Сварочная проволока, электродные стержни и присадочные прутки

С.В.Михайлицын

В.И. Беляев

А.В. Ярославцев

 

 

ОСНОВЫ СВАРОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА

Лабораторный практикум

 

 

Утверждено Редакционно-издательским советом университета в качестве учебного пособия по дисциплине «Основы сварочного производства» для студентов специальностей 150202 и 150404

 

Магнитогорск

 

 

УДК 621.791

 

Рецензенты:

Доктор технических наук, профессор, зав. Кафедрой……………………..

Главный сварщик………………………………..

 

С.В. Михайлицын, А.И. Беляев, А.В. Ярославцев

Основы сварочного производства: Лабораторный практикум. – Магнитогорск, ФГБОУ ВПО МГТУ, 2013. – 61 с.

ISBN 5-89514-435-7

 

Лабораторный практикум содержит группу лабораторных работ, при выполнении которых студенты овладевают практическими навыками, не­обходимыми при использовании различных способов сварки и газотерми­ческой резки. Каждая лабораторная работа содержит необходимый теоре­тический материал и методику ее выполнения, что способствует осознан­ному выполнению студентами лабораторных работ.

Перечень лабораторных работ отражает основные вопросы дисциплины «Основы сварочного производства» в соответствии с требованиям Государственного общеобразовательного стандарта по подготовке специалистов по специальностям 150202 «Оборудование и технология сварочного производства» и 150404 «Металлургические машины и оборудование», а также при выполнении курсовых и дипломных проектов по соответствующим дисциплинам. Лабораторный практикум полезен для молодых инженеров и изобретателей, ученых и людей, решающих творческие задачи.

 

УДК 621.791

ISBN 5-89514-435-7 © ФГБОУ ВПО «МГТУ», 2013

© Михайлицын С.В.,

Беляев А.И.,

Ярославцев А.В.,

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

Введение...................................................................................................................... 4

Общие требования.................................................................................................... 4

Лабораторная работа № 1

Сущность основных видов сварки плавлением............................................... 6

Лабораторная работа № 2

Сварочные материалы………………………………………….................... 13

Лабораторная работа № 3

Ручная электродуговая сварка........................................................................... 23

Лабораторная работа № 4

Автоматическая электродуговая сварка (наплавка)

под слоем флюса............................................................... ……............................ 31

Лабораторнаяработа№ 5

Контактная стыковаяс варка.............................................................................. 37

Лабораторнаяработа№ 6

Точечная контактная сварка............................................................................... 43

Лабораторнаяработа№ 7

Газовая сварка........................................................................................................ 48

Лабораторнаяработа№ 8

Кислородная резка стали..................................................................................... 56

 

Библиографический список………………………………………………..61

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Лабораторный практикум является составной частью изуче­ния дисциплины «Основы сварочного производства». В практикум включены вопросы, способствующие углублению и закреплению теоретических знаний, приобщению студентов к научно-исследовательской работе, развитию инициативы, самостоятель­ности и инженерного мышления. Практикум является учебным по­собием для самостоятельного изучения вопросов разработки тех­нологии сварки различных конструкционных материалов. Для луч­шего усвоения материала в методическом пособии даются в сжа­том виде основные сведения о механизме изучаемых процессов и некоторые теоретические предпосылки, на которых основываются лабораторные работы. Лабораторный практикум выдается каждо­му студенту в начале семестра. Только предварительное изучение материала по лабораторной работе обеспечит её успешное вы­полнение во время занятий.

С целью более глубокого знакомства с теоретическими во­просами, затронутыми в лабораторных работах, рекомендуется специальная литература.

При составлении учебного пособия авторы использовали материалы Ф.Д. Кащенко.

 

ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

1.Организация выполнения лабораторных работ

Программой дисциплины «Основы сварочного производст­ва» предусмотрено выполнение лабораторных работ для закрепления теоретических знаний и получения практиче­ских навыков по самостоятельному решению технологических во­просов по изготовлению сварных конструкций. Лабораторные ра­боты выполняются самостоятельно студентами в составе подгруп­пы в строгом соответствии с инструкциями, в отведенные по рас­писанию часы занятий. Перед началом лабораторного практикума все студенты проходят инструктаж по технике безопасности с ре­гистрацией в специальном журнале.

2. Выполнение и оформление лабораторных работ

Перед выполнением работ необходимо повторить теорети­ческий материал и подробно ознакомиться с методикой проведе­ния лабораторной работы. Выполнение работы должно начинаться со знакомства с инструкцией по технике безопасности и инструкцией по выполнению данной лабораторной работы. Перед нача­лом выполнения работы студенты должны усвоить основные пра­вила безопасной работы на данном рабочем месте, а также общую методику проведения эксперимента, основные приемы обращения с оборудованием, приборами и инструментом. По выполненной работе представляют отчет, который должен содержать:

- наиме­нование работы и ее цель;

- теоретический материал;

- используемое оборудование;

- описание методики проведения эксперимента;

- обработку результатов эксперимента в виде таблиц;

- заключение по работе.

После окончания работы каждая группа представляет преподавателю для проверки черновик отчета с результатами опытов. От­четы о проделанной работе каждый студент представляет для окончательной проверки преподавателю на следующем занятии. После выполнения лабораторных работ каждый студент сдает зачет.

 

 

Лабораторная работа № 1

 

СУЩНОСТЬ ОСНОВНЫХ ВИДОВ СВАРКИ ПЛАВЛЕНИЕМ

Цель работы. Изучение основных видов сварки плавлением. Их сущности, назначения и области применения.

Оборудование и принадлежности:

1. Оборудование для ручной и механизированной сварки (наплавки),

2. Источники питания дуги.

3. Стальные пластины.

4 Сварочные материалы (флюсы, электроды, проволоки, порошки).

5. Планшет «Виды и методы сварки».

6. Инструкция по технике безопасности.

 

Содержание и методика проведения работы

 

Ручная дуговая сваркаштучным электродом (рис. 1.1). Тепло, необходимое для расплавления основного металла и электродно­го стержня, образуется в результате горения электрической (сва­рочной) дуги, обладающей высокой температурой до 4000-6000°С. Расплавленные основной и электродный металлы перемешивают­ся в сварочной ванне и по мере продвижения дуги быстро затвер­девают, образуя сварной шов. Электродное покрытие, нанесенное на металлический стержень электрода, состоит из различных ком­понентов, которые при расплавлении создают шлаковую и газовую защиту сварочной ванны от вредного влияния кислорода и азота воздуха.

Автоматическая дуговая сваркапод флюсом (рис. 1.2). В этом случае электрическая дуга горит под слоем зернистого флю­са, который предохраняет расплавленный металл от воздуха и при необходимости легирует его. Электродная проволока подается в дугу автоматически при помощи сварочной головки, снабженной электродвигателем.

Флюс ссыпается в зону сварки под действием собственной массы.

Одновременно с этим вся установка передвигается вдоль свариваемого шва. При этом методе сварки обеспечивается высо­кая производительность и достигается хорошее качество шва.

Полуавтоматическая дуговая сваркапод флюсом (рис. 1.3). Особенность этого способа по сравнению с автоматической свар­кой состоит в том, что перемещение дуги вдоль шва осуществля­ется вручную, а подача электродной проволоки в зону горения дуги и засыпкафлюса производятся автоматически. Она обычно применяется присварке коротких швов и в труднодоступных местах.

 

Рис. 1.1. Ручная дуговая сварка штучным электродом: 1 – основной металл; 2 - сва­рочная ванна; 3 – электрическая дуга; 4 – проплавлен-ный ме­талл; 5 – наплавленный ме-талл; 6 – шлаковая корка; 7 – жид-кий шлак; 8 – электродное покры­тие; 9 – металлический стержень электрода;	Рис. 1.2. Автоматическая дуговая сварка под флюсом: 1 – бункер с флюсом; 2 - элек­тродная проволока; 3 - свароч­ная головка; 4 – основной ме­талл; 5 – сварочный шов; 6 – шла-ковая корка; 7 - нерасплав­ленный флюс; 8 – ограничители флюса; 9 – медная пластина-подкладка

 

 

Рис. 1.3. Полуавтоматическая дуговая сварка: 1 – кассета с электродной проволокой; 2 – механизм подачи электродной проволоки; 3 – гибкий шланговый провод; 4 - держатель (горелка); 5 – воронка для флюса

 

Дуговая сварка в защитном газене плавящимся электродом (рис. 1.4). В данном случае сварочная дуга горит между вольфрамо­вым электродом и основным металлом. Сварочная ванна защища­ется от окисления инертным защитным газом (аргон, гелий), который оттесняет воздух от места сварки. Для заполнения шва в сва­рочную ванну вводится присадочный материал. Сварка может производиться ручным, полуавтоматическим и автоматическим способами. Этот метод широко применяется при сварке высоколе­гированных сталей, цветных металлов и их сплавов, а также активных и редких металлов.

Рис. 1.4. Дуговая сварка в защитных газах неплавящимся электродом: 1 – электрическая дуга; 2 – газовое сопло; 3 – вольфрамовый электрод; 4 – присадочнаяпроволока

Дуговая сварка в защитном газе плавящимся электродом (рис. 1.5). В этом случае электродная проволока при помощи подаю­щих роликов непрерывно подается в зону сварки со скоростью её плавления. Сварочную ванну от воздуха защищают как инертным, так и активным газом (например, углекислым газом). Углекислый газ применяют при сварке углеродистых и легированных сталей. Инертные, газы используют при сварке высоколегированных ста­лей и цветных металлов. Сварку можно выполнять полуавтомати­ческим и автоматическим способами.

 

Рис. 1.5. Дуговая сварка в защитных газах плавящимся электродом: 1 – электрическая дуга; 2 – газовое сопло; 3 – подающие ролики; 4 – электродная проволока; 5 – токоподводящий мундштук; 6 – защитный газ

 

Плазменная сварка является разновидностью сварки в за­щитных газах неплавящимся электродом. Отличительной особенно­стью его является высокая температура столба дуги (10000…20000°С и выше) вследствие сжатия его потоком газа (аргоном, гелием, во­дородом или их смесями). Вследствие сжатия и большой платности тока материя переходит в четвертое агрегатное состояние, от­личающееся от твердого, жидкого и газообразного. Такое состояние материи называется плазмой, т.е. массой хаотически двигающихся оголенных ядер и оторванных от них электронов.

Различают два типа дуговой плазмы: плазма, выделенная из столба дуги (рис. 1.6, а), плазма, совпадающая со столбом дуги (рис. 1.6, б).

Соответственно этому существуют два типа сварочных голо­вок (плазмотронов). В головках с плазменной струей, выделенной из столба дуги, дуга горит между неплавящимся вольфрамовым электродом, который служит катодом, и охлаждаемым водой со­плом. В данном случае плазменная струя является независимой по отношению к изделию, так как изделие не включено в свароч­ную цепь. В головках с плазменной струей, совпадающей со стол­бом дуги, дуга горит между неплавящимся вольфрамовым элек­тродом (катод) и изделием, подключенным к положительному по­люсу источника тока. Дуговая плазма может быть использована для сварки, резки и наплавки металлов, в том числе и тугоплавких. Сварка может быть ручной, полуавтоматической и автоматической.

 

	а	б

 

Рис. 1.6. Плазменная сварка: а – плазмой, выделенной из столба дуги;

б – плазмой, совпадающей со столбом дуги; 1 – вольфрамовый электрод;

2 – токоподводящий мундштук; 3 – охлаждающая вода; 4 – столб дуги;

5 – медное со­пло; 6 – плазма; 7 – основной металл

 

Сварка трехфазной дугой (рис. 1.7).

 

Рис. 1.7. Сварка трёхфазной дугой: 1, 2 – плавящиеся электроды; 3, 5, 6 – сварочные дуги; 4 – основной металл

Сущность этого вида со­стоит в том, что к двум электродам и изделию подводят перемен­ный ток от трехфазного сварочного трансформатора. При этом возникают три дуги, горящие в одном сварочном фокусе: по одной дуге между каждым электродом и изделием и одна между самими электродами. При горении этих дуг выделяется большое количест­во тепла, что увеличивает производительность процесса сварки. Сварку можно выполнять как ручным, так и механизированным способами

 

Рис. 1.8. Электрошлаковая сварка: 1 – начальная скоба для возбужде-ния процесса сварки; 2 – метали-ческая (сварочная) ванна; 3 – токо-подводящий мундштук; 4 – подаю-щие роли­ки; 5 – электродная про-волока; 6 – шлаковая ванна; 7 – мед-ные формирующие ползуны; 8 – сварной шов; 9 – сборочная скоба; 10 – свариваемые детали	Рис. 1.9. Электронно-лучевая сварка: 1 – электрический вакуум-ный ввод; 2 – электронная пушка; 3 – электромагнитная фокусирую-щая линза; 4 – вакуумная камера; 5 – электронный луч; 6 – сварива-емое изделие; 7 – механизм переме-щения изделия; 8 – вакуумный насос

 

Электрошлаковая сварка (рис. 1.8). При электрошлаковой свар­ке, в отличие от дуговой свар­ки, для плавления основного и электродного металла используется тепло, выделяющееся при прохождении сварочного тока через расплавленный электропроводный шлак (флюс). После затвердевания основного и электродного металла образуется сварной шов. Сварку выполняют при вертикальном расположении свариваемых деталей с большим зазором между ними. Для формирования шва по обе стороны зазора устанавливают медные ползуны, охлаждаемые водой. Для свободного перемещения ползунов вверх сборка под сварку производится при помощи специальных скоб. Применяют при сварке металла большой
толщины (от 30 до 1000 мм и более).

Электронно-лучевая сварка (рис. 1.9) выполняется в специальной камере, из которой откачан воздух. Плавление основного
металла осуществляется потоком (лучом) быстродвижущихся
электронов, ускоряемых электрическим полем (разностью потенциалов между катодом и анодом) и фокусируемых электромагнитной системой. Попадая на поверхность изделия, электроны отдают
свою энергию движения (кинематическую энергию), превращающуюся в тепло, которое расплавляет и сваривает металл. Вакуум
внутри камеры необходим для того, чтобы энергия электронов не
расходовалась на ионизацию газа в камере и для получения метала шва без газовых включений. Для установки и передвижения
изделий под электронным лучом служит специальная тележка,
приводимая в движение электродвигателем. Наблюдение за процессом сварки ведут через смотровое окно. Этот вид сварки применяют для соединения тугоплавких и химически высокоактивных
металлов и сплавов, а также других материалов, например при сварке низколегированных сталей перлитного класса большой толщины.

Лазерная сварка основана на том, что при большом усилении световой луч способен плавить металл. Для получения такого луча применяют специальные устройства, называемые лазерами. Схема действия рубинового
лазера приведена на рис. 1.10.

 

Рис.1.10. Лазерная сварка: 1 – высоковольтный конденсатор; 2 – повышающий трансформатор; 3 - выпрямитель; 4 – переключа­тель; 5 – рубиновый кристалл (резо­натор); 6 – импульсная лампа (лам­па накачки); 7 – луч лазера; 8 – опти­ческая система; 9 – свариваемое из­делие

 

Искусственный рубиновый кристалл расположен в кварцевой трубке, которая представляет собой спиральную газоразрядную лампу, наполненную газом ксеноном. При замыкании выключателя происходит разряд высоковольтного конденсатора, и в кварцевой трубке (лампе) появляется вспышка света, в результате чего рубиновый кристалл испускает импульс мощного свето­вого луча. Импульсы светового луча фокусируются и направляют­ся в зону сварки. Сварка ведется, как бы, отдельными точками, по­крывающими друг друга.

Газовая сварка (рис. 1.11). При газовой сварке расплавление основного и присадочного материала производится пламенем сва­рочной горелки, получаемым при сжигании горючего газа в смеси с кислородом. В качестве горючего газа обычно используют ацети­лен. Могут применяться и другие горючие газы, например пропан-бутановые смеси, пары жидких горючих и др. Этот видс варки при­меняют при сварке чугуна, цветных металлов и их сплавов, сталей небольших толщин, а также при различных ремонтных работах.

 

 

Рис. 1.11. Ручная газовая сварка: 1 – присадочная проволока; 2 – сварочное пламя; 3 – сварочная горелка; 4 – свариваемые детали

 

Порядок выполнения работы

1) Изучить сущность каждого способа сварки, его технологические особенности, область применения.

2) Ознакомиться с оборудованием для каждого способа сварки

 

После изучения технических характеристик оборудования мастер производит его настройку и демонстрацию процесса руч­ной, полуавтоматической и автоматической дуговой сварки. После сварки (наплавки) производится осмотр и оценка качества швов

 

Содержание отчёта

1. Название и цель работы.

2. Краткое описание основных видов сварки плавлением и их физической сущности.

3. Привести схемы основных видов сварки плавлением

Лабораторная работа № 2

СВАРОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

 

Цель работы: Изучить основные виды сварочных материалов, их назначение и область применения. Сравнить технологические свойства материалов и качество получаемых сварных швов.

Оборудование и принадлежности:

1. Сварочный пост переменного тока (трансформаторТД-500).

2. Стенд «Электроды и сварочные флюсы».

3. Планшет «Виды и методы сварки».

4. Набор электродов для ручной дуговой сварки.

5. Пластины из низкоуглеродистой стали.

6. Инструкция по технике безопасности.

 

Содержание и методика проведения работы

 

Сварочными называют материалы, обеспечивающие воз­можность протекания сварочных процессов и получение качест­венного соединения основного металла.

Сварочные материалы можно классифицировать на непо­средственно участвующие или не участвующие в образовании ме­талла шва. К сварочным материалам, непосредственно участвую­щим в образовании металла шва, относя тштучные плавящиеся электроды при ручной дуговойс варке, электродные проволоки сплошные и порошковые при механизированной дуговой сварке в защитном газе, под флюсом и при электрошлаковой сварке; в не­сколько меньшей степени участвуют в формировании состава швов флюсы и активные защитные газы. К сварочным материалам, непо­средственно не участвующим в образовании металла шва, относят­ся неплавящиеся электроды (угольные, графитовые, вольфрамо­вые), и нертные газы (аргон, гелий и др.)

 

Порошковая проволока

 

Вместо сплошной проволоки сложного химического состава часто применяют порошковую проволоку, изготовленную из низкоуглероди­стой стальной ленты, свёрнутой в трубку, внутрь которой помеща­ют шихту – порошкообразный сердечник, состоящий из ферро­сплавов, железного порошка, графита и других компонентов. Если в сердечник проволоки введены газообразующие и шлакообра­зующие составляющие, то порошковая проволока может быть ис­пользована без дополнительной защиты. Сохраняя технологиче­ские преимущества голой проволоки, она позволяет вести сварку без флюсов и защитных газов. Наиболее широко порошковую про­волоку применяют для сварки низкоуглеродистых и низколегиро­ванных сталей и наплавки деталей, работающих в условиях изно­са, ударов и циклических теплосмен.

При строительно-монтажных работах применяют порошко­вую проволоку марок ПП-АН1, ПП-АНЗ, ПП-ДСК. Они позволяют получить металл шва с высокими механическими свойствами.

Тех­нические характеристики этих проволок приведены в таблице 2.1.

 

Таблица 2.1

Сварочные порошковые проволоки и их назначение (ГОСТ 26271-84)

 

Марка проволоки	Диаметр, мм	Основные компоненты порошка	Назначение проволоки
ПП-АН1	2,8	Рутил, целлюлоза	Для неответственных конструкций из низкоуглеродистых сталей
ПП-АН3	3,0	Мрамор, плавиковый шпат, рутил, ферросплавы	Для ответственных кон­струкций из углеродисты х и низколегированных сталей
ПП-ДСК	2,5	Плавиковый шпат	То же
Примечание – Марки проволоки имеют заводское обозначение и не расшифровываются

 

Наиболее высокое качество металла шва получается пр исварке порошковой проволокой типа ПП-АН4, ПП-АН8, ПП-АН9, ПП-АН10 в среде углекислого газа. Этой проволокой рекомендует­ся сваривать особо ответственные конструкции, эксплуатация ко­торых происходит в сложных климатических условиях и при значи­тельных динамических и знакопеременных нагрузках.

 

Неплавящиеся электроды

 

Неплавящиеся электроды изготовляют из чистоговольфра­ма, из вольфрама с присадками оксидов лантана, иттрия или то­рия, из электротехническо гоугля и синтетического графита.

При ручной дуговой сварке используют угольные или графи­товые электроды большого диаметра (8...15 мм и выше) с тем, чтобы уменьшить разогрев электрода и возможное науглерожива­ние сварочной ванны. Сейчас этот способ применяю тредко, в ос­новном для получения неответственных, неиспытывающих значи­тельных нагрузок соединений алюминия, меди и их сплавов. Свар­ку ведут на постоянном токе прямой полярности и для защиты используют те же флюсы, что и при газовой сварке (для алюминия – хлористые и фтористые соли калия, натрия, лития; для меди – смесь буры с другими компонентами).

Вольфрамовые электроды используют при аргонно-дуговой сварке ручным, полуавтоматическим и автоматическим способом на постоянном и переменном токе.

Постоянным током прямой полярности сваривают нержа­веющие и жаропрочные стали, никель и его сплавы, титан, цирко­ний, молибден и другие металлы толщиной 0,1...6,0 мм.

Переменным током сваривают алюминий, магний и их спла­вы. Причём в те полупериоды, когда катодом сваривается изделие, его поверхность бомбардируется тяжелыми положительными ио­нами аргона и происходит разрушение и распыление тугоплавких оксидных плёнока люминия или магния. Введение присадок в вольфрамовые электроды способствует понижению потенциала ионизации и устойчивому горению дуги, а также позволяет увели­чить плотность тока на электроде.

Угольные электроды изготовляют из кокса, сажи и смолы пу­тём дробления, прессования и обжига. Графитовые электроды изго­тавливают из угольных посредством дополнительной высокотемпе­ратурной обработки – графитизации. Они обладают лучшей элек­тропроводностью, а поэтому позволяют применять большие плот­ности сварочного тока. Угольные и графитовые электроды выпуска­ют в виде стержней длиной 200…300 мм и диаметром 5…25 мм.

 

Флюсы сварочные

 

Сварочными флюсами называют специально приготовлен­ные неметаллические порошки с размером отдельных зёрен 0,25...4,0 мм. Флюсы применяют при автоматической и полуавто­матической сварке, для газовой сварки, электрошлаковой сварки и при наплавке. Флюсы, расплавляясь, образую тишлаковую защиту сварочной ванны от окисления кислородом воздуха. Кроме того, флюсы позволяют легировать металл сварочной ванны и удалять из него окислы, серу, фосфор и газы. Таким образом, флюсы вы­полняют те же функции, что и покрытия электродов при ручной дуговой сварке.

По назначению флюсы можно разделить на три основные группы:

1) для сварки низкоуглеродистых и низколегированных ста­лей;

2) для сварки легированных и высоколегированных сталей;

3) для сварки цветных металлов и сплавов.

Такое разделение является в известной мере условным, по­скольку флюсы, применяющиеся для сварки металлов одной груп­пы, иногда могут быть использованы для другой группыме таллов.

По химическом у составу различают:

1) окислительные флюсы, содержащие в основном МпО и Si0₂ (другими составляющими являются CaO, MgO, CaF₂, А1₂0₃); их применяют преимущественно применяют при сварке углеро­дистых и низколегированных сталей;

2) безокислительные, практически не содержащие МпО и Si0₂, в них входят, главным образом, фториды CaF₂ и прочные окислы металлов; их преимущественно исполь­зуют для сварки высоколегированных сталей;

3) бескислородные, целиком состоящие из фторидных и хло- ридных солей металлов, а также других составляющих, не содержащих кислород; используют для сварки алюминия, титана.

По способ уизготовления флюсы делятся на плавленные и керамические. Плавленные флюсы получаю тплавлением исход­ных материалов. В состав этих флюсов входят только шлакообра­зующие компоненты (марганцевая руда МпО, кварцевый песок Si0₂, плавиковый шпат CaF₂ и др.). Плавленные флюсы изготавли­вают в соответствии с требованиями ГОСТ 9087-81. Для сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей используют плав­ленные флюсы АН-348, АН-60, ОСЦ-45, ФЦ-9; для сварки и на­плавки высоко- и среднелегированных сталей – АН-8, АН-20, АН-22, АН-26. Для механизированной сварки меди и её сплавов ус­пешно применяют те же флюсы, что и для сварки сталей: ОСЦ-45, АН-348, АН-20. Для сварки алюминия и его сплавов используют флюсы на основе фторидов и хлоридов щелочных металлов: АН-А1, УФОК-А1, МАТИ-1.

Керамические (неплавленные) флюсы кроме шлакообразующих ком­понентов содержат также раскислители и легирующие элементы. Их получают механическим смешиванием мелкоизмолотых компонен­тов с жидким стеклом, продавливанием полученной тестообразной массы через сито и последующим прокаливанием при 300°С.

Керамические флюсы позволяют значительно проще леги­ровать металлшва, для чего в состав флюса вводят требуемое количество легирующих примесей. Вторым важным преимущест­вом керамических флюсов является их малая чувствительность к ржавчине, окалине и влаге на поверхности свариваемых кромок деталей. Это особенно важно при строительно-монтажных работах на открытом воздухе.

Для сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей применяют керамические флюсы марок К-11, КВС-19; для сварки легированных сталей – КС-З0ХГСНА, КС-Ш, ФЦК и др. При наплав­ке используют легирующие керамические флюсы марок: КС-Х12М, КС-3Х2В6 и др.

 

Защитные газы

 

При сварке в среде газов применяют два основных вида га­зов:

1) инертные, не взаимодействующие с металлом шва (аргон, гелий и их смеси);

2) химически активные газы, участвующие в реакциях с ме­таллом шва и электродом; по свойствам различают три группы активных газов: с восстановительными свойствами (водород, окись углерода); с окислительными свойствами (углекислый газ, водяные пары); выборочной активности (азот активен к черным металлам, алюминию, инертен к меди, её сплавам, золоту, серебру).

Инертные газы целесообразно применять для сварки алю­миния, магния, титана и сплавов, склонных при нагреве к энергич­ному взаимодействию с кислородом, азотом и водородом. Инерт­ные газы с добавками кислорода или углекислого газа применяют для сварки легированных сталей и сплавов.

Применение углекислого газа обеспечивает надежную изо­ляцию зоны дуги от соприкосновения с газами воздуха и предупреж­дает азотирование металла шва. При высокой температуре угле­кислый газ частично диссоциирует:

 

2СО₂ ↔ 2СО + О₂.

 

Все три компонент азащищают металл от воздействия воз­духа, но в то же время окисляют его, причем наиболее интенсивно те элементы металла, которые имеют большое сродство к кисло­роду (Si, Мn, Сu и др,). Поэтому при сварке в среде углекислого газа используют сварочную проволоку с повышенным содержани­ем марганца и кремния (Св-12ГС, Св-08ГС, Св-08Г2С). Углекислый газ применяют при сварке углеродистых и легированных сталей.

Водород защищает металл от окисления и азотирования. При высоких температурах, имеющих место в зонедуги, он легко соединяется с углеродом, содержащимся в основном металле, об­разуя газообразный углеводород. В результате этой реакции со­держание углерода в металле шва может значительно снизиться.

Азот применяют для сварки металлов и сплавов, не взаимо­действующих с этим газом (например, медь, некоторые аустенитные стали).

 

Порядок выполнения работы

 

1) Ознакомиться с общей характеристикой сварочных материа­лов, используя стенды, планшеты и натурные образцы.

2) Ознакомиться с процессом автоматической сварки под сло­ем флюса, выполненным электродами различного типа.

3) Выполнить данными электродами односторонние стыковые швы, дать характеристику горения дуги; оценить качество полученного сварного шва (наличие пор, трещин, подрезов, наплывов и др.).

4) Написать отчет.

 

Содержание отчёта

1. Цель работы.

2. Дать краткую характеристику и назначение каждого свар­ного материала (объем определяет преподаватель):

- привести по одному примеру марки сварочной сплошной проволоки из каждой группы и расшифровать;

- указать характерное отличие порошковой от сплошной про­волоки и области применения;

- назвать все сварочные материалы при сварке неплавящимися электродами и дать их характеристику;

- обосновать необходимость покрытий сварочной проволоки при изготовлении электродов;

- сформулировать понятие «тип» и «марка» электродов;

- расшифровать структуру условного обозначения покрытых электродов (по сертификату);

- указать, в каких способах сварки применяются флюсы, и обосновать необходимость их применения; какие способы сварки выполняются с применением защитных газов; виды и назначение газов.

3. Характеристика выбранных для данной работы электродов.

4. По результатам работы заполнить таблицу.

 

Тип элек-трода	Марка элек-трода	Дтаметр электр-ода, мм	Характе-ристика дуги	Степень разбрыз-гивания дуги	Наличие пор, трещин	Степень форми-рования

 

Лабораторная работа № 3

 

Содержание и методика выполнения работы

 

Сущность ручной электродуговой сварки состоит в том, что расплавление основного металла и электрода происходит за счет горения сварочной дуги, обладающей высокой температурой (до 4000…6000°С). Электродное покрытие, нанесенное на металличе­ский стержень электрода, необходимо для повышения устойчивости горения дуги, образования комбинированной газошлаковой защиты расплавленного металла, а также его легирования и рафинирова­ния, что способствует повышению качества сварного шва. Электро­ды имеют две характеристики, тип и марку (этот вопрос подробно описан в лабораторной работе №2 «Сварочные материалы»).

Режимы сварки – под режимом сварки понимают совокуп­ность основных характеристик сварочного процесса, обеспечи­вающих получение сварного шва заданных размеров и формы. При разработке технологии ручной дуговой сварки выбирают мар­ку электрода, диаметр электрода (d_Э), сварочный ток (I_CB), напря­жение дуги (U_Д), скорость перемещения электрода вдоль свари­ваемых кромок (V_CB), род тока и его полярность.

 

Порядок выполнения работы

­

1) Ознакомиться с оборудованием для ручной дуговой сварки.

2) Изучить методику ипринципы выбора режимов ручной сварки.

3) Ознакомиться с техникой выполнения ручных швов.

4) Определить α_р, α_н и ψ для электродов 2-х марок диаметром 4 мм.

Для этого необходимо:

- замаркировать пластины и взвесить их;

- определить погонный вес электродного стержня (г/п.м);

- произвести наплавку валика на пластину электродами ис­следуемой марки. В процессе наплавки фиксировать силу сварочного тока и время горения дуги;

- зачистить валик и прилегающую зону основного металла от брызг и взвесить;

- определить вес прутка сварочной проволоки в огарке электрода (г), змерить толщинуслоя обмазки;

- используя полученные данные, вычислить коэффициенты расплавления, наплавки и потерь электродного металла.

 

Содержание отчёта

 

1. Цель работы.

2. Описать основные и вспомогательные параметры режимов сварки и их влияние на форму и размеры сварного шва.

3. Сформулировать принципы выбора диаметра электрода и силы сварочного тока.

4. Описать сущность коэффициентов расплавления, наплав­кии потерь расплавленного электродного металла и их вычисление на основе опытных наплавок.

5. Составить таблицу опытных наплавок и расчетов коэффи­циентов.

 

Характеристики электродов	Режимы сварки	Коэффициенты
Мар-ка	Тип	Диа-метр, мм	Тал-щина слоя обма-зки, мм	Род тока	IСВ, А	UД, В	αР, г/А∙ч	αН, г/А∙ч	Ψ, %

 

Лабораторная работа № 4

 

Содержание и методика проведения работы

Отличительной особенностью процесса автоматической сварки под флюсом является то, что сварочная дуга горит не на открытом воздухе, а под слоем сыпучего зернистого флюса (рис. 4.1).

 

Рис. 4.1. Схема горения сварочной дуги под флюсом