 |
|
Лабораторная работа №1.
1. Что называется сваркой?
2. Расскажите о том, как выполняется электродуговая сварка?
3. За счет чего происходит питание электрической дуги?
4. Назовите и зарисуйте типы сварных соединений.
5. Охарактеризуйте типы сварных соединений.
6. По степени усиления какие различают сварные угловые швы? Зарисуйте их и дайте характеристику.
7. В зависимости от расположения в пространстве какие различают швы?
8. В зависимости от чего выбирают диаметр электрода? Как можно определить сварочный ток?
9. Как влияет величина тока на качество сварки?
10. Что такое электрод?
11. Как выполняется зажигание дуги?
12. Расскажите о последовательности выполнения валиковых швов.
13. При какой ширине валика и каком угле наклона электрода от вертикали получаются качественные швы?
14. Расскажите о технике наложения швов в тавровых соединениях.
15. Перечислите оборудование сварочного поста на переменном токе.
16. Перечислите оборудование сварочного поста на постоянном токе.
17. Что называется статической характеристикой дуги?
18. От чего зависит статическая характеристика дуги?
19. Как получают статическую характеристику дуги в каждом данном случае?
20. Расскажите о порядке выполнения работы ручной дугвой электросварки на переменном токе.
21. Расскажите о порядке выполнения работы ручной дуговой электросварки на постоянном токе.
Ответы:
1. Сваркой называется процесс неразъемного соединения металлических изделий путем местного нагревания их до расплавленного или пластичного состояния без применения или с применением механического усилия.
2. При электродуговой сварке кромки свариваемых деталей, а также электрод, расплавляются теплом электрической дуги, горящей между свариваемыми деталями и электродом. Электродом служит металлический пруток, который в тоже время является присадочным материалом.
3. Металлический электрод 2 (рисунок 1.1) закрепляется в электрододержателе 3 и с помощью гибкого кабеля 4 присоединяется к одному из полюсов источника тока, а свариваемые детали 1 – ко второму полюсу. Возникшая дуга представляет собой мощный концентрированный источник тепла, обладающий температурой 4500 – 7000 °С. Дуга расплавляет электрод и плавит основной металл, образуя на нем сварочную ванну. Расплавленный металл электрода каплями переходит в сварочную ванну, перемешивается с расплавленным основным металлом и образует сварной шов. Питание электрической дуги осуществляется постоянным и переменным током. При сварке на постоянном токе используются выпрямители и генераторы, при переменном токе – трансформаторы.
4. Наиболее распространенными типами сварных соединений являются: стыковые, внахлестку, тавровые, угловые, отбортованные (рисунок 1.2).
| а |
| б |
| в |
| г |
| д |
Рисунок 1.2 – Типы сварных соединений: а – стыковое; б – внахлестку;
в – тавровое; г – угловое; д – отбортованное.
5. Стыковое соединение – сварное соединение, при которой части изделий соединяются по своим торцовым поверхностям (а).
Соединение внахлестку – сварное соединение, при котором боковые поверхности соединяемых изделий частично перекрывают друг друга (б).
Тавровое соединение – соединение, при котором торец одного из изделий соединяется с боковой поверхностью другого (в).
Угловое соединение – соединение, при котором свариваемые части изделий расположены под углом (г).
Соединение отбортованное – соединение, при котором концы соединяемых частей отбортовываются (д).
6.
| а |
| б |
| в |
Рисунок 1.3 – Сварные швы по степени усиления: а – нормальный;
б – ослабленный; в – усиленный
| а |
| б |
| в |
| а |
| б |
| в |
а б в
Нормальный шов – сварной шов, у которого геометрическая (действительная) высота равна расчетной (а).
Ослабленный шов – шов, у которого геометрическая высота меньше высоты нормального шва (б).
Усиленный шов – шов, у которого геометрическая высота (в) больше высоты нормального шва.
7. В зависимом от расположения в пространстве различают нижние, горизонтальные, вертикальные и потолочные швы.
Нижние швы расположены в любом направлении на нижней горизонтальной плоскости.
Горизонтальные швы – расположены горизонтально на вертикальной плоскости.
Вертикальные швы – расположены на верхней горизонтальной плоскости в любом направлении. Режимы ручной дуговой сварки определяются диаметром электрода, величиной сварочного тока, напряжением дуги, положением шва в пространстве.
8. Диаметр электрода выбирают в зависимости от толщин металла и типа сварного соединения. По выбранному диаметру электрода определяют сварочный ток. При этом необходимо также учитывать скорость сварки. Сварочный ток можно определить по формуле
I=K dе, А, где dе – диаметр электрода, мм; К– коэффициент, учитывающей обмазку электродов и свойства свариваемого металла (К=40 – 60, для низкоуглеродистой стали К=50), А/мм. При толщине металла <1,5 dе сварочный ток следует уменьшать на
10 – 15%, при толщине металла >3 dе – следуем увеличить на 10 – 15%. С увеличением скорости сварки ток следует увеличивать. Сварку металлов с пониженной теплопроводностью, например, хромомолибденовых сталей, ведут пониженным на 10 – 20% током по сравнению с низкоуглеродистыми сталями. Чем больше толщина свариваемого металла, тем выше должен быть ток.
9. Для получения качественной сварки необходимо добиться полного сплавления основного металла с металлом электрода. Это достигается хорошим расплавлением поверхности основного металла и получением кратера надлежащей глубины. Кратер – углубление, образуемое дугой в расплавленном основном металле. Качественная сварка получается при глубине проплавления основного металла не менее 1,5 – 2 мм. О величине проплавления судят по виду кратера. Для определения глубины кратера прерывают дугу и измеряют расстояние от поверхности основного металла до его дна. Добавив к этой величине 1 – 2 мм,определяют глубины проплавления. При правильно выбранном сварочном токе наплавленный валик будет иметь края, плавно сливающиеся с основный металлом (рисунок 1.5а).
Рисунок 1.5 – Качество сварки
| а |
| б |
| в |
Основной металл под валиком проварен на глубину 2 – 3 мм, поэтому валик прочно оплавляется с основным металлом; в результате чего получается качественное соединение.
При небольшом токе основной металл проплавляется на небольшую глубину и поэтому расплавленный металл электрода сплавляется с основным металлом только посередине (рисунок 1.5б).
С краев же капли металла электрода легли на нерасплавленный металл и сплавление в этом месте не произошло, в результате края валика имеют загнутую форму с резким переходом на основной металл, и шов получается непрочным.
При чрезмерно большом токе кратер получается очень глубоким и полностью не заполняется металлом электрода, благодаря чему у краев валика получается углубление, уменьшающее толщину основного металла и, следовательно, несколько ослабляющее прочность соединения (рисунок 1.5в).
10. Электроды представляют металлические прутки диаметром от 1 до 12 мм и длиной 250 – 450 мм. Практически используются электроды диаметром 2 – 6 мм для сварки деталей различной толщины. Электродами диаметром
2 мм сваривают детали толщиной до 2 мм, диаметром 4 – 5 мм – детали толщиной 5 – 10 мм, диаметром 5 – 8 мм – детали толщиной свыше 10 мм.
Поверхность электродов покрыта обмазкой для защиты ванны расплавленного металла от соприкосновения с кислородом и азотом воздуха, для повышения устойчивости горения дуги и других целей. Наиболее ходовыми марками электродов для сварки малоуглеродистых сталей являются
УОНИ – 13/45, АНО – 4, СМ – 11, ОММ – 5, ЦМ – 7 и другие.
Состав обмазки ОММ – 5: титановый концентрат – 37%, марганцевая руда – 21%, полевой шпат – 13%, ферромарганец – 20%, крахмал – 9%, жидкое стекло – 30%,
Состав обмазки ЦМ – 7: гематит –33%, гранит – 32%, ферромарганец – 30%, крахмал – 5%, жидкое стекло – 30%.
Состав обмазки УОНИ – 13: мрамор – 53%, плавиковый шпат – 19%, кварцевый песок – 9%, ферромарганец – 2%, ферросилиций – 3%,
ферротитан – 15%, жидкое стекло – 30%.
Толщина слоя обмазки колеблется в пределах 0,25–1d и более,
где d – диаметр проволоки в мм.
11. Зажигание дуги производится двумя способами: электродом касаются изделия, быстро отводят его вертикально вверх или электродом проводят по поверхности металла и быстро отводят его на небольшое расстояние, возбуждая дугу. При замедленном отрыве электрода от изделия конец электрода и под ним участок металла изделия сильно разогреваются и при небольшом нажатии на электрод привариваются один к другому. Такое явление носит название «примерзание».
При очень быстром отводе электрода разряд тока не успевает разогреть место контакта и ионизировать дуговой промежуток и вследствие этого дуга не загорается.
При примерзании электрода необходимо его покачивать из стороны в сторону, это позволит оторвать его от изделия. При нормальных условиях сварки сварщик зажигает дугу только при смене электродов, то есть весь электрод должен быть расплавлен без прерывания дуги.
12. Перемещением электрода вдоль линии сварки без поперечных колебательных движений получают валик наплавленного металла небольшой ширины («узкий» валик).
Ширина такого валика при нормальной скорости перемещения дуги равна примерно полуторному диаметру электрода, а длина – длине расплавленного электрода.
При перемещении электрода вдоль линии сварки с поперечными колебаниями конца электрода получают широкий или уширенный валик.
13.
| α |
(рисунок 1.11).
Рисунок 1.11 – Наплавка валиковых швов
Наплавку валиковых швов следует производить без поворота пластины. Чтобы повысить плотность наплавленного слоя, применяют наплавку валиков таким образом, чтобы каждый последующий перекрывал предыдущий на 1/3 его ширины.
Перед наплавкой последующего валика предыдущий валик следует очищать металлической щеткой.
14. Техника наложения швов в тавровых соединениях следующая: дуга возбуждается на горизонтальной поверхности в точке А (рисунок 1.12а) на расстоянии 3 – 4 мм от кратера шва.
Затем конец электрода перемещают в вершину угла соединения, где дугу задерживают для проплавления вершины угла; далее конец электрода перемещают на вертикальную поверхность на величину, равную катету шва.
При перемещении на вертикальную поверхность электрода ему придают несколько наклонное положение 2 (рисунок 1.12б) по сравнению с
положением 1.
Затем конец электрода перемещают вниз в вершину угла и на горизонтальную поверхность на расстояние, равное катету шва. При этом электроду придают положение 3 (рисунок 1.12б). Далее конец электрода перемещают по горизонтальной поверхности в направлении сварки и до кратера, вновь направляют в вершину угла и вновь повторяют все движения. Скорость сварки определяется путем замера длины сварного шва и времени, в течение которого он наплавляется.
15.
Рисунок 1.10 – Электрическая схема сварочного поста переменного
тока: 1 – дроссель; 2 – винтовое устройство; 3 – вторичная обмотка
трансформатора; 4 – первичная обмотка трансформатора; 5 – электрод;
6 – свариваемое изделие
Сварочный аппарат состоит из трансформатора и регулятора тока
(дроссель – регулятор). Сварочный трансформатор преобразует высокое сетевое напряжение в пониженное, но достаточное для зажигания дуги (60 – 65 В).
Дроссель ограничивает ток короткого замыкания и регулирует сварочный ток. Первичная обмотка трансформатора 4 подключается к сети, ко вторичной обмотке 3 низкого напряжения подключается дроссель 1, состоящий из разъемного сердечника и катушки.
Ток регулируется изменением индуктивного сопротивления. Подвижная часть сердечника перемещается с помощью винтового устройства 2, чем обеспечивается изменение воздушного зазора, а следовательно, и индуктивность обмотки дросселя.
При вращении рукоятки дросселя по часовой стрелке воздушный зазор в сердечнике реактивной катушки увеличивается, увеличивается сопротивление и уменьшается ток самоиндукции, который имеет направление, обратное основному току. Вращением ручки против часовой стрелки уменьшают сварочный ток, так как зазор уменьшается.
16.
| Г |
| V |
| A |
| 5 |
| 3 |
| 4 |
| 2 |
| 1 |
| 6 |
| 7 |
Рисунок 1.13 – Установка сварочного поста постоянного тока:
1 – сварочный преобразователь тока (генератор); 2 – изделие; 3 – электродержатель; 4 – электрод; 5 – шунт; 6 – амперметр; 7 – вольтметр.
Перед выполнением лабораторной работы по ручной дуговой электросварке на постоянном токе студенты знакомятся с устройством сварочного поста постоянного тока, проверяют схему включения, знакомятся с характером горения дуги на прямой и обратной полярности.
17. Статическая характеристика дуги является сложной функцией, зависящей от длины дуги, а также от материала электрода иизделия, диаметра электрода, состава и давления газов, заполняющих дуговой промежуток и т.д.
18. Статические характеристики дуги для каждого данного случая получают опытным путем.
Статическая характеристика дуги является падающей, то есть напряжение зажигания дуги значительно больше рабочего напряжения
(рисунок 1.6). Из кривой рисунка 1.6 видно, что напряжение Ud резко падает в начальном участке кривой до определенной величины при незначительном изменении тока, а в дальнейшем, то есть при устойчивой сварочной дуге, величина тока не оказывает влияния на напряжение.
Форма кривой не изменяется, если изменить длину дуги. В этом случае изменяется лишь положение кривой в системе координат, так как напряжение на дуге пропорционально длине дуги.
19. Практически для сварочной дуги в нормальных условиях напряжение зажигания U=40 – 60 В для постоянного тока и 50 – 70 В – для переменного тока, а рабочее напряжение Ud линейно зависит от ld и выражается формулой Ud=а+bld, где Ud – напряжение дуги;
ld – длина дуги; а и b – коэффициенты, характеризующие различные условия горения дуги (материал электрода, род тока, полярность), а – характеризует падение напряжения на электродах; для открытой дуги а=18 – 12 В при стальных электродах и а=35–38 В при угольных электродах; b характеризует падение напряжения на 1 мм длины дуги; для условий воздушной среды
b=2,0–2,5 В, ld определяется для ручной сварки как 0,5-0,8dе,
где dе – диаметр электрода в мм.
Для стального электрода при ручной сварке Ud=16 – 28 В.