Технологія зварки: ручна, чавун, труби, перила, каркаси, балки

Основним завданням є забезпечення таких умов праці, при яких зводиться до мінімуму можливість отримання людиною травми під час виконання різних робіт як на виробництві, так і вдома. Особливо актуальний зазначене питання під час проведення різних операцій з металами, в тому числі і за допомогою дугового електричного зварювання.

Процес зварювання.

Зварювання — процес, під час якого отримують нероз’ємне з’єднання деталей. За допомогою такого процесу виконується велика кількість конструкцій, в тому числі мости, кораблі, гідротехнічні споруди, крани і багато інших металоконструкції.

Способи зварювання будуть залежати від матеріалу і параметрів деталей, що з’єднуються. Залежно від цього вибирається техніка проведення робіт і джерела теплоти. Для виконання процесу зварювання використовують перетворену енергію в тепло. Виконано це може бути за допомогою дуги, електронного променя або квантового генератора. Може бути використано тепло, яке виділяється при проходженні струму по твердому або рідкому провіднику, при проходженні хімічної реакції, може бути використана енергія ультразвуку та ін.

Технологія і опис зварки

Одним з найпоширеніших методів зварювальної технології є електродугове зварювання.

Схема ручної зварки.

В даному випадку для того, щоб з’єднати деталі, їх кромки розплавляють за допомогою електричного дугового розряду. Для використання зазначеного методу зварювання необхідно застосовувати обладнання, що виробляють великий струм при невеликій напрузі, при цьому одна деталь прикріплюється до затиску, а до іншого затискача приєднують електрод. Дуга утворюється між електродами, в цьому місці виходить іонізована середу.

Електрична дуга має кілька областей:

  • анодная;
  • катодний;
  • стовп дуги.

Цьому методу властиво те, що в центрі газового стовпа температура досягає 6500-7500 ° С, це дозволяє працювати практично з будь-яким металом або сплавом. На самій деталі і на електроді дуга буде мати вже більш низьку температуру — близько 4000 ° С.

Зварювання тонких деталей або виробів з легованих, високовуглецевих сталей, які чутливі до великій температурі і перегріву, проводиться дугою, що живиться струмом зворотної полярності, при цьому мінус підключають ні до електроду, а до деталі.

Схема електротримачі для аргонно-дугового зварювання: 1 — присадний пруток; 2 — сопло; 3 — токоведущий мундштук; 4 — корпус; 5 — електрод; 6 — рукоятка; 7 — атмосфера захисного газу; 8 — зварювальний дуга; 9 — ванна розплавленого металу; 10 — деталь.

При проведенні зварювання відбувається велике випромінювання як в ультрафіолетовому, так і в інфрачервоному діапазоні, а також виділяється багато тепла від деталей, що з’єднуються і самого місця зварювання.

Потужність дуги буде змінюватися в залежності від матеріалів, які зварюються, і від використовуваних захисних газів. Якщо не використовувати спеціальні захисні засоби, то працівник може отримати травми органів зору і шкіри.

Під час процесу зварювання відбувається нагрів електроду, він починає випускати вільні електрони, при цьому утворюються заряджені іони. Атоми, які втратили електрони, є позитивним іонами, а ті, що приєднали електрони, негативними. У зоні проведення робіт газ стає іонізованим, що робить його електропровідним.

Параметри електричної дуги

Під час проведення зварювання утворюється зварювальна ванна, в центрі якої є кратер. Відстань від електрода до кратера ванни і буде довжиною зварювальної дуги. При проведенні ручного зварювання дуга повинна бути довжиною 2-6 мм. Зазвичай довжина дуги дорівнює діаметру електрода, який використовується для проведення зварювання, якщо вона більше діаметра електрода в 1,5 рази, то це буде довга дуга.

Більшість робіт проводиться з використанням короткої дуги, так як при роботі довгою сильно розбризкується метал, шов виходить пористим і неміцним. Велика кількість бризок розплавленого металу значно збільшує ймовірність отримання травми.

Схема електричної дуги: Uд — напруга дуги; Uк — катод падіння напруги; Uст — падіння напруги стовпа дуги; Uд — анодное падіння напруги; l — д; lк; lст; lд — довжини дуги, катодного зони, стовпа дуги, анодної зони.

Якщо робота проводиться з використанням вугільного електрода, то довжина дуги може становити 15-20 мм. Між напругою розряду і довжиною дуги існує пряма залежність, на це впливає наявність флюсу і його властивості, характеристики покриття електрода, наявність захисного газу.

Чим більше сила струму, що проходить через електрод, тим вище буде температура дуги. Якщо виконується ручне зварювання, то щільність струму в межах 10-20 А / мм2 , а напруга — 18-20 В. Такі параметри дозволяють працювати з матеріалами товщиною більше 1 мм, з легованої і вуглецевої сталлю, твердими сплавами або кольоровими металами.

Для проведення ремонтних робіт може бути використаний постійний або змінний струм. При змінному струмі виходить нестійка дуга, щоб її поліпшити, треба збільшити щільність струму. Це небезпечно при роботі з тонкими деталями.

Якщо використовується постійний струм, то отримують стабільну дугу, працюють на малих токах, що дозволяє працювати з тонкими матеріалами, але для зазначеного процесу необхідне устаткування, що має вищу вартість і складну конструкцію.

На якість шва негативну дію надають такі гази, як кисень, азот і водень, тому після проведення робіт шов треба зачистити, а зону, де проходить зварювання, захищають нейтральним газом.

Характеристики джерел енергії

Джерела тепла розрізняються за такими параметрами:

Джерела зварювального струму.

  • джерела струму можуть бути постійними або змінними, використання випрямлячів або перетворювачів дає можливість виробляти постійний струм, а змінний струм виробляється трансформаторами;
  • в залежності від кількості постів, які можуть підключатися одночасно, бувають одно- і багатопостові джерела;
  • роботу можна проводити за допомогою електрода з покриттям або призначеним для роботи з використанням захисних газів, при приведенні напівавтоматичного або автоматичного зварювання, при виконанні плазмового різання;
  • джерела тепла можуть відрізнятися за принципом дії;
  • привід може бути електричним або від ДВС;
  • є стаціонарні та пересувні моделі.

Якщо проводяться роботи з приладами, які харчуються від електрики, завжди є велика ймовірність того, що людина буде уражений електричним струмом. Зазвичай напруга зварювальної дуги близько 90 В, а стислої дуги досягає 200 В. Волога погода, ослаблений організм будуть обтяжливими факторами при ураженні струмом.

Особливості зварювання деяких матеріалів

Чавун. Зварювання чавунних деталей — досить складний процес, це пояснюється характеристиками вказаного матеріалу. Чавун можна варити двома способами:

  • холодне зварювання, в даному випадку матеріал не гріється, а застосовують спеціальні електроди.
  • гаряча зварка — перед проведенням робіт деталь нагрівають, а потім повільно охолоджують;

Схема холодного зварювання.

Латунь, мідь, бронза. При використанні звичайної дуги і електрода, який плавиться, з’єднувати деталі з цих матеріалів складно. Зазначені матеріали відмінно розчиняють газ, мають високу текучість, досить сильно розширюються при нагріванні, що і обумовлює складність проведення робіт.

Для роботи з мідними деталями використовують вугільні або звичайні електроди, які мають маркування МН-5 і ОЗБ-1, працюють постійним струмом і зворотною полярністю. Цей матеріал добре вариться вольфрамовим електродом, методом аргонової зварки. Для присадки використовують прутки з такого ж матеріалу, як і сама деталь. Якщо працюєте вугільним електродом, то для флюсу беріть буру.

При роботі з латунню треба використовувати присадки матеріалом, в якому багато цинку, при цьому виділяється багато отруйних випарів, тому виконувати роботу треба в респіраторі.

Алюміній і його сплави. Ці матеріали швидко окислюються, на поверхні виходить тугоплавка плівка, що значно ускладнює процес зварювання.

Присадка повинна відповідати деталі, що зварюється. Робота проводиться струмом зворотної полярності. При роботі електродом 4-6 мм струм повинен бути в межах 120-160 А.

Схема гарячої зварювання.

Перед проведенням робіт, поверхню треба знежирити за допомогою розчинника або бензину, після чого виконують її механічну зачистку. Щоб шлак роз’їдати метал, його необхідно видалити, для цього використовують щітку по металу і підкислену воду.

Зварювання чистого алюмінію проводиться електродами марки ОЗА-1, для зварювання його сплавів беруть електроди марки ОЗА-2.

Для поліпшення якості шва, недопущення викривлення деталей їх перед зварюванням треба нагріти до 200-300 °, щоб визначити температуру, використовують спеціальний олівець або термопару. Щоб розплавлений метал не розтікався, використовують глиняні або металеві підкладки. Щоб структура шва була міцнішою і дрібнозернистої, охолоджувати його треба повільно і трохи проковувати. Для зняття внутрішньої напруги проводиться нагрівання деталі до 300-350 °.

Якщо застосовувати аргонно-дугове зварювання з вольфрамовим електродом, то використання флюсу не потрібно, але при видаленні оксидної плівки доведеться докласти більше зусиль.

Під час виконання роботи зварювальник піддається таким негативним факторам, як вплив тепла, бризки металу і шлаку, виділення шкідливих газів і ін. Організації процесу зварювання і дотримання технології необхідно приділяти особливу увагу, тоді можливість отримання травми під час роботи буде зведена до мінімуму.

Ссылка на основную публикацию