Лекции по сварке. Сущность процесса сварки. Определение сварки
![]()
|
1 2 21. УСТРОЙСТВО СВАРОЧНОГО ВЫПРЯМИТЕЛЯСварочный выпрямитель – это аппарат, преобразующий переменный ток сети в постоянный ток для сварки.Устройство сварочного выпрямителя (с трансформатором с подвижными обмотками)Сварочный выпрямитель для дуговой сварки, как правило, состоит из силового трансформатора, выпрямительного блока, пускорегулирующей, измерительной и защитной аппаратуры.Типовая функциональная блок-схема выпрямителя для сварки плавящимся электродомСиловой трансформатор преобразует энергию силовой сети в энергию, необходимую для сварки, а также согласует значения напряжений сети с выходным напряжением. В однопостовых выпрямителях используют преимущественно трехфазные трансформаторы, поскольку однофазные одно- и двухполупериодные схемы выпрямления приводят к существенным пульсациям выходного напряжения, которые ухудшают качество сварных соединений. Регуляторы тока (или регуляторы напряжения) используются для формирования жесткой или падающей внешней характеристики. Они позволяют установить режим сварки и соответствующее значение сварочного тока. Выпрямительный блок в основном собирают по трехфазной мостовой схеме, реже – по однофазной мостовой двухполупериодного выпрямления. При трехфазной мостовой схеме обеспечивается более равномерная загрузка трехфазной силовой сети и достигаются высокие технико-экономические показатели. В качестве полупроводников применяются селеновые или кремниевые вентили. Виды сварочных выпрямителейВ зависимости от конструкции силовой части сварочные выпрямители подразделяют на следующие виды:
Сварочные выпрямители также классифицируют по типу формируемых вольт-амперных характеристик. При механизированной сварке под флюсом или в защитном газе в сварочных аппаратах с саморегулированием дуги используют однопостовые выпрямители с жесткими внешними характеристиками. Обычно в таких выпрямителях применяется трансформатор с нормальным магнитным рассеянием. Возможные способы регулирования сварочного напряжения:
При ручной дуговой сварке применяют выпрямители с падающими внешними характеристиками. В конструкциях российских аппаратов используют следующие способы формирования характеристик:
22. ВЫБОР ПАРАМЕТРОВ РЕЖИМА РУЧНОЙ ДУГОВОЙ СВАРКИРежим дуговой сварки — совокупность факторов, обеспечивающих получение сварочного шва хорошего качества и заданных размеров. К таким факторам относятся род и полярность сварочного тока, его величина, тип и марка электрода, его диаметр, напряжение на дуге, положение шва в пространстве, скорость сварки. Род сварочного тока — постоянный или переменный — и его полярность зависит от марки и толщины свариваемого металла; эти данные приводятся в таблицах с характеристиками различных марок электродов. Тип и марку электрода можно также выбрать по этим таблицам. Диаметр электрода в зависимости от толщины свариваемых деталей можно выбрать по таблице. Величина диаметра электрода в зависимости от толщины свариваемого металла
При сварке многослойных швов первый шов сваривают электродом диаметром не более 4 мм, а при диаметре электрода большем этого может быть непровар корня шва. Диаметр электрода при сварке вертикальных швов не более 5 мм, потолочных — не более 4 мм независимо от толщины свариваемого металла. При выборе диаметра электрода для сварки угловых и тавровых соединений принимается во внимание катет шва. Диаметр электрода при катете шва — 3...5-3...4 мм, при катете 6...8-4...5 мм. Величина сварочного тока в зависимости от диаметра электрода печатается на упаковке электродов. Для сварки в нижнем положении величину сварочного тока можно определить по формуле: Iсв = (40...60)d, где Iсв — величина сварочного тока, А; 40...60 — коэффициент, зависящий от типа и диаметра электрода; d — диаметр электрода, мм. При сварке конструкционных сталей:
где Iсв — величина сварочного тока, A; d — диаметр электрода, мм. Величина сварочного тока зависит как от диаметра электрода, так и от длины его рабочей части, состава покрытия, его положения в пространстве сварки. Количество наплавленного при сварке металла зависит от величины сварочного тока: Q = αнIсвt, где Q — количество наплавленного металла, г; αн — коэффициент наплавки, г/(А•ч); Iсв — сварочный ток, А; г — время сварки, ч. Но при сварочном токе, недопустимом для данного диаметра электрода, электрод быстро перегревается, что приводит к снижению качества шва и разбрызгиванию металла. При недостаточной величине сварочного тока дуга неустойчива, в шве могут быть непровары. Напряжение дуги изменяется в интервале 16...30 В. 23. СТРОЕНИЕ СВАРНОГО СОЕДИНЕНИЯ В процессе сварки в зоне расплавленного металла происходит в миниатюре металлургический процесс: расплавленный металл электрода и изделия перемешивается, затем в него добавляется шихта, содержащая легирующие добавки из обмазки электрода. Далее при остывании идет кристаллизация расплавленного металла. На границе шва металл изделия претерпевает химические и структурные изменения, которые могут ухудшить его первоначальные свойства. Однако современные способы сварки позволяют, благодаря рациональному выбору типа электрода и его обмазки, а также режиму сварки, получать прочность сварного соединения не меньшую, чем прочность основного металла. На рисунке показано строение сварного шва. Наплавленный металл 2 получается в результате перевода присадочного и частично основного металлов в жидкое состояние, образования жидкой сварочной ванночки и последующего затвердевания, в процессе которого расплавленный металл соединяется с основным 1. В узкой зоне сплавления 3 кристаллизуются зерна, принадлежащие основному и наплавленному металлу. В сварном шве образуется зона термического влияния 4, которая располагается в толще основного металла. В этой зоне под влиянием быстрого нагрева и охлаждения в процессе сварки изменяется лишь структура металла, а его химический состав остается неизменным.
а б Структура сварного шва: а – строение сварного шва; б – структурные превращения малоуглеродистой стали в зоне термического влияния. Зоны: I – неполного расплавления; II – перегрева; III – нормализации; IY – неполной перекристаллизации; Y – рекристаллизации; YI – синеломкости Строение сварного шва сразу после затвердевания и распределения температуры в малоуглеродистой стали показано на рис. 1.1 б. Зона I примыкает непосредственно к металлу шва. Основной металл на этом участке в процессе сварки частично расплавляется и представляет собой смесь твердой и жидкой фаз. Наплавленный металл имеет столбчатое крупнозернистое строение, характерное для литой стали. Если наплавленный металл или соседний с ним участок был сильно перегрет, то при охлаждении на этом участке (зона II) зерна основного металла образуют грубоигольчатую структуру. Металл этой зоны обладает повышенной хрупкостью и является слабым местом сварного соединения. В зоне III температура металла не превышает 11000 С. Здесь наблюдается структура нормализованной стали с характерным и мелкозернистым строением. Металл в этой зоне имеет более высокие механические свойства, чем металл I и II зон. В зоне IY происходит неполная перекристаллизация стали, нагретой до температуры, лежащей между критическими точками. На этом участке после охлаждения наряду с крупными зернами феррита образуются мелкие зерна феррита и перлита. Металл этой зоны также обладает высокими механическими свойствами. В зоне Y структурных изменений стали не происходит, если сталь перед сваркой не подвергалась пластической деформации. В противном случае на этом участке наблюдается рекристаллизация. В зоне YI сталь не претерпевает видимых структурных изменений. Но на этом участке наблюдается снижение ударной вязкости. 24. ОСНОВНЫЕ ВИДЫ ТРАВМАТИЗМА ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ ЭЛЕКТРОСВАРОЧНЫХ РАБОТ При электросварочных работах возможны следующие виды производственного травматизма:
25. ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ СВАРОЧНЫХ РАБОТ Во избежание поражения электрическим током необходимо соблюдать следующие условия:
Защита зрения и открытой поверхности кожи от лучей электрической дуги. Горение сварочной дуги сопровождается излучением видимых ослепительно ярких световых лучей и невидимых ультрафиолетовых и инфракрасных лучей. Яркость видимых лучей значительно превышает норму, допускаемую для человеческого глаза, и поэтому, если смотреть на дугу не вооружённым глазом, то она производит ослепляющее действие. Ультрафиолетовые лучи даже при кратковременном действии в течение нескольких секунд вызывают заболевание глаз, называемое электрофтальмией. Оно сопровождается острой болью, резью в глазах, слезотечением, спазмами век. Продолжительное облучение ультрафиолетовыми лучами вызывает ожоги кожи. Инфракрасные лучи при длительном воздействии вызывают помутнение хрусталиков глаза (катаракту), что может привести к временной частичной и даже полной потере зрения. Тепловое действие инфракрасных лучей вызывает ожоги кожи лица.
Защита от брызг металла и шлака. В процессе сварки и при уборке и обивке шлака капли расплавленного металла и шлака могут попасть в складки одежды, карманы, ботинки, прожечь одежду и причинить ожоги.
Защита от отравлений вредными газами. Особенное загрязнение воздуха вызывает сварка электродами. Состав пыли и газов определяется содержанием покрытия, составом свариваемого электродного (или присадочного) металла. При автоматической сварке количество газов и пыли значительно меньше, чем при ручной сварке.
1 2 |