Лекция №2

2 Сущность ручной дуговой сварки покрытыми электродами

Рис. 2.1. Схема ручной дуговой сварки метал­лическим электродом с покрытием (стрелкой указано направление сварки): 1 — металлический стержень; 2 — покрытие электрода, 3 — газовая атмосфера дуги; 4 — сварочная ванна, 5 — затвердевший шлак; 6 — закристаллизовавшийся металл шва, 7 — основной металл (изделие), 8 — капли рас­плавленного электродного металла, 9 — глу­бина проплавления.

Сущность РДС.

Под действием электрической дуги, горящей между покрытым электродом и основным металлом (рис. 2.1), кромки свариваемой детали расплавляется и образуется сварочная ванна, которая после кристаллизации образует сварочный шов. Защита жидкого металла от воздействия воздуха производится газовой защитой и шлаковой защитой.

Сварные соединения.

Сварным соединением называется участок конструкции или изделия, отдельные части которого соединены с помощью сварки.

Рис. 2.2. Виды сварных соединений: а - стыковое,

б – угловое, в – тавровое,

г – нахлесточное.

Стыковое сварное соединение (встык) (рис.2.2 а). Наиболее распространено, по сравнению с нахлесточными более экономично, имеет повышенную прочность и легко контролируется, но требует точной сборки, а в некоторых случаях предварительной подготовки (разделки кромок).

Нахлесточные сварные соединения (рис. 2.2 г). По сравнению со стыковыми легко собираются, не требуют предварительной механической обработки, но не экономичны, менее прочны и трудно контролируются.

Тавровые сварные соединения (рис.2.2 в).

Угловые сварные соединения. Применяются при неответственных конструкциях и обычно не рассчитываются (рис. 2.2 б)

Сварные швы.

Сварным швом называется закристаллизовавшийся металл, который в процессе сварки был в жидком состоянии (рис. 2.3).

Рис. 2.3. Внешний вид соединения:

1—выпуклость шва, 2 — сварной

шов, 3 — сварочная ванна,

4—кром­ки, 5 — металл шва,

6 — основной металл, 7 — корень

шва.

.

Сварные швы классифицируются.

1. По форме поперечного сечения: стыковые (рис.2.2а) и угловые (рис. 2.2 б,в,г.).

2. По положению в пространстве: Н – нижнее, В – верхнее, Г – горизонтальное, П – потолочное (рис. 2.4).

Рис. 2.4. Расположение сварного шва в пространстве: 1 — нижнее; 2 — вертикальное или горизонтальное; 3 — потолочное.

3. По конфигурации: прямолинейные, криволинейные, кольцевые

4. По протяженности: сплошной, прерывистый с шахматным расположением элементов (2.5а), прерывистый с цепным расположением элементов (2.5 б).

5. По применяемому способу сварки: ЭШС, ЭЛС, АСФ.

6. По способу удержания расплавленного металла: со вставками, с медными подкладками (съёмные и остающиеся), с поддувом защитного газа (см. рис 1.6…1.10).

7. По количеству наложенных слоёв: однослойные, двухслойные, многослойные (рис.2.6).

8. По расположению деталей относительно друг друга: под острыми и тупыми углами.

Рис. 2.5. Прерывистые швы: а — цепной, б — шахматный, l — длина провариваемого участка, t — шаг шва.

Рис. 2.6. Поперечные се­чения стыковых швов:

а — однослойные, б — многослойные, в — много­проходные, I—VI — слои;

1—11 — проходы

9. По действующему на шов усилию: лобовые, фланговые, комбинированные, косые (рис. 2.7).

10. По объёму наплавленного металла: нормальный, вогнутый, выпуклый (рис. 2.8).

11. По форме свариваемой конструкции: плоские, сферические.

12. По форме подготовки кромок под сварку (для РДС ГОСТ 5264) С, Т, Н, У.

1 – без разделки кромок

2 – с разделкой кромок

3 – с зазором (с гарантированным зазором)

4 – без зазора

5 – с разделкой одной кромки

6 – с разделкой двух кромок

7 – с односторонней разделкой кромки

8 – с двусторонней разделкой кромки

9 – с прямолинейным скосом кромки

10 – с криволинейным скосом кромки

11 – с ломаным скосом кромки

12 – с симметричной разделкой кромок

13 – с несимметричной разделкой кромок

14 – односторонний шов

15 – односторонний шов с подваркой корня шва

16 – двухсторонний шов

Рис.2.7. Сварные швы в зависимости от действующего на шов, усилия.

Рис 2.8. Нормальный (а), выпуклый (б) и вогнутый (в) швы g — выпуклость шва, m - вогнутость шва.

Элементы геометрической формы подготовки кромок и швов.

Рис. 2.9 Элементы геометрической формы подготовки кромок (а) и сварного шва (б), где:  - угол разделки кромок;  - угол скоса кромки; с – величина притупления; b – зазор; S, S₁ – толщина детали; е – ширина шва; q – высота усиления.

Обозначение сварочных швов на чертежах.

Условное изображение, обозначающее, на чертежах шов сварного соединения устанавливается ГОСТом 2312-72, ЕСКД.

Видимый шов – это сплошная основная линия, невидимый – штриховая линия, сварная точка «-» или «+», невидимая точка никак не обозначается.

Нестандартные швы изображают с указанием конструктивных элементов. Чертежи сварных деталей оформляют как сборочные чертежи.

Обозначение способов сварки принятое в ГОСТах: ГОСТ 5264 – швы сварных соединений при РДС, ГОСТ 11534 – РДС сварные соединения под острыми и тупыми углами, электродуговая не обозначается.

Э – электрозаклепки

Ф – под флюсом

Р – ручная

П – полуавтоматическая

А – автоматическая

Ш – ЭШС

И – индукционная

Пл – плазменная

РнЗ – ручная неплавящимся электродом в защитных газах

Пример: ГОСТ 5264-80-Т4-РнЗ-3-50z100

 - шов выполнять при монтаже изделия

шов по замкнутому контуру

Т4 – тавровое соединение

3 – катет шва 3мм

z – шахматное расположение элементов шва

100 – шаг

50 – длина элемента шва

усиление шва снять

 - обработать с плавным переходом к основному металлу

┐ – шов по незамкнутому контуру.

Сварочные материалы

Электроды.

Электродом называется металлический или неметаллический стержень, предназначенный для подвода тока к сварочной дуге.

Электроды классифицируются:

1. По физическим свойствам.

   • Плавящиеся

   • Неплавящиеся

   • Металлические

   • Неметаллические

2. По назначению.

   • Для сварки

   • Для наплавки

   • Для резки

3. По типу покрытия.

Неметаллические электроды

К ним относятся:

• Угольные

• Графитовые

• Вольфрамовые

Угольные.

ГОСТ 10720-75. Изготавливаются из электротехнического угля. Предназначен для сварки, резки, наплавки.

Графитовые электроды.

Изготавливаются из синтетического графита диаметром от 4 до 18мм, длиной 250…750мм. Предназначены для сварки, резки, наплавки.

Графитовые электроды более электропроводны и стойки. Стойкость угольных электродов увеличивается при их омеднении.

Вольфрамовые электроды.

ГОСТ 23949-80. Температура плавления 3395С, диаметр 0,5…10мм, длина стандартная 75, 150, 200, 300мм, изготавливаются из чистого вольфрама. Изготавливаются путем порошковой металлургии – сначала прессовка, затем спекание и проковка. Чем тоньше электрод, тем больше его проковывание, тем больше плотность и стойкость и более долговечно.

ЭВЧ – электрод вольфрамовый чистый, для сварки алюминия и его сплавов.

Для повышения стойкости электрода в них вводят следующие добавки:

ЭВТ 5 – оксид тория 0,5 %.

ЭВЛ 20 – оксид лантана 2 %.

ЭВИ 15 – оксид иттрия 1,5 % (наиболее стойкие).

Покрытые электроды.

Назначение покрытия – создание газовой или шлаковой защиты (от газов из окружающего воздуха).

Раскисление – это связывание и вывод кислорода.

Легирование – это придание специальных свойств, стабилизация, горение дуги, уменьшение скорости охлаждения.

Компоненты покрытия.

1. Шлакообразующие (мел, мрамор, руды, кварцевый песок) – создают на поверхности металл шлаковую защиту, снижает скорость охлаждения, удаляет неметаллические и газовые включения.

2. Газообразующие (крахмал, мука, целлюлоза) – создают газовую защиту (СО, СО₂).

3. Раскисляющие (Mn, Si, Ti, Al) – снижает содержание кислорода путем связывания его в соединения, которые затем всплывают в шлак.

4. Легирующие (Cr, Ni) – придаёт специальные свойства.

5. Стабилизирующие (К, Са, Na) – придают устойчивость горению дуги, легкость зажигания путем снижения потенциала ионизации.

6. Связывающие предназначены для склеивания компонентов между собой и со стержнем электрода (жидкое стекло, декстрин, желатин).