Ручная электродуговая сварка стальных деталей

При ручной электродуговой сварке стальных деталей применяют металлические электроды с тонким и тол­стым покрытием (обмазкой) в зависимости от механиче­ских свойств свариваемой стали. Электроды для ручной дуговой сварки представляют собой металлические стержни диаметром 1,6 – 12 мм и длиной 225 – 400 мм. Для сварки углеродистой стали электроды изготавливают из мягкой стальной проволоки, содержащей 0,08 – 0,12 % С (марки Св-0,8, Св-0,8ГА). При сварке легированной стали электроды делают из низколегированной стальной проволоки, содержащей до 0,2 % С. Стальные электроды имеют металлический стержень, покрытый специальной обмазкой. Покрытия повышают устойчивость горения дуги, поэтому их называют ионизирующими. Они состоят из мела, поташа, калиевой селитры, углекислого бария, титанового концентрата, селиката калия, полевого шпата и др.

Производительность и качество ручной электродуговой сварки в зна­чительной степени зависят от правильного выбора марки электрода и его диаметра. Марка электрода выбирается в зависимости от свариваемой стали, ее механических свойств, условий работы детали и ее толщины. Диаметр электрода зависит от толщины свариваемой детали и вы­бирается по следующим данным:

Величина тока может быть определена по эмпириче­ской формуле

I=(20+6d_Э) d_Э,

где I — величина тока в амперах;

d_Э — диаметр электрода в мм.

Она может быть определена и по опытным данным, при­веденным в таблице.

Таблица 2 Характеристика электродов, применяемых при ремонте деталей ручной электродуговой сваркой

Основное, время при сварке Т_о (в часах) — это время непосредственного горения дуги, затрачиваемое на образование сварочного шва; оно определяется по формуле

,

где G — вес наплавленного металла в г;

А — поправочный коэффициент на длину шва;

m — поправочный коэффициент на положение шва в пространстве;

а_Н — коэффициент наплавки в г/а-ч;

I — величина сварочного тока в а.

Вес наплавленного металла определяется по формуле

G=FLg,

где G — вес наплавленного металла в г;

F — площадь поперечного сечения шва в см²;

L — длина шва в см;

g— удельный вес металла электрода в г/см³.

Удельный вес g принимается: для чугунных электро­дов 7,1, для стальных с тонким покрытием 7,5, с толстым покрытием 7,8 и для биметаллических 8 г/см³.

Коэффициент А, учитывающий длину шва, состав­ляет: при длине шва до 200 мм 1,2, от 200 до 500 мм 1,1 и от 500 до 1 000 мм 1.

Поправочный коэффициент m в зависимости от поло­жения шва в пространстве принимается для шва: нижне­го 1; вертикального 1,25; горизонтального 1,3; потолоч­ного 1,6; кольцевого с поворотом детали 1,1 и без поворо­та ее 1,35.

Ручная электродуговая сварка чугунных деталей би­металлическими электродами.

Чугунные детали сваривают двумя способами: электро- и газовой сваркой. Различают холодную и горячую сварку. Холодной называется сварка электрической дугой, при которой деталь предварительно не подогревается. Если процесс осуществляется, когда деталь прогрета до 600 – 650 º С, то такая сварка называется горячей. Сварка чугунных деталей затруднена тем, что углерод частично выгорает и образует углекислый газ, растворяющийся в наплавленном металле. Часть газа из-за низкой температуры плавления и быстрого перехода чугуна из жидкого состояния в твердое остается в металле. По этой причине сварной шов получается пористым и нестойким к воздействию нагрузки. Неравномерный нагрев и быстрое охлаждение чугуна вызывают в деталях большие напряжения, что часто приводит к появлению трещин. Поэтому при сварке ответственных чугунных деталей выполняется предварительный нагрев деталей до сварки, медленное охлаждение наплавленного металла, а также используются электроды с низкой температурой плавления. Биметаллические электроды состоят из медного сер­дечника (80%) с оплеткой из жести или стальной прово­локи (20%) (медно-никелиевый сплав, медно-железные и никилиевые) и меловой обмазки.

Ремонт чугунных деталей ручной сваркой сводится в основном к заварке трещин, которые требуют герметичности шва. Сварка производит­ся биметаллическими электродами без подогрева.

Трещины для заварки подготовляют следующим обра­зом: зачищают место заварки от грязи, ржавчины и мас­ла; засверливают на концах трещины отверстия диамет­ром 5—12 мм и раззенковывают их под углом 60—70°; разделывают кромки трещины под углом до 90° на всю ее глубину и по обеим сторонам трещины зачищают до чистого металла литейную корку на ширину, равную тол­щине свариваемой стенки.

Основные параметры режима сварки серого чугуна назначаются в зависимости от марки и диаметра элект­рода

Таблица 3 Характеристика электродов и режимы сварки серого чугуна СЧ 12-28, СЧ 15-32, СЧ 18-36 и СЧ 21-40

Основное время при холодной сварке чугуна опреде­ляется по формуле

Газовая сварка

При ремонте промышленного оборудования наиболее широкое применение получила ацетилено-кислородная сварка. Такую сварку используют для заварки стальных тонко­стенных деталей толщиной от 0,2 до 4 мм (баки, крылья, капоты, облицовка автомашин и др.), а также деталей из серого чугуна и цветных металлов.

Сварка производится при помощи специальной го­релки, имеющей сменные наконечники. Выбор типа го­релки и номера наконечника производится с учетом тол­щины свариваемого металла.

Таблица 4 Данные для выбора горелки и наконечника

Чрезмерное увеличение расхода ацетилена может привести к прожогу основного металла. В состав оборудования для ацетилено-кислородной сварки входят: кислородный баллон, ацетиленовый бал­лон или ацетиленовый генератор, кислородный и ацети­леновый редукторы, кислородные и ацетиленовые шлан­ги и горелки.

Основное время Т_о, затрачиваемое сварщиком на про­гревание и плавление основного и присадочного металлов, определяется по формуле

мин,

где G —вес наплавленного металла в г;

А — поправочный коэффициент, зависящий от длины шва;

—поправочный коэффициент, учитывающий спо­соб сварки и положение шва в пространстве (см. табл. 5);

b — расход ацетилена в л/ч (см. табл. 4).

Таблица 5 Значение коэффициента при газовой сварке

Нормирование ручной электродуговой сварки сталь­ных и чугунных деталей.

Норму штучно-калькуляционно­го времени Т_ш.к на электросварочные работы можно определить по формуле

Т_ш.к = Т₀ К_П

где Т_о —основное время;

К_П — коэффициент, учитывающий затраты вспомога­тельного и подготовительно-заключительного времени на обслуживание рабочего места, от­дых и естественные надобности

(К_П = 1,3—1,5).

Площадь поперечного сечения шва F зависит от ха­рактеристики шва и толщины свариваемого материала. Коэффициент наплавки а_н и величина сварочного тока приведены в табл. 2, 3.

Расход электродов при ручной электродуговой сварке определяется по формуле

G_Э = GK_Э,

где G_Э — вес электродов в г;

К_Э — коэффициент расхода электродов с учетом по­терь на огарки, разбрызгивание, угар металла (для качественных электродов с толстой об­мазкой К_Э= 1,4¸1,6, для электродов с тонкой обмазкой К_Э= 1,2¸1,3).