîä ñâàðêó ñîáèðàþò îáû÷íî èç çíà÷èòåëüíîãî ÷èñëà ðàçëè÷íûõ äåòàëåé, óñòàíîâêà êîòîðûõ â ïðèñïîñîáëåíèÿõ âåäåòñÿ ïîñëåäîâàòåëüíî, à ôèêñèðîâàíèå è çàêðåïëåíèå èõ ÷àùå âñåãî îñóùåñòâëÿåòñÿ íåçàâèñèìî äðóã îò äðóãà.  ïðèñïîñîáëåíèÿõ äëÿ ìåõàíè÷åñêîé îáðàáîòêè êðåïëåíèå èçäåëèé äîëæíî îáåñïå÷èâàòü èõ ïîëíóþ íåïîäâèæíîñòü â ïðîöåññå îáðàáîòêè.  ñâàðî÷íîì ïðèñïîñîáëåíèè ñâîáîäíîå ïåðåìåùåíèå îòäåëüíûõ ñâàðèâàåìûõ äåòàëåé çà ñ÷åò èçìåíåíèÿ èõ ðàçìåðîâ â ïðîöåññå íàãðåâà è îñòûâàíèÿ ïðè ñâàðêå ÷àñòî ÿâëÿåòñÿ íåîáõîäèìûì.  ñâÿçè ñ ýòèì â íèõ ÷àñòî ïðèìåíÿþò êîìáèíèðîâàííóþ ñáîðêó äåòàëåé, ïðåäóñìàòðèâàþùóþ æåñòêîå ôèêñèðîâàíèå îäíèõ äåòàëåé â ñî÷åòàíèè ñî ñâîáîäíîé óñòàíîâêîé äðóãèõ, îáåñïå÷èâàþùèõ âîçìîæíîñòü èçìåíåíèÿ èõ ðàçìåðà ïðè íàãðåâå è îõëàæäåíèè. Ñâàðî÷íûå ïðèñïîñîáëåíèÿ â îòëè÷èå îò ïðèñïîñîáëåíèé äëÿ ìåõàíè÷åñêîé îáðàáîòêè, êàê ïðàâèëî, íå èñïûòûâàþò â ðàáîòå êàêèõ-ëèáî çíà÷èòåëüíûõ âîçäåéñòâèé îò ïðîöåññà îáðàáîòêè (ñâàðêè) ïîìèìî äåéñòâèÿ ìàññû ñàìîãî óñòàíîâëåííîãî èçäåëèÿ. Ñ äðóãîé ñòîðîíû, îíè ÷àñòî ïîäâåðæåíû âîçäåéñòâèþ âûñîêèõ òåìïåðàòóð ïðè ïðèõâàòêå èëè ñâàðêå.  ñâÿçè ñ ýòèì â òàêèõ ïðèñïîñîáëåíèÿõ íåîáõîäèìî ïðåäóñìàòðèâàòü ìåðû äëÿ óìåíüøåíèÿ äåôîðìèðîâàíèÿ êîíñòðóêöèé, ðàçâèâàþùåãîñÿ âñëåäñòâèå òåìïåðàòóðíûõ âîçäåéñòâèé, ïîýòîìó â êàæäîì êîíêðåòíîì ñëó÷àå íåîáõîäèìî òùàòåëüíî àíàëèçèðîâàòü óñëîâèÿ âûïîëíåíèÿ ñáîðî÷íî-ñâàðî÷íûõ îïåðàöèé, âûÿâëÿòü îñîáåííîñòè èõ âçàèìîñâÿçè ñ ïðèñïîñîáëåíèÿìè è îáÿçàòåëüíî ó÷èòûâàòü ïðè âûáîðå ñáîðî÷íî-ñâàðî÷íîé îñíàñòêè. 23.4. Механизация и автоматизация сварочного производства Îáùèå ñâåäåíèÿ. Ïîä ìåõàíèçàöèåé ïðîèçâîäñòâåííîãî ïðîöåññà ïîíèìàþò îñíàùåíèå åãî òåõíè÷åñêèìè ñðåäñòâàìè, îáåñïå÷èâàþùèìè çàìåíó â íåì ðó÷íîãî òðóäà ðàáîòîé ìàøèí è ìåõàíèçìîâ. Ïðè ìåõàíèçèðîâàííîì èñïîëíåíèè òåõíîëîãè÷åñêèõ îïåðàöèé ÷åëîâåê âûïîëíÿåò ëèøü íåêîòîðûå âñïîìîãàòåëüíûå äåéñòâèÿ è 286
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж óïðàâëÿåò ñðåäñòâàìè ìåõàíèçàöèè. Âûñøåé ñòåïåíüþ ìåõàíèçàöèè ÿâëÿåòñÿ àâòîìàòèçàöèÿ ïðîèçâîäñòâåííîãî ïðîöåññà. Àâòîìàòèçàöèÿ ïðåäóñìàòðèâàåò îñâîáîæäåíèå ÷åëîâåêà îò ðó÷íîãî âûïîëíåíèÿ ëþáûõ äåéñòâèé â òåõíîëîãè÷åñêîì ïðîöåññå è íåïîñðåäñòâåííîãî åãî óïðàâëåíèÿ àâòîìàòè÷åñêèìè ñðåäñòâàìè îñíàùåíèÿ.  ýòîì ñëó÷àå îáñëóæèâàþùèé ïåðñîíàë îñóùåñòâëÿåò íàëàäêó è íàáëþäåíèå çà ïðàâèëüíîñòüþ ðàáîòû òåõíè÷åñêèõ ñðåäñòâ îñíàùåíèÿ. Ìåõàíèçàöèÿ è àâòîìàòèçàöèÿ ñóùåñòâåííî ðàçëè÷àþòñÿ ïî ñâîåìó ñîäåðæàíèþ, íî â òî æå âðåìÿ èìåþò òåñíóþ âçàèìîñâÿçü. Àâòîìàòèçèðîâàòü ìîæíî òîëüêî âûñîêîìåõàíèçèðîâàííûé ïðîöåññ, ïîýòîìó àâòîìàòèçàöèÿ ðàññìàòðèâàåòñÿ êàê âûñøàÿ ñòóïåíü ìåõàíèçàöèè. Ìåõàíèçàöèÿ è àâòîìàòèçàöèÿ ìîãóò áûòü ÷àñòè÷íûìè è êîìïëåêñíûìè. ×àñòè÷íûå ìåõàíèçàöèÿ è àâòîìàòèçàöèÿ îõâàòûâàþò ÷àñòü ïðîèçâîäñòâåííîãî ïðîöåññà.  ýòîì ñëó÷àå ðå÷ü èäåò îá îòäåëüíûõ îïåðàöèÿõ. Ïðè êîìïëåêñíîì ðåøåíèè âåñü ïðîèçâîäñòâåííûé ïðîöåññ âûïîëíÿåòñÿ ñ ïîìîùüþ ìàøèí è ìåõàíèçìîâ, óñòàíîâëåííûõ â ïîðÿäêå ïîñëåäîâàòåëüíîñòè âûïîëíåíèÿ îïåðàöèé â ñîîòâåòñòâèè ñ òåõíîëîãè÷åñêèì ìàðøðóòîì.  ñâàðî÷íîì ïðîèçâîäñòâå ìåõàíèçàöèÿ è àâòîìàòèçàöèÿ äîñòèãàþòñÿ çà ñ÷åò ïðèìåíåíèÿ ðàçëè÷íûõ ïðèñïîñîáëåíèé, ñïåöèàëüíûõ ñâàðî÷íûõ óñòàíîâîê, èñïîëüçîâàíèÿ ðîáîòîòåõíèêè, ñîçäàíèÿ ïîòî÷íûõ ìåõàíèçèðîâàííûõ è àâòîìàòèçèðîâàííûõ ëèíèé, íà êîòîðûõ ìåõàíèçèðîâàííûìè ñïîñîáàìè îñóùåñòâëÿþòñÿ ðàáîòû ïî çàãîòîâêå, ñáîðêå, ñâàðêå è òðàíñïîðòèðîâêå ñâàðíûõ èçäåëèé, à â ðÿäå ñëó÷àå⠗ è èõ îòäåëêå. Ïðè ðåøåíèè âîïðîñîâ ìåõàíèçàöèè è àâòîìàòèçàöèè â ñâàðî÷íîì ïðîèçâîäñòâå â ïåðâóþ î÷åðåäü âíèìàíèå óäåëÿåòñÿ ñáîðî÷íî-ñâàðî÷íûì ðàáîòàì, êîòîðûå âî ìíîãîì îïðåäåëÿþò êà÷åñòâî è èçãîòîâëåíèå èçäåëèé. Ìåõàíèçàöèÿ è àâòîìàòèçàöèÿ ñáîðî÷íûõ ðàáîò. Ñáîðêà âêëþ÷àåò â ñåáÿ òåõíîëîãè÷åñêèå äåéñòâèÿ, îáåñïå÷èâàþùèå ïîäëåæàùèì ñâàðêå äåòàëÿì íåîáõîäèìîå âçàèìîðàñïîëîæåíèå, çàäàííîå ÷åðòåæîì, ñ çàêðåïëåíèåì èõ ñïåöèàëüíûìè óñòðîéñòâàìè èëè ïðèõâàòêàìè. Äëÿ âûïîëíåíèÿ ýòèõ ðàáîò èñïîëüçóþò ñáîðî÷íûå ïðèñïîñîáëåíèÿ, ïðåäñòàâëÿþùèå ñîáîé êîìáèíàöèþ ðàçëè÷íûõ êîíñòðóêòèâíûõ ýëåìåíòîâ, çàêðåïëåííûõ íà îáùåì îñíîâàíèè è ðàáîòàþùèõ â ñîîòâåòñòâèè ñî ñõåìîé ñîáèðàåìîñòè èçäåëèÿ, ïîýòîìó òàêèå ïðèñïîñîáëåíèÿ ðàññìàòðèâàþò êàê êîìáèíèðîâàííûå. Ïî ôóíêöèîíàëüíîìó íàçíà÷åíèþ â íèõ âûäåëÿþò ñëåäóþùèå ãðóïïû ýëåìåíòîâ: óñòàíîâî÷íûå è çàêðåïëÿþùèå ýëåìåíòû, ñòÿãèâàþùèå è ðàñïîðíûå óñòðîéñòâà, ñïåöèàëüíûå óñòðîéñòâà. Óñòàíîâî÷íûå ýëåìåíòû, èëè ôèêñàòîðû (ðèñ. 23.1), îáåñïå÷èâàþò ïðàâèëüíîñòü óñòàíîâêè äåòàëåé â ïðèñïîñîáëåíèè è òî÷íîñòü ñáîðêè. Èõ ðàçëè÷àþò ïî íàçíà÷åíèþ (äëÿ ðàçíûõ ïîâåðõíî287
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Ðèñ. 23.1. Óñòàíîâî÷íûå ýëåìåíòû â ñáîðî÷íûõ ïðèñïîñîáëåíèÿõ: à — ïîñòîÿííûé óïîð; á — îòêèäíîé óïîð; ⠗ ïàëåö; 㠗 ñúåìíûé ïàëåö; ä — ïðèçìà; å — ëîæåìåíò; 1 — äåòàëü; 2 — ôèêñàòîð ñòåé ñîáèðàåìûõ äåòàëåé) è ïî êîíñòðóêòèâíîìó èñïîëíåíèþ. Ñðåäè íèõ âûäåëÿþò: óïîðû — äëÿ óñòàíîâêè äåòàëåé ïî áàçîâûì (÷àùå âñåãî ïëîñêèì) ïîâåðõíîñòÿì; óñòàíîâî÷íûå ïàëüöû è îïðàâêè — äëÿ ôèêñàöèè äåòàëåé ïî îòâåðñòèÿì; ïðèçìû è ëîæåìåíòû — äëÿ ôèêñàöèè öèëèíäðè÷åñêèõ è êîíè÷åñêèõ äåòàëåé èëè äåòàëåé ñ ðàçëè÷íîé êðèâèçíîé ïîâåðõíîñòè; øàáëîíû è ñúåìíûå êîíäóêòîðû — äëÿ óñòàíîâêè îäíèõ äåòàëåé â çàäàííîå ïîëîæåíèå ïî äðóãèì, ðàíåå óñòàíîâëåííûì äåòàëÿì ýòîãî æå óçëà. Çàêðåïëÿþùèå ýëåìåíòû, èëè ïðèæèìû (ðèñ. 23.2), ïðåäíàçíà÷åíû äëÿ çàêðåïëåíèÿ â ôèêñèðîâàííîì ïîëîæåíèè äåòàëåé â ïðîöåññå ñáîðêè è ïðèõâàòêè è óäåðæàíèÿ îò ñìåùåíèÿ â ïðîöåññå ñâàðêè. Ïî êîíñòðóêöèè èõ ìîæíî ðàçäåëèòü íà êëèíîâûå, âèíòîâûå, ýêñöåíòðèêîâûå, ðû÷àæíûå è êîìáèíèðîâàííûå; ïî õàðàêòåðó ðàáîòû — íà ðó÷íûå (ïðèâîäèìûå â äåéñòâèå óñèëèåì ðàáî÷åãî) è ìåõàíèçèðîâàííûå (îáîðóäîâàííûå ñïåöèàëüíûìè ïðèâîäàìè). Ñòÿãèâàþùèå è ðàñïîðíûå óñòðîéñòâà ïðèìåíÿþò äëÿ ñèëîâîãî âîçäåéñòâèÿ íà ñîáèðàåìûå äåòàëè, âûðàâíèâàíèÿ êðîìîê, ïîäæàòèÿ ñâàðî÷íûõ ïîäêëàäîê, êàëèáðîâêè ñâàðåííûõ îáå÷àåê è ò. ï. Ïî ïðèíöèïó äåéñòâèÿ è óñòðîéñòâó îíè áëèçêè ñ ýëåìåíòàìè ïåðâûõ ãðóïï.  ãðóïïó ñïåöèàëüíûõ óñòðîéñòâ âõîäÿò âñå ýëåìåíòû, ïî ñâîåìó íàçíà÷åíèþ íå îòíîñÿùèåñÿ ê ðàíåå îòìå÷åííûì (ñâàðî÷íûå ïîäêëàäêè è óçëû èõ êðåïëåíèÿ, êîïèðíûå óñòðîéñòâà, ýëåìåíòû ïðèâîäà ò. ï.). Îòäåëüíûå ýëåìåíòû (ïðèæèìû, ñòÿæêè, ñòðóáöèíû è äð.) ìîãóò èñïîëüçîâàòüñÿ â êà÷åñòâå ïåðåíîñíîé óíèâåð288
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Ðèñ. 23.2. Çàêðåïëÿþùèå ýëåìåíòû: à — âèíòîâîé; á — ðû÷àæíî-âèíòîâîé; ⠗ ýêñöåíòðèêîâûé; 㠗 ïíåâìîøëàíãîâûé; ä — ýëåêòðîìàãíèòíûé; 1 — äåòàëü; 2 — âèíò; 3 — ðû÷àã; 4 — ýêñöåíòðèê; 5 — øëàíã; 6 — ýëåêòðîìàãíèò; 7 — ñáîðî÷íàÿ ïîäêëàäêà; 8 — ïîäæèì ñàëüíîé îñíàñòêè. Îäíàêî äëÿ âûïîëíåíèÿ ñáîðî÷íî-ñâàðî÷íûõ ðàáîò äëÿ óçëîâ ñëîæíîé êîíñòðóêöèè íåîáõîäèìî ïðèìåíåíèå êîìáèíèðîâàííûõ ïðèñïîñîáëåíèé. Ñáîðî÷íûå ñòåíäû ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé ïðèñïîñîáëåíèÿ ñ îäíîé (÷àùå ãîðèçîíòàëüíîé) áàçîâîé ïîâåðõíîñòüþ. Îíè èìåþò íåïîäâèæíîå îñíîâàíèå ñ ðàçìåùåííûìè íà íåì óñòàíîâî÷íûìè è ïðèæèìíûìè ýëåìåíòàìè (ðèñ. 23.3).  çàâèñèìîñòè îò âèäà ïðîèçâîäñòâà ñòåíäû ìîãóò áûòü óíèâåðñàëüíûìè è ñïåöèàëüíûìè. Ñáîðî÷íûå ñòàïåëè (ðèñ. 23.4) ïðèìåíÿþòñÿ â òåõ ñëó÷àÿõ, êîãäà êðóïíîãàáàðèòíûå èçäåëèÿ èìåþò ñëîæíóþ êîíôèãóðàöèþ ñ Ðèñ. 23.3. Ñòåíä äëÿ ñáîðêè ýëåìåíòà øàññè: 1 — îñíîâàíèå; 2 — ôèêñèðóþùèå ïàëüöû; 3 — ëîæåìåíòû; 4 — èçäåëèå 289
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Ðèñ. 23.4. Ñòàïåëü äëÿ ñáîðêè ïàíåëåé: 1 — ðû÷àã (ïðèæèì); 2 — äåòàëè èçäåëèÿ; 3 — øàáëîí; 4 — îñíîâàíèå ðàñïîëîæåíèåì äåòàëåé â ðàçíûõ ïëîñêîñòÿõ (ïàíåëè, åìêîñòè, êîðïóñà è ò. ï.). Ñáîðî÷íûå êîíäóêòîðû — ïðèñïîñîáëåíèÿ òèïà ñòåíäà èëè ñòàïåëÿ, ñîñòîÿùèå èç æåñòêîãî îñíîâàíèÿ ïëîñêîé èëè ïðîñòðàíñòâåííîé ôîðìû ñ ðàçìåùåííûìè íà íåì ýëåìåíòàìè. Òî÷íîñòü ñáîðêè èçäåëèÿ îáåñïå÷èâàåòñÿ çà ñ÷åò òî÷íîñòè ñàìîãî ïðèñïîñîáëåíèÿ, ïîýòîìó îíî äîëæíî îòëè÷àòüñÿ ïîâûøåííîé òî÷íîñòüþ èçãîòîâëåíèÿ è æåñòêîñòüþ îñíîâàíèé. Äëÿ ìåõàíèçàöèè ñáîðî÷íûõ ïðèñïîñîáëåíèé èõ ýëåìåíòû îñíàùàþòñÿ ñïåöèàëüíûìè áûñòðîäåéñòâóþùèìè ïðèâîäàìè (ïíåâìàòè÷åñêèìè, ãèäðàâëè÷åñêèìè, ýëåêòðè÷åñêèìè). Ýòî â öåëîì ïîâûøàåò óðîâåíü ìåõàíèçàöèè âñåãî òåõíîëîãè÷åñêîãî ïðîöåññà. Ìåõàíèçàöèÿ è àâòîìàòèçàöèÿ ñâàðî÷íûõ ðàáîò. Îáîðóäîâàíèå äëÿ ìåõàíèçàöèè ñâàðî÷íûõ ðàáîò ìîæíî ðàçäåëèòü íà äâå ãðóïïû: îáîðóäîâàíèå äëÿ çàêðåïëåíèÿ è ïåðåìåùåíèÿ ñâàðèâàåìûõ èçäåëèé; îáîðóäîâàíèå äëÿ óñòàíîâêè è ïåðåìåùåíèÿ ñâàðî÷íîé àïïàðàòóðû îòíîñèòåëüíî èçäåëèÿ è ïåðåäâèæåíèÿ ñâàðùèêîâ. Îáû÷íî â ñâàðî÷íîì ïðèñïîñîáëåíèè óçåë óñòàíàâëèâàåòñÿ â ñîáðàííîì è ïðèõâà÷åííîì ñîñòîÿíèè. Ïðèñïîñîáëåíèå äîëæíî îáåñïå÷èâàòü âîçìîæíîñòü ôèêñàöèè óçëà â ïîëîæåíèè, óäîáíîì äëÿ ñâàðêè òîãî èëè èíîãî ñîåäèíåíèÿ, èëè åãî ïåðåìåùåíèå â ïðîöåññå ñâàðêè ñ çàäàííîé ñêîðîñòüþ.  ñâàðî÷íîé ïðàêòèêå ðàñïðî290
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж ñòðàíåíî èñïîëüçîâàíèå êîìáèíèðîâàííûõ ñáîðî÷íî-ñâàðî÷íûõ ïðèñïîñîáëåíèé, ïîçâîëÿþùèõ ïðîèçâîäèòü ñáîðêó è ñâàðêó â òîì æå ïðèñïîñîáëåíèè, ìèíóÿ ïðèõâàòêó. Ïîýòîìó ïðèñïîñîáëåíèÿ äëÿ ñâàðêè ïîìèìî óñòàíîâî÷íûõ è çàêðåïëÿþùèõ ýëåìåíòîâ èìåþò äîïîëíèòåëüíûå óñòðîéñòâà äëÿ âûïîëíåíèÿ ñâàðêè òåì èëè èíûì ñïîñîáîì (ñâàðî÷íûå ïîäêëàäêè, óçëû èõ êðåïëåíèÿ, ïðèâîäû è äð.).  çàâèñèìîñòè îò âèäà èçäåëèÿ è ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé ìîæíî âûäåëèòü ðÿä îñíîâíûõ òèïîâ êîìáèíèðîâàííûõ ñâàðî÷íûõ è ñáîðî÷íî-ñâàðî÷íûõ ïðèñïîñîáëåíèé. Ñâàðî÷íûå ñòåíäû ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé ïðèñïîñîáëåíèÿ ñ îäíîé íåïîäâèæíîé (÷àùå ãîðèçîíòàëüíîé) áàçîâîé ïîâåðõíîñòüþ ñ óñòàíîâëåííûìè êðåïåæíûìè ýëåìåíòàìè è èñïîëüçóþòñÿ äëÿ ñâàðêè ïðÿìîëèíåéíûõ øâîâ. Òèïè÷íûìè ïðåäñòàâèòåëÿìè ÿâëÿþòñÿ ýëåêòðîìàãíèòíûå ñòåíäû äëÿ ñáîðêè è ñâàðêè êðóïíîãàáàðèòíûõ ïîëîòíèù ñ ïðîäîëüíûìè è ïîïåðå÷íûìè øâàìè øèðîêî ðàñïðîñòðàíåííûõ â ñóäîñòðîåíèè, âàãîíîñòðîåíèè, ðåçåðâóàðîñòðîåíèè è äðóãèõ îòðàñëÿõ. Ñòåíä äëÿ ñâàðêè ïðîäîëüíûõ øâîâ îáå÷àåê ïðèâåäåí íà ðèñ. 23.5.  ñâàðíûõ êîíñòðóêöèÿõ ñëîæíûõ ôîðì øâû ìîãóò ðàñïîëàãàòüñÿ â ðàçíûõ ïðîñòðàíñòâåííûõ ïîëîæåíèÿõ.  ýòîì ñëó÷àå îò ïðèñïîñîáëåíèÿ òðåáóåòñÿ âîçìîæíîñòü ïåðåìåùåíèÿ èçäåëèÿ â ïîëîæåíèå äëÿ ñâàðêè òîãî èëè èíîãî ñîåäèíåíèÿ â íåì èëè âðàùåíèå èçäåëèÿ ñ çàäàííîé ñêîðîñòüþ ïðè àâòîìàòè÷åñêîé ñâàðêå.  çàâèñèìîñòè îò õàðàêòåðà äâèæåíèÿ, îñîáåííîñòåé êîíñòðóêöèè, ñïîñîáà ñâàðêè ðàçëè÷àþò ñëåäóþùèå âèäû ïîäâèæíûõ ïðèñïîñîáëåíèé: ïîâîðîòíûå ñòîëû, ìàíèïóëÿòîðû, ïîçèöèîíåðû, êàíòîâàòåëè, âðàùàòåëè. Ðèñ. 23.5. Ñòåíä äëÿ ñâàðêè ïðîäîëüíûõ øâîâ îáå÷àåê: 1 — îñíîâàíèå; 2 — ïðèæèì; 3 — òÿãà; 4 — ïîäêëàäêà; 5 — ïíåâìîöèëèíäð; 6 — îáå÷àéêà 291
1 — ïëàíøàéáà; 2 — ïîâîðîòíàÿ êîëîíêà; 3 — îñíîâàíèå; 4 — ôðèêöèîí; 5 — ïîâîðîòíûé äèñê Ðèñ. 23.7. Ìàíèïóëÿòîð: Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Ðèñ. 23.6. Ïîâîðîòíûé ñòîë ñâàðùèêà: 1 — ïëàíøàéáà; 2 — ïðèâîä; 3 — îñíîâàíèå Ïîâîðîòíûå ñòîëû (ðèñ. 23.6) ÿâëÿþòñÿ íàèáîëåå ïðîñòûì âèäîì ïîäâèæíûõ ïðèñïîñîáëåíèé è èñïîëüçóþòñÿ äëÿ ðó÷íîé èëè ìåõàíèçèðîâàííîé ñâàðêè íåêðóïíûõ óçëîâ. Òèïîâîé ñòîë (íàïðèìåð, ÑÑÏ-0,06) ñîñòîèò èç îñíîâàíèÿ 3 ñ óñòàíîâëåííîé íà íåì ïîâîðîòíîé êîëîíêîé 2 è ïëàíøàéáîé 1, íà êîòîðîé çàêðåïëÿåòñÿ èçäåëèå. Ïîâîðîò ïëàíøàéáû îñóùåñòâëÿåò ñâàðùèê ñ ïîìîùüþ ïîâîðîòíîãî äèñêà 5. Ôèêñàöèþ íóæíîãî ïîëîæåíèÿ ïðîèçâîäÿò ôðèêöèîííûì ìåõàíèçìîì. Ìàíèïóëÿòîðû (ðèñ. 23.7) — íàèáîëåå ñëîæíûé âèä ïîäâèæíûõ ïðèñïîñîáëåíèé, ñíàáæåííûõ ñïåöèàëüíûìè ïðèâîäàìè. Îíè ïîçâîëÿþò îñóùåñòâëÿòü íàêëîí ïëàíøàéáû ñ èçäåëèåì â íóæíîå ïîëîæåíèå è âðàùàòü èõ ñ çàäàííîé ñêîðîñòüþ ïðè ñâàðêå. Ïîçèöèîíåðû ïðåäíàçíà÷åíû äëÿ óñòàíîâêè èçäåëèÿ â íóæíîå ïîëîæåíèå è ïîçâîëÿþò ïîâîðà÷èâàòü åãî âîêðóã ãîðèçîíòàëüíîé è âåðòèêàëüíîé îñåé.  îòëè÷èå îò ìàíèïóëÿòîðîâ îíè íå èìåþò ðàáî÷åé ñêîðîñòè â ïðîöåññå ñâàðêè. Êàíòîâàòåëè ïðåäíàçíà÷åíû äëÿ óñòàíîâêè èçäåëèé â óäîáíîå äëÿ ñâàðêè ïîëîæåíèå ïóòåì ïîâîðîòà èõ âîêðóã ãîðèçîíòàëüíîé îñè. Âî âðåìÿ ñâàðêè îíè, êàê è ïîçèöèîíåðû, íåïîäâèæíû. Âðàùàòåëè (ðèñ. 23.8) ïðåäíàçíà÷åíû äëÿ çàêðåïëåíèÿ èçäåëèÿ â ïîñòîÿííî çàäàííîì ïîëîæåíèè è âðàùåíèÿ åãî ñî ñêîðîñòüþ ñâàðêè ïðè âûïîëíåíèè êîëüöåâûõ è êðóãîâûõ øâîâ. Îíè áûâàþò ñ âåðòèêàëüíîé, ãîðèçîíòàëüíîé èëè íàêëîííîé îñüþ âðàùåíèÿ. Äëÿ âûïîëíåíèÿ àâòîìàòè÷åñêîé ñâàðêè ñîçäàþòñÿ ñâàðî÷íûå óñòàíîâêè (ðèñ. 23.9), âêëþ÷àþùèå â ñåáÿ ïîìèìî ïðèñïîñîáëåíèé óñòðîéñòâà äëÿ êðåïëåíèÿ è ïåðåìåùåíèÿ ñâàðî÷íûõ àâòîìàòîâ îòíîñèòåëüíî èçäåëèÿ. Òàêèå óñòðîéñòâà ìîãóò áûòü êîíñòðóê292
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Ðèñ. 23.8. Ñõåìû âðàùàòåëåé äëÿ ñâàðêè êîëüöåâûõ øâîâ: à — ñ òîðöåâûìè ïëàíøàéáàìè; á — ñ ðàçäåëüíûìè ñòîéêàìè; ⠗ ðîëèêîâûé ñòåíä; 㠗 äëÿ êðóãîâûõ øâîâ; ä — äëÿ êîíè÷åñêèõ îáå÷àåê; å — äëÿ äëèííûõ èçäåëèé Ðèñ. 23.9. Óñòàíîâêè äëÿ àâòîìàòè÷åñêîé ñâàðêè: à — ïîðòàëüíûå; á — êîíñîëüíûå; ⠗ ñî ñìåùåííûìè íàïðàâëÿþùèìè; 㠗 ñ ñîâìåùåííûìè íàïðàâëÿþùèìè; 1 — íàïðàâëÿþùèå äëÿ àâòîìàòà; 2 — ïðèñïîñîáëåíèå òèâíî ñâÿçàííûìè ñ ïðèñïîñîáëåíèåì èëè âûïîëíåíû ðàçäåëüíî.  ïîñëåäíåì ñëó÷àå óñòðîéñòâà ñíàáæàþòñÿ èíäèâèäóàëüíûì ïðèâîäîì è ìîãóò ïåðåìåùàòüñÿ ñ óñòàíîâî÷íîé èëè ñêîðîñòüþ ñâàðêè ïðè âûïîëíåíèè ïðÿìîëèíåéíûõ èëè êîëüöåâûõ øâîâ. 293
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж 23.5. Поточные механизированные и автоматические линии Ïîòî÷íîé ëèíèåé íàçûâàþò êîìïëåêñ îáîðóäîâàíèÿ, âçàèìíî ñâÿçàííîãî è ðàáîòàþùåãî ñ îïðåäåëåííûì çàäàííûì ðèòìîì ïî åäèíîìó òåõíîëîãè÷åñêîìó ïðîöåññó. Ïîòî÷íàÿ ìåõàíèçèðîâàííàÿ ñáîðî÷íî-ñâàðî÷íàÿ ëèíèÿ ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé êîìïëåêñ îáîðóäîâàíèÿ, ðàñïîëîæåííîãî â ïîðÿäêå ïîñëåäîâàòåëüíîñòè âûïîëíåíèÿ òåõíîëîãè÷åñêîãî ïðîöåññà è îáåñïå÷èâàþùåãî ìåõàíèçèðîâàííîå âûïîëíåíèå âñåõ îïåðàöèé ïî èçãîòîâëåíèþ ñâàðíîãî èçäåëèÿ. Ïî ïðèçíàêó ìåõàíèçàöèè è àâòîìàòèçàöèè ðàçëè÷àþò íåñêîëüêî òèïîâ ïîòî÷íûõ ëèíèé: • ñ ÷àñòè÷íîé ìåõàíèçàöèåé, ïðè êîòîðîé èñïîëüçóåòñÿ ðó÷íàÿ è ìåõàíèçèðîâàííàÿ ñâàðêà, à îñòàëüíûå ïðîöåññû ïðîèçâîäñòâåííîãî öèêëà (ðàñêðîé ìåòàëëà, ðåçêà, ñáîðêà è äð.) âûïîëíÿþòñÿ âðó÷íóþ; • ñ êîìïëåêñíîé ìåõàíèçàöèåé, êîãäà ìåõàíèçèðîâàíû íåñêîëüêî îïåðàöèé, íàïðèìåð ïðèìåíÿþòñÿ ìåõàíèçèðîâàííàÿ ðåçêà è ñâàðêà, à òàêæå äðóãèå âñïîìîãàòåëüíûå äåéñòâèÿ äëÿ èõ âûïîëíåíèÿ; • ñ ÷àñòè÷íîé àâòîìàòèçàöèåé, ïðè êîòîðîé îñíîâíûå ïðîöåññû (ñâàðêà, ðåçêà) àâòîìàòèçèðîâàíû, à îñòàëüíûå ðàáîòû (çàãîòîâêà, ñáîðêà è äð.) âûïîëíÿþòñÿ ñ ïðèìåíåíèåì ìåõàíèçèðîâàííîãî èíñòðóìåíòà è ïðèñïîñîáëåíèé ñ èñïîëüçîâàíèåì ðó÷íîãî òðóäà. Âûñøèì òèïîì ÿâëÿþòñÿ ïîòî÷íûå ëèíèè ñ êîìïëåêñíîé àâòîìàòèçàöèåé. Àâòîìàòè÷åñêàÿ ñáîðî÷íî-ñâàðî÷íàÿ ëèíèÿ ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé êîìïëåêñ îáîðóäîâàíèÿ, âûïîëíÿþùåãî áåç íåïîñðåäñòâåííîãî ó÷àñòèÿ ÷åëîâåêà â îïðåäåëåííîé òåõíîëîãè÷åñêîé ïîñëåäîâàòåëüíîñòè è ñ îïðåäåëåííûì òàêòîì âñå îïåðàöèè òåõíîëîãè÷åñêîãî ìàðøðóòà. Ïðèìåðîì àâòîìàòè÷åñêîé ëèíèè ìîãóò ñëóæèòü ñáîðî÷íî-ñâàðî÷íûå àâòîìàòè÷åñêèå ëèíèè äëÿ ïðîèçâîäñòâà ñâàðíûõ òðóá áîëüøîãî äèàìåòðà ñî ñïèðàëüíûì øâîì, íà êîòîðûõ ñ ïîìîùüþ àâòîìàòîâ ïîä íàáëþäåíèåì íåáîëüøîãî êîëè÷åñòâà îïåðàòîðîâ îñóùåñòâëÿþòñÿ âñå îïåðàöèè ïî èçãîòîâëåíèþ òðóá èç ñòàëüíîé ëåíòû. Îñîáîå çíà÷åíèå â àâòîìàòèçàöèè ñâàðî÷íîãî ïðîèçâîäñòâà èìååò îñíàùåíèå åãî îáîðóäîâàíèåì ñ ïðîãðàììíûì óïðàâëåíèåì. Íàïðèìåð íà ãàçîðåçàòåëüíîé ìàøèíå «Êðèñòàëë» ñ ïðîãðàììíûì óïðàâëåíèåì ìîæíî âûðåçàòü çàãîòîâêè äåòàëåé èç ñòàëüíûõ ëèñòîâ òîëùèíîé äî 100 ìì. Ìàøèíà óïðàâëÿåòñÿ àâòîìàòè÷åñêè ïî çàäàííîé ïðîãðàììå. Ïðèìåíåíèå ñâàðî÷íîãî îáîðóäîâàíèÿ ñ ïðîãðàììíûì óïðàâëåíèåì ýêîíîìè÷åñêè îïðàâäàííî â óñëîâèÿõ ìàññîâîãî è êðóïíîñåðèéíîãî ïðîèçâîäñòâà. 294
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж 23.6. Промышленные роботы для сварки Ïðîìûøëåííûé ðîáîò — ýòî àâòîìàòè÷åñêàÿ ìàøèíà, ïðåäñòàâëÿþùàÿ ñîáîé ìàíèïóëÿòîð ñ ïåðåïðîãðàììèðóåìûì óñòðîéñòâîì óïðàâëåíèÿ äëÿ âûïîëíåíèÿ â ïðîèçâîäñòâåííîì ïðîöåññå äâèãàòåëüíûõ è óïðàâëÿþùèõ ôóíêöèé, çàìåíÿþùèõ àíàëîãè÷íûå ôóíêöèè ÷åëîâåêà ïðè ïåðåìåùåíèè ïðåäìåòîâ ïðîèçâîäñòâà è òåõíîëîãè÷åñêîé îñíàñòêè. Ïðîìûøëåííûé ðîáîò ÿâëÿåòñÿ óíèâåðñàëüíîé òåõíîëîãè÷åñêîé ñèñòåìîé äëÿ âûïîëíåíèÿ ðàçíîîáðàçíûõ äåéñòâèé, ñâîéñòâåííûõ ÷åëîâåêó â ïðîöåññå åãî òðóäîâîé äåÿòåëüíîñòè. Îòëè÷èòåëüíûì ïðèçíàêîì ïðîìûøëåííîãî ðîáîòà îò äðóãèõ âèäîâ ðîáîòîâ ÿâëÿåòñÿ åãî ïðèìåíåíèå â ïðîèçâîäñòâåííîì ïðîöåññå. Ïðîìûøëåííûé ðîáîò, îáëàäàÿ áîëüøèìè ñèëîâûìè âîçìîæíîñòÿìè, ïîçâîëÿåò îñâîáîäèòü ÷åëîâåêà îò ìîíîòîííîãî, òÿæåëîãî, óòîìèòåëüíîãî, à èíîãäà è âðåäíîãî èëè îïàñíîãî òðóäà.  èòîãå ïîâûøàåòñÿ ñòàáèëüíîñòü êà÷åñòâà èçäåëèé, âîçìîæíî óñêîðåíèå ïðîöåññà ïðîèçâîäñòâà. Ðîáîòû ìîãóò äåéñòâîâàòü ñ ëþáîé ïîçèöèè è íà ëþáîì óðîâíå â ïðîñòðàíñòâå. Ñîâðåìåííûé ïðîìûøëåííûé ðîáîò äëÿ ñâàðêè ìîæåò áûòü îïðåäåëåí êàê ìàíèïóëÿöèîííàÿ ñèñòåìà, îñíàùåííàÿ òåõíè÷åñêèìè ñðåäñòâàìè âåäåíèÿ ñâàðî÷íîãî ïðîöåññà, ñ ïðîãðàììíûì óïðàâëåíèåì êîîðäèíàòàìè ñâàðî÷íîãî èíñòðóìåíòà è èçäåëèÿ è ïàðàìåòðàìè ñâàðî÷íîãî ðåæèìà. Ñâàðî÷íûé ðîáîò ñîñòîèò èç ñîáñòâåííî ðîáîòà è ïóëüòà óïðàâëåíèÿ. Ðîáîò èìååò ïîäâèæíóþ ðóêó ñ çàõâàòîì, êîòîðûå îáëàäàþò ñâîáîäîé ïðîñòðàíñòâåííûõ ïåðåìåùåíèé, â êàêîé-òî ñòåïåíè èìèòèðóÿ ðóêó ÷åëîâåêà.  çàõâàòå çàêðåïëÿåòñÿ èíñòðóìåíò (ñâàðî÷íàÿ ãîðåëêà). Áîëüøèíñòâî ñâàðî÷íûõ ðîáîòîâ èìåþò 3 — 5 âîçìîæíûõ äâèæåíèé â ïðîñòðàíñòâå (ñòåïåíåé ñâîáîäû). Êîìáèíèðîâàíèå ýòèõ äâèæåíèé ïîçâîëÿåò óñòàíàâëèâàòü ñâàðî÷íóþ ãîðåëêó â ëþáûõ ïîëîæåíèÿõ è ïåðåìåùàòü åå â ëþáûõ íàïðàâëåíèÿõ â ïðåäåëàõ çîíû äåéñòâèÿ ðîáîòà (ðèñ. 23.10). Ðèñ. 23.10. Ñòåïåíè ñâîáîäû äâèæåíèÿ ðîáîòà 295
1 — ìàíèïóëÿòîð; 2 — ñâàðî÷íàÿ ãîðåëêà Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Ðèñ. 23.11. Ñî÷åòàíèå ðîáîòà ñ ìàíèïóëÿòîðîì: Ïðè äóãîâîé ñâàðêå â ðÿäå ñëó÷àåâ öåëåñîîáðàçíî ðàçäåëÿòü ôóíêöèè ìåæäó ìàíèïóëÿòîðîì (ðîáîòîì), ñëóæàùèì äëÿ ïåðåìåùåíèÿ ñâàðî÷íîãî èíñòðóìåíòà, è ìàíèïóëÿòîðîì, ñëóæàùèì äëÿ ïåðåìåùåíèÿ ñâàðèâàåìîãî èçäåëèÿ. Ïðè ýòîì îáà óñòðîéñòâà ðàáîòàþò ñîâìåñòíî, ñâÿçàííî, ïî åäèíîé ïðîãðàììå (ðèñ. 23.11). Òàêîé ïðèåì ïîçâîëÿåò óïðîñòèòü êèíåìàòè÷åñêóþ ñõåìó è ñíèçèòü ÷èñëî ïîòðåáíûõ ñòåïåíåé ñâîáîäû ñàìîãî ðîáîòà. Ïðîãðàììà, ïî êîòîðîé ñâàðî÷íûé ðîáîò âûïîëíÿåò ñâîè äâèæåíèÿ, çàðàíåå ââîäèòñÿ â åãî çàïîìèíàþùåå óñòðîéñòâî. Îäíèì èç îñíîâíûõ ïðåèìóùåñòâ ðîáîòîâ íàðÿäó ñ àâòîìàòèçàöèåé ïðîöåññà ÿâëÿåòñÿ âîçìîæíîñòü ëåãêîé è áûñòðîé ñìåíû ïðîãðàììû â çàâèñèìîñòè îò ñìåíû ñâàðèâàåìîãî èçäåëèÿ.  íàñòîÿùåå âðåìÿ â ïðîìûøëåííîñòè èñïîëüçóþò ðîáîòû ïåðâîãî ïîêîëåíèÿ, ðàáîòàþùèå ïî æåñòêîé ïðîãðàììå. Ñóùåñòâåííûì íåäîñòàòêîì ðîáîòîâ ïåðâîãî ïîêîëåíèÿ ÿâëÿåòñÿ òðåáîâàíèå âûñîêîé òî÷íîñòè ñáîðêè ñâàðèâàåìûõ äåòàëåé è èõ ðàñïîëîæåíèÿ â ðàáî÷åì ïðîñòðàíñòâå ðîáîòà.  íàñòîÿùåå âðåìÿ ñîçäàíû ðîáîòû âòîðîãî ïîêîëåíèÿ ñ ñèñòåìàìè îáðàòíîé ñâÿçè, ñ ïîìîùüþ êîòîðûõ ðàáî÷àÿ ïðîãðàììà è ìàíèïóëÿöèè ðîáîòà àâòîìàòè÷åñêè êîððåêòèðóþòñÿ ïðè èçìåíåíèè ïîëîæåíèÿ èçäåëèÿ èëè åãî îòäåëüíûõ ýëåìåíòîâ. Óïðàâëåíèå òàêèõ ðîáîòîâ ñíàáæåíî ìèêðîïðîöåññîðíîé âû÷èñëèòåëüíîé òåõíèêîé. Íàðÿäó ñ ñîâåðøåíñòâîâàíèåì îáû÷íûõ ïðîìûøëåííûõ ðîáîòîâ ñîçäàþòñÿ ñïåöèàëüíûå, äåéñòâóþùèå â ýêñòðåìàëüíûõ (ñëîæíûõ, òðóäíîäîñòóïíûõ, îïàñíûõ äëÿ ÷åëîâåêà) óñëîâèÿõ. Контрольные вопросы 1. Îõàðàêòåðèçóéòå òåõíîëîãè÷åñêîå îñíàùåíèå ñâàðî÷íîãî ïðîèçâîäñòâà. 2. ×òî ïîíèìàåòñÿ ïîä ñáîðî÷íî-ñâàðî÷íîé îñíàñòêîé è êàêîâà åå êëàññèôèêàöèÿ? 296
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж 3. Êàêîâû íàçíà÷åíèå è îñîáåííîñòè ñáîðî÷íî-ñâàðî÷íîé îñíàñòêè? 4. Êàêèå çàäà÷è ðåøàþò ñ ïîìîùüþ ñáîðî÷íî-ñâàðî÷íîé îñíàñòêè? 5. ×òî ïîíèìàåòñÿ ïîä ìåõàíèçàöèåé è àâòîìàòèçàöèåé è â ÷åì çàêëþ÷àþòñÿ èõ ñâÿçü è ðàçëè÷èå? 6. Îõàðàêòåðèçóéòå îñíàñòêó äëÿ âûïîëíåíèÿ ñáîðî÷íûõ ðàáîò, åå íàçíà÷åíèå è ñîäåðæàíèå. 7. Îõàðàêòåðèçóéòå îñíàñòêó äëÿ âûïîëíåíèÿ ñáîðî÷íûõ è ñáîðî÷íîñâàðî÷íûõ ðàáîò, åå íàçíà÷åíèå è ñîäåðæàíèå. 8. Êàêèå ñóùåñòâóþò ðàçíîâèäíîñòè ïîòî÷íûõ ïðîèçâîäñòâåííûõ ëèíèé? 9. Ðàññêàæèòå î ïðèìåíåíèè â ñâàðî÷íîì ïðîèçâîäñòâå ïðîìûøëåííûõ ðîáîòîâ. 297
ОРГАНИЗАЦИЯ ТРУДА В СВАРОЧНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ 24.1. Организация технологических и производственных служб Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Гл а в а 24 Ðîñò òåõíè÷åñêîãî óðîâíÿ ïðîèçâîäñòâà òðåáóåò ñèñòåìàòè÷åñêîé ðàçðàáîòêè è âíåäðåíèÿ íîâûõ è ñîâåðøåíñòâîâàíèÿ ñóùåñòâóþùèõ òåõíîëîãè÷åñêèõ ïðîöåññîâ. Ýòà ðàáîòà âûïîëíÿåòñÿ ñîîòâåòñòâóþùèìè òåõíîëîãè÷åñêèìè ñëóæáàìè. À â ïðîåêòíî-êîíñòðóêòîðñêèõ îðãàíèçàöèÿõ ñîçäàíû ñïåöèàëüíûå òåõíîëîãè÷åñêèå îòäåëû è ãðóïïû, çàäà÷åé êîòîðûõ ÿâëÿåòñÿ òåõíîëîãè÷åñêàÿ îòðàáîòêà êîíñòðóêöèé â ïåðèîä èõ ïðîåêòèðîâàíèÿ. Áîëüøîå çíà÷åíèå èìååò îðãàíèçàöèÿ òåõíîëîãè÷åñêèõ ñëóæá íà ïðåäïðèÿòèÿõ. Ñèñòåìà îðãàíèçàöèè èõ ðàçëè÷íà è çàâèñèò îò ìàñøòàáà ïðîèçâîäñòâà, åãî òåõíè÷åñêîãî óðîâíÿ, ñïåöèôèêè ïðîèçâîäñòâà. Íà çàâîäàõ, ãäå îáúåì ñâàðî÷íîãî ïðîèçâîäñòâà îòíîñèòåëüíî íåâåëèê, òåõíè÷åñêîå ðóêîâîäñòâî îñóùåñòâëÿåòñÿ îòäåëîì ãëàâíîãî òåõíîëîãà, â ñîñòàâ êîòîðîãî âõîäèò ñâàðî÷íîå áþðî èëè ñâàðî÷íàÿ ãðóïïà. Íà ïðåäïðèÿòèÿõ ñî çíà÷èòåëüíûì îáúåìîì ïðîèçâîäñòâà ñâàðíûõ êîíñòðóêöèé îðãàíèçóþòñÿ ñàìîñòîÿòåëüíûå îòäåëû ãëàâíûõ ñâàðùèêîâ ñ íåïîñðåäñòâåííûì ïîä÷èíåíèåì èõ ãëàâíîìó èíæåíåðó çàâîäà, èõ ôóíêöèè àíàëîãè÷íû ôóíêöèÿì îòäåëîâ ãëàâíîãî òåõíîëîãà èëè ìåòàëëóðãà. Ýòè ñâàðî÷íûå ñëóæáû âûïîëíÿþò ðàáîòû ïî òåõíîëîãè÷åñêîé ïîäãîòîâêå è íåñóò íåïîñðåäñòâåííóþ îòâåòñòâåííîñòü çà ìåõàíèçàöèþ è àâòîìàòèçàöèþ ñâàðî÷íîãî ïðîèçâîäñòâà, âíåäðåíèå è îñâîåíèå ïðîãðåññèâíûõ ïðîöåññîâ, à òàêæå êà÷åñòâî âûïîëíåíèÿ ñâàðî÷íûõ ðàáîò. Ñòðóêòóðà îòäåëà ãëàâíîãî ñâàðùèêà íà ðàçíûõ ïðåäïðèÿòèÿõ ìîæåò èìåòü ñâîè îñîáåííîñòè, íî îñíîâíûå çàäà÷è èõ ñâîäÿòñÿ ê ñëåäóþùåìó: • êîíòðîëü òåõíîëîãè÷íîñòè ñâàðíûõ êîíñòðóêöèé, ðàçðàáàòûâàåìûõ êîíñòðóêòîðñêèìè ñëóæáàìè ïðåäïðèÿòèÿ èëè ïðîåêòíîêîíñòðóêòîðñêèìè îðãàíèçàöèÿìè è ïîñòóïàþùèõ â ïðîèçâîäñòâî; • ðàçðàáîòêà è âíåäðåíèå â ïðîèçâîäñòâî ïðîãðåññèâíûõ ïðîöåññîâ, îáåñïå÷èâàþùèõ ïîâûøåíèå ïðîèçâîäèòåëüíîñòè òðóäà è êà÷åñòâî ñâàðíûõ êîíñòðóêöèé, à òàêæå êîìïëåêñíîå îáåñïå÷åíèå öåõîâ ñâàðî÷íîãî ïðîèçâîäñòâà òåõíîëîãè÷åñêîé äîêóìåíòàöèåé è äðóãèìè ðóêîâîäÿùèìè ìàòåðèàëàìè; • êîíòðîëü çà ñîáëþäåíèåì òåõíîëîãè÷åñêîé äèñöèïëèíû â öåõàõ ïðåäïðèÿòèÿ, èçó÷åíèå è àíàëèç ïðè÷èí âîçíèêíîâåíèÿ äåôåêòîâ â ñâàðíûõ ñîåäèíåíèÿõ è ðàçðàáîòêà ìåðîïðèÿòèé ïî èõ óñòðàíåíèþ; 298
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж • ðàçðàáîòêà è âíåäðåíèå òåõíîëîãè÷åñêîé îñíàñòêè äëÿ âûïîëíåíèÿ ñáîðî÷íî-ñâàðî÷íûõ ðàáîò, ïëàíèðîâêà è îðãàíèçàöèÿ ñáîðî÷íî-ñâàðî÷íûõ ïîñòîâ; • êîíòðîëü èñïîëüçîâàíèÿ è çàãðóçêè ñâàðî÷íîãî îáîðóäîâàíèÿ, ñâàðî÷íûõ ìàòåðèàëîâ, ïîäãîòîâêà çàÿâîê íà ñâàðî÷íûå ìàòåðèàëû, ìåòîäè÷åñêîå ðóêîâîäñòâî ïîâûøåíèåì êâàëèôèêàöèè ðàáîòàþùèõ; ýòè çàäà÷è îòðàáàòûâàþòñÿ ñîîòâåòñòâóþùèìè ïîäðàçäåëåíèÿìè ñèñòåìû îòäåëà ãëàâíîãî ñâàðùèêà. Ñâàðî÷íîå ïðîèçâîäñòâî â ìàøèíîñòðîåíèè õàðàêòåðèçóåòñÿ îáøèðíîé íîìåíêëàòóðîé ñâàðíûõ êîíñòðóêöèé è ìàñøòàáàìè ïðîèçâîäñòâà â ðàçëè÷íûõ îòðàñëÿõ.  çàâèñèìîñòè îò ýòèõ óñëîâèé ïðèìåíÿþò ðàçëè÷íûå ïðèíöèïû îðãàíèçàöèè ïðîèçâîäñòâåííûõ ïîäðàçäåëåíèé ñâàðî÷íîãî ïðîèçâîäñòâà.  îñíîâå îðãàíèçàöèè îñíîâíûõ öåõîâ ëåæèò òåõíîëîãè÷åñêàÿ, ïðåäìåòíàÿ èëè ñìåøàííàÿ ôîðìà èõ ñïåöèàëèçàöèè. Ïî ïåðâîé ôîðìå öåõè ñïåöèàëèçèðóþòñÿ íà âûïîëíåíèè îïðåäåëåííûõ òåõíîëîãè÷åñêèõ ïðîöåññîâ ïî èçãîòîâëåíèþ è îáðàáîòêå ðàçëè÷íûõ äåòàëåé (ñáîðî÷íûõ åäèíèö) äëÿ âñåé íîìåíêëàòóðû èçäåëèé äàííîãî ïðåäïðèÿòèÿ.  ýòîì ñëó÷àå èçäåëèå ïîñëåäîâàòåëüíî ïðîõîäèò ÷åðåç ðÿä öåõîâ (çàãîòîâèòåëüíûé, ìåõàíè÷åñêîé îáðàáîòêè, ñáîðî÷íî-ñâàðî÷íûé è ò. ä.). Òàêîé ïðèíöèï îðãàíèçàöèè õàðàêòåðåí â ïåðâóþ î÷åðåäü äëÿ ïðåäïðèÿòèé ñ åäèíè÷íûì è ìåëêîñåðèéíûì ïðîèçâîäñòâîì. Ïî ïðåäìåòíîé ôîðìå öåõè ñïåöèàëèçèðóþòñÿ íà èçãîòîâëåíèè îäíîãî èëè íåñêîëüêèõ íàèìåíîâàíèé îäíîòèïíûõ êîíñòðóêöèé ñ ïðèìåíåíèåì ðàçíîîáðàçíûõ òåõíîëîãè÷åñêèõ ïðîöåññîâ (çàãîòîâèòåëüíîãî, ñáîðî÷íîãî, ñâàðî÷íûõ è äð.). Îðãàíèçóåòñÿ çàêîí÷åííûé öèêë ïðîèçâîäñòâà îïðåäåëåííûõ êîíñòðóêöèé â ïðåäåëàõ öåõà. Òàêîé ïðèíöèï ýôôåêòèâåí äëÿ ïðåäïðèÿòèé ñ ñåðèéíûì è ìàññîâûì ïðîèçâîäñòâîì. Îäíàêî ïðè ýòîì íåîáõîäèìî ó÷èòûâàòü, ÷òî íàëè÷èå îäèíàêîâîãî îáîðóäîâàíèÿ â ðàçëè÷íûõ öåõàõ ÷àñòî ñîïðîâîæäàåòñÿ åãî íåïîëíîé çàãðóçêîé. ×àñòî íà ïðåäïðèÿòèÿõ ïðèìåíÿþò ñìåøàííóþ (ïðåäìåòíîòåõíîëîãè÷åñêóþ) ôîðìó ñïåöèàëèçàöèè öåõîâ.  ýòîì ñëó÷àå ÷àñòü öåõîâ ìîæåò áûòü îðãàíèçîâàíà ïî òåõíîëîãè÷åñêîìó ïðèíöèïó, à ÷àñòü — ïî ïðåäìåòíîìó. Íàïðèìåð, çàãîòîâèòåëüíûå ðàáîòû îðãàíèçóþòñÿ ïî òåõíîëîãè÷åñêîìó ïðèíöèïó, à îáðàáàòûâàþùèå è ñáîðî÷íî-ñâàðî÷íûå — ïî ïðåäìåòíîìó. Òàêàÿ ôîðìà îáëàäàåò áîëüøåé ãèáêîñòüþ è ñïîñîáñòâóåò ñíèæåíèþ ïîòðåáíîñòè â îäíîòèïíîì òåõíîëîãè÷åñêîì îáîðóäîâàíèè è óâåëè÷åíèþ åãî çàãðóçêè. Ïðàâèëüíûé âûáîð îðãàíèçàöèè ñâàðî÷íîãî ïðîèçâîäñòâà íà îñíîâå ãëóáîêîãî àíàëèçà íîìåíêëàòóðû èçäåëèé, òåõíîëîãè÷åñêèõ ïðîöåññîâ, èõ îñíàùåíèÿ ñðåäñòâàìè ìåõàíèçàöèè è àâòîìàòèçàöèè îáåñïå÷èâàåò âîçìîæíîñòü èçãîòîâëåíèÿ ñâàðíûõ êîíñòðóêöèé ñ âûñîêèìè òåõíèêî-ýêîíîìè÷åñêèìè ïîêàçàòåëÿìè. 299
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж 24.2. Разделение труда в производстве Íà ïðåäïðèÿòèÿõ ðàçëè÷àþò òðè îñíîâíûå ôîðìû ðàçäåëåíèÿ òðóäà: ôóíêöèîíàëüíóþ, òåõíîëîãè÷åñêóþ è êâàëèôèêàöèîííóþ. Ôóíêöèîíàëüíîå ðàçäåëåíèå òðóäà ïðåäïîëàãàåò ïîäðàçäåëåíèå âñåõ ðàáîòíèêîâ ïðåäïðèÿòèÿ íà îòäåëüíûå ãðóïïû â çàâèñèìîñòè îò âûïîëíÿåìûõ èìè ôóíêöèé â ïðîèçâîäñòâå. Òàê, íåïîñðåäñòâåííîå âûïîëíåíèå òåõíîëîãè÷åñêîãî ïðîöåññà îñóùåñòâëÿþò îñíîâíûå ðàáî÷èå; ðàáîòû, ñïîñîáñòâóþùèå îñóùåñòâëåíèþ òåõíîëîãè÷åñêîãî ïðîöåññà, âûïîëíÿþò âñïîìîãàòåëüíûå ðàáî÷èå; óïðàâëåíèå è ðåãóëèðîâàíèå ïðîèçâîäñòâåííûì ïðîöåññîì âîçëîæåíû íà èíæåíåðíî-òåõíè÷åñêèõ ðàáîòíèêîâ è ñëóæàùèõ; óáîðêó ïðîèçâîäñòâåííûõ ïîìåùåíèé è ïîääåðæàíèå ïîðÿäêà íà ïðîèçâîäñòâå îñóùåñòâëÿåò ìëàäøèé îáñëóæèâàþùèé ïåðñîíàë, ñþäà æå âõîäÿò êóðüåðû, ãàðäåðîáùèêè, ïîæàðíàÿ è ñòîðîæåâàÿ îõðàíà è ò. ï. Âñå ýòè ðàáîòíèêè îòíîñÿòñÿ ê ãðóïïå ïðîìûøëåííî-ïðîèçâîäñòâåííîãî ïåðñîíàëà. Ãëàâíûìè ôóíêöèîíàëüíûìè ãðóïïàìè íà ïðåäïðèÿòèÿõ ÿâëÿþòñÿ îñíîâíûå è âñïîìîãàòåëüíûå ðàáî÷èå, òðóä êîòîðûõ íåïîñðåäñòâåííî ñîçäàåò ìàòåðèàëüíûå öåííîñòè. Ðàçäåëåíèå òðóäà ìåæäó ýòèìè ãðóïïàìè ðàáî÷èõ îñíîâàíî íà îòäåëåíèè òðóäà îñíîâíûõ ðàáî÷èõ îò òðóäà âñïîìîãàòåëüíûõ. Âñïîìîãàòåëüíûå ðàáî÷èå çàíÿòû îáåñïå÷åíèåì ðàáî÷èõ ìåñò ìàòåðèàëàìè è ïîëóôàáðèêàòàìè, â èõ ôóíêöèè âõîäÿò ðåìîíò è íàëàäêà îáîðóäîâàíèÿ, åãî îáåñïå÷åíèå ýíåðãèåé, à òàêæå óáîðêà, òðàíñïîðòèðîâêà, êîíòðîëüíûå è äðóãèå îïåðàöèè. Òàêîå ðàçäåëåíèå òðóäà äàåò âîçìîæíîñòü óâåëè÷èòü âðåìÿ ïîëåçíîé ðàáîòû îñíîâíûõ êâàëèôèöèðîâàííûõ ðàáî÷èõ. Êðîìå òîãî, îáåñïå÷èâàåòñÿ ëó÷øåå èñïîëüçîâàíèå îáîðóäîâàíèÿ, òàê êàê îñíîâíûå ðàáî÷èå íå îòâëåêàþòñÿ íà âûïîëíåíèå âñïîìîãàòåëüíûõ è ïîäãîòîâèòåëüíûõ ðàáîò. Ïðèçíàêîì îòíåñåíèÿ ðàáî÷èõ ê êàòåãîðèè îñíîâíûõ ÿâëÿåòñÿ íåïîñðåäñòâåííîå âûïîëíåíèå èìè îïåðàöèé ïî èçãîòîâëåíèþ ïðîäóêöèè.  ñâàðî÷íîì ïðîèçâîäñòâå íåîáõîäèìî ìàêñèìàëüíî îñâîáîæäàòü ñâàðùèêîâ îò âûïîëíåíèÿ âñïîìîãàòåëüíûõ è îáñëóæèâàþùèõ îïåðàöèé. Îáñëóæèâàíèå ðàáî÷åãî ìåñòà ñâàðùèêà äîëæíî áûòü ïîñòðîåíî òàêèì îáðàçîì, ÷òîáû îí ñâîåâðåìåííî ïîëó÷àë ïðîèçâîäñòâåííîå çàäàíèå è íåîáõîäèìóþ òåõíîëîãè÷åñêóþ äîêóìåíòàöèþ. Ñâàðî÷íûå ìàòåðèàëû, èíñòðóìåíò è ïðèñïîñîáëåíèÿ äîëæíû äîñòàâëÿòüñÿ íà ðàáî÷åå ìåñòî âñïîìîãàòåëüíûìè ðàáî÷èìè. Íåîáõîäèìî îáåñïå÷èòü ïîñòîÿííóþ èñïðàâíîñòü îáîðóäîâàíèÿ, ïðèñïîñîáëåíèé è èíñòðóìåíòà, áåñïåðåáîéíîå ñíàáæåíèå ðàáî÷èõ ìåñò âñåìè âèäàìè ýíåðãèè è ïîääåðæàíèå ÷èñòîòû è ïîðÿäêà íà ðàáî÷èõ ìåñòàõ. Íàñòðîéêà îáîðóäîâàíèÿ è ìåëêèé åãî ðåìîíò äîëæíû îñóùåñòâëÿòüñÿ íàëàä÷èêàìè ñâàðî÷íîãî 300
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж îáîðóäîâàíèÿ, â îáÿçàííîñòè êîòîðûõ âõîäÿò òàêæå ïîäíàëàäêà ðåæèìà ñâàðêè è êîíòðîëü çà íèì. Ñáîðêó èçäåëèé ïîä ñâàðêó, êàê ïðàâèëî, ïðîèçâîäÿò ñëåñàðè-ñáîðùèêè. Ñâàðíûå èçäåëèÿ ïðåäúÿâëÿþòñÿ äëÿ êîíòðîëÿ êà÷åñòâà â áîëüøèíñòâå ñëó÷àåâ ìàñòåðîì ó÷àñòêà. Äîñòàâêà äåòàëåé è ñáîðî÷íûõ åäèíèö íà ðàáî÷åå ìåñòî ñâàðùèêà, à òàêæå òðàíñïîðòèðîâêà ãîòîâûõ èçäåëèé äîëæíû ïðîèçâîäèòüñÿ áåç íåïîñðåäñòâåííîãî ó÷àñòèÿ ñâàðùèêà. Çà÷èñòêó êðîìîê ïåðåä ñâàðêîé, à òàêæå çà÷èñòêó øâîâ îò øëàêà è áðûçã ðàñïëàâëåííîãî ìåòàëëà, êàê ïðàâèëî, ïîðó÷àþò ïîäñîáíûì ðàáî÷èì. Òåõíîëîãè÷åñêîå ðàçäåëåíèå òðóäà çàêëþ÷àåòñÿ â ðàçáèâêå âñåãî ïðîèçâîäñòâåííîãî ïðîöåññà íà òåõíîëîãè÷åñêèå îïåðàöèè è, êàê ñëåäñòâèå, äåëåíèè ðàáî÷èõ ïî ïðîôåññèÿì (íàïðèìåð, ñëåñàðü) è ïî ãðóïïàì (íàïðèìåð, ñëåñàðü-ñáîðùèê, ñëåñàðü-ðåìîíòíèê è äð.). Êàæäîé ïðîôåññèè ñîîòâåòñòâóåò îïðåäåëåííûé ïî ñîäåðæàíèþ îáúåì ðàáîò. Òàê, â ñâàðî÷íîì ïðîèçâîäñòâå èñïîëüçóåòñÿ òðóä îñíîâíûõ ðàáî÷èõ òàêèõ ïðîôåññèé, êàê ïðàâèëüùèêè ìåòàëëà, ðàçìåò÷èêè, ðåç÷èêè, ñáîðùèêè, ñâàðùèêè è ò. ï. Ìåõàíèçàöèÿ è àâòîìàòèçàöèÿ òðóäà âëå÷åò çà ñîáîé áîëåå ãëóáîêîå åãî ðàçäåëåíèå è âûçûâàåò ïîÿâëåíèå âíóòðè ïðîôåññèé áîëåå óçêèõ ñïåöèàëèñòîâ. Íàïðèìåð, â ïðîôåññèè ñâàðùèêà åñòü ñïåöèàëüíîñòü ýëåêòðîñâàðùèêà ðó÷íîé äóãîâîé ñâàðêè, ýëåêòðîñâàðùèêà íà ñâàðî÷íûõ àâòîìàòàõ, íà ïîëóàâòîìàòàõ è äð. Ïåðå÷åíü ïðîôåññèé äëÿ âñåõ îòðàñëåé ñîäåðæèòñÿ â Åäèíîì òàðèôíî-êâàëèôèêàöèîííîì ñïðàâî÷íèêå (ÅÒÊÑ). Êâàëèôèêàöèîííîå ðàçäåëåíèå òðóäà çàêëþ÷àåòñÿ â òîì, ÷òî â çàâèñèìîñòè îò ñëîæíîñòè âñå ðàáîòû è ïðîôåññèè ðàáî÷èõ ðàçëè÷íûõ ñïåöèàëüíîñòåé ðàçäåëÿþòñÿ ïî êâàëèôèêàöèîííûì ðàçðÿäàì. Òàêîå ðàçäåëåíèå òðóäà ïðîèçâîäèòñÿ ñ ó÷åòîì ïðîèçâîäñòâåííûõ íàâûêîâ ðàáî÷èõ, îïûòà â ðàáîòå, îâëàäåíèÿ òåîðåòè÷åñêèìè çíàíèÿìè è îáùåãî óðîâíÿ îáðàçîâàíèÿ, íåîáõîäèìîãî äëÿ âûïîëíåíèÿ îïðåäåëåííûõ ðàáîò. Êâàëèôèêàöèîííîå ðàçäåëåíèå òðóäà ïîçâîëÿåò îñâîáîäèòü ðàáî÷åãî âûñîêîé êâàëèôèêàöèè îò ðàáîò, âûïîëíåíèå êîòîðûõ íå òðåáóåò êâàëèôèöèðîâàííîãî òðóäà, ïîâûñèòü åãî îòâåòñòâåííîñòü çà èòîãè ñâîåé ðàáîòû.  òî æå âðåìÿ âûïîëíåíèå ðàáî÷èì îïåðàöèé, òðåáóþùèõ áîëåå âûñîêîé êâàëèôèêàöèè, ÷åì îí èìååò, ìîæåò ïðèâåñòè ê ñíèæåíèþ ïðîèçâîäèòåëüíîñòè òðóäà è êà÷åñòâà ðàáîòû.  ñîîòâåòñòâèè ñ êâàëèôèêàöèåé ðàáî÷åãî ïðîèçâîäèòñÿ è îïëàòà åãî òðóäà.  ìàøèíîñòðîåíèè â çàâèñèìîñòè îò ñëîæíîñòè âûïîëíÿåìûõ ðàáîò ïðåäóñìîòðåíî øåñòü ðàçðÿäîâ, ïî êàæäîìó èç êîòîðûõ â ÅÒÊÑ ïðèâîäèòñÿ õàðàêòåðèñòèêà ñîîòâåòñòâóþùèõ òðåáîâàíèé, óêàçûâàåòñÿ íåîáõîäèìûé ïåðå÷åíü çíàíèé, êîòîðûìè äîëæåí îáëàäàòü ðàáî÷èé òîãî èëè èíîãî ðàçðÿäà. 301
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж 24.3. Нормирование сварочных работ и себестоимость изделий Îäíèì èç âîïðîñîâ ïðîåêòèðîâàíèÿ òåõíîëîãè÷åñêèõ ïðîöåññîâ ÿâëÿåòñÿ íîðìèðîâàíèå åãî îïåðàöèé. Çàäà÷åé íîðìèðîâàíèÿ ÿâëÿåòñÿ íåîáõîäèìîñòü ïðàâèëüíî ðàññ÷èòàòü íîðìó âðåìåíè äëÿ âûïîëíåíèÿ òîé èëè èíîé îïåðàöèè â ïðîöåññå èçãîòîâëåíèÿ êîíñòðóêöèè. Òåõíè÷åñêè îáîñíîâàííîé íîðìîé âðåìåíè íàçûâàþò âðåìÿ, óñòàíàâëèâàåìîå íà âûïîëíåíèå îïðåäåëåííîé îïåðàöèè ïðè êîíêðåòíûõ îðãàíèçàöèîííî-òåõíè÷åñêèõ óñëîâèÿõ ñ íàèáîëåå ýôôåêòèâíûì èñïîëüçîâàíèåì îáîðóäîâàíèÿ è ó÷åòîì ïåðåäîâîãî ïðîèçâîäñòâåííîãî îïûòà. Åå íåëüçÿ ðàññìàòðèâàòü êàê ïðåäåëüíóþ. Ñ ðàçâèòèåì òåõíèêè è óñîâåðøåíñòâîâàíèåì òåõíîëîãèè, âíåäðåíèåì ìåõàíèçàöèè è àâòîìàòèçàöèè, ðàçâèòèåì ðàöèîíàëèçàöèè è èçîáðåòàòåëüñòâà íåïðåðûâíî ðàñòåò ïðîèçâîäèòåëüíîñòü òðóäà, à ñëåäîâàòåëüíî, èçìåíÿåòñÿ è íîðìà âðåìåíè. Îáùàÿ äëèòåëüíîñòü èçãîòîâëåíèÿ êîíñòðóêöèè ñêëàäûâàåòñÿ èç ñóììàðíîé äëèòåëüíîñòè âûïîëíåíèÿ îñíîâíûõ è âñïîìîãàòåëüíûõ îïåðàöèé òåõíîëîãè÷åñêîãî ïðîöåññà, à òàêæå äîïîëíèòåëüíîãî âðåìåíè, ó÷èòûâàþùåãî ïðîëåæèâàíèå äåòàëåé â ìåæîïåðàöèîííûé ïåðèîä è äð. Íîðìà âðåìåíè Ò íà îñíîâíûå îïåðàöèè (ðåçêà, ñáîðêà, ñâàðêà è ò. ä.) ñëàãàåòñÿ èç îòäåëüíûõ íåîáõîäèìûõ çàòðàò âðåìåíè: Ò = tï-ç + tî + tâ + tîáñë + tîòä, ãäå tï-ç — ïîäãîòîâèòåëüíî-çàêëþ÷èòåëüíîå âðåìÿ, çàòðà÷èâàåìîå ðàáî÷èì íà ïîëó÷åíèå çàäàíèÿ, îçíàêîìëåíèå ñ ÷åðòåæàìè è êàðòàìè òåõíîëîãè÷åñêîãî ïðîöåññà, ïîäãîòîâêó îáîðóäîâàíèÿ, ïðèñïîñîáëåíèé, èíñòðóìåíòîâ è ìàòåðèàëîâ è ñäà÷ó âûïîëíåííîé ðàáîòû; tî — îñíîâíîå âðåìÿ, ò. å. âðåìÿ íåïîñðåäñòâåííîãî âûïîëíåíèÿ îïåðàöèè (ïðè ñâàðêå — îáðàçîâàíèå ñâàðíîãî øâà ïóòåì ðàñïëàâëåíèÿ îñíîâíîãî è ïðèñàäî÷íîãî ìåòàëëà, ò. å. âðåìÿ íåïðåðûâíîãî ãîðåíèÿ ñâàðî÷íîé äóãè); t⠗ âñïîìîãàòåëüíîå âðåìÿ, çàòðà÷èâàåìîå íà âñïîìîãàòåëüíûå äåéñòâèÿ, íåîáõîäèìûå äëÿ âûïîëíåíèÿ îñíîâíîé îïåðàöèè: óñòàíîâêó èçäåëèÿ, çàêðåïëåíèÿ åãî â ïðèñïîñîáëåíèè, âûñòàâëåíèå èíñòðóìåíòà îòíîñèòåëüíî èçäåëèÿ, ñúåì èçäåëèÿ ïîñëå îáðàáîòêè; tîáñë — âðåìÿ íà îáñëóæèâàíèå ðàáî÷åãî ìåñòà, ò. å. óõîä çà îáîðóäîâàíèåì è ïîääåðæàíèå ïîðÿäêà íà ðàáî÷åì ìåñòå (ñþäà îòíîñÿò âðåìÿ íà óñòàíîâêó ðåæèìà ñâàðêè, âêëþ÷åíèå è âûêëþ÷åíèå ñâàðî÷íîãî îáîðóäîâàíèÿ, çàñûïêó è óáîðêó ôëþñà, ïîäà÷ó çàùèòíîãî ãàçà, ïåðåçàðÿäêó ñâàðî÷íîé ïðîâîëîêè è ïðèâåäåíèå â ïîðÿäîê îáîðóäîâàíèÿ è ðàáî÷åãî ìåñòà); tîòä — âðåìÿ íà íîðìèðóåìûé îòäûõ è ëè÷íûå íàäîáíîñòè. 302
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Òàêæå ïðè íîðìèðîâàíèè îáùåå âðåìÿ îïðåäåëÿþò ÷åðåç îñíîâíîå âðåìÿ tî è êîýôôèöèåíò ó÷åòà îðãàíèçàöèè òðóäà Êó÷: T = tî/Êó÷. ×åì âûøå Êó÷, òåì âûøå îðãàíèçàöèÿ òðóäà. Ïðè ðó÷íîé ñâàðêå Êó÷ = 0,25 ¾ 0,40, ïðè àâòîìàòè÷åñêîé — Êó÷ = 0,6 ¾ 0,8. Êîýôôèöèåíò Êó÷ çàâèñèò îò óñëîâèé ñâàðêè è îðãàíèçàöèè òðóäà. Îñíîâíîå âðåìÿ ïðè ðó÷íîé äóãîâîé ñâàðêå (âðåìÿ ãîðåíèÿ äóãè) îïðåäåëÿåòñÿ ïî ôîðìóëå îïðåäåëåíèÿ ïðîèçâîäèòåëüíîñòè ñâàðêè: tî = (Fílγ)/(αíIñâ), ãäå Fí — ïëîùàäü ïîïåðå÷íîãî ñå÷åíèÿ íàïëàâëåííîãî ìåòàëëà, ñì2; l — äëèíà øâà, ñì; γ — ïëîòíîñòü íàïëàâëåííîãî ìåòàëëà, ã/ñì3; αí — êîýôôèöèåíò íàïëàâêè, ã/(À · ÷); Iñ⠗ ñâàðî÷íûé òîê, À. Îñíîâíîå âðåìÿ ïðè àâòîìàòè÷åñêîé îäíîïðîõîäíîé ñâàðêå ìîæíî ðàñc÷èòàòü ïî ôîðìóëå tî = lîï/vñâ, ãäå lîï — ïðîòÿæåííîñòü øâîâ äàííîãî ðàçìåðà â óçëå, ñâàðèâàåìûõ çà îïåðàöèþ, ì; vñ⠗ ñêîðîñòü ñâàðêè øâà äàííîãî ðàçìåðà, ì/÷. Çàìåíà ðó÷íîé ñâàðêè ìåõàíèçèðîâàííîé è àâòîìàòèçèðîâàííîé ïîçâîëÿåò ðåçêî ñîêðàòèòü îñíîâíîå âðåìÿ ñâàðêè. Íàïðèìåð, ïðè ñâàðêå òîëùèíîé 10 ¾ 12 ìì â íèæíåì ïîëîæåíèè âðó÷íóþ ïîêðûòûì ýëåêòðîäîì ìîæíî ñâàðèòü îêîëî 1 ïîã. ì â ÷àñ, à ïðè àâòîìàòè÷åñêîé ñâàðêå ïîä ôëþñîì òðóá òàêîé æå òîëùèíû ñêîðîñòü ñâàðêè ìîæåò äîñòèãàòü 320 ì/÷. Òðóäîåìêîñòü ñâàðêè â îáùåé òðóäîåìêîñòè èçãîòîâëåíèÿ ñâàðíûõ êîíñòðóêöèé ñîñòàâëÿåò ïðèìåðíî 25 ¾ 30 %, ïîýòîìó äàëüíåéøåå ñîêðàùåíèå âðåìåíè èçãîòîâëåíèÿ ñâàðíûõ êîíñòðóêöèé íàðÿäó ñ ìåõàíèçàöèåé è àâòîìàòèçàöèåé ñàìîé ñâàðêè ïðåäóñìàòðèâàåòñÿ çà ñ÷åò êîìïëåêñíîé ìåõàíèçàöèè è àâòîìàòèçàöèè âñåõ ïðîèçâîäñòâåííûõ îïåðàöèé, ñîñòàâëÿþùèõ òåõíîëîãè÷åñêèé êîìïëåêñ èçãîòîâëåíèÿ ñâàðíîé êîíñòðóêöèè. Íîðìà âûðàáîòêè ÿâëÿåòñÿ âåëè÷èíîé, îáðàòíîé íîðìå âðåìåíè, è ïîêàçûâàåò, êàêîå êîëè÷åñòâî ðàáîòû âûïîëíåíî çà åäèíèöó âðåìåíè (ìåòðû ñâàðíîãî øâà, êèëîãðàììû íàïëàâëåííîãî ìåòàëëà, êîëè÷åñòâî èçãîòîâëåííûõ äåòàëåé è ò. ï.). Âàæíåéøèì ïðîèçâîäñòâåííûì ïîêàçàòåëåì ëþáîãî ïðîèçâîäñòâà ÿâëÿåòñÿ ñåáåñòîèìîñòü ïðîäóêöèè. Îíà õàðàêòåðèçóåò âñå çàòðàòû â ïðîèçâîäñòâå, èäóùèå íà èçãîòîâëåíèå èçäåëèé.  ñâàðî÷íîì ïðîèçâîäñòâå ñåáåñòîèìîñòü ñâàðíûõ êîíñòðóêöèé Ñ îïðåäåëÿåòñÿ ïî ôîðìóëå Ñ = Ñì + Ñç + Ñöð, 303
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж ãäå Ñì — ñòîèìîñòü ìàòåðèàëîâ; Ñç — çàðàáîòíàÿ ïëàòà ïðîèçâîäñòâåííûõ ðàáî÷èõ ñ íà÷èñëåíèÿìè; Ñöð — öåõîâûå ðàñõîäû, âêëþ÷àþùèå â ñåáÿ ðàñõîäû íà ýëåêòðîýíåðãèþ, ðåìîíò è àìîðòèçàöèþ îáîðóäîâàíèÿ, îñíàñòêè è èíñòðóìåíòà, âñïîìîãàòåëüíûå ìàòåðèàëû è ò. ï. Çàäà÷åé òåõíîëîãè÷åñêîé ïîäãîòîâêè ïðîèçâîäñòâà ÿâëÿåòñÿ èçûñêàíèå ðåøåíèé, ïîçâîëÿþùèõ ñíèæàòü ñåáåñòîèìîñòü ïðîèçâîäñòâà. Контрольные вопросы 1. Êàêîâû îñíîâíûå ôîðìû îðãàíèçàöèè òåõíîëîãè÷åñêèõ è ïðîèçâîäñòâåííûõ ñëóæá â ñâàðî÷íîì ïðîèçâîäñòâå? 2. Íàçîâèòå ñóùåñòâóþùèå ôîðìû ðàçäåëåíèÿ òðóäà ïðîèçâîäñòâåííûõ ðàáî÷èõ. 3. Êàêèì îáðàçîì íîðìèðóþòñÿ ñâàðî÷íûå ðàáîòû? 4. Îõàðàêòåðèçóéòå ïîíÿòèå ñåáåñòîèìîñòè ñâàðíûõ êîíñòðóêöèé è åå ñîäåðæàíèå. 5. Êàêèå òåõíîëîãè÷åñêèå ìåðû ïîçâîëÿþò ñíèæàòü ñåáåñòîèìîñòü âûïîëíåíèÿ ñâàðíûõ êîíñòðóêöèé? 304
ОХРАНА ТРУДА, ПРОТИВОПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ЗАЩИТА 25.1. Охрана труда и техника безопасности Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Гл а в а 25 Îáùèå ñâåäåíèÿ. Îõðàíà òðóäà — ýòî êîìïëåêñ òåõíè÷åñêèõ è îðãàíèçàöèîííûõ ìåðîïðèÿòèé, íàïðàâëåííûõ íà ñîçäàíèå áåçîïàñíûõ óñëîâèé òðóäà ðàáîòàþùèõ. Îõðàíà òðóäà ïðåæäå âñåãî ïðåäóñìàòðèâàåò ïðåäîòâðàùåíèå ïðîèçâîäñòâåííîãî òðàâìàòèçìà. Îñíîâîé óëó÷øåíèÿ óñëîâèé òðóäà ÿâëÿþòñÿ íîâûå ìåòîäû ïðîèçâîäñòâà, íîâàÿ òåõíèêà, êîìïëåêñíàÿ ìåõàíèçàöèÿ è àâòîìàòèçàöèÿ ïðîèçâîäñòâà. Òðóäîâûì çàêîíîäàòåëüñòâîì ïðåäóñìîòðåí ðÿä ëüãîò äëÿ ðàáî÷èõ-ñâàðùèêîâ. Ê ñâàðî÷íûì ðàáîòàì äîïóñêàþòñÿ ëèöà íå ìîëîæå 18 ëåò, ïðîøåäøèå ñïåöèàëüíóþ ïîäãîòîâêó è ïðîâåðêó òåîðåòè÷åñêèõ çíàíèé, ïðàêòè÷åñêèõ íàâûêîâ, çíàíèé èíñòðóêöèé ïî òåõíèêå áåçîïàñíîñòè. Ïðîäîëæèòåëüíîñòü ðàáî÷åãî äíÿ ñâàðùèêà, ðàáîòàþùåãî âíóòðè çàìêíóòûõ ñîñóäîâ, — 6 ÷. Ñâàðùèêàì åæåãîäíî ïðåäîñòàâëÿåòñÿ äîïîëíèòåëüíûé îïëà÷èâàåìûé îòïóñê â çàâèñèìîñòè îò óñëîâèé ðàáîòû. Èì âûäàþòñÿ ñïåöîäåæäà, çàùèòíûå ùèòêè è ìàñêè. Ïðè òÿæåëûõ è âðåäíûõ ðàáîòàõ ñâàðùèêè ïîëó÷àþò ñïåöèàëüíîå ïèòàíèå. Îáÿçàííîñòü ñîçäàíèÿ íîðìàëüíûõ óñëîâèé òðóäà ñâàðùèêàì íåïîñðåäñòâåííî íà ïðîèçâîäñòâåííûõ ó÷àñòêàõ è ðàáî÷èõ ìåñòàõ âîçëàãàåòñÿ íà ìàñòåðîâ è íà÷àëüíèêîâ ó÷àñòêîâ. Îðãàíèçàöèÿ êàæäîãî ðàáî÷åãî ìåñòà äîëæíà îáåñïå÷èâàòü áåçîïàñíîå âûïîëíåíèå ðàáîò. Ðàáî÷èå ìåñòà äîëæíû áûòü îáîðóäîâàíû ðàçëè÷íîãî ðîäà îãðàæäåíèÿìè, çàùèòíûìè è ïðåäîõðàíèòåëüíûìè óñòðîéñòâàìè è ïðèñïîñîáëåíèÿìè. Ïðè ïðàâèëüíî îðãàíèçîâàííîì ïðîèçâîäñòâå, îáåñïå÷åíèè óñëîâèé îõðàíû òðóäà è ñîáëþäåíèè ïðàâèë òåõíèêè áåçîïàñíîñòè è ïðîèçâîäñòâåííîé ñàíèòàðèè ñâàðêà íå ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé îñîáî âðåäíîãî è îïàñíîãî òåõíîëîãè÷åñêîãî ïðîöåññà. Îäíàêî äëÿ ñîçäàíèÿ áåçîïàñíûõ óñëîâèé ðàáîòû ñâàðùèêîâ íåîáõîäèìî ó÷èòûâàòü êðîìå îáùèõ ïîëîæåíèé òåõíèêè áåçîïàñíîñòè íà ïðîèçâîäñòâå òàêæå è îñîáåííîñòè âûïîëíåíèÿ ðàçëè÷íûõ ñâàðî÷íûõ ðàáîò. Òàêèìè îñîáåííîñòÿìè ÿâëÿþòñÿ âîçìîæíûå ïîðàæåíèÿ ýëåêòðè÷åñêèì òîêîì, îòðàâëåíèÿ âðåäíûìè ãàçàìè è ïàðàìè, îæîãè èçëó÷åíèåì ñâàðî÷íîé äóãè è ðàñïëàâëåííûì ìåòàëëîì, ïîðàæåíèÿ îò âçðûâîâ áàëëîíîâ ñî ñæàòûìè è ñæèæåííûìè ãàçàìè. Ýëåêòðîáåçîïàñíîñòü. Ïîðàæåíèå ýëåêòðè÷åñêèì òîêîì ïðîèñõîäèò ïðè ñîïðèêîñíîâåíèè ÷åëîâåêà ñ òîêîâåäóùèìè ÷àñòÿìè îáîðóäîâàíèÿ. 305
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Äëÿ ïðåäóïðåæäåíèÿ âîçìîæíîãî ïîðàæåíèÿ ýëåêòðè÷åñêèì òîêîì ïðè âûïîëíåíèè ýëåêòðîñâàðî÷íûõ ðàáîò íåîáõîäèìî ñîáëþäàòü îñíîâíûå ïðàâèëà. Êîðïóñà îáîðóäîâàíèÿ è àïïàðàòóðû, ê êîòîðûì ïîäâåäåí ýëåêòðè÷åñêèé òîê, äîëæíû áûòü íàäåæíî çàçåìëåíû. Âñå ýëåêòðè÷åñêèå ïðîâîäà, èäóùèå îò ðàñïðåäåëèòåëüíûõ ùèòîâ è íà ðàáî÷èå ìåñòà, äîëæíû áûòü íàäåæíî èçîëèðîâàíû è çàùèùåíû îò ìåõàíè÷åñêèõ ïîâðåæäåíèé. Çàïðåùàåòñÿ èñïîëüçîâàòü êîíòóð çàçåìëåíèÿ, ìåòàëëîêîíñòðóêöèé çäàíèé, à òàêæå òðóáû âîäÿíîé è îòîïèòåëüíîé ñèñòåì â êà÷åñòâå îáðàòíîãî ïðîâîäà ñâàðî÷íîé öåïè. Ïðè âûïîëíåíèè ñâàðî÷íûõ ðàáîò âíóòðè çàìêíóòûõ ñîñóäîâ (êîòëîâ, åìêîñòåé, ðåçåðâóàðîâ è ò. ï.) ñëåäóåò ïðèìåíÿòü äåðåâÿííûå ùèòû, ðåçèíîâûå êîâðèêè, ïåð÷àòêè, ãàëîøè. Ñâàðêó íåîáõîäèìî ïðîâîäèòü â ïðèñóòñòâèè ÷åëîâåêà, íàõîäÿùåãîñÿ âíå ñîñóäà. Ñëåäóåò ïîìíèòü, ÷òî äëÿ îñâåòèòåëüíûõ öåëåé âíóòðè ñîñóäîâ, à òàêæå â ñûðûõ ïîìåùåíèÿõ ïðèìåíÿþò ýëåêòðè÷åñêèé òîê íàïðÿæåíèåì íå áîëåå 12 Â, à â ñóõèõ ïîìåùåíèÿõ — íå áîëåå 36 Â.  ñîñóäàõ áåç âåíòèëÿöèè ñâàðùèê äîëæåí ðàáîòàòü íå áîëåå 30 ìèí ñ ïåðåðûâàìè äëÿ îòäûõà íà ñâåæåì âîçäóõå. Ìîíòàæ, ðåìîíò ýëåêòðîîáîðóäîâàíèÿ è íàáëþäåíèå çà íèì äîëæíû âûïîëíÿòü ýëåêòðîìîíòåðû. Ñâàðùèêàì êàòåãîðè÷åñêè çàïðåùàåòñÿ èñïðàâëÿòü ñèëîâûå ýëåêòðè÷åñêèå öåïè. Ïðè ïîðàæåíèè ýëåêòðè÷åñêèì òîêîì íåîáõîäèìî íåìåäëåííî âûêëþ÷èòü òîê ïåðâè÷íîé öåïè èëè îñâîáîäèòü îò åãî âîçäåéñòâèÿ ïîñòðàäàâøåãî, îáåñïå÷èòü ê íåìó äîñòóï ñâåæåãî âîçäóõà, âûçâàòü âðà÷à, à ïðè íåîáõîäèìîñòè äî ïðèõîäà âðà÷à ñäåëàòü èñêóññòâåííîå äûõàíèå. Çàùèòà çðåíèÿ è îòêðûòîé ïîâåðõíîñòè êîæè. Ýëåêòðè÷åñêàÿ ñâàðî÷íàÿ äóãà èçëó÷àåò ÿðêèå âèäèìûå ñâåòîâûå ëó÷è è íåâèäèìûå — óëüòðàôèîëåòîâûå è èíôðàêðàñíûå. Ñâåòîâûå ëó÷è îêàçûâàþò îñëåïëÿþùåå äåéñòâèå, òàê êàê èõ ÿðêîñòü çíà÷èòåëüíî ïðåâûøàåò íîðìó, äîïóñêàåìóþ äëÿ ÷åëîâå÷åñêîãî ãëàçà. Óëüòðàôèîëåòîâûå ëó÷è äàæå ïðè êðàòêîâðåìåííîì âîçäåéñòâèè â òå÷åíèå íåñêîëüêèõ ñåêóíä âûçûâàþò çàáîëåâàíèå ãëàç, íàçûâàåìîå ýëåêòðîîôòàëüìèåé. Îíî ñîïðîâîæäàåòñÿ îñòðîé áîëüþ, ðåçüþ â ãëàçàõ, ñëåçîòå÷åíèåì, ñïàçìàìè âåê. Ïðîäîëæèòåëüíîå äåéñòâèå óëüòðàôèîëåòîâûõ ëó÷åé ïðèâîäèò ê îæîãàì êîæè. Èíôðàêðàñíûå ëó÷è ïðè äëèòåëüíîì âîçäåéñòâèè âûçûâàþò ïîìóòíåíèå õðóñòàëèêîâ ãëàç (êàòàðàêòà), ÷òî ìîæåò ïðèâåñòè ê îñëàáëåíèþ è ïîòåðå çðåíèÿ, òåïëîâîå äåéñòâèå ýòèõ ëó÷åé âûçûâàåò îæîãè êîæè. Çàùèòà çðåíèÿ è êîæè ëèöà ïðè äóãîâîé ñâàðêå îáåñïå÷èâàåòñÿ ïðèìåíåíèåì ùèòêîâ, ìàñîê èëè øëåìîâ, â ñìîòðîâûå îòâåðñòèÿ êîòîðûõ âñòàâëÿþò ñâåòîôèëüòðû, çàäåðæèâàþùèå è ïîãëîùàþùèå èçëó÷åíèÿ äóãè.  çàâèñèìîñòè îò ìîùíîñòè äóãè ïðèìåíÿþò ðàçëè÷íûå ñâåòîôèëüòðû. Äëÿ çàùèòû îêðóæàþùèõ îò èçëó÷åíèÿ äóãè â ñòàöèîíàðíûõ óñëîâèÿõ óñòàíàâëèâàþò çàêðûòûå êàáèíû, à ïðè ñòðîèòåëüíûõ è ìîíòàæíûõ ðàáîòàõ — ïåðåíîñíûå ùèòû è øèðìû. Äëÿ 306
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж ïðåäîõðàíåíèÿ ñâàðùèêîâ îò îæîãîâ îò èçëó÷åíèÿ äóãè, à òàêæå áðûçã ðàñïëàâëåííîãî ìåòàëëà íåîáõîäèìî íàäåâàòü çàùèòíûå ðóêàâèöû è ñïåöèàëüíóþ îäåæäó (îáû÷íî áðåçåíòîâûå êóðòêè è áðþêè). Ïðè âûïîëíåíèè âåðòèêàëüíûõ, ãîðèçîíòàëüíûõ è ïîòîëî÷íûõ øâîâ ðåêîìåíäóåòñÿ íàäåâàòü áðåçåíòîâûå íàðóêàâíèêè. Çàùèòà îò âðåäíîãî âëèÿíèÿ âûäåëÿþùèõñÿ ãàçîâ è ïûëè.  ïðîöåññå ñâàðêè âûäåëÿåòñÿ çíà÷èòåëüíîå êîëè÷åñòâî àýðîçîëÿ, ñîñòîÿùåãî â îñíîâíîì èç îêñèäîâ æåëåçà (äî 70 %), ìàðãàíöà, äèîêñèäà êðåìíèÿ è ôòîðèñòûõ ñîåäèíåíèé, ñïîñîáíûõ âûçâàòü îòðàâëåíèå ðàáîòàþùåãî. Íàðÿäó ñ êðàòêîâðåìåííûì îòðàâëåíèåì, ïðîÿâëÿþùèìñÿ â âèäå ãîëîâîêðóæåíèÿ, ãîëîâíîé áîëè, òîøíîòû, ðâîòû, ñëàáîñòè, îòðàâëÿþùèå ïðèìåñè ìîãóò îòêëàäûâàòüñÿ â òêàíÿõ îðãàíèçìà ÷åëîâåêà è âûçûâàòü çàáîëåâàíèÿ. Îñîáîå âíèìàíèå îáðàùàåòñÿ íà êîíöåíòðàöèþ ìàðãàíöà, òàê êàê åãî íàëè÷èå â âîçäóõå â êîëè÷åñòâå 0,3 ìã/ì3 è âûøå ìîæåò âûçâàòü òÿæåëûå çàáîëåâàíèÿ íåðâíîé ñèñòåìû. Íàèáîëåå âðåäíîé ÿâëÿåòñÿ ðó÷íàÿ äóãîâàÿ ñâàðêà ïîêðûòûìè ýëåêòðîäàìè. Ïðè àâòîìàòè÷åñêèõ ñïîñîáàõ ñâàðêè êîëè÷åñòâî âûäåëåíèé çíà÷èòåëüíî ìåíüøå. Ïîä âîçäåéñòâèåì óëüòðàôèîëåòîâîãî èçëó÷åíèÿ äóãè â çîíå åå ãîðåíèÿ îáðàçóåòñÿ îçîí, à ïðè ïîïàäàíèè â çîíó ñâàðêè âîçäóõà — îêñèäû àçîòà. Ñâàðêà ïîä ôëþñîì, ñîäåðæàùèì ïëàâèêîâûé øïàò, ñîïðîâîæäàåòñÿ âûäåëåíèåì ôòîðèñòûõ ñîåäèíåíèé. Âñå ýòè ïðîäóêòû ÿâëÿþòñÿ âåñüìà âðåäíûìè äëÿ äûõàòåëüíûõ ïóòåé ÷åëîâåêà. Ïîäàâàåìûé â çîíó ñâàðêè óãëåêèñëûé ãàç íå ÿäîâèò, íî ïîä äåéñòâèåì âûñîêîé òåìïåðàòóðû äóãè îí ðàçëàãàåòñÿ íà êèñëîðîä è îêñèä óãëåðîäà, êîòîðûé, âûõîäÿ èç îáëàñòè âûñîêèõ òåìïåðàòóð, âíîâü îêèñëÿåòñÿ êèñëîðîäîì âîçäóõà, ñíîâà ïðåâðàùàÿñü â óãëåêèñëûé ãàç. Ïîñëåäíèé áîëåå òÿæåëûé, ÷åì âîçäóõ, è ñêàïëèâàåòñÿ â íèæíèõ ÷àñòÿõ ïîìåùåíèÿ, âûòåñíÿÿ âîçäóõ. Ýòî ìîæåò ïðèâåñòè ê íåõâàòêå êèñëîðîäà äëÿ äûõàíèÿ ñâàðùèêà, ïîýòîìó òàì, ãäå âåäåòñÿ ñâàðêà â óãëåêèñëîì ãàçå, à òàêæå â àðãîíå, íåîáõîäèìî óñòðàèâàòü îòñîñû èç íèæíèõ ÷àñòåé ïîìåùåíèé. Èç çîíû ñâàðêè âûäåëÿåòñÿ òàêæå è ïûëü — ìåëêèå (äî 1 ìêì) ÷àñòèöû ñêîíäåíñèðîâàâøèõñÿ ïàðîâ. Ñîñòàâ ïûëè è åå êîëè÷åñòâî çàâèñÿò îò ñîñòàâà çàùèòíîãî ãàçà, ñâàðèâàåìîãî ìåòàëëà, ïðèìåíÿåìîé ýëåêòðîäíîé ïðîâîëîêè è ðåæèìà ñâàðêè. Òîêñè÷íîñòü ïûëè çàâèñèò îò åå ñîñòàâà è ñòðîåíèÿ ÷àñòèö. Íàèáîëåå âûñîêà êîíöåíòðàöèÿ ïûëè è âðåäíûõ ãàçîâ â îáëàêå äûìà, ïîäíèìàþùåãîñÿ èç çîíû ñâàðêè, ïîýòîìó ñâàðùèê äîëæåí ñëåäèòü çà òåì, ÷òîáû ýòîò ïîòîê íå ïîïàäàë çà ùèòîê. Äëÿ óäàëåíèÿ âðåäíûõ ãàçîâ è ïûëè èç çîíû ñâàðêè íåîáõîäèìî óñòðîéñòâî âíåøíåé âåíòèëÿöèè, âûòÿæíîé è îáùåîáúåìíîé ïðèòî÷íî-âûòÿæíîé öåõîâîé. Ïðèòî÷íî-âûòÿæíàÿ âåíòèëÿöèÿ äîëæíà îáåñïå÷èâàòü îáìåí âîçäóõà íà 1 êã ðàñïëàâëåííîãî ìåòàëëà â ñëåäóþùèõ îáúåìàõ: ïðè ñâàðêå óãëåðîäèñòûõ è íèçêîëåãèðîâàííûõ ñòàëåé â óãëå307
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж êèñëîì ãàçå — 3 000 ì3, ïðè ñâàðêå ïîä ôëþñîì — 2 000 ì3, ïðè ñâàðêå ìåäè è åå ñïëàâî⠗ äî 7 000 ì3.  çèìíåå âðåìÿ ïðèòî÷íàÿ âåíòèëÿöèÿ äîëæíà ïîäàâàòü â ïîìåùåíèå ïîäîãðåòûé âîçäóõ. Îòñîñû ìåñòíîé âûòÿæíîé âåíòèëÿöèè íà ñòàöèîíàðíûõ ñâàðî÷íûõ ïîñòàõ ðàñïîëàãàþò â íèæíåé çàäíåé ÷àñòè ñâàðî÷íîãî ñòîëà, à íà ïîäâèæíûõ ñâàðî÷íûõ ïîñòàõ ðåêîìåíäóåòñÿ èñïîëüçîâàòü ïåðåíîñíûå îòñîñû. Óñïåøíî ïðèìåíÿþòñÿ òàêæå ìåñòíûå îòñîñû ãàçà, óñòàíàâëèâàåìûå íåïîñðåäñòâåííî íà ñâàðî÷íûõ ãîðåëêàõ è äåðæàòåëÿõ ïðè ìåõàíèçèðîâàííîé ñâàðêå. Ïðè îòðàâëåíèè ïîñòðàäàâøåãî íåîáõîäèìî âûíåñòè íà ñâåæèé âîçäóõ, îñâîáîäèòü îò ñòåñíÿþùåé îäåæäû è ïðåäîñòàâèòü åìó ïîêîé äî ïðèáûòèÿ âðà÷à, à ïðè íåîáõîäèìîñòè ñëåäóåò ñäåëàòü èñêóññòâåííîå äûõàíèå. Ïðàâèëà îáðàùåíèÿ ñ áàëëîíàìè äëÿ ñæàòûõ è ñæèæåííûõ ãàçîâ. Ýëåêòðîñâàðùèêó â ïðîöåññå ðàáîòû ïðèõîäèòñÿ ïîëüçîâàòüñÿ áàëëîíàìè äëÿ ñæàòûõ (àðãîí, ãåëèé è äð.) è ñæèæåííûõ (óãëåêèñëûé ãàç) ãàçîâ. Ïðè ðàáîòå ñ íèìè íåîáõîäèìî ñîáëþäåíèå ñëåäóþùèõ ìåð áåçîïàñíîñòè: • íå ñëåäóåò äîïóñêàòü ïàäåíèÿ áàëëîíîâ, à òàêæå óäàðîâ èõ äðóã î äðóãà; • áàëëîíû íóæíî ïåðåíîñèòü íà íîñèëêàõ èëè ïåðåâîçèòü íà òåëåæêàõ; • â ëåòíåå âðåìÿ áàëëîíû íåîáõîäèìî çàùèùàòü îò íàãðåâà ñîëíå÷íûìè ëó÷àìè áðåçåíòîì èëè äðóãèìè ñðåäñòâàìè; • îòêðûâàòü âåíòèëü áàëëîíà ñëåäóåò ïëàâíî, áåç ðûâêîâ, ïîëüçîâàòüñÿ ñïåöèàëüíûì êëþ÷îì; • ïðè çàìåðçàíèè áàëëîííûõ âåíòèëåé è ðåäóêòîðîâ (÷òî áûâàåò ïðè èíòåíñèâíîì îòáîðå ãàçà) îòîãðåâàòü èõ ìîæíî òîëüêî ãîðÿ÷åé âîäîé (ïðèìåíÿòü îòêðûòûé îãîíü íåëüçÿ); • äëÿ ïîíèæåíèÿ äàâëåíèÿ äî ðàáî÷åãî ñëåäóåò ïîëüçîâàòüñÿ èñïðàâíûìè ãàçîâûìè ðåäóêòîðàìè, ïðåäíàçíà÷åííûìè äëÿ äàííîãî ãàçà è îêðàøåííûìè â ñîîòâåòñòâóþùèé ýòîìó ãàçó öâåò. Çàùèòà îò óøèáîâ è ïîðåçîâ. Óøèáû è ïîðåçû ÷àùå âñåãî ñëó÷àþòñÿ ïðè âûïîëíåíèè ñáîðî÷íî-ñâàðî÷íûõ ðàáîò è ÿâëÿþòñÿ ðåçóëüòàòîì íåïðàâèëüíîé îðãàíèçàöèè ðàáî÷åãî ìåñòà è íàðóøåíèÿ ïðàâèë ðó÷íîãî ïîäúåìà è ïåðåíîñà òÿæåñòåé.  ïðîöåññå ñáîðêè òÿæåëûõ è ãðîìîçäêèõ èçäåëèé íåîáõîäèìî ïðèìåíÿòü êàíòîâàòåëè, ïîäúåìíèêè è äðóãèå ìåõàíèçèðîâàííûå ïîäúåìíî-òðàíñïîðòíûå óñòðîéñòâà. Ïðè ýòîì íóæíî ñîáëþäàòü âñå ïðàâèëà áåçîïàñíîñòè òðóäà, ïðåäóñìîòðåííûå äëÿ òàêåëàæíûõ ðàáîò. ×òîáû èçáåæàòü ïîðåçîâ, óêîëîâ è äðóãèõ ðàíåíèé, äåòàëè, èìåþùèå îñòðûå êðîìêè, ñëåäóåò ñîáèðàòü òîëüêî â ðóêàâèöàõ. Îñíîâíûìè ìåðàìè ïî ñíèæåíèþ òðàâìàòèçìà ÿâëÿþòñÿ ïðîäóìàííàÿ ñ ïîçèöèé áåçîïàñíîñòè ðàáîò òåõíîëîãèÿ çàãîòîâèòåëüíûõ ðàáîò, ñáîðêè è ñâàðêè, ïðàâèëüíîå îñâåùåíèå ðàáî÷èõ ìåñò è ñîáëþäåíèå ïåðñîíàëîì ïðàâèë òåõíèêè áåçîïàñíîñòè. 308
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж 25.2. Противопожарная безопасность Ïðè÷èíàìè ïîæàðà ïðè ñâàðî÷íûõ ðàáîòàõ ìîãóò áûòü èñêðû è êàïëè ðàñïëàâëåííîãî ìåòàëëà è øëàêà, íåîñòîðîæíîå îáðàùåíèå ñ ïëàìåíåì ãîðåëêè ïðè íàëè÷èè ãîðþ÷èõ ìàòåðèàëîâ âáëèçè ðàáî÷åãî ìåñòà ñâàðùèêà. Îïàñíîñòü ïîæàðà îñîáåííî ñëåäóåò ó÷èòûâàòü íà ñòðîèòåëüíî-ìîíòàæíûõ ïëîùàäêàõ è ïðè ðåìîíòíûõ ðàáîòàõ â íåïðèñïîñîáëåííûõ äëÿ ñâàðêè ïîìåùåíèÿõ. Äëÿ ïðåäóïðåæäåíèÿ ïîæàðîâ íåîáõîäèìî ñîáëþäàòü ñëåäóþùèå ïðîòèâîïîæàðíûå ìåðû: • íå äîïóñêàåòñÿ õðàíèòü âáëèçè îò ìåñòà ñâàðêè îãíåîïàñíûå è ëåãêîâîñïëàìåíÿþùèåñÿ ìàòåðèàëû, à òàêæå ïðîèçâîäèòü ñâàðî÷íûå ðàáîòû â ïîìåùåíèÿõ, çàãðÿçíåííûõ ïðîìàñëåííîé âåòîøüþ, áóìàãîé, îòõîäàìè äåðåâà è ò. ï.; • çàïðåùàåòñÿ ïîëüçîâàòüñÿ îäåæäîé è ðóêàâèöàìè ñî ñëåäàìè ìàñåë, æèðîâ, áåíçèíà, êåðîñèíà è äðóãèõ ãîðþ÷èõ æèäêîñòåé; • íå äîïóñêàåòñÿ âûïîëíÿòü ñâàðêó è ðåçêó ñâåæåâûêðàøåííûõ ìàñëÿíûìè êðàñêàìè êîíñòðóêöèé äî ïîëíîãî èõ âûñûõàíèÿ; • çàïðåùàåòñÿ âûïîëíÿòü ñâàðêó àïïàðàòîâ, íàõîäÿùèõñÿ ïîä ýëåêòðè÷åñêèì íàïðÿæåíèåì, è ñîñóäîâ, íàõîäÿùèõñÿ ïîä äàâëåíèåì; • íå äîïóñêàåòñÿ ïðîâîäèòü áåç ñïåöèàëüíîé ïîäãîòîâêè ñâàðêó è ðåçêó åìêîñòåé èç-ïîä æèäêîãî òîïëèâà; • ïðè âûïîëíåíèè â ïîìåùåíèÿõ âðåìåííûõ ñâàðî÷íûõ ðàáîò äåðåâÿííûå ïîëû, íàñòèëû è ïîìîñòû äîëæíû áûòü çàùèùåíû ëèñòàìè àñáåñòà èëè æåëåçà; • íóæíî ïîñòîÿííî ñëåäèòü çà íàëè÷èåì è èñïðàâíûì ñîñòîÿíèåì ïðîòèâîïîæàðíûõ ñðåäñò⠗ îãíåòóøèòåëåé, ÿùèêîâ ñ ïåñêîì, ëîïàò, âåäåð, ïîæàðíûõ ðóêàâîâ è ò. ï., à òàêæå ñîäåðæàòü â èñïðàâíîñòè ïîæàðíóþ ñèãíàëèçàöèþ; • ïîñëå îêîí÷àíèÿ ñâàðî÷íûõ ðàáîò íåîáõîäèìî âûêëþ÷èòü ñâàðî÷íûé àïïàðàò, à òàêæå óáåäèòüñÿ â îòñóòñòâèè ãîðÿùèõ èëè òëåþùèõ ïðåäìåòîâ. Ñðåäñòâàìè ïîæàðîòóøåíèÿ ÿâëÿþòñÿ âîäà, ïåíà, ãàçû, ïàð, ïîðîøêîâûå ñîñòàâû è äð. Äëÿ ïîäà÷è âîäû â óñòàíîâêè ïîæàðîòóøåíèÿ èñïîëüçóþò ñïåöèàëüíûå âîäîïðîâîäû. Ïåíà ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé êîíöåíòðèðîâàííóþ ýìóëüñèþ äèîêñèäà óãëåðîäà â âîäíîì ðàñòâîðå ìèíåðàëüíûõ ñîëåé, ñîäåðæàùèõ ïåíîîáðàçóþùåå âåùåñòâî. Ïðè òóøåíèè ïîæàðà ãàçàìè è ïàðîì èñïîëüçóþò äèîêñèä óãëåðîäà, àçîò, äûìîâûå ãàçû è äð. Ïðè òóøåíèè êåðîñèíà, áåíçèíà, íåôòè, ãîðÿùèõ ýëåêòðè÷åñêèõ ïðîâîäîâ çàïðåùàåòñÿ ïðèìåíÿòü âîäó è ïåííûå îãíåòóøèòåëè.  ýòèõ ñëó÷àÿõ ñëåäóåò ïîëüçîâàòüñÿ ïåñêîì, óãëåêèñëîòíûìè èëè ñóõèìè îãíåòóøèòåëÿìè. 309
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж 25.3. Охрана окружающей среды Ìåðîïðèÿòèÿ ïî îõðàíå è ðàöèîíàëüíîìó èñïîëüçîâàíèþ çåìëè è åå íåäð, âîäíûõ ðåñóðñîâ, ðàñòèòåëüíîãî è æèâîòíîãî ìèðà, ïî ñîõðàíåíèþ â ÷èñòîòå âîçäóõà è âîäû, îáåñïå÷åíèþ âîñïðîèçâîäñòâà ïðèðîäíûõ áîãàòñòâ è óëó÷øåíèþ îêðóæàþùåé ÷åëîâåêà ñðåäû â ãîäîâûõ ïëàíàõ ïðåäïðèÿòèé ãðóïïèðóþòñÿ ïî ðàçäåëàì: îõðàíà è èñïîëüçîâàíèå âîäíûõ ðåñóðñîâ, îõðàíà âîçäóøíîãî áàññåéíà, îõðàíà è ðàöèîíàëüíîå èñïîëüçîâàíèå çåìåëü, îõðàíà è èñïîëüçîâàíèå ìèíåðàëüíûõ ðåñóðñîâ.  ñâàðî÷íîì ïðîèçâîäñòâå íà ìíîãèõ ïðåäïðèÿòèÿõ ïðèìåíÿþò ñèñòåìó îáîðîòíîãî âîäîñíàáæåíèÿ, âîäó, èñïîëüçóåìóþ äëÿ îõëàæäåíèÿ ñâàðî÷íîãî îáîðóäîâàíèÿ, ìíîãîêðàòíî èñïîëüçóþò ïîñëå åå åñòåñòâåííîãî îõëàæäåíèÿ. Îõðàíà âîçäóøíîãî áàññåéíà ïðåäóñìàòðèâàåò ìåðîïðèÿòèÿ ïî îáåçâðåæèâàíèþ âðåäíûõ äëÿ ÷åëîâåêà è îêðóæàþùåé ñðåäû âåùåñòâ, âûáðàñûâàåìûõ ñ îòõîäÿùèìè ãàçàìè: ñîîðóæåíèå î÷èñòíûõ óñòàíîâîê â âèäå ìîêðûõ è ñóõèõ ïûëåóëîâèòåëåé äëÿ õèìè÷åñêîé è ýëåêòðè÷åñêîé î÷èñòêè ãàçîâ, à òàêæå äëÿ óëàâëèâàíèÿ öåííûõ âåùåñòâ, óòèëèçàöèè îòõîäîâ è äð. Íàïðèìåð, èç îòõîäÿùèõ ïðîäóêòîâ ñãîðàíèÿ ïðîèçâîäÿò ñæèæåííûé óãëåêèñëûé ãàç äëÿ ñâàðî÷íûõ è äðóãèõ öåëåé. Äåÿòåëüíîñòü ïðåäïðèÿòèÿ íå äîëæíà íàðóøàòü íîðìàëüíûõ óñëîâèé ðàáîòû äðóãèõ ïðåäïðèÿòèé è îðãàíèçàöèé, óõóäøàòü áûòîâûå óñëîâèÿ íàñåëåíèÿ. Ñ ýòîé öåëüþ â ãîäîâûõ ïëàíàõ ïðåäóñìàòðèâàþòñÿ òàêæå ìåðû áîðüáû ñ ïðîèçâîäñòâåííûìè øóìàìè, âèáðàöèÿìè, âîçäåéñòâèÿìè ýëåêòðè÷åñêèõ è ìàãíèòíûõ ïîëåé. Øóì, ñîçäàâàåìûé ñâàðî÷íûì îáîðóäîâàíèåì, äîëæåí áûòü ìèíèìàëüíûì. Èñòî÷íèêè ïèòàíèÿ ñâàðî÷íîé äóãè, à òàêæå ðÿä ýëåêòðè÷åñêèõ óñòðîéñòâ, ïðèìåíÿåìûõ â ñâàðî÷íûõ àâòîìàòàõ è ïîëóàâòîìàòàõ, ñîçäàþò ïîìåõè ðàäèî- è òåëåïðèåìó. Ñ öåëüþ óñòðàíåíèÿ ýòîãî ÿâëåíèÿ âî âñåõ òèïàõ ñâàðî÷íîãî îáîðóäîâàíèÿ, ñîçäàþùåãî òàêèå ïîìåõè, óñòàíàâëèâàþò ïîìåõîçàùèòíûå óñòðîéñòâà. Контрольные вопросы 1. Êàêîâà öåëü ìåðîïðèÿòèé ïî îõðàíå òðóäà è òåõíèêå áåçîïàñíîñòè? 2. Ðàññêàæèòå î ìåðàõ çàùèòû ðàáîòàþùåãî îò ïîðàæåíèÿ ýëåêòðè÷åñêèì òîêîì. 3. Êàêîâû ìåðû çàùèòû ñâàðùèêà îò âîçäåéñòâèÿ èçëó÷åíèÿ ñâàðî÷íîé äóãè? 4. Êàêîâû îñíîâíûå ìåðîïðèÿòèÿ ïî ïðîòèâîïîæàðíîé áåçîïàñíîñòè ïðè âûïîëíåíèè ñâàðî÷íûõ ðàáîò? 5. Èçëîæèòå ïðàâèëà îáðàùåíèÿ ñ áàëëîíàìè äëÿ ãàçîâ. 310
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж ПРИЛОЖЕНИЯ Приложение 1 Режимы некоторых видов сварки Ò à á ë è ö à Ï1.1 Çíà÷åíèÿ ñèëû òîêà ïðè ñâàðêå ïîêðûòûìè ýëåêòðîäàìè Ìàðêà ýëåêòðîäà Ñèëà òîêà ïðè ñâàðêå, À Äèàìåòð ýëåêòðîäà, ìì â íèæíåì ïîëîæåíèè â âåðòèêàëüíîì ïîëîæåíèè â ïîòîëî÷íîì ïîëîæåíèè 4 200 150 150 ÀÍÎ-3 ÀÍÎ-5 4 180 140 140 ÓÎÍÈ-13/45 4 140 110 110 ÂÑÖ-4 4 150 130 130 Ò à á ë è ö à Ï1.2 Ðåæèìû ñâàðêè â àðãîíå ïëàâÿùèìñÿ ýëåêòðîäîì Ñâàðèâàåìûé ìåòàëë Ñòàëü Òèòàí Àëþìèíèé Òîëùèíà, ìì dý, ìì Iñâ, À U ä,  v ñâ, ì/÷ Ðàñõîä ãàçà, ë/ìèí 4 4 4 1,6 1,5 1,6 300 250 200 30 26 24 20 25 22 18 24 16 Ò à á ë è ö à Ï1.3 Ðåæèìû ñâàðêè â àðãîíå âîëüôðàìîâûì ýëåêòðîäîì Ñâàðèâàåìûé ìåòàëë Òîëùèíà ìåòàëëà, ìì dý, ìì Äèàìåòð ïðèñàäêè, ìì Iñâ, À U ä,  v ñâ, ì/÷ Ðàñõîä ãàçà, ë/ìèí Ñòàëü 3 3 2,0 200 14 30 8 Òèòàí 3 3 1,6 180 13 25 18 Àëþìèíèé 3 3 1,6 200 20 30 10 Ò à á ë è ö à Ï1.4 Ðåæèìû ñâàðêè ñòàëè â óãëåêèñëîì ãàçå Òîëùèíà, ìì dý, ìì Iñâ, À U ä,  vñâ, ì/÷ Ðàñõîä ãàçà, ë/ìèí 2 1,2 100 18 18 10 4 1,6 180 28 20 16 6 2,0 250 30 18 18 10 2,0 300 32 16 20 311
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Приложение 2 Технология изготовления корпуса реактора Ìàòåðèàë : àëþìèíèåâûé ñïëàâ ÀÌã6; òîëùèíà 3,0 ìì. Âèä ïðîèçâîäñòâà : ñåðèéíûé. Çàãîòîâèòåëüíûå ðàáîòû : ôëàíåö 1 — ëèòüå, ìåõàíè÷åñêàÿ îáðàáîòêà; îáå÷àéêà 2 — ðåçêà (ãèëüîòèííûå íîæíèöû), ãèáêà-ïðîêàòêà; äíèùå 3 — ðåçêà (äèñêîâûå íîæíèöû), âûòÿæêà â øòàìïàõ; ïàòðóáîê 4 — ëèòüå, ìåõàíè÷åñêàÿ îáðàáîòêà. Ðåøåíèÿ ïðè ðàçðàáîòêå ÄÒÌ 1. Àíàëèç òåõíîëîãè÷íîñòè êîíñòðóêöèè: êîíñòðóêöèîííûé ìàòåðèàë (ñïëàâ ÀÌã6) îáëàäàåò õîðîøåé ñâàðèâàåìîñòüþ ïðè äóãîâîé ñâàðêå; êîíñòðóêöèÿ è òèï ñîåäèíåíèé âñòûê îïòèìàëüíû äëÿ ñâàðêè ïëàâëåíèåì; âñå ñîåäèíåíèÿ èìåþò ñâîáîäíûé äâóñòîðîííèé ïîäõîä è øâû óäîáíûõ ôîðì äëÿ âûïîëíåíèÿ àâòîìàòè÷åñêîé ñâàðêè. Çàêëþ÷åíèå: êîíñòðóêöèÿ îòíîñèòñÿ ê ðàçðÿäó òåõíîëîãè÷íûõ. 2. Ïðè ñâàðêå ñïëàâ ÀÌã6 ñêëîíåí ê îêèñëåíèþ è ðàñòâîðåíèþ âîäîðîäà. Íåîáõîäèìà çàùèòà èíåðòíûì ãàçîì. 3. Äëÿ êîíñòðóêöèè îïòèìàëüíà ïàðàëëåëüíàÿ ñõåìà ñáîðêè è ñâàðêè óçëîâ 1, 2, 3 ñ ïîñëåäóþùåé îáùåé ñáîðêîé è ñâàðêîé èõ ïî ñòûêàì I, II. 4. Äëÿ âûïîëíåíèÿ ñòûêîâûõ øâîâ öåëåñîîáðàçíà àâòîìàòè÷åñêàÿ àðãîíîäóãîâàÿ ýëåêòðîñâàðêà âîëüôðàìîâûì ýëåêòðîäîì ñ ïðèñàäêîé òîãî æå ñîñòàâà. Ñâàðêó âûïîëíÿòü íà ïåðåìåííîì òîêå. 5.  òåõíîëîãè÷åñêîì ïðîöåññå íåîáõîäèìî èñïîëüçîâàòü ïðèñïîñîáëåíèÿ: ñâàðî÷íûé ñòåíä äëÿ ïðîäîëüíûõ øâîâ, ìàíèïóëÿòîð äëÿ êðóãîâûõ øâîâ. 312
Ìàðøðóòíàÿ òåõíîëîãè÷åñêàÿ êàðòà èçãîòîâëåíèÿ êîðïóñà Ìàðøðóò äëÿ óçëà 2 ¹ ï/ï Íîðìà âðåìåíè, ìèí Îáîðóäîâàíèå, îñíàñòêà Ðåæèìû, ìàòåðèàëû Kâàëèôèêàöèÿ, ðàçðÿä Õèìè÷åñêîå òðàâëåíèå Âàííû õèìè÷åñêîé îáðàáîòêè Ðàñòâîðû: NaOH, HNO3 Òðàâèëüùèê, 4 10 Ñîáðàòü ïðîäîëüíûé ñòûê äåòàëè 2  ïðèñïîñîáëåíèè áåç ïðèõâàòêè Ñáîðî÷íî-ñâàðî÷íûé ñòåíä — Ñëåñàðü, 4 10 3 Ñâàðèòü ïðîäîëüíûé ñòûê äåòàëè 2 Àâòîìàòè÷åñêàÿ àðãîíîäóãîâàÿ ñâàðêà âîëüôðàìîâûì ýëåêòðîäîì ñ ïðèñàäêîé ÓÑÏÎ-1, 2 ÓÄÃ-301 dý, Iñâ, Uä, v ñâ; àðãîí; ïðèñàäêà: ÀÌã6, d = 2 ìì Ñâàðùèê, 5 20 4 Kàëèáðîâàòü ïî äèàìåòðó äåòàëü 2 Îáòÿæêà Ïðåññ ÏKÄ, ðàçæèìíîé ïóàíñîí — Ñëåñàðü, 3 15 5 Òîðöåâàòü êðîìêè äåòàëè 2 ïî äëèíå â ðàçìåð Ìåõàíè÷åñêàÿ îáðàáîòêà Òîêàðíûé ñòàíîê, îïðàâêà — Òîêàðü, 4 10 6 Kîíòðîëü øâà è ðàçìåð Âèçóàëüíî Âåðñòàê, øàáëîí — Kîíòðîëåð, 4 10 Îïåðàöèè Ìåòîä îáðàáîòêè 1 Ïîäãîòîâèòü ïîâåðõíîñòü äåòàëåé è ïðèñàäêè 2 Àíàëîãè÷íî ðàçðàáàòûâàåòñÿ ìàðøðóò äëÿ óçëîâ 1, 3. 313 Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж
314 Îáùàÿ ñáîðêà è ñâàðêà óçëîâ 1, 2, 3 Îïåðàöèè Ìåòîä îáðàáîòêè Îáîðóäîâàíèå, îñíàñòêà Ðåæèìû, ìàòåðèàëû Kâàëèôèêàöèÿ, ðàçðÿä Íîðìà âðåìåíè, ìèí 16 Îáåçæèðèòü êðîìêè êîëüöåâûõ ñòûêîâ äåòàëåé 1, 2, 3 Ïðîòèðêà ðàñòâîðèòåëåì Âåðñòàê Àöåòîí, õëîï÷àòîáóìàæíûå ñàëôåòêè Ñëåñàðü, 3 15 17 Ñîáðàòü äåòàëè 1, 2, 3 ïî ðàçúåìàì I, II  ïðèñïîñîáëåíèè áåç ïðèõâàòêè Ñòàïåëü ñ ïîäêëàäíûìè êîëüöàìè — Ñëåñàðü, 4 20 18 Ñâàðèòü ïîî÷åðåäíî êîëüöåâûå øâû I, II Àâòîìàòè÷åñêàÿ àðãîíîäóãîâàÿ ñâàðêà, âîëüôðàìîâûé ýëåêòðîä ñ ïðèñàäêîé ÓÑK-22ÌK, ÓÄÃ-301 dý, Iñâ, Uä, v ñâ; àðãîí; ïðèñàäêà: ÀÌã6, d = 2 ìì Ñâàðùèê, 5 40 19 Kîíòðîëü ðàçìåðîâ è ãåðìåòè÷íîñòè Èíñòðóìåíòàëüíûé, îáäóâîì ãåëèåì Âåðñòàê, ãåëèåâûé òå÷åèñêàòåëü — Kîíòðîëåð îòäåëà òåõíè÷åñêîãî êîíòðîëÿ 30 ¹ ï/ï Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж
Операционная технологическая карта Íàèìåíîâàíèå îïåðàöèè Ýñêèç Ñâàðèòü ïðîäîëüíûé ñòûê äåòàëè 2 ¹ ï/ï 1 2 3 4 5 Ïåðåõîäû Ìåòîä îáðàáîòêè Óñòàíîâèòü è çàêðåïèòü äåòàëü 2 â ïðèñïîñîáëåíèè Âûñòàâèòü ñâàðî÷íûé àâòîìàò ïî ñòûêó Ñâàðèòü ïðîäîëüíûé ñòûê äåòàëè 2 Âðó÷íóþ Âðó÷íóþ Îáîðóäîâàíèå, ïðèñïîñîáëåíèÿ Ñáîðî÷íîñâàðî÷íûé ñòåíä — 315 Àâòîìàòè÷åñêàÿ ÓÑÏÎ-1, -2 àðãîíîäóãîâàÿ ñâàðêà ÓÄÃ-301 âîëüôðàìîâûì ýëåêòðîäîì ñ ïðèñàäêîé Kîíòðîëü ôîðìèðîÂèçóàëüíî Øàáëîí âàíèÿ øâà Ñíÿòü äåòàëü 2 Âðó÷íóþ — ñ ïðèñïîñîáëåíèÿ Ïîäïèñàíà: ______________________ Kâàëèôèêàöèÿ Ðàçðÿä Ðåæèìû — Ìàòåðèàëû — Äëèíà øâà, ì — Ñïåöèàëüíûå óêàçàíèÿ — — — — — dý, Iñâ, Uä, 0,8 — — Àðãîí ÂË10, d = 3 ìì, ÀÌã6 d = 2 ìì — — — — — Äåôåêòû ïîäâàðèòü — Ñâàðùèê 5 ðàçðÿä Íîðìà âðåìåíè v ñâ 20 ìèí Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Àíäðååâ Â. Â. Èíâåðòîðíûå èñòî÷íèêè ïèòàíèÿ ñâàðî÷íîé äóãè // Ñâàðùèê. — 1999. — ¹ 6. — Ñ. 25— 29. 2. Âèíîãðàäîâ Â. Ñ. Îáîðóäîâàíèå è òåõíîëîãèÿ äóãîâîé àâòîìàòè÷åñêîé è ìåõàíèçèðîâàííîé ñâàðêè / Â.Ñ.Âèíîãðàäîâ. — Ì. : Âûñø. øê., 2000. — 319 ñ. 3. Âîë÷åíêîâ Â.Í. Êîíòðîëü êà÷åñòâà ñâàðíûõ êîíñòðóêöèé / Â. Í. Âîë÷åíêîâ. — Ì. : Ìàøèíîñòðîåíèå, 1986. — 152 ñ. 4. Êîáîçåâ Â.À. Ñâàðî÷íûå òðàíñôîðìàòîðû / Â.À. Êîáîçåâ, Â.Â. Êîâàëåíêî. — Ñòàâðîïîëü : [á. è.], 1998. — 227 ñ. 5. Îáîðóäîâàíèå äëÿ äóãîâîé ñâàðêè : ñïðàâî÷íîå ïîñîáèå / ïîä ðåä. Â. Â. Ñìèðíîâà. — Ë. : Ýíåðãîàòîìèçäàò, 1986. — 656 ñ. 6. Ðîçàðåíîâ Þ. Í. Îáîðóäîâàíèå äëÿ ýëåêòðè÷åñêîé ñâàðêè ïëàâëåíèåì / Þ.Í. Ðîçàðåíîâ. — Ì. : Ìàøèíîñòðîåíèå, 1987. — 207 ñ. 7. Ðûáàêîâ Â. Ì. Äóãîâàÿ è ãàçîâàÿ ñâàðêà / Â.Ì. Ðûáàêîâ. — Ì. : Âûñø. øê., 1986. — 255 ñ. 8. Ñâàðêà è ðåçêà ìàòåðèàëîâ / ïîä ðåä. Þ.Â. Êàçàêîâà. — Ì. : Èçäàòåëüñêèé öåíòð «Àêàäåìèÿ», 2003. — 398 ñ. 9. Ñâàðêà — êà÷åñòâî — êîíêóðåíòîñïîñîáíîñòü : ìåæäóíàðîäíàÿ êîíôåðåíöèÿ : òåç. äîêë. — Ì. : Ïîëèãàì, 2002. — 214 ñ. 10. Òåîðèÿ ñâàðî÷íûõ ïðîöåññîâ / ïîä ðåä. Â.Â. Ôðîëîâà. — Ì. : Âûñø. øê., 1988. — 559 ñ. 11. Òåõíîëîãèÿ è îáîðóäîâàíèå ñâàðêè ïëàâëåíèåì / [Ã. Ä. Íèêèôîðîâ, Ã.Â.Áîáðîâ, Â.Ì.Íèêèòèí, Â.Â. Äüÿ÷åíêî]. — Ì. : Ìàøèíîñòðîåíèå, 1986. — 320 ñ. 12. Òåõíîëîãèÿ è îáîðóäîâàíèå ñâàðêè ïëàâëåíèåì è òåðìè÷åñêîé ðåçêè / [À. È. Àêóëîâ, Â. Ï.Àëåõèí, Ñ. È. Åðìàêîâ è äð.]. — Ì. : Ìàøèíîñòðîåíèå, 2003. — 258 ñ. 13. ×åðíûøåâ Ã. Ã. Ñâàðî÷íîå äåëî : ñâàðêà è ðåçêà ìåòàëëîâ / Ã.Ã. ×åðíûøåâ. — Ì. : Èçäàòåëüñêèé öåíòð «Àêàäåìèÿ», 2002. — 496 ñ. 316
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж ОГЛАВЛЕНИЕ Ïðåäèñëîâèå ................................................................................................. 3 ×ÀÑÒÜ I. ÎÁÙÈÅ ÑÂÅÄÅÍÈß È ÒÅÎÐÅÒÈ×ÅÑÊÈÅ ÎÑÍÎÂÛ ÄÓÃÎÂÎÉ ÑÂÀÐÊÈ Ãëàâà 1. Âèäû è ñïîñîáû ñâàðêè. Ñâàðíûå ñîåäèíåíèÿ ............................. 5 1.1. Ïîíÿòèå î ñâàðêå è åå ñóùíîñòü ........................................................... 5 1.2. Êëàññèôèêàöèÿ äóãîâîé ñâàðêè ............................................................ 6 1.3. Ñâàðíûå ñîåäèíåíèÿ è øâû ................................................................. 10 1.4. Óñëîâíûå èçîáðàæåíèÿ è îáîçíà÷åíèÿ øâîâ ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé . 15 1.5. Ðàñ÷åò ïðî÷íîñòè ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé ............................................... 18 Ãëàâà 2. Îðãàíèçàöèÿ ðàáî÷èõ ìåñò äëÿ äóãîâîé ñâàðêè .......................... 21 2.1. Îáîðóäîâàíèå ñâàðî÷íûõ ïîñòîâ .......................................................... 21 2.2. Èíñòðóìåíòû è ïðèíàäëåæíîñòè ýëåêòðîñâàðùèêà ........................... 23 Ãëàâà 3. Ýëåêòðè÷åñêàÿ äóãà è åå ïðèìåíåíèå ïðè ñâàðêå ....................... 25 3.1. Ïðèðîäà ñâàðî÷íîé äóãè ....................................................................... 25 3.2. Îñîáåííîñòè äóãè íà ïåðåìåííîì òîêå .............................................. 29 3.3. Òåõíîëîãè÷åñêèå ñâîéñòâà ñâàðî÷íîé äóãè ......................................... 31 Ãëàâà 4. Òåïëîâûå ïðîöåññû ïðè äóãîâîé ñâàðêå ...................................... 34 4.1. Ñâàðî÷íàÿ äóãà êàê èñòî÷íèê íàãðåâà ................................................. 34 4.2. Ïëàâëåíèå ìåòàëëà ýëåêòðîäà è åãî ïåðåíîñ â äóãå ïðè ñâàðêå ....... 36 4.3. Ïðîèçâîäèòåëüíîñòü ïðîöåññà äóãîâîé ñâàðêè ................................... 37 Ãëàâà 5. Íàãðåâ ñâàðèâàåìîãî ìåòàëëà ...................................................... 40 5.1. Îáùèå ñâåäåíèÿ î íàãðåâå ìåòàëëà ïðè ñâàðêå .................................. 40 5.2. Ôîðìèðîâàíèå ñâàðî÷íîé âàííû ......................................................... 43 5.3. Ïàðàìåòðû ðåæèìà äóãîâîé ñâàðêè è èõ âëèÿíèå íà ôîðìó è ðàçìåðû ñâàðî÷íîé âàííû ................................................ 46 Ãëàâà 6. Ìåòàëëóðãè÷åñêèå ïðîöåññû ïðè ñâàðêå ..................................... 48 6.1. Îáùèå ñâåäåíèÿ è îñîáåííîñòè ñâàðî÷íûõ ìåòàëëóðãè÷åñêèõ ïðîöåññîâ ................................................................................................ 48 6.2. Îñíîâíûå ïðîöåññû, ïðîòåêàþùèå ïðè äóãîâîé ñâàðêå ................... 49 6.3. Îñîáåííîñòè ìåòàëëóðãè÷åñêèõ ïðîöåññîâ ïðè ðàçíûõ âèäàõ ñâàðêè ....................................................................... 53 6.4. Êðèñòàëëèçàöèÿ ñâàðî÷íîé âàííû ...................................................... 55 6.5. Îáðàçîâàíèå òðåùèí è ãàçîâûõ ïîð â ìåòàëëå øâà ........................... 58 6.6. Ñòðóêòóðà ñâàðíîãî ñîåäèíåíèÿ .......................................................... 60 Ãëàâà 7. Íàïðÿæåíèÿ è äåôîðìàöèè ïðè ñâàðêå ....................................... 63 7.1. Ïîíÿòèÿ î íàïðÿæåíèÿõ è äåôîðìàöèÿõ ............................................ 63 7.2. Ïðè÷èíû âîçíèêíîâåíèÿ íàïðÿæåíèé è äåôîðìàöèé ïðè ñâàðêå .............................................................................................. 64 317
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж 7.3. Óìåíüøåíèå ñâàðî÷íûõ íàïðÿæåíèé .................................................. 67 7.4. Óñòðàíåíèå ñâàðî÷íûõ äåôîðìàöèé .................................................... 68 Ãëàâà 8. Ñâàðèâàåìîñòü ìåòàëëîâ è ñâîéñòâà ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé ......... 71 8.1. Ïîíÿòèå î ñâàðèâàåìîñòè ìåòàëëîâ ..................................................... 71 8.2. Îöåíêà ñâàðèâàåìîñòè ìåòàëëîâ .......................................................... 72 8.3. Òåõíîëîãè÷åñêàÿ ñâàðèâàåìîñòü êîíñòðóêöèîííûõ ìàòåðèàëîâ ........ 75 ×ÀÑÒÜ II. ÑÂÀÐÎ×ÍÛÅ ÌÀÒÅÐÈÀËÛ, ÎÁÎÐÓÄÎÂÀÍÈÅ È ÒÅÕÍÎËÎÃÈß ÑÂÀÐÊÈ Ãëàâà 9. Ñâàðî÷íûå ìàòåðèàëû .................................................................. 77 9.1. Ïðèñàäî÷íûå ìàòåðèàëû äëÿ ñâàðêè ................................................... 77 9.2. Ýëåêòðîäû äëÿ äóãîâîé ñâàðêè ............................................................. 81 9.3. Ñâàðî÷íûå ôëþñû ................................................................................. 84 9.4. Çàùèòíûå ãàçû ...................................................................................... 88 Ãëàâà 10. Èñòî÷íèêè ïèòàíèÿ äëÿ äóãîâîé ñâàðêè .................................... 90 10.1. Õàðàêòåðèñòèêè èñòî÷íèêîâ ïèòàíèÿ äóãè è òðåáîâàíèÿ ê íèì .... 90 10.2. Ñâàðî÷íûå òðàíñôîðìàòîðû ............................................................... 95 10.3. Ñâàðî÷íûå âûïðÿìèòåëè .................................................................. 102 10.4. Ñâàðî÷íûå ýëåêòðîìàøèííûå ãåíåðàòîðû è ïðåîáðàçîâàòåëè ..... 110 10.5. Èñòî÷íèêè ïèòàíèÿ ñ ÷àñòîòíûìè ïðåîáðàçîâàòåëÿìè (èíâåðòîðíûå) ...................................................................................... 112 10.6. Ìíîãîïîñòîâûå èñòî÷íèêè ïèòàíèÿ äóãè ....................................... 114 10.7. Âñïîìîãàòåëüíûå óñòðîéñòâà äëÿ èñòî÷íèêîâ ïèòàíèÿ ................. 115 Ãëàâà 11. Îáîðóäîâàíèå äëÿ äóãîâîé àâòîìàòè÷åñêîé ñâàðêè ................ 118 11.1. Îáùèå ñâåäåíèÿ è êëàññèôèêàöèÿ àâòîìàòîâ äëÿ äóãîâîé ñâàðêè .............................................................................. 118 11.2. Êîìïëåêòîâàíèå è îñíîâíûå óçëû ñâàðî÷íûõ àâòîìàòîâ .............. 119 11.3. Ïðèíöèïû ðàáîòû ñâàðî÷íûõ àâòîìàòîâ ........................................ 121 11.4. Àâòîìàòû äëÿ ñâàðêè ïîä ôëþñîì ................................................... 124 11.5. Àâòîìàòû äëÿ ñâàðêè â çàùèòíûõ ãàçàõ ........................................... 128 11.6. Ãàçîâàÿ àïïàðàòóðà, ïðèìåíÿåìàÿ â àâòîìàòàõ äëÿ ñâàðêè â çàùèòíûõ ãàçàõ .............................................................. 130 Ãëàâà 12. Îáîðóäîâàíèå äëÿ ìåõàíèçèðîâàííîé äóãîâîé ñâàðêè ............ 135 12.1. Îáùèå ñâåäåíèÿ è êëàññèôèêàöèÿ ñâàðî÷íûõ ïîëóàâòîìàòîâ ...... 135 12.2. Óñòðîéñòâî è îñíîâíûå óçëû ïîëóàâòîìàòîâ .................................. 135 12.3. Ýëåêòðè÷åñêèå ñõåìû ïîëóàâòîìàòîâ .............................................. 137 12.4. Òèïîâûå êîíñòðóêöèè ñâàðî÷íûõ ïîëóàâòîìàòîâ ........................... 139 Ãëàâà 13. Òåõíîëîãèÿ ðó÷íîé äóãîâîé ñâàðêè .......................................... 143 13.1. Ñóùíîñòü ñïîñîáà è îáîðóäîâàíèå .................................................. 143 13.2. Ïîäãîòîâêà äåòàëåé ïîä ñâàðêó ........................................................ 145 13.3. Ðåæèìû ðó÷íîé äóãîâîé ñâàðêè ïîêðûòûìè ýëåêòðîäàìè ............ 146 13.4. Òåõíîëîãèÿ âûïîëíåíèÿ ðó÷íîé äóãîâîé ñâàðêè ........................... 148 Ãëàâà 14. Òåõíîëîãèÿ àâòîìàòè÷åñêîé äóãîâîé ñâàðêè ïîä ôëþñîì ........................................................................................... 154 14.1. Îñîáåííîñòè ïðîöåññà ñâàðêè ïîä ôëþñîì .................................... 154 14.2. Ïîäãîòîâêà äåòàëåé ïîä ñâàðêó ........................................................ 155 14.3. Ðåæèìû ñâàðêè ïîä ôëþñîì ............................................................ 157 14.4. Ñâàðêà ïîä ôëþñîì ñòûêîâûõ è óãëîâûõ øâîâ .............................. 161 14.5. Ñâàðêà ïîä ôëþñîì êîëüöåâûõ øâîâ .............................................. 164 318
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж Ãëàâà 15. Òåõíîëîãèÿ àâòîìàòè÷åñêîé äóãîâîé ñâàðêè â çàùèòíûõ ãàçàõ .................................................................................. 166 15.1. Îñîáåííîñòè ñâàðêè â çàùèòíûõ ãàçàõ ............................................ 166 15.2. Ïîäãîòîâêà äåòàëåé è ðåæèìû ñâàðêè â çàùèòíûõ ãàçàõ .............. 168 15.3. Ñâàðêà íåïëàâÿùèìñÿ ýëåêòðîäîì .................................................. 170 15.4. Ðàçíîâèäíîñòè àðãîíîäóãîâîé ñâàðêè âîëüôðàìîâûì ýëåêòðîäîì ................................................................. 173 15.5. Ñâàðêà â çàùèòíûõ ãàçàõ ïëàâÿùèìñÿ ýëåêòðîäîì ........................ 175 Ãëàâà 16. Òåõíîëîãèÿ äóãîâîé ìåõàíèçèðîâàííîé ñâàðêè ....................... 180 16.1. Îáùèå ñâåäåíèÿ î òåõíîëîãèè ìåõàíèçèðîâàííîé äóãîâîé ñâàðêè ïëàâÿùèìñÿ ýëåêòðîäîì ........................................... 180 16.2. Ìåõàíèçèðîâàííàÿ ñâàðêà ïîðîøêîâîé ïðîâîëîêîé ..................... 184 16.3. Ìåõàíèçèðîâàííàÿ ñâàðêà îòêðûòîé äóãîé ñàìîçàùèòíîé ïðîâîëîêîé ........................................................................................... 185 Ãëàâà 17. Òåõíîëîãèÿ è îáîðóäîâàíèå ýëåêòðîøëàêîâîé ñâàðêè ............ 187 17.1. Îñîáåííîñòè ïðîöåññà ýëåêòðîøëàêîâîé ñâàðêè ........................... 187 17.2. Òåõíîëîãèÿ âûïîëíåíèÿ ýëåêòðîøëàêîâîé ñâàðêè ........................ 189 17.3. Îáîðóäîâàíèå äëÿ ýëåêòðîøëàêîâîé ñâàðêè ................................... 191 Ãëàâà 18. Äóãîâàÿ íàïëàâêà è ðåçêà ìåòàëëîâ ......................................... 194 18.1. Îáùèå ñâåäåíèÿ î íàïëàâêå ............................................................. 194 18.2. Ñïîñîáû è òåõíîëîãèÿ íàïëàâêè ..................................................... 196 18.3. Äóãîâàÿ ðåçêà ìåòàëëîâ ..................................................................... 203 18.4. Ïëàçìåííàÿ ðåçêà ìåòàëëîâ .............................................................. 204 ×ÀÑÒÜ III. ÎÑÎÁÅÍÍÎÑÒÈ ÑÂÀÐÊÈ ÊÎÍÑÒÐÓÊÖÈÎÍÍÛÕ ÌÀÒÅÐÈÀËÎÂ È ÏÐÎÈÇÂÎÄÑÒÂÎ ÑÂÀÐÍÛÕ ÊÎÍÑÒÐÓÊÖÈÉ Ãëàâà 19. Òåõíîëîãèÿ ñâàðêè ñòàëåé è ÷óãóíà ......................................... 206 19.1. Îáùèå ñâîéñòâà è êëàññèôèêàöèÿ ñòàëåé ....................................... 206 19.2. Ñâàðêà íèçêîóãëåðîäèñòûõ è íèçêîëåãèðîâàííûõ ñòàëåé .............. 208 19.3. Ñâàðêà ëåãèðîâàííûõ è óãëåðîäèñòûõ çàêàëèâàþùèõñÿ ñòàëåé .... 212 19.4. Ñâàðêà âûñîêîëåãèðîâàííûõ ñòàëåé è ñïëàâîâ .............................. 216 19.5. Ñâàðêà ÷óãóíà ..................................................................................... 221 Ãëàâà 20. Ñâàðêà öâåòíûõ ìåòàëëîâ è ñïëàâîâ ....................................... 225 20.1. Îáùèå ñâåäåíèÿ ................................................................................ 225 20.2. Ñâàðêà àëþìèíèÿ è åãî ñïëàâîâ ...................................................... 226 20.3. Ñâàðêà ìàãíèåâûõ ñïëàâîâ ............................................................... 233 20.4. Ñâàðêà òèòàíà è åãî ñïëàâîâ ............................................................ 235 20.5. Ñâàðêà ìåäè è åå ñïëàâîâ ................................................................. 239 Ãëàâà 21. Äåôåêòû è êîíòðîëü êà÷åñòâà ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé ............... 245 21.1. Îáùèå ñâåäåíèÿ è îðãàíèçàöèÿ êîíòðîëÿ ...................................... 245 21.2. Äåôåêòû ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé è ïðè÷èíû èõ âîçíèêíîâåíèÿ ............................................................ 246 21.3. Ìåòîäû íåðàçðóøàþùåãî êîíòðîëÿ ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé ............. 249 21.4. Ìåòîäû êîíòðîëÿ ñ ðàçðóøåíèåì ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé ................ 254 Ãëàâà 22. Òåõíîëîãè÷åñêàÿ ïîäãîòîâêà ñâàðî÷íîãî ïðîèçâîäñòâà .......... 257 22.1. Ïîíÿòèå î ñâàðî÷íîì ïðîèçâîäñòâå è åãî îñîáåííîñòè ................ 257 22.2. Êëàññèôèêàöèÿ ñâàðíûõ êîíñòðóêöèé ............................................ 259 22.3. Ðîëü, ñîäåðæàíèå è ïðèíöèïû òåõíîëîãè÷åñêîé ïîäãîòîâêè ñâàðî÷íîãî ïðîèçâîäñòâà ..................................................................... 260 319
Алматинский электромеханический колледж --- Алматинский электромеханический колледж 22.4. Òåõíîëîãè÷íîñòü ñâàðíûõ êîíñòðóêöèé è åå îòðàáîòêà ................. 262 22.5. Ðàçðàáîòêà òåõíîëîãè÷åñêèõ ïðîöåññîâ ........................................... 267 Ãëàâà 23. Ìåõàíèçàöèÿ è àâòîìàòèçàöèÿ ñâàðî÷íîãî ïðîèçâîäñòâà ...... 282 23.1. Òåõíîëîãè÷åñêîå îñíàùåíèå ïðîèçâîäñòâà ..................................... 282 23.2. Êëàññèôèêàöèÿ ñáîðî÷íî-ñâàðî÷íîé îñíàñòêè .............................. 283 23.3. Íàçíà÷åíèå è îñîáåííîñòè ñáîðî÷íî-ñâàðî÷íîé îñíàñòêè ........... 285 23.4. Ìåõàíèçàöèÿ è àâòîìàòèçàöèÿ ñâàðî÷íîãî ïðîèçâîäñòâà ............. 286 23.5. Ïîòî÷íûå ìåõàíèçèðîâàííûå è àâòîìàòè÷åñêèå ëèíèè ................ 294 23.6. Ïðîìûøëåííûå ðîáîòû äëÿ ñâàðêè ................................................. 295 Ãëàâà 24. Îðãàíèçàöèÿ òðóäà â ñâàðî÷íîì ïðîèçâîäñòâå ........................ 298 24.1. Îðãàíèçàöèÿ òåõíîëîãè÷åñêèõ è ïðîèçâîäñòâåííûõ ñëóæá ........... 298 24.2. Ðàçäåëåíèå òðóäà â ïðîèçâîäñòâå ...................................................... 300 24.3. Íîðìèðîâàíèå ñâàðî÷íûõ ðàáîò è ñåáåñòîèìîñòü èçäåëèé ........... 302 Ãëàâà 25. Îõðàíà òðóäà, ïðîòèâîïîæàðíàÿ áåçîïàñíîñòü è ýêîëîãè÷åñêàÿ çàùèòà ........................................................................ 305 25.1. Îõðàíà òðóäà è òåõíèêà áåçîïàñíîñòè ............................................. 305 25.2. Ïðîòèâîïîæàðíàÿ áåçîïàñíîñòü ....................................................... 309 25.3. Îõðàíà îêðóæàþùåé ñðåäû ............................................................... 310 Ïðèëîæåíèÿ ................................................................................................ 311 Ïðèëîæåíèå 1. Ðåæèìû íåêîòîðûõ âèäîâ ñâàðêè ................................... 311 Ïðèëîæåíèå 2. Òåõíîëîãèÿ èçãîòîâëåíèÿ êîðïóñà ðåàêòîðà ................. 312 Ñïèñîê ëèòåðàòóðû ..................................................................................... 316 Ó÷åáíîå èçäàíèå Âèíîãðàäîâ Âàñèëèé Ñåðãååâè÷ Ýëåêòðè÷åñêàÿ äóãîâàÿ ñâàðêà Ó÷åáíèê 9-å èçäàíèå, ñòåðåîòèïíîå Ðåäàêòîð Å. Â. Ñîëîâüåâà. Òåõíè÷åñêèé ðåäàêòîð Å. Ô. Êîðæóåâà Êîìïüþòåðíàÿ âåðñòêà: Â. À. Êðûæêî Êîððåêòîðû Ò. Í.Ìîðîçîâà, Ñ.Þ.Ñâèðèäîâà Èçä. ¹ 709208225. Ïîäïèñàíî â ïå÷àòü 12.08.2018. Ôîðìàò 60 ½90/16. Ãàðíèòóðà «Òàéìñ». Óñë. ïå÷. ë. 20,0.