ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ СВАРКИ ПЛАВЛЕНИЕМ И ТЕРМИЧЕСКОЙ РЕЗКИ 11 глава

При поверхностной резке электрод наклоняют к поверхности под углом 5 ... 20° и перемещают, частично погружая его конец в образовав­шуюся полость. Широкие канавки выплавляют с поперечными колеба­ниями электрода в вертикальном положении. Глубина канавки зависит от скорости перемещения дуги и наклона электрода. Глубокие канавки вы­полняют за несколько проходов. Для прорезания дугой круглых отвер­стий различного размера электрод устанавливают перпендикулярно к поверхности и возбуждают дугу возможно большей длины.

Для вырезки больших отверстий вначале прорезают маленькое от­верстие, несколько отступив внутрь от края реза, а затем рез продолжают, выводя его на края основного отверстия. Особое внимание при дуговой резке следует обращать на предохранение от брызг и капель металла и шлака, которые могут вызвать ожоги и загорания.

Для дуговой резки металлическим электродом используют толстопо­крытые электроды, обычно те же, что и для сварки. Род тока зависит от марки электрода. На скорость разделительной резки основное влияние ока­зывают толщина металла, диаметр электрода и величина тока (табл. 3.6). С увеличением толщины металла скорость резко уменьшается. Для резки угольными или графитовыми электродами используют постоянный ток прямой полярности, так как в этом случае на изделии выделяется больше теплоты. Науглероживание кромок реза затрудняет их последующую механическую резку. Ширина реза больше, чем при использовании ме­таллического электрода. При воздушно-дуговой резке металл расплавля­ется угольной дугой и выдувается потоком воздуха, подаваемого парал­лельно электроду под давлением 0,4 ... 0,6 МПа.

При строжке электрод располагают под углом 30 ... 45° к поверхно­сти металла и, перемещая его рабочим концом вперед, несколько углуб­ляют дугу. Глубина канавки зависит от силы тока, скорости резки и угла наклона электрода. Чем круче наклон электрода, тем глубже выплавляе­мая канавка. При необходимости получения уширенных канавок концу электрода сообщают поперечные колебания. Диаметр электрода выбира­ют на 2 ... 4 мм меньше ширины выплавляемой канавки.

При разделительной резке электрод располагают под углом 60 ... 90° к поверхности изделия и при повышенной толщине металла переме­щают с колебаниями конца электрода от нижней к верхней кромке реза. При резке металла толщиной более 20 мм рекомендуется последователь­но выплавлять канавки. При каждом последующем проходе желательно использовать электрод меньшего диаметра. При воздушно-дуговой резке используют постоянный ток обратной полярности. При резке чугуна лучшие результаты дает переменный ток (табл. 3.7). Некоторое примене­ние, например при производстве спирально-шовных труб, находит спо­соб резки дугой, горящей под флюсом. При этом используют повышен­ные плотности тока.

Сущность и техника дуговой сварки и резки под водой. Сварка и резка под водой возможны в специальных обитаемых камерах (кессонах), когда место сварки свободно от воды. При этом техника сварки не отли­чается от обычной сварки на воздухе. Однако в большинстве случаев при ремонтных и монтажных работах сварку приходится выполнять непо­средственно в воде. В этом случае- сварщик погружается под воду в водо­лазном скафандре на глубину до 40 м.

6-7162

СУЩНОСТЬ И ТЕХНИКА СВАРКИ ПЛАВЛЕНИЕМ

При сварке в воде дуга горит в газовом пузыре, находящемся на торце электрода и образованном за счет испарения и разложения воды, продуктов электродного покрытия, паров металлов. Удержанию газового пузыря на конце электрода способствует козырек, образующийся из-за более медленного расплавления покрытия электрода, которое охлаждает­ся водой. Газовый пузырь непрерывно изменяет свой объем, так как часть газов удаляется на поверхность. Газ пузыря состоит преимущественно из водорода. Это способствует наводороживанию металла шва и образова­нию в нем пор, снижению его пластичности. Поэтому необходимо предо­хранять покрытие электродов от насыщения водой.

Влага в покрытии приводит также и к его разрушению, что делает электрод непригодным к работе. Водонепроницаемость покрытия элек­трода, особенно при работе в морской соленой воде, необходима для уменьшения утечек сварочного тока, которые могут достигать десятков ампер. По этой причине при сварке и резке в воде применяют специаль­ные держатели, изолированные по всей поверхности. Водонепроницае­мость покрытию электродов придают пропиткой и покрытием поверхно­сти электрода специальными водонепроницаемыми составами (парафин, раствор целлулоида в ацетоне, бакелитовый лак и т.д.). При удовлетвори­тельном изготовлении электродов дуга горит так же устойчиво, как на воздухе. "Мокрая сварка" может осуществляться механизировано порош­ковыми проволоками с локальным осушением рабочей зоны - оттеснение

ОСОБЫЕ СЛУЧАИ ПРИМЕНЕНИЯ СВАРОЧНОЙ ДУГИ 163

воды из реакционной зоны из мини-бокса осуществляется с помощью углекислого газа или смесью аргона с кислородом. Для сварки использу­ются полуавтоматы.

С увеличением глубины погружения возрастает напряжение дуги и ее проплавляющее действие. Сварка возможна в различных пространст­венных положениях. Во время работы в воде образуется много мути за счет конденсата паров дуги, что снижает видимость; кроме того, дугу трудно поддерживать ввиду малой устойчивости сварщика, особенно при быстром течении воды. В этих условиях наиболее рациональна сварка опиранием электрода на козырек. По этой же причине наиболее благо­приятны угловые швы в нахлесточных и тавровых соединениях, когда кромка шва служит направляющей для перемещения электрода.

При сварке опиранием в нижнем положении электроду придают на­клон в сторону перемещения на 60 ... 70° и в вертикальном и потолочном положениях - на 35 ... 40°. Изменяя наклон электрода и скорость его пе­ремещения, регулируют размеры шва. При большом объеме разделки ее заполняют за несколько проходов (табл. 3.8). Наплавленный металл при сварке низкоуглеродистых сталей имеет удовлетворительный химиче­ский состав и механические свойства. Однако при сварке закаливающих­ся сталей свойства сварного соединения понижены из-за подкалки вслед­ствие интенсивного охлаждения водой.

Сварку в воде можно выполнять также плавящимся или вольфрамо­вым электродом в аргоне или плавящимся электродом в среде защитного газа. В этом случае дуга горит в пузыре, образованном защитным газом на срезе сопла. Сварку вольфрамовым электродом выполняют вручную, а плавящимся электродом - с помощью полуавтоматов. Качество швов при сварке вольфрамовым электродом выше, чем при плавящемся электроде.

3.8. Режимы ручной дуговой сварки под водой

СУЩНОСТЬ И ТЕХНИКА СВАРКИ ПЛАВЛЕНИЕМ

Механизмы подачи присадочной проволоки помещают в водонепрони­цаемые контейнеры и спускают под воду. Аппаратные ящики располага­ют над водой. Имеется положительный опыт сварки под водой с исполь­зованием плазмы.

Резку под водой можно выполнять двумя способами. При одном способе используют электроды со сплошным металлическим стержнем и водонепроницаемым покрытием. Электроды для резки отличаются от электродов для сварки повышенной толщиной покрытия, составляющего до 30 % массы электрода, обычно специального состава. После возбуж­дения дуги электрод отклоняют в сторону, противоположную резу, и, надавливая на него, перемещают вниз по кромке. При этом расплавлен­ный металл удаляется давлением дуги и соскабливанием его козырьком покрытия. При достижении нижней кромки электрод быстро возвращают к верхней кромке реза и процесс повторяют.

При плохой видимости резку выполняют образованием ряда отвер­стий - проколов и разрезкой перемычек между ними. Для образования прокола вертикально расположенным к поверхности электродом возбуж­дают дугу и, нажимая на электрод, постепенно углубляют его конец в ван­ну металла, расплавляемого горящей под козырьком дугой, до образования отверстия. Резкой можно удалять дефекты в сварных швах и разделывать трещины. Для этого электрод устанавливают с наклоном на 15 ... 30°.

При выплавке вертикальных трещин процесс ведут сверху вниз. Го­ризонтальные трещины выплавляют продольными возвратно-поступа­тельными движениями, соскабливая козырьком покрытия расплавленный металл. Недостатком подводной резки является необходимость использо­вания больших токов (500 ... 1000 А) и быстрое снижение скорости резки с возрастанием толщины металла (табл. 3.9).

3.9. Режимы дуговой резки под водой

ОСОБЫЕ СЛУЧАИ ПРИМЕНЕНИЯ СВАРОЧНОЙ ДУГИ 165

Возможна также механизированная подводная разделительная резка порошковыми проволоками.

При другом способе резки - электрокислородном - процесс основан на нагревании металла теплотой дуги, сжигании его и выдувании продук­тов сжигания струей режущего кислорода. При этом плавится и сгорает и сам электрод. Электрод представляет собой цельнотянутую или сверну­тую из ленты трубку из низкоуглеродистой стали с наружным диаметром 7 ... 10 мм и отверстием диаметром 1,5 ... 4 мм, длиной 350 ... 450 мм. На поверхность трубки наносят влагонепроницаемое покрытие.

Режущий кислород подается к месту реза по внутреннему каналу электрода через держатель, который осуществляет и токоподвод. Резку обычно ведут методом опирания. Для этого после пуска кислорода (если нет специального клапана) возбуждают дугу и перемещают электрод вдоль оси до прорезания металла на всю толщину (табл. 3.10). При не­большой толщине металла электрод можно перемещать и вдоль линии реза. При начале реза не с кромки изделия необходимо прорезать круглое отверстие. Основным недостатком этого способа резки является большой расход электродов.

Сущность и техника сварки дугой, вращающейся в магнитном поле. Интересно применение дуги при перемещении ее специально соз­даваемым внешним магнитным полем. На рис. 3.68, а показана схема сварки кольцевых стыков труб. Дуга вращается по внутренней поверхно­сти кольцевого медного охлаждаемого водой электрода и по внешней поверхности свариваемых кромок труб. Взаимодействие магнитного поля дуги, создаваемого радиально направленным током и аксиально направ­ленным магнитным полем в зазоре между трубами и электродом, созда­ваемым внешним электромагнитом, вызывает перемещение дуги. После

3.10. Режимы электрокислородной резки под водой

СУЩНОСТЬ И ТЕХНИКА СВАРКИ ПЛАВЛЕНИЕМ

Рис. 3.68. Сварка дугой, вращающейся в магнитном поле:

а - дуга, горящая между неплавящимся электродом и поверхностью трубы;

6 - дуга, горящая между кромками свариваемых труб;

в-дуга, горящая между вольфрамовым электродом и поверхностью изделия:

/ - трубы; 2 - катушка или катушки электромагнитов;

3 - дуга; 4 - электрод; 5 - трубная доска

необходимого разогрева кромок труб происходит их осадка вдоль оси труб. Трубы с толщиной стенки до 1,5 мм собирают без зазора и свари­вают без осадки.

При сварке по схеме, представленной на рис. 3.68, б, трубы собира­ют с определенным зазором. Дуга возбуждается в зазоре между кромка­ми; направление тока дуги совпадает с осью труб. Катушки создают внешние магнитные потоки, направленные встречно, что приводит к соз­данию в зазоре между трубами радиальной составляющей магнитного поля. Взаимодействие радиальной составляющей с магнитным полем дуги приводит к перемещению дуги по кромкам труб. После их оплавле­ния производят осадку труб вдоль их оси.

Трубы к трубной решетке (рис. 3.68, в) также приваривают дугой, перемещаемой под влиянием совместного взаимодействия продольного магнитного поля и магнитного поля дуги. Анодное пятно дуги находится на вольфрамовом электроде. Скорость перемещения дуги по кромке тру­бы достигает нескольких метров в секунду, и зрительно создается впе­чатление горения одной конусной дуги.

В рассмотренных случаях перемещения дуги в магнитном поле ее скорость зависит от величины сварочного тока, напряженности внешнего

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

магнитного поля, металла изделия и ряда других условий сварки. Ис­пользуя бегущее магнитное поле, такое же как в статорах электродвига­телей переменного тока, можно управлять скоростью вращения дуги.

Контрольные вопросы

1. Перечислите газы, применяемые при газопламенной обработке.

2. Форма и строение газового пламени.

3. Какие металлургические взаимодействия происходят в зоне свар­ки при газопламенной обработке?

4. Какие структурные превращения происходят в металле шва и околошовной зоне при газовой сварке?

5. Техника газовой сварки.

6. Сущность и техника газовой резки.

7. Сущность и техника ручной дуговой сварки покрытыми электро­дами.

8. Каковы приемы и последовательность сварки швов и заполнения разделки?

9. Назовите способы повышения производительности ручной дуго­вой сварки покрытым электродом.

10. Сущность и техника сварки угольным электродом без защиты.

11. Сущность дуговой сварки под флюсом.

12. Какое влияние оказывают параметры режима сварки под флюсом на форму и размеры шва?

13. Техника автоматической сварки под флюсом.

14. Защитные газы и их назначение при дуговой сварке.

15. Сущность и техника сварки в защитных газах неплавящимся электродом.

16. Сущность и техника сварки в защитных газах плавящимся элек­тродом.

17. Сущность и техника сварки порошковыми проволоками.

18. Сущность и техника сварки и резки плазменной струей.

19. Сущность и техника электронно-лучевой и лазерной сварки.

20. Сущность электрошлаковой сварки.

21. Техника электрошлаковой сварки.

22. Сущность и техника дуговой резки.

23. Сущность и техника дуговой сварки и резки под водой.

Глава 4

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ СВАРКИ ПЛАВЛЕНИЕМ И ТЕРМИЧЕСКОЙ РЕЗКИ