Привет студент

Дуговой резкой называют процесс выплавления металла, нагреваемого дугой и вытекающего из полости реза. Для обеспечения и ускорения дуговой резки процесс ведут при вертикальном или наклонном положении разрезаемого изделия, так как при этом вытекание расплавляемого металла облегчается.

Дуговая резка по сравнению с газовой имеет ряд недостатков: широкий рез, неровность его краев, натеки на нижнем крае реза, поэтому ее применение сравнительно ограниченно. Дуговую резку применяют в тех случаях, когда металл не поддается газовой резке, когда отсутствует оборудование для резки газом или в случае таких работ, как разделка лома, отрезка литников и т. п. Для увеличения производительности применяют выдувание расплавляемого металла сжатым воздухом.

Дуговую резку можно производить и угольным, и металлическим электродом.

Резку угольной дугой ведут на постоянном токе нормальной полярности. Применение графитовых электродов позволяет пользоваться большими силами тока, чем в случае угольных. Для получения спокойной, хорошо направленной дуги применяют держатели, снабженные соленоидами.

Электрохимической дуговой называется сварка, при которой нагрев металла производят электрической дугой, а также теплом, выделяющимся при химических процессах.

Атомно-водородная сварка. Атомно-водородной сваркой называется сварка, в процессе которой нагревание металла производят дугой косвенного действия, а также теплом, выделяющимся при образовании из атомного водорода молекул этого газа по реакции 2Н»« Н2 + 100 600 кал. Водород, который подводится к электрической дуге из баллона, находится в обычном молекулярном состоянии. Под влиянием высокой температуры дуги происходит диссоциация молекулярного водорода Н₂«»2Н —100 600 кал. Соприкасаясь со сравнительно холодной поверхностью металла и с не расщепленными молекулами водорода, атомный водород (Н) опять переходит из атомной формы в молекулярную (Н₂). При этом происходит выделение ранее поглощенного тепла. В результате получается пламя с очень высокой температурой — около 3700°, которое и используется для плавления — сварки металла.

При этом способе сварки дуга возбуждается между двумя угольными или вольфрамовыми электродами (чаще применяют вольфрамовые электроды), поставленными один к другому под углом 45—60°. Так как температура плавления вольфрама около 3600°, а нагрев электродов достигает не больше 3000°, то вольфрамовые электроды не плавятся, а только «распыливаются» в процессе работы дуги.

Способность образовывать большое количество тепла объясняет, почему некоторые гомойотропные животные могут добывать пищу и размножаться при низких температурах, от —20° до —50°. Это относится к пингвинам, белым медведям и др. Высшие же растения и пойкилотермные животные, как правило, не могут жить при очень низких температурах. Способностью же жить и размножаться при температурах от +5° до —2° обладают многие морские растительные и животные организмы. Их количество огромно, если мы учтем, что 90% воды Мирового океана имеет эту температуру. Именно из воды Северного Ледовитого океана и вод Антарктики были выделены психрофильные микроорганизмы, растущие при температурах от —6° до —9°. Нивальная (снежная) флора и фауна, обитающая в Гималаях на высоте 6000 м, также способна существовать, не впадая в анабиотическое состояние, при —5° и даже при — 17°. Это относится к жуку Astgobius ап-gustratus, снежной мухе (Chiona), некоторым видам ногохвостки и наукам (Hypogastra, Poistoma).

Для защиты наплавленного металла от воздействия окружающего воздуха дуговую электросварку иногда производят в струе защитного газа. Этот способ впервые был разработан Н. Н. Бенардосом.

Сущность способа дуговой сварки в струе защитного газа заключается в том, что на дугу и свариваемое место направляется струя газа, защищающего металл от воздействия воздуха. На фиг. 382, а представлена схема такой сварки.

В качестве защитного газа можно применять водород, гелий, аргон, различные газовые смеси; в случае применения водорода для зажигания дуги требуется несколько повышенное напряжение, чем при зажигании в воздухе.

В случае применения в качестве защитного газа смеси водорода с окисью углерода пользуются жидким метанолом. Метанол кипит при 66° и при 70° разлагается на водород и окись углерода. Жидкий метанол удобен для перевозки и хранения. Газовую смесь водорода и азота получают разложением аммиака при 600°.

 

Впервые подводная дуговая сварка была разработана и применена в России. Первые опыты по ее применению были проведены акад. К. К. Хреновым еще в 1932 г. Акад. Хреновым разработана и первая рецептура для изготовления электродов для подводной сварки. Условием возможности получения хорошей сварки под водой является применение электродов специального состава, покрытых водонепроницаемым слоем. Электроды, покрытые соответствующей обмазкой, состоящей, например, из мела, железного сурика, жидкого стекла и воды, после их просушки проваривают в парафине, охлаждают и снова погружают в парафин в вертикальном положении; получаемая после такой обработки толщина парафина на поверхности электрода составляет 0,1—0,2 мм.

При подводной сварке применяют ток несколько большей силы, чем при сварке на воздухе.

Подводную сварку применяют при гидротехнических работах, при ремонте подводных частей судов.

Подводные сварочные работы затруднены плохой видимостью места сварки из-за распыления в воде дугой частиц металла и окислов.

Автоматической дуговой сваркой называют механизированный процесс дуговой сварки, в котором управление дугой и подачу присадочного материала производят специальными механизмами.

При ручной сварке максимальная доля стоимости работы приходится на рабочую силу и сравнительно небольшую часть составляют расходы на электроды и электроэнергию. Кроме того, что ручная сварка дорога, она не может давать такого однородного и высокого по качеству шва, как автоматическая. Наконец, автоматическая сварка в 2—3 раза производительнее ручной.

Преимущества механизации процесса дуговой сварки были понятны и изобретателям ее —- Бенардосу и Славянову, и ими были построены первые образцы электросварочных автоматов.

Автоматическую сварку применяют при массовом или крупносерийном производстве однородных сварочных работ.

Сварка металлическим электродом. Увеличение производительности при механизированной сварке достигается: 1) отсутствием необходимости смены электродов, так как электродный материал подается в виде проволоки, поступающей с мотка; 2) возможностью значительно повышать силу сварочного тока, что увеличивает скорость наплавки присадочного материала.

Выбор силы тока. Для получения хорошего сварного шва прежде всего должна быть правильно выбрана сила тока, определяемая в зависимости от ряда условий. Чем больше толщина свариваемого металла, тем больше должна быть сила тока; об этой зависимости можно судить по графику, приведенному на фиг. 371.

В зависимости от толщины свариваемого металла выбирают диаметр электрода, а в зависимости от диаметра электрода берут силу тока.

На выбор силы тока влияет также химический состав свариваемого металла так, например, при сварке специальных сталей, имеющих пониженную теплопроводность, силу тока берут на 10—20% ниже, чем при сварке обыкновенной углеродистой стали.

При выборе силы тока следует учитывать характер сварного соединения; например, при стыковом соединении потребная сила тока меньше, чем при тавровом, так как в последнем случае потерь тепла в основном металле будет больше.

Сила переменного тока берется на 10% больше по сравнению с постоянным.

Применяемые при дуговой сварке электроды могут быть угольными и металлическими.

Угольные электроды. Угольными называют электроды собственно угольные и графитовые. Их применяют при сварке по способу Бенардоса, а также при дуговой резке и наплавке металлов. Угольные электроды готовят в виде стержней диаметром от 8 до 30 мм и длиной от 200 до 300 мм. Так как удельное сопротивление графитовых электродов значительно меньше, чем электродов собственно угольных, то при работе с графитовыми электродами можно пользоваться большей силой тока; например, при диаметре электродов 10 мм в случае угольного электрода допускаемая сила тока около 73 а, а при графитовом— около 200 а.

Металлические электроды, применяемые при ручной сварке, представляют собой проволочные стержни длиной 300—450 мм, которые обычно покрывают особым составом — обмазкой; электроды для автоматической дуговой сварки выпускаются в виде мотков проволоки (голой, не обмазанной). Проволоку для изготовления электродов выпускают диаметрами от 1 до 12 мм. Наибольшее применение имеют электроды диаметром от 4 до 8 мм. Металлические электроды являются присадочным материалом при дуговой сварке.

Источник питания сварочной дуги должен быть рассчитан на работу, в процессе которой имеют место часто повторяющиеся короткие замыкания цепи. Зажигание дуги начинается с короткого замыкания; при работе с металлическими электродами расплавленные капли материала электрода периодически (10—40 капель в секунду) накоротко замыкают промежуток между основным металлом и электродом; кроме того, колебания силы тока в процессе работы вызываются изменением длины сварочной дуги, размер которой сварщик не может держать все время одинаковым. Поэтому генераторы, питающие сварочную дугу должны быть построены так; чтобы обеспечивать ограничение силы тока короткого замыкания. Такому требованию удовлетворяют генераторы, имеющие падающую статическую (внешнюю) характеристику. Чем круче характеристика генератора, тем меньше меняется сила тока с изменением напряжения. На фиг. 359 показаны две характеристики с разными углами наклона. Характеристика l при колебании напряжения от v₁ до v₂ дает колебания силы тока в пределах а1 b1. Кроме того, у генератора с более крутой характеристикой ток короткого замыкания сравнительно немного превышает рабочий ток.

Для получения шва хорошего качества необходимо, чтобы источник питания током легко реагировал на все изменения режима дуги. Динамические качества источника тока характеризуются временем, в течение которого напряжение источника возрастает от нуля при коротком замыкании до напряжения холостого хода; оно не должно превышать 0,3 сек., при этом восстановление напряжения до 25 в должно происходить не более чем за 0,05 сек. Время восстановления напряжения холостого хода в ряде современных сварочных генераторов постоянного тока не превышает 0,02 сек.

Сущность процесса дуговой электросварки заключается в том, что для расплавления свариваемых деталей и присадочного материала используется тепло, развиваемое электрической дугой, возникающей в свариваемом месте или подводимой к нему извне.

Способы дуговой электрической сварки, следовательно, можно разделить на две основные группы:

1) сварка дугой прямого действия и

2) сварка дугой косвенного действия.

В первом случае изделие включается в электрическую сварочную цепь и дуга возбуждается и горит между изделием и электродом.

Во втором случае дуга горит между двумя электродами, и источник сварочного тока к изделию не присоединяется.

И в первом, и во втором случаях можно применять как металлические, так и угольные электроды. Следовательно, по материалу применяемых для сварки электродов может иметь место:

1) сварка угольным (или двумя угольными) электродом и

2) сварка металлическим электродом (или двумя металлическими электродами) .