Высокопроизводительные способы сварки

ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫЕ СПОСОБЫ СВАРКИ 
 

Методы, повышающие производительность труда

  К организационным мероприятиям повышения производительности труда относят: своевременное обеспечение сварщиков исправным, подключенным к сети сварочным оборудованием, сварочными материалами и инструментом, шлангами, кабелем, спецодеждой, средствами индивидуальной защиты; предоставление сварщику оборудованного рабочего места и обустройство безопасных подходов к нему; своевременную подготовку деталей под сварку; обеспечение технологической документацией; создание необходимых производственно-бытовых условий.

  К организационно-техническим мероприятиям относят: своевременное и быстрое подключение оборудования и устранение неисправностей; снабжение качественными электрододержателями и инструментом; обеспечение приспособлениями для быстрого поворота изделий или их кантовки; изготовление наиболее эффективных конструкций с минимальным количеством наплавленного металла в готовом изделии. Четкое выполнение организационных и организационно-технических мероприятий наряду с внедрением прогрессивных форм организации труда повышает производительность труда не менее чем на 15-20%.

  Рассмотрим технические мероприятия, внедрение которых позволяет повысить производительность сварочных работ.

□ Увеличение плотности сварочного тока при выбранном диаметре электрода по сравнению с паспортными данными позволяет повысить производительность ручной сварки в 1,5-2 раза за счет увеличения скорости сварки и глуби- ны проплавления основного металла. Наилучшие технико-экономические показатели при сварке на повышенных режимах получают при использовании электродов диаметром 5 и 6 мм. Однако повышать плотность сварочного тока свыше 12-14 А/мм² при сварке электродами с основным покрытием не рекомендуется, так как это приводит к сильному разбрызгиванию электродного металла, снижению коэффициента наплавки и ухудшению качества шва.

• Увеличение диаметра электрода с 3 до 6 мм позволяет повысить производительность сварки в 3 раза (если правильно выбран оптимальный режим сварки для каждого диаметра электрода). Применение электродов больших диаметров (8 и 10 мм) позволяет вести сварку при увеличенном токе и тем самым повышает производительность процесса. Однако при сварке такими электродами увеличивается масса электрода и держателя, что вызывает усталость сварщика. Появляются трудности с обеспечением провара корня шва в узких разделках кромок и угловых швов. Кроме того, при ручной сварке большими токами значительно повышается магнитное дутье, особенно при сварке на постоянном токе, что усложняет процесс сварки и приводит к снижению качества сварного соединения.
• Применение электродов с железным порошком или другими металлическими добавками в покрытии используют для повышения коэффициента наплавки. Производительность сварки такими электродами увеличивается на 10-15% по сравнению со сваркой обычными электродами. Одновременно снижается удельный расход электроэнергии (примерно на 20%).

  Введение железного порошка в покрытие увеличивает скорость наплавки, повышает переход металла электрода в шов, улучшает внешний вид шва. Небольшие добавки железного порошка (до 14%) применяют для стабилизации дуги, средние и большие (до 50%)- для повышения производительности процесса. К высокопроизводительным обычно относят электроды, для которых переход металла электрода в шов вследствие добавки в покрытие железного порошка составляет свыше 120%, например электроды марок АНО-5 (11 г/А ч), ЭРС-1 (14 г/А ч), ОЗС-3 (15 г/А • ч). Электроды этих марок пригодны для сварки только в нижнем положении. 
 
 
 

14.2. Способы сварки, повышающие производительность труда

  Сварку погруженной дугой в отличие от обычного способа ручной сварки покрытым электродом (сварки открытой дугой) называют сваркой опиранием электрода или сваркой с глубоким проплавлением.

  Для получения глубокого проплавления применяют специальные высококачественные электроды с особо толстым покрытием, например марки ОЗС-3.

  Электрод опирают образующимся при плавлении козырьком на свариваемый металл под углом 70-85° к горизонту для лучшего вытеснения жидкого металла из кратера (рис. 14.1). При сварке дуга оказывается погруженной в основной металл, а края козырька предохраняют электрод от короткого замыкания. Короткая дуга при сварке погружением поддерживается автоматически вследствие опирания козырька покрытия на основной металл. Большая концентрация теплоты при короткой дуге увеличивает глубину проплавления. При сварке с глубоким проплавлением потери металла в результате угара и разбрызгивания минимальные. Сварку осуществляют на большой силе сварочного тока с повышенной скоростью.

  Наиболее эффективен этот способ при сварке угловых и тавровых соединений в нижнем положении, однако применяется и при сварке стыковых соединений.

   Сварка погруженной дугой требует тщательной подготовки свариваемого изделия: поверхность вдоль шва очищается от ржавчины, зазор между кромками не должен превышать 10% толщины металла изделия.

  Сварка с глубоким проплавлением отличается от обычной ручной сварки большей силой сварочного тока и большей скоростью сварки. Кроме того, она обладает следующими преимуществами: исключается необходимость держать электрод на весу, что облегчает труд сварщика; обеспечивается хороший провар корня шва; возможна сварка листов толщиной до 20 мм без скоса кромок; в течение нескольких дней приобретаются навыки сварщика; не требуется высокая квалификация сварщика; в 2-3 раза повышается производительность труда.

  Сварку опиранием в вертикальном положении по направлению сверху вниз можно выполнять электродами марки АНО-9. При наложении угловых швов с катетом 8 мм применяют электроды диаметром 4 мм. Скорость сварки 10 м/ч.

  Сварка пучком (гребнем) электродов осуществляется такими же приемами, как и ручная сварка одним покрытым электродом. Сварщик одновременно работает двумя, тремя и более электродами (рис. 14.2), соединенными в пучок путем наложения прихватки в месте зажима их в электрододержатель. Электроды между собой соединяют мягкой проволокой (стальной или медной диаметром 0,25-0,5 мм) по длине в 3-5 местах, а сверху - сваркой. При этом используют обычный электрододержатель.

   Если конструкция электрододержателя позволяет удерживать несколько электродов, отпадает необходимость соединения их в месте захвата.

  Дуга при сварке пучком электродов вначале возбуждается между одним электродом и свариваемым изделием. Когда этот электрод настолько оплавится, что расстояние от его торца до изделия станет большим, дуга погаснет и вновь появится между изделием и электродом, который ближе других окажется к изделию. Дуга поочередно возникает там, где расстояние между изделием и электродом становится минимальным, и постепенно расплавляет электроды. Процесс происходит непрерывно, как при сварке одним электродом.

  При сварке пучком электродов ток проходит через отдельные электроды кратковременно, они нагреваются меньше, чем при обычной сварке, и это дает возможность применять большую силу сварочного тока.

  По сравнению со сваркой одним электродом при сварке пучком электродов в 2-3 раза сокращается время на смену электродов, уменьшается число перерывов в работе, улучшается использование мощности источника тока, повышается производительность труда (не менее чем на 50%).

  Применение такого способа сварки очень эффективно при наплавочных работах.

  К недостаткам сварки пучком электродов следует отнести непригодность ее при вертикальной и потолочной сварке, а также сложность изготовления электродов.

  Безогарковая сварка отличается от обычной ручной сварки тем, что электрод не закрепляют в держателе, а приваривают к его торцу. За счет этого устраняются потери электродов на огарки, увеличивается сила сварочного тока (на 10-15%) и сокращаются потери времени на смену электродов.

   Безогарковая сварка увеличивает производительность труда, однако она не свободна от недостатков: затрудняется манипулирование электродом, что при недостаточном опыте сварщика отрицательно сказывается на качестве сварного соединения; приварка электрода по сравнению с закреплением его в обычном электрододержателе - более сложная операция.

  Сварка лежачим электродом заключается в том, что электрод с качественным покрытием не подается в зону дуги, а укладывается в разделку кромок (рис. 14.3). Дуга, возбуждаемая между торцом электрода и свариваемым металлом, перемещается по длине электрода, постепенно расплавляя его.

  В разделку шва укладывают один или несколько электродов диаметром 6-10 мм. Поверх кладут бумажную изоляцию и прижимают медной колодкой.

  Такая сварка особенно удобна в труднодоступных местах. Длина электрода принимается равной или кратной длине шва, а сечение шва получается равным сечению стержня электрода. При этом способе сварки один оператор может обслуживать несколько постов.

  Этот способ сварки обеспечивает высокое качество металла шва; производительность по сравнению с ручной сваркой увеличивается в 1,5-2 раза благодаря применению электродов большого диаметра и соответствующему увеличению силы сварочного тока; уменьшает потери металла на угар и разбрызгивание.

  Сварка наклонным электродом - это сварка металлическим электродом, когда происходит самоподача в зону дуги электрода с качественным покрытием, который нижним концом опирается на изделие, в то время как верхний конец закрепляется в специальном скользящем электрододержателе (рис. 14.4, а).

Опора с помощью магнита фиксирует устройство на поверхности свариваемого металла. По мере оплавления электрод под собственным весом перемещается по направляющей вдоль линии сварки. Покрытие электрода опирается на свариваемое изделие, обеспечивая постоянную длину дуги. Верхняя часть козырька длиннее нижней, поэтому дуга отклоняется в сторону свариваемого изделия. Сечение шва регулируется изменением угла наклона электрода.

  Известен также способ сварки наклонным электродом, при котором верхний конец электрода имеет шарнирное закрепление (рис. 14.4, б).

   Сварка трехфазной дугой производится специальными электродами и электрододержателями. Ручная сварка и наплавка производятся следующими способами: двумя электродами, закрепленными в двух держателях (рис. 14.5, а); двумя параллельными электродами, закрепленными в одном держателе (рис. 14.5, б). Электроды состоят из двух стержней, расположенных на расстоянии 5-6 мм друг от друга и покрытых обмазкой, а электродо-держатели имеют раздельные закрепления и электроподводку к электродам. Концы электродов одной стороной (зачищенной) раздельно закрепляют в электрододержателе. При сварке одна фаза подводится к изделию, а две фазы (раздельно) - к электродам.

  Производительность при сварке трехфазной дугой по сравнению с обычной однофазной ручной сваркой возрастает примерно в 2 раза, но техника выполнения несколько сложнее из-за увеличения массы электрода и держателя. Навыки сварки трехфазной дугой приобретаются довольно быстро.

  Трехфазной дугой сваривают соединения (стыковые и тавровые) в нижнем положении. При сварке возможно образование больших наплывов. Поэтому тавровые соединения следует сваривать «в лодочку». Уменьшение пористости и увеличение глубины провара достигается ведением сварки методом опирания электродов.

  При сварке двумя параллельными электродами, зажатыми в одном держателе, угол наклона электродов к поверхности пластины должен быть 65-70°. При чрезмерно большом угле наклона жидкий шлак и металл затекают вперед на нерасплавленный металл пластины, в результате чего глубина провара уменьшается. При малом угле наклона жидкий металл и шлак сильно оттесняются дугой в хвостовую часть сварочной ванны, чем нарушается формирование шва и увеличивается разбрызгивание.

  Для получения широкого валика электродам необходимо придавать поперечное колебательное перемещение, ширина которого у продольно расположенных электродов должна составлять не более двух диаметров электродов (рис. 14.6, а), а у поперечно расположенных - не более четырех (рис. 14.6, б).

При многослойной сварке пластин встык с односторонним скосом кромок первый слой выполняют спаренными электродами, расположенными вдоль шва (рис. 14.7, a), a последующие - поперечно расположенными электродами (рис. 14.7, б).

  При сварке пластин внахлестку электроды должны располагаться поперек шва. При этом угол наклона электродов в направлении сварки должен составлять 70-75° (рис. 14.8, а) и по отношению к поверхности деталей 50-60° (рис. 14.8, б). В процессе сварки электродами совершают поперечные колебательные движения с амплитудой колебаний 2,5-3 диаметра электрода.

  Трехфазная сварочная дуга выделяет больше излучения, чем однофазная, поэтому защитные светофильтры должны быть более темными. 

 Рис. 14.7. Расположение электродов при сварке встык трехфазной

ДУГОЙ 

Ванная дуговая сварка (рис. 14.9) характеризуется увеличенными размерами сварочной ванны, удерживаемой в специальной форме (стальной или керамической). Стальную форму приваривают к сварному стыку, керамические формы делают разъемными и после сварки удаляют. Применяют при сварке стержневых изделий (например, железобетонной арматуры и рельсов). Сварку производят одним или несколькими электродами (рис. 14.10) марки УОНИ. Сварку выполняют на повышенных режимах, что обеспечивает необходимый нагрев свариваемых элементов для создания большой сварочной ванны из жидкого металла.