Книга. Юрий Федорович ПодольскийСварочные работы. Электродуговая. Газовая. Холодная. Термитная. Контактная сварка
 Скачать 6.42 Mb.
|
|
сварным узлом. Сварные швы могут быть стыковыми и угловыми (рис. 17, а – г). Стыковой шов – сварной шов стыкового соединения. Угловой шов – сварной шов углового, таврового и нахлесточного соединений. Разновидностью этих типов являются швы пробочные и прорез- ные, выполняемые в нахлесточных соединениях. По форме в продольном направлении сварные швы могут быть непрерывными, пре- рывистыми, одно- и многослойными, одно- и двусторонними (рис. 17, д – к). С помощью стыковых швов образуют в основном стыковые соединения, с помощью угловых швов – тав- ровые, крестовые, угловые и нахлесточные соединения, с помощью пробочных и прорезных швов могут быть образованы нахлесточные и иногда тавровые соединения. В зависимости от формы и размеров изделия швы могут отличаться пространствен- ным положением. Швы разделяют на нижние, вертикальные, горизонтальные и потолоч- ные (рис. 17, л). Ю. Ф. Подольский. «Сварочные работы. Электродуговая. Газовая. Холодная. Термитная. Контактная сварка» 45 Горизонтальные швы выполняют на вертикальной плоскости в горизонтальном направлении. Согласно ГОСТ 11969-79, швы по положению в пространстве подразделяются на: нижние – Н и нижние в лодочку – Л; полугоризонтальные – Пг; горизонтальные – Г; полувертикальные – Пв; вертикальные – В; полупотолочные – Пп; потолочные – П. Рис. 17. Сварные швы: а – стыковые; б – угловые; в – пробочные; г – прорезные; д – непрерывные; е – пре- рывистые цепные; ж – прерывистые шахматные; з – односторонние; и – двусторонние; к – Ю. Ф. Подольский. «Сварочные работы. Электродуговая. Газовая. Холодная. Термитная. Контактная сварка» 46 многослойные (показано 2 слоя); л – основные и промежуточные пространственные поло- жения сварочных швов (I – нижнее; II – вертикальное или горизонтальное; III – потолочное); м—о – прихватки Сварные швы, применяемые для фиксации взаимного расположения, размеров и формы собираемых под сварку элементов, называются прихватками. Длина каждой при- хватки составляет от 3 до 6 толщин свариваемого металла, расстояние между ними выдер- живается от 20 до 40 толщин. Ставят прихватки с лицевой стороны соединения, очищают от шлака, а при сварке полностью удаляют или полностью переплавляют. На коротких и сред- них швах прихватки расставляют от центра к краям, поочередно в каждую сторону (рис. 17, м). На длинных швах поступают наоборот: прихватывают вначале края, затем центр и пооче- редно с каждой стороны двигаются от краев к центру (рис. 17, н). При кольцевых швах (рис. 17, о) прихватки ставят попеременно по главным координатным осям (под 90°), а при необходимости – и по дополнительным диагоналям (под 45°). Стыковые швы, как правило, выполняют непрерывными; отличительным признаком для них обычно служит форма разделки кромок 15 соединяемых деталей в поперечном сече- нии (рис. 18, а – е). По этому признаку различают следующие основные типы стыковых швов: с отбор- товкой кромок (применяются при газовой сварке тонкого металла); без разделки кромок – односторонние (при толщине свариваемых деталей 1–6 мм) и двусторонние (при толщине деталей 3–8 мм); с разделкой одной кромки – односторонней, двусторонней (до 60 мм); с прямолинейной или криволинейной формой разделки; с односторонней разделкой двух кро- мок; с V-образной разделкой; с двусторонней разделкой двух кромок; Х-образной разделкой (с толщиной деталей до 120 мм). Разделка может быть образована прямыми линиями (скос кромок) либо иметь криволинейную форму (U-образная разделка). Угловые швы различают по форме подготовки свариваемых кромок в поперечном сече- нии и сплошности шва по длине (рис. 18, ж – и). По форме поперечного сечения швы могут быть без разделки кромок (при толщине свариваемых деталей от 2 до 30 мм), с односторонней разделкой кромки (3—60 мм), с дву- сторонней разделкой кромок (до 100 мм). 15 Разделка кромок – придание кромкам, подлежащим сварке, необходимой формы. Ю. Ф. Подольский. «Сварочные работы. Электродуговая. Газовая. Холодная. Термитная. Контактная сварка» 47 Рис. 18. Подготовка кромок стыковых (а – е) и угловых (ж – и) швов: а – с отбортовкой кромок; б – без разделки кромок; в – с разделкой одной кромки; г – с односторонней разделкой двух кромок; д – с Х-образной разделкой двух кромок: е – с U- образной разделкой; ж – без разделки; з – с односторонней разделкой; и – с двусторонней разделкой; к – конструктивные элементы разделки По протяженности угловые швы могут быть непрерывными и прерывистыми, с шах- матным и цепным расположением отрезков шва (рис. 17, д—ж). Тавровые, нахлесточные и угловые соединения могут быть выполнены отрезками швов небольшой протяженности – точечными швами. Пробочные швы по своей форме в плане (вид сверху) обычно имеют круглую форму и получаются в результате полного проплавления верхнего и частичного проплавления ниж- него листов (их часто называют электрозаклепками) либо путем проплавления верхнего листа через предварительно проделанное отверстие. Прорезные швы, обычно удлиненной формы, получают путем приварки верхнего (накрывающего) листа к нижнему угловым швом по периметру прорези. В отдельных слу- чаях прорезь может заполняться полностью. Подготовку кромок при ручной сварке регламентирует ГОСТ 5264-80. Чаще всего при- ходится разделывать кромки при сварке металла большой толщины. Форму разделки кромок и их сборку под сварку характеризуют четыре основных конструктивных элемента: зазор b, притупление с, угол скоса кромки β и угол разделки кромок α, равный β или 2β (рис. 18, Ю. Ф. Подольский. «Сварочные работы. Электродуговая. Газовая. Холодная. Термитная. Контактная сварка» 48 к). Стандартный угол разделки кромок в зависимости от способа сварки и типа соединения изменяется в пределах от 45±2° до 12±2°. Тип разделки и величина угла разделки кромок определяют количество необходимого дополнительного металла для заполнения разделки, а значит, производительность сварки. Так, например, Х-образная разделка кромок по сравне- нию с V-образной позволяет уменьшить объем наплавленного металла в 1,6–1,7 раза. Умень- шается время на обработку кромок. Правда, в этом случае возникает необходимость вести сварку с одной стороны шва в неудобном потолочном положении или кантовать сваривае- мые изделия. Притупление кромки, т. е. нескошенная часть торца кромки, с обычно составляет 2±1 мм и выбирается в зависимости от толщины свариваемого металла. Его назначение – обес- печить правильное формирование шва и предотвратить прожоги в корне шва. Зазор b обычно равен 1–2 мм (допускается до 5 мм), так как при принятых углах разделки кромок нали- чие зазора необходимо для провара корня шва. Чем больше зазор, тем глубже проплавление металла. Рис. 19. Виды сварных швов: а – плоский; б – выпуклый; в – вогнутый; г – стыковой; д – угловой; е – ширина шва; h – глубина проплавления; g – выпуклость (усиление) шва; а – толщина шва; k – катет шва Основными геометрическими параметрами сварных швов являются: при стыковых соединениях – ширина, выпуклость и глубина проплавления шва; при угловых, тавровых и нахлесточных соединениях – ширина, толщина и катет шва (рис. 19, г – д). Глубина проплавления стыкового шва (h) – наибольшая глубина расплавления основного металла в сечении шва. Толщина углового шва (а) – наибольшее расстояние от поверхности углового шва до точки максимального проплавления основного металла. Катет углового шва (k) – кратчайшее расстояние от поверхности одной из сваривае- мых частей до границы углового шва на поверхности второй свариваемой части. При сим- метричном угловом шве за расчетный катет принимается любой из равных катетов, при несимметричном шве – меньший. Выпуклость сварного шва (g) – выпуклость шва, определяемая расстоянием между плоскостью, проходящей через видимые линии границы сварного шва с основным метал- лом, и поверхностью сварного шва, измеренного в месте наибольшей выпуклости. Основным показателем формы швов является коэффициент формы сварного шва (ψ). Для стыкового шва этот коэффициент равен отношению ширины шва к глубине про- Ю. Ф. Подольский. «Сварочные работы. Электродуговая. Газовая. Холодная. Термитная. Контактная сварка» 49 плавления ; для углового шва – отношению ширины к толщине шва . Форма и размеры сварного шва существенно влияют на качество сварного соединения. При руч- ной сварке покрытыми электродами коэффициент формы провара колеблется в пределах ψ = 1,0–2,5. Таким образом, по форме наружной поверхности стыковые швы могут быть нормаль- ными (плоскими), выпуклыми (с усилением) или вогнутыми (рис. 19, а – в). Причем вогну- тость стыковых швов недопустима, это является серьезным браком сварки. Угловые швы выполняют выпуклыми, плоскими, вогнутыми. Вогнутость угловых швов при сварке во всех пространственных положениях допускается не более 3 мм. Выпук- лость (усиление) сварных швов допускается не более 2 мм при сварке в нижнем положении и не более 3 мм при сварке в остальных положениях. Допускается увеличение усиления свар- ных швов, выполненных в вертикальном, горизонтальном и потолочном положениях, на 1 мм при толщине основного металла до 26 мм и на 2 мм при толщине основного металла свыше 26 мм. Сварные соединения с выпуклыми (стыковыми и угловыми) швами лучше работают на статическую нагрузку. Но швы с чрезмерным усилением нежелательны по двум причи- нам: из-за повышенного расхода электродов и электрической энергии, а также вследствие концентрации напряжений в точках пересечения поверхности шва с основным металлом. Сварные соединения с плоскими (стыковыми и угловыми) и вогнутыми (угловыми) швами лучше работают на переменную и динамическую нагрузку, так как нет резкого пере- хода от основного металла к сварному шву. В противном случае создается концентрация напряжений, от которых может начаться разрушение сварного соединения. Для всех типов швов важны полный провар кромок соединяемых элементов и внеш- няя форма шва как с лицевой, так и с обратной стороны. В стыковых, особенно односторон- них, швах трудно проваривать кромки притупления на всю их толщину без специальных приемов, предупреждающих прожог и обеспечивающих хорошее формирование обратного валика. Важное значение также имеет образование плавного перехода металла лицевого и обратного валиков к основному металлу, так как это обеспечивает высокую прочность соеди- нения при динамических нагрузках. В угловых швах бывает трудно проварить корень шва на всю его толщину, и тогда рекомендуется вогнутая форма поперечного сечения шва с плав- ным переходом к основному металлу. Это снижает концентрацию напряжений в месте пере- хода и повышает прочность соединения при динамических нагрузках. Ю. Ф. Подольский. «Сварочные работы. Электродуговая. Газовая. Холодная. Термитная. Контактная сварка» 50 Ручная электродуговая сварка Дуговая сварка металлическими электродами с покрытием благодаря простоте и мобильности применяемого оборудования остается одним из самых распространенных методов, используемых при изготовлении сварных конструкций. Ю. Ф. Подольский. «Сварочные работы. Электродуговая. Газовая. Холодная. Термитная. Контактная сварка» 51 Оборудование и одежда для ручной электросварки Выбор сварочного аппарата В зависимости от рабочей силы тока сварочные аппараты делят на бытовые (до 200 А), полупрофессиональные (200–300 А) и профессиональные (от 300 А). При выборе аппарата обязательно нужно учитывать и такие показатели, как его производительность, вес, время работы без перерыва и то, какой материал вы будете сваривать. Для бытовых нужд выбирают компактные переносные модели: ими можно пользоваться и в квартире, и на даче, и в гараже. Сварочное оборудование бывает нескольких видов: генераторы (агрегаты), трансфор- маторы, полуавтоматы, сварочные выпрямители, инверторы. Каждый из этих аппаратов обладает плюсами и минусами. Сварочными генераторами называют сложные электромеханические устройства, которые сами вырабатывают электричество, поэтому их можно использовать на неэлек- трифицированных объектах: в строящемся доме, гараже, на только что купленном дачном участке. Главный их недостаток – большие размеры, огромный вес и трудоемкость обслу- живания. К тому же они весьма недешевы. Сварочные трансформаторы переменного тока, пожалуй, наиболее простые, недо- рогие и распространенные из всех видов сварочных аппаратов. Как и большинство осталь- ных бытовых сварочных аппаратов, они используют плавящиеся электроды. Применяются, как правило, для сварки низколегированных сталей. Качественно изготовленный трансфор- матор исключительно надежен и не требует специального обслуживания. Но сварка на пере- менном токе отличается невысоким качеством и требует определенных навыков от свар- щика. Кроме того, сварочные трансформаторы обладают немалыми габаритами и весом. Сварочные выпрямители представляют собой те же трансформаторы переменного тока, оснащенные выпрямительным блоком и иногда регулирующим устройством. Более сложное устройство потребляет больше электроэнергии и намного тяжелее. Зато постоян- ный ток обеспечивает более качественную и комфортную работу. Достоинствами свароч- ных выпрямителей является также возможность сваривать не только черные, но и цветные металлы и сплавы, а также меньшая стоимость по сравнению с более сложными аппаратами. Сварочные полуавтоматы тоже выполнены на базе трансформаторов. Их особенно- стью является то, что сварка осуществляется не электродами, а специальной проволокой в газовой среде (обычно применяется аргон или углекислый газ). Есть модели, которые поз- воляют работать даже без газа (в этом случае необходимо использовать специальную флю- совую проволоку). Такие аппараты позволяют варить сталь, в том числе нержавейку, а также алюминий. Свариваемый металл определяет материал проволоки и используемый газ: для железа лучше всего подойдет углекислый газ, для алюминия – аргон. Сварочная проволока по шлангу автоматически подается в сварочную горелку, обеспе- чивая ровный хорошо защищенный от коррозии шов. Такая сварка получила широкое рас- пространение в ремонте автомобилей. Недостатком по сравнению со сварочными выпрями- телями можно считать большой вес и габариты, высокую цену и сложную конструкцию, включающую роликовый механизм подачи проволоки. Кроме того, требуется наличие газо- вого баллона. Номинальный срок службы сварочных полуавтоматов – 5 лет со сменой сва- рочной горелки через каждые полгода. Сварочные инверторы, пожалуй, наиболее популярная сегодня категория сварочных аппаратов. Принцип их работы таков: переменный ток от потребительской сети частотой 50 Гц выпрямляется и сглаживается фильтром, затем полученный постоянный ток преобра- зуется инвертором снова в переменный, но уже высокой частоты (20–50 кГц). Затем высо- кое переменное напряжение высокой частоты понижается до 70–90 В, а сила тока соответ- Ю. Ф. Подольский. «Сварочные работы. Электродуговая. Газовая. Холодная. Термитная. Контактная сварка» 52 ственно повышается до необходимых для сварки 100–200 А. Высокая частота сварочного тока позволяет добиться значительных преимуществ сварочного инвертора перед другими источниками питания сварочной дуги – малых габаритов и веса, высокого КПД источника питания (порядка 90 %). Дуга в данном случае получается очень устойчивой, сварной шов выходит гораздо ровнее, чем у моделей трансформаторного типа. Но у инверторов есть и недостатки: прежде всего высокая стоимость по сравнению с другими типами сварочных аппаратов, а также требовательность к качеству питания – при скачках или просадках напряжения, что в нашей действительности является распро- страненным явлением, инвертор может быстро выйти из строя. Инверторы боятся пыли, поэтому производители рекомендуют хотя бы дважды в год чистить аппарат изнутри. Инвер- торы не любят мороза, и при температуре ниже –15 °C их эксплуатация не всегда возможна. Ремонтопригодность этого оборудования весьма низкая – сложная электронная схема не поддастся неспециалисту, настройка ее требует специального измерительного оборудова- ния, а стоимость ремонта в мастерской составит минимум треть цены всего аппарата. Осо- бенно страдают подобным поведением недорогие инверторы родом из азиатских стран. Более надежные аппараты солидных торговых марок стоят существенно дороже. И еще одна особенность: длина каждого из сварочных кабелей инвертора не должна превышать 2,5 м. В частном секторе соседи, у которых подвод электричества чаще всего осуществляется разными фазами, могут скооперироваться и приобрести трехфазный сварочный источник. Плата за электроэнергию и нагрузка на сеть в этом случае будут распределяться поровну, качество сварки возрастет, а специально подключать трехфазное электроснабжение, что весьма хлопотно и недешево, при этом не нужно. При выборе того или иного аппарата следует учитывать также следующие соображе- ния. Все сварочные аппараты обладают такой характеристикой, как продолжительность включения (ПВ), или процент времени непрерывной работы при определенном токе (ПН). Это показатель времени непрерывного горения дуги, которое может обеспечить конкрет- ная модель сварочного оборудования в течение условного 10-минутного цикла. Например, в паспорте указано, что для тока 160 А ПВ = 30 %. Это значит, что аппарат будет работать 3 мин (10 мин × 30 %), а на 7 мин придется сделать перерыв. Поэтому не следует покупать аппарат с номинальным током 120 А и ПВ, равной 20 %, который перегреется через один- два электрода. К тому же многие производители занижают условия измерений, например понижают температуру окружающей среды или берут 5-минутный интервал. В результате аппарат либо не обеспечивает нужный ток, либо работает с перегрузкой, перегревается и выходит из строя. Всегда необходимо иметь запас по току (мощности), поэтому оптималь- ные параметры аппарата для большинства бытовых работ – 160 А и ПВ не менее 40 %. Если необходимо работать длительное время, нужно приобретать сварочный аппарат с еще более высоким ПВ. Большинство моделей сварочных аппаратов работают при напряжении в пределах 220 В ±10 %, т. е. до 198 В. Некоторые модели устойчиво работают при падении напряжения до 20 % (176 В). Это имеет большое значение для районов с пониженным напряжением в сети. Кроме того, следует уточнить электропитание на территории, где предстоит работать: однофазное (220 В) или трехфазное (380 В). Ю. Ф. Подольский. «Сварочные работы. Электродуговая. Газовая. Холодная. Термитная. Контактная сварка» 53 В зависимости от вида и толщины металла, с которым придется работать, определяется вид и мощность сварочного аппарата (и, соответственно, его стоимость). Если работать предстоит на высоте, постоянно перемещать сварочный аппарат, лучше всего приобретать легкие и небольшие аппараты. Если всё это не важно, лучше выбрать аппарат с большим количеством возможностей. |