Сварка

а) в аргонодуговой установке УДГ-301: источнику питания и осциллятору;

горелкам, баллонам для аргона, запорной и регулирующей арматуре и контрольно-измерительным приборам;

б) в полуавтомате ПДГ-305:

источнику питания и механизму подачи сварочной проволоки; горелкам, баллонам для CO2, осушителям, запорной и другой

арматуре, контрольно-измерительным приборам.

10

1

4

Рис. 3.3. Упрощенная схема сварочного полуавтомата в среде СО2

Необходимо также выписать технические характеристики и энергетические показателиустановки УДГ-301 иполуавтомата ПДГ-305, ознакомиться с правилами их подключения и безопасной работы на них.

3. Техника и режимы дуговой сварки в защитных газах

Изучениетехникивыполнениясваркиразличныхшвовнаустановке УДГ-301 и полуавтомате ПДГ-305 производится под руководством учебного мастера.

31

Ручная аргонодуговая сварка

Аргонодуговойсваркой выполняютшвыстыковых, тавровых иугловых соединений. Сварку неплавящимся электродом применяют, как правило, притолщинеметалла0,5…6 мм. Притолщинелистовдо2,5 мм рекомендуется сварку производить с отбортовкой кромок. При зазоре 0,1…0,5 ммможносвариватьтонколистовойметаллтолщиной0,5…4 мм без отбортовки и разделки кромок. Листы толщиной 4…12 мм сваривают в стык с V-образной разделкой кромок при угле разделки 50…70°. Допустимый зазор в стыке составляет не более 1,0 мм.

Демонстрация аргонодуговой сварки производится учебным мастеромнапримересваркиалюминиевогосплававследующейпоследовательности:

подготовка пластин к сварке (записать марку сплава и операции подготовки);

выборрежимасваркисовместносостудентамипотаблицам, представленным в лаборатории;

настройка установки на заданный режим сварки; сварка пластин в нижнем положении.

Во время демонстрации процесса сварки необходимо наблюдать за формированием металла шва, движениями горелки и присадочного прутка, записать режим сварки (диаметр электрода, диаметр выходного отверстия сопла горелки, силу тока, напряжения, расход газа), время горения дуги. После сварки следует визуально оценить качество сварного соединения.

Механизированная дуговая сварка в углекислом газе

Сваркувуглекисломгазепроизводятпочтивовсехпространственных положениях. Листовой металл из углеродистых и низкоуглеродистых сталей толщиной 0,6…1,0 мм сваривают с отбортовкой кромок. Листы толщиной 1,0…8,0 мм сваривают без разделки кромок, но с зазоромдо1,0 мм. Притолщинахметаллаболее8,0 ммтребуетсяV-образная разделка кромок.

Изучение техники выполнения дуговой сварки производится путемдемонстрацииучебныммастеромпроцессасварки. Учебныймастер осуществляет:

подборсовместносостудентамирежимасваркидлясталиСт3сп по таблицам ;

32

наплавку валика в нижнем положении на пластину 1050150 проволокой СВ-08А диаметром 1,6…2,0 мм;

наплавку валика в нижнем положении на пластину 1050150 проволокой СВ-08Г2С диаметром 1,6…2,0 мм.

Вовремядемонстрациипроцессасваркинеобходимонаблюдатьза формированием металла шва и движениями сварочного держателя, записать режим сварки (силу тока, напряжение, время горения дуги, скорость подачи электродной проволоки); объяснить причину образования пор при сварке проволокой марки СВ-08А; отметить отличия в процессе формирования металла шва в различныхпространственных положениях.

Содержание отчета

1.Цель и задачи работы.

2.Схемы и особенности процесса дуговой сварки в инертных

иактивных защитных газах.

3.Принципиальные схемы установки для сварки в среде аргона

иполуавтомата для сварки в среде углекислого газа.

4.Результаты наблюдений техники выполнения дуговой сварки в аргоне и углекислом газе.

5.Выводы по работе.

33

Лабораторная работа № 4

КОНТАКТНАЯСВАРКА

Цель лабораторной работы – ознакомление с сущностью процессов, способами, оборудованиемитехнологическимивозможностямиконтактной электрической сварки.

При выполнении лабораторной работы необходимо:

1)изучить сущность процессов, преимущества контактной сварки

иее недостатки;

2)изучить способы контактной сварки и рациональные области их применения;

3)ознакомиться с устройством и работой контактной точечной машины, стыковой машины и сварочных клещей;

4)освоитьметодикувыборапараметроврежимаразличныхспособов контактной сварки.

Оснащение участка лабораторной работы:

оборудование – машины точечной контактной сварки МТ-602

иАТП-25, стыковая сварочная машина МСС-901, сварочные клещи, се-

кундомер, штангенциркуль;

материалы – стержни из низкоуглеродистой стали диаметром 4...6 мм и заготовки из листовой стали толщиной 0,6...1,2 мм;

плакаты – схемы и описания сварочного оборудования;

справочная литература – справочники, ГОСТы.

1.Сущность процесса контактной сварки

Контактная сварка – сварка с применением давления, при которой используется тепло, выделяющееся в контакте свариваемых частей при прохождении электрического тока.

Контактнаясваркаявляетсяосновнымвидомсваркитермомеханического класса.

Нагревзаготовокиспользуютдляоблегченияпластическихдеформаций и разрушения поверхностных окисных пленок.

Количество теплоты (Дж), выделяемое при прохождении тока, определяется в соответствии с законом Джоуля – Ленца:

34

где t – время действия тока, с; I – сварочный ток, А; R – сопротивление участка цепи, Ом.

Сопротивлениеучасткацепиприконтактнойсваркевсоответствии с рис. 4.1 можно определить по формуле

где R э.д – сопротивление контакта между электродом и деталью; Rд – сопротивление основного металла (детали) при его длине L; Rк – сопротивление контакта между соединяемыми деталями.

Контактное сопротивление Rк является наибольшим, что объясняется двумя причинами: наличием микронеровностей на свариваемых поверхностяхиокисныхпленок. Вследствиеэтоговданнойзонеметалл нагревается быстрее до пластического или расплавленного состояния.

ПриконтактнойсваркеобщеесопротивлениеучасткацепиR обычно не превышает 0,005…0,1 Ом. По этой причине большие токи (десятки тысяч ампер) можно получить при напряжении 1…20 В.

Воизбежаниедополнительныхпотерьисниженияпроизводительностивремяпротеканиятокаисчисляетсясекундамиилидолямисекунды.

Основными видами контактной сварки являются стыковая, точечная и шовная.

2. Стыковая контактная сварка

Стыковая сварка – это контактная сварка, при которой соединение свариваемыхчастейпроисходитповсейповерхностистыкуемыхторцов

(рис. 4.1).

Rд Rк

Тр

Рис. 4.1. Принципиальная схема контактной стыковой сварки

35

Различают стыковую сварку сопротивлением и оплавлением. При стыковой сварке сопротивлением вначале приводят в соприкосновение торцысвариваемыхдеталейсприложениемнебольшогодавленияипосле этого включают электрический ток.

Давление впроцессе нагрева остаетсяпрактическибез изменения, к концу нагрева его повышаютдлясоздания необходимойпластической деформацииисварки(рис. 4.2, а). Нагревстыкаосуществляетсяобычно до пластичного состояния металла.

Такойспособприменяютприсваркедеталейизнизкоуглеродистой стали и цветных металлов со сплошным сечением не более 500 мм2 для сталейинеболее200 мм2 дляалюминияимеди. Стыковаясваркасопротивлениемдляполучениякачественногосоединениятребуетточнойподготовки, высокойчистотысвариваемыхповерхностейиконтролятемпературы нагрева. Применяется она ограниченно.

Режим стыковой сварки сопротивлением определяют следующие основные параметры:

установочная длина L1 + L2, мм; сварочный ток I, А;

длительность нагрева (сварки) tсв, с; давление осадки p илиусилие осадкиР, МПа;

припуск на осадку Lос, мм.

Стыковую сварку оплавлением выполняют непрерывным или прерывистым оплавлением (с подогревом).

36

При стыковой сварке непрерывным оплавлением детали приводят всоприкосновениепривключенномтокеиоченьмаломусилии(рис. 4.2, б). Детали соприкасаются вначале по отдельным небольшим площадкам, через которые проходит ток высокой плотности, вызывающий оплавление деталей в результате непрерывного образования и разрушения кон- тактов-перемычек между их торцами.

В результате оплавления на торце образуется слой жидкого металла, который при осадке вместе с загрязнениями и окисными пленками выдавливается из стыка, образуя грат. Способ не требует специальной подготовки кромок, имеет высокую производительность. Применяется для сварки тонкостенных труб, листов, рельсов, арматурных стержней железобетонных изделий. Этим способом свариваютдетали компактного (до1000 мм2) сечениятипапрутковиз низкоуглеродистойсталии детали из труб и листов несколько большего (развитого) сечения.

Припрерывистомоплавлениидеталисближаютсяподтокомсмед- леннонарастающейскоростьюприкороткихвозвратно-поступательных движениях. Импульсноеоплавлениелокализуетнагрев ирасширяетвысокотемпературную зону, предупреждая быструю кристаллизацию расплава. Послеоплавлениявсегосечениявыключаюттокиделаютосадку. Импульсное оплавление значительно уменьшает требуемые для оплавления мощность и припуск на оплавление.

Сварка прерывистым оплавлением используется для сечений 500...10 000 мм2. Для больших деталей (сечение 5000...40 000 мм2) рекомендуетсясваркаоплавлениемспрограммнымуправлениемтокомискоростью перемещения зажимов.

3. Точечная контактная сварка

Точечная сварка – это контактная сварка, при которой сварное соединение получается между торцами электродов, подводящих ток и передающих усилие сжатия.

При точечной сварке соединяемые детали располагаются между электродами, изготовленнымиизмедныхсплавов(рис. 4.3). Формаиразмеры электродов зависят от вида сварного соединения и свариваемых деталей.

Процессточечнойсваркисостоитизследующихопераций: сжатия свариваемых деталей, включения сварочного тока, выключения тока и снятия усилия сжатия.

37

Рис. 4.3. Принципиальные схемы контактной точечной сварки: а – листового металла; б – пересекающихся стержней

Точечная сварка начинается с предварительного сжатия деталей электродами, что необходимо для получения электрического контакта между деталями и электродами. Через некоторое время после сжатия электродов включается сварочный ток. При прохождении тока выделяется тепло Q, которое зависит от величины тока I, времени его протекания и сопротивления R (см. формулу (4.1)).

Параметрами режима точечной сварки являются: усилие сжатия, сварочный ток, время сварки и диаметр рабочей части электрода.

Различают два режима контактной сварки: жесткий и мягкий. Жесткий режимхарактеризуетсяприменениембольших плотнос-

тейтокаималымвременемпроцесса. Такойрежимприменяютдлясварки сталей, склонных к образованию закалочных структур, цветных металлов и сплавов.

Мягкий режим характеризуется относительно большой продолжительностью процесса и меньшими плотностями тока. Мягкий режим применяется преимущественно для углеродистых сталей.

Режим точечной сварки подбирается таким, чтобы диаметр сварной точки(литогоядра) dt достигалзаданной величины. Дляназначения величины dt используют справочную информацию в виде таблиц или эмпирические формулы. В частности, для этих целей можно использовать формулу

где – толщина металла, мм.

Усилие сжатия электродов необходимо при сварке не только для создания металлического контакта между соединяемыми деталями,

38

ноидляосуществленияпластическойдеформациивпроцессекристаллизации литого ядра, что необходимо для компенсации усадки, а также для предотвращениявыплескажидкого металла взазор междудеталями. Поэтомудавлениепри точечной сварке снимаетсяпослевыключениятока.

Усилие сжатия зависит от толщины свариваемых деталей и теплофизических свойств металла. Оно задаетсяудельным давлением р и можетиметьзначенияот50 до180 МПа. Значениековочногоусилияобычно в 2...3 раза больше усилия сжатия.

Продолжительностьвключениятокаоказываетвлияниенаколичествовыделившегосятепла, аследовательно, наразмерыжидкойванночкиметаллавядресварнойточки. Крометого, длительноевремявключениятокаможетпривестикперегревуосновногометалла, расположенного вблизи сварной точки.

Величина сварочного тока зависит в основном от толщины свариваемогометаллаиегохимическогосостава. При этомминимальныйток определяетнаибольшуюдлительностьпроцессасварки(мягкийрежим). Для сталей эта мягкость характеризуется отсутствием резкого закаливания и большими зонами термического влияния. Жесткий режим – это режимработы, прикоторомиспользуетсяпредельновозможныйсварочный ток. Предел ограничивается не столько размерами расплавленной точки(ядра), сколькоопасностьювыплескасильноперегретогожидкого металла по плоскости свариваемого контакта.

Силу тока и усилие сжатия деталей устанавливают постоянными или меняют по определенному графику в течение цикла сварки одной точки. Характер их изменения определяется толщиной и материалом свариваемых деталей. Наиболее распространенные схемы циклов точечной сварки приведены на рис. 4.4.

Рис. 4.4. Циклограммы контактной точечной сварки:

а – для низкоуглеродистых сталей толщиной до 3 мм; б – для сталей толщиной до 10...12 мм; в – для сталей толщиной более 10 мм

39

4. Шовная контактная сварка

Шовная сварка – это контактная сварка, при которой соединение свариваемыхчастейпроисходитмеждувращающимисядисковымиэлектродами, подводящими ток и передающими усилие сжатия (рис. 4.5).

Как и при точечной сварке, детали обычно собирают внахлестку. Напрактикеприменяютследующиеспособысварки: непрерывную, прерывистую с непрерывным вращением роликов.

Непрерывную шовную сварку выполняют при постоянном давлениинасвариваемыедеталиипостоянновключенномтокевтечениевсего процесса сварки.

Прерывистую сварку выполняют при постоянном давлении сжатия, а сварочный ток подают периодически, при этом шов формируется в виде сварных точек, перекрывающих друг друга.

Шовную сваркуприменяют в массовом производстве при изготовленииемкостныхизделийстолщинойстенки0,3 … 3 мм, гдетребуются герметичные швы.

К параметрам режима шовной сварки относятся: сила тока, длительность действия тока и пауз, усилие сжатия и скорость сварки.

Vсв

Тр

P P

P Тр

Рис. 4.5. Принципиальные схемы контактной шовной сварки:

а – с двусторонним подводом тока; б – с односторонним подводом тока

Материал электродов должен иметь высокие тепло- и электропроводность, температуру разупрочнения, а также достаточную прочность итвердость. Электродыизготовляют измедииее сплавов. Дляповышения стойкости электродов применяют водяное охлаждение.

40