Сварка. Резка. Контроль: Справочник. В 2-х томах

Посвящается 100-летuю со дня рождения акад. АН СССР Георгия Александровича llиколаева СВАРКА. РЕЗКА. КОНТРОЛЬ СВАРКА...

Author: Под общ. ред. Н. П. Алешина | Г. Г. Чернышова

10 downloads 478 Views 37MB Size Report

This content was uploaded by our users and we assume good faith they have the permission to share this book. If you own the copyright to this book and it is wrongfully on our website, we offer a simple DMCA procedure to remove your content from our site. Start by pressing the button below!
Report copyright / DMCA form

DOWNLOAD PDF

Посвящается 100-летuю со дня рождения акад. АН СССР Георгия Александровича llиколаева

СВАРКА. РЕЗКА. КОНТРОЛЬ

СВАРКА. РЕЗКА. КОНТРОЛЬ Справочник в двух томах

Авторы: Алешин НЛ . , Чернышев Г.Г., Акулов А.И., Братчук С.д. , Гаврилюк В.С ., Гарбуль АФ., Гирш В .И., Гладков Э.А, Грачева КА,

Григорьянц АГ., Гриненко В .И ., 3убченко А.С., Исаев АЛ., Каганский Б.А. , Киселев С.Н . ,

Коновалов АВ., Копаев Б.В .. Куркин АС., Лукин В.И., Малолетков А.В .. Макаров эл ., Маслов Б.Г. , Неровный В.М. , Никифоров Н.И., Полевой Г.В ., Рымкевич А.И .. Семенов В.Н.,

Смирнов В.В., Стеклов О.И. , Сухинин Г.К., Терехин А.С. , Хаванов В.А., Шашин Д.М., Шиганов И.Н., Щавелев л.н ., Якушин Б.Ф.

СВАРКА . __ РЕ3КА____.._ _ КОНТРОЛЬ_ Том Под редакцией

Н.П. Алешина, ЧЛ.-кор. РАН, г.г. Чернышева, д-ра техн. наук

Москва «Машиностроение» 2004

1

УДК

621.791(031) 30.616

ББК

С24

Перепечатка, все виды копирования и воспроизведения материалов, опубликован

ных в справочнике «Сварка. Резка. Контроль», допускаются только с разрешения издательства и со ссылкой на источник информации.

Сварка. Резка. Контроль: Справочник. В 2-х томах С

и.п. Алешина, Г.Г. Чернышова.

24 Т.

1/

-

/

Под общ. ред .

М.: Машиностроение,

и.п. Алешин, Г.Г. Чернышов, Э.А.

2004 . Гладков и др. - 624 с.: ил .

в первом томе приведены теоретические основы сварки, виды сварных соединений, тех

нологические основы проектирования сварных конструкций, сущность процессов , оборудо вание, сварочные материалы, выбор режимов сварки: дуговой, эпектрошлаковой , эпектриче ской, контактной, концентрированными источниками питания, давлением, газовой и т.д, Изложены сведения по газовой сварке и резке, а также гидро- и гидроабразивной резке; их способы, оборудование и области применения. Для инженерно-технических работников всех отраслей промышленности, а также реко мендуется как учебное пособие для студентов , обучающихся по направлению «Машиностроительные технологии и оборудование» по специальности

120500 -

651400 «Оборудо

вание и технология сварочного производства» . Справочник может быть полезен высококва лифицированным рабочим .

ISBN 5-217-03263-4

(Т.

1)

©

ИЛ. Алешин, Г.Г. Чернышов, Э.А. Гладков и др.,

ISBN 5-217-03262-6

©

2004

Издательство «Машиностроение»,

2004

ОГЛАВЛЕНИЕ

ПРЕДИСЛОВИЕ

осп.

Алешин,

Г.г. Чернышаву

Глава

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ

1.

1.4.2. 11

1.4.3.

д-р

мы

наук,

проф,

12

ЭЛ. Макаров)

Физические

1.1.

основы

классификация

1.2.

Тепловые

процессы

сварке (А .В. Коновалов)

1.3.

1.3.1.

...

1.3.2. 1.3.3. вия

Расчет

элементов

.. .....

сплавах

1.3.4.

Скорость

....

1.5.3. 1.5.4.

38

Газовые

1.5.5.

1.3.9.

Взаимодействие

1.3.10. Газошлаковая

45 47

Сварочные деформации и

напряжения (А .С КУРКИН)

1.4.1.

.. ....

Виды деформаций

напряжений

49

и

49

Методы

и

критерии

сопротивляемости

.. .

74

Оценка сопротивляе хрупкому

разруше-

75 78

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

2.

64 67

нию

ВИДЫ

СВАРНЫХ

СО

ЕДИНЕНИЙ сс.н. Киселев)

2.1.

зашита

критерии

Сопротивляемость об-

мости

Глава

ме-

металла при сварке

1.4.

43

62 и

«л амелярн ы м трешинам »

1.5.7.

зашитные

талла с флюсом при сварке

Методы

1.5.6.

40 ...

62 Сопротивляемость об-

оценки

ме

среды при сварке... .. . .....

61

Показатели сваривае-

разованию ХТ

талла с газовой фазой в зоне

1.3.8.

61 « свари вае-

оценки сопротивляемости ГТ

39

сваривания

Понятие

разованию ГТ

состава сварочной

Взаимодействие

59 материа-

мости

Формирование хими

ческого

1.3.7.

1.5.2.

38

ванны

напряже-

м ость»

36

физико-

химических реакций

Свариваемость

1.5.1.

Расчет необходимого

1.3.5.

свароч-

лов (ЭЛ Макаров)

31

37

количества раскислителя

1.3.6.

1.5.

и

выбор раскислигеля

52

53

Уменьшение

ний и перемешений

взаимодейств

сварке ,

качество

ных деформаций,

31

Расчет массы продук-

тов реакций .. ..... ... .. ..

при

на

Методы определения

1.4.5.

реакций

при сварке плавлением.. .....

размеров

перемещений

14

Прогнозирование фи

зико-химических

50

напряжений, деформаций и

Металлургические процес-

сы при сварке (Б. Ф. Якушину

.. .. ....

Виды искажений фор-

влияние

1.4.4. 12

при

.........

дефор

сварных конструкций. .. .. .. ..

и

.... .....

и

их

процессов

сварки (А .В. Коновалов)

возникно

напряжений,

м аций и перемещений

ОС-

НОВЫ СВАРКИ (науч. ред. техн.

Механизм

вения

79

Общие положения. Клас

сификация .

Обозначения

на

чертежах

2.2. Ручная дуговая сварка .... . 2.3. Сварка под флюсом .... ..... 2.4. Сварка в защитных газах...

79 82 84 86


6

2.5.

89 92

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ . . . . . . . . . .... . Глава

4.1.5.

Другие сварные ' соедине-

ния

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ

3. НИЯ

СВАРНЫХ

РУКЦИЙ (с.н. Киселев)

вание

и

Основные

3.3.1.

93 93

96

Подготовка

4.2.3.

Режимы

флюсом

швов

99

1О 1 выполнения

102

4.3.6.

.....

Системы

ванного

(САПР)

..

104

автоматизиро

в

сварочном

105 106

ДУГОВАЯ И ЭЛЕКТРО-

ШЛАКОВАЯ СВАРКА

4.1.

Ручная

дуговая

4.1.1. Сущность 4.1.2. Методы

процесса .. .

107 107 107

повышения

4.1.4. швов

129 Разновидности

меха

сварки

пла-

Выбор режимов при

110 Способы выполнения

132 133

Разновидности

про-

цессов ЭШС

133

Энергетические и теп

ловые процессы при ЭШС

Техника

...

136

выполнения

ЭШС

4.4.4. Режимы ЭШС 4.4.5. Требования к

139 142 обору-

до ван ию дЛЯ ЭШС

143

Деформации и пере-

147

Металлургические про-

цессы при ЭШС

4.4.8.

128

Сварка в углекислом

сварка

4.4.2.

127

плавящимся

мещения при ЭШС

108

РДС

Сварка

Электрошлаковая

4.4.

4.4.7.

сварки покрытыми эл е ктр о -

4.1.3.

125 Разновидности сварки

.. .... .. .

4.4.6.

производительности ручной

дами

га-

вящимся эл ектродо м

4.4.3.

сварка

(Г'Г. Чернышов)

инертных

низированной

4.4.1.

произ-

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ . . . .. .. .. . ...

в

(А. и. Рымкевичу

проектирования

водстве

124

газе

Оптимизация параметров

проектируемой конструкции

3.6.

101

124

Сварка неплавящимся

электродом в инертном газе

4.3.5.

роботов в

сварочном производстве

3.5.

.. ..

.. ...

неплавящимся электродом ..

4.3.4.

операций и приспособления сварочного производства

различных

Особенности сварки в

эл е ктр одо м

4.3.3.

сборочно-сварочных

3.4.2. Применение

под

зах

Технологическое обеспе

Приемы

сварки

ных газах (Г'Г. Чернышов) защитных газах

3.4.1.

под

120

4.3.2.

чение

сварки

117

Дуговая сварка в защит-

4.3.1.

конст-

операций

114 деталей

118

Техни ка

изводства

рукций

4.

114

сварки под флюсом

4.2.2.

4.3.

изготов

сварных

флюсом

Особенности процесса

ления и автоматизация про

3.4.

Глава

под

типов

направле-

Технология

4.2.1.

4.2.4.

ния работ на стадии проек-

3.3.2.

сварка

дуго-

флюсом

96

тирования

113

Мех анизированная

под сварку . .. .... . . ... . .... . .. ..

96

те х н ол о г и ч н о с ть

сварных конструкций

4.2.

(Г'Г. Чернышов)

КОНСТ-

3.1. Общие положения 3.2. Классификация основных видов сварных конструкций ... 3.3. Рациональное проектиро

пространствен-

ных положен иях

вая

ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВА

Особенности сварки в

различны х

Особенности

148 сварки

сталей , цветных металлов и сплавов ,

сварочные

мате

риалы и свойства сварных

111

соединений

151


Дефекты сварных со

5.5.

Формирование

единений и методы их уст-

ния

при

4.4.9.

ранения

155 Сварные

4.4.10. ции ,

изготовляемые

с

4.5.

157

Оборудование для дугоред.

д-р

техн.

158

Автоматы для сварки

4.5.1.

неплавящимся эл е ктр од о м в

158 сварки

электродом

А.Ф.

179 Оборудование

дЛЯ

ЭШС (А'и' Рымкевичу

... .....

4.5.3. 4.5.4.

Источники

196

питания

А.В. Малолетков)

5.

219 277

ред.

канд.

СВАРКА

техн.

5.1.

краткая

.. 5.2. Конструктивные элементы

279

сварки,

их


ния при точечной

280

соединеи

сварке (Б.В. Копаев)

283


соедине-

ния

при

способах

стыковых

сварки (Б.В. Копаев)

5.4.1. 5.4.2.

286


5.8.

31О

.. ..

317

рельефной

... .. .. .......

333

Технология шовной свар-

ки (АЛ. Исаев)

340

Состав, основные пара контактных

машин

(ДМ Шашuн)

5.11.

344

Источники питания (ис сварочного

энергетические ки

5.12.

тока)

и

характеристи-

контактных

машин

347

..

Контакторы . Аппаратура

управления

и

контроля

кон

тактных машин . Прерыватели

286

Стыковая сварка со

противлением..... .. .... . .... ..

и

Параметры режима и

(ДМ Шашuн)

Стыковая сварка оп-

лавлением

307 Конструирование

5.7.2.

точники

шовной

5.4.

307

Применение точечной

сварки

5.9.

304

Технология точечной свар-

значения

изображение и условное обо-

5.3.

стыковой

метры, классификация и обо

графическое

значение (Б.В. Копаев)

нагрева при

сварке оплавлением .. .... .. .. .

5.10.

сварных соединений контакт-

ной

ции

302

сварки (АЛ Исаев)

классификация способов кон

тактной сварки (Б. В. Копаев)

299

Методы интенсифика-

техника точечной сварки

279 и

сварки

оплавлением

ной сварки

5.7.3.

наук, дои.

Определения

стыковой

подготовка деталей к сварке

(науч.

Д.М. Шашuн)

294

Дефекты и контроль

5.7.1.

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ КОП-

ТАКТНАЯ

сварки

ки (АЛ Исаев)

Гладков,


техника

5.7.

щимся электродом (Б.А . Ка

Э.А .

стыковой


5.6.4.

5.6.6.

для дуговой сварки плавя

ганский,

292

качества стыковой контакт-

Каган-

СКUЙ)

и


5.6.5.

Смирнов,

Б.А .

Конструирование

5.6.2.

непрерывным


(В.В.

Гарбуль ,

292

сопротивлением ..... .. ..... . ..

Оборудование для ду-

говой

292

подготовка деталей к сварке техника

лев, В.и. Гриненко, В.А . Ха-

ванову

сварки

Применение контакт-

5.6.3.

защитном газе (л.н Щаве-

4.5.2.

стыковой

(Б.В. Копаев)

5.6.1.

наук,

проф. Э.А. Гладков)

290

ной стыковой сварки

вой и электро шлаково й сварки

(науч.

сварке

Основы технологии кон

тактной

при-

соедине

рельефной

(Б.В. Копаев)

5.6.

конструк-

менением ЭШС

Глава

7

(д.М Шашuн)

5.13. 289

Электроды

354 контактных

машин (д.М Шашuн)

362


8

б.4.1 . Оборудование для ла

Машины точечной свар-

5.14.

ки (ДМ Шашuн)

Машины

5.15.

зерной

35б

..

БА.2.

384

сварки (ДМ Шашuн)

5.17.

Глава

СВАРКА

6.

БА.3 .

Машины стыковой свар-

40б 40б

б.l.1. Сущность плазменной сварки

менения

7.3.

б .2.1.

Сущность

412

414

режима

41б

б.2.3. Техника сварки . . . . .

41б

417 418

б .3. Лазерная сварка (АГ Григорьянц) б.3.1.

420

б.3.2. Сварка деталей малых толщин б.3.3.

Сварка

металлов

с

...

бенности

лазерной

БА .

сварки

и

4бl

Совместимость

паяемых

материалов с припоями.. ....

7.5.1. Состояние вопроса 7.5.2. Методология исследо

4б2 4б5

ваний совместимости матеМетодика

7.5.3.

4б5 определе-

паре

4б7 Методика

ния

снижения

определе прочности

Методика

7.5.5.

470

определе-

одновременного

влия-

ния трех факторов на меха при

воздействии

расплава

припоя

471

лов и паяных конструкций

430

.. ...

элек

стных свойств сталей мар тенситного класса в паяных

43б

474

7 .б.l . Обеспечение прочно

лазерной

Оборудование для

тронно-лучевой

сварки г,

поверхно-

7 .б. Термообработка материа-

конструкцион-

ных материалов

паяемых

нические свойства металла 42б

б.3А. Технологические осо различных

защиты

ния

424

глубоким проплавлением

4БО

Способы обеспечения

материалов с трещиной

свар-

ного соединения..... ....... ...

стей под пайку

7.504.

420 Формирование

459

Подготовка поверхно-

ния напряжений в паяемой

б.2.5 . Технологические приемы сварки

45б

Защитные среды в процес-

риалов с припоями

де-

фекты в сварных швах ЭЛС

704.

7.5.

б.2.2. Основные параметры

Специфические

455

стей от окисления

основные области примене-

б.2А.

способов

Припои для пайки и проч-

704.2.

и

ния

455


704.1.

414 метода

про-

се пайки конструкций. . .. .. .. ...

б .2 . Электронно-лучевая сварка (В.М Неровный)

в

.

ность паяных соединений......

менной сварки и способы по

...

455

пайки

плаз

вышения ее эффективности

МАТЕРИАЛОВ

взаимодействия

цессе пайки

407 408


450 454

Основы физико-химичес-

кого

40б

б.l.3. Основные параметры режима

для

(В.Н. Семенов)

7.2.

б.l.2. Основные области при-

б .1А.

7. ПАЙКА 7.1.

б .l. Плазменная сварка (В.М Неровный)

440

Оборудование

ровный)

Глава

ИСТОЧНИ-

КАМИ ПИТАНИЯ

оборудование


КОНЦЕНТРИ

РОВАННЫМИ

43б

плазменной сварки (В.М Не-

394 404

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ. . . . . .. . . . . .. .

Гри-

(ед Братчук)

38б

ки (ДМ Шашuн)

(АГ

Электронно-лучевое

сварочное

5.1б. Машины шовной сварки (ДМ Шашuн)

сварки

горьян ц)

рельефной

конструкциях

475


7.7. Технология пайки 7.7.1. Пай ка углеродистых

476 476

Пайка конструкцион-

7.7.2.

ных сталей ...... .. ........ .. .... Пай ка

7.7.3.

476

7.7.4 . Пайка чугуна..... .. 7.7.5. Пайка инструменталь-

477 477

вов

таллов со сталью

7.7.8. Пайка вольфрама 7.7.9. Пайка пористого с медным сплавом Пай ка

478 478 478 479

479

7.8.

Оценка качества паяных

7.8.1. 7.8.2.

Контроль качества ме-

7.8.3.

Контроль качества по Контроль

.. ....

484 485

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ Глава

8.

СВАРКА

483

качества

пайки

ДАВЛЕНИЕМ

(В.м. Неровный,

В.И. Гирш)

487

8.1. Холодная сварка...... .. .... 8.1.1 . Сущность метода и

487

8.1.2.

487 Технологические схе-

мы сварки ............... .. ......

8.1.3.

488

8.1.4 . Технология сварки ..... 8.1.5. Оборудование для холодной сварки

8.2. Сварка взрывом 8.2.1. Сущность

.. .... .... .. . метода

488 490

8.2.2 .

и

495 Технологические воз-

496

8.3.3. Технология сварки.... 8.3.4 . Технологические схе-

497

мы сварки

497

8.3.5.


497

Сварка прокаткой

8.4 .1.

Сущность

497

метода

и


8.4.2. 8.4.3. 8.4.4.

497 Выбор основных па-

499

Технологические схе-

Оборудование.. ........

8.5. Клинопрессовая 8.6.

сварка

.. ..

Сварка трением.... .........

8.6.1 .

Сущность

метода

и

ния

8.6.2.

502

502 Технологические схе-

мы сварки трением.... .. . .....

8.6.3 .

502

Технологические воз-

8.6.4 . Технология

...

504

сварки ....

505

8.6.5 . Оборудование.. . .. .. ... 8.7. Ультразвуковая Сущность

сварка

....

метода

506 507

и

основные области при менения

507 Технологические воз

можности метода....... .......

508

8.7.3. Технология

509

сварки

. .. .


8.7.5 .

510


ул ьтразвуко вой сварки

493

500 500

и

мы сварки


499


8.7.4. 491

мы сварки

метода

можности

8.7.2. 491 491

основные области при менения

495 Сущность


8.7.1.


можности

8.3.1 .

можности сварки трением

основные области применения

495

мы сварки .. ... . .. .. .... . .. . .....

482

верхностей и покрытий

Оборудование. .. . .. .. . .

Магнитно-импульсная

раметров режима

482

талла

8.2.5. 8.3.

ния

480


494 494

8.4.

разнородных

металлов

Технология сварки....

8.3.2.

вольфрама (ил и молибдена)

7.7.10.

8.2.4.

ния

ных сталей и твердых спла-

7.7.6. Пайка титана...... ...... 7.7.7. Пайка тугоплавких ме-

Технологические воз

сварка

жаропрочных

сплавов

8.2.3 .

можности метода . . ... .. . .. ....

и

низколегированных сталей..

9

8.8. Диффузионная

для

... .. ..

510

сварка.. .. ..

511

ОГЛАВЛЕН ИЕ

10

8.8.1.

С УЩНОСТЬ

метода

и

ния

8.8.2.

и

511

8.8.3.

512

8.8.4.

514

Разновидности спосо-

бов сварки

8.8.6.

514

Оборудование . . . . .. . . . .

8.9. Высокочастотная 8.9.1.

СУЩНОСТЬ

сварка

метода

...

8.9.2. 8.9.3. 8.9.4.

8.9.6.

Глава

9.

519

Оборудование для вы-

ГАЗОВАЯ

521 521

СВАРКА

РЕЗКА. ГИДРОРЕЗКА

579 Способы газовой свар-

ки

579

9.2.3 . 9.3.

523

551

Технология газовой свар-

металлов. . ..

594

Термическая резка ме

Гидрорезка.

резка

Никифо-

ров)

9.3.1.

596

Гидроабра

(Н.и.

608 Оборудование

гидроабрази в ной резки

9.3.2 . Области

для

.. . .. .

608

применения и

технические характеристики

оборудования для гидроабразивной резки

И

..... ...

ской резки .... . .. ... ... .. .. .... . .

зивная

518


541

Машины для термиче-

таллов и сплавов .... .. . .. . . ....

517

539

коммуника-

постов

9.1.4.

9.2.2. Пайка


523

ции и оборудование рабочих

9.2.1.

Разновидности спосо-

сокочастотной сварки... ... ..

Газовые

вой)

517

8.9.5. Технология

дуго вой резки . .. .... . . .. . .. . .. .

ки, пайки и резки (Г'В. Поле-

Основные параметры

можности

...... .

Резаки для воздушно

515

515

бов высокочастотной сварки

газовой сварки и резки

9.2.


режима

523

515

и

ния

Никифоров,

Ручная аппаратура для

9.1.3.


можности процесса

8.8.5.

513

(ни.

г.к. СУХИНИН)

9.1.2.

Рекомендации по вы-

бору режима . . . . . . . ... . . . . . . . ...

резки

9.1.1.

Основные параметры

режима

Оборудование для сварки

9.1.


ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ

610 612

ПРЕДИСЛОВИЕ

Издание

справочника

«Сварка.

Резка .

Контроль» в двух томах сейчас крайне необхо

качеством

продукции

и

профессиональной

подготовки персонала .

С

димо и актуально, так как оборудование и тех

15 января 2000

г. постановлением Гос

нология сварки постоянно прогрессируют как в

гортехнадзора России в стране введены новые

научном , так и в прикладном плане . Особенно

Правила аттестации сварщиков и специалистов

заметные

сварочного производства, которые унифициро

изменения

произошли

в

последние

ваны в соответствии с международными требо

годы.

совер

ваниями по уровням профессиональной подго

шенствовать технологию сварки деталей раз

товки и системе аттестации персонала в облас

С

развитием техники требуется

ных толщин из различных материалов, в связи

с чем постоянно расширяется набор применяе мых видов и способов сварки . В

настоящее

время сваривают детали толщиной от несколь ких микрометров до нескольких метров , изго товленные не только из констр укционных ста

лей, но и из специальных сплавов на основе цветных

и

тугоплавких

композиционных изменения для

произошли

сварки,

которые

пользованием

металлов,

материалов . в

а

также

из

Существенные

источниках

создаются

питания

теперь

микропроцессорной

с

ис

техники

и инверторных блоков и значительно расши ряют технологические возможности процессов

сварки.

Постоянно растет применение автомати ческой и механизированной сварки, а также комплексной механизации, охватывающей все

ти

сварочного

производства.

Специалисты,

выполняющие работы по сварке ответственных конструкций, должны периоднчески подтвер

ждать свою квалификацию . В связи

с этим

читателю

предлагается

справочник «Сварка . Резка. Контроль». В нем в отличие

от

предыдущих

многочисленных

из

даний сконцентрированы необходимые сведе ния

об

основных

способах

сварки, резки,

а

также методах контроля. В справочнике изла

гаются базовые эл ем енты теории сварочных процессов ,

но

практические

в

основном

вопросы

рассматриваются

выбора

технологии,

оборудования , сварочных материалов и мето

дов контроля. Отдельные главы второго тома посвящены

организации, экономике сварочно

го производства, техническому нормированию,

безопасности работ и стандартизации. Справочник

предназначен

для

инжене

виды работ, связанных с изготовлением свар

ров, техников и рабочих различных предпри

ных конструкций .

ятий по производству сварных конструкций .

Одновременно в промышленном секторе

Он может быть рекомендован для преподава

экономики России наблюдаются существенные

телей и студентов в качестве учебного пособия

структурные изменения и появляется множест

по изучению техники и технологии сварочного

во мелких и средних производетв, доля выпус

производства .

ка сварных конструкций которыми в сравнении с крупными предприятиями постоянно возрас

Чл.-кор. РАН н.п. Алешин ,

тает. Это потребовало улучшения контроля за

д-р техн. наук, проф . г.г. Чернышов

Глава

1

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СВАРКИ

1.1. ФИЗИЧЕСКИЕ

соеди н ен и и тел требуется введени е извне ме

ОСНОВЫ И

х ан ичес кой или тепло вой энергии для преодо

КЛАССИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССОВ

л е н ия э н ергетического барьера (рис .

СВАРКИ Сварка нений

-

получение неразъемных соеди

посредством

устан овл ен и я

атом ных

связей между соединяемыми частями при их

нагревании и (или) пластическом деформиро вании .

ции будет затрачена на преодоление сил оттал кив ания , возникаюших между поверхн остны ми

атомами

внутри

кристалла

с имметричн о

н аправ

Когда расстояния

вые

ато м

неуравновешен

вследствие

отсутст

процессы


электронных

оболочек атомов .

ленными сил ами . На свободной поверхности тела

сближаемых тел.

между ними становятся близкими к межатом ным, в решетке кристаллов возникают кванто

Элем ентарные связи удерживают каждый атом

1.2).

Внешняя механи ческая энергия деформа

Тепловая э нер ги я, сообщенная поверхно стн ы м

атомам

при

повышении

температуры ,

вия или ослабления связей с внешней стороны

ув еличи вает флуктуационную вероятность раз

(рис .

вития процессов эл ектронного взаимодействия

1.1).

э не р г и ю

Это

увел ич и в ает

повер хностного

потенциальную

слоя ,

по это м у

при

и облегчает соединение .

а) Рис.

1.1. Энергетический

барьер потенциальной энергии Е п сиетемы атомов у поверхности крястаяла (а)

н иа граиице твердой и жидкой фаз Е, в начальный период их контактироваиия Ео

-

(6):

э н е рги я с вяз и атом о в в н утр и кри сталла

Вещество

Классификация

Классификация по со стояни ю

по введениой

Термодинамич.е кое

вещества

э не ргии

,......

-

/

j5

т

Монолитность Рис.

..,

пр евращени е

1.2. Схема-модель,

ТМПМ'g о

О

Процессы

поя сияющая термодинамическое определение,

и классификация процессов сварки:

Т, ТМ, ПМ

-

термические, термомеханические и прессово-механические процессы; ЖФ и ТФ

-

жид кая и твердая фазы соответственно

ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ И КЛАССИфИКАЦИЯ ПРОЦЕССОВ СВАРКИ

Практическое получение монолитных со

единений осложнено двумя факторами : свариваемые микронеровности,

при

ния В теплоту химической эн ергии , выделяе мой при реакции горения термита.

поверхности

поэтому

13

Термомеханические

имеют

совмещении

и

механические

процессы. В термомеханических и механиче

поверхностей контактирование возможно лишь

ских процессах преобладают внутренние носи

в отдельных точках;

тели энергии , в которых она преобразуется в

свариваемые поверхности загрязнены,

так как на любой поверхности твердого тела

теплоту главным образом вблизи контакта со едиияемых изделий

адсорбируют атомы внешней среды. для

К

качественного соединения

-

стыка.

термомеханическим

процессам

отно

изделий

сятся процессы, идущие с введением теплоты и

необходимо обеспечить контакт по большей

механической энергии сил давления при осад

части стыкуемых поверхностей и активацию их. Активация поверхностей состоит в том, что поверхностным

атомам твердого тела для

перевода их в активное состояние сообщается некоторая э нергия,

необходимая для обрыва

связей между атомами тела и атомами внешней среды,

Такая

насыщающими

энергия

их

свободные

активации

может

в

связи .

общем

случае быть сообщена в виде теплоты (терми ческая активация), упругопластической дефор мации (механ ичес кая активация), электронного облучения

и

других

видов

воздействия

(табл.1.1). Термические процессы. Для всех терми ческих

процессов

сварки

независимо

от

вида

носителя э н ер гии (инструмента) она вводится,

в конечном итоге, всегда через расплавленный

материал.

Энергия

хаотически

движущихся

частиц расплавленного материала носит в тер модинамике

обосновано

название

-

онном нагреве , введении в зону сварки горяче

го инструмента и Т.п . Сварка может вестись как с плавлением металла (частичным или по всему соединению), так и без плавления . В основе всех механических процессов

лежит пластическая деформация, создаваемая тем или иным способом в зоне сварного соеди нения .

Давление в

процессах мощи

механических

может осуществляться

мощных

сварочных как

ройств, так и за счет э нергии взрыва (сварка взрывом) . В ряде случаев свариваемые изделия на греваются вичной

в результате

преобразования пер

механической

энергии

в

тепловую

(сварка трением, ультразвуковая сварка) . для

чем

пластичных

материалов

возможна

внешние носители

сварка); при увеличении свариваемых сечений

передается

в

из

делие тем или иным способом. При термиче

и

повышении

прочности

свариваемого

ской сварке разогрев происходит за счет внут

и

обычно предварительно подогревают .

1.1. Классификация

повышения

пластичности

материала

методов сварки металлов по физическим признакам

Сварка без давления плавлением

Сварка с давлением Термомеханические процессы

Механические процессы

Высокочастотная

Взрывом

Дуговая

Газопрессовая

~агнитно-импульсная

Лазерная

Диффузионная

Трением

ПЛазменная

Контактная

Ультразвуковая

Термитная

Кузнечная

Холодная

Электронно-лучевая

Печная


мате

риала для уменьшения усилий деформирования

реннего источника в результате преобразова-

Газовая

по уст

деформация в холодном состоянии (холодная

этих

от которых энергия

Термические процессы

при

пневмогидравлических

процессов.

наименование

Дуга, луч , газовое пламя энергии ,

«термическая»,

ке. Теплота выделяется при протекании элек трического тока, газопламенном или индукци

его

Глава

14

1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ

Требовання к источникам энергии для

ОСНОВЫ СВАРКИ

инженерной практике часто возникает необхо

сварки. Классификация сварочных процессов

димость

(см . табл .

но-временных параметров сварочных термиче

1.1)

показывает, что каждая их груп

расчетного

определения

температур

па может быть реализована с помощью опре

ских

деленного источника энергии.

меров зон нагрева; скоростей нагрева и охлаж

Для


высококачественной

циклов в различных зонах изделия: раз

дения и Т.П. Наряду с современными числен

сварки этот источник должен отвечать требо

ными методами подобных расчетов, не рас

ваниям

сматриваемыми

технологической

и

конструктивной

в

данном

справочнике,

для

целесообразности применения , эконом ичности

решения

преобразования энергии, ограничения вредных

рощенные аналитические подходы , лежащие в

побочных эффектов при сварке и т.п ,

таких

задач

широко

используют

уп

основе классической теории распространения

Источники энергии для термических про

теплоты при сварке и позволяющие оперативно

цессов сварки плавлением (луч , дуга, пламя и

получать численные оценки с приемлемой для

др .) должны обеспечивать концентрацию теп

практических целей точн остью .

ловой энергии и температуру в зоне сварки или

Теплофизические величины и поиятия.

пятне нагрева заданных размеров , достаточные

В расчетах тепловых

для

пользуют следующие основные понятия

плавления

материала

и

про вара

его

на

требуемую глубину, но без интенсивного испа

и

ве

личины.

Температура характеризует степень на

рения .

Источники энергии для термомеханиче ских и

нием

процессов обычно ис

механических процессов сварки давле

(контактная,

холодная

и

другие

виды

гретости тела. В шкале Кельвина нижней гра ницей

температурного

промежутка

служит

точка абсолютного нуля , поэтому абсолютные

сварки) должны обеспечивать концентрацию

температуры

тепловой

В шкале Цельсия за нуль принята точка таяния

сварки,

а

или


также

давление ,

энергии

в

зоне

достаточные

для

льда, что соответствует

создания физического контакта, активации и


химического

(1


атомов

соеди

К=

няемых поверхностей.

Должны

ская

или

также

выражают

в

в

кельвинах

273,16

обеих

(К).

К. Приращения

шкалах

одинаковы

1 ОС) .

Температурное поле есть распределение обеспечиваться

физико-химическая

физиче

защита

зоны


в

теле

сварки от окружающего воздуха и другие тех

ется

нологические

ным: Т = Т(х, у,

условия,

специфические

для

каждого метода сварки.

в

определенный

момент

времени. Если температурное поле не изменя во

времени ,

оно

z),

называется

стационар

в противном случае

стационарным: Т = Т(х , у,

z, (). для

- не

наглядно

сти температурные поля часто представляют в

виде

1.2. ТЕПЛОВЫЕ ПРОЦЕССЫ Реализация большинства сварочных тех нологических

процессов

связана

с

нагревом

обрабатываемого материала различными вида ми сварочных источников теплоты, а эффек тивность

использования

рочного

процесса

того

или

определяется

иного

сва

условиями

нагрева и охлаждения изделия и при садочного

материала. Так, характер протекания тепловых процессов

определяет

производительность

плавления основного и присадочного металлов,

направление и

гических

полноту

процессов

в

протекания

сварочной

металлур

ванне

или

полости реза, условия формирования структу ры металла шва и зоны термического влияния .

Условия нагрева и охлаждения во многом оп ределяют характер

и

уровень

наборов

изотермических

поверхностей

или линий .

ПРИ СВАРКЕ

внутренних

на

пряжений и деформацию изделия. Поэтому в

Изотермическая поверхность купность

точ е к

тела,

имеющих

-

это сово

одинаковую

температуру.

Изотерма сечении тела,

-

линия на поверхности или в

соединяющая точки

с

одинако

вой температурой.

Теплоемкость

-

свойство материала по

глощать теплоту при нагревании. За единицу теплоемкости принимают теплоту, необходи мую для

нагрева единицы

массы

[массовая

теплоемкость с, Дж/(г · К)] или единицы объема

[объемная теплоемкость ер, ДжI(см 3 , К)] веще ства на

10.

Теплопроводность -

способность мате

риалов проводить теплоту. Она характеризуется

коэффициентом теплопроводности л., Вт/(см . К), который связывает удельный тепловой поток

q

15

ТЕПЛОВЫЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ СВАРКЕ

с градиентом температуры в уравнении тепло

функция распределения объемной теплоемко

проводности Фурье :

сти среды;

нерных

расчетах

= -л

q

обычно

grad (1) .

в инже

пользуются

значениями

свойств (табл.

величин

теплофизических

тики аналитическое решение уравнения тепло

1.2).

проводности в общем виде еще не найдено,

Коэффициент температуропроводности

однако при введении некоторых допущений и

представляет собой отношение коэффициента теплопроводности

/ ер и имеет

а = л

функция распре

На современном уровне развития матема

ненными в характерных температурных интер

валах

q = q(x, у, z, 1) -

деления источников (стоков) теплоты.

усред

упрощений

к

объемной теплоемкости размерность l/CM 2• Эта ве

можно

практического

получить

пригодные для

использования решения.

Если

допустить , что материал изотропен, имеет по

личина участвует в дифференциальном урав

стоянные,

нении теплопроводности .

лофизические свойства, и пренебречь скрыты

Основные

допущения

принятые

в

классической

странения

теплоты

при

и

упрощения,

теории

сварке.

щений, то уравнение теплопроводности приоб

общем

ретет вид линейного дифференциального урав

случае теплофизические свойства материалов

нения в частных

не являются постоянными, а зависят от струк

дТ =а[д

ров. Кроме того, теплопроводящие среды мо личными

нескольких

свойствами,

материалов с раз

иметь

д:

анизотропию

свойств и Т.П. В этом случае распространение уравнением

теплопроводности ,

ное

д +-

az

ах

(

ду

приращение

скольких

ер дТ =~(л дТ)+~(л дТ)+ ах

дх 2

+д

2т

ду2

+д

2Т).

az 2

принцип суперпозиции (наложения): суммар

ко

торое имеет вид

д!

2Т

К решениям такого уравнения применим

тепл оты в материале описывается дифферен циальным

про из водных с постоянными

коэффициентами:

туры материала, температуры и других факто гут состоять из

зависящие от температуры теп

ми теплотами фазовых и структурных превра

распро

В

не


источников

в

теплоты

точке

равно

от

не

сумме

приращений температур от каждого источника.

Эта особенность широко используется в клас

ду

сической теории распространения теплоты при

дТ) +q(x, y,z,t),

сварке .

л-

az

Схемы нагреваемого тела. В зависимо

сти от формы и размеров изделия, а также от

где л = л(х, у,

z, 1) - функция распределения z, 1) -

длительности распространения теплоты выби

теплопроводности среды; ер = ер(х, у,

1.2.

рают одну из следующих схем.

Типовые величины теплофизических свойств некоторых материалов

Плотность

Материал

Низкоуглеродистые

р, г/см!

Коэффициент

Объемная

Коэффициент

теплопроводности

теплоемкость ер,

температура про-

ДжI(см 3 , К)

водности а, l/см 2

0,38 ... 0,42

4,9 ... 5,2

0,08 ...0,1

0,25 .. .0,33

4,7.. .4,8

0,053 ...0,07

л., Вт/(см

. К)

и

низколегированные стали

7,8

Коррозионно-стойкие аустенитные стали

Медь

8,9

3,7 .. .3,8

3,85 .. .4,0

0,95 ...0,96

Латунь

8,7

1,17

3,45

0,34

Алюминий

2,7

2,7

2,7

1,0

Технический титан

4,5

0,17

2,8

0,06

16

Глава

1.

Полубескон е чное

1. ТЕО РЕТИЧЕСКИЕ

тело

п редставля ет

ОС НОВЫ С ВАРКИ

Пр и и с пол ьзовании этой схем ы всегда предпо

собой массивно е тело с одной ограни чиваю шей

ла га ют ,

пло скостью :

расп ределе на

вер хности

z=

О (рис .

находятся

на

1.3, 6).

Осталь ные п о

з н ачител ь ном

уд але

что

темпе ратура

по

рав номер но .

тол ши н е

П оток

изделия

теплоты

в

этом случ ае плоски й. Оши бка от такого пред

н ии от не е и пр а ктиче ски не влияют н а рас п ро

п ол о жени я

стра н ение теплоты . П от о к теп лот ы в этом сл у

издел и я . чем бол ь ше прол олжител ьн ость про

чае пространстве н ны й . О шибка от пре н ебре

цесса. чем мен ь ше коэффициент тем пературс

жения огра ничен ностыо ра з меро в о бл асти р а с

п р о в о д н о сти

простран ения те плот ы те м м е ньше . чем бол ь ше

ни к а

ра зме р ы тел а. чем ко р оч е ра с четная п родол ж и

ператур и ч ем мен ьш е коэ фф и ци е нт поверхн о

т ел ь н ос т ь

стной тепл оотдачи .

пр о u е с с а

рас п рос тр а не ни я

те пл оты

(т.е . сумма рная дл ител ьн ость нагрева и охлаж

ден ия). ч ем бли же к источни ку тепл оты зона

тем

че м

м а тер и ал а,

т еплоты

4.

м е ньше .

чем дальш е от и сточ

н ахо д и т ся

Ст ержень

-

меньше тол ши на

зо на

р а с четн ых

тем

это тело с пря мо- или

криволин ейной осью ; температура в пределах

рас ч етн ы х тем п ер атур и чем н иже коэфф и ци

п оперечн о го се чения стерж ня равн омерн а (см .

ен т те мперат уроировод ности м атери ала.

рис .

2.

Пл о ский С70й -

это тело . о грани ч е н

н о е д в ум я п арал л ел ь н ы м и п ло скостя м и :

z =О

(с м. рис .

1.3,

р а с п р ед ел я ю тс я

z

= О и

д ) . в котором темп ератур ы

по

при

тол щ и н е

это м

н е ра в номер но.

П ото к

те шюты

пространстве н н ый ,

как и

в сл у ч ае масс ив ного тела .

Эту сх ему

1.3,

е) . П оток тепл оты в этом случае ли

нейный вдоль оси стержня . Ош и бка от замен ы р е ального

п отоком ме нь ш е

изделия

схе мой

с

трех мерным

стержня

попер еч ные

тем

р аз м еры

те п ловым

меньше ,

чем

стержня ,

чем

дольше длител ьность процесса и больше коэф фи циент темп ературопроводности

металла

и

применя ю т в т е х сл уч а ях. к огд а т о лшин а изде

чем мен ьше коэффициент п оверхностной теп

лия не н а стол ь ко вели ка . чтоб ы мож но б ыло

лоотда ч и .

пре небреч ь

вли я ние м

огранич иваю щей

плос

кости::: = Ь и с ч итать тело п олуб ес кон е ч н ы м. пл астина

эл ектр ическую

э нерги ю

в

т епл о

п ред ставляет

вую , сварочная д уга с о ср ед оточ и в а ет теплоту в

с о б о й тело . огр а н иче н ное д в у м я п араллел ьн ы

неб ольшом объеме и развивает весьма высо

ми плоскостями :

кую темп ературу, которая в центре столба дуги

3.

Бескон еч н ая

Сварочная дуга как источник теплоты . Пре вращая

::: = О и z = lн

770...970 К); lд - околокон

тактная зона стержня ,

ратуры Тд •

Температура

прогретая

стыка

выше темпе

после

выключения

тока определяется по формуле

!1Т = Тпл ехр(тl) erfc(..j;;;i) , где

Параметр т может быть рассчитан как

где !1Т1 н - температура !1Т! в момент оконча ния нагрева; Ф

время после выключения тока.

1-

функция интеграла вероятно

-

т = 0,85 (s2 / a)1/3 .

сти (берется по таблице в зависимости от вели чины аргумента в квадратных скобках) . Отсчет времени ведется с момента начала нагрева .

Точечная контактная сварка листов. Тем пературное поле вокруг сварной точки в листах

Контактная сварка с прерывистым по

толщиной О после выключения тока и размы

догревом и последующим оплавлением . Преры

кания электродов машины описывается схемой

вистый

подогрев

рывный

в

рассматривают

течение

времени

как

током

непре

меньшей

мгновенного нормально-кругового источника в

тонкой пластине с теплоотдачей (рис.

плотиости:

Q

!1Т =

где ~>B

где

-

суммарная длительность периодов

Неравномерная составляющая вычисля ется как

2

q

tH 2

-

",2

f

cp.J4тta о

где Ч: = UкJзф

--+~(M

е 4at

-

dl

- -

си ] ,

сро

время, прошедшее с момента разведения

электродов ;

10 -

фиктивное время, характери

зующее распределенность теплоты по радиусу

.,fi

принять равным времени сварки). Введенная в металл теплота условно раз деляется на две составляющие:

мощность плоского источгде

Параметр UК = значения

0,4...0,6

В (его более вы

соответствуют

малым

скоро

стям перемещения захватов машины и боль

шим сечениям стержней) . Контактная сварка с непрерывным оп растающей

скоростью температура в около

контактной области вычисляется как

Ql -

теплота, затраченная на расплавление

объема металла свариваемых листов толщиной

20 между электродами

диаметром dз ;

лота,

нагрев

затраченная

на

кольца

Q2-

теп

металла

шириной х = 4,J;;( , окружающего расплав ленный металл.

лавлением. При оплавлении с непрерывно воз

условно принимают среднюю температу

ру металла в кольце 0,25Тпл • С учетом теплосодержания металла:

!1Т = Тпл exp[-0,92(s / а 2 ) 1 / 3 х],

s-

4a(to + 1)

Q - количество теплоты, введенное в ме r - расстояние от центра сварной точки;

,

ника теплоты.

где

2

в пластине в момент выключения тока (можно

!1Т =

сокие

+ 1)

[г -

талл ;

1-

включения тока плотностью j.

8тtл.0(tо

ехр

].] 7)

QI

ускорение движения захвата.

= 0,5тtd 0СР Тпл ; 2

Q2 =0,5k!1tX(d+х)осрТпл ,

Максимально допустимое ускорение

где

k,

=

0,8 - коэффициент, учитывающий не

равномерность нагрева кольца.

МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ СВАРКЕ

31

паров воды, чему способствуют несовершенст во газовой струйной защиты, наличие приме сей воздуха в защитных газах и флюсах, ки слорода

и

мической

водорода ,

выделяющихся

диссоциации

влаги,

при

С0 2,

тер

оксидов

металла и сварочных флюсов. Это при водит К растворению в жидком металле азота , водоро да,

__-т-

окислению основы

и легирующих эле м е н

тов, что ухудшает его механические свойства,

дт

К тому же результату приводит увеличение

концентрации углерода, серы и фосфора, пере ходящих в шов из электродных покрытий, га

зов и флюсов,

R, мм '--~--o4-='400--:"';"-,{ R, мм б)

потеря легирующих

Современные сварочные процессы имеют значительное

ДТ

а также

элементов при испарении .

число

ср едств ,

позволяющих не

только сохранить, но и повысить качество ме талла в зоне соедине ния .

1.3.1. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ

РЕАКЦИЙ ПРИ СВАРКЕ ПЛАВЛЕНИЕМ

для создания эф фекти вн ых технологиче ских процессов сварки плавлением необходимо прогнозировать ход физико-химических реак ций и примеиять способы управления, препят ствующие

их

развитию

внеблагоприятном

направлении .

В целях прогнозирования хода физико

1.17. Раепределеине приращеиий

Рис.

химических реакций используют методы тер

температуры при точечной сварке: а

-

в момент выключения тока для определения

выравииваиия температур; б

-

действительное и

расчетное для определения Т

модинамического анализа, допуская при этом, что, несмотря на кратковременность процесса сварки, высокие температуры нагрева металла

и большая удельная поверхность его контакта Мгновенная

скорость

тральной точки при Т

охлаждения

< O,5T1L1

цен

может быть

со средой обеспечивают практическое дости жение термодинамического равновесия

в

сис

теме, представляющей собой зону сваривания .

определена как

В условиях термодинамического равно весия для анализа развития физико-химических

где ТН

-

начальная температура свариваемых

листов.

Скорость охлаждения возрастает при ис пользовании жестких режимов сварки.

1.3. МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЕ

шающими водства

операции

ПРОЦЕССЫ

на

-

простоте

и

универ

на наличие большого количества справочны х личных

сварке

энтропии.

При

плавке, прокатке, тер

плавлением

веществ :

те пл о ем ко сти,

Теплоемкость С7р -

энтальпии,

количество теплоты,

необходимое для нагрева единицы вещества на

1К

мообработке сталей и сплавов. сварки

точности,

данных о термодинамических свойствах раз

произ

способах

по

вполне применим метод Улиха, опирающийся

в маршрутной технологии

всех

изобар но

Существует

сальности. Для экспертной инженерной оценки

завер

талла, достигнутое при

Гиббса.

Шварцмана, Владимирова и др.), отли

являются

металлоконструкций .

определить

потенциал

ряд методов расчета этого потенциала (Темки

должно быть сохранено высокое качество ме

При

следует

изотермный

чающихся

ПРИ СВАРКЕ Сварочные

реакций

при постоянном давлении . В качестве еди

ницы вещества принимают

1

моль, т .е . число

возможно попадание в зону сваривания возду

граммов, равное молекулярной массе вещества.

ха, содержащего

Такая теплоемкость называется молярной.

78 % N2, 21 % 02, 1 %

С0 2 И

Глава

32 Энтальпия Н

-

1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СВАРКИ

теплосодержание вещест

зависит от температуры , давления р и концен

ва или системы в конкретных условиях (темпе

трации

ратуры, давления, концентрации). Она опреде ляет количество теплоты , которое требуется передать

веществу

или

системе ,

Т.е .

группе

веществ ,

участвующих в физико-химической

Ne элементов в сплавах . При р и N e = const л.s = I1Q / I1Т, где I1Q - приращение энергии

вещества или системы при нагреве на

lк.

Суммируя ьн и л.s, определяют прира

реакции, чтобы привести ее в данное состоя

щение термодинамического потенциала Г~ббса

ние . Принято измерять приращение энтальпии

ыf по отношению к ее величине в стандарт ных условиях (р = 1 ат = 105 Па, Т = 25 ос = =289 К).

(I1G) дЛЯ

конкретной температуры. по отноше

нию к стандартной . Для простых веществ , не претерпевающих превращений,

для экзотермических реакций, идущих с

(1.3.2)

выделением теплоты, энтальпия убывает, т.е.

Однако при определении ыf следует

она обратна тепловому эффекту реакции по

знаку. Приращение энтальпии вещества /)J{~

иметь в виду, что Ср зависит от температуры.

в пределах одного агрегатного состояния про

Приближенный расчет I1G~, учитываю

порционально температуре (11Т) и его тепло

щий эту зависимость, проводят по формуле

емкости (Ср ) :

Улиха:

I1G~

(1.3.1) Ср =

const

В этой формуле ыf,

в приближенных расчетах . При

переходе из одного фазового или агрегатного состояния

няется на /)J{пр - энтальпия плавления, испаре ния ит .д.

Вторая

реагирующих

изменения

внут

- энтропия л.s. Это

э н ер ги я, расходуемая на изменение внутренне

при

и теплоемкости

стандартных усло

создаваемая допущением

1.6.

По

постоян-

ства I1С; = I1cg при 298 К, компенсируется табличным коэффициентом Мо , который изме

го строения вещества, степени беспорядка его

няется от О до

атомно-кристаллического строения . Она также

(табл.

1.6. Термодинамические свойства

веществ

(1.3.3)

и I1cg - при-

виях . Их значения содержатся в табл . грешность ,

составляющая

f!.SJ

ращение э нтал ьп и и, э нтр о п и и

вещества в другое э нтал ь п ия изме

ренней энергии системы

=/)J{0 - л.sОт - I1cg мот.

2,5

при нагреве от

298 до 8000 К

1.7).

некоторых простых веществ и химических соединений

при стандартных условиях

Вещество

Аl

АIСl з

Состояние

Кристаллическая фаза Газовая фаза

Аl 2О з В

ВаО В 2Оз

Кристаллическая фаза

ВаСО з ВеО

С СО

С0 2

Газовая фаза

Ыf~98 ' кДж/моль

О

M~98' Дж/(моль

. К)

28,31

!lcg 298 ' Дж/(моль

24,34

-299,2

327,2

75,7

-1675,0

50,94

79,00

О

5,87

11,96

-556,6

70,3

47,23

-1264,0

53,85

62,97

-1202,0

112,10

85,35

-598,7

14,1

25,4

О

5,74

8,53

-110,5

197,4

29,15

-393,51

213,60

37,13

. К)

МЕТАЛЛУ РГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ СВАРКЕ

33 Продолжение табл .

Вещество

Состояние

О

Са

- 1206,0 - 12 14,0

СаСО з СаР 2

-б35 ,1

СаО

СаЗ(РО4)2

CaS


с-,о,

- 114 1,0 О

Си СиО

Си2О

Р2


гесо,

Fе2ОЗ


FеЗО4

FeS Н Н2

HP


Н2 О

О

мn МNS МNO


ме . о, мьсо,

мьо,

- 755,00 - 125,87 -1129,0 474,6

ц.со,

i\а:СО з

1\

2 - no-t97

-205 - 384,93 - 519,65 -959,81 -1386,58 -894 О

Мо

K~

О

-268,6 1 -241 ,84

~Оl ,24

MgO

1\,0

- 747,68 -263,68 - 82 1,32 - 1117,71 95,4 217,9

- 1096,21

МgСО з

мь,о ,

О

О

Mg

мьо,

- 165,3 - 167,36 79,51 О

Ре

РеО

--4125,0 --478,3 О

Cr

F

Ыfg98 ' кДж/моль

Газовая, фаза

О

81,55

дSg98' Дж/(моль

. К)

41,62 29,90 68,87 39,70 240,9 56,5 23,76 81,10 33,30 42,64 93,93 158,64 202,90 27,15 92,68 58,79 89,96 151,46 67,36 114,60 130,60 173,51 188,74 32,55 65,69 26,94 3 1,76 78,23 60,25 53,14 110,46 148,53 85,77 28,58 78,2 1 90,37 136,00 153,20 191,50 220

"'Cg

298 '

Дж/(моль

. К)

26,28 81,85 67,03 42,80 231,6 47,40 23,35 104,60 24,51 44,78 63,64 22,74 31,32 25,23 82,13 48,12 103,70 143,40 50,54 20,79 28,83 29,16 33,56 24,80 75,52 37,41 26,32 50 44,83 54,02 107,70 139,70 81,5 23,75 73,65 97,40 110,00 20,79 29,10 38,71

1.6

Глава

34



Окончание табл .

Вещество

Состоя н ие

Ыl~98 ' кДж/моль

NiS Кристаллическая фаза

M~98 ' Дж/(мол ь

. К)

ДC~298 ' Дж/(моль

-92,88

67,36

54,68

. К)

О

29,86

26,05

NiO

-239,7

38,07

44,27

N0 2

33,87

240,45

37,11

90,37

210,62

29,83

9,37

304,3

78,99

О

36,61

16,92

-399,57

48,12

26,47

-1903,72

137,23

126,86

249,18

160,95

21,90

О

205,03

29,36

38,96

183,64

29,89

Ni

NO


N 20 4 Nb NbO


нь,о,

О

02


ОН

Si SiF4

Кри сталлическая фаза

О

18,72

19,80


-1548,0

28 1,60

73,37

-859,3

42,09

44,48

зю,

Ti по,

Zn ZnS Zn02 ZпСО з у

О

30,66

25,00

-943,9

50,23

56,44

О

38,90

25,15

-201

57,7

46,02

-1094,0

50,32

56,04

-810,7

82,4

80,18

О

29,29

24,49

У2 0 з

-1230,10

98,32

103,96

Y20 s

-1561,7

131,05

129,80

-104,6

24,9

-

УС


о

32,76

24,80

WC

--44,0

35,0

-

W0 2

-562,75

62,76

54,36

W 2C

-29,0

81,6

-

WО з

-836,80

83,26

81,56

zr02 zrC

-1094

50,32

56,04

-206,7

33,3

-

W

ТаС

-141,8

42,3

-

U0 2

-1084,5

77,95

63,76

1.6

МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ С В АРКЕ

35

1.7. Значение функции МО в формуле Улика" Т,К

МО

Т,К

МО

Т, К

МО

1,5481

298

0,000

1200

0,6409

3500

350

0,0122

1400

0,7596

4000

1,6710

400

0,0392

1600

0,8665

4500

1,7805

500

0,1133

1800

0,9636

5000

1,8792

600

0,1962

1900

1,0089

5500

1,9691

700

0,2794

2000

1,0524

6000

2,0561

800

0,3597

2100

1,0941

6500

2,1278

900

0,4361

2200

1,1341

7000

2,1987

1000

0,5083

2500

1,2457

7500

2,2648

0,5765

3000

1,4082

8000

2,3269

1100

м

о

=lп_Т_ + 298,15

Для подсчета меняю т

усл о в и е

/),.G

ее

298,15 -1. Т реакции в целом при

з ап и си:

-

продукты реакции , а слева

справа

ук аз ы в ают

исходны е вещест

ратуры, а по вертикали - значения /)"G~ , под считанные по данным табл. 1.7 и 1.8: /)"G~ =331 840 -39 ,91Т- 2l ,IМоТ. (1.3.6)

ва, например

2Fe+ Si0 2 ~ Si + 2FeO.

Подсчет ыf, ДSJ и

(1.3.4)

/),.cg для реакции

/)"G~ при 1000 К составляет 2,82 . 105 Дж, а при 5000 К равно -0,68 . 105 Дж.

проводят, принимая их значения для продуктов

реакции

-

ществ

со знаком

со знаком

«т»,

«-» .

а для

исходных

ве

Так, согласно данным

табл .l .6 ,

+ll----+--->O"-->.......--+---+---~ Ыf o = Ыf o Si + 2Ыfo FeO - 2Ыfo Fe-

-ЫfОSiO2 =331 840 Дж/моль . (1.3.5) Аналогично рассчитывают ДSJ = 39,91 дж

и

/),.cg = 21,1 Дж при стандартных условиях.

Затем определяют /)"G~, последовательно за давая в формуле (1.3.3) определенную темпе

- , I----t---+---+---V"cl---f

ратуру. Если полученное зн~чение /)"G~ < о,

-lt---+---+--t--tт-~

то

реакция при данной температуре

идет

прямом направлении, и наоборот. При /)"G~ реа к ция находится ческого

=

в

о

в с осто я ни и термодинами

равновесия ,

Т .е .

периодически

откло

няется от него в прямом и обратном направле ния х .

Графически ход реакции

( 1.3.4)

при раз

ли ч ных тем п ературах изображен на рис.

1.18,

где по гор из о нтал и отложены значения темпе-

2*

2 Рис.

з

4-

т,К'/О'

1.18. Изменение направления хода реакций

при различны х температура х сварочного

процесса (стадия капли и ванны) :

+ 2Fe ~ 2FeO + Si; + 4Fe ~ 4FeO + 3 Мп ; 3 - ДЛЯ реакци и 3Fe + МП20з -э 3FeO + 2М п ; 4 - для реакции Fe + ТЮ 2 ~ FeO + ТЮ J-

2-

для реакции SЮ 2

для реакци и Мп-О,

Глава

36

1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ

равная работе расширения

Для реакции

МПЗ04

+ 4Fe = 4FeO + 3Мп .

( 1.3.7)

дG~ = 98000 - 17Т - 17,5МоТ;

зо и восстанавли вая кремний (кремниевосста м есто

при

+ 02

2СО

=

02.

Соответственно, из ПО исходных молекул при

степени


молекул СО, аnо

no(l -

ратная реакция, Т.е . раскисление железа (ста

ра вновесия :

а

получают

молекул

/ 2

а) м олекул С0 2.

Применив равновесия,

T 1, т.е. на стад и и капли , реак процесс,

греве на

от температуры будет определяться константой

дG~ (1000) = 72 500 Дж;

новительный

СВАРКИ

законы

запишем

0 20

аnо

и остается

термодинамического

в ы раж е н и е

константы

дия в анн ы).

2FeO + Si = Si0 2 + 2Fe. При

графическом

сравнен ии

скольких реакций (см . рис .

(1.3.8) хода

1.18) считают, (1.3.7), где

не что

более интенсивно идет реакция

Выразив по зако ну Дальтона парциаль ные дав ления компонентов смеси

бо-

аРБН

лее отрицательные значения дG~ .

аРБН

.

РСО =-а- ;

2(1+ ~) '

1+ 2

1.3.2. РАСЧЕТ МАССЫ ПРОДУКТОВ РЕАКЦИЙ ДЛЯ ре ак ций с участием газовой фазы ,

Рс о

например

СаСО з

=

СаО

+ С0 2 ,

турной зависимости константы равновесия Кр :

В числителе представлено произведение реакции

(с учетом стехиометрических коэффициентов), а в знаменателе

ку СаО и СаСО з вещества ,

ют за

их

исходных веществ . Посколь

-

твердые конденсированные

парциаль ные

давления

а

и подставив их в уравнен ие

Константа равновесия Кр является функ

цией температуры . Она растет при протекании реакции в пр ям ом напр авлении.

Подсчет Кр проводят по уравнению В ант

Гоффа :

= р

-дG~ RT

Определив Кр по зависимости

(1.3.11),

находят а и парциальные давл ения газов смеси .

Решение этого уравнения в графическом виде представлено на рис .

1.20.

Peoz ' а т н

r

0,80

J

0,60

( 1.3.11)

газовая постоянная , численно

~

Mgcosf /

1/1

! MnCOJ I r/ca cos / ~

О

J50 Рис.

)

/

O,'fO

0,20

где дG~ - потенциал Гиббса для данной тем R -

оконча

(К р -1)а 3 -3аК р + 2К р = О . (1.3.13)

1, 00

lnK

(1.3.12),

принима

1.

пературы;

1+-

тель но получим

(1.3.1О) продуктов

(l -а)РБН

2

Кр = (РСаО . РСО 2 ) I(РСаСО з ) = РСО 2 .

давлений

=

( 1.3.9)

степень хода реакции определяют по темпера

парциальных

2

'f 50

550

650

1.19. Вл и я ни е температуры

750

850 Т, /(

иа парциальиое

да вление Рсо, при д иссоциаци и карбо натов СаС О);

MgCO);

МпСО)

МЕТдЛЛУРГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ СВАР КЕ

37

'"'" .,

~ 0,80 I--+-~d--=--+--+--t--i :о

::::

t

8, • - пла6лени& яетама, оксида о, D - кипение петаяяа, акси4а

0,601--If--If---Cr-1--1-"7"F'r

~

t:>

~ O,1j.01--~-+--4--+---+-!

.'"

""

'"~

0,20 1--f--I~--r~---..3Ic--+---I

-2 О ~---;;-;;~г\;>..р..,----t---+---+---н

~

JIj.OO

2600 Рис.

1.20. Влияние температуры

Т. к

-16

~\-+---"""R-'~--'k---+--j--t-I

- lt

f--+-----!"'..._---i-"::>О"oI:::--+-"":::О"...?!-,j

на степень

диссоциации СО, и парциальиое давлеиие продуктов диссоциации

1.3.3. РАСЧЕТ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЭЛЕМЕНТОВ В СПЛАВАХ И ВЫБОР РАСКИСЛИТЕЛЯ

При воздействии на спл ав окислителя или восст ановителя

необх одимо

-- --

о

прогно зирова ть ,

1000 1400

какой ком по не нт сплава вступ ит во взаимоде й

Рис.

стви е .

П ервы м фактором явля ется степень х и

1800

2200

2600

r. к

JOOO

1.21. Сравнение упругости д иссо ци аци и

р а зличны х оксидов при ра зиы х температурах

м и че ск о го сродств а эл е м е нто в к кислоро д у.

Для температур до

1000

К это сродство

усиливается в такой последовательности : медь,

никель, кобальт, железо, вольфрам , молибден , хром, марганец, ванади й, кремн ий, титан, цир

где [Ме]

кон ий, алюм ин и й .

м оля р н ая кон центрация эл ем ента в

-

состав е ( [Ме]

< 1); qi -

определенной температуры, н аходя упругость

в сплаве; А ;

атом ная масса элемента;

д и с с о циац и и

ло эл е м е нто в в сост аве сп лава.

Хи мическое сродство рассчитыв ают для ок сидов , Т . е.

парциально е давле

2

массовая доля элеме нта

k-

чис

Совм естн ы й учет перв ого и второго ф ак

ни е ки слород а Р0 , выдепяюще го ся пр и ди с со

циации оксида (МеО) . Например, при

-

К

торов

пр о в одится

парциальное да в л е н и е ки слорода , выделяюще

ског о

п отен циала элем е нто в

гося из МпО, меньше , чем парциальн ое давле

т. е, приращения э н ерги и Гиббса п р и из менении

ние

количества вещества

(рис.

кислорода,

1.21).

выделяющегося

Следовател ьно,

1000

из

FeO

химическое срод

ство к кислороду у железа меньше, чем у мар ганца . При

1000

Р ассчитывают

счет

массовой

концентраци и

в

молярную

в

состав е

химиче сплава ,

компонента раствора.

хими ч еский

потенциал ).t

по

).ti

= ).ti O + RT · lg Р;

дЛЯ газовых смесей;

).ti

= ).tiO + RT ·lgNi

для расплавов (растворов),

для железа . Е ще одн им фактором служит мо лярная концентрация элемента в сплаве. Пере

i-ro


ур а вн е н ия м :

К и равных молярных концен

трациях марган ец может быть раски слителем

п уте м

}

и

(1.3 .15)

об ратно выполияют по формул ам

где ).tю - энергия Ги ббса ком п он ента в чистом

в иде (для Р; =

ях, Т. е.

).t;o

1 N i = 1) в стандартн ых услов и-

= !l.GO; Р; - парциальное давление

Глава] . ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СВАРКИ

38

i-ro

газа;

Nj

молярная доля

-

компонента

i-ro

раствора .

Процесс равновесия соответствует равен ству ~; в фазах системы. Самопроизвольно

компонент

переходит

из фазы, где ~; больше, в фазу, где ~i меньше. Наиболее вероятна реакция, при которой при

рашение Д~ минимально. Так, при окислении сварочной

ванны

08Г2С

наиболее

вероятно

откуда [Si] =[с]2 РО2 (Si0 2)1 Р02 (СО) = = 0,0056 моля = 0,28 %. для подавления реакции выгорания угле рода

в

указанных

должно быть ~

выше

0,28 % Si.

условиях

в

ванне

В сварочной прово

локе содержание кремния должно быть больше с учетом перемешивания с основным металлом

и коэффициентом перехода кремния из элек трода в металл шва .

окисление кремния, несмотря на наличие ком

понента с

большим

сродством

к

кислороду

1.3.5. СКОРОСТЬ еизико-химичвских РЕАКЦИЙ

(углерод).

Скорость

1.3.4. РАСЧЕТ

РАСКИСЛИТЕЛЯ

Для


защиты какой-либо составляющей

сплава, подвергающейся преимущественному

окислению, необходимо ввести в определен ном количестве элемент, имеющий большее сродство к кислороду. Для этого сравнивают при определенной температуре упругость дис социации их оксидов с учетом молярной кон центрации элементов в составе сплава.

В частности, для подавления реакции вы

горания углерода из сварочной ванны необхо димо ввести в шов ~

0,28 % Si.

Это значение

определено для ванны, содержащей

0,08 % Si путем

1900

0,14 %

изменению

веществ

в

реакции

концентрации

единицу

времени.

Если реакция идет в прямом направлении, то концентрация исходных веществ

снижается ,

тигнуто для данной температуры термодина мическое равновесие.

При постоянной температуре скорость V гомогенных реакций прямо пропорциональна произведению



веществ с учетом стехиометрических коэффи

циентов . Для реакции

2NO +

Н2 =

N 20 +

сравнения

упругости


при

19p~~ = -16,0184; Следовательно, концентрациях

в

IgpSi0 2 02

при

первую

(1.3.11),

= -13,8914.

равных очередь

молярных окисляется

углерод. Упругость диссоциации оксидов СО и

С учетом молярной концентрации углеро

да и кремния рассчитывается по формуле

(1.3.16)

Н 2О

скорость

С,

К . В чистом виде упругость диссоциации

(1.3.18) где К - константа скорости реакции (К = единичных

концентрациях

С Н2 - концентрации

NO

1 при CNO и

веществ);

и Н2 •

При повышении равновесной температу ры скорость физико-химических реакций воз

растает. Требуется некоторая энергия актива ции для инициирования реакции .

В гетерогенных системах, состоящих из

нескольких фаз (газ, флюс, жидкий, твердый металлы), каждый компонент стремится рас

пределиться в системе так, чтобы его химиче ский потенциал в каждой фазе был одинаков . Это осуществляется диффузионным путем

с

где Р02

о

и Р02

- упругость диссоциации ок-

а

продуктов реакции растет, пока не будет дос

(при полном отсутствии марганца),

оксидов, рассчитанная по формуле

Si0 2

физико-химической

пропорциональна

НЕОБХОДИМОГО КОЛИЧЕСТВА

и

химическим взаимодействием.

В частности, скорость диффузии в газо

сида металла, находящегося в сплаве и в сво

вой фазе, контактирующей с флюсом, раство

бодном состоянии соответственно .

ряющим газ, протекает по закону Фи ка со ско

В равновесных условиях

ростью

Vg :

- , =DFДС/8, Следовательно, имеет место соотношение

где

D-

коэффициент диффузии;

(1.3.19)

F-

площадь

поперечного сечения диффузионного потока;

8 -

толщина диффузионного слоя; ДС

ность концентраций на расстоянии

8.

-

раз

МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ СВАРКЕ

в турбулентном

Указанные

потоке газ интенсивно

доли

39

участия ,

приведенные

в

перемешивается и его состав выравнивается по

табл.

объему, за исключением поверхностного слоя

технологических

8, где протекает диффузионный процесс .

кромок, вида раскладки слоев в многослойном

Толщина этого

нальна

вязкости

слоя

газа

и

прямо

пропорцио

обратно

пропорцио

шве,

гетерогенного

процесса

зависит

при доминировании

самого

режимов

условий сварки

сварки

и

Коэффициенты

(разделки

теплофизических

перехода

элементов приведены в табл.

от

легирующих

1.9 для

некоторых

технологических процессов сварки. Ряд леги

совокупности диффузии и химического взаи модействия

весьма различны , так как зависят от

свойств материалов) .

нальна скорости его движения. Следовательно, скорость

1.8,

рующих эл ем ентов (углерод, титан ), входящих

мед

в

ленного звена .

состав

стали ,

в

это м

процессе

наполовину

переходят в шлаковую ванну . Для их сохране

1.3.6. ФОРМИРОВАНИЕ ХИМИЧЕСКОГО СВАРОЧНОЙ ВАННЫ

СОСТАВА

ния требуется ввод специальных раскислите лей . В частности, выгорание углерода предот вращают вводом кремния. Другие легируюшие

При сварке плавлением химический со став ванны слагается из долей участия основ

элементы

ного, электродного

присадочного металла

или другими, более эффективными раскисли

с учетом коэффициентов перехода легирую

телями (церием, иттрием, кальцием). Формулы

щих элементов, т.е, отношения их доли в шве к

для

содержанию в основном металле или электроде.

состава шва известны.

1.8. Доли

или

защищают от окисления

ориентировочного

расчета

марганцем


участия в шве металла перлитной и аустенитиой сталей в зависимости от типа соединения и метода сварки

Структурный свариваемой стали

Наплавка валика

Корни швов многоИ

стыковых

тавровых

дуговой

автоматиче-

наплавки

ской под

л енточным

флюсом

эл е ктр одо м

Перлитная

15.. .40

25 ... 50

8... 20

35 ... 60 25 ... 50 40 .. .60

15...25

Аустенитная

25 ... 50 20 .. .40 30 ... 50

Перлитная

25 .. .50

35 .. .60

-


35 .. .50

40 ... 70

эл е ктр о шл а -

ковой

20 .. .40 30... 50

-

соеди-

нений

1.9. Коэффициенты

ручной


Перлитная

сты-

ковые соединения

слойных

%)

для сварки

класс

Тип соединения

Однослойные

Доля участия основного металла в металле шва (в

перехода некоторых элементов при различных способах дуговой сварки Коэффициенты перехода элементов

Вид дуговой сварки углерода

марганца

кремния

0,3 .. .0,4 0,29 .. .0,34

0,39 . .. 0,56 0,63 .. .0,69

-

-

0,5 .. .0,87

0,9 .. .0,95

хрома

Сварка в атмосфере без защиты:

- проволока марки Св-08А -

то же, марки Св-18ХГСА

Сварка в С0 2:

-

проволока марки Св-12Х19Н9Т то же , марки Св-18ХГСА

Сварка в Аг

-

0,78

-

0,81

0,8

0,94

+ 5 % 0 2:

про волока марки Св-18ХГСА то же, марки Св-I0ГС

Сварка электродами марки УОНИ-13/45

0,6 0,59 -

0,69 0,41 0,45 ... 0,55

0,71 0,32 0,14 ... 0,27

0,92

-

Глава

40



1.3.7. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МЕТАЛЛА С ГАЗОВОЙ ФАЗОЙ В ЗОНЕ СВАРИВАНИЯ

Для одноатомных газов

[г] = Кр (закон Генри),

В зоне высоких температур в газовой фа зе протекают реакции диссоциации и термиче

ской ионизации ее компонентов, реакции взаи модействия в газах, между газами и металлом,

-

где [г]

циальное давление; К

H2~2H,

N2~2N,

(1.3.20)

+ О,

Сводный

график

+ ОН.

Н 2О ~ Н степени


этих газов, представленный на рис. что

диссоциация

1.22,

водорода

пока

активно

развивается при Т = (2.. .4) . 103 К, а кисло рода

при более высокой температуре. Менее

-

При дуговом нагреве одноатомные газы и пары подвергаются также термической иони

02~20,

С0 2 ~ СО

зывает,

коэффициент раство

[г] = кБ (закон Сивертса). (1.3.22)

газов имеют сле

дующий характер:

-

римости. Для двухатомных газов

а также реакции сублимации и испарения. Реакции диссоциации

(1.3.21) - пар

содержание газов в металле; р

всего диссоциирует азот, который при дуговой сварке существует преимущественно в молеку

лярной форме.

зации, образуя плазму из заряженных ионов и электронов, что облегчает стабильное горение дуги. Потенциалы ионизации ряда газов и па

ров приведены в табл. 1.1О. Для щелочных металлов (калий, натрий, кальций), ряда газов и

паров

4... 6 эВ.

потенциал

потенциал

15... 24

ионизации

составляет

От них резко отличаются аргон, гелий, ионизации

эВ

которых

соответственно.

При

достигает

смешивании

газов этот потенциал существенно снижается.

-

Второе следствие ионизации

усиление

растворимости. В частности, водород в виде иона с положительным зарядом притягивается

Диссоциация газов резко увеличивает их растворимость

в

твердом

и

жидком

металлах,

которая описывается законами Генри и Сивертса.

к катоду, увеличивая

насыщение жидкого ме

талла. Этот эффект называют электростатиче ской растворимостью. Содержание газов в металле измеряют в

ос

CM

3/l 00 г либо в массовых долях, %.

Графики равновесных концентраций во

О, 8 ~--I+f+----tН'----+-1

дорода меди

и

азота

ные на рис.

0,4- r----+-ttI'-----т-fr------t"'"""1

ком

в

стали,

алюминии,

при различных температурах,

1.23,

металле

никеле

и

приведен

а, б, показывают, что в жид

равновесные


от

дельных газов весьма значительны, а при пере ходе

в

твердое

состояние

резко

падают,

не

смотря на его высокую температуру. Это соз дает риск

о Рис.

1.22. Влияние температуры на степень диссо

образования пор при ускоренной кристаллизации. Особенно велик перепад рас творимости для водорода в твердом

и

жидком

циации а различных газов

1.10. Атомный Вещество

Водород(Н) Азот

(N)

Кислород (О)

Алюминий (Аl) Аргон

(Ar)

Гелий (Не) Железо

(Fe) (F) Азот (N2) Фтор

Водород (Н 2)

С0 2 Медь (Си) Титан

(Ti)

вес А;, номер

N; и

А;

н,

И;, эВ

1,0079 14,0001 15,99 26,9815 39,948 4,0026 55,847 19,99 14,0 1,00 63,5 47,9

1 7 8 13 18 2 26 9 7 1

13,59 14,54 13,61 5,98 15,76 24,58 7,90 16,9 15,8 15,4 14,4 7,7 6,8

-

29 22

потенциал ионизации веществ и; Вещество

Никель

(Ni)

Калий (К) Вольфрам

(W)

Кальций (Са)

Натрий Магний

(Na) (Mg)

Углерод (С)

Кислород

А;

н,

Ui,эВ

58,71 19,102 183,85 40,08 22,98 24,305 12,01

28 19 74 20

7,63 4,34 7,93 6,11 5,14 7,64 11,26 13,5 13,0 9,3 7,94 7,4 5,4

(02)

Вода (Н 2О)

-

NO Кремний

(Si)

Марганец (Мп) Литий

(Li)

11

12 6 8

28,08 54,9 6,94

14 25 3

МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЕ ПРО Ц ЕССЫ ПРИ СВАРКЕ

Н'у 40 0,69

30

, \

k

(~

Fer5

~L(0.5 ·IO~

зо

"

./

41

н,

20

Ni .~

20

~V 10

О

10

Си

~~ Jr

o.o~

500

i

..

~"

J:

~.

о Т,К

1500

~

500

r

6 Jп

О) Рис.

.

Тки"

1500

т,к

2500 6)

1.23. Изменение ра створи м о сти

водор од а и азота в металлах при разл ичны х тем ператур ах

в р авн ов есны х усло в и ях:

Ткип и Тпл - тем пературы кипения и плавления соответственно ;

0. , у,

8-

структуры низколегированных сталей (о. - феррит; у - аустенит;

8-

дел ьта-феррит)

алюм инии (см . рис . 1. 2 3 , а), что объясняет его

этих местах, называемых ловушками, и создает

повышенную склонн о сть к образованию пор в

значительные напряжения, при в о дя щие к мик

условиях дуговой сварки . Р аств ор и мость водо

рон адрывам

-

рода

атомарного

водорода

зависит

также

от

структур ы

стали ,

флокенам . С корость диффузии в

низколегированной

что при водит к скачкообразному измене нию

стали з начительно выше , чем в высоколегиро

растворимости

ванной, и з-за больших искажений кристалли

и

при

(o.--+у--+8)-п ревраще ниЙ

переходу от объемно-центрированной кри

сталлической решетки в гранецентрированную

кристаллическую (см. рис . Водород ,

1.23,6).

оставшийся

в

металле

после

кристаллизации, образует пересышенный твер дый раствор внедрения. Имея весьма малый

размер атома, он энергично диффундирует из шва в зону термического влияния (3ТВ), где меньше его концентрация, а также к поверхно

сти металла. П оп адая в дефектные места кри сталлической решетки, атомы водорода реком

ческой р еш етки в последней . Снижение содержания водорода в стали в

процессе

20

О С , приведе нное в табл .

изотермической

ет о том, что через фузионный

2 .. .3

водород

выдержки

при

1.11, свидетельству

сут . по сл е сварки диф

из

н изкол егир ованн ой

стал и практически выходит, а молекулярный остается водорода

в

ней . в

П овы ше нные

жидком

металле

концентрации ванны

могут

вызвать дефекты типа пор, а для закалив аю

бинируют, Т .е. образуют молекулы, не способ

щихся сталей , углеродный эквивалент которых

ные к ди ф фузии.

Сэк.

границы

Такими местами являются

зерен, неметаллические включения и

поры. В одор од

постепенно

1.11. Кинети ка

накапливается в

> 0,45 %, -

холодны е тр ещины в 3ТВ . Во

дород, диффундируя в вершины микронадры вов, способствует их развитию .

удален и я водород а при

20

о с из металл а св арно го шв а

Содержание водорода в металле шва, см ЗIIОО г Т ип металла шва

сва рки

Ферритный на стали Ст3 Ч исто аустенитный Х23 Н18

на

после сварки через , ч

сразу же после

стал и

5

20

45

75

120

840

6,2

5,4

4,3

3,4

1,1

1,8

-

7,6

-

7,6

7,4

-

8,7

6,8

1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНО ВЫ

Глава

42 Азот,

согласно рис.

в

1.22,

зоне дуги

СВАРКИ

увеличивают

прочность ,

практически не диссоциирует. Однако его кон

пластичность,

ударную

центрация

ную стойкость стали .

в

швах

знач ител ьна

(до

0,1 %).

но

резко

в язкость

и

снижают

коррозион

Предп олагают, что в зоне дуги азот и кислород

Кислород, п о п адая в жидкую сталь, обра

образуют оксид азота, который, контактируя с

зует оксиды железа и легирующих эл ем е нто в ,

металлом

ванны ,

охлаждается

и

р а с п ад а ется ,

создающих

после

насыщая жидкий металл хорошо раствор яю

ческие в кл ю ч е н ия

щимися

все

атомарными

азотом

и

кислородом .

кристаллизации

-

неметалли

шлаки , которые снижают

прочностные,

особенно

пластические,

Указанное предположение подтверждено кос

свойства и ударную вязкость, повышая темпе

венно тем, что швы, полученные в защитной

ратуру перехода металла в хрупкое состояние .

среде

азота,

мен ее

насыщены

азотом ,

чем

Наличие в стали кислорода в виде оксидов

в

смеси азота и кислорода . Пр и кристаллизации

FeO

уменьшает температуру солидуса и увеличива

металла азот, как и водород, может образовы

ет риск образования горячих трещин . Кроме

вать поры в швах. Азот образует с металлом

того, кислород в ванне окисляет углерод, обра

после

вне

зуя СО, который может привести к пористости .

дрения , степень пересыщения которого возрас

Повышенное количество паров Н 2 О и газа С0 2

кристаллизацин

твердый раствор

тает по мере охлаждения. Диффузия азота за

в

зоне

дуги

также

увеличивает

труднена большими размерами его атома. При

давление кислорода ,

охлаждении до температур

диссоциации .

700. ..800 К азот (Fe 2N, Fe4N), карбо

образует нитриды железа нитриды

для

парциальное

образующегося при их

предупреждения

рассмотренных

нитриды титана, молибдена и

взаимодействий металла шва с газами в зоне

других элементов , содержащихся в стали . Ука

дуги п рименяют защитные газовые , шлако вые ,

занные нитриды образуются в объеме зерен,

газошлаковые и вакуумные среды (рис .

(CN),

I Способы защиты металла при дуговой сварке I I

I физико-химические

физические

I

I

I

I Вытеснсние

воздуха

воздуха

I

I

Iсозданием I

растворимости

[О] и

вакуу ма

~

I

ci. t::(

со

"

:;

5.~ со :-

д~.,

= ;- ~ ~ ~ \)

1iJ'O:; §, t;j 0 0.

д

'" §

'" ~ 3000

газовый поток переходит в

турбулентный режим . скорости

v-

(1.3.23)

истечения

Обычно

применяемые

обеспечивают

заведомо

ламинарный режим (за исключением аргона). Однако сужение сопла за счет налипания брызг увеличивает скорость истечения и созда ет опасность перехода к турбулентному режи му. Наибольшее влияние на защиту от воздуха

оказывают

технологические

факторы :

длина

дуги и расход газа. При струйной защите воз можен подсос возду ха через зазор между кром

циевого и рутилового типов .

Струйная газовая защита имеет вид ко нусной прямолинейной , вихревой, кольцевой и

комбинированной (двухслойной) струй . ВЫХОдЯщая из сопла сплошная струя за

ками

газами ,

поднимающимися

от

металла

вследствие нагрева. Это исключается сваркой на подкладках, а также подачей газа через под

кладки с каналами. Наряду с технологическими

его

весьма эффективны и физико-химические спо

воздухом , что сужает струю чистого защитного

собы защиты , заключающиеся в уменьшении

щитного газа смешивается с окружающим

газа в виде конуса . Защитные свойства струи

растворимости газа в ванне путем снижения ее

зависят и от плотности газа, что препятствует


ее деформации при воздействии внешних по

начала кристаллизации либо в ослаблении их

токов воздуха.

вредного влияния на свойства соединений.

Для

прямолинейных газовых

и

усиления

выделения

~ ~

e 30 -

пример у / - ф азы в высоконикелевых сплавах) .

низкой сопротивляемости ГТ.

сплавов.

ГТ в ТИХ з образуются вследствие охруп

чивания,

раствора

обусловленного

с

выпадением

рас падо м

твердого

мелкодисперсных

ин

склонности к ГТ; С ,

СВАРИВАЕМОСТЬ МАТЕРИАЛОВ

Применительно стенитным

сварным

к

хромоникелевым

швам


метр, оценивающий степень их аустенитности:

о, Сг+l ,37 Мо+l ,5 Si+2 Nb+3 Ti -- = --------------Ni з Ni+22 С +О,31 Мп +14,2 N 2 + Сu где Сг,

Ni и др. - химические элем енты, % [(S + Р) < 0,035 %]. Если (Сг, / Ni э ) < 1,5, то сварные швы по

тенциально склонны к кристаллизационным ГТо Недостаток

метода

изготовляют

75

х

300

образец

из

двух

(см .

рис .

мм толщиной

15.. .30

1.43, 300

150

пластин:

х

б) и

мм, соединяе

мых под прямым углом с помощью трех косы

нок и монтажных швов . Испытуемый шов сва ривают в положение втавр или в лодочку .

Образцы с переменной шириной (см . рис .

1.43, в) применяют в виде комплекта из серий , отличающихся

40... 200

по

ширине

Ь

в

мм для дуговой сварки и

пределах

10..,40

мм

для лучевой независимо от толщины . Особен

невозмож

ность сварки образцов заключается в том , что

ность учета влияния всех примесей, не входя

бы закрепление входных и выходных планок

щих

не препятствовало раскрытию зазора. Сварка

в

этого

Тавровый

ау

пара

65

параметрические

-

ур ав н ен и я,

а

также

параметрам

начинается с образцов большей ширины и за

сварки, выходящим за исследованные пределы .

канчивается на образцах , в швах которых обра

Поэтому расчетно-статистический метод реко

зуются ГТ.

аномалии

по

технологическим

мендуется для приближенных экспресс-оценок. Экспериментальная

оценка

склонно

Образец с канавками (см . рис. готовляют из пластин толщиной

1.43, г) из >40 мм . При

сти сварных швов к образованию ГТ с по

толщи н е

мощью технологических проб. При испыта

плите по флангам швом с катетом

20

ниях с помощью проб на металл сварного шва

навки выполняют с шагом

при толщи

воздействуют деформации

не образца

от усадки

шва и

формоизменения свариваемых образцов . Спе

70

мм

-

100 мм ,

мм . Ка

с двух сторон . Они могут

иметь у- и U-образную форму пазов.

сварки

При наличии ГТ металл сварного соеди

образцов обусловливают повышенные темпы

нения считают склонным к образованию тре

высокотемпературной деформации. Некоторые

щин. Относительную степень склонности к ГТ

схемы

(см . рис.

циальная

конструкция

и

технология


проб

согласно

26389-84 (2000) приведены на рис. 1.43. Образец с круговым швом (см . рис. 1.43, а)

1.43,

а, б) оценивают суммарной дли

ГОСТ

ной трещин по длине шва или в трех сече н иях

изготовляют и з листового металла в виде квад

шириной (см. рис.

ратной пластины с отверстием. При толщине

определяют по макс имальной ширине образцов

листов

>25

мм при меняют составную пластину

из четырех пластин, соединенных монтажным

швом, с проточкой под круговой шов . Испы туемым является круговой шов или наплавка в круговую канавк у .

шва. При испытании образцов с переменной

1.43,

в) склонность к ГТ

Ь тах , в которых образуются трещины . При ис пытании пробы с канавками (рис.

1.43,

мальную скорость сварки, при которой в швах

начинают образовываться трещины .

г) Рис. а

-

3 - 10497

1.43.

Схемы КОНСТРУКЦИИ образцов техиологических проб:

с круговым швом; б - таврового; в

-

г) за

критерий склонности к ГТ принимают макси

с переменной шириной пластин ; г

-

со швом в канавку

Глава

66


Машинные методы предусматривают ис


ГТ (Укр, мм/мин) при заданном режиме (терми

пытание свариваемых образцов на растяжение,

ческом цикле) сварки . Чтобы сравнить сопро

изгиб, а также испытание образцов с имитаци

тивляемость ГТ при различных термических

ей сварочного цикла на растяжение (рис .

циклах сварки , применяют показатель

1.44). 26389-84 (2000)

Испытания проводят по ГОСТ с

помощью

специализированных

испытатель

ныхмашин.

ческий темп деформации

a~ = V кр

сматривает поочередно сварку серии образцов сталлизации с дискретной варьируемой скоро

стью растяжения (Уд) . Скорость деформации и, соответственно,

свариваемых

относительное

перемещение

кромок повышают до появления

ГТ. Сварку стыковых образцов без разделки кромок выполняют на режимах ,

исходя

из ус

ловия получения полного провара и обратного валика заданной шири ны , а стыковых образцов с разделкой кромок

-

из условия получения

заданных ширины и высоты шва.

Идентификацию трещин в образцах после испытания

проводят

невозможности

по

излома

виду

-

излома ,

другими

а

при

неразру

шающими методами контроля .

В результате испытания с

дискретным

изменением

10 - 15 образцов

скорости

растяже

ния находят критическую скорость растяжения

(среднее арифметическое из трех минимальных

-

крити

(мм/ОС). Он

вычисляется по формуле

Процедура машинных испытаний преду

и деформирование швов в процессе их кри

a~

где 0)0 -

/ 0) 0 '

скорость охлаждения металла шва в

ТИХ . Испытания рочного

образцов

термического

с

имитацией

цикла

сва

про водят

на

стержневых или пл астинчатых образцах, под вергнутых

эпектроконтактному

или

индукци

онному нагреву. Рабочая зона таких образцов может иметь структуру основного металла или

сварного шва. Главная особенность таких ис пытаний

-

назначение


макси

мального нагрева. Она должна соответствовать минимальной температуре, при которой дости гается оплавление границ зерен по их перимет

ру (Ттах > Тсол ) '

Испытания образцов в ТИХ проводят С

целью определения верхней и нижней темпера

турных границ ТИХ и минимальной пластич

ности в ТИХ (От;п В мм или %).

скоростей, при которых образовались трещи

По результатам испытаний рассчитывают

ны) и принимают ее за сравнительный показа

критический темп деформации акр = Omin/ ТИХ

тель сопротивляемости металла

(мм/О или %/ОС).

Рис. а

образованию

1.44. Устройство испытательиой -

схема машины МИС-1

соответственно ; г

-

4-

(l -

машины МИС-l и схемы испытаиия свариваемых образцов:

свариваемый образец ;

2

и

3-

неподвижный и подвижный захваты

механический привод); б - испытание изгибом; в

испытание образца дЛЯ ЭШС; д

-

-

испытание растяжением;

испытание в процессе имитации термодеформационного

сварочного цикла образца основного металла

СВАРИВАЕМОСТЬ МАТЕРИАЛОВ

1.5.5. СОПРОТИВЛЯЕМОСТЬ

67

ОБРАЗОВАНИЮ ХТ

к категории ХТ относятся такие трещины

в сварных соединениях, формальными призна ками которых являются образование визуально наблюдаемых трещин практически после ох лаждения соединения, блестящий кристалличе ский излом их без следов высокотемпературно го окисления . ХТ

-

локальные хрупкие разру

шения материала сварного соединения, возни

1.45. Вид ХТ в

Рис.

кающие под действием остаточных сварочных

1-

напряжений . Размеры ХТ соизмеримы с разме

3-

рами зон сварного соединения. Локальность разрушения

объясияется

частичным

снятием

напряжений при образовании трещин, а также ограниченностью

зон

сварного

соединения ,

в

сварных соединениях

легированных сталей:

2-

откол ;

отрыв ;

4-

ч астокол;

продольные в шве

Образование ХТ начинается с возникно вения

очага разр ушения ,

как

правило ,

на гра

ницах аустенитных зерен на околошовном уча

которых возможно развитие трещин без до

стке 3ТВ, примыкающих к линии сплавления

полнительного

ЛС (рис .

притока

энергии

от

внешних

нагрузок.

Для большинства случаев возникновения ХТ характерны :

образование

трещин

составляющих

прочности

блюдается как практически хрупкое . Это по

а кр?

I

I

То+!1Т

Да

Нет

тр е щин

Н ш (ог!1Н

т

I

t

1 q/V±!1q/V

I

В+Ы3

I

I

Рис.

1.47. Алгор итм

ииженерного пр о гра и много ком плекса

«Свари ваемость леги ро ва н ных сталей» МГТУ им. н.э. Баумана : тта" 1>1000, 1815, 0)615 - максимальная температура нагрева, время пребывания > от

800 до 500 ос

и скорость охлаждения в диа пазо не

соответственно; Sд,

d, -

600 ... 500 ос

1000 ос,

время охлаждения

в анализируемой точке сварного соединения

действительная структура. средний условный диаметр аустенитного зерна;

Hmax• «Н) - максимальная концентрация диф фуз ио н ного водорода, время достижения Hmax соответственно ; а"Р' S О) = K[~(2пx)

р

у

(К[ характеризует интенс ивн ость нарастания

\ \

локальных

~


при

при ближении

K l(x >O) =

YJj.ji;;,

где

Yi - функция , учитывающая расположение и отнош ение дл ины трещиноподобного дефек та к толщине (/тpI'8) (табл .

1.17);

cr - среднее

н ап ряжен и е по сечению от рабоч ей нагрузки.

1.17. Значения

функции У;

Параметр

lтр / 'о р

Поверхностный дефект

Рис.

1.55. Сх ема распределения

иапряжеиий

О'у около острия трещин

к

острию трещины ) ;

Внутренний дефект

Yi 0, 1

0,2

0,3

0,4

2,11

2,43

2,65

2,76

1,255

1,288

1,328

1,392


78

ций:

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ Бадьянов

1.

Б.Н.

Термодинамический

метод расчета при разр аботке сварочных флю

сов

//

Сварочное производство .

М . : Машиностроение,

В.А.,

Григорьянц

А.Г.

1984. 280 с.

ние,

1973.447 с.

Кох Б.А. Основы термодинамики ме

талл ургических процессов . Л . : Судостроение,

1975.232 с . 5. Краткий ческих величин /

справочник

Макаров

физико-хими

Под ред. КЛ. Мищенко и

А.А. Равделя. Л.: Химия,

1967.1 84 с.

Э.Л.

Холодные

трещины

при св ар ке легированных сталей . М . : Машино строение,

7.

2002. 464 с . :

/

Под

ред.

ил.

подг отовка

производства

Н.Н.

10. В

3 -х

Сварка

т.

Справ . изд. таллургия ,

11.

Т.

1.

Расчеты

и

/ Под ред. 1991. 528 с .

проектирование сварных

и

конструк-

тепловых

1951.296 с . материалы : материалов :

эл . Макарова. М . : Ме

Сварочные материалы для дуговой

сварки . В 2-х т . Т .

ные флюсы

/

1. Защитные

газы и свароч

Под ред. н.н. Потапова. М .: Ма

шиностроение,

12.

свари ваемые

Свариваемость

1993. 768 с.

Сварочные материалы для дуговой

сварки. В 2-х т. Т .

1981.247 с. Компьютерное

1979.231 с . 9. Рыкалин

процессов при сварке . М . : Машгиз,

Ерохин А.А. Основы сварки плавле

нием . М. : Машиностроение,

6.

вузов

Новожилов Н.М. Основы металлур

8.

Теория сварочных деформаций и напряжений .

4.

для

гии дуговой сварки в газах . М .: Машинострое

Винокуров

3.

пособие

им . И .Э . Баумана,

1997. N2 11.

С.30-33 .

2.

Учеб.

с.х. Куркина, В .М. Ховова . М . : Изд-во МГТУ

электроды

/

2.

Сварочные проволоки и

Под ред. и.н. Потапова . М . : Ма

шиностроение,

1993. 768 с.

Глава

2

ВИДЫ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ 2.1.

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ.

автоматической и механизированной

КЛАССИФИКАЦИЯ. ОБОЗНАЧЕНИЯ

сваркой под флюсом (ГОСТ

НА ЧЕРТЕЖАХ Сварные конструкции изготовляются из различных материалов, свариваемых разнооб разными

способами.

В

зависимости

от вида

сварного соединения, марки и толщины конст

рукционного материала, способа сварки кром кам деталей, входящих в состав сварной конст рукции, перед сваркой придают определенную

форму (скос, отбортовка и пр.). Размеры конст руктивных

элементов

(КЭ),

подготовленных

кромок и сварных швов в значительной мере определяют технологические свойства сварно го

соединения,

его

качественные

показатели,

производительность сварочных работ, расход

5264-80*); электрошлаковой

15164-78*); - дуговой сваркой (ГОСТ 14771-76*); соединения

и

швов

устанавливаются

комплексом государственных стандартов. Эти и

легированных

конструкцион

ных сталей, алюминия и алюминиевых спла вов,

меди

и

медно-никелевых сплавов,

защитном

алюминия

и

алюминие

двухслойных

сталей

сварные

нения (ГОСТ

-

электрозаклепочные

паяные соединения (ГОСТ 19249-73*); сварные соединения, сварные армату

ры железобетонных (ГОСТ

изделий

и

конструкций

14098-91).

По конструктивному оформлению свар ные соединения разделяют на стыковые, угло вые, тавровые инахлесточные.

свари

По форме подготовки кромок различают

мышленности способами сварки: ручной дуго

со скосом и без скоса кромок;

и

полуавтоматической

(механизированной) под флюсом и в защитных

соеди

14776-79);

следующие виды сварных соединений:

автоматической

(ГОСТ

16098-80*), сварные соединения, вы~олняемые контактной сваркой (ГОСТ 15878-79 );

ваемых наиболее распространенными в про вой;

с

одно-

И

двусторонним скосом кро-

мок;

газах; электрошлаковой и контактной (ГОСТ

с прямолинейным скосом кромок;

2601-84).

с криволинейным скосом кромок;

Стандарты на типы сварных швов уста

с ломаным скосом кромок;

навливают рациональную номенклатуру типов

с комбинированным скосом кромок;

сварных швов, оптимальные размеры КЭ под готовленных

кромок

существенно

уменьшить

ленного

металла,

и

швов,

что

позволяет

количество

снизить

с

сва

рочных работ, сократить расход технологиче ских сварочных материалов и электроэнергии.

Классификация сварных соединений мо жет быть выполнена по нескольким признакам.

симметричным

инесимметричным

скосом кромок;

наплав

трудоемкость

газе

швы сварных соединений из коррози онно-стойких

стандарты охватывают сварные соединения из углеродистых

в

(ГОСТ

(ГОСТ 14806-80*);

Типы сварных швов, размеры КЭ подго кромок

сваркой

вых сплавов, выполняемые дуговой сваркой

сварочных материалов и электроэнергии.

товленных

8713-79);

ручной дуговой сваркой - РДС (ГОСТ

с остающейся или съемной подкладкой; замковое соединение;

с отбортовкой кромок.

Вид сварного соединения и форма подго товки кромок определяются характером свар

Надо различать следующие виды сварных

ной конструкции, степенью ее ответственности

соединений, выполненных различными спосо

и технологией изготовления. В качестве при

бами с учетом свойств материалов:

мера на рис.

2.1 приведена конструкция стыка

Глава 2. ВИДЫ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

80

толщин материала, свариваемых без разделки кромок.

Сварка встык без разделки кромок обла дает

рядом

требуется

преимуществ ,

меньшее

например


при

этом

присадочной

проволоки, ускоряется

процесс сварки, умень

шаются деформации.

При автоматической

механизированной

сварке


и

элек

тродом к качеству подготовки кромок предъяв

ляются повышенные требования. При сварке

встык материала разной толщины более тол Рис.

2.1.

стые кромки должны скащиваться до толщины

Замковое соединенне

другой кромки в целях обеспечения более рав

кольцевого соединения вала ротора турбины с

номерного нагрева и получения высококачест

замковым соединением. Посадочная ступенька

венного сварного соединения.

Подготовку кромок под сварку выполня

у собираемых деталей и упорное кольцо из

малоуглеродистой стали толщиной

2

мм обес

ют механической обработкой (на строгальном

печивают высокую точность сборки и необхо

или

димую

Это

пневматическим или ручным зубилом, крейц

податливость стыка при

сварке.

токарном

станке,

фрезеровкой,

рубкой

весьма важно для предупреждения образования

мейселем и т.п.). Подготовку кромок деталей,

трещин в соединении. Притупление разделки

изготовленных

шва выбрано, исходя

получения

например марок СтГ, Ст2, Ст3, разрешается

полного провара корня шва. Специальные на

проводить также газовой резкой с последую

из условия

из

малоуглеродистых

сталей ,

клонные каналы уменьшают жесткость кромок

щей механической зачисткой поверхности реза

при выполнении валика в корне шва и тем са

до получения чистого металла.

мым предотвращают образование в нем тре

При подготовке кромок газовой резкой на

щин , а также обеспечивают лучш ие усло в ия

деталях из сталей , содержащих >

для ультразвукового контроля сварного соеди

ки Ст5 и др .), поверхность реза должна быть

нения .

механически обработана на глубину ~

Сварные швы в различных сварных со единениях отличаются не только формой их поперечного

сечения,

но и

расположением

по

отношению к направлению действующей силы, характером наружной поверхности, размерами и

расположением

по

длине

свариваемой

кромки. Так, щвы, выполненные вдоль дейст вующей

силы,

поперек

-

называются

поперечными.

продольными,

Швы ,

а

находящиеся

под углом к направлению действующей силы, именуются косыми. В соединениях внахлестку продольные швы называются

боковыми или

фланговыми, а поперечные

лобовыми. По

-

характеру наружной поверхности щвы могут

быть выпуклые и плоские, а угловые швы кро ме того и вогнутые.

Выбор способа подготовки кромок обу словливается также толщиной материала, тре

0,3 %

К качеству подготовки кромок для сты ковых соединений предъявляются более жест кие требования,

чем

к

качеству

иные типы сварных соединений и размеры КЭ дЛЯ подготовки кромок должны выбираться в зависимости от условий, в которых будут рабо тать сварная конструкция и отдельные сварные

соединения в ней, и от технологических воз можностей выполнения требований к сварным швам,

выдвигаемых

при

изготовлении

конст

рукции. Определяя форму скоса кромок, осо бенно для сварных элементов большой толщи ны,

одновременно следует удовлетворить тре

бование получения минимального количества перемещения сварочной горелки

малых толщин

подготовки

кромок для других видов соединений. Те или

наплавленного


мм .

можно контролировать шаблоном.

бованиями к качеству шва и экономическими сварки

3

Правильность подготовки кромок под сварку

соображениями . Для

С (мар

металла,

а также

возможности

на нужную

глубину по высоте сварного шва и придания ей

разделка кромок обычно не делается . Повыше

необходимого угла наклона для прогрева сва

ние

риваемых кромок .

мощности

сварочного так

и

дуги

тока

за

при

неплавящимся

значительно

счет увеличения

сварке

как

плавящимся,

эл ектр од о м

расширить

силы

границы

Изображение швов сварных соединений

позволяет

на чертежах (ГОСТ

диапазона

соединения независимо от способа сварки ус -

2.312-72).

Швы сварного

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ . КЛАССИФИКАЦИЯ. ОБОЗНАЧЕНИЯ НА ЧЕРТЕЖАХ

ловно

изображают

видимый димый

-

-

следующим

образом :

сплошной основной линией; неви

ся

относительно к способу сварки условно поме Невидимые оди

шва.

При

вспомогательные

от изображения шва или одиночной точ ки проводят линию-выноску, заканчивающую-

условном знаки

обозначении

выполняют

шва

сплошны

Вспомогательные

знаки

должны

быть

одинаковой высоты с цифрами, входящими в обозначение

ночные точки не изображают.

Линию-выноску

ми тонкими линиями.

чают знаком «т», который выполняют сплош основными линиями.

стрелкой.

предпочтительно вести от изображения види мого

штриховой линией.

Видимую одиночную сварную точку без

ными

односторонней

81

значения

шва.

Структура условного обо

стаидартного

шва

или

сварной точки приведена на рис .

одиночной

2.2.

Вспомогательные знаки шва по замкн той Знаки "де

линии и монтажного шва

ис"

Вспомогательные з н аки

для прерывистого шва

- размер дЛины

риваемого участка, знак

или

Для одиночной сварной точки

прова

и размер шага

- размер

расчетного диаметра точки

для шва контактной точечной сварки или электрозаклепочного

- размер расчетного / или Z

диаметра

точки или электрозаклепки, знак и размер шага

для шва контактной шовной сварки

-

размер расчетной ширины шва

Для прерывистого шва контактной шовной

сварки

- размер расчетной

ширины шва.

знак умножения , размер дЛИНЫ провариваемого

участка, знак

/и

размер шага

Знак ь.. и размер катета согласно стандарту на типы и конструктивные элементы швов сварных соединений

Условное обозначение способа сварки по стандарту на типы и кэ швов сварных соединений (допускается не указывать)

Буквенно-цифровое обозначение шва по стандарту на типы и кэ швов сварных соединений

Обозначение стандарта на типы и кэ швов сварных соединений Рис.

2.2.

Схема обозиачеиия сварных швов


82 2.2.

РУЧНАЯ ДУГОВАЯ СВАРКА

цию и форму подготовки кромок. Для каждого

Основные типы и КЭ сварных соедине ний, выполняемых РДС, регламентированы в ГОСТ

5264-80.

Этот стандарт распространяется на швы сварных соединений из углеродистых и низко легированных сталей, а также сплавов на желе зоникелевой и никелевой основе, выполняемых РДС металлическим плавящимся электродом во всех пространственныхположениях, и уста

навливает КЭ их основных типов. Стандарт не

распространяется на

швы

сварных соединений труб и швы, образуемые методом сварки глубокого проплавления. Классификация сварных соединений по

конструктивному оформлению и форме подго товки

кромок

в

государственном стандарте

соответствуетприведенной в разд.

2.1.

Каждый

типа шва и формы скоса кромок даются реко мендации

по

диапазону

толщин


деталей. Наиболее характерно для сварки соеди нение

встык,

которое

применением

может

различных

выполняться

форм

с


свариваемых кромок, при различных формах поперечного сечения сварного шва.

При тонких листах ся соединение встык (С1 в табл.

2.1)

с

(1 - 4

мм) применяет

отбортовкой кромок

или одностороннее соединение

встык без скоса кромок (С2). При небольших толщинах


листов

могут

приме

няться односторонние стыковые швы без скоса кромок, но с подкладкой (С5) или двусторон ние стыковые швы (СВ, С26). ДЛЯ обеспече

ния полного провара прибегают к скосу одной

тип сварного соединения имеет свое условное

или двух кромок. По форме поперечного сече

обозначение: стыковое

ния

вое

32

-

Т, нахлесточное

-

С, угловое

-

У, тавро

Н. Для РДС имеются

основных типа стыковых сварных соедине

ний,

9

угловых,

8

тавровых и

2

типа нахле

как

прямо-,

так

и

криволинейный,

а

и

Некоторые типы сварных швов приведе

ны в табл.

2.1.

Некоторые виды сварных соединений для РДС Условное

Рекомендуемые

обозначение

толщины, мм

Подготовка кромок

Вид сварного шва

rzzШJ~

~

С1

~~

~

С2

tW«I~ L..-.....J

~

С5

~~

~

С7

~

~

С9

~SSSl

С11

~~

О

СВ

15... 100

~~

.~

С16

30 ... 120

~$$SJ

Х.

(С26), так инесимметричные.

сточных соединений. При обозначении шва на

2.1.

У-, Х. или

К-образные швы могут быть как симметричные

чертеже указывается соответствующий индекс шва, полностью определяющий его конструк-

стыковые швы могут быть:

К-образные. При этом скос кромок может быть

1.. .4

2 ... 5

3... 60

ручнАЯ ДУГОВАЯ СВАРКА

83 Окончание табл. Условное

Рекомендуемые

обозначение

толщины , мм


Вид сварного шва

~~

~~

О О

~~

О

С26

30... 175

~~

~

У1

1.. .4

У4

1.. .6

У7

3.. .60

С23

15.. .100 С24

r

~~

r

~~

~

~.

~~

~

ТI

2. . .40

~

&\\\\\\\"!

Т3

I

~

~

•

~

Т5

~

НI

~

Н2

~

2.1

30 .. .120

2... 60

в сварных конструкциях могут возникать

накапливаются , если же металл шва оказывает

трещины, вызванные угловыми деформациями ,

ся недостаточно пластичным, а ширина шва в

во з никающими

большой

при

толщины.

сварке

При

швов

корне мала, то при значительной толщине сва

У -образных

риваемых плит в корне шва может возникнуть

стыковых

сварке

швов большой толщины вследствие необходи

трещина. Для предотвращения появления по

мости применять многослойные швы каждый

добных

слой будет вызывать в корне шва напряжения

Х-образные швы либо проводить промежуточ

растяжения .

ный отпуск после выполнения части полной

Эти

напряжения ,

суммируясь ,

трещин

целесообразно

примеиять


84 толщины

щва.

Условия

могут

ухудшиться,

ла до

60

мм включительно с расположением

под

свариваемых деталей под острыми и тупыми

кладки. В этом случае появляются трещи ны

углами. Стандарт не относится к сварным со

если

применять

остающиеся

стальные

тип а «ус о в» .

Остающиеся подкладки (С 5) и замковые

соединения к ор ня

щва,

(С6) удобны однако

при

для

это м

формирования возникает

в зоне подкладки или з ам ка .

Односторонний скос кромок в ряде слу выполняют при

св арке


из

сварным швам ,

нием.

опас

ность щелевой коррозии и образования трещин

ч аев

единениям трубопроводов и

выполняемым сваркой с глубоким проплавле Тавровые соединения

широко применя

ются в сварных конструкциях. Они могут вы полняться без разделки кромок (Тl, Т3) и с предварительным скосом их. Для ответствен ных конструкций при большой толщине со

разнородных металлов . При этом должиы при

единяемых элементов разделка кромок обя за

ниматься технологические меры для обеспече

тельна, так как позволяет получить проплавле

ния прогрева вертикальной кромки , чтобы из

ние по всему поперечному сечению (Т5 ).

бежать несплавления с кромкой . Криволинейный (С23) или ломаный (С24)

Нахлесточные

соединения

обычно

осу

ществляют без скоса кромок. Они, как правило,

скос кромок обычно применяется для сварки

выполняются

деталей

односторонние (Нl) отличаются низкой рабо

большой

толщины

для

уменьшения

количества наплавляемого металла. Выполне

ние криволинейного скоса более трудоемко .

1.. .3

мм для обеспечения полного про

плавления .

являются

соединительными,

т .е,

не

предназначены для передачи сил , так как из- за

высокой



в

так

как

тоспособностью в эксплуатации . действующем стандарте приводятся все разме ры скоса кромок и основные габаритные раз меры сварного шва.

Угловые щвы в конструкциях во многих случаях

(Н2),

Для каждого типа сварного соединения в

Величина притупления скоса кромок при

РДС

двусторонними

корне

таких швов быстро развиваются трещины , осо бенно при циклическом нагружении . Эти швы также могут быть одно- И двусторонними, С

На рис.

2.3

в

качестве

примера по казаны размеры для стыкового шва

С26 .

Размеры

задаются

в


от

толщины свариваемых деталей . Так , при тол

щине

S = SI = 50 ... 54 мм размер е = 29 мм , а g = 0,5 мм при доп устимом отклонении +2... -0,5 мм .

размер

предварительным скосом кромок и без него (У 7 , У4).

В ГОСТ 11534-75* устанавливаются ос

2.3.

СВАРКА под ФЛЮСОМ

новные типы, КЭ и размеры сварных соедине

Основные типы и КЭ швов сварных со

ний конструкций из у глеродистых и низколе

единений из углеродистых и низколегирован

гиро ванных сталей, выполняемых РДС плавя

ных сталей , а также сплавов на железо никеле

щимся

вой и никелевой основах , выполняемы х свар

эл е ктр од ом

во

всех

пространственных

положениях при толщине свариваемого

Рис.

метал -

2.3. Размеры

кой под флюсом , устанавливает ГОСТ

стыкового шва С26

8713-79.

СВАРКА ПОД ФЛЮСОМ

Устанавливаются

следующие

механизированная

с

предвари

тельной подваркой корня шва. Основные типы швов сварных соедине

автоматическая под флюсом на ве

-

-

МФк

обозначе

ния способов сварки: АФ

85

су, без применения подкладок , подушек и под

ний соответствуют указанным в разд .

варочного шва ;

ручной дуговой сварки. Большинство положе

АФф

автоматическая под флюсом на

-

АФм

автоматическая под флюсом на

-

флюсемедной подкладке;

АФо

автоматическая

-

на

остающейся

подкладке ;

АФп АФш

автоматическая с предваритель

-

ным наложением подварочного шва ;

АФк

автоматическая с предварительной

-

подваркой корня шва; МФ

-

МФо

2.2,

относится и к

выполняемым


автома

сваркой

под

флюсом . Обозначения основных типов свар ных соединений здесь те же . Однако число соединений каждого типа отличается от приве здесь имеется нахлесточных какие

швы

тической

и

2.2. Так, стыковых соединений 31 тип , угловых 4, тавровых 7, 2 типа. Кроме того, указывается ,

рекомендуется

выполнять


на съемной

автома

сваркой ,

на

или остаю

щейся подкладке.

механизированная на остающейся

Некоторые типы сварных швов, выпол няемых сваркой под флюсом , отличающиеся от

подкладке;

МФш

и

флюсовой подушке,

механизированная на весу;

-

тической

соединениям,

для

денных в разд .

автоматическая на медном ползуне ;

-

ний, рассмотренных в разд. сварным

флюсовой подушке;

2.2

механизированная

-

с

предвари

тельным наложением подварочного шва;

2.2.

указанных в разд.

дЛЯ РДС, приведены в

Некоторые виды сварных соедииений при сварке под флюсом Обозначение


Вид шва

~.~ 1:: ::~: .1 1

~

~-~ .....

~

АФм

~:~ 11~•....... : :;':чi,

~

АФф

~:~ !f-~·: ·; :·;i!

~

АФф

~~

~

АФм

~:~ 1(::':':::;'11

~

~

,1,,, ,".'·1,

2.2

табл .2 .2.

с пособа сварки

Обозначение шва

АФф

Рекомендуемые толщины , мм

2... 10 С4

3... 12

J

С29

2... 32

С9

8.. .20

АФф

С33

14... 30

~

АФо

С35

16.. .50

~;~

~

АФф

С38

18.. .60

~

&

АФ,МФ

Т8

16.. .40

I~ '" .· .·.~ I ,1=.'-: :"\ ::' 1

~


86

Следует отметить, что форма швов со единений

встык

при


сварке

остается примерно той же, что и при ручной,

ИП

сварке

увеличивается

размер

притупления на кромках со скосом. Это связа но с тем, что сварка под флюсом проводится при значительно большей тепловой мощности, в

результате

чего

достигается

проплавление

свариваемых деталей на значительно большую глубину. Так,

использование

большой

тепловой

мощности при сварке под флюсом может вы звать прожоги в шве и нарушить его формиро

вание. Поэтому применение флюсовых поду шек

и

съемных

или

остающихся

подкладок,

приведенных для стыковых швов в табл.

2.3,

и

кислородом


УП

в углекислом газе и его смеси с ки

-

слородом плавящимся электродом.

ше данных свидетельствует о том, что при ав

томатической

газом

электродом;

но размеры КЭ подготовки кромок несколько изменяются. Сопоставление приведенных вы

в инертных газах и их смесях с уг

-

лекислым

По этому стандарту основные виды свар

ных


аналогичны

приведенным

выше дЛЯ РДС и автоматической сварки под флюсом, поэтому графическое представление различных типов сварных соединений для дан

ного способа сварки нами не рассматривается. Здесь используются

28 типов стыковых соеди 6 тавровых и 2 нахлесточ ных. В ГОСТ 14771-76* указаны основные

нений,

9

угловых,

конструктивные размеры и предельные откло

нения всех типов сварных соединений. В при ложениях к ння

нему даны рекомендуемые значе

катетов

угловых

швов

в


от

позволяет исключить прожоги при обеспече

толщины более толстого из свариваемых эле

нии

ментов и предела текучести свариваемой стали.

гарантированного

равномерного

проплав

ления в корне шва. В то же время применение

Виды сварных соединений конструкций

мощного источника теплоты позволяет выпол

из алюминия и алюминиевых деформируемых

нять

термически

швы

с

значительной тов,

глубоким толщине

например

Т8 (см. табл.

проплавлением свариваемых

тавровые

при

элемен


типа

2.2.).

для каждого типа сварного соединения в ГОСТ

8713-79

даны все размеры скоса кромок

и основные габаритные размеры сварного шва.

В ГОСТ 1153-75* указаны основные ти

пы, КЭ и размеры соединений конструкций из углеродистых выполняемых

и

низколегированных


сталей,

и механизиро

ванной дуговой сваркой под флюсом с распо ложением свариваемых деталей под острыми и

тупыми

углами,

приведены

требования

для

соединения разнотолщинных элементов.

щине

неупрочняемых

кромок

СВАРКА В ЗАЩИТНЫХ ГАЗАХ

Сварка в защитных газах применяется для

конструкций как из цветных металлов и спла вов, так и из сталей и сплавов различных клас

сов. ГОСТ 14771-76* устанавливает основные типы и размеры сварных соединений из сталей, а также сплавов на железоникелевой и никеле вой основах, выполняемых дуговой сваркой в защитных газах.

Согласно ГОСТ

14771-76,

принято сле

дующее обозначение способов сварки: ИН

-

в

инертных газах неплавящимся

электродом без присадочного металла; ИНп

-

то же, с присадочным металлом;

при

тол

деталей

0,8 ... 60,0 мм включительно см. в ГОСТ 14806-80*. При этом принимаются следующие обо

значения сварки: ручная

в

защитных

газах

металлическим электродом

-


однофазная, обо

значается Рн-З; автоматическая в защитных газах непла вящимся

металлическим


-

одно

фазная, обозначается Ан-З; автоматическая

вящимся электродом

в защитных газах непла

-

трехфазная, обозначает

сяАн-Зтф; автоматическая в

2.4.

сплавов


щимся электродом

-

защитных

газах плавя

однодуговая, обозначает

ся А-З; полуавтоматическая в

защитных

газах

(механизированная)


электродом,

обозначается П-З; автоматическая по флюсу нерасщеплен ным электродом или двухэлектродная, обозна чается А-Ф.

Так же, как и для других способов сварки, здесь различают стыковые, угловые, тавровые

и нахлесточные соединения. Стыковых

пов соединений, угловых нахлесточных

5.

14,

27 ти 12 и

тавровых

В большинстве случаев форма

подготовки кромок под сварку всех видов швов

С ВАРКА В ЗА ЩИТНЫХ ГАЗАХ

аналогична

приведенным

выше

для

РДС

и

87

миниевых конструкций

-

в пределах от

30.. .35

сварки под флюсом . Некоторое различие име

до

ется в форме разделки кромок . Если при сварке

зическими свойствами материалов . Некоторые

стальных элементов конструкций углы раздел

специфические

ки нах одятся в пределах

алюминиевых с плавов при ведены в табл.

2.3.

13. ..50°,

то для алю-

60°,

что обусловлено разл ич н ым и теплофи виды

свар ных


2.3.

Некоторые характерн ы е виды свариых соедин ени й ал юм иниевых спл а в о в Обозначение

Обозначение шва

Реком ендуемые


Вид шва

ezzzzzэ ~

~

Р н-З

Сl

0,8 . .. 2,0

f722Z%j К\\\\\'I

~

А-З, п-з

С4

4,0. .. 12,0

~

~

Ан-З

~

~

Ан-З

eWJ~

~

t:L.ШL4

~

~~

~

~~

~

~~

~

~

WL

~

~

~~

~ ~~

VlZZ2I///Z2?ZJ

~~

способа сварки

0,8 ... 16,0 С5

А-З

А-З

Рн-З , п-з

4,0 . .. 8,0 0,8 .. .16,0 С6

4,0 .. .8,0 С9

Рн-З

Ан-З

толщины , м м

5,0.. .20,0 12. ..30

С25

Ан-Зтф

12. . .60 32 ... 60

Рн -З , Ан-З, А-З

У8

16. ..30

Рн-З, п-з

У-14

32 . . .60

Рн-З

1,5...20,0 Т5

п-з

4,0...20,0

Р н-З , п-з

т9

16. . .30

Рн-З , п-з

Н4

5,0 . ..20,0


88

Тонкостенные элементы конструкций из алюминиевых

сплавов

достаточно

часто

вы

полняют с одно- или двусторонней отбортов

шва размеры съемной подкладки устанавлива ются при проектировании, но

щины и

кой кромок (Сl, С2), так как при этом значи тельно

снижается

вероятность

получения

:2: 6

мм для тол

мм для ширины.

:2: 30

Для обеспечения направленности подачи присадочной

проволоки

в

сварочную

ванну

прожога и, как правило, не требуется примене

при

ние специальных сборочных приспособлений,


В связи с высокой жидкотекучестью алюми

нений без скоса кромок допускается снятие

ниевых сплавов и низкой температурой плав

фаски размером

ления

кромок обеих деталей.

при

пр ожога корня

сварке

или

шва,

всегда

имеется

неравномерного

что

важно

не

опасность

формирования

допустить,

часто используются остающиеся (С4

поэтому

,

С5, С9)

или съемные (С6) подкладки. При двусторон ней сварке с симметричным или несимметрич ным (С25) скосом кромок тщательно контро лируется обеспечение провара корня шва.

либо разделка корня шва после первого прохо да с последующей подваркой корня, либо дву сторонняя разделка и заварка шва.

предварительного

скоса

кромок, с прямолинейным по ломаной линии

(Т9) или криволинейным скосом кромок. Для уменьшения деформаций возможно примене

ность

выполнении проплавных соединений в отвер предусматривать

зенковку

для

получения надежного провара (Н4).

табл.

2.4,

Надо отметить, что, хотя в ГОСТ

случаи

сварки

60

1

х

45

или


стыковых соеди

1,5

х

450 с

верхних

превышает

толщины, величин,

когда

раз

указанных

дятся так же, как и для деталей одинаковой

по меньшей толщине свариваемых деталей.

Если разность толщин свариваемых кро мок

превышает

указанные

величины,

то

более тонкого листа длиной рис.

2.4. Допускаемая

Толщина наиболее тонкой детали, мм

14806-80

:2: 400

(соответственно

разность толщин

свариваемых кромок

мм.

Допускаемая наибольшая разность толщин свариваемых кромок, мм

0,8 .. .4

0,5

10

1,2

12 25

2,0

26

3,0

5

мм, на практике известны

деталей толщиной

L

2.4, а и 6).

54

по специальным отраслевым стандартам.

Так же, как и для других способов сварки,

для сварки в защитных газах в ГОСТ 14806-80* каждого

основные

типа

размеры

сварного скоса

шва

кромок

указаны и

все

размеры

шва. В некоторых видах швов односторонних стыковых соединений, выполняемых на весу, а также

угловых,

тавровых

и

нахлесточных

со

единений, приведенных в этом стандарте, до пускается непровар корня шва.

Кромки


на

детали большей толщины должен быть сделан

В этих случаях подготовка кромок проводится

для

в

подготовка кромок под сварку прово

толщины. В этом случае КЭ подготовки кро

предусмотрены максимальные толщины свари

ваемых элементов

выполнении

неодинаковой

не

ние двусторонних шахматных швов (Т5). При

следует

при

газах

скос с одной или с двух сторон до толщины

Тавровые соединения могут быть одно- И

стиях

защитных

При сварке швов стыковых соединений деталей

швам (У8, УI4), в которых предусматривается

без

в

мок и размеры выполненного шва назначаются

Это же требование относится к угловым

двусторонними,

сварке

деталей

должны

быть обработаны механическим путем. Значе

ние параметра

Rz - шероховатости обработан - не должно быть > 40 мкм по ГОСТ 2789-73*. При сварке швов на съемной ных кромок

подкладке с канавкой для формирования корня

Рис.

2.4. Подготовка

кромок разиотолщинных

элемеитов

ДРУГИЕ СВАРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

Длина

L

определяется для односторонне

89

няются В различных конструкциях. Однако в ряде отраслей машиностроения и строительст

го превышения кромок по формуле

ве имеются специфические КЭ и при меняются

L = 5(sl _s)-нJ

особые материалы , при сварке которых необ ходима особая геометрия сварных соединений.

и

для

двустороннего превышения кромок по

формуле

Это

относится

к

некоторым

конструкциям

авиационной и космической техники, конст

L = 2,5(s\ _s)+З.

рукциям


ностроения ,

и

ядерным

транспортного

установкам,

маши

строитель


ным конструкциям и ряду других . Во многих

сварке по флюсу ширина шва стыкового со

случаях специфика сварных соединений отра

единения

на величину расщеп

жается в отраслевой технической документа

сварке двусторонних

ции.

При

ления

двухэлектродной увеличивается

электродов .

При

Рассмотрим

некоторые

виды

сварных

швов необходимо удаление корня шва ранее

соединений, имеющих межотраслевое приме

выГ!олненных

нение

проходов

до

чистого

металла

механическим путем . Во всех случаях допуска ется удаление проплавов ническим

риалом;

путем

сварных

заподлицо

врезание

в

с

основной

мате

материал

при

Предельные отклонения по размеру вы швов

ложения шва;

ином

мм для толщин до

щин

25

катета

мм и на для

мм для тол

3

расчетных

швов

ливается конструктором при проектировании и

должна указываться на чертеже .

При сварке

швов тавровых и нахлесточных соединений в нижнем

положении

тета

горизонтальному

ло, эти

величина

приращения

размеру

не

ка

должна

превышать величины допуска на катет шва.

катет

треугольника,

вписанного

в

сечение шва. В этом случае выпуклость шва д опускается : для

жении, до для

швов ,

полняемых дуговой и эл ектрошлаковой свар

кой, указаны в ГОСТ 16098-80*, не распро страняющемся на швы сварны х соединений из

трехслойной стали, других видов двухслойной

стали (износостойкой и др.), а также соедине ний двухслойной коррозионно-стойкой стали с углеродистой , низко- или высоколегированной сталью .

Приняты следующие усл овны е обозначе ния способов сварки : Р

выполняемых в

нижнем поло

швов, осуществляемых

АФ

3

мм .

вогнутую форму,

за

катет шва

принимается

катет вписанного равнобедренного треуголь ника. В этом случае приращение катета допус

кается при любом положении шва до

2.5. ДРУГИЕ

3

мм .

СВАРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

Рассмотренные

в разд .

2.2 - 2.4

виды

сварных соединений наиболее широко приме-

-

автоматическая дуговая сварка под

флюсом без применения подкл адок ;

АФф

-

автоматическая дуговая

сварка

под флюсом на флюсовой подушке;

3Ш

в прочих по

При определении катета шва, имеющего

ручная дуговая сварка металлическим

-

покрытым электродом;

2 мм;

ложениях, до

к категории вы

онно-стойкой стали по ГОСТ 10885-85*, вы

При определении катета шва, имеющего выпуклую форму, за катет шва принимается меньший

соединения относятся

сварных соединений из двухслойной коррози

тавровых и нахлесточных соединений устанав

по

Конструкция

положении шва пре

26.. .60 мм . Величина

сталей .

этих сварных соединений отличается большей

сокоответственных . Основные типы и КЭ швов

дельные отклонения могут быть увеличены на

2

коррозионно-стойких

нижнего по

даны только для при

государственными

сложностью , чем указанные выше. Как прави

это м не доп ускается .

пуклости

нормированных

Швы сварных соединен ий из двухслойных

швов меха

основным

и

стандартами .

дуговая сварка в защитных газах;

-

электрошлаковая сварка.

Обозначение способа сварки представлено в виде дроби, числитель которой соответст вует способу сварки основного слоя , а знаме натель

-

плакирующего .

В ГОСТ

16098-80

рассмотрены

стыковых сварных соединений ,

5

11

24

типа

угловых и

тавровых соединений . Нахлесточные соедине

ния здесь не рекомендуются. На рис. приведены

примеры

стыкового,

2.5 - 2.7

углового

и

таврового соединений элеме нтов конструкций из двухслойных сталей.


90

При стыковой сварке допускается смеще ние кромок относительно друг друга на вели

чину до

1О %

от толщины листа, но

:25

мм) ,

когда

Рис.

1- 4-

опасность образования трещин , выполняют с специальных

приемов

Схемы сварки угловых швов

в лодочку (а) И в угол

появляются объемные напряжения и возрастает применением

4.4.

z} (6 -

г) :

порядковые номера валика

при многослойной сварке

заполне-

ния швов блоками или каскадом . Сварка тонколистового металла. При Выполнение угловых швов. Угловые швы ~BapKe листов толщиной 0,5 . .. 3 мм для обеспеприменяют при сварке у~ловых, тавровых и

~еобходимого качества сварки приме-

швов может проводиться в лодочку или на-

водящие

клонным электродом.

или расплавляемые элементы, электроды со

ется возможность наплавлять за один проход

ное оборудование.

нахлесточных соединении. Сварка угловых

При сварке угловых швов в лодочку име-

няют отбортовку кромок, временные теплоот-


сваривают

остающиеся

подкладки

специальным покрытием, специальное свароч-

швы большого сечения. Однако, как правило, тавровые

подкладки ,

Сварку с отбортовкой кромок рекомен-

наклонным

дуют выполнять на спуск при установке кро-

электродом «в угол» (рис . 4.4). Угол наклона

мок в полувертикальное положение (45 ...650).

электрода в процессе сварки изменяется в за-

Ориентировочные данные о диаметре эпектро-

висимости от того , где в данный момент горит дуга (см. рис. 4.4, 6). При многослойной с в арке

да и силе тока при сварке тонколистовой стали приведены в табл . 4.4.

для лучшего провара корня шва первый слой выполняют узким

или

ниточным швом элек-

Для сварки на малых токах используют электроды

со

специальным

покрытием

и

по-

тродом диаметром 3. . .4 мм без колебательных движений. При наплавке швов с катетами >8 мм сварку ведут в два слоя и более (см .

стоянный ток обратной полярности. При этом применяют источники питания с повышенным напряжением холостого хода, допускающие

рис.

регулирование малы х токов.

4.4,

в). При одно- или двустороннем скосе

кромок вертикального элем ента угловые швы сваривают

одним

уменьшения опасности возникновения и разви-

зависимости от толщины свариваемого металла

тия в швах трещин при сварке толстолистовой

(см . рис .

стали применяют различные способы заполне-

г) . В табл .

несколькими

4.3

слоями

Сварка металла большой толщины. для

в

4.4,

или

приведены данные о

числе слоев при сварке угловы х швов.

4.3.

1.. .5

Угловые

4.5).

Число слоев при сварке швов Толщина свариваемого материала, м м

Швы

Стыковые

ния разделки (рис.

1

6

8

10

12

14

16

2

2 .. .3

3 .. .4

4

4 .. .5

5... 6

1

1

2

2..3

3 .. .4

5

18... 20

5. .. 6

Глава

112

4. ДУГОВАЯ

4.4. Режимы

И ЭЛЕКТРОШЛАКОВАЯ СВАРКА

сварки тонколистовых стыковых соедииений

Толщина

Диаметр

Сварочный

Толщина

Диаметр

Сварочный

металла, мм

электрода, мм

ток, А


электрода , мм

ТОК, А

0,5

1

10... 20

2

2,5

50. .. 65

1

1,6... 2

30... 35

2,5

2,5... 3

65... 100

1,5

2

35.. .45

~ 16' - - 7 4 -72 --7 tгs--(s--l f ±l .1ll

Л а)

t.

J

ti&CrЁ1(~ fJ)

Рис.

4.5.

Способы заполиения разделки при сварке толстолистовой стали:

а

Металл толщиной способом

рис.

4.5,

двойного

а) длиной

15... 20

слоя .

На

250... 300

-

двойн ой слой; б - блоками ; в - горкой

мм сваривают участке

1

(см .

мм наплавляют

первый слой шва и по горячему металлу перво го слоя (~150 ... 200 О С) накладывают второй слой. В такой же последовательности сварива

ют шов на участках П,

III и последующих.

Металл толщиной ~20 ... 25 мм сваривают блоками или каскадом (секциями). При сварке блоками (см. рис.

б) многослойный шов

4.5,

выполняют отдельными участками, а промежут

Сварка швов различной протяженности. По протяженности швы разделяют на короткие

(300.. .350 мм), средние (350. .. 1000 (>1000 мм).

мм)

и

длинные

Короткие швы сваривают от одного кон

ца шва к другому (напроход); швы средней длины

-

от

середины

длинные швы (рис.

350

4.6).

-


к

концам;

обратноступенчатым способом

Длина

ступени

(участка)

100.. .

мм, причем при сварке тонкого металла

ки между ними заполняют до того, как будет

ступени короче, а при сварке толстого металла

завершена сварка всего шва. При сварке каска

они более длинные.

дом или горкой (см. рис.

в) каждый после

Обратноступенчатую сварку ведут в об

дующий слой многослойного шва перекрывает

щем направлении А от середины к концам .

весь или часть предыдущего участка.

Сварка может выполняться одним или двумя

4.5,

При У-образной подготовке кромок дли на секции каскадной сварки Х-образной подготовке

300.. .400 мм, при 500... 800 мм. При этом

каждый слой секции делят на ступени длиной

сварщиками (см. рис.

4.6,

г,

участки

1,

1а,

2,2а) . При

выполнении

многослойных

швов

мм и выполняют сварку обратносту

также используется обратноступенчатый спо

пенчатым способом. При увеличении толщины

соб, при этом смежные участки вышележащих

150... 200

металла длину секций уменьшают .

Металл толщиной ~ЗО мм сваривают од

слоев

сваривают

в

направлении,

обратном

сварке нижележащих швов . Концы швов смеж

новременно два сварщика, находящихея с про

ных

тивоположных сторон соединения.

25. ..30 мм

участков

должны

(см . рис.

4.6, д).

быть

смещены

на

РУЧНАЯ ДУГОВАЯ СВАРКА

113

f))));mщiА))immii))))~1 а)

1 )))))J))f:mm!~ )_!)~)J))J)!)I!!!I;ljlj« (!112(1!!( jl(~«-21(1«( ([1 ;n

3Ii

;J~

:1=

7531

Е

Е

..

Б

24

д]

8

1 ))) !I!~~)~)) )))i)J~I;« [« Ш(((~(llii'i({(~Ш!iШijш(((((1 3

-4

>

3D

J

б

~~

2

1

7

г)

8

Е

~

Za

10

(О

9

411!

з о-

40

Л

Л

ffffff~f~f1tttf(1~6

ограничивает

получение

шва

с

катетом

мм . В этом случае необходимо особенно

точно направлять электрод в раз делку кромок.

метрично наклонным электродом . Для преду преждения

подр еза


рис .

4.12,

его

при

смещают ,

сварке как

наклонным показано

многопроходных швов показана на рис. Швы

на

б и 8 . Последовательность сварки

следует располагать так,

наложенный

валик

чтобы

препятствовал

4.12, г. ранее

стеканию

металла и шлака последующих слоев .

Ориентировочные режимы сварки в угол швов тавровы х

и

приведены в табл.


4.11.


МЕХАНИЗИРОВАННАЯ ДУГОВАЯ СВАРКА под ФЛЮСОМ

4.11. Режимы

123

сварки в угол швов тавровых и нахлесточных соединений

Катет шва, мм

d"MM

1с8 , А

Ид,В

V C8 , м/ч

3

2

200 . ..220

25 ... 28

60

4

2

280 ... 300

3

350

2

375 .. .400

30 ... 32

450

28...30

5

3 4 7

55

60

2

375 .. .400

3

500

4 8

28 ... 30

675

32. .. 35

720 ... 750

38 .. .40

4 5

28

30. . .32

48 50 45 50

Сварка вертикальным электродом с оп лавлением верхней кромки нахлесточного со единения (см . рис.

4.12,

д) примеияется , когда

толщина листа ~8 мм . При этом формируются нормальные

швы

с

вертикальным

катетом,

равным толщине верхнего листа. Горизонталь

ный

катет

1,5 - 2

обычно

больше

вертикального

в

раза. Угловые соединения можно свари

вать вертикальным электродом с медной под

кладкой (см . рис.

4.12,

е) или с гибкими само

Сварка электрозаклепками полняется

в

обычно

соединениях внахлестку ,

вы

втавр ,

Рис.

а

4.13. Схемы


является

обеспечение

плотного прилегания поверхностей сваривае мых деталей. Для предупреждения вытекания

расплавленного флюса и металла зазор не дол

жен превышать

1

мм . Электрозаклепки можно

сваривать по предварительно подготовленным

сварки эл ектрезакл еп еч н ых

н прорезных швов

также угловых. Основной трудностью сварки

подобных

г)

8)

клеящимися флюсонесущими лентами.

удлиненной формы или с проплавлением верх него листа при его толщине до

4.13,

в, г) .

По

существу,

швов

является сваркой

ность

(рис.

провара нижнего листа .

4.13,

а) или с проплавлением верхнего

10 мм

(см . рис.

4.13, 6). При

сварке с отверстием диаметр эл е ктр од а должен

быть

равен

0,2 .. .0,25

диаметра

отверстия .

на остающейся под

контроля

их

качества

вые шайбы высотой

6.. . 1О

трода в процессе сварки или без его подачи до

>8

естественного обрыва дуги. В первом случае

вариваемый

используют обычные пол уавтоматы для сварки

В

под флюсом, во втором

сварочный ток снижают на

-

труд

частности,

мм

с наружным

мм . При диаметре шпильки

15.. .20

мм для облегчения возбуждения дуги при конец

вертикальном

и

затач и вают

потолочном

на

угол

900.

положениях

25 ... 30 %

по срав

нению со сваркой в нижнем положении. После

грозаклепочники.

Прорезные швы также могут выполнять по предварительно подготовленным

в

Приварка шпилек под флюсом. Для этого

диаметром

специальные эл ек

и,

используют специальные установки и флюсо

Сварка может сопровождаться подачей элек

-

мм (см. рис.

кладке . Общий недостаток таких швов

отверстиям в верхнем листе толщиной > 1О мм

листа толщиной до

10

сварка прорезных

отверстиям

образования достаточной сварочной ванны и обрыва дуги шпильку быстро подают до упора.

Глава

124 4.3.

4. ДУГОВАЯ


Сварку в защитных газах можно выпол

ДУГОВАЯ СВАРКА В ЗАЩИТНЫХ

нять

ГАЗАХ

4.3.1. ОСОБЕННОСТИ

СВАРКИ

вом

В ЗАЩИТНЫХ ГАЗАХ

При сварке в защитных газах для защиты зоны

дуги

и

расплавленного

металла

исполь

зуют специальный газ, подаваемый струей в ку выполняют в камерах, заполненных газом.

распространенной

является

струйная местная защита потоком газа, исте

кающим из сопла сварочной горелки (рис.

4.14).

Качество струйной защиты зависит от конст

рукции и размеров сопла

среза сопла А

-

1,

расстояния

от

L

А до поверхности свариваемого

материала и расхода защитного газа. В строе

нии газового потока различают две области: ядро струи

2

и периферийный участок

3.

На

дежная защита металла гарантирована только в

пределах ядра потока, максимальная длина Н которого наблюдается при ламинарном исте чении газа из сопла.

форму

Применяют различную

проточной части

цилиндрическую

и

сопла:

коническую,

профилированную.

Для

улучшения струйной защиты на входе в сопло в горелке устанавливают мелкие сетки, порис тые

материалы

тельно

и

т.п.,

выравнивать

позволяющие дополни

поток

газа

на

выходе

из

сопла. Расход защитного газа должен обеспе чивать ламинарное истечение струи.

В качестве защитных газов используют

инертные_ газы (аргон, гелий и их смеси), не взаимодеиствующие с металлом

активные газы (СО ъ

N2

при

сварке,

и

и др.), взаимодейст

вующие с металлом, а также их смеси. Защит ный газ определяет физические, металлургиче ские и технологические характеристики спосо

случае

смеси.


Сварной

димо,

В пер

4.15).

инертные

газы

образуется

за

и

их

счет

в

зону дуги


Во втором случае используют сварочную проволоку,

непрерывно

подаваемую

в

зону

дуги, которая в процессе сварки расплавляется

и участвует в образовании металла шва. Для повышения

устойчивости

дуги,

увеличения

глубины проплавления или изменения формы шва, металлургической обработки расплавлен ного металла,

повышения производительности

сварки углеродистых и легированных сталей применяют смеси инертных газов с активными

газами: смесь аргона с с

с добавкой

1... 5 % 02,

смесь аргона

С0 2, смесь аргона с С0 2 (до

10... 25 %

20 %)

и

::;5 % 02.

Смесь углекислого газа с кислородом (до применяют при

20 %)

сварке

углеродистой

стали. Эта смесь имеет высокую окислитель

ную способность, обеспечивает глубокое про плавление и хорошую форму шва, уменьшает пористость.

В зону сварки защитный газ может пода ваться концентрично вокруг дуги, а при повы

шенных

тродом

-

скоростях

сварки

сбоку (рис.

4.16.).


элек

Для экономии рас

хода инертных газов используют защиту двумя

раздельными потоками газов (см. рис.

4.16,

в);

при этом наружный поток обычно из углеки слого газа. При сварке активных материалов для предупреждения контакта воздуха не толь ко с расплавленным, но и с нагретым твердым

Рис.

4.14. Схема газового потока при

шов

подаваемой

применяют

удлиненные

насадки на

4.15. Схемы сварки неплавящимси (а) И

плавящимся местной защите зоны сварки

вольфрамовым,

проволоки.

металлом

ба сварки.

Рис.

обычно

расплавления кромок изделия и, если необхо

зону плавления при помощи горелки, или свар

Наиболее

неплавящимся,

или плавящимся электродом (рис.

(6) электродами в защитных газах: 1 - металл шва; 2 - электрод; 3 - защитный газ; 4 - сопло горелки; 5 - присадочная проволока

ДУГОВАЯ СВАРКА В ЗАЩИТНЫХ ГАЗАХ

д) Рис. а

-

концентрическая ; б

-

надежная

размещении

4.16. Схемы подачи защитного газа в зону плавления. - двумя концентрическими потоками ; г - с дополнительной насадкой

защита

4.16,


вакуумированных

и

затем

к недостаткам способа относятся необхо

г). при

изделия в стационарных камерах,

предварительно

г)

боковая ; в

сопла (подвижные камеры, см . рис . Наиболее

125

за

димость

применения

защитных

мер

против

световой и тепловой радиации дуги, возмож ность нарушения газовой защиты при сдувании

полненных защитным газом. Для сварки круп

струи

ногабаритных изделий используют переносные

ного охлаждения горелок.

и

в

некоторых случаях трудность водя

камеры из мягких пластичных, обычно про

4.3.2. СВАРКА НЕПЛАВЯЩИМСЯ

зрачных материалов, устанавливаемы х локаль

ЭЛЕКТРОДОМ

В ИНЕРТНЫХ ГАЗАХ

но над свариваемым стыком .

Теплофизические свойства защитных га

В настоящее время в качестве неплавяще

зов влияют на технологические свойства дуги.

гося

При равных условиях дуга в гелии по сравне

стержни из чистого вольфрама, реже из графи

нию с дутой в аргоне имеет более высокое на

та.

пряжение, а образующийся щов имеет мень

должны отвечать требованиям ГОСТ

щую глубину проплавления и большую шири

Они могут содержать активирующие добавки

электрода


Примеияемые

преимущественно

вольфрамовые

электроды

23949-80.

ну . Углекислый газ по влиянию на форму шва

оксида лантана (ЭВЛ), иттрия (ЭВИ), диоксида

занимает промежуточное положение.

тория (ЭВТ) . Эти добавки облегчают зажига

При

необходимости

металлургической

обработки и дополнительного ле гиро в ан ия шва в

зону

дуги

подают

раскисляющих

или

Шлакообразующие

небольшое


легирующих

вещества

вводят

веществ .

в

виде

пыли или паров вместе с защитным газом ; как

магнитный флюс или флюс , засыпаемый в раз делку кромок; в виде покрытия , наносимого на

поверхность электродной проволоки , и други ми способами. Состав металла шва можно из менить путем подачи в зону сварки дополни

тельной присадочной проволоки , а также двух

ние и поддерживают горение дуги , повыш ают

эррозионную стойкость электрода. Наибольшее распространение получили электроды ЭВЛ и ЭВИ диаметром

4.12) .

Из-за

строго разрушения для защиты не допускается использовать газы , содержащие кислород.

Основным защитным газом является ар

гон. Горение дуги в гелии происходит при бо лее высоком напряжении (в

1,4 - 1,7

раза вы

ше, чем в аргоне) . Это требует применения для питания дуги специализированных источников с

нием проволок различного состава .

Использовать

повышенным

напряжением

холостого

аргоно-гелиевые

смеси

хода.

целесо

способа

образно в тех случаях, когда нужно повысить

высокое

проплавляющую способность дуги без увели

качество сварных соединений металлов и их

чения сварочного тока. Наряду с инертными

сплавов разной толщины и малый угар леги

газами для сварки вольфрамовым электродом

рующих эл ементов при сварке в инертных га


зах ;

водород или их смеси с аргоном.

сварки

в

преимуществами

мм, выдерживающие

окисления вольфрамовых электродов и их бы

дуговой сварки в общую ванну с использова

Основными

0,5. .. 10

большую токовую нагрузку (табл.

защитных

возможность

газах

сварки

являются

в

различных

про

и

другие

газы,

например

азот

и

на

При аргонодуговой сварке вольфрамовым

блюдения за образованием шва и легкость ме

электродом применяют постоянный или пере

ханизации и автоматизации процесса.

менный ток .

странственных

положениях;


Глава

126

4. ДУГОВАЯ

4.12. Выбор диаметра


вольфрамового электрода в зависимости от силы тока (А)

-

и рода сварочного тока (защитный газ

Марка эл ектрода

Диаметр электрода , мм

Род тока

ЭВЧ-чистый

Постоянный ,

вольфрам

полярности , А

То же, обратной

аргои)

2

3

4

5

6

7

прямой

50

170

370

470

5БО

-

поляр-

30

40

55

65

85

110

ности , А

Переменный , А

ЭВЛ

-

вольфрам с

Постоянный ,

прямой

20

50

80

220

260

310

150

250

500

710

1000

-

35

45

60

80

100

125

100

160

220

280

340

410

полярности, А

оксидами лантана

То же,

обратной

поляр -

ности, А Переменный, А

При сварке на постоянном токе прямой

полярности

обеспечиваются лучшие условия

для термоэлектронной

эмиссии

с

электрода,

н а длине двух -трех диаметров

тырехгранной

пирамиды .

вых электродов невелик (табл.

выше его стойкость и допускаемая сила тока .


Дуга на прямой полярности легко возбуждает

начинать за

ся и горит при напряжении

заканчивать через

1О .•. 15

В в широ

ком диапазоне плотностей тока . возрастает

уменьшается

напряжение

устойчивость

подачу

1О ... 15

в

виде

че

вольфрамо

4.13).

Для его

газа

следует

защитного

с до возбуждения дуги, а

5.. .1О

с после обрыва дуги

для охлаждения электрода в струе газа. для

При сварке н а постоянном токе обратной полярности

или

Расход

горения ,


загрязн ения

вольфрамового

дуги,

электрода дугу возбуждают, не касаясь концом

резко

электрода

изделия,

а

используя

осцилляторы

снижается стойкость электрода и повышается

или разряд конденсаторов, без касания изделия

его нагрев. Однако дуга обратной полярности

концом эл е ктр од а.

обладает важным технологическим с во й ств о м :

Технологические свойства дуги зависят

при ее воздействии на поверхность сваривае

от рода тока. При прямой полярности на изде

мого металла очищается поверхность металла,

лия выделяется

удаляются

поверхностные

удаления

поверхностных

название

к а т о Д н о г о

Процесс

ет

оксидов

получил

металла, чем при

р а с пыл е н и я

более

-70 %

оксиды .

гл убокое

тепла, что и обеспечи ва


основного

обратной полярности, где

наблюдается повышенный разогрев электрода

(катодной очистки). Это свойство используют

и

при сварке алюминия, магния , бериллия и их

(табл.

сплавов,

тока из-за физических особенностей электро

имеющих

на


прочные

допустимая

4.12).

сила


тока

меньше

При использовании переменного

оксидные пленки . Поскольку при постоянном

пров од и м о сти

токе обратной полярности стойкость вольфра

больше при прямой и меньше при обратной

дуги

сила

свароч н ого

тока

мо вого электрода низка, то для катодной очи

полярностях (рис .

стки используют переменный ток . Таким обра

прямляющий эффект сварочной дуги, связан

зом, при сварке вольфрамовым электродом на

ный с различными теплофизическими свойст

переменном

в ам и электрода и изделия.

дуги

токе

прямой

и

реализуются

обратной

преимущества

полярностей ,

ДЛя увеличения глубины проплавления

т.е ,

обеспечиваются устойчивость электрода и раз

используют:

сварку

рушение поверхностных оксидов на изделии.

При сварке на переменном токе рабочий

т .е . проявляется вы

4.17),

по

окисленной


при толщине оксидной пленки в пределах

20 ...

мкм, что повышает эффективность выде

конец вольфрамового электрода затачивают в

200

виде полусферы . При сварке на постоянном

ления тепла на изделии, отчего глубина про

токе конец электрода затачивают под угл ом БОа

плавления возрастает на

15... 30 %,


4.13. Расход Свариваемый материал

127

вольфрамовых электродов Расход на

Толщина

Диаметр

материала, мм

электрода, мм

100 м шва,

г

Ручная

~еханизированная

сварка

сварка

Конструкционные,

1

1,5

8,3

3,9

коррозионно-стойкие

2

2

23,4

10,9

3

3

83,3

39

стали

и

жаропрочные

сплавы

Алюминиевые и

4

4

132,2

125

~5

5

165

156

2

2

23,4

10,9

4

3

83,3

39

5 ... 6

4

132,2

125

~7

5

165

156

маг-

ниевые сплавы

t,c

е Рис.

а)

й)

На изiJелии

Et) Рис.

4.17. Осциллограмма

4.18. Схема сварки

сечении шва

режима при сварке на переменном токе:

Иист - напряжение источника; Ид /СВ

-

погруженной дугой (а)

и форма проплавления в поперечном

изменения параметров

(6)

напряжение дуги;

сварочный ток

-

в результате глубина провара резко увеличи сварку по слою флюса толщиной до

0,25 рых

вается.

Сварка

мм, состоящего из галогенидов и некото

окислов,


что

способствует

тепловой

энергии

пульсирующей,

или

импульсной,

увеличению

дугой находит применение при сварке металла

в

толщиной от долей миллиметра до

активном

3.. .4

мм.

пятне на изделии, эффективной мощности дуги

Ток включается периодически, импульсами, с

и глубины проплавления;

частотой до

сварку с активированной присадочной проволокой, на поверхность которой наносят

фтористый кальций или вводят его в присадоч ную

проволоку

3 мг/см

В

виде

сердечника из

расчета

шва.

имп.lс, что уменьшает размеры

4.19).

Шов образуется

из отдельных расплавленных ванн. В перерыве между импульсами тока

сварочная ванна час

тично

что

кристаллизуется,

снижает

вероят

ность прожогов. Для уменьшения деионизации

4.3.3. РАЗНОВИДНОСТИ

СВАРКИ НЕПЛАВЯЩИМСЯ


Сварка погруженной дугой (рис.

4.18)

яв

ляется одной из разновидностей сварки вольф рамовым

25

сварочной ванны (рис.

электродом.

Увеличение

расхода

в

паузах

между

импульсами

поддерживается

дежурная дуга с уменьшенным током Iдеж . Ре гулируя соотношение между I CB и Iдеж ,

tCB И tп ,

а

также скорость сварки, изменяют форму и раз меры шва.

Этот способ позволяет сваривать

защитного газа позволяет обжать дугу и спо

стыковые


собствует ее углублению в основной металл.

странственных положениях.

на

весу

во

всех

про

Глава

128

4. ДУГОВАЯ

И ЭЛЕКТРОШЛА КОВАЯ СВАРКА

Тонколистовой

4

материал

толщин ой

до

мм сваривают короткой дугой с периодиче

скими короткими замыканиями, металл боль шей толщины

-

на токах выше критических.

Увеличение тока выше критического при арго н одугов ой сварке плавящимся электродом

t

приводит к мелкокапельному (струйному) пе реносу электродного металла. При этом резко

повышаются стабил ьн ость дуги в р азличных пространственны х положениях и глубина про плавления

О} Рис.

4.19. Форма

и В ИД шва

(6)

по

ум е н ь ш ается

оси при

шва.

л е г ко и о н и з и р ую щ и м и ся

импульсов тока (а)

Критический

а ктивировании

ток

эл е ктр од а

эл е м е нт ам и,

увеличе

нии вылета электрода и доба вл ен и и к аргону

при импульсно-дуговой сварке

до 5 % 0 2' 4.3.4. СВАРКА ПЛАВЯЩИМСЯ

Сила тока регулируется скоростью пода


чи эл е ктродной проволоки. Напря жен и е дуги

В ИНЕРТНОМ ГАЗЕ

При сварке плавящимся электродом для

обеспечения

газовой

защиты

расстояние

от

сопла горелки до изделия выдерживают в пре

делах

8.. . 15

должен

мм . Токоподводящий наконе чник

находиться

на уровне края

утапливаться в него на глубину до

сопла или

3

мм . При

устанавливается

примерно

р авным

напряж е

нию холостого хода источника тока. Законо

мерности изменения формы и размеров шва в зависимости примерно

от основны х

такие

же ,

параметров

как

и

при

режима

св арке

под

флюсом.

стыковых швов с гл у

Некоторые режимы аргонодуговой свар

бокой разделкой токоподводящий наконечник

ки сталей плавящимся и неплавящимся эл ек

может выступать из сопла на

тродами приведены в табл .

сварке угловых швов

4.14. Толщина металла , мм

и

5. . •1О

мм .

4.14.

Режи м ы аргон одуго вой св ар ки высоколегир о ван ных сталей Расход

Тип

d" мм


[св, А

У св , М/Ч

газ а,

л/м ин

Число проходов

Примечанне

Ручная сварка неплавящимся электродом Присадочная

2

С отбортовкой

-

Встык без

3

75. . . 120

5...7 1

-

120... 160

разд елки с

проволока

0 1,6 мм .

Ток

постоянный прямой

6... 8

присадкой

поляр ности

Автоматическая сварка неплавящимся электродом Встык

4

200... 250

с присадкой

25. ..27

-

Встык

130.. .250

без присадки

1 Тоже

6. .. 8

-

25 ... 28

Автоматическая сварка плавящимся электродом

5 10

Разделка V-образная

1,0

260. .. 275

36.. .38

8... 9

1

Ток постоянный

2,0

320.. .400

14 .. .16

12... 18

2

поляр ности

обратной


Сварку выполняют

плавящимся при

периодически программе


импульсном

изменяются

основные

режиме,

по

часто

в

когда

50 .. . 600

определенной

параметры

процесса:

на

пряжение и ток дуги. Возможно изменение и

последнем

метров режима обеспечивает мелкокапельный

перенос и улу.чшение формирования шва. Для

получения

управляемого

случае

электрод

наклоняют

на

к попке. При сварке тонколистового

металла дугу направляют в угол. При толщине

металла

мм во избежание подрезов стенки

>5

электрод смещают в сторону полки

Сварка вертикальных швов выполняется

скорости подачи или вылета электрода, скоро

сти сварки и т.д . Изменение основных пара

129

тонкой провопокой (dэ =

0,8. . .1,2 мм)

на режи

мах с частыми короткими замыканиями и

им

пульсной дугой. При сварке сверху вниз обес

мелкока

печиваются

высокая


и

пельного переноса электродного металла при

хорошее формирование шва на тонком метал

меняют импульсный сварочный ток с частотой

ле. Металл больших толшин сваривают снизу

>25

имп .lс . При увеличении тока во время им

пульса

резко

возрастающие

электродинамиче

ские силы сбрасывают капяю с торца электрода. Другой технологической целью импульс

вверх,

хотя

1,5 - 3 раза

скорость

сварки

при

этом

в

меньше. Сварку снизу вверх метал

ла толщиной до

4

мм ведут без поперечных

колебаний электрода, а больших толщин

-

С

ного режима являются воздействие на процес

колебаниями. Сила тока и напряжение должны

сы кристаллизации металла сварочной ванны и

быть минимальными.

термический цикл с цепью улучшения свойств сварных соединений.

В ряде случаев для надежного проплав ления

Поперечные колебания электрода при ме

корень

шва

рекомендуют

проваривать

неплавящимся эл е ктр одо м .

ханизированной сварке расширяют технологи

Сварку горизонтальных швов на металле

ческие возможности способа, позволяя улуч

толщиной

шить формирование корня шва при сварке на

локой на режимах с частыми короткими замы

1. .. 6

мм выполняют тонкой прово

весу и попучить уширенные валики. Характер

каниями и импульсной дугой. Металл толщи

поперечных копебаний электрода зависит от

ной до

толщины металла и формы разделки, а также

При толщине металла

от навыков свар шика .

кромки верхнего листа. Сварку ведут с накло

Механизированная сварка в нижнем nо

3

мм сваривают без разделки кромок.

>4

мм необходим скос

ном электрода сверху вниз . На металле толщи

ложении стыковых соединений может выпол

ной

ияться углом вперед ипи назад. Минимальная

проволокой с частыми короткими замыкания

толщина свариваемого металла соединения

тонкого

сварка проволокой

металла

0,8 .. . 1,2 мм

мм. Для

ми, импульсно-дуговой сваркой или неппавя щимся электродом. Разделку заполняют пла

на малых токах

вящимся электродом на больших токах, а об

;:::0,8

4 мм

сп е

дует сваривать без разделки кромок в сбороч либо

приспособлениях

остающихся подкладках.

мм корневой шов сваривают тонкой

рекомендуется :

и напряжениях . Металл толшиной до но-сварочных

>8

на

лицовочный шов сваривают тем же способом, что и корневой .

съемных

Сварку потолочных швов ведут углом на

Сварку ведут

зад непрерывной или импульсной дугой тонкой проволокой на режимах с частыми короткими

углом вперед.

Металл толщиной

мм можно свари

замыканиями или при струйном переносе на

вать как на весу, так и на подкладках; толщи

пониженных напряжениях. Металл толщиной

ной до

до

12

мм

-

без разделки кромок или с

V-образной разделкой большие толщины делкой.

для

>5

-

под углом

с У-,

улучшения

50 ... 600,

а

4

мм сваривают без поперечных колебаний

электрода, а большей толщины

-

u- и Х-образной

раз

ми.


шва

сваривать за несколько проходов.

Металл

толщиной

>6

мм

с колебания рекомендуют

применяют поперечные колебания электрода .

Сварка


талл толщиной до

1,5

соединений.

Ме

4.3.5. СВАРКА

мм обычно сваривают на

В УГЛЕКИСЛОМ ГАЗЕ

верхнюю

Сварочный процесс осуществляется с ко

кромку. Металл большей толщины сваривают с

роткими замыканиями или с крупнокапельным

наклонным

переносом.

подкладке.

дугу

направляют

электродом .

дугу

на


в

Сварку угловых соединений осуществляют как

в

лодочку,

5 - 10497

так

и

наклонным

При

использовании

порошковых

проволок может быть получен процесс сварки

угол среза кромки верхнего листа.


с


горением

дуги

и

металла каплями среднего размера.

переносом

Глава

130

4. ДУГОВАЯ

И ЭЛЕКТРО ШЛАКОВАЯ С ВАРКА

Процесс с короткими замыканиями реа лизуется

при

ности. Сила тока зависит от диаметра и состава

При зажига

электрода, скорости подачи электродной про

конце электрода образуется кап

волоки, полярности, вылета электрода и соста

низких напряжениях (рис. нии дуги ля

1 на

полняют на постоянном токе обратной поляр

на

сварке тонкими


проволоками

4.20) .

эл е ктр од н о го

металла ,

ко

ва газа (рис.

4.21).

торая при постоянной скорости подачи прово

изменения

локи приближается к ванне и замыкает дуговой

пряжения ду г и.

промежуток

Дуга гаснет, напряжение резко

2.

уменьшается,

а

сила

тока

в

цепи

возрастает.

Утоненная шейка между электродом и каплей перегревается проходящим током и перегорает

со взрывом

(3).

Напряжение резко возрастает, и

вновь зажигается дуга

4.

После этого цикл по

вторяется.

С повышением силы тока длительность цикла уменьшается , частота коротких замыка

ний увеличивается, а диаметр капель на элек

троде и потери на разбрызгивание уменьшают ся. С возрастанием напряжения увеличивается длительность горения дуги и всего цикла , час

тота коротких замыканий ум ен ьш ается, увели чиваются

д и ам етр

капель

на

эл е ктр од е,

дли

тельность их пребывания в зоне дуги , потери на окисление и разбрызгивание. При увеличе нии силы тока и напряжения процесс перехо

дит в кр У п н о кап ел ь н ы й без замыканий. Состав проволоки влияет на процесс пе реноса,

если

изменяются

поверхностное

натя

удлиняется

дyra,

увеличиваются

0,5 ... 1,4

активных газах и их влияние на процесс свар

ки

практически

те

же ,

что

и

при

сварке

в

инертных газах . Сварку в активных газах вы-

Рис.

4.20. Осциллограмма

и

на

св арки


диаметром

мм, при диаметрах ~1,6 мм влияние

Состав

акти вного

газа и

вид переноса

эл е ктр одн о г о металла оказывают значительное влияние

на


характеристики

дуги и форму проплавлення . При сварке в уг лекислом газе и смеси Аг

+ (>25 %) С0 2 на всех + 02 И Аг +

режимах, а также в смесях Аг

+ «15 %)

С0 2 с силой тока меньше критиче

ской форма провара такая же, как при сварке 'под флюсом . При сварке в смесях Аг Аг

+ «15 %)

+ 02И

С 0 2 с силой тока выше критиче

ской появляется узкое глубокое проплавление по центру шва .

Процесс

отличается

сварки

большим

на

прямой


разбрызгиванием.

Ско

рость расплавления электрода увеличивается в

1,6 - 1,8 раза. Режимы сварки в углеки слом газе низко

углеродистой стали приведены в табл.

4.15.

Стыковые соединения металла толщи ной

Основные параметры режима сварки в

проволоки

вылета уменьшается .

длительность

периодов горення дуги И диаметр капель .

подачи

Вылет электр ода влияет на стабильность процесса

жение или удельное электрическое сопротивле

ние электрода. С увеличением вылета электрода

Силу тока регулируют путем

скорости

0,8.. . 1,2

мм можно сваривать на подклад

ках или на весу. Применяют сварку на обрат ной


проволокой

0,7 . .. 0,8 мм в углекислом Аг + 25 % С0 2 , Аг + 0 2 + 20 %

газе

диаметром и

смеси

С0 2 .

изменения параметров режима при сварке в СО, с короткими замыканиями:

(н, (д - время возбуждения и горения дуги соответствен но; (ц - время цикла; (к.з - вре мя короткого зам ыкания дуго вого промежутка; (с

-

время гашен ия дуги


Vn • мjч

мjч

Vn.

100 о

131

400

ZOO

600

800

Iс6,А

1000

L..-_ _' - -_

а)

й) Рис.

IсВ,А

300

ZOO

__''

4.21. Влияние диаметра электрода (а) и напряжения

на дуге

(6)

на зависимость тока сварки

от скорости подачи электрода

4.15. Режимы

полуавтоматической сварки в углекислом газе низкоуглеродистой стали Режим сварки

Диаметр

Катет шва, мм

2

3

4

5... 6

Вылет

Производи-

проволоки.

Сила тока,

Напряжение

Расход газа,

электрода,

тельность,

мм

А

на дуге, В

л/мин

мм

г/с

0,8

100

20 ... 22

8... 10

0,43

1,0

110

19... 20

10... 12

0,41

1,0

150

21 ... 22

1,2

180

22 ... 23

1,4

200

21 ... 22

1,2

200

22 ... 23

1,4

270

24 ...25

1,4

320

27 ... 28

1,6

380

27...29

Металл толщиной

1,2...2

мм сваривают

за один проход, с периодическим прекращени

8

8... 10

10... 14

14...20

>3

мм обычно свари

Разделку кромок при сварке в углекислом газе, учитывая большую глубину провара, вы полняют согласно ГОСТ Аг

14771-76. При ис Аг + С0 2, Аг + 02 + С0 2 И

+ 02 разделку кромок обычно делают такую,

как при сварке под флюсом. Сварка


талл толщиной

0,8 ... 1,5

соединений.

Ме

мм сваривают на весу

обычно на весу. Металл толщиной

5*

14... 16

0,98

12... 15

0,99

15... 18

1,09

18... 20

1,36

18... 20

1,44

ем от среза на

±( 1... 1,5) мм. >1,5 мм электроды накло поперек шва на 50... 600 к поверхности

При толщине

няют


электрод

0,8 ... 1,2

электродом,

-

мм

направ-


в

угол,

анеравных

-

в сторону листа большей толщины. Сварку угловых наклонным

сварке

кромок угол



наклонным

ставлять

или на подкладке, листы большей толщиной сваривают

1,09

листов. При сварке металла равных толщин

вают с двух сторон.

пользовании смесей

0,82

ленным на кромку верхнего листа со смещени

ем процесса или с поперечными колебаниями электрода. При толщине

10... 12 12... 15

или


наклона его к

40 ... 500,

выполняют

в лодочку.

без

полке

При

разделки

должен со

а при сварке металла боль

шой толщины со скосом кромки электрод на правляют в угол разделки.

Швы с катетом

>8

мм сваривают в лодоч

ку для улучшения формирования шва и повы шення скорости сварки.

Гл ав а

132

4. ДУГОВАЯ


Сварка верт икал ь н ых швов. Металл тол

щиной до

мм сваривают сверху вниз углом

6

некоторые особенности ее плавления . Сердеч ник проволоки на

50 .. .70 %

состоит из неме

назад, без колебаний эл ектрода п ри толщине до

таллических , н еэл е ктр о п р о в одн ы х материалов ,

мм и с его поперечными колебаниями при

поэтому дуга горит на металлической оболоч

3

большей

толщине .

вниз об ыч н о в

Скорость

2 - 2,5

сварки

сверху

раза выше , чем при свар

Малая

жесткость

порошковых

проволок

подач и с двойным приводом И м ал ы м давлени

ке с низ у в в ер х .

Стали толщин о й ют снизу

ке .

требует применения специальных механизмов

вверх.

>7

Металлургически е особенности процесса

формированием используют ту же технику, что

сварки порошковыми п р ов ол о к ам и определяют

и при РДС . Сварку выполняют проволоками

повышенные требования к соблюдению реко

1,6

сварке

со

ем поджатия .

свободным

диаметром до

При

мм обычно сварива

мм как угл ом вперед , так и

Сварку горизон тальн ых швов стал и тол

щиной до

6

мендуемых

напряжения

дуги

и

вылета

эл е к

трода. Если плавление сердечника отстает от

углом назад .

мм обычно проводят в углеки слом

0,8 .. . 1,4 мм . толщиной до 3 мм

плавл ен и я оболочки , возможен переход его в сварочную

ва нн у

в

нерасплавленном

состоя

газе проволоками диаметром

Со

нии, что вызывает образование пор и неметал

единения на металле

без

лических включений в металле шва .

скоса кро мок с вари вают с накл о н о м электрода

снизу вверх и углом назад без поперечны х ко лебаний . При толщине металла

>4

мм делают

скос на кромке верхнего листа и с варку выпол няют с н а кл о н о м электрода сверху вниз .

Сварку потолочных

швов рекомендуют

проводить проволокой диаметром

0,5 ... 1,4

мм

углом назад на напряжениях и токах , несколь ко

меньши х,

чем

при

с в ар к е

в ерт и к ал ь н ы х

швов . Стыковые швы с разделкой вы пол н я ют с поперечными колебаниями эл ектрода . Металл толщиной

>6

мм св ари вают в два и более про

ход а.

Техника механизированной сварки в угл е кислом газе и в смеси СО 2

+ Ar. Сварку

можно

вести с наклоном электрода как углом вперед ,

так и углом назад до

10.. .30°.

При сварке тон

кими проволоками форма колебаний электрода обычно та же , что и при РДС . Для умен ь шен ия пористости при сварке во всех активных газах за

счет

улучшения

защиты

и

перемешивания

жидкой ванны ис пользуют возвратно-поступа тел ьные движения горелки.

Проволоки применяют для сварки без до полнительной защиты (самоз ащитные) или с дополнительной

нать

подать

сварку

газ

до

зажигания


дуги

и


начи

Для

углекислым

газом.

нический,

карбонагно-фпюоритовый

и

др.)

используют постоянный ток прям ой ил и об ратной полярности. Для сварки в угл еки слом

газе рекомендуют рутиловые и ругил-флюо р ито в ы е порошковые проволоки .

Техника сварки ками

мало

порошковыми проволо


от

св арки


электродом в защитн ых газах. Одн а ко появле ние на поверхности сварочной ванны шлака изменяет

условия

проплавления

корня

шва

и

при многослойной сварке требует тщател ьно очищать

от

шлака

поверхность

предыдущих

швов .

П одготовка кром ок , их очистка и сборка под сварку осуществляются теми же способа ми , что и при других с п особах сварки. При хватки

выполняют

покрытыми

электродами

или порошковой проволокой . Проволоки

В начале сварки необходимо предвари тель н о

защитой

В зависимости от типа проволоки (рутил-орга

им ею т

рутил-органического

уд овлетв ор ител ь н ые

свой ств а,

малочувств ител ьны

к

изменению


дуги.

димо обдувать его газом до полного затверде

быть

мм . Проволоки карбонатно -флюо

выс ококачественно й заварки кратера необ хо

15... 20

Вылет

тип а

техн ол о г и ч ес кие

электрода

должен

вания металла. При сварке с большой силой

ритового типа требуют стабилизации н апряже

тока при з а в ар к е кратера у меньшают силу тока

ния дуги и более тщательной очистки кромок,

и напряжение (ор иентиро вочн о до

чем проволоки рутил- ор ганичес кого типа. Для

и

24 .. .26

150. .. 170

А

надежного возбуждения и горения дуги и пре

В) .

дупреждения в швах пор вылет эл е ктр ода дол

4.3.6. РАЗНОВИДНОcrи МЕХАНИЗИРОВАННОЙ СВАРКИ ПЛАВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ

Сварка порошковыми проволоками. Кон струкц и я

порошков ой

проволоки


жен уста н авл и ваться в пределах

25 .. .30

мм.

Для предупреждения пористости прово

локу следует прокали вать при тече н и е

2 ... 3 ч.

230 .. .250

ос в

ЭЛЕКТРОШЛАКОВАЯ СВАРКА

133

Сварка электрозаклепок выполняется в

зазоре между свариваемыми кромками, закры

любом пространственном положении вольфра

тыми с боков формирующими водоохлаждае

мовым или плавящимся электродом. Для полу

мыми устройствами

чения высококачественного соединения необ

или

ходимо

храняется, как правило, постоянной. Свароч

:'>0,5

плотное

прилегание

листов

с

зазором

мм. Размеры электрозаклепки и ее свойст

остающимися

2

(ползунами, накладками)

стальными пластинами, со

ный ток, проходя через шлаковую ванну

3

ме

ва зависят главным образом от силы сварочно

жду погруженными в нее электродами (прово

го тока,

дуги.

лочными

хоро

мундштуком


и

времени

При сварке вольфрамовым шее качество

горения


заклепок достигается

не верхнего листа до сварочного тока и

2

при толщи

мм. При увеличении

времени

горения

дуги глу

пластинчатым

1,

6)

поддерживает

и

или плавящимся

7

металлической

высокую

ванной

температуру

и

4,

элек

тропроводность шлака. Металлическая ванна кристаллизуясь, образует сварной шов

4,

5.

К отличительным чертам ЭШС, которые

бина проплавления и диаметр заклепки увели

чиваются. Для обеспечения хорошей защиты

определяют

зоны сварки применяют различные типы газо

относятся:

вых насадок. Образование подрезов, трещин и

его

характер

технические

выделения

возможности,

теплоты

в

зоне

повторным

процесса сварки, зависящий от вида расплав

кратковременным возбуждением дуги и плав

ляющихся присадочных материалов (пластина,

пор

в

заклепке

предупреждают

проволоки, мундштуки и т.д.),

ным уменьшением тока.

При трода


заклепки

плавящегося

сваривают

в

нижнем

нии при толщине верхнего листа до

электрического тока в шлаковой ванне (уровни

положе

тока и напряжения, продолжительность пауз в

мм без

протекании тока, зависимость их от скоростей

6

предварительного сверления отверстия в верх

плавления

нем листе. В вертикальном и потолочном по

материалов);

:южениях

сварку

ведут

с

короткими

И параметры

элек

замыка

расплавляющихся

пространственная

при садочных

распределенность

ниями импульсно-дуговым способом. Размеры


заклепок регулируют, изменяя силу сварочного

температур в свариваемой детали и, соответст

тока и напряжение дуги, диаметр электрода и

венно, форме сварочной ванны; характер тер

время горения дуги. Для защиты можно ис

мических циклов и влияние их на структуру и

пользовать сопла, как и при обычной сварке, но

свойства основного металла;

с

отверстиями для выхода газа.

сварки металла толщиной ся

к

концу

>2

В процессе

мм рекомендует

сварки уменьшать

ток и

увеличи

вать напряжение дуги.

4.4.

коллективом

Института

электро

шлого века. Он отличается тем, что источни при

сварке

служит тепло,

выде

ляющееся в ванне расплавленного флюса при прохождении

через

нее

тока

от

электрода

к

изделию. Способ применяется при изготовле нии

металлических


как правило,

>20

эффективно

соединять

толщиной,

мм. ЭШС можно наиболее

металл


неограниченной толщины.

Описание процесс а (рис. вая ванна

3

поле

возможного

за

зора между свариваемыми деталями, который должен

поддерживаться

малоизменяющимся,

мых деталей;

сварки им. Е.О. Патона (Киев) в середине про нагрева

минимально

на

тельные деформации и перемещения сваривае

Способ электрошлаковой сварки (ЭШ С)

ком

наличие

сказывающаяся

несмотря на возникающие при ЭШС значи


разработан

теплоты,

существенные

по

уровню

собствен

ные (внутренние) напряжения, имеющие трех осный характер и превышающие предел теку чести

металла ввиду

своей

объемности, что

может вызывать хрупкие разрушения деталей как в процессе сварки, так и после нее;

необходимость, как правило, терми ческой обработки после завершения сварки для релаксации объемных остаточных напряжений и улучшения структуры сварного соединения.

4.4.1. РАЗНОВИДНОСТИ ПРОЦЕССОВ

ЭШС

Шлако

Существуют три основные разновидности

образуется в результате расплавле

способа ЭШС и наплавки: проволочными элек

4.22).

ния сварочного флюса. В течение всего про

тродами;

цесса глубина шлаковой ванны, находящейся в

дами большого сечения.


мундштуком;

электро

Глава

134

4. ДУГОВАЯ


6

2 J 4 5

6)

й)

------

~7 2

Г=..------

-- - - - -

--

L1b

--,4 --'

э

~II{lш\'t~ --

5· г)

8)

Рис. а

г-

проволочными электродами ; б

поперечное сечение зазора;

-

4.22. Схема

ЭШС:

плавящимся мундштуком; в

-

электродом большого сечения;

h M , h ш - глубина металлической и шлаковой ванн соответственно

Сварка провол очными электродами наи

ны каналами для подачи эл е ктродн ой проволо

более широко применяется в промышленности

ки , В частном случае плавящимся мундштуком

и , в свою очередь, имеет следующие основные

может быть толстостенная трубка с внутрен

разновидности :

одной,

двумя

или

тремя

ним диаметром ,

на

1. . .2 мм превышающим

электродными проволоками без колебаний; то

диаметр электр одн ой проволоки . Форма пла

же, с колебаниями (см . рис .

вящегося мундштука определяется конфигура

4.22,

а) ; проволоч

ными электродами без введения мундштука в

цией свариваем ого стыка , а материал, как пра

зазор.

вило, подобен основному металлу изделия или

Проволочными электродами чаще всего выполняют протяженные или

ные


металла

кольцевые свар

толщиной

20 ...

выбирается

в

предъявляемы х

ла

шва.


от

требований,

к химическому состав у метал

Широкое

распространение

получил

500

мм . Число электродных проволок выбира

мундштук с каналами для подачи электродной

ют

в

проволоки в виде спиралей, навитых из сва


от

толщины

металла. Металл толщиной до сваривают

одним


50

неподвижным

При сварке металла толшиной

>50

мм обычно

рочной проволоки.

Сварка


мм эле ктро

(см . рис .

электродам и

4.22, в)

бол ьшого

сечен ия

включает сварку одной, двумя

ды совершают в сварочном зазоре колебатель

или тремя пластинами сплошного сечения или

ные движения .

с

Сварка рис .

hlунд штуком

(см .

продольными

разрезами ,

общему или разным

подключенными

источникам

к


наиболее универсальный способ ,

тока. Электроды могут подключаться к источ

которым

можно соединять детали толщиной

нику питания по трехфазн ой или бифилярной

20 .. .3000

мм, в том числе детали, имеющие

4.22,

б)


-

переменную толщину и криволинейную фор

схеме (рис.

4.23

троды чаще в сего

и

4.24).

Пластинчатые элек

применяют для сварки пря

му. Плавяшийся мундштук представляет собой

молинейных швов длиной ~ 1 5 0 0 мм металла

набор пластин или стержней , которые снабже-

толщиной

>30

мм .

Толщина

пластинчатых

135


(р ис .

В качестве ппавяшегося электрода

4.25) .

может быть использована порошковая прово лока и порошковая лента. Порошковая шихта, составляющая

может

н аполнение

содержать

такого

компоненты,

электрода,

воздействую

щие на металлургические процессы (раскисле ние,

обессеривание , легирование,

модифици

рование) или восп олняющие расход сварочно

го флюса в процесс е сварки . Элекmроumако вая

наплавка

детал ей

обычно осуществляется по той же технологии , что и сварка. При этом вместо одной из свари ваемых кромок используется медная водоохла

ждаемая пластина. трошлаковая Рис.

4.23. Схема трехфазного

подключения к

источнику питаиия электродов большого сечення

положении

При меняется также эле к

наплавка и

наплавка

плоскостей

в

нижнем

цилиндрических

по

верхностей .

Типы сварных соединений и виды швов. Наиболее

распространенным

соединением,

выполняемым эше, является стыковое соеди

нение (рис.

4.26 и 4.27). Оно имеет зазор Ь 4.16) между двумя прямыми кромками (см . рис. 4.26, а - г и з) . В некоторых случаях допускается фасонная разделка (см. рис. 4.26,

38BI~-+-+--bl

(табл.

д-ж).

А-А

Рис.

4.24. Бифнлярная схема подключения электродов к источнику питания:

1-

подвижные электроды;

электроды ;

3-

поверхность шва ;

электродов

2-

неподвижные

устройство, формирующее наружную

4-

ковш со шлаком ;

5-

си фон

обычно

10... 15 мм , при сварке 20 .. .25 мм и при свар толщиной до 2000 мм с бифипяр

алюминия и его сплавов ке металла ным

подключением


4

дости гает

Рис.

60. .. 100 мм .

электродами:

Близка к способу сварки пластинчатым электродом

4.25. Схема сварки ленточными

эше

ленточным


1-

рулон ле нточ но го эле ктрода;

механизм ;

3-

2-

направляющие обоймы;

подающий

4-

изоляторы

Глава

136

4. ДУГОВАЯ И ЭЛЕКТРОШЛАКОВАЯ СВАРКА

•• .~~ •

~~.~ ~

~

~25

д)

е)

Рис.

4.16.

4.26.

~

~

~

ж)

з)

Тип ы сты ковых сва р иых соед инений

Сборо чный зазо р между параллелъным и кромками в зависимости от толшины свариваемого металла и расчетного зазора

Толщина свариваемого металла, мм

Зазор, мм

16...30

30... 80

80 ... 500

500 ... 1000

1000 ... 2000

Расчетный

18

22

26

30

30

Сборочный

19.. .20

24 . ..25

28 ... 32

36 . ..40

40 .. .42

-

ос

отклонение продольной оси шва от вертикали не более чем на

/'(),

50... /00

угла

l:b8 l'I

приводит

процесс а

Дальнейшее увеличение

200. к

ухудшению

инеравномерности


про вара

кромок

основного металла .

Угловые и тавровые соединения (рис . а

....

сложности их выполнения; у- и К-образную

разделки (рис .

~

~

ьн

1 4.27.

1 50... /00

крестообразные

\,

ж

-

-

д) выбирают в случае


(см.

рис .

4.28,

з) . Если можно, угловые и тавровые соеди

нения замеияют стыковыми (см. рис .

Общий вид стыка, ПОДГОТОв.1енного

1-

г

штука . Последний позволяет выполнять также

\

4.4.2. Э НЕРГЕТИЧЕСКИЕ

кЭШС:

23-

4.28,

использования трубчатого плавящегося мунд

'" Рис.

4.28,

в) встречаются реже, чем стыковые, из -за

-

4.28,

е).

И ТЕПЛОВЫЕ

П РО ЦЕ СС Ы ПРИ эше

свариваемое изделие;

начальная технологическая планка;

Шлаковая ванна представляет собой рас

конечные технологические планки

плав сол е й , окисл о в , сульфидов и других хи мических

Для компенсации деформаций соединяе

соединений ,

проводимостью

в

обладающих

ионной

широких диапазонах темпе

мых частей и сохранения в процесс е сварки

ратур

заданной величины сварочного зазора сборка

наибольшая плотность тока у конца электрода,

и

плотности

тока.

В

шлаковой

ванне

деталей осуществляется, как правило, с клино

существенно меньшая

в идным

кв ер х у .

ванны и наименьшая окол о стен о к ванны (св а

Угол раскрытия зазора а при сборке может

риваемых кромок и формирующих устройств).

зазором,

составлять

1. ..20

рас ширяющимся

или определяться по специ

ал ьной методике .

вблизи металлической

Поэтому наибольшее количество теплоты вы

деляется в шлаковой ванне вблизи электрода и

Выполняемые ЭШС прямолинейные швы

под ним , в так называемой активной зоне. Теп

обычно сваривают в вертикальном положении.

ловая энергия переносится отсюда в перифе

Возм ожно наклонное положение, допускающее

рийн ые области шлаковой ванны .


а)

б)

ж)

г)

в)

137

е)

д)

з) Рис.

Электродинамические

4.28. Типы угловых

силы,

возникаю

и тавровых соединений

Скорость

щие под действием сварочного тока, деформи

меньше

руют свободную

время

поверхность металлической

плавления

скорости

от

сварки,

и злучения и

через

обычно

некоторое

снова наступает кон такт мундштука

со

ванны, образуя на ней углубление (лунку) под

шлаком . Вследствие этого суммарный ток от

электродом. С возрастанием скорости подачи

эл е ктр одо в и мундштуков ре зко возрастает, что

электродной

создает необходимую мощность тепло в ыделе

пр оволоки,

а

следовательно,

и

силы тока лунка углубляется . При этом увели

ния в шлаковой ванне.

чиваются глубина металлической ванны , глу

Исследования законом ерн остей теп ловы

бина погружения электрода в шлак и скорость

деления при ЭШС позволили перейти к рас

его плавления. Температура перегрева капель

четным

превышает температуру

и режимов ЭШС .

шлака у

металлической ванны, Т .е.


Описание

> 1800 ос .

Электродинамические

силы

методам

вызывают

образование потоков и в металлической ванне.

опр еделения

теп л овыделения

температурных

полей .

Для

описания температурных полей сушественным

является пространственный характер выделе

Омывая свариваемые кромки, потоки пе

ния теплоты в зон е сварки . Вся выдепяющаяся

регретого металла передают им теплоту и под

при ЭШС теплота может быть разделена на две

мывают

части:

их.

Этим

объясняется

форма про плавления кромок

-

своеобразная

1)

в виде полостей

При ЭШС плавящимся мундштуком од

зоны шлаковой ванны ;

ним из основных источников тепловой мощно

сти является ток пластины мундштука . На него влияют

поступающую с расплавленным ме

таллом, которы й имеет температуру активной

или ниш .

скорость

сварки ,

на пряжение ,

сопро

2)

поступающую из шлаковой ванны в

осн овной металл , равн ую разности между пол ным

количеством выделяющейся

при сварке

тивление сварочной ванны , нагрев мундштука

теплоты и теплотой , при носимой расплавлен

проходящим током, излуче н ие шл аковой ван

ным и перегретым в шлаковой ванне приса

ны , уровень подъема шлаковой ванны при оп

дочным металл ом .

Такое разделение тепл оты позволило вве

лавлении м ун дштука .

Ток через м ундштуки протек ает периоди

сти в расчетную схем у так н азываемый метал

чески . Эта периодичность помимо прочих фак

лический источник теплоты е мет , действующий

торов зависит от скорости сварки . В период конт акта

мундштук

интенсивно

нагревается

шлаком и постепенн о плавится . Однако при

по линии длино й 2f(рис.

4.29), равный ширине

сварочного зазора между соединяемыми дета

няться за счет подъема шлака благодаря сма

лями, и шлаковый источник е шл , дей ствуюший по высоте шлаковой ванны h вaHHbl в виде двух

чиванию. После разрыва шлаковой персмычки

полосовых исто чников на границе между шла

этом

контакт

мундштук

со

также

шлаком

продолжает

интенси в но

сохра


в

ковой

ванной

и

основным

металлом

результате излучения шлаковой ванны, которое

рис .

з а ви с и т

щенных в целое тело (см . рис.

от

те м п ер атур ы

п оверхн ости

ванны .

4.29,

(см .

а) . Такая схема источников , поме

4.29,

в) ,

при

Глава

138

4.

ДУ ГОВАЯ И ЭЛЕКТРО ШЛАКОВА Я С ВАРКА

>:

t

VC8

:z:

"

ее

.t:;

За зор

~

Zf

О)

й)

4.29. Металлический

Рис. и сп оль з ов ани и

ап парата

т ео рии

8)

и шлаковые источники теплоты

те пл опр о в од

в ,.--....-----.------т--,.-----,

н о сти с не завися щ ими от температуры тепло

физически м и с войствами металла дает удовле творител ь ное для практических целей описа ния термических циклов (рис .

ратурного поля (рис .

4.30,

3, О 1--+---+--::+:-::----;-t--т-f1

а) и тем пе

4.30, 6).

е испол ьзованием выведе н н ых на о снов е

предложен но й схемы формул построены ном о гр аммы для оп ред ел ен ия в елич и н ы пропл ав л е

ния

r

(рис.

4.31).

Собствен н ые напряжения в эл ектро шла

1,5

ковых сварных со ед инениях . При сварке метал ла бол ь шой толщины могут возн и кать знач и те льн ы е

трехос н ые

остаточ ные

напряж ения ,

способные вызывать их разрушени е. По разра ботанной в М ГТУ им . н .э . Баумана метод и ке были

определены

остаточные

эл е ктр о шл а ко в ы х

щи ной до

свар ных

720 мм .


соеди не ни ях

в

тол

Установл ено , что , хотя все

1, 0

а

'+ r, см

2

Рис,

4.31. Номогра мм а

дл я опр еделения

в еличины провара

r

Т:С три гл авны х ком поне нта остато чных нап ряж е

у, см

I /'+00

ний в глу б и н е м еталла являются ра стягиваю

// ~OO // \ ....

щими , а наибол ьший из них ах превосходит предел

/~~\

V .d. __

о

е:-

~~~.

-..... 0"""'- r\.'\ 20~"""'" ~ -........::: -/2

-/5

-'+

-8

-6

600

v

- ч.

-2 О

2

6 - 15

не

~

х.сп

что в глуби не металла во вр емя остывания и дет

процесс пласти ческой деф ормаци и , а не обра зуется равно ме р ное ра стя жение, п ри водяще е к

разрушению металла . Таки м образо м , характер р а с пределен и я и уро вень остаточ н ых нап ряже

~

8~

( /op~'I.~_

\

\

ни й в эл ектр ошл аков ы х соединениях больш ой

'-

~\ '"..//

-

с>

d

с-с

~~

+ ...... ......

мундштук с закрепленными изол ятор а м и :

п ереходные спиральные или труб чатые каналы ;

мундштука;

20

..1

i

то ко подвод ;

6-

а

2 и 3-

с оответственн о неплавящаяся и плавящая ся ч а сти

кронштейн ;

7-

с вязывающая планка; Н - высота детали


141

~ б)

~

г)

В)

д)

~о//l/4> а)

А

А-А

~~~

е)

ж)

з)

и)

4.34. КОИСТРУ":ЦИИ плавящихся мундштуков: - u - разные формы (конструкции) м ундштуков

Рис.

а

Сварка кольцевых швов. Техника выпол

Выполнение замыкания связано с опасно

нения эленгрошлаковым способом кольцевых

стью получения трещин из-за очень высокой

швов вызывает значительные трудности . Ос

жесткости сварного соединения в этой зоне и

новная из них состоит в необходимости замы

непроваров,

кания конца шва с началом. Поэтому в начале

шва устанавливают фигурную планку таким

образом, чтобы объем металла, который необ ходимо удалить для

получения замыкающей

части кольцевого шва, был бы минимальным (рис.

4.35).

Удаление этого металла необ ходи

вызванных

стоянно

корректировать

ков (рис.

4.36).

необходимостью положение

Все это привело к тому, что эше коль цевых швов оказалась неэффективной по срав нению с дуговой сваркой под флюсом в узко щелевую разделку, при которой нет необходи мости

про водить

высокотемпературную

мообработку сварного соединения .

мо выполнить в процессе св арки.

I I

~-~---+----fб)

а) Рис. а

-

4.35. Схема

начало сварки; б

сварки кольцевого шва:

-

по

мундшту

выполнение кольцевого шва

тер

Глава

142

4. ДУГОВАЯ

а)

И ЭЛЕКТРОШЛА КОВАЯ СВАРКА

б) Рис. а

-

г

-

в)

4.36. Замыкание

кольцевого шва:

этапы вы вода эле ктродо в из зо н ы свар ки

РЕЖИМЫ эш е

4.4.4.

г)

толщины

Качество сварного соединения характери

зуется глубиной и равномерностью проплавле

подачи

металла

(см .

э лектродных

рис.

Скорость

4.32).

проволок находят

по

со

отношению

ния, сплошностью металла шва и ОШЗ, а также прочностными свойствами металла шва и ос новного металла, прилетающего к нему. Ука

занные

факторы зависят от режима

сварки,

который включает в себя сл едующи е парамет

ры: напряжение на электродах И; величин у тока

1,

зависящую от площади поперечного се

где

FH

площадь сечения наплавленного ме

-

I

2

талла, см ;

Fe

суммарная площадь сече

-

ния плавящихся электродов, см' . Допускаемая скорость подачи электр од

чения эл ектрода Fэ , скорости погружения его в

ных

шлаковую ванну vэ , сухого вылета электродной

углерода в наплавленном металле показана на

проволоки из мундштука

рис .

ванны

L

и глубины шлаковой

hm, а также скорость сварки v св'

равномерность


в



плавящимся мундштуком . При сварке плавя щимся

мундш туком

плавления


между электродами

в

зазоре ,

колебаний

в

том

числе

электродов ,

с од ер ж ан ия

4.37.

влияют расположение и характер перемешения

размах

от

Определение параметров режима сварки

При сварке проволочными электродами на

проволок

скорость

и

на

равномерность

сушественно

d

влияют

и толщина

про


пластины

минимальное

расстояние эл е ктродо в до ползунов ~2 И время

l

остановок при изменении направления колеба тельных движений эл ектродов, величина уча стков ,

не

перекрываемых

колебаниях, ~I (см. рис .

эл е ктр од а м и

при

их

4.22).

Для получения равномерного по толщине шва

провара


между

0,38

I

\

1'.

0,30

"-

~

сварочными

проволоками выбирают по формуле

Трещины

O,ZZ

Нет трещин

d = S + ~ I - 2~ 2 ,

I

0,r4-

г-, г-,

п

где ~l = канавки

17.. .18 в

мм ; ~2 зав ис ит от гл уб и ны

ползунах

при глубине канавки

венно. Обычно

и

2,5

4. . .5 мм и О 8. .. 10 мм соответст

Z

равно

и

d:o;; 160 мм .

предотвращения

Рис.

4.37.

з

5

Vе,мjчна 'мм

Изменение критической скорости

подачи электродной проволоки при эше

Скорость сварки устанавливают из сооб ражений

0,06

горячих трещин

и

в зависимости от содержания углерода

в основном металле


мундштука Ом ' Величина проплавления

r

Эффективная тепловая мощность источ

для

сварки металла большой толщины принимает

143

ника тепла

ся с учетом необходимости обеспечения гаран тированного


при

возможных

колебаниях в силовой сети , неточной установ

где Тпл

ки мундштуков в разделке и др .

коэффициент теплопроводности;

Величина зазора Ь з между свариваемыми частями

детали при сварке плавящимся мунд

щтуком


исходя

из

толщины

-

температура плавления металла; л.

-

8 - безраз

мерная величина , определяется по графику на рис .

4.32. Напряжение на мундштуках

мундштуков , надежной их изоляции в разделке и ожидаемого перемещения кромок в процессе

сварки . Обычно без учета перемещений кромок

принимается Ь З =

30 .. .40 мм .

Наиболее часто применяются мундштуки

толщиной между

10 мм

и

5

10 мм.



Скорость

При

пластины

сварки

весьма отражается


сварки

на

ных фаз должно быть равно половине расчет ного расстояния между электродами.

принимается

в

0,4.. .0,6

дотвращения замыкания м ундштука на кромку .

Скорость подачи электродной проволоки

где

2w -

э

+Fyc]v

F,n

местное перемещение кромок в глубь

разделки (выпучивание) в результате нагрева

шлаковой ванной, ных проволок;

F yc

2w = 0,5.. .0,7 см ; О - толщи металла ; n - число эле ктр од

nl -

число пластин мундштуков;

- площадь поперечного сечения усиления

шва; Е;

FM

-

Выбор режима сварки в соответствии с дейст вующими нормами и правилами. Режимы

сварки для ответственных изделий обычно не рассчитывают, а выбирают в соответствии с

З =---------'---

на свариваемого

возможна установка стальных

пределах

м/ч .

[(Ь -2w)о+F,,n]

разделки

распорок для уменьшения деформаций и пре

рассчитывается по формуле

V

В промежутках между фазами в верхней части

сталей

м/ч , для сварки легированных и зака

пиваюшихся сталей

Рас

стояние между крайними электродами различ

ва и толщины свариваемой стали . Для сварки скорость

м

для равномерной загрузки электросети .

толщине

в ОШЗ и поэтому выбирается, исходя из соста

0,6.. . 1,0

>1

толщиной

при

100... 120 мм.

и

металла

мундштуки необходимо разделять на три фазы

тепловом режиме сварки и термическом цикле

углеродистых

сварке

Оптимальное расстояние

площади поперечных сечений

электрода и пластины мундштука.

Значение тока, проходящего через прово

лочный электрод, вычисляется по формуле

1, = ~1250Y , . Средний ток, проходящий через пластину мундштука,

действующей

технической

документацией.

Так, в атомной э н ергетике конструкция шва выбирается в соответствии с табл . жимы сварки

-

по табл.

4.4.5. ТРЕБОВАНИЯ

4.17,

а ре

4.18.

К ОБОРУДОВАНИЮ для эше

к оборудованию дЛЯ ЭШС предъявляют многочисленные и разнообразные требования , так как на условия выполнения сварки влияют

качество

и

точность

сборки,

необходимость

одновременного выполнения большого числа операций и Т.п. Поэтому предприятия, преду сматривающие применение ЭШС при изготов лении

производимых

участки,

ими

изделий,

оснащенные комплексом

создают

сварочной

аппаратуры и вспомогательного оборудования, который принято называть сварочными уста

новками. Так, на ряде заводов действуют уста новки для эш е продольных швов цилиндри

1

_ _F",-MU--,-(5_9,-2;:-У_-_3-'..) П.П 0,02u 2 + 9 .

ческих сосудов , установ ки для ЭШС прово лочными

э л е ктр од а м и

кольцевых

швов ,

уста

новки для сварки плавящимся мундштуком или

Напряжение для расчета сварочного тока

принимается И =

40 В.


большого

сечения

ритных деталей большой толщины.

крупногаба

Глава

144

4. ДУГОВ АЯ

4.17.

.,:: '.," :::'" :т ее

:1:

.,"! о

о

подготовле нн ы х

'"

е,

:т

со ед инен ия

деталей

о

1-1 9

свар но го

сва ри ваемых

со

о

мм

шва

кромок

5 » '"

(С I9)

., ...'" .,:::1: @ :1: :: " :1: ::!! '"

S =S I ,

о

!2 е о о;

Ь р , мм

;;:

о

"

Подготовка кромок и размеры шва

Конструкцион ные эл е ме нты

~

о

м

\о

И ЭЛ ЕКТР ОШЛАКОВАЯ СВА РКА

е

м

:I:

-п Q в,

~

20... 34

22

35 . ..80

26

81.. .500

30

4.18.

e=e l,MM

.,

., ., :: :1: ... .,'"

о

"с:: '" о

i1C!.

t::

., ., ::

... .,:::1:

о

::

о

~

с::

5:

~

...

:1: :1:

"

.,

:т

-

±2

":1: о

i1C!.f-o~

'"

::!! :1: м .з

f-o о

g =gl , мм

t::

о

.,

., ., :: :1: ... '" .,с:: " '"

о

О

... ::"

:1: с::

'"~ "'"

о

:т

i1C!.f-o~

'"

::!! :1: М · о

t::

:I:

о

28

±4

2,5

±1 ,5

33

±5

3,0

±2, 0

38

±6

3,5

±2,5

эше Кдасс стали с вар иваем ых детале й

перлитный

Характеристика

аустен итный

Электродная

Плавящи йся

Электродная

Пл а вящи йся

пр о в оло ка

мундштук

п роволока

м у нд штук

30 . ..500

> 100

30 ... 500

> 100

Зазор м ежду кром ками сва-

Согласно

35 ±5

С огласн о

35 ±5

рив аем ы х деталей , мм

таБЛ . 4 . 1 7

Ном ин альная толши на деталей в месте св арки , мм

Диаметр

эл е ктр одн ы х

таБЛ . 4 .17

3... 5

про-

воло к , мм

Число

эл е ктр од н ы х

пр ов о-

1 шт. н а 50 . .. 70 мм

1.. .3

лок (мундштуко в)

1.. .3

тол ши ны

Скорость поперечны х кол е-

I шт . на 50 ...70 мм тол щ и ны

9 ... 10

9 .. . 10

баний электродов, мм/с Время выдержки электродо в

-

4 .. .5

-

4 .. .5

в крайних положениях, с

Сухой вылет электр ода, м м Толщина

пластины

п лавя-

50 .. .70

40... 50

-

-

8 ... 15

8 .. . 15

щего ся эл ектр од а, мм

Сила

тока

на

одн у

До

э л е к-

До

700

450

До

400

тродную проволоку, А


на

шл аковой

42 .. .46

36 .. .42

34 ... 36

30.. .32

40 ... 50

30 .. .40

ванн е, В Скорость

сварки

толшино й

s,

Глубин а

шл аков ой

98/300 + s

м еталл а

мм/с , н е более ванны ,

50 . . .70

40 ...60

мм


охлаждающей

воды , ОС, не более

60


Существует много других установок дЛЯ

ЭШС и наплавки разнообразных конструкций с использованием стин ,

электродных

плавящихся

проволок ,

м ундштуков

и

др .,

ют в основном при сварке металла толщиной

:0;50 мм. А ппараты для сварки и напла вки. Аппа

пл а

разли

145

раты

дЛ Я

ЭШС

отличаются

наличием

уст

чающихся уровнем механизации и автомати за

ройств для удержания сварочной ванны в з азо

ции основных и вспомогательных операций и

ре

другими характеристиками . Все они имеют ряд

рующие устр ой ства) ; ме ханизмов вертикально

общих характерных конструктивных особен

го или наклонного перемещения ; устр о йств для

ностей, определяемых вертикальным или близ

автоматического

ким

скоро сти

к нему п оложением шва; преимуществен

межд у

свариваемыми

или

кромками

ручного

вертикального

(форми

регулирования

перемещения

аппара

но з н ач ител ьн ыми размерами и м ассой свари

та ;

ваемых изделий ; необходимостью удержания

пласт ин , стержней ил и лент при св ар ке элек

сварочной ванны в зазор е между соединяемы

тродам и большого сечения; устр ой ств для пе

ми кромками ; повышенными требованиями к

ремещения

надежности

кромками .

оборудования ,

в том числе при

специальны х

длительной работе.

механизмов

эл е ктр од о в

Разработано

вдоль

для

подачи

з азора

межд у

много типов аппаратов для

Независимо от разнообразных конструк

ЭШС , которые нашли применение в промыщ

тивных особенностей установок они уком пл е к

ленн ости . Они различаются функциональными

тованы

признаками , те х н ол о ги ч ес к и м и возм ожностями

следующи м

оборудованием:

свароч

ны м , к котором у относятся источник питания и

и кон структивными особенностями .

сварочный апп арат с приборами упра вления и регулирования

проце с с а ;

вспомогательным ,

механическим

предн азначенным

для

и

уста

Наибольшее

распр остранение

получи ли

аппараты рельсового, безрельсового и подвес н ого

типов

для

сварки

вертикальных

швов,

новки и перемещения изделия перед сваркой

обеспечивающих

или в процессе выполнения шва , а также об


служивания зон ы сварк и ; оснастк ой для при

ванны

нудительного

формир ующих устройств по мере образования


металла

шва,

а

в

регулируемую

проволок,

зазоре,

подачу

тре х

удержание сварочной

вертик альное

также систем ой охлаждения ; сборочно-свароч

шва ,

ными присп особлениями , позволяющими осу

электродов в доль ванны .

возвратно-по ступ ательное


пере мещение

ществлять бы струю и точную сборку загото

Большинст во автом атов бы ло создано в

вок, удержи вать их в требуемом п оложении во

ИЭ С им . Е .О . Патона АН УССР (А-535, А-61 2 ,

время работы и предотвращать или уменьшать

A-1170 и др . ) , а также в Че хословаки и (VUZ-ETZ-450, VUZ-ENZ-700), Бельгии (. t:(

Q

::

::: Q

б

1

:Е

cr::

Q.

t::

os :I:

3 Сварочный ток, А Рис. Рис.

4.62.

Конструктивная схема полуавтомата

4.63.

Пологопадающие БАХ источника

и статические характеристики дуги

к

Глава

182 Б

автоматах

для

4. ДУГОВАЯ

сварки


..,


I

~

мм для поддержания стабильного горения

>3

~

дуги используют регуляторы напряжения дуги.

Источник


тока

должен

-

161---I+--I--i---+----I О,Вмм 1,0 1,2

"':t

иметь

~?

крутопадающую внешнюю БАХ, а привод по

дачи

§

121--1-+1-+-+-..,.,.,=+-----1

~ ::;

обеспечивать зависимую скорость пода

t:I:С

чи проволоки от напряжения дуги . Б этой ком

~~BI--+-I+-+----.If-~4-:

бинации при

...

дуги

сигнал

случайных изменения

..,

t::t:I

отклонениях длины

напряжения дуги

§ ~ 4- h/-Н'-I7~~

воз

~ .~

действует на регулятор скорости подачи про волоки

и

восстанавливает

пер во начальную

(3'1::

На рис. БАХ

4.64 показаны крутопадающие источника: 1 - малые токи , 2 - большие

токи

и

1] -

две

600 I,A

О

длину дуги.

статические

малые напряжения,


12-

дуги

Рис.

4.65. Скорость

плавлеиия электродной

проволоки в зависимости от сварочного тока

большие напряже

ния . При этой системе регулирования свароч ный ток изменяют регулятором источника, а напряжение дуги

-

регулятором

скорости

по

дачи проволоки .

Скорость плавления электродной прово локи является весьма важной характеристикой , определяющей

сварки. На рис .


4.65

плавления электродной диаметром

0,8... 3

процесса

показаны кривые скорости проволоки Св-08Г2С

мм в зависимости от свароч

ного тока.

На рис .

4.66

200

приведены рекомендуемые

напряжения дуги при сварке в СО 2 в зависимо

Рис.

сти от сварочного тока для проволоки Св-08Г2С диаметром

400

4.66. Рекомендуемые

600

I,А


в зависимости от сварочного тока

0,8.. .3 мм .

С увеличением сварочного тока напряже ние дуги возрастает, причем каждому диаметру

проволоки

соответствует

свое

ПОЛУАВТОМАТОВ

напряжение дуги . При сварке в смеси аргона и

СО 2 напряжения дуги должны быть снижены на

ОСНОВНЫЕ УЗЛЫ СВАРОЧНЫХ

4.5.2.3.

оптимальное

1.. .2 Б.

Сварочная

горелка предназначена для

подачи электродной газа

в

зону

сварки

и

проволоки подвода

и

защитного

электрического

тока через токоведущий наконечник к элек

тродной проволоке. Сварщик при выполнении работ держит горелку

в

руке,

поэтому его

утомляемость зависит от формы горелки и ее массы. Ряд фирм выпускает горелки с поворо том корпуса относительно рукоятки на различ

ные углы . По характеру охлаждения токоведу щих и нагреваемых теплом дуги частей разли чают горелки

с

естественным

и

принудитель

ным (водяным) охлаждением . За главный па раметр для горелки принят сварочный ток, он выбирается

из

стандартного

200; 250; 315; 400; 500 аргоне

и

Рис.

4.64. Крутопадающие БАХ неточника

и статические характеристики дуги

630

его смесях токовая

быть снижена на Сварочный ток, А

и

кой в СО 2 •

Б табл.

рактеристики

4.27

30 %

ряда

125; 160;

А. При сварке в нагрузка должна

по сравнению со свар

приведены технические ха

сварочных

горелок ,

выпускае

мых заводом «Электрик» (Санкт-Петербург).

ОБОРУДОВАНИЕ для ДУГОВОЙ И ЭЛЕКТРОШЛАКОВОЙ СВАРКИ

4.27. Тех н и ческие

ха рактеристики с вар оч н ых го рел ок за вода «Эле ктр ик»

Сварочный

Тип

Охлаждение

ток, А ,

ПВ60 %

ГДПГ-101 -IО

160

ГДПГ-207 -1

180

Диаметр

Тип разъема и диаметр резьбы

про в оло к и , мм

токов наконечника, мм

В КМ-03 1М6

0,8.. .1,2

ЕвроразъемIМ6

ГДПГ-307- 1 Естествен-

315

ГДПГ-307-2(-3)


1,0.. . 1,4

В КМ-02(-Ю )1М 8

ное

ГДПГ-301-8

ВКМ-031М8

1,2. .. 1,4

ГД ПГ-507 -1

ГДПГ-501 -5

ГД ПГ-603


1,2... 2,0

500

ГД ПГ-507 -2(-3)

183

Водяное

630

ВКМ- 02(-03 )/М 8

1,4... 2,0

ВКМ- 0 3 1М8

1,6... 2,5

Сварочная горелка ВКЛlOчает в себя сле

сопла выбирают в зависимости от величины

дующие узлы: контактный наконечник, газовое

сварочного тока и диаметра проволоки. для

сопло,

сварки

рукоятку

с

кнопкой,

направляющий

тонколистового

металла


канал для подачи проволоки, кабели , шланги

сопла малых диаметров, при этом торец нако

для подвода тока, воды и газа. Наибольшее

нечника на

применение нашли трубчатые контактные на конечники

благодаря

своей

компактности

и

2.. .5 мм

выступает из сопла .

При сварке со струйным переносом на больших токах примеияют сопла с внутренним

простоте изготовления. Для стальной проволо

диаметром до

ки они изготовляются из хромистой либо хро

дущего наконечника должен быть утоплен в

моциркониевой бронзы, для алюминиевой про

сопло.

мм, при этом торец токов е

25

волоки рекомендуют медно-графитовые нако

Для того чтобы сократить потери рабоче

нечники . Диаметр отверстия должен быть на

го врем ен и на зачистку сопла от брызг, внутри

мм больше, чем диаметр проволоки.

0,1... 0,2

В трубчатых отсутствует

наконечниках возможность

по

мере

износа


ста

бильного давления по всей зоне контакта. Кро ме того, в них контактирование может проис ходить венно

в

перемещающихся

зависит

от

точках

исходного

и

сущест

состояния

элек

тродной проволоки, ее кривизны, чистоты по верхности. Для улучшения контакта п ри сварке тон к и м и

провол окам и

ин о гда

применяют

н а

конечники типа «сапожок» с подгибом нижней части наконечник а.

В

тяжелонагруженных

сварочные токи превышают

режимах,

300

когда

А, при дли

тельной непрерывной работе наконечник пере гревается, что способствует возрастанию элек тромеханического износа и привариванию про

волоки к внутренней поверхности наконечни

ка. В этих случаях необходимо применять го релки с водяным охлаждением.

Сопло равномерный

сварочной

горелки

ламинарный

поток

формирует защитного

газа и направляет его в зону сварки . Размеры

его помещают изоляционную втулку (напри мер, из жаростойкой слюды). Горелки соеди

няют с механизмами подачи шлангами длиной

1,5.. .4,5

м . Наибольшее распространение по

лучили шланги совмещенного типа, в которых

подача


проволоки,

защитного

газа, подвод сварочного тока и при необходи мо сти

водяного


осущ е ствл я етс я

внутри общего ру кава. Направля ю щий канал состоит из каркас ной спирали с расположенной в ней сменной с пиралью,

через

которую

проход ит

электрод

ная проволока. Сменную спираль изготовляют

из пружинной проволоки. Для подачи элек тродной проволоки из алюминиевых сплавов используют направляющие каналы из неметап

лических материалов, имеющих низкий коэф

фициент трения : тефлона, полиамида. В

наиболее

распространенной

системе

подачи электродной проволоки «толкающего»

типа причинами

колебаний скорости подачи

являются факторы , зависящие от конструктив-

Глава

184

4. ДУГОВАЯ


где Т2 - сила сопротивления в прямом направ

ных особенностей системы и качества поверх ности проволоки. Из-за наличия сопротивления

ляющем канале;

трения между проволокой и стенками направ

угол закручивания направляющего канала .

ляющего канала проволока изгибается, и чем

11 -

коэффициент трения; а

Отсюда следует, что сила сопротивления

больше сопротивление трения, тем чаще ста

при

новятся циклы изгиба. При увеличении нагруз

нарушается равномерная подача проволоки .

ки

в

осевом

направлении

сопротивление

-

скручивании

канала

резко

возрастает

и

Изгиб электродно й проволоки в большой

тре

ния растет по экспоненциальной зависимости :

степени

зависит

метром

проволоки

от

соотношения и

между

внутренним

диа

диаметром

направляющего канала. Оптимальные соотно шения, применяемые в горелках отечественных полуавтоматов , приведены ниже :

Диаметр электродной проволоки, мм Внутренний диаметр канала, мм

.

0,8 ... 1,0

1,0... 1,4

1,4 ... 2,0

2,0 ... 3,0

..

1,5

2,5

3,2

4,7

Конструкция кабеля направляющего ка нала не должна допускать удлинений

>2

при усилии растяжения оболочки до

Н.

В

процессе

эксплуатации

300

F,H

мм

250

необходимо

проволоки зависит от положения шланга.

На рис .

4.67

проволок от угла изгиба направляющего канала

мм. Усилия сопро

а

загрязнением направляющего канала.

На рис .

4.68

сти

600

2

4.68. Зависимость усилий подачи

проволоки

от степеии загрязненности ваправляющего

мм при скоро

где цифры на оси абсцисс означают:

3 -

J

2

каиала

м/ч от степени загрязненности канала,

тый канал,

сти ,

,

Рис.

показана зависимость усилия

v

/

50

тивления подаче интенсивно растут в связи с

подачи проволоки диаметром

/V

100

лий подачи электродной стальной и титановой

400

/

150

приведена зависимость уси

при петле диаметром

/

200

иметь в виду, что сопротивление прохождения

1-

чис

среднюю степень загрязненно

~ехаиизм подачи электродной прово

сильно загрязненный канал. Шланг

локи состоит из мотор-редуктора, роликового

2 -

имеет одну петлю диаметром

500

мм.

устройства, кассеты с проволокой . На меха иизме подачи располагаются блок управления либо отдельные элементы системы управления .

F,H

Подача электродной проволоки осуществляет

г------т-r--,-~

ся

3aOt----f-j'---~_I

ее

проталкиванием

между

вращающимися

роликами, прижатыми к проволоке . Различают механизмы подачи со ступенчатым и плавным регулированием

zoa t---+t~l---+--I

чатым

~.

Рис.

720

е,граб

4.67. Зависимость усилий

"'~

подачи проволоки

от угла изгиба направляющего канала

регулированием

двигателя,

проволоки .

следует

отнести

про

надежность электрической

схемы .

Механизм подачи с коробкой скоростей, при

~",,,,

360

подачи

стоту э кс плуатаци и трехфазного асинхронного

A

О

скорости

К достоинствам механизмов подачи со ступен

меняемый в полуавтомате ПДГ-508, имеет де-

,

вять ступеней подающих

переключения и два сменных

ролика ,

что

позволяет

расширить

кратность регулирования и получить необхо димый диапазон скоростей подачи проволоки.


Механизмы подачи с плавным регулиро ванием раздо

скорости

шире,

чем

подачи со

распространены

ступенчатым

го

регулирова

нием. Применяются малогабаритные двигатели постоянного тока с частотой вращения

8000

Если

Vз =

учесть,

что наибольшее значение соответствуюшее

частоте

720.. .1200

вращения

двигателя,

м/ч, а диаметр подающих роли

D p = 40

ков близок к

номи

мм , то несложные расче

ты показывают, что передаточное число редук

тора должно быть

i

20. .. 100.

=

В различных

механизмах подачи применены как цилиндри ческие, так и червячные редукторы .

Полезная мощность, необходимая для по дачи

проволоки

в

шланговые

полуавтоматы,

равна произведению полезного сопротивления

подаче проволоки на скорость подачи . ГОСТ предусматриваетусилие проталкива

18130-79

ния Рпр проволоки метром ренное

ет ряд механизмов с червячными редукторами и

двигателями

ностью

Н для проволоки диа

мм. Если принять предусмот

1,6...3,5 этим

200

же стандартом

верхнее

скорости подачи проволоки V max =

постоянных магнитах

мощ

Катушки, кассеты или кассетные устрой полуавтоматов и применяемых форм поставкн электродной ставка

проволоки.

проволоки в

Предусмотрена

виде:

внутреннего отверстия

шпуль

по

с диаметром

мм, надеваемых на

51

тормозное устройство механизма подачи диа

метром

200

и

мм ; в круглых мотках либо в

300

мотках прямоугольного сечения.

В табл.

4.28

рактеристики

приведены технические ха


подачи,

выпускае

мых заводом «Электрик»,

Блок управления сварочным полуавтома том предназначен для управления циклом ра

боты и скоростью подачи электродной прово локи. Он обеспечивает: ручную регулировку скорости подачи

проволоки и ее автоматическую стабилизацию; автоматическое включение и

выклю

значение

чение исполнительных органов (привод подачи

м/ч, то

проволоки, газовый клапан, источннк свароч

960

значение полезной мошности определится из

ного тока) ;

выражения

N =

на

40 .. . 120 Вт.

ства выбираются в зависимости от исполнения

подачи,

нальной

фирмы «Соортпп» (Венгрия). Фирма поставля

3000 . ..

об/мин .

скорости

185

автоматический отсчет длительности горения дуги при сварке точками;

9, 8Рпр V mах

=

3600

9 8 ·20·960 ' = 52,26 Вт. 3600

динамическое

торможение

электро

двигателя ; защиту электродвигателя от перегрузок.

Фактическая мощность электродвигателя


большей

преодоления

из-за

тормозных


усилий

кассетных

устройств с учетом КПД редуктора и ролико вого подающего устройства.

В

в пределах

80... 180


Вт.

Подавляющее боль

подачи

вляется кнопкой, расположенной на сварочной

горелке . Для снижения утомляемости сварщика предусмотрены два режима управления :

большинстве

полуавтоматов мощность двигателя колеблется шинство

Управление блоками при сварке осушест

оснащено

роли

режим

ный

цикл

назначения

свароч

мыкании;

режим

длинных

швов,

когда

свароч

приводным роликом для тонкой стальной про

кания контактов кнопки на горелке и заверша

волоки,

ется при повторном замыкании этих контактов.

диаметром

1,6... 2,0

для

стальной

с

когда

момента замыкания

ный цикл начинается с момента первого замы

двумя

схемы

швов,

одним

с

применяются

с

кнопки на горелке и заканчивается при ее раз

ковыми устройствами подачи . В зависимости от

коротких

начинается

проволоки

мм, порошковой и алюми

Это позволяет сварщику снимать палец с

ниевой проволок. Рабочая поверхность роли

кнопки

ков имеет различные формы : цилиндрическую,

утомляемость .

цилиндрическую тороидальную .

с

насечкой,

Примеияются

коническую,

также

ролики

В

ряде

начала

сварки,

что

снижает

его

Предусмотрена возможность сварки точ ками

с


выдержкой

времени

горения дуги . Малые размеры блока позволяют

шестерни.


после

отечественных

механизмы

полуавтоматов

подачи

типа

CWF

разместить

его

на

механизме

подачи

внутри источника сварочного тока.

либо

-

LN -

0,6 ... 2,0 1,2 ...2, 0

-

0,6 .. .2,0

0,6 .. .2,0 1,0 .. .2,0

закрытого типа.

2 или 4

2

4

2

4

2

р оли ков

Число

LN -

1

1

Мас

механизмы фирмы

Евроразъем

ВКМ-02

вкм-оз

ВКМ-02

гор ел ок

подключения

Тип разъема для

3. Диаметр кассеты - 300 мм (для МПК-2А он равен 200мм) . 4. Комплектация роликами под диаметр и ти п сварочной про воло ки оговариваются

при заказе .

Автономн ые механиз мы включают в себя все элементы управления процессом сварки. Отдел ьный блок управле

щим и модификациями источников питания н е требуется.

2.

2,0 . . .20

1,2 .. . 16

-

0,6 . . .2,0

1,6 . . .2, 0 1,6 .. .2,0

-

1,2 . . .2, 0

механизмы открытого типа; М ПЗ и

500 (60)

2 .. . 12

1,25 ... 16

порошковой,

м/мин

(%) мм

стальной

подачи,

ток (П В), Л

программируемый для ответственной сварки .

Примечания. Г , М ПО

42 , перем е н ное

авто номный

пер ем ен ное

29 ,

по стоян но е

48,

питания , В


LN 542(742)

автономный

компактный

МПК-2А

авто номн ый

МПЗ-4А

автономный

МПЗ-2А

МПО-4

мпо-з

МПО-2

Тип

проволоки

Скорость

мехаи из мо в подачи з авода «Эл е ктр и к

Сварочный

Диаметр

4.28. Технические ха р а ктер и сти к и

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ДУГОВОЙ И ЭЛЕКТРОШЛАКОВОЙ СВАРКИ

4 .5.2.4.

КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ

все подвижные элем енты защишены от брызг,

ПОЛУА ВТОМАТОВ

пыли . Недостаток состоит в ограничении зоны

Полуавтоматы поставляются в комплекте, состоящем

из

механи зма

подачи,

горелок

со

шлангами, источника сварочного тока, системы

подачи газа, блока управления, соединитель ных проводов . В ряде случаев этот комплект дополняется

транспортными

устройствами,

автономными системами водяного охлаждения .

В табл.

4.29

приведены технические характе

ристики полуавтоматов завода «Электрик». По конструктивному исполнению (ком поновке) они подразделяются на: однокорпусные

-

187

их механизм подачи

обслуживания, равном длине шланга горелки

(3 . . .4

м) . Такие полуавтоматы используют на

стационарных рабочих местах. К ним относят

ся п олуавтоматы ПДГ-165-1 , ПДГ-2510 завода «Эл ектри к» ; стационарные

-

полуавтоматы

меха

низмы подачи размешаются на верхней крыш

-

ке источника сварочного тока, на турели

ройстве,

допускающем

его

вращение

уст

вокруг

вертикальной оси . При необходимости меха низм подачи может бьпь снят н перемещен на

и блок управления размещаются в одном кор

необходимое

пусе с источником сварочного тока. Преиму

исполнения является полуавтомат ПДГ-525-3,

ществом

показанный на рис.

такого

исполнения

является

то,

4.29. Технические характеристики

Тип

Напряжение питания,В

ПДГ-164-2

пусной) ПДГ-2010 (однокор-

380

пусной)

ПДГ-2510' пусной) с ВДУ-251 ПДГ-252

ПДГО-5010 с ВДУ-505

ПДГ-525" с ВДУ-505

• ПДГ-2510 -

М асса

проволоки

подающего

стальной

меха низма

(%)

порошковой,

источника,

мм

кг

0,8 .. . 1,2

-

200 (60) 125 ( 100)

0,6 .. . 1,2 -

3

х

380

Габаритные размеры (ширина х длина х высота) подающего механизма источника, мм

х

50

160 300

х

х

525 525

х

300 400

60

300

х

545

х

550

90

380

х

840

х

780

168

470

х

910

х

810

16 (МПЗ-2А) 150

230 490

х

590 710

х

420 940

16 (МПЗ-3) 150

202 490

х

580 710

х

590 935

х

700 760

х

650 760

х

l.Q

0,8 .. . 1,4

ПДГ-2511"

с ВДУ-3010

Диаметр

315 (32) 250 (60) 190 (100)

(однокор-

такого

4.69.

ток (ПВ), А

160 (60) 120 (100)

(однокор-

ПДГ-3010"

Сварочный

220

ПДГ-165-1

Примером

полуавтоматов, выпускаемых заводом «Электрик»

160 (32) 90 (100)

с ВДГ-164

с ВДУ-251

что

расстояние .

315 (32) 250 (60) 190 (100)

-

315 (60) 245 (100)

0,6 ... 1,6

16 (МПЗ-2А) 195

230 545

х

-

500 (60) 385 (100)

1,6.. .2,0 1,6. .. 3,0

15 (МПО-4) 300

350 700

х

500 (60) 385 ( 100)

1,0.. .2,0 (0,8 - заказ) 1,0.. .2,0

16 (МПЗ-4) 300

230 700

х

х

х

х

х

х

х

х

х

х

х

420 940 420 940 260 900 440 900

с возможностью оснащения пристав кой для сварки в аргоне неплавящимся электродом

. .. ПДГ-2511, ПДГ-ЗОJО и ПДГ-525-4 комплектуются по выбору заказчика подающими механизмами МПЗ-2А, МПЗ-4А или МПК-2А ; ПДГ-525-2 - механизмами открытого типа МПО-2(-З) .

и четырехроликовым механизмом подачи проволоки

Глава

188

Рис.

4. ДУГОВАЯ

4.69. Полуавтомат типа

Полуавтоматы механизмом

с

подачн

И ЭЛЕКТРОШЛАКОВАЯ С В А Р КА

ПДГ -525-3

транспорти руемым

располагаются

вблизи

рабочего места на расстоянии

10.. .20

точника

зав и с и м ости

сварочного тока .

В

м от ис от

транспортируемой массы эти устройства име ют колеса для перекатывания или рукоятки для

переноски .

Удобна

компоновка

ПДГ -164-2

(рис.

4.70),


тока

типа

полуавтомата

в

котором

ВДГ -164

и

типа

механизм

подачи транспортируются на тележке.

Полуавтомат типа ПДИ-304 предназна чен для импульсно-дуговой сварки алюминия,

его сплавов и

высоколегированных сталей

в

аргоне . Он состоит из механизма подачи про волоки,

комплекта

ного

пульта

и

типа

ВДГИ-302 .

сварочных

комплектуется

Сварочные

горелок ,

вынос

выпрямителем

горелки

имеют

сменные каналы из полиамида, обеспечиваю щие

равномерную

волок диаметром

подачу

1,6 и 2,0

Обеспечивается сплавов толщиной

315

алюминиевых

про

мм .

сварка

2 . ..20

мм

алюминиевых на токах

60 . ..

А . ДЛЯ каждого сварочного тока должны

быть выбраны оптимальные частота и энергия импульсов. Частоту

на токах до

100 А .

50

Рис.

источник

ГЦ следует применять

4.70.

Полуавтомат ПДГ-164-2

ДЛя оптим альной э н ерг ии имп ульс ов ха рактерны

монотонное

г удение

ду г и ,

мелкока

пельный перенос металла и почт и полное от

сутствие разбрызгивания. Полуавтоматы пр я ми тел я м и. полуавтоматов

с

и н в е рто р н ы м и

Параметры та ко го

вы

отечественных

рода

приведены

в

таБЛ.4.30 .

Зарубежные гамму

фирмы

полуавтоматов

с

создали

широкую

компактными

торными выпрямителями на токи

инвер

100. . .630

А,

которые обладают лучшими технологическими характеристиками

и

возможностями,

чем

тра

диционные полуавтоматы .

1.

Управление

процессом

сварки

с

по

мошью микрокомпьютера I! комбинации с мощ ными быстродействующими

транзисторными



189

полуавтоматов с инверторными выпрямителями Масса механизма

Сварочный ток


Тип

(П В) , А

питания, В

(%)

Диаметр

подачи

Предприятие-

проволоки , мм

Масса

изготовитель

источника, кг

ПМ-3 с

ДС-250 ПМ-3 с

ДС-400 ФЭБ-ОIМ с

ФЭБ-200М ФЭБ-02 с ФЭБ-350М

250 (40)

0,8.. .1,2

380

400 (60)

0,8.. . 1,6

220

200 (40)

0,8.. .1,2

12

380

350 (40)

0,8. . .2,0

П

3.

источниками позволяет регулировать парамет ры

режима

на

в

220

всех

стадиях

перехода

капли

32

НПП «Технотрон»

(г. Чебоксары)

в

45 НПП «ФЭБ»

23

(г. СанктПетербург)

45

В ряде полуавтоматов для обеспече

ния стабильного повторного зажигания дуги


предусмотрен сброс последней капли с элек

повысить качество сварки. Блок программиро

тродной проволоки за счет подачи импульса

вания

тока при выключении дуги . Это позволяет в

чере з дугу

в

сварочную

дает


сварщику

достичь

сварке

обеспечивает

и

свободу

ванну

даже

хороших

выбирается штучным

условий

способ

по

сварщику


применения .

сварки :

электродом;

неопытному

результатов

опытному

программирования

специальных

и

ручная

для

Сначала

дуговая

газоэлектрическая

пла

вящимся электр одом ; импульсная . После пред варительного щине

введения


данных

о

материала,

диаметре проволоки, составе газа

типе

и

тол

материале

-

и

компьютер

выбирает сварочные параметры, которые наи

конце сварки иметь заостренный торец прово локи , что является предпосылкой для хорошего повторного зажигания дуги.

4.

Индуктивность в зависимости от ус

ловий сварки (материал и диаметр электродной проволоки, состав защитного газа) регулирует ся . Плавная регулировка индуктивности позво ляет дуги,

выбрать

оптимальные

снизить

условия

разбрызгивание

и

горения получить

плавное формирование шва. При переходе на

лучшим образом подходят для данной задачи .

проволоку большего диаметра индуктивность

Ключом для синергетической сварки являются

должна быть увеличена. При возрастании ин


и

дуктивности дуга горит « м я гч е» , с малым раз

сварочного тока (скорости подачи электродной

брызгиванием , обеспечиваются большая глу

проволоки). Можно отрегулировать сварочные

бина проплавления

параметры во время сварки, не нарушая синер

шва с мелкой чешуйчатостью. При уменьше


гетического эффекта. сварочных

программ.


Память хранит до Кроме

может применить любую из

100

того,

сварщик

20.. .40

готовых

Инверторные

выпрямители,

управ

ляемые компьютером, обеспечивают стабиль ное

быстрое

зажигани е

дуги,

минимальное

разбрызгивание и высокую стабильность дуги . Продолжительностью зажигания является про межуток от момента касания электрода детали

до момента достижения стабильного процесс а сварки.

времени

Благодаря двукратному уменьшению

(высокой

скорости

нарастания

сва

плавная конфигурация

нии индуктивности дуга становится «жестко й»,

разбрызгивание увеличивается, шов имеет уси ление с резким переходом к основному металлу.

стандартных программ .

2.

и

5. ность

Двухрежимная

сварщику

измеиять

сварка режим

дает

возмож

между двумя

заранее установленными уровиями: малый ток

большой ток

-

-

нажатием на кнопку горелки . Эта

функция позволяет быстро переходить с режима на режим при сварке в различных пространст

венных положениях. Она очень эффективна при сварке соединений , собранных со значительны ми зазорами . Участки с большим зазором вы

рочного тока) инверторные выпрямители обес

полняются на малых режимах , а там , где зазоры

печ ивают з аж и га н и е дуги с первого касания .

маленькие, сварочный ток увеличивается.

Глава

190 4.5.2.5.

4. ДУГОВАЯ


СВАРОЧНЫЕ АВТОМАТЫ

Самоходные

ОБЩЕГО ПРИМЕНЕНИЯ

принято

называть

оборудования

аппараты,

гамму самоходных

автоматов для

предназна

низированной подачи электродной проволоки и перемещения дуги вдоль оси шва.

Автоматы, снабженные устройством для ходными.

вдоль

оси

шва,

именуют

само

Подвесные автоматы закрепляются

на станке , а свариваемое изделие перемещает

ся , вращается со сварочной скоростью враща телями-манипуляторами .

Сварочными тракторами называют аппа раты,

перемещающиеся

свариваемому

непосредственно

изделию

или

по

специальному

рельсу.

Основные узлы и агрегаты сварочных ав томатов следующие:

механизмы подачи электродной про волоки или ленты;

токоподводящие

устройства

(мунд

штуки, горелки); механизмы

системы


настроечных перемещений электродов относи

характеристики приведены в табл.

устройства для размещения электрод-

сварки

под

4.31.

дуговой сварки под флюсом и состоит из сле

дуюших основных узлов : собственно свароч ной

головки,

содержащей

механизм

подачи

проволоки с прав ильным устройством, токо подводящий мундштук и устройство для защи

ты зоны дуги флюсом ; механизма регулировки мундштука

поперек

линии

шва;

подъемного

механизма, позволяющего осуществлять меха

низированное перемещение подвесной свароч

ной головки на вертикальной штанге; флюсо

аппарата,

снабженного

устройством

флюсоотсасывающим

эжекторного

типа;

самоходной

тележки велосипедного типа, на которой за креплены узлы автомата и которая служит для

перемещения его вдоль линии сварки с рабочей и маршевой скоростями. Маршевое перемеще автомата

двигателя.

осуществляется

Регулировка

от

отдельного

скорости

сварки

и

скорости подачи электродной проволоки сту выполняется

подбором

сменных

шестерен .

ного материала (проволоки или ленты);

Автомат выпускается в двух исполнени

флюсовая аппаратура;

ях: на

газовая аппаратура;

мителем типа КИУ-501; на

самоходные тележки;

ется сварочным выпрямителем типа КИУ -1201.

системы управления (пульты, шкафы

управления); Автоматы комплектуются из унифициро ванных узлов , имеющих определенное функ циональное назначение, что позволяет соби рать автоматы в различных компоновках.

Автоматы общего применения классифи цируются:

по способу защиты сварочной дуги

-

под флюсом; в защитных газах ; универсаль обеспечивающие

сварку

несколькими

способами; по числу электродов

-

ные с общим источником питания дуг (сварка ные с раздельными источниками питания дуг ;

-

для сварки и наплавки;

по типу плавящихся электродов

-

для

сварки проволоками или лентами .

Главным

параметром

автомата

считать величину сварочного тока .

А комплектуется сварочным выпря

1000

А комплекту

Назначение автомата АД-320

-

однодуго

мм под флюсом . Применение двигателей

постоянного тока обеспечивает возможность плавной регулировки

тродной

проволоки

и

скорости

скорости

подачи

элек

сварки.

Это

позволяет использовать автомат в высокоавто матизированных установках и линиях,

обходимо периодически

где

не

перенастраивать ре

жимы сварки .

Автоматы типов А-1412 и АД-321 рас считаны на двухдуговую сварку под флюсом. Они позволяют повысить скорости сварки в

1,5 - 3 одноэлектрод

расщепленным электродом) и многоэлектрод по назначению

500

вая сварка электродной проволоки диаметром

2.. .5

источники сварочного тока .

ные,

завод

выпускает

Автомат А-1416 предназначен для одно

пенчатая,

тельно шва;

сварки

флюсом и в защитных газах. Их технические

ние

или

для

Каховский

электросварочного

ченные для автоматической сварки, Т.е. меха


автоматы


Сварочными автома

Общие сведения. тами


раза по сравнению с однодуговой свар

кой под флюсом. Автомат содержит комплект из двух головок, смонтированных на оси об щей траверсы , подвешенной к механизму вер тикального перемещения. Автоматы комплек туются

двумя


выпрямителями

типа КИУ-1201, рассчитанными на ток

1250 А .

В автомате АД-321 вертикальное и попе принято

речное перемещение сварочной головки осу ществляется с помощью электроприводов.

ОБОРУДОВАНИЕ для ДУГОВОЙ И ЭЛЕКТРОШЛАКО ВОЙ СВАРКИ

4.31. Технические

191

х ара ктер и сти ки самоходных автоматов дл я сварки под флюсом и в защитных газа х

Техн ические

А-1416

ха ра ктер истики

Номинальное

АД-3 20

А- 1 412

напря-

жение питающей сети

частотой

50

380

ГЦ, В

500 (60)

Номи нальный с вар оч-,

ный ток ( ПВ), А

(%)

1000 (100 ) 1


пров олоки , мм

Диапазон ния

1250

1250 (100)

Число электродов Диаметр

АД- 3 21

х

2 ( 100)

2

2,4

3. .. 6

3 ... 5

47 .. .509

14,9... 583

14,9 .. .553

12.. . 120

12.. .250

6,6.. .257

1,2 ...2; 2 .. .5

2 . ..5

регулирова-

скорости

подачи

проволоки , м/ч Диапазон ния

регулирова-

скор о сти

с в арки,

Верти кальное

пер е-

м/ч

меще н ие

свароч н ой

голов к и :

250

ход, мм

с корость, м/ч Поперечное щение

400

0,49

29

0,49

24

75

200

75

200

7,2 .. .2,8

-

7,2 . .. 57

25

22

переме-

с варочной

го-

ловки : ход , мм

скорость, м/ч Маршевая

-

скоро сть

950

перемещения , м/ч Флюсоаппаратура:

вмести мость, дм'

25

22

расход воздуха, м /ч З

30

Масса, кг :

295

головк и

260 .. .700

исто ч н и ка

Габаритн ые головки , мм

размеры

960

х

860

х

Общая

1860 865

Подвесные автоматы. При сварке и на

х

800

350

1900 х

Общая

700

1565 1388

х

800

х

1820 1120

х

1900

820

х

1750

сварочного оборудования еще различного рода

плавке разнообразных изделий, таких как цилин

ман и пуляторы, канто ватели, служащие для креп

дрические сосуды, валы, трубы и многие другие,

ления и поворота свариваемых изделий .

в серийном и массовом производстве использу

Технические характер и стики выпускаемых

п од вес ных

ются преимущественно стационарные подвесные

автом атов,

Каховским

сварочные автоматы. Они входят в состав уста

электросварочного оборудования, приведены в

заводом

новок, включающих в себя кроме собственно

табл .4 . 32 .

Глава

192

4. ДУГОВАЯ

4.32. Технические Технические характеристики


характеристики подвесных автоматов Ад-зз:

A·1406

Номинальное напряжение пи-

тающей сети частотой

380

50 Гц, В 500 (60); 1000 (100)

Номинальный сварочный ток (ПВ), А

гдсюот

(%)

1000 (100)

1250 (100) 1

Число электродов Диаметр электродной

прово-

ЛОКИ,мм:

сплошной

порошковой

1,2... 2; 2... 5

4,0 ... 6,0

2... 3

3... 6,0

-

0,5... 1,0

-

17... 553

5... 230

32... 583

500

400

100

30

24

-

40

55

40

Толщина ленты, мм Диапазон регулировки скорости подач

Вертикальное

3... 5


сварочной головки: ход, мм

скорость, м/ч Флюсоаппаратура:

вместимость, дм'

расход воздуха, м

3/ч

20 195

295

280

1010 х 890 х 1725

1090 х 860 х 2350

1680 х 1050 х 1845

Масса головки, кг

Габаритные размеры головки, мм

Наиболее универсальным является авто мат типа А-1406. Основное его назначение

-

так и порошковым. При наплавке ленточным


обеспечиваются

максимальная

сварка и наплавка проволочными электродами


под флюсом или в защитных газах тел враще

стия основного металла в металле шва.

ния.

Вертикальное

головки



поперечное перемещение

сварочной

от электропривода,

-

а

500 А с выпрямителем КИУ-501; 1250 А с выпрямителем КИУ 1201.

40

валы

малых

начиная

от

мм и выше. для того чтобы можно было

наплавлять тела вращения, автомат используют в комплекте

со

специальным вращателем

сварочным

вы

Подвесная головка типа ГДФ-1001 слу жит для дуговой сварки плавящимся электро

мм можно на

диаметров:

уча

прямителем типа КИУ-1201.

на

Благодаря применению тонких электрод плавлять

доля

Поверхность наплавленного слоя гладкая, Автомат комплектуется

ях: на

1,2

минимальная

не имеет пор, трещин и других дефектов.

вручную.

Автомат выпускается в двух исполнени

ных проволок диаметром

и

или

устанавливают на станке.

дом под флюсом поворотных стыков труб диа метром

мм из низколегированных

500... 1420

сталей для нефтегазопроводов и входит в со став


полевой

автосварочной

установки.

При сварке поворотных стыков сварочная

головка закреплена неподвижно, а собранные

Подвесной автомат АД-231 предназна

под сварку трубы вращаются с помощью роли

чен для наплавки под флюсом сплошной и

кового или шпиндельного вращателя. Головка

порошковой электродной проволокой, а также

снабжена копирными роликами для поддержа

ленточным электродом как сплошного сечения,

ния постоянства «вылета» электродной прово-

ОБОРУДОВАНИЕ для ДУГОВОЙ И ЭЛЕКТРОШЛАКОВОЙ СВАР КИ

193

локи И обеспечения точного направления дуги

исп ользованием одн о го трехфазного двигателя

по линии стыка.

для ме хани змов п ере м ещения трактора и пода

Головка выпускается в комплекте со сва

рочным выпрямителем КИУ-1201. Автоматы

для

дуговой

сварки

трак

входят: самоходная тележка ; м ех ан из м подачи

электродной проволоки ; механизм ы настроеч

ных перемещений; флюсовая аппаратура; газо вая ап паратура (есл и трактор предназначен для сварки в защитных газах); си стема управл ения; источник свар оч ного тока. Технич еские харак теристики автом ато в тракторного ти п а приве

4.33 .

Сварочный трактор при сварке переме щается по поверхно сти свар и ваемых детал ей

з в оля ет

от

одного шва

проволоки .

Нали чие

одного

к другому

сварочный

трактор транспортируется сварщиком. П оэтому

в числе главных требований к его конструкции

-

н астроечно

регулировать

скор о сти

свар ки и подачи электродной проволоки. Оба мех а низма см о нти р о в а ны с электр одв и гател е м

в один блок, который является несущим корпу сом для в сего трактора .

Универсальность трактору придает ком

плект сменных узлов и деталей. Направл ение его по шву в большинстве случаев осуществля ется самокопированием , одна ко пр едусмотрена возмо жно сть ручного напр а вл ен и я трактора по

указ ателю и направляющей ли нейке . При сварке внутренних кольцевых швов

или по ле гком у перен о сном у рельс овом у п ути .

Часто


двигателя с постоянным числом оборотов по

торного типа. В состав сварочного трактора

дены в табл .

чи

тра ктор движет с я по сосуду со скоростью , рав

ной окружн ой скорости его вращения в обрат но м направлении . Благодаря этому он фактиче

компактн ость и небольшая мас с а . Этому тре

ски стоит на месте , а с осуд движется под ним с

бованию отвечают сварочные автоматы ти по в

заданной скоростью . Точно уравнять скоро сти

АДФ-I003 0 (завод « Электрик») (рис.

движения

KA-ООl

4.71)

и

(Каховский завод эл ектросварочного

оборудования),

являющиеся

модификациями

сварочного трактора ти п а ТС-l 7. Уменьшение

(45 .. .50 кг)

и

массы

его

Тип

трактора

ТС-17

дости гается

сосуда сложно,


поэтому

несколько

мень шей и он как бы отстает от сосуда. Это отставание

трактора

модификаций

4.33.

трактора и

скорость

ком п енсиру ется

периодичес кими

остановками сосуда без остановки трактора и без нарушения процесса сварки .

Технические характеристики автоматов тракторного типа

Защитная


с реда

питания , В

Сварочн ый ток (ПВ),

А (%)

Масса тра ктор

источник '

Габаритные размеры ( ширина х длина х высота) трактор

кг

Изготов итель

.мм

источник

АДГ-515 с ВДУ-50 5

Защитный газ

АДФ-1 202 с

ВДУ-12 02

450 700

1250 ( 100)

78 540

450 х 111О х 770 685 х 1000 х 885

50 380

ВДМ-1 201-2

KA-ООl с КИУ-1201

х

800 х 600 760 х 900

56 300

АДФ-10030 с

3

х

500 (60) 385 (100)

х

345 х 900 х 550 660 х 1000 х 830

ВДМ-1201-2 иРБ

7 - 10497

г. СанктПетербург

Каховский

380 540 х 360 х 740 1000 х 880 х 660

Флюс

1000 (100)

завод электросвароч-

ного оборудования

46 АДР-I003 с

Завод « Электрик»,

Завод

540 х 360 х 740 660 х 1000 х 830

«Искра» ,

г. Первоуральск

Глава

194

4.

ДУГОВАЯ И ЭЛ Е КТРО ШЛ А КО ВАЯ СВАРКА

Р и с.

и

скорости

4.72. Автома т АДГ-5 1 5

сварки

пла в ная .

А втоматичес кая

система регули ро в ки частоты вр ащ е н и я д ви г а

телей позволяет жестко стабилизиро вать вы бранные скорости . Автомат

комплектуется

тиристор н ым

сварочным выпрямителем ВДУ -505 .

Автомат типа АДФ-1202 служит дл я од нодуговой сварки под флюсом на постоянном токе

электрод н о й


ди а м етр ом

мм. Он комплектуется тиристорным сва

2.. .6

рочным выпрямителем ти п а ВДУ - 1202 с «же Р ис.

4.71. Автомат АДФ-I0030

Одномоторные

автоматы

сткими »

имеют

упро

щенную э л е ктр и ч е с к у ю с хему управ ления , что


необходим ую

э к с п л у ата ц и и

автоматов

ях ,

при

например

в

сварке

н адежность

при

м онтажных у сл о в и

м остовых

кон стр ук

ций . В эти х случая х авто маты компле ктуются выпрямителями т и п а ВДМ-1201-2 с балл аст ными реостатами .

Сва ро чные автоматы тракто рного ти

2,0

и

3,0

осуществлять

сварку

как

ле и , так и вне ее на расстоянии до струкция тракторов д а ет тировать ние

60

в

поперечном

и

по

внутри

ко

200

мм . Кон

в о зможно сть н аправлении

эл е ктр од а относительн о с тык а

в

коррек положе

п р ед елах

мм . Для при вода трактора пр именен дв ига

тель сер. КПА мощн остью механизма

подачи

60

В т, а дл я при вода

эл е ктрод н о й

пр овол оки 90 Вт. 4.72) предназна

дв и гател ь той же сер . м ощн остью Автомат АДГ -515 (р ис .

чен для сварки в з а щ и т н ы х газах эл е ктр од н ы м и

проволоками диам етро м

1,2. . .2,0

мм . Регули

ро в ка скорости подачи эл е ктрод н о й проволоки

внешними

характери

сварке проволокой

диаметром

мм примен яются система управлен ия

пр оволоки

от

нап ряжения

д уг и

и

« ж е ст к и е »

внешние х а р а кт е р и ст и к и сварочного выпрями

теля , а д и ам етр о м > 3 мм

-

система управления

с зав и с и м ой скоростью подачи проволоки от напряжения д у г и и « к р уто п ад а ю щ и е» внешние характеристики сварочного выпрямителя .

4.5.2.6. С ПЕ ЦИАЛ Ь Н ЫЕ Авт омх ТЫ

сварки стыковых и у гл о в ы х соединений . Трак зволяют

падающими

При

с независимой скоростью подачи эле ктрод н о й

п а АДГ-5 15 и АДФ-1202 п ред н аз на ч е н ы дл я .то р а перемещаются по рельс овому пути

и

стиками .

При массовом и круп н ос ери й н о м произ водстве ,

когда

сва риваются

различ ные

моди

фикации и зделий, широко применяются робо тизированные комплексы .

Для сварки однотипных изделий, когда не требуется ч астая исполь з овать

м ост ь

которых

Применение сварки

переналадка, целесообразно

специальные

автоматы ,


установки

о п р а вд а н о,

если

дл я

ниже

стои

роботов .


э к о н о м и тс я

зарплата

как миним ум д в у х сварщиков .

Специ альные автоматы создаются с ши роким

использован ием ун ифицированных уз

лов и в то же врем я и м еют ряд быстродейст-


195

вующих устройств , предназначенных для вы

рядке и т.д. Для того чтобы защитить лазер и

полнения вспомогательных операций : подвода

оптическую

и отвода сварочной головки, копирования ли

оснащен дымоотсосом .

нии шва, движения головки по определенной траектории и т.п .

вышают сварке

производительность,

продольных

наружных

3 - 4

раза по

например , и

задымления ,

автомат

повысить

надежность

отопительны х

радиаторов и сэкономить труд пяти сварщиков .

Машина для стыковой сварки концов

при

внутренних

от

Применение автомата позволило су шест венно

Специальные автоматы в

систем у

рулонов

лент

при

производстве

труб.

На

швов труб большого диаметра (автоматы типов

станах высокочастотной сварки труб диамет

А-I448 и А-1373 разработки ИЭС им . Е .О. Па

ром

тона).

го производства необходимо сваривать концы

Ниже

даются


танных

примеры

сварочных

Институтом


автоматов ,

сварки

20... 114 мм

для поддержания непрерывно

лент (штрипса) толщиной

мм . Стыкуе

0,8... 6

разрабо

мые в стыкосварочной машине концы рулонов

России

должны быть сварены с полным проплавлени

(ИС)

(г. Санкт-Петербург).

ем стыка и минимальным усилением шва как с

Автомат для сварки труб радиаторов

наружной , так и с обратной стороны стыка.

работает в линиях по производству отопитель

Разработана технология сварки в СО 2 проволо

ных радиаторов. Радиаторы изготовляются из

кой диаметром

стальных труб диаметром

мм, которые вва

зазору. Выбраны оптимальные зазоры в стыке

риваются кольцевыми швами в уголки толщи

и глубина канавки в медной подкладке, обес

ной

3 мм

и длиной до

22

1,5 м ,

а затем проводится

сварка четырех продольных швов . Радиаторы

1,2

мм по гарантированному

печивающие усиление шва

:::;0,8

мм. Институ

том сварки России совместно с Электросталь

обеспечивают высокую теплопередачу и долж

ским

ны обладать высочайшей надежностью и гер

дана

метичностью сварных

линию трубосварочного стана ; она обеспечива

швов , так как

устанав

заводом

тяжело го

стыкосварочная

машиностроения

машина,

соз

встранваемая

в

ет предварительн ую обрезку, стыковку и свар

ливаются в жилых помещениях .

Для обеспечения минимальных разогрева

ку концов леит .

Установка для наплавки тел вращения

и коробления изделия применен способ сварки плавящейся электродной проволокой диамет

износостойкой

90 % AI и 1О % СО 2 • рочный ток 160... 180 А, напряжение 16...17 В, время сварки одной трубы 7 с .

Сва

тродуговая

дуги

валов, роликов износо- и коррозионно-стойкой

ром

1,0

мм в смеси

сталью

сталью.

наплавка

Известно ,

рабочих

что

элек


наиболее эффективн ый и распростра

-

Важнейшим условием полной автомати

ненный способ увел ич ен ия срока службы по

зации сварки труб с трубными досками являет

добных деталей. Так, ролики типа МНЛЗ , при

сенсором

меияемые в машинах непрерывного литья заго

для отыскания центра трубы и автоматической

товок, должны иметь твердость рабочей по

ся

оснащение


аппарата

ориентации горелки перед сваркой. В разрабо

верхности

танном автомате типа АДГ-250 дЛЯ этой цели

наплавленном

применены лазерный излучатель и фотоприем

~12

%,

32...55 HRC; металле

Автомат представляет собой сварочный трактор, обеспечивающий продольное и попе

должно


толщина упрочняющего слоя должна

находиться в пределах

ник отраженного луча.

содержание хрома в

роликов

-

3.. .4

мм, а стойкость

обеспечивать разливку ~ 1 млн . Т

стали.

Совместно с ОАО «Уралмаш» (г. Екате

речное перемещения сварочной головки отно

момент определения

ринбург) ИС России разработал технологию и

фотоприемником внутренней окружности тру

установку типа У -95 для наплавки плавящейся

бы поступает команда на включение процесса

электродной проволокой в защитных газах .

сительно ряда труб.

сварки

и

вращение

Микропроцессорный

В

горелки блок

вокруг

Наплавка выполняется проволокой марки

трубы .


про

Св-08Х 17ГС

граммирует число труб, шаг, диаметр трубы и

ток

ряд параметров режима.

наплавки

С целью уменьшения короблений может быть

выбран

нужный

алгоритм

пошагового

перемещения горелки от трубы к трубе середины

к

краям

изделия ,

в

-

шахматном

от по-

400

диаметром

1,6

А, напряжение дуги

22

мм.

Сварочный

35

В , скорость

м/ч , частота колебаний

0,9 Гц, 7 мм. Наплавка произво 90 % AI + 10 % СО 2 • Для

амплитуда колебаний дится в смеси газов

обеспечения максимальной производительно сти наплавленного металла при минимальной

Глава

196 доле участия

основного

4. ДУГОВАЯ

металла

новая


ЭШ С продольных швов цилиндриче

техно

логия предусматривает поперечные колебания

ских сосудов ;

ЭШС

дуги и синхронные с ними изменения свароч

ного тока . В разработанной установке заложе ны следующие режимы наплавки:

сварки

по «винту» (ролик вращается, а суп порт устан овки со сварочной головкой пере мещается с малой скоростью, обеспечивающей шаг

8.. .9 мм/об .); наплавка

по

кольцу с

шаговым

сме

наплавка изделия по образующей .

130... 500

мм, длина до

2,5

м), а также

до нескольких часов, особое внимание при установки

обращено

на

Существует много других установок дЛЯ использованием

наплавка

роликов

из

наплавленного

слоя

твердость

содержание хрома

12,5.. . 13,5 %;

краскокапиллярный и ультразвуковой методы

контроля показывают отсутствие дефектов по линии оплавления и в зоне термического влия

ния .

Автомат типа АДСД-300 для двухдуго вой сварки продольных швов конических ко

лонн работает в составе агрегата для гибки конических обечаек длиной до

3. ..6

проволок ,

мундштуков

и

др . ,

пла

разли

ции основных и вспомогательных операций и другими характери стиками . Все они имеют ряд общих х арактер н ых

конструктивных особен

ностей, определяемых:

вертикальным или близким к верти

12


м с толщи

мм . Головка автомата имеет

шарнирное крепление и снабжена копирным роликом , входящим В разделку кромок и обес

значительными

размерами и массой свариваемых изделий ;

стали

24ХIМФ. Обеспечиваются необходимые пара

ной стенки

эл е ктр одн ы х


Сейчас в ОАО «Уралмаш» эксплуатиру

метры

или

крупногаба

кальному положением шва;

ются три установки типа У-95 , на которых

50. . .52 HRC,


сечения

ритных деталей большой толщины .

на

дежность узлов.

про водится


большого

чающихся уровнем механизации и автоматиза

что время непрерывной наплавки составляет от проектировании


стин ,

Учитывая значительные размеры роликов

1


ЭШС и наплавки разнообразных конструкций с

щением после завершения одного оборота;

(диаметр

проволочными

кольцевы х швов ;

необходимостью ной

ванны

в

зазоре

удержания

между

свароч

соединяемыми

кромками ;

повышенными

требованиями

к

на

дежности оборудования , в том числе при дли тельной работе. Независимо от разнообразных конструк тивных особенностей установок они укомплек тованы

следующим

оборудованием:

свароч

ным , к которому относятся источник питания и

сварочный апп арат с при борами управления и регулиров анием

процесс а ;

вспомогательным ,


предназначенным для

и

уста

новки и перемещения изделия перед сваркой

печивающим точное направление обеих дуг по

или в процессе выполнения шва, а также об

линии стыка. Диаметр электродной проволоки

служивания зоны сварки; оснасткой для при

1,2

мм , скорость сварки

2 м/мин.

Автомат ком

нудительного

плектуется двумя сварочными выпрямителями

также

типа ВДГ-303.

рочными


системой

металла шва,

охлаждения;

приспособлениями,

а

сборочно-сва

позволяющими

осуществлять быструю и точную сборку заго

4.5.3. ОБОРУДОВАНИЕ для

эше

товок, удерживать их в требуемом положении

К оборудованию дЛЯ ЭШС предъявляют множество разнообразных требований, так как на условия выполнения сварки влияют качест

во и точность сборки, необходимость одновре-

во время работы и предотвращать или умень

шать при этом деформации и внутренние на пряжения в свариваемых изделиях.

Вместе с те м,

на многих предприятиях

выполнения большого числа операций

возникает необходимость единичного или мел

и т.п , Поэтому предприятия, предусматриваю

косерийного изготовления изделий , в которых

. менного

щие применение ЭШС при изготовлении про

отдельные сварные соединения целесообразно

изводимых ими изделий, создают участки, ос

выполнять с применением ЭШС . Однако, при

нащенные комплексом сварочной аппаратуры

нимая во внимание единичный х арактер таких

и

работ, создавать участки, оснащенные специа

вспомогательного

прииято

называтъ

оборудования,


которые

установками.

Так, на ряде заводов действуют установки для:

лизированными имеет смысла.


установками ,

не


в этом случае существует возможность использовать

для


таких

вых

щвов,

если

изготовитель

197

считает

нецеле

сообразным применять для этого дуговую мно

соедине

ний имеющееся на заводе сварочное оборудо

гопроходную сварку под флюсом в узкую раз

вание,

делку.

которое

может

быть укомплектовано

отдельными приспособлениями, необходимы

Установка для эше продольных швов.

мидляэше.

В качестве примера рассмотрим показанную на

Наиболее простыми

способами получе

рис.

4.73

установку для сварки одного или од

ния таких соединении являются методы сварки

новременно двух продольных швов цилиндри


ческих сосудов .


или

пластинчатым

Обечайка

электродом . для этого нужны источник пита

7

сосуда установлена на план

ния соответствующей мощности с регулируе

шайбе

мой

меха

жимами. Регулировочные устройства обеспе

для подачи свароч

чивают соответствующее расположение свари

характеристикой

и

низмы: в первом случае

ной

-

-

вращателя

2

и прикреплена к ней за

во

ваемого стыка в пространстве. При значитель

для вертикального перемещения пла

ной длине обечайки для фиксации ее положе

проволоки

втором

определенные

3

в

плавящийся

мундштук,

стинчатого электрода с требуемой скоростью.

ния применяют растяжки

Однако когда объем производства изде

4,

1.

К двум колоннам

расположенным на рельсовых тележках

лий, изготовляемых с применением эше, зна

при

чителен, а требования к качеству сварных со

подвещен вертикальный рельсовый путь

единений высоки, необходимо создание участ

которому движется сварочный аппарат

ков, укомплектованных специализированными

стообразный суппорт

сварочными установками .

ку рельсового

Наиболее характерными изделиями, изго

помощи

крестообразного

пути

1О

суппорта

1 О,

9,

8.

12, по

Кре

обеспечивает установ

параллельно свариваемым

кромкам . для обслуживания аппарата

8

на ко

товляемыми с применением эше, являются

лонне имеется подвижная площадка или каби

толстостенные сосуды и емкости . Для их про

на для сварщика. Часто в этой кабине разме

изводства

нужны

установка для

эше

про

щают пульт управления всей установкой, ка тушки с электродной проволокой, емкости для

дольных швов И установка для сварки кольце-

mlп НОО тих

8

4-800

канапияаиию

Рис.

4.73. Установка для

эше продольных швов

Глава

198

4. ДУГОВАЯ

флюса и другие устройства. Кабина быть

снабжена

отдел ьным ,

5

И ЭЛЕ КТРО ШЛАКО В АЯ С ВА РКА

может

независимым

от

сварочного аппарата подъемником

14

лонне установлен кран- укосина

необходи

6,

На ко

мый для обслуживания установки (снятия ап

ческие домкраты с горизо нтально й осью, пред назначенные для перемещения плит Плавящиеся м ундштуки

5

готовке зажимом

кладки. Сварочные головки

новки

13,

лом

с аппаратурой контроля и управле

ках

15

шкафы

ния, гирлянды

11

источники

питания

сварочных проводов и про

водов у пр авл е н и я, система водяного о хлажде

ния и ряд других составных эл ем ентов . Для

обслуживания установки участок должен быть оснашен

сварочным

аппаратом

для

ручной

дуговой сварки , газовой резки и пневматиче ским оборудованием. Установка

для

эше

проволочными

электродам и кольцевых швов (рис. держит вращатель

1О,

тележке

15,

16.

со

обеспечивающий враще

ние свариваемого изделия

рочного аппарата

4.74)

1

относительно сва

Последний крепится на

что облегчает его точную установ

ку относитель но свари в аемого стыка . На те

лежке крепят также катушки

12 для проволоки, корректировочные устройства 11 и 24, источ ник питания 14 и аппаратуру управления 13, а

также площадки обслуживания и другие уст ройства.

9 7,

4

крепятся к за

через изоляционные про

парата, загрузки катушки и др.). В состав уста входят также

в гори

3

1.

зонтальн ой плоскости по стенду

6

связаны с порта

установки . Они расположены на тележ снабженных выдвижной штангой

10. На 8 с электрод ной проволокой и две площадки 11 для обслу живания зон ы сварки . Тележки 7 могут пере портале имеется набор катушек

мещаться по рельсовому пути поперечной бал

ки портала при помощи ручного привода. Это обеспечивает

точную

фиксацию

аппаратов

против мундштука. Установка снабжена уст ройством для принудительного формирования шва

13,

прижимами

14

и другими приспособ

лениями.

На рис. временно

стана.

4.76

двух

Этим

показан процесс эше одно

стыков

же

станины

методом

прокатного

можно

сваривать

кольцевые швы с большой толщиной стенки, соизмеримой с диаметром кольца . В этом слу чае с помощью накладок, вырезанных из тол столистового

проката,

сечение

стыка

дится к прямоугольной форме (рис.

приво

4.77)

и

сваривается методом эше плавящимся мунд штуком .

У становка сварки кольцевых швов снаб жена также системой принудительного форми

4.5.3.1.

рования внутренней стороны шва.

Для повышения надежн ости при выпол нении кольцевых швов больших толщины и диаметра со здана устан о в к а , оснащенная двумя

сварочными автоматами. В том случае, если

откажет в работе основной сварочный автомат, он выводится и з разделки , а на его место при

помощи специальной пружины вводится в раз

делку дублирующий автомат, настроенный на сварку так же, как и первый.

Установка для сварки плавящимся мунд штуком крупногабаритных деталей . Для изго товления сварно-литых и свар но-кованых мас

сивных

изделий


оснащение

производства установкой для эше плавящим ся мундштуком .

Установка (рис.

4.75)

со стоит из стенда

для укладки и сборки заготовок и портала

9

в

ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ

связи с высокой тепловой

инерцией

шлаковой ванны требования к источникам пи тания для э ше менее жестки, чем для дуговой сварки . И сточники питания, применяемые для

дуговой сварки, могут быть использованы и

для эшс. При этом наиболее целесообразны достаточно

мошные

зволяющие

регулировать

источники их

питания ,

внешнюю

по

харак

теристику для ведения процесса эше при же сткой или пологопадающей характеристике .

эше можно проводить как на перемен ном , так и на постоянном токе. При этом сле

дует учитывать, что выбор рода и полярности тока

во

многом


степень

очистки

переплавляемого металла от вредных примесей за счет его взаимодействия со шлаком . Это

1

со

обусловлено различием схем потоков шлака и

металла в процессе эше (р ис .

4.78).

При вос

сварочной аппаратурой и другими устр ойства

ходящем потоке шлака имеет место в несколь

ми . Заготовки свариваемых детал ей

ко раз больший,

вают на чугунные плиты рались

краты

на

вертикальные

2. Кроме того,

3

12

уклады

так, чтоб ы они опи

гидравлические

дом

предусмотрены гидравли-

потока,

перегрев

чем в случае нисходящего металла

на

конце электрода .

Это приводит к появлению значительной разни ЦЬ! в размерах капель и степени их перегрева .


199

а)

'1-550+ ход 550

/1

zooo Рис.

650

zooo

4.74. Установка для эше кольцевых

швов:

1 - свариваемое изделие; 2 - роликовая опора; 3 - тележка опоры; 4 - механизм раздвижки роликов; 5 - патрон; 6 - фланец карданного вала; 7 - опорный домкрат; 8 - шарнирный поводок; 9 - планшайба; 1О - вращатель; 11 и 24 - корректировочные устройства; 12 - катушки с проволокой; 13 - аппаратура управления; 14 - источник питания сварочным током; 15 - тележка; 16 - сварочный аппарат на колонне; 17 - тяга переднего ползуна; 18 - передний ползун; 19 - балансирная подвеска заднего ползуна; 20 - штанга подвески заднего ползуна; 21 - корректор подвески заднего ползуна; 22 - распорка подвески заднего ползуна; 23 - захват-фиксаторы тележки

б)

Глава

200

Рнс.

Рнс.

4. ДУГОВАЯ


4.76. Процесс эше

Рис,

4.77. Процесс

И ЭЛ ЕКТРО ШЛ А КО ВАЯ С В А Р КА

эше массивных деталей плавящимся мундштуком

одновременно двух стыков станнны прокатиого стана

эше плавящнмся мундштуком цилиндра пресса

ОБОРУДОВ АНИЕ для ДУГОВОЙ И ЭЛЕКТРОШЛАКОВОЙ СВАРКИ

Трансформаторы ,

201

предназначенные

дл я

эш С , имеют малое сопротивление короткого

u.,.x - н а

замыкания (0,05. ..0, 15 Их . х / /Н' где пряжение холостого хода ; /н

- номинальный

ток) и отл и ча ются широким д и а п азон ом регу л и ро в а н ия жение

напряжения.

следует

под

Регулировать

нагр узкой ,

чтобы

н а п ря можно

было установить требуемый режим неп осред ственно

в

начале с в а р к и ,

поддерживать

его

в

дал ьн е й ш ем неи зменным или и зменять по ка кой-либо

Рис,

4.78. Схема

если

это требуется

по

В источниках питания дЛЯ ЭШС получи

потоков шлака 11 металла

ли распространение три способа регулир ования

в процессе эше:

б

программе,

технологическим соображениям .

б)

й)

а

-

-

п остоя нный то к при обратно й полярн ости и

напряжения под нагрузкой : изменением числа

п остоян ны й ток при пря м о й пол я рност и;

включенных витков первичной обмотки транс

персменный то к с выпрям ляющим э ффе кто м

форматора (ступенчатое регулирование) ; при

преим ущественно при о б ратн о й полярности

менением управляемых вентилей

-

тиристоров,

включаемых встречно-параллельно в цепь пер

Перегретые кап ли

п ол уч ают з н ач ител ь

вичной обмотки трансформатора ( пл ав н ое ре

ный импульс всл едст в и е пинч-эффекта , кото

гулирование) ;

рый

трансформаторов с


быстром у

п рохожде н и ю

использованием

специ альных

магнитной

комм утацией ,

капель через шл аков ую ван ну и их глубоко му

обеспечивающих плавное изменение напряже

проникновени ю в металлическу ю ванн у. В ре

ния в достаточно широких пределах .

Самое широкое применение в настоящее

зул ьтате образуется б олее глубо кая м еталл и ч е ская

ванна

х ара ктером ся тся

с

пр еим уще ственн о

затве рде в ани я .

та к и м и

ка пл ям и

радиальным

Примеси

перено

не п осред ственно

к

время получили трансформаторы со ступенча тым регулированием напряжения ( рис .

6).

фронту кристалл изации и эахваты ва ются де нд

ТШС-IООО-I ,

ТШС-IООО -3 ,

ритами .

ТШС-3000-3 .

Схема

Получаюшиеся

характер изуются

в

это м

повышенным

сл учае

швы

с одержанием

4.79, а

и

Это одно- И трехфазные трансформаторы

1000-3

ТШС-3000-1

трансформатора

показана на рис.

4.80.

и

ТШС

Для грубого регу

неметаллич ески х в ключе н и й и м алым прова

л и ро в ан ия напряжения в эт и х трансформаторах

ром . Наиболее благоприятн ы е усло в ия созда

служат три

ются при сварке н а по стоянн о м то ке обратной

Более тонко напряжение регулируют д и стан


или


токе

с

выпрям

ля ю щ и м э ф фе кто м в осн овном при обратной полярности ( с м . рис.

отпайки

от вторичной

ционно с помощью контакторов К\

енных

в

первичную

цепь

-

обмотки . К4 , встро

трансформатора.

Вместо контакторов в трансформаторе это го

4.78).

Так как при использовании переменного

типа может быть применен контроллер с огра

то к а эл е ктро шл ак о в ы й процес с протекает дос

ниченными

таточ н о устойчиво , дЛ Я Э ШС чаще всего ис

изменять напряжение без разрыва первичной

поль зуют трансформаторы . В качестве источ

цепи трансформатора .

ников

постоянно го ток а м ожно

нер аторы и ли выпрямители, в которых смотрена

во зможность

Схема

применять ге

р ег улировки

преду

вольт-ам

перно й характеристики ( ВАХ).

При сварке эл ектродам и б ол ь ш ого сече

(рис.

4.79 ,


изменения

цепь

ным св арочным током до

форматора .

Хотя

с

позволяющий

управляемыми

вентилями

в) позволяет плавно регулировать сварки ,

угла

что


проводимости

путем

у п р а вл я е м ы х

вентилей , включенных встречн о-параллельно в

ния применяют трансформаторы с номиналь

1О 000 А.

сопротивлениями ,

первичной

обмотки


транс

нач альным этап о м Э Ш С является

В источниках тока с магнитной комм ута

ду го во й п ро цесс для р ас пл авления флюса, нет

цией сварочное напряжение регулируют путем

необходимости устан авл и вать дл я это го перио

подмагничивания постоянным током ( с помо

да падающую В АХ и сточ ник а то ка, та к как

щью управляющих обмоток Wyl и Wy ll) двух

необходимый резул ьтат об еспеч и вается и при

ярм

неустойчивом дуго в ом процес се .

основного


и

магнитного

перераспределения тока

между

ними

Глава

202

4. ДУГОВАЯ

А


б С


простотой

эксплуатации .

Конст

рукция и применяемая эл е м е нтн ая база обеспе чивают

высокую

ремонтопригодность

и

на

дежность в эксплуатации .

Технические х а р а кте р исти к и выпрямителя ВДУ-l216 Номинальный

сварочный

ток, А О)

Й)

.

Диапазон

.

250 .. . 1250

.

:0;85

тока, А

Wy r

1250


Нап ряжение, В:

:1Jlb

холостого хода

.

питания

3

х

380

Диапазон изменения напря-

б)

жения питани я,

%

.

+ 10 .. .- 25

Продолжительность работы при номинальном токе,

% . ..

100

Диапазон рабочих темпераг) Ри с ,

4.79. Электр ичес к ие

схем ы с в а ро ч н ых

г) . Трансформаторы, регулируемые

магнитной

коммутацией по

TPMK -3000-1),

близки

сравнению

управляемыми

с

к

Воздушное

Габаритные размеры, мм

. ..

720 х740 х1360

Масса, кг

..

780

(ТРМК-1 000-1,

энергетическим

показателям

- 20 ... +45

..

ления до выпрямителя, м

р е гулир ов ани я напр яже ния сварк и

4.79,

.


Р ас стоя ни е от пульта уп рав-

тра нсформато ро в С различными с пособ а м и

(рис.

тур, ое

и

другим

нерегупируемым. вентилями

По

транс

150

В ы пря м ител ь представля ет собой систе му



вып рям

ленного тока параметрического типа и постро

ен

в виде шести однофазных выпрямителей,

форматоры с магнитной коммутацией надеж

включенных

нее (так как не боятся короткого замыкания и

суммированием

по

дифференциальной выходных

токов

в

схеме

с

нагрузке.

разрыва) и имеют более высокий коэффициент

Р егул ир ова н ие и стабилизация сварочного тока

мощности, но обладают пониженными дина

осуществляются

мическими свойствами .

ления.

Трехфазный пользовать

как

трансформатор

однофазный

практически любую Б А Х при управлении от компьютера или выбрать оптимальную из бан

раллельное соединение двух первичных обмо

В табл .

4.34

приведены краткие сведения

трансформаторах,

получивших

наибольшее применение при эшс. Помимо специально

ка данных и в ы п ол н ить точную настройку.

Предусм отрен а совместная

работа д вух

вы прямителей н а од ного потребителя, из кото

ток и двух вторичных .

сварочных

управ

реализовать

ис

номинальном токе . Для этого выполняют па

о

блоком

позволяет

удвоенном

можно

при

электронным

Выпрямитель

указанных

-

ведомый.

Эффективным средством улучшения ха рактера


металла

шва

и

его

трансформаторов,

механических свойств я вля етс я использование

для

могут

для сварки модул и рованного тока . В связи с

использоваться и другие универсальные источ

отсутствием серийного выпуска таких источ

ники питания .

ников

Так ,

250

разработанных

рых один ведущий , а другой

дл я

эше

металла

эше,

толщиной

до

мм может успешно применяться разрабо

танный в ЦИНИТмаше универсальный свароч ный

выпрямитель

выбирать

наиболее

ВДУ -1216 .

Он


позволяет

настройки,


применять

устройства,

которые могут быть относительно легко изго товлены

в заводских условиях.

На рис.

4.81

прив едена электрическая схема устройства для

модуляции то ка пр и э ше, предназначенного для совместного

использования с источниками

ОБОРУДОВАНИ Е дл я ДУГО ВОЙ И ЭЛ ЕКТ РО ШЛ АКО ВОЙ С В А Р К И

1-------950 - - -- ----1 f----------lчОО а)

Рис,

4.80.

С х е м а трансформатора ТШС-1000-3

203

в

56

М ас с а, к г

РЫ , м м

Габаритны е

н ость, кВ · А

разм с-

510

98 0 х69 0 х

11 50

1000 2000

1400

1 4 7 0 х 900 х

1715

170 /112

18

38.. .62

ступенчатое

Н омин альная м ощ-

3

ТШ С-l0000-1

600

960 х 706 х 780

138

СТУ Ilе ll чатое

10

5.. .46

3000

1

2200

1360x1335x1505

500 /340

с тупенчатое

48

8.. .63

3000 6000

3

1050

1 370 х 1 3 00 х 900

410

ступенчатое

4

28,5.. .41

10000

41

56

ТШС-ЗООО-З

56

46

Т ШС-З ООО- l

380

ре гу лирования

напряжения ,

1000

1

тшс -юоо-з

тра нс форматоров для эше

380 ...440

ТШС - I ООО- l

Чи сло ступеней

В

вания

Пределы регулиро-

н ении)

одн о фаз н ом испоп-

/

с ила

тока , А (в ф азе

Номинальная

Числ о фаз

вторичное

пита ющее сети

Напряжение , В :

Показатели

4.34. Типы

ОБОРУДОВАНИЕ для ДУГОВОЙ И ЭЛЕ КТРО ШЛАКО ВОЙ С ВАРКИ

205

+ 1 5В Общий вывод

Рис.

4.81.

Принципиальная схем а дл я Э ШС модул и рова н н ым током

4.5.3.2. А П П АРАТЫ

сварочн о го то ка типов В ДУ- 2 0 1 и В ДУ-1 601 . Устройств о м ожет б ыть вы полн е но в виде при ставки , подключае м о й к разъему д и ста н ци он ног о управления в и сто ч н и к е св арочного тока, или

к ак

д о пол нител ьная

плата,

разм е щ а е м ая

внутри ист о ч н и ка.

Основным мул ьтивибратор ,

эле м е нтом

n

ром

модуляци и

для

частоты

и

с хемы

в ыполненный

рах т1 и

является

на транзисто

н апряжения .

И зменение

м од уляции тока осуще

R3

ствляется переменными рези сторами

и

R5

( пла вн о) и п ере кл юч ател е м В 1. Время им п ул ь са оп редел я ется выражени

ем /н =

(R 4

+ Rs)C, где

С - эл ектри ч еск ая ем

кость конденсатора С3 или С4 (в за в и с и м ости от положения переключ ателя В 1) . Время

/п =

(R2 +

п аузы

о п ределяется

R з ) С', где С'

-

а н ал о г и ч н о:

эл е ктр и ч ес кая ем

кость конденс атор а С 1 ил и С2. Си гналы

п р ямоугол ьно й

форм ы,

посту

пающие с коллектора транзистора П , перио

ди ч ес к и включают ( через резистор

R7)

элек

тронный кл ю ч, выполненн ый на транз и стор ах тз и Т4 . Перемен ны ми резисторами ре гулируются

з н а че н и я

R9

свар очного

и

R10

напряже

ния Иупр , подключаемого непосредственно к

дЛ Я С ВА Р К И И НАПЛАВК И

В СССР и за р убежом было разраб отан о большое которые

число нашли

типов

аппаратов

применение

в

дЛЯ

ЭШС ,

промышленно

сти . Они различаются функцион альными при з н а к а м и,

т е х н ол о г ич е с к и м и

во зможностями

и

конструктивными особенностями . Аппараты дЛЯ ЭШС отличаются наличием :

и сл ужащ и й зада ю щ и м генерато

скважн о с ти

•

Uупр

.J:

устрой ст в для удержа н ия

сварочно й

ванны в з аз о р е межд у свариваемыми кромками

(форми рующих устройств) ; механи змов

вертик альног о

или

наклонного перемещения;

устройств

для

автоматическо го

ручного регулирования скорости

или

вертикально

го перемещения аппарата ;

с п е ц иал ь н ы х

механизм ов

дл я

подачи

пластин, стержней или л е нт при сварке эл ек

тродами большого сечения ; устрой ств для перемещения эл ектро д о в вдоль з аз о р а между кромками.

Распространение

получили

аппараты

рельсо вого, безрельсового и подвесного типов для сварки вертикальных щвов , обеспечиваю щих

регулируем ую

подач у

тре х

эл е ктр од н ы х

проволок , удержание сварочной ванны в зазо

ре , вертикальное перемещение формирующих

баз е транзистора т1 в блоке уп р а вл е н и я источ

устройств по мере образования шва, возвратно

ни ка сварочн ого тока типа ВДУ . О бщи й вывод

п оступательное перемещение эл е ктр од о в в дол ь

и напряжение питания

ванны .

15

В подключаются к

соответствующим в ы в одам стабилитрона, пи У строй ств о об ес п е ч и в а ет: частоту моду ля ци и

0,1 ...20 Гц, 1... 5.

м одуляции

скважн ость

0, 1... 1О,

Больш инство автоматов было разработа но

та ю щ его схем у у п ра вл е н и я источника .

гл уб и н у

в

ИЗС

им .

Е.О .

Патона

А-1170 и др . ), а также в Бельгии

(А - 5 3 5 ,

А- 61 2 ,

(600 А U2 = 44 В ;

сварка проволокой с пл о ш н ого с е ч е н и я в

при

12 = 12ном , U 2 =

мый по н агре ву то к исто чника

пр о изв о дные

пар аметры

коэффициен т п ол езно го де й ств и я

и сточника :

11,

к о эффи

uиент мощности

cos q> и потреб ляемый от сети то к / 1. Эти параметры и змеряют

( п ер в и ч н ый)

при работе и сточника на активную нагрузку в установившемся те пл о в о м режиме . Мошность

источника Р ном = ность

=

для

U2HoM/2Ho", Вт;

однофазных

U1 ном1,ном, В · А и S HOM

для и сто чников

входная мощ


=

SHOM

=

J3 1,номU'НОМ' В · А

с трехфазным

п итани ем , где

с р еднее з н а ч ен и е линейных токов трех

I I HoM -

от сети . Режи м характеризуется относительной

фаз п итающей сети . П отр ебляе м ая мощность

продолжитель ностью в кл ючен ия ПВ

Р'ном

или в п роцентах ПВ

=

(Тр / Тц )

= Тр

/ Тц ,

На продолжительный режим работы рас считаны,

к ак

п равило ,

источники

дл я

тической сварки на номин альный то к

автома

>630

А.

Источники для с варки штучным эл ектр одом,

согласно

стандартам

выпрямители предназна чены

с Тц =

5

для для

на

трансформаторы

ручной

дуго во й

перемежающегося

и з м еря ется

ваттметрами,

номинальные

значения коэффициентов полезного действия и

100 %.

и

мощности определяютс я соотношени ями

11ном = Р2ном / Р 'ном; К

номинальным

COS

12

мм. Вторая цифра обозначает степень за

твердых

тел

размером

ка . Бытовые сварочные источники относятся к

щиты от попадания воды. Все источники дл я

классу П, они снабжены д вой н ой изоляцией и

дуговой

не содержат элемента для заземления .


сварки, кроме трансформаторов для сварки

под

флюсом,

имеют

Глава

222 степень защиты

IP22,


допускающую падение

водяных капель под углом Каждому

4. ДУГО ВАЯ

15° к

источнику

присваивается

С ва р о ч н ы е свойства источников пита ния. Качество п роцес са дуговой свар к и плавя

вертикали . ус

л о в н ое обозначение типа изделия , которое со

щимся


факторов.

П ри

определя ется

свар к е

множеством

щтучным электродом

стоит из буквенной и цифровой частей . Первая

большое значение имеют прав ильный выбор

буква означает вид изделия (Т

типа и

тор , В

-

выпрямитель, У

вид сварки (Д ки (Ф

-

установка), вторая

-

дуговая) , третья

-

под флюсом, Г

отсутствие

буквы

трансформа

-

-

способ свар

в защитных газах ,

-

означает ручную дуговую

сварку); четвертая дает дальнейшее пояснение исполнения изделия (Ж или П и ли

падающими

М или Э

-

внешними

с жесткими

-

характеристиками ,

с механическим или эл ектри ч ес к и м

регулированием) . Две или три цифры после дефиса

указывают

значение

номинального

сва рочного тока, округленного в десятках ам

пер, последующая цифра

регистрационный

-

номер изделия . Следующая цифра

это номер

-

модификации (если таковая имеется), а после дующие буква и цифра

-

климатическое ис

полнение и категория размещения . Так, наиме нование изделия ТДМ - 3 1 7- 1 У 2 читается сле дующим образом : трансформатор дЛЯ РДС с механическим регули рованием на ток

регистрацион ный

номер

7,

315

А,

модификация

1

(с ограничителем напряжения холостого хода) , исполнение У , категория размещения Пример

при

его

записи

заказе :

ТДМ -317 -1У2,

380

обозначения

трансформатор В,

50

Гц, ГОСТ

2.

свой ство

Надежность

Число

з ажи ган и я

до

попыток

первой

пешной

сварке и

мастер

ке в среде защитных газов в ажн о обеспечить хорошую

защиту

шв а,

р ав н о м ер н у ю

п од а ч у

электрода, надежный контакт электрода с на

конечником сварочной горелки.

Сварка под

слоем флюса требует поддержания постоянства длины дути и полноценной флюсовой защиты. Однако и квалифицированный сварщик, используя

хорощие

сварочные

материалы

и

исправное оборудование, не получит удовле т ворительн ых результатов, е сли

источник

пи

тания не обладает необходимыми сварочными свойствами. Источник должен способствовать легкому возбуждению дуги, стабильному ее

горению, равномерному, без больших брызг, переносу электродного металла, высококачест

венному формированиюсварного шва. Оценка

сварочных

свойств

источника

выполняется в соответств и и с ГОСТ « И сточ н и ки

Методы В табл.

питан и я

испытания

4.37

для

25616--83

дуговой

сварочных

сварки .

свойств» .

изложена методика оценки источ

ников для ручной дуто вой сварки. Оценка ве

сварочный

дется по пятибалльной системе , оцениваются пять сварочных свойств и сточ н и ка.

95-77.

Критерий оценки

к

ство сварщика. При полуавтоматической с в ар

изделия

4.37. М етод и ка Сварочное

диаметра электрода, силы тока, подго

товка поверхности изделия

оценки источников дл я РДС

Балл

1

Оценка свойства

Плохая

ус-

Количественная и качественная характеристики свойств

Редкое зажигание

или

от-

сутствие зажигани я

2

Низкая

Зажи гание кратных э л е ктр од а

после

м ного-

соприкосно вений с

изделием

и

привариваний электрода

3

Удовлетворительная

Зажигание

трех -

после

четырех соприкосновений

4

Хорошая

Зажигание

после

легкого

д ви же ния по металлу

5

Высокая

Зажигание

сразу

после

прикосновения электрода к изд елию


223

Продолжение табл. Сваро ч ное

Критерий оценки

с войство

Устойчи вость И

Частота

обры -

стабил ьность

во в,

в и брация

процесса сварки

дуги,

звуковой

эффект

Балл

Оценка свойства

1

Плохая

2

Низкая

4.3 7

Количественная и качественная характер истики свойств

Неустойчивое горение дуги

с частыми обрывами Неравномерно

горящая ,

вибрирующая дуга

с

ред-

кими обрывами

3 4

Удо влетворител ьная

То же, без обрывов

Хорошая

Равномерно горящая дуга с

незначительной

вибрацией щумом

хрустящим

и

(,V]f'.г.х),

5

Высокая

Спокойно,

равномерно

горящая дуга без вибраций (мягкое щипение)

Устой чи вость

Разр ывная дли-

при

на

зн а читель-

дуги,

1

Пл охая

ном удлинении

ция на р ас гя ж е -

дуги

ние дуги

При

попыт ке

удлинения

дуга сразу обрывается

р еак-

2

Низкая

Приходится

постоянно

поддерживать дугу

короткую

незначительном

при

удлинении дуги

3

Удо влетворительная

Дуга удлиняется до двойного

диаметра

электрода

стержня

пр и

изменен ии

заметном

интенсивности

расплавления электрода

4

Хорошая

Дуга

удлиняется

до трой-

ного диаметра стержня при

небольшом изменении интенсивности

расплавления

электрода

5

В ы сокая

Дуга

удлин яется

до трой-

ного (или более) диаметра стержня

электрода

при

неизменной

практически интенсивности

расплавле-

ния электрода

Характер реноса тродн о го

талла

п е-

Разбры з ги в ан и е

эл е к -

металла, р аз м ер

трудноудал я емых

и число капель

вбли зи шв а

ме-

1

2

Плохая

Низкая

Очень

Много

много

крупных ,

крупных,

удаляемых

брызг

брызг трудно-

вблизи

шва

3

Удовлетворительная

Умеренное число крупных и

мелких,

легкоудаляемых

брызг вблизи щва

4

Хорошая

Мелкие бр ызги, рав н о м ерно распределенные вблизи шва

5

Высокая

Мало мелких брызг на верхности образца

по-

Глава

224

4. ДУГОВАЯ

И ЭЛ Е КТР О ШЛ А КО ВАЯ С В А Р КА

Окончание табл . С варочное

Кр итери й оценки

свойство

Качество фор-

Равномерность

мирования шва

валика рине

по

и

О ценка свойства

Балл

1

характер и стик и свойств

Плохая

В алик ,

и

высоте ,

чешуйчатый ,

высоте ,

по

крупно-

ви димыми

с

ш лаковыми включени ями и

ш ла к о-

п орами

в ключений

вы х

неравномерный

ширине

ши-

чеш уйч атость , наличие

4.37

Кол и чест ве н н ая и кач ествен ная

2

Низкая

В ал ик,

и пор

неравн омерный

ширине

и

выс оте ,

по

кр упно -

чеш уйч аты й

3

Удовл етвор итель ная

В алик крупн очеш уй чаты й с отд е ль н ы м и

нер овно стями

п о вы с о те и превышениями п о к ро мке шв а

4

Хорошая

В алик мелкочешуйчатый с редкими

не большими

р овностями

неб ол ь шими

не-

в ы с оте

по

и

превышения-

м и по кромка м

5

Высокая

В алик ра вн омер ный ,

глад-

кий или м елкочешуйчатый с

п л авным

перех од о м

к

о сно в но му мет ал л у

ных

Источники п итания дл я сварки в защ ит

тер и сти к у н азывают жесткой , если в предел ах

газах

диапазона регули рования тока при

оцениваются

надежно сти

по

з а ж ига н и я,

трем

с во й ств а м ;

хар актер у

п ере н о с а

металла (разбр ыз ги ван и е) и по качеству фор

та н и и на на

7

100

его во зрас

А напряжен ие падает менее ч е м

В или возрастает менее чем на

1О

В.

мирования с варн о го шва . Зажи гание, которое

Вид внешней хар актеристики источника

устанавл и в аетс я после н е б ол ее трех ко ротки х

определя ется его назн ачением (ДЛЯ РДС, для

замы каний ,

сварки п од слоем флюса или в сред е за щ итн ы х

с ч итается

удо влетв ор ительн ым .

Характер п ереноса м еталл а при знается удо вл е

газов ) и с пособ ом п одачи эл е ктр од ного метал

тв ор ител ь ным ,

на

л а : св арк а штуч ным э л е ктр од о м , св ар ка с нез а

Качество

висим ой скорост ью п одач и эл ектрод н о й про

угар

и

если

коэффициент

р азбрызгивание

~ 5 . . . 12

потерь

%.

формирования шва б удет удо вл етвор ител ьн ым,

волоки,

ес ли

шей от вых одн ого напряжения. Исто чники с

отношен ие

выс оты

в алика

~О, З . . .0,6, дл и на подрезо в

на

< 1 мм,

к

его

ширине

а их чи сло ~ З

со

ск оростью

п ода ч и,

за в и с я

П ВХ и спол ьзуют дл я сварки штучным эл е к

тродом и механизированной сварки под флю

мм валика шва.

250

сварка

Вн ешни е х а ра кте р ист ики и сточнико в.

сом , если автомат (полуавтомат) имеет незав и

С варо ч н ы е качества источника питания опре

с и м у ю скорость подачи эл е ктрод н о й проволо

д еля ю т с я

его

статиче скими

и

д и н ам и ч ес к и м и

ки . В последнее время нашли применение ис

Статической

точ н и к и с комбинированной внешней характе

внешней характеристикой источника питания

ристикой , имею шей участо к с ПВХ и участок с

называют за в и с и м ост ь

ЖВХ .

внешними

х ара ктер исти кам и .

на пряжения

на

его

вы

ходны х зажи мах от сварочного то ка . Традиц и онно

внешние


раз деляю т

на

Типовые внешние характери стики пока заны н а рис .

4.97 .

Источники дЛ Я РДС

-

сва

падающие ( П В Х) и жесткие (Ж В Х). Внешнюю

рочные трансформаторы, выпрямители и гене

характеристику источника считают п адающей,

раторы

если

рактеристику (р ис.

в

д и а п аз о н а х

ре гулирования

тока п ри возрастании то ка на н ие падает более чем на

7

100

с ва р о ч н о г о

А напряже

В . Внешнюю харак-

-

раженная

о б ы ч н о имеют крутопадаюшую ха

4.9 7,

за висимость

а ; кривая

1). Слабовы

сварочного т о к а

от

н а

пряжения дуг и п озволяет обеспечить с равни -

ОБОРУДОВАНИЕ для ДУГОВОЙ И ЭЛЕКТРОШЛАКОВОЙ С В А Р К И

225

Uth"t!U~ I

а) Рис.

I

и)

4.9 7. Типовы е

I

8)

вн ешии е ха рактер исти к и

и сточник о в:

а - падающая (1 - крутоп алающая ; 2 - вертикальная ) ; б - жестк и е (1 - жесткая ; 2 - поло гопадающая ; 3 - возрастающая ) ; в - комбинированн ая (1 н 2 - круто- И

Uz , в

лологолаааюшяй уч.аСТКJJ соответстве нно) г-,

40 т ел ь н о

постоянное

знач ен ие

тока

и,

зо

тельно, устойчивость процесса при неизбеж ных

и з ме н е н и я х длины ду г и, связанных с

или рис .

дуги

в озможных


« верти кал ь н ая», а ; кривая

4.97,

з н ачен и й

«штыко вая» ,

характеристика

Е;

ч

фигурации свариваемой детали . Полную ста напряжения

~

Zo

ко

лебаниями руки сварщика и изменениями кон

бильность тока в з о н е

10

I I

О

(см .

конкретных сварочных работ слишком круто падающая

характеристика

мальному

процесс у

препятств ует

сварки.

при

Ри с.

а


удлиняет

ду гу

с

т е м,

чтобы ум е ньшить то к, снизить тепловложение

При

этом

не обходимо,

чтобы

внешняя характеристика б ыла более поло гой и и зменения дл и н ы дуг и д а вал и

з а м етн о е

и зме

I z ma }(

б)

(за штр ихо ван ная часть соответствует д иа п азо ну

малых с варо ч н ы х токов) ; б

-

выпрямителя со ступе н чат ы м регулированием

для механи зирован н ой с вар к и в за щ итном газе

и удержать таким образом ванну расплавлен

ного металла .

Iz.A I

4.98. Вн ешни е харакетер иети к и и сточни ков : - с ва роч но го транс ф орм атора на ток 400 А

выполнении вертикальных и потолочных швов сварщик

ZOO

100

zmin

нор

Например ,

~

I

Однако в ряде случаев

2).

- .'".

1'-..

следова

Внешние характеристики, обозначенные н а рис. ля ют

4.98,

а пунктирными л и н и я м и, опреде

обл асть,

и ли

ступень,

малых

токов ;

х аракте р исти к и

сплошные л и н и и ограничивают ступень боль

источника с ПВХ в раб оч ей ее части оп реде

ших токо в . В нутри ступени можно , используя

нение л я ют

силы

то ка.

отн ошением

сварочной

цепи

Крутизн у то ка

12кз

к

к ор отк о го

з амыкан и я

сварочн ом у

то ку

12

механ и зм

луч ить

п л авного

л юбое



т о к о в,

п о

промежуточных

4.9 8, а) . Обычн о принимают з н ач е н ие (1,3 .. . 1,5) 12' Крутизна тако го порядка

внеш ни х хара ктер и сти к . Такое регулирование

позволяет уп ра влять состоянием сварочной ван

ет , испол ь зуя эк о н о м и ч е с к и разумные возмож

(р ис .

12кз =

назыв ается

ны , обес п еч и в ает форсированный ток при заж и

ности

ган и и дуги касанием эл ектрода об изделие .

расширить

При больших зн ач е н и я х 12кз

вается


/ 12 у в ел и ч и

м еталла,

плавного

регули рования,

полный

ди а п азон

оно

позволя



исто чник а .

возм ожны

п р ожоги свариваемой детал и .

п л авно- ступенчатым,

Сту п е н и регулирования, которых бывает обы чн о дв е или три , п ол уч ают переключением

Стати ч ес к и м и внешними характеристика

обмото к с илов ых тран сформ атор о в источника .

ми задан а обл асть возможных режимов с варки ,

Ин огда вооб ще от казы в аютс я от плавного ре

н азыв аемая

гул и ро ван и я, увел и ч ивая число ступ е н е й (сту

д иа паз о н о м

р е гулирования

и сточ

ника . для и сточника с ПВХ , внешние характе ри стики которо го приведены на рис . д и а п аз о н


с ва р о ч но го

кл ю ч ен между знач е н ия м и

шение [2то",

I

т о ка

а, за

И 12т • х . Отн о

[2пirr, называют ко атностью регу

л и р о в а н и я сварочного т о к а.

8 - 10497

12min

4.98,

пенчатое , рис .

4.98,

или

вит ков ое

ре гулирование ) .

На

б приведены характери стик и источ

ник а п ита н и я с ЖВХ , имеющего восемь фик сированных внешни х х ар а ктер и сти к. Теорети чески восемь

такой

источник

режимов

сварки,

обеспечивнет определенных

только точ ка-

Глава

226 ми

пересе ч ен и я

грузки и2 = ния

характер исти к

значениями


U2m in

И ЭЛ Е КТРО ШЛ А КО В А Я С В А Р КА

с л и н и ей

на

Диапазон ре гулирова

14 + 0,05/2'

рабочего

4. ДУГОВАЯ

заключен

между

И и2т • х , сила тока задается

подбором скорости подачи эл е ктр одн ой пров о л о к и.

Если статические внешние х арактери сти ки

отражают

реакцию

ср авнительн о да м и

источник а

медленные ,

питания

из м е ря е м ы е

на

секун

изменения длины ду г и , то д и н а м и ч е с к и е

внешние


источника

о п р едел я

то к до

500

А класса и золяции Н могут быть

р е к о ме н д ов а н ы

сл едующие

значени я

плотно

ст и тока: дл я пер в ичных обмоток и з алюми

ниевого провода }, первичных

2,4 . . .2,8 А/мм 2 , для

=

обмоток

из

медного

провода

} , = 3,0. .. 3,5 А/мм 2 • Плотность тока вторичных обм оток выбирается на 10 .. . 15 % ниже . В по следнее время отечественная

промыш ленность

освоила выпуск обмото ч ных проводов с э мал е вым

пок рыт ием

130 .. . 200

0

и

темпе ратурным

и нде ксом

с.

н а

По устро йству магнитопровода различа

пряжения и сто ч н и ка при б ыстр ы х, изм еря ем ых

ют трансформаторы броневого и стержневого

сот ыми

ти п о в, по устр о й ству обмоток

ют скорость

и

и зменения

ты с я ч н ы м и

шениях дуго вого

сварочн о го т о ка

дол я м и

сек у н ды

промежутка .

При

и

во зму

мелкока

-

трансформато

ры с цилиндрическими и ди с к о в ы м и обмотка

пельном или струйном процесс е сварки капли

ми .

эл е ктр од н о го

распространение получили трансформаторы со

метал ла


сниж аю т

дуго вое напряжение . При сварке с крупнока пельным

переносом

секунду

полностью

мет алла дуг а

гаснет

и

много

раз

в

возбуждается

вновь. Скорость нарастания тока в моменты короткого

з а мы к а н и я


на

и

дуго во м

скорост ь

н ара ста н ия

промежутке

д ол ж н ы

быть оптимальны дл я обес п е ч е н и я устой ч и во

сти

процесса, дл я

спокойного ,

без

взрывов ,

пе рено са р а с п л авл е н н о го метал ла .

В

источниках сварочного тока основное

стержне выми магн итопроводами как с ц илинд

рическими,

та к

и

с

дисковыми

обмотками;

трансформаторы работа ют с воздушным есте ственным и ли принудительным о хлаждением .

Трансформаторы с цилиндрическими об мотками (рис .

втор и ч н ая трически

2

в которых первичная

4.99),

обмотки

одна

н аматы ваютс я

по верх

друго й,

1

и

концен

относятся

к

группе трансформаторов с н орм ал ь н ы м эл ек тромагнитным расс е янием и являются п ол н ы м

4.5.4.1. С ВАРОЧ Н ЫЕ ТРАН СФОР М АТОРЫ

аналогом силовых воздушны х трансформато

С М Е ХАНИЧ Е СКИ М РЕГУЛ ИРО ВА Н ИЕМ

ров идентично й мощности. В н е ш н яя характе

Трансформатор служит дл я гал ьва н и ч е ской

развязки

сварочной


цепи ,

требованием

что

пи тания

является

безопасности ,

и

сети

от

непременным

дл я

снижения

напряжения до значений, требуемых при с вар

ке. Трансформатор содержит д ве эл е ктр и ч ес к и не связанные между собой обмотки , размешен ные на замкн утом ма гнитопров оде из л исто вой электротех н и ч еско й стал и . В современных оте

чественных трансформ аторах прим еняется пре имушественно холоднокатаная и зотропная стал ь

марки

2212

толшиной

0,5

ристика

таких

трансформаторов

падением рабочего напряжения

жесткая,

-7 .. . 12 %

с

при

изменении тока вторичной обмотки от нуля до номи нального з н а ч е н и я. Н а пряж е н и е холосто

го хода (напряжен ие обмотки

при

определяется первичной

U 2хх =

на зажимах втор ичной

отсутствии

то ка

отн о ш е н и е м и

и 1 Wz /

W2 W1 ,

числа

вторичной

где и!

-

нагр узки )

витко в

W,

обм оток :

напряжение пи

тающей сети .

мм и хол однокатан ая

анизотропная стал ь марок

0,35

мм,

тропной

3404 , 3405 толщиной 34 14 толщин о й 0,35 и 0,5 мм . Для изо стали

рекомендуемые з нач е ния

нитной индукции В т • х =

1,5 .. . 1,6 1,6 . .. 1,7 Тл .

Тл , дл я ани

трансф орматор ов

вы полняют

з отр о п н о й В тах = Обмотки

2 f

ма г

IJ

медным или алюминиевым проводом с д во й ным,

п ропитанным

л а ком

покрытием

из

стек

л о вол о к н а (провод м арки ПСД или АПСД) . Во вторичных обмотках м ощных трансформато р ов

обычно

используют голую

медн ую

и ли

ал ю м и н и е вую шин у . Дл я трансф орматоров н а

Ри с.

4.99. Тр ан сформ атор

с цилиндрич ески ми

о б м откам и

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ДУГОВОЙ И ЭЛЕКТРОШЛАКОВОЙ СВАРКИ

227

Ручная дуговая сварка от трансформатора с

нормальным

рассеянием

возможна только с

п р и м е нен и ем специальных устройств , форми рующих ПВХ источника. Если последователь

но

со

вторичной

обмоткой

иг


вкл юч ить активное балластное сопротивление,

напри м ер балластный реостат R б (рис.

4.100, а),

то увеличение сварочного тока будет снижать р абоч ее напряжение (ПВХ). Такой источник не об ес п еч и вает с кол ь ку

устойчивого

синусоидальное

горения

дуги,


а)

по

вторич

но й обмотки трансформатора в моменты вре м е н и , близкие к смене полярности тока, недос тато ч н о

(ри с.

для

поддержания

дугового

разря да

4.100 , 6). Хорошие результаты дает использование

вместо балластного реостата дросселя с отпай

кам и (отводами) от витков обмотки и с пере м е н н ы м воздушным зазором в магнитной цепи (р ис.

4.101 ,

д ел я етс я

а). Значение сварочного тока опре

напряжением

дуги

и

сопроти влен и ем дросселя Хдр где

f-

индуктивным

= 211: fL др ,

Ом ,

частота напряжения сети , Гц; L др - ин

Рис.

4.100. Цепь дуги

перемениого тока

с балластным реостатом: а

-

электрическая схема; б

-

кривые напряжения

холостого хода Их . " тока i :> и напряжения дуги Ид

дукти в ность дросселя, Г.

др и

lIX . )(

1 [к.9,1 IK.~2 I K. 3,3

а)

о)

t ~) Рнс. а

-

электрическая схема ; б

4.101. Цепь дуги -

переменного тока с дросселем:

внешние характеристики ; в

-

кривые напря жения холостого хода И х . х •

тока i:> и напряжения дуги Ид

8*

Глава

228

Индуктивность

4. ДУГОВАЯ

дрос с еля

И ЭЛ Е КТ РО ШЛ А К О В А Я С В А Р КА

выражается

приближенной форм уло й :

L

2 fl oW S /СТ / flCT + 8 '

", др

где W - число витков обмотки др ос с ел я; S сечение стали магнитопровода, м 2 ; /СТ - средняя длина магнитной силовой л и н и и в магиитопро

8-

воде, м ; fl cт

-

суммарный в оздушный з азор, м ;

относительная магни тная пр ониц аемость

стали ; flo = О,4п . 10--{j Г/М - магнитная посто Р ис.

янная .

Регулирование

индуктивного

и зменением

-

плавно

числа


витков

воздушного

плавно-ступенчато . На рис . внешние характеристики

1О 1,

Под нагрузкой п о мере роста то ка вто

обмотки ,

заз о р а

или

б приведены

источника, состояще

с д иско в ым и

обмоткам и

ления д р о с с ел я может ос ушествляться ступен

чато

4.102. Тра нс фор мато р

сопротив

ри ч н о й обмотки

12 магнитный

поток это й об

мотки как бы « в ытес н я ет» первичный магнит

ный поток и з з о н ы вторичной обмотки в про

го из трансформатора с нормальным рассеяни

странство между обмотками

ем и др ос с еля. Характеристики

соот

« к ор идору» Е т п . При зам к нуто й накоротко

ин дуктивности

вторичн ой обм от ке п ра кти ч ес ки весь первич

ветствуют

дросселя :

трем

з н ач е н и я м

L ) > L2 >

и

3

L з . Они исходят из од н о й

точки на оси напряжени й

холостого

1, 2

-

точ к и н апряжения

хода трансформ атор а .

Точки

пе

ресечения х арактеристик с о сью ток ов со от вет

ствуют то кам коротко го за м ы к а н и я с варочно й цепи: пунктиром на ри сунке об оз н а ч е на внеш

няя характеристика трансформатора . Наличие индуктивно сти в сварочн ой цепи

вызы вает фазовый сдви г между напряжением трансформатора и токо м нагрузки (угол

окончания

бестоковой

паузы на дугу

налагается стабилиз ирующий импу льс тока .

В транс фор м аторах друго й

группы

ста

бильность процесса сварки обеспечивается прерывностью сварочного тока (рис .

не

4.108 , 6) .

Для зап ол н ен ия бестоковых пауз в интервале н еп ровол имост и тиристоров использована спе циальная

цепь,

называемая

цепью

подпитки

дуги, п о кото рой пр о х од ит минимально необ ходимый

дл я

усто йчивого

(ток подпитки напряжением

зависящим

i 20 ) .

1/2x.x

горе н ия

дуги

Сдвиг между то ко м

ток

i 20

зд е с ь определяется у гл о м

от соотношения


и

'1',

дуги

ИЗ и цепи подпитки : СОSIjI=тr И з /2 И т , где Иm - ампли тудное з начение напряжения холо с т ог о хода ц епи под п итки .

Раз м е ще ни е т и ристорного фазорегулято ра в п ер в и ч н у ю цепь трансформ атора кроме у м е н ь ш ен и я габаритных размеров регулятора и потерь в тиристорах позволяет сни зить потери

Ри с.

4.107. Клин овой

м а гнитны й ш ун т

х ол осто го хода трансформ атора, обеспе чивает

ОБОРУДОВАН ИЕ для ДУГО ВОЙ И ЭЛЕКТРОШЛАКОВОЙ СВАРКИ

снижает


235

первичной

обмотки

трансформатора тl при з а крыты х т и р и сторах, что отрицательно влияет на устойчивость го

рения дуг и. Для устр а н ен и я этого явления ис пользуется

вспомогательны й

т2 ( с м . рис .

4.109,


г) и ли автотрансформатор

ная с хе ма с дроссел ем (с м . рис.

4.109 , д).

Трансформаторы с преры вист ым пита нием дуги . На рис .

4.109,

е

-

з приведены схе

мы ТТ без подпитки . В ТТ, выполненн ом п о схеме на рис .

П)

обмотке цепь ,

4.109,

силового

состоящая

е, параллельно первичной


включена

кон денсатора

д о пол н и

из

и

тельной импульсной обмотки трансформатора, расположенной имеющей

с

в зоне вторичной

нею

обмотки

хорошую магни тную

и

свя зь .

Пр и включени и любого и з ти ристоро в заря д ный

ток

кон денсатора

трансформ ируется

во

втор ич н у ю це пь тра н с фор матора и вы зывает в ду го в о м

промежутке

импульс

нап ряжения ,

достаточный для повторного возбуждения ду ги . Для той же цели может быть использован

15) 4.108. Ди а гр а м м ы

Рис.

отдельный трансформатор (см . рис .

напряжений и то ко в

тр а н сфо р м ато р а с импульсной ста б ил из а ц ией (а) 11 цепью подпитки

(6)

импульсов


к

симметрии

тиристорами ,

к

н адеж

ности и эл е ктр и ч ес ко й п рочности цепей управ ле н и я .

Трансформаторы с цепь ю подпитки . По данным ч ен и е


тока

подпитки ,

экспериментов

до ст ато ч н о е

дл я

з н а ста

бильного горения дуги, составляет дЛЯ РДС штучными электродами ;

10 .. . 15 А 20 ... 30 А для

автоматич ес кой с в арки под флюсом . На р и с .

4.109,

а

-

в представлены упро

щенные схемы ТТ с цепью под питк и и ти ри

сторным регулятором в це пи вторич ной обмот

ки тра н сфор матора . Схемы ТТ , п риведенн ые на р ис.

4.109,

б, в, поз воляют пов ысить нап ря

жение холостого хода исто чника питания без з а м ет н о го

ув елич ени я

его

мо щно сти

за

счет

дополн ительной слаботочной обмотки транс форматора .

Н а пря же н и е

це пи

п ар алл ел ь н о й

подпит ки и'2 должно быть выше напряжения основной втор и ч н о й обмотки

и2 , чтобы ис

ключит ь возможность включения т и р и с то р о в в

режиме

рис .

холостого

4.109 ,

хода

4 .109,

ж),

включена через

разделительный конденсатор параллельно вто

ричной обмотке св арочного тран сформатора .

оперативное отключение его от сети . Одновре менно повышаются требования

вторичная обмотка которого

источника .

На

г, д представлены схемы ТТ с под

п иткой и фазорегул ятором в цепи первичной

Оптимальный

трансформации

нице . Емкость конденсатора составляет

1О

мкФ

В трансформаторах для автоматической сварки под флюсом на

1000

и

А . а в трансформа

2000

торах дЛ Я РДС может быть снижена до Амплитуда

50 .. . 100

А,

стаби лизирующего дл ител ь н ост ь

2

мкФ .

имп ульса

40 ... 200

мкс .

Для

подавлен ия высокочастотных колебаний в цепь импульсной стабилизации необходимо вклю ч ить рез и стор с сопротивлением

1.. .2

Ом . Им

пульсная стабилизация дуги может быть реали

зо ва н а и при установ ке фазорегулятора во вто ри ч н о й це пи тра нсформатора. На рис .

4.109,

з

дана сх е ма ТТ с устройством ген ерац ии высо ковольт ных импул ьсов , обеспечивающих п ер в о н а ч ал ь н о е за ж ига н и е и по вторное возбужде

ние дуги . В моме нт в ключения т иристора з а

ряд н ы й ток ко нденсатора С наводит во вто р ичной обмотке высоковольтного тра н с фор м а тора Т2 им пульс высокого напряжения , доста

точный для пробоя

жутка .

межэлектродного проме

К онденсатор

СФ з а щ и щает и сто чник

питания от перенапряжений. На рис.

4.11 О

приведены внешние харак

теристики П с цепью подпитки (а) и без нее

обмотки силового трансформатора. Непосред

(6) для угл о в 1 является

ственное

подпитки .

шунтирование тиристоров д р о с с ел е м


цепи стаби ли зирующего имп ульс а равен еди

включения

У m = 12 т /12•.з ) В функции от Уд' Пользуясь зав и симостью а = ! (Уд) , легк о по дей ствую щем у

значению

предпола гается времени

напряжения пос т оянны м

го рения д уг и,

дуг и .

в

к оторое

течени е

определить

его

все го

ампли

туду Ед = аИд .

Ниже д а н ы при меры и спол ьзо ва н и я при

веденных соотношений.

1,4-

1, 2

80

0,4-

4-0

0,2

О

о Рис.

за м ы к а н и я :

С ва р ка проводится током

А . О п редел ить коэффициент формы то ка , и

мите.1Ь НОСТЬ и мпул ьсов то к а

в случ а е

4.111)

на-

120 ход им для у д = - - = 0,25 зна че н и е а = 1,35; 480 kф = 1,11; а = 1,5; е = 95°; 12 т = 0,5/ 2к.з = 240 А. Для вто рого диа п азона: уд = 0,5; а =1,15; k ф = 1,28; е = 135°; /2 т = 0,85/2к .э = 204 А . При м ер 4. ТраН СфОРХ18ТОР ТДФЖ- 2 0 02 ис для

А; ИД

автомати ч ес ко й

= 32 В .

с варки

в

режим е

О ператор о ш ибо чно в ы брал

д иа пазо н больши х то ко в

(! к . 3 = 4500 А ).

Определить

а м пл и туду дуго вого н а п ряже н ия Ед •

Реш е н и е . По графику (см . р и с . 4.111 ) дл я = 675 / 4500 = 0,1 5 находим а = 1,54; Ед = аИд = = 49 В. При и с п ол ьзо вании д и ап азо на малых токов с /.:, = 1800 А дуга будет з н ач ител ь н о короче :

уд

Ед =40В .

В ТТ с цепью п од п ит к и то к дуги практи чески

и

синусои дален

за к р ыт ы х

при

п о лностью открытых

ти р и стор ах .

В

промежуточных

режимах kф з а в и с и т как от относительной про дол жител ь н ости

в ключения

вспомогательной

1•.з 0 / 1к.з-

тиристоров

е/п ,

и

основной

цепей:

Зависимость коэффициента фор

включения т и ри сторо в kф

{а

1"'"

0,8 0,6

/2к. з = 240 А .

мы тока от относительной продолжительности

l d / 2.

по

однофазного среднему

половин у

выпрями

ток у

должны

с в ар о ч ного

то ка :

Сглаживаюши й др ос сел ь выполня

ется с воздушным зазором. Хорошие свароч ные качес тва выпрямителя до ст и га ю т с я у в ел и чением

ин дуктивности

мощность

которого

дрос с ел я,

д ол ж н а

быть

ра сч етная

бли зка

к

харакетер истихи

выпрями теля и а н омин ал ьны й ток

ч ета однофазных выпрямителей подробн о ис

1

следованы в работе. Основными

4.117. Вн еш ни е

Ри с.

мощности трансформатора . Особенности рас

и

315 А :

граничные х арактер и ст и к и д и а пазоно в

2-

бол ьш и х и мал ых токов соответс в е н но

источниками

питан ия

для

РДС на постоянном токе являются трехфазные передвижные

выпрямители

регулированием

200 .. .400

на

с

А . Выпрямители ВД-201

разработанные

ВНИИ ЭСО

(н ыне

то к и

и ВД- 306 , Институт

с вар ки России , г. Санкт-П етербург) еще в на чале 80-х годо в, до сих пор вып ускаются рядом з ав одо в России и Украин ы (особен н о широко распространены

прямителей

ВД-306 ) .

В основе эти х

трехфазный

-

вы


чатое :

регули рова ние

ступени

тока

малых токов

ночного

:-::; 10 %.

переключение

перви чных

перемещаются

вручную

ходовым винтом . Технические характеристики выпрями телей приведены в табл .

4.41 .

Внешние характеристики выпрямителя на

номинальный ток

315

А для д в ух диапазонов

регулирования да н ы на рис .

4.117.

Точки пересечения характеристик с осью токов

-

точ к и

= .J3ф

Х

,

.

короткого з а м ы к а н и я

выпрями

/

К ак и при расчете однофазны х трансфор

маторов, здес ь:

W2

-

провода, с м ; п

см ;

-

сеянием . Методика расчета Хтр для трансфор маторо в с полностью разнесенными обмотками

наб ор ма гнито

L h - сумма высот катушек первичной и

вторичной обмоток , см; Е -

расстояние между

первичной

обмотками

и

вторичной

вдоль

стержня магнитопровода, см .

При м ер

6.

Определить токи коротко го за м ы

кания выпрямителя с подвижными обм отками н а но минальны й ток

315

А для крайних характеристик двух

хода выпрямителя Их . х =

параметр расчета

-

ширина окна магнитопровода,

Полное индуктивное сопротивление трансфор трехфазного трансформатор а с развитым рас

число витков одно й ка

ту ш к и вторичной об м от к и; т

диапазо но в

опубликована .

=.J3 .хф

Хф= 3,2W22 (1,5 + 1,2: )(I h+ 3Е) . 10-{>.

теля. Ток короткого зам ы ка н и я lк.з = и., Хтр . матора Хтр есть основной

у с р ед н е н но го

и

раза без из м е н ен и я напряжения


от

п ри соединении в треугольник Х тр

соо тветс твует со

х олостого х ода . Подвижные п е р в и ч н ы е обмот ки

про изводное

плавно-сту пен

и н д уктивн ое с опротивление транс

3

к ак

вторичных обмоток в звезду Хтр

вторичных обмоток со звезды на треугольник

форматора в

проверенн ую

сопротивления фазы Хф , Ом. При соединении

ших токов обм отк и соединены в треугольник.

у м е н ь ша ет

д о стат о ч н о

Сопротивление трансформ атора пред

ста вл я ет с я

единение обмоток в з везду, в д и а п азо н е бол ь Одновременн ое

расчета ,

практикой и вносящую о ш и б ку, как правило,

с

подвижными обмотками . С хем а выпрямления мостовая,

Приведем упрощенную форм ул у дл я о ие


номинальные

регулирования .


ХО,10СТО ГО

68 В . Параметры кон струк ции трансформатора : /1'2 = 40 витков ; h) = 7,9 с м; h 2 = 6,8 см; т = 6.8 с м; n = 13,6 см ; !;nin = 2.5 с м ; Е тах = 20,4 см . Решение .

1. При

п олностью сведенных обм отках

ОБОРУДОВАНИ Е дл я ДУГОВОЙ И ЭЛЕ КТ Р О ШЛ АКО В О Й С В А Р КИ

Хфт iп

ны х то к о в . Р асч ет трансформ атора и режима раб оты вен тилей можн о проводить по методи

х (7,9 + 6,8 + 3 . 2,5) 10-6 = 0,239 Ом . 2.

ке рас чета в ыпрямителя с подвижными обмот ками .

Пр и п олн ост ью раздвин ут ы х обмот ках

Хф пзах .

Н а м и нималь но м то ке

введен ны х

6.8 =3,2 · 40 {I ,5 +1.2--) x

ш у нтах

при

полн остью


работает

в

режиме д вухполу п ер иод н ого однофазн о го мос

2

1~6

х

см, никак не влияя на симметрию фаз

2,5 .. .3

2 6,8 =3,2 · 40 {I ,5 + 1,2- -) x 13,6

251

та , п ри этом пос то я н на я сост авляющ ая св ароч

(7,9 + 6.8 + 3 ·20,4)= 0,816

но го

Ом .

то ка

при бли зительно

равна

половине

средне го зн а ч е н и я то к а нагр у зки.

3.

В диа пазоне бол ьших токов обмотки соеди не

ны в треугольник, Хтp min

=

Хфтiп / J3 =

0,138

Ом ;

то к коротко го за м ы ка н ия при сведе н н ых обмотках

1•.з lm ax = И х . х / Хтр min = 68 /0,138 = 493 А .

Хтртах

=

Хф тах / J3 = 0,472 Ом;

приятного

чем н а

парал лел ьн о

VD2

из мере н ных

шун т ами р анее в

60

вентилей

зом,

в есь

токов ый

д иа пазо н

ВД-30 9 ,

В Д-313 ,

ка ) , ВДМ- 2

ВД-413

х

да ют

313

(д вухпосто в ы й) и п озднее

основани е

с ч итать

пр обпем у

что

v.nz

-,. т2

~

: I~ v.nl ~

А

~

-,.

опыт э к с пл у ат а ц и и со зданных на его основе

ЭТА

эл ектрода,

ко в труб.

Разработка клинового магнитно го шунта

фирмы

А от те

особенно в ажн о при сварке неповоротны х сты

и

ВД,Д-313 (с д и стан ци он н о й ре гулировко й то

30

кущего зна чен ия тока , исп ользуя, та к и м обра

обмоток .

выпрямителей

А . У пра вля я д и с

места с варк и , доба в и ть или отн ять

нитопроводом , проявляется особенно ошутимо ,

и

обр азу

ф азн ого и сто ч ника, с варщи к может, не п оки дая

форматору с тремя стержнями и п лоским ма г за гр уз к и

VD1

тан шюн но ф азой вкл ючения тири сторов одно

ная асимметрия , воо бще св о йств енн ая тран с

асимметрии


4.118).

обеспе чи ва ют п л авн ое р е гулирова

трехфазном трансформаторе с шунтом м а гнит

к

газопр о



ни е тока н а груз ки от О до

нашей стране не вып ускали сь . С ч италось. что в

приводя

к

А . Од нофаз н ы й трансформ атор с по

240

м ост

10 %.

подвижными

сварке

в ышен н ым р ас сея нием Т2 и п ол уупр авляе мый

ного трансформ атора с раз виты м м а гн итны м с

на


лиро в кой сварочн ого тока ВД.Д-313 состоит и з

то к

Выпрямители дл я РДС н а базе трехфаз рассеянием и

где

ют трех ф азн ы й выпрями тел ь н а н омин альны й

Зн ачения токо в коротко го зам ы ка н и я от

4.117) менее

сварочных

Транс форматор с ш унтовым регулирова

= 1,41 Ом ;

э к с п е р им е нтально

о

н и ем тl и в ы прямительный м ост

1' ,' 2min =И,., /Хтр та, =68 /1,41 =48 А .

от

труб,

то ка: трех- и од но ф аз н ого ( ри с .

1к.з 2тах = И х . х / Хтр min = 68 /0,4 13 = 1 б4 А .

л и ча ю т с я

потребителей

Выпрямител ь с д и ста н ц и о н н о й подрегу

= 0,4 13 Ом;

Хтр тах = J3 'Х Фтах

по

питания ду ги особенно высоки .

д вух

JЗ . Хфтiп

отз ы ва

экс плуат и ру ет с я

водных

з в езду:

=

года реализов ан о ,

выпрямителей с клиновы

ми ш унтами и не получено ни одного неблаго

успешн о

В д и а п азо н е малых то ков обмотки соединен ы в

Хтpmin

3000

качествах выпрямителя. Выпрямитель ВД.Д-313

1•., 1min = И х . х / Хтр гпах = 68 /0,472 = 144 А.

( с м. рис.

З а п осл едни е тр и

меньшей мере,

TI~

~-

~

~

~

~~

~

~

~J lr~~

в

~1IГ~

с

ш ун тово го регулирования трехфазного с вароч ного выпрямителя решенн о й . В номин альном режиме ш унты вы х одя т из

магнитн ой

систем ы

тра нсформато ра

на

+

Р ис.

4.118. Упроще н на я

схема вы пр ямител я

ВД.Д-3 13

-

Глава

252 Выпря мители

дл я

4. ДУГОВАЯ


механизи ро в а н н ой

Перек люча тел ь на четыре положения

S2 ра зби

сварк и . Про цес с сварки в защитных газах (или

вает кажды й ди а п азо н на четыре части , при

поро ш ко вой проволокой) требует жестких (по

бавля я к виткам

логопадающих) внешних характеристик источ

дв е или тр и секции с числом витков

ника питания ,

число ступеней регулирования равно произве

поэтому трансформаторы

вы

прямителей для сварки в защитных газах вы полн яютс я с нормальным рассеянием , с ци лин

дрическими обмотками . Регулируется рабочее напря ж ение

ступенчато ,

п лавно-ступенчато

или пл авн о . Ступенчатое регулирование реали зуют за счет отводов от первичной обмотки

трансформатора . На рис .

4.119

приведена упрощенная схе

ма вып р ямителя с « в ит к о в ы м» регулированием

рабочего нап ряжения в двух ди а п азон ах, каж дый из которых имеет четыре ступени . Пере

ключатель на два положения вичны е

обмотки

В положении

Sl


1 переключателя

вичной обмотке

соединяет п ер в

зв езду .

к основной пер

Wo

ил и

( Wo +

Wд ) еще одну ,

WC •

Общее

ден и ю чисел положений переключателей

Sl

В рассматриваемом случае число ступеней

п =

2 . 4 = 8, положение пере ключателей на 4.119 соответствует максим альному в ы

рис .

прямленному напряжению .

В в ы п ря ми тел е использована трехфазная м остовая

схема,

пряжение

Ud

по этом у

выпрям ленное

= 2 ,34Е2 , где Е2 -

вторичной обмотки

W2 (с м .

табл .

4.39).

Максимальное и миним альное з нач ен ия

выпрямленного напряжения определены коэф фициентом


и

на пряжением

сети :

нительной обмотки Wд , образ уя первый ди апа зон ре гулиро ван ия

-

ди ап азо н малых рабочих

напряжен ий. П ол ожен и е

1I

переключателя

Sl

соответствует второму диапазону р е гул ир о в а

ния

-

диапазон у больших рабочих напряжений .

+

'------:1 52 I

А I

I I I

1 :1

I

Lr

I I I

8,I I I

с

I I I

I I

I I I

I L Рис.

4.119. У п ро ще и иая

на


добавля ются витки до п ол

Wo

и

S2.

I --.J

схема выпря м ител я с « в илко в ы м» р е гулировани ем раб о ч его н апряже ния

ОБОРУДОВАНИЕ для ДУГОВОЙ И ЭЛ ЕКТРОШЛАКОВОЙ С В А Р К И

П ример

Рассчитать ч и сло витков обм оток

7.

тран сформатора для выпрямителя , выполненного п о схеме,

показанн ой

на

рис .

Ud max = 47 В; Ud min = 20

для

4.119,

знач ен и й

В. Сеч е ни е магнитепровода

п озволяет п олучать ~ В с одн ого витка обмото к

(е и . =

2

В/виток ). Н а пряже н и е сети и 1 =

380

В.

Определи м

1.

ч исло

витков

вторич н ой

об

мотк и :

Е

2,34

Е2 тах

W, = -

w:1_ W = __

J3 ' е и.

о

ми ним альн ом у

о,

8,58

определяются

ется

Принимая равным

A

минимальному

о =

витка ;

24

регулированием ,

ний

витков.

напряжение напряжению

1 I1

JVA = 72

например

4.41),

ВС-300Б ,

переключатель

рис .

4.118)

первым

1

прие

к поло

щелчком

Wc l

- витки Wc l фазы В , затем вит фазы С. В результате полное введение происходит в девять переклю

что дает десять ступ е н е й регулиро

общее

коэффициента

транс первич

-

в

а

на

звезду

д и а п аз о н е

с

число

стан овится равным

ступеней

20.

-

в

малых

напряже


отводов .

шестью

венти лями

выпрямительного

моста.

ройство

выпрямителя

ВДГ-303

известны

из

л и т е р ат ур ы.

Основной объем механизированной свар выполняется с использованием универс ал ь

ных

тир и стор н ы х

сер.

ВДУ .

сварочны х

Выпрямители

выпрямителей

это й

серии

имеют

ЖВХ и пвх , об ес п е ч и вают плавн ое регулиро

витка .

фазы А , вторым

вания ,

изменения

Принцип работы дросселя насыщения и уст

пере ключателя до ба вл я ются витки секции

Wc

путем

но за счет дросселя насыщения , шесть рабочих

к ступени ос уществ ляется в три

S2,

пол уавтом атической

обмоток которого в ключены последовательно с

ма . Так, при переходе от положения

чений

для

Плавное регулирование н апряжения выполне

;

имеет более сл ожн ое устрой ст во: переход от

трех секций


сварки до

вание напряжения тока

или Варио- Стар ( с м . табл .

Wc l

каплей

не б ол ь ш и х напряжений в треугольник с отво

В современных выпрямителях со ступен

ки

цепи

200 А индуктив 150. .. 200 мкГ , при токах L = 400 .. .500 м к Г.

треугольник,

максимальное

256 - W

(см .

сварочной

дами, на диапазоне средних напряжений

ки

2

ограничи

формации силового трансформатора,

д и а п аз о н а , имеем :

жению

инд уктивн о

4.119),

п лавно-ступенчатым регулированием .

1,73·8,58

сту пе н и

о ч е р ед ь

( с м . рис .

(см .

время является единственным выпрямителем с

выпря млен

- - - - = 256

S2

перв ую

L

Выпрямитель

380· 10

чатым

в

стью др ос с еля

А

сварки в защ итн ы х газах ВДГ-303 в настоящее

В',

W2 (Wo + W + 3Wc )

J3

-

6

/ 100


ные обмотки которого в ключ аются на диап азо

2,34

Wc =

В

2,5... 3

Ди н ам и ч ес к и е

Ступенчатое регулирование осуществля

Е2min =U-dmin ---

ди а пазо на

жесткость

4.98, 6).

больши х

н о м у на п р яж ен ию:

4.

имеют

При токах

число витков первично й об

с о отв етств ующее

Е 2 тт


ность дрос селя составля ет

110 витков.

1,73· 2

Определим

3. м отки,

380

внешние

метал ла.

Числ о в итков ОС НО В НОЙ обмот ки

2.

Стати ч ес к и е

выпрямителей со ступенчатым регулированием

нии

'

= 10 витков.

e'k.

ется на сварочных свойствах выпрямителя .

вающей скорость нарастания то ка при замыка

= Udmax = 20 В'

2тах

метрия выпрям ленного напряжения не отража

рис.

Решен ие .

253

выпрямителя

Незначительная аси м-

пределах ( с м. табл.

в до с тато ч н о широких

4.41),

стабилизацию режи

ма сварки при колебаниях сетевого напряже ния, ди стан ц и о н н о е управление рабочим пряжением или сварочным током. сальных

выпрямителях

на

В универ

исполь зуются

все

рас

см отренные выше схемы выпрям ления : мо ст о

вая в источниках на номинальный ток

шести фазная ВДУ-505 ,

с

-506 ,

уравнительным кольцевая

в

300

А,

реактором

в

более

мощных

выпрямителях. Замена неуправляемых венти ле й на управляемые (тиристоры) не изменяет расчетных

табл .

4.39,

мощности откры ты

и

соотношений ,

приведенных

в

поскольку в режиме максим альной выпрямителя и ден тичны

тиристоры

полностью

н е управляемым

венти-

Глава

254 лям.

Исключение

4. ДУГОВАЯ



уравнительный

+

(>-- - - - ------.

реактор, напряжение на обмотке которого рас

VПl

тет по мере увеличения глубины регулирова ния

выпрямителя,

переменной напряжения .

ной

выпрямленного

Максимальное

значение расчет

мощности

R

вместе с ростом а мпл итуды

составляющей

реактора

от мощности

21 %

т VD3

_ L_

"-'--- 15 %. «Тех н отр о н »

выпускает

сторные инверторы ДС дл я

сварки

алюминия

200 и

также

А .З и ДС

его

сплавов

транзи

200

АУ.З

неплавя

щимся эл е ктродом в защитных газах (СНЭ), а также для сварки штучными эл е ктр од а м и д и а

метром «Кеш ро

лом токе, регулируется время нарастания тока, а

сварку


диаметром

0,8 . .. 2,0

мм . Обеспечивается режим контакт

4

ного и бесконтактного зажигания ду ги на ма

4.147. С ва ро ч н ый ннв ертор MIG 4000 W» с водя н ым охлажденнем

Рн с.

мм

также

точника


-

панели


ис

время спада тока по окончании свар

(в том числе стальной , нержавеющей и алюми

ки. Регулируется установка времени продува

ниевой) в среде активных и инертных газов, а

защи тного газа . Предусмотрены контроль тока

также

сварки

порошковой


совместно

блоком подачи проволоки «Ф Е Б -О , I , Диапазон токов источника

с

-02, -05».

150. .. 350

А. Сва


«ФЕБ -11» точником стиками

источника.

предназначен п итания

процесса

и

для

Контроллер


временными

сварки

в

стые

и

(г.

Чебоксары)

надежные

в

Сварка

200

вестись

в

штучными

непрерывном

электродами и


может режи

управление тепловой мощностью дуги путем

режиме

в

изменения


импульсов

во

время

импульса и во время паузы. Это, в свою оче

объединение

редь , позволяет изменить глубину проплавле

про

ния (пульсирующий режим сварки), ч то осо

транзистор

бенно важно при выполнении корневого шва .

ные инверторы для полуавтоматической сварки

ДС

ам

характери

выпускает

эксплуатации


мах . Импульсный режим сварки обеспечивает

ручном

Научно-производственное

панель

ис

соответствии с выбираемой про грамм ой . «Тех н отрон »

в

и контроль расхода защитного газа

ротаметром .

рочные токи плавно регулируются с помощью

панели

встроенным

перметром

-

К.З и ДС 400-З. Аппараты используют

При сварке алюминиевых сплавов предусмот рен

режим

на


токе

с

регулируе

ся в производстве для монтажных работ и ре

мыми амплитудой, частотой и коэффициентом

монта. ДС

заполнения импульсов сварочного тока . Дру

ник

200

К .З представляет собой источ

питания для

среде инертных

полуавтоматически

сварки

в

и активных газов плавящимся

гими

словами,

имеется


увеличи

вать либо уменьшать долю сварочного тока

электродом (СПЭ) со встроенным в источник

прямой и обратной полярностей , что позволяет

механизмом подачи сварочной проволоки диа-

гибко управлять проплавляющей и очищающей

Глава

276 способностью п ульс ов

200

Гц

на

панели

Диапазоны

ДС

в

дуги .

токов

А , ДС

5...200

И ЭЛ Е КТРО ШЛА КО ВАЯ С В А Р КА

Частота

пределах


рабочих

А .3 . =

200

200 А . 30 кг.

сварочной

регулируется

4. ДУГОВАЯ

от

им

колебании

АУ .3 =

10. . . 25 и

н апря жен и я

пи

сварке

на


переключения

уп равл ен и я

ванных

двух

з н ач е н и й

токе

и

и

более

«М и н ил о г»

-

запрограммиро

свароч н о го

тока

простым

нажатием триггера горелки (кнопка на горел ке), без прекращения раб оты. Этот режим необходим при сварк е с пе

таю ще й сети .

ДЛя сварки штучными эл е ктр ода м и фир ма та кже

вып ускает

ДС

с улучшенными технологическими

250.3

п анели

отсутствует устано в ка режимов « Бал а нс» при

источниках

Масса источн иков соответстве н но

п ри

На

источником .

Источники имеют схему стабили зации


работах .

и~очника плохо иллюстрирована или в оо бще

в

200

повторных

до

30

и сточники ДС

140.3,

и

ременным

зазором

ственного

положения

или


штучными


шва с

без

пр о с тр ан

обры в а

уп р а вл е н и ем

дуги д и н а

свойств ам и в момент зажи ган ия дуг и за счет

микой сварки . При этой функции характер дуги

введения в системы «горя ч его старта» . Рабочие

меняется

ди а п азон ы то ков

ного тока . Режи м «Память» гарантирует за п и с ь

25 . . .140 и 25 . .. 250

А соответ

Можно назвать еще ряд ф ирм из России и СНГ, в ыпус к а ю щ и х инверторы : завод «Элек трик»

п р ои зв од ит

ВД-91 и

ти ристорн ы й

на токи

- 122

ТИР- В Ч-125 РС

-

90

и

инвертор

А ; НИКИМТ

125

тиристорный и сточник на ток

А; николаевской з а вод «Кр и сталл»

125

-

источник тиристорный « П ул ьс- 1 6 0» на ток до

180

изменением свар оч

различных комбинации сварочные п араметров

ственно .

до

автоматически с

А;

предприятие

ВДУЧ-161

на ток

устройство

п ри

для

серийном

будущего

прои зводстве .

Функц ия «горячего» старта п уте м регулировки тока

в

начал е

сварки

поз воляет

сварщику

у п р а вл я т ь тепловложением, а зн ачи т , д ост и гат ь равномерного

качества

обрывов дуги цифровая п ульте

в

вне

работе ,

индикация


зависим о с ти

однако


источни ком

от

отс утств ует режим а

пи т ания

и

на на

сварочной горелке . Слабо прор аботаны в ин

А . Все они , по нашем у мнению , усту

формационном плане диз а й н панели у п ра вле

источник

-

пают по технич еским питания

источник

-

А ; харьковский зав од

з а п ом и н аю ще е

на токи

« К о м м у н ар»

25 ... 200

СЭЛМА

160

в

ис пользован ия

ВДУЧ-16м

свойствам

на транзисторах ,

и


здесь мы

их

под

н ия

и д и с та н ц и о н н ы х

регуляторов упр а вл ения

режимом сварки .

робно н е описы ваем .

При СПЭ свар ке в отечест венны х инвер

Исходя из приведенного материала, мож

то рах

соверш енно

не

и с п ол ьз о в а н

режим

си

но отметить серьезный положительный сдвиг в

нергетического управления ,

разработках инверторных источников питания

при импульсной свар ке оптимальный перенос

для дугово й сварки з а последние годы в России

капель в режиме короткой и дл и н н о й дуги п р и

и СНГ. Отрадно, что п ри их реал изац и и ис

изменении скорости

пол ьзу ютс я


пос ледние д ост и ж е н и я

э л е ктр о н и

обеспечивающий

подачи пров ол оки за с ч ет

изме нения


им

ки и цифровой техники . Однако в основном эти

п ульсов . Он же позв оляет источнику р аботать с

источники

уп равлением от одной кнопки , если сварщик

имею т

в

реали зованы

схемах

на


тиристорах

и

не

микропроцессор

перед

нач алом

ной техники. Это снижает их рабочие качества

задал

марку

сварки

на

по сравнению с подобной продукцией , выпус

защитн ы й газ, способ сварки . Нет в отечест

материала,

панели толщин у

у п ра вл е н и я материала ,

каемой зарубежны м и ф и р мам и . А гл а вн ое, у

в ен ны х и нвертор ах и устройств документиро

этих источников существе нно сниже н ы функ

вания

циональные возможности , отраж ающие специ

целью получен ия паспорта на технол огический

па рамет ров р е ж и м а в процессе сварки с

фику технологии сварки на постоянном и пе

процесс . К райне ненадежны и несгаби л ьны в

ременном

работе

токе

неплавяшимся

и


эл е ктр од о м.

тающие

Отмеченные отечественные источники не

механизмы совместно

подачи с

проволоки ,

инверторными

рабо

и сточни

ками при СПЭ сварке.

способны хранить в пам яти нар аботанные ре

В заклю чение можно отметить, что р аз

ма

работчикам инверторных источников питания

териало в , пространственных положений , доку

нужно расширить функции упра вл е н и я и м и с

ментировать

Трудно запро

учетом технологичес ких особенностей всех фаз

отраб ота н н ы е

п роцесс ов сварки п ри СН Э , РДС, СП Э спосо

жимы

сварки дл я

различных

режимы

грамми ровать реж имы


сварки. свар к и ,

опытными сва рщиками , и использовать их при

бах .

ДЛя

решен ия

это й

задачи

инверторы

СПИС ОК Л ИТЕ РАТУРЫ

дол жн ы ре ал изо выв ать ся тра нзист о рах,

дол же н

в

быть

в с ил овой ч асти

схе ме уп ра вления

и сп ол ьз о в а н

на

источн ико м

277

шл а ко в о й

сварке С.

1989. N2 12.

м икропроцессор .

10.

Автомати ческая

// 9 - 11.

сварка.

Ере гин Л . П . Р а с ч ет формы проплав

Ко нечно , пр и проектировании та ких источни

л е н и я при эл е ктро шл а ко вой сварке плавящим

ков

ся

питани я

нужно

пре дварительно

технико-экономические

показатели,

оценить

особенно

м ундштуком

Сварочное

//

производств о .

1971 . N2 2. С 5 - 8.

если при разработке источника будет и с п ол ь

11.

З а к с М. И ., Каганекий

Б. А. ,

Пече

зована заданная эл ем е нтн ая база как силовой,

нин А .А. Трансформаторы дл я ду го в о й сварки .

так и уп равляющей ч аст и источ ни ка . Н аучн ый

Л . : Энергоатомиздат,

п отенци ал в Росс ии дл я ре ш ен ия это й про бле мы имеется . Нужна только грамотная коорди

12.

Л . : Энергоатоми здат,

н ация работ с привле чением спе ц иал истов в области технологии и эл ектро н и к и .

Ал ад и н е к и й

В .В.,

1956.559 с . 14. Ка заков

Павлович

А.А . ,

Винокуров В.А . Исследование остаточ ных на

п ряжений при электро шл аков о й свар ке плит Матер.

ские остаточные напряжения» : М . : АН СССР ,

стыков

Рымкев ич

А.И.

И.Л. ,


Справочн ик по сварке . Т. С

Мел ьб а рд

255 - 271. 3. Винокуров

2.

С Н .,

сварка

М . : Машгиз ,

/ 1961.

15. //

Гри горьянц

А . Г.

Теори я сварочных д еф о р м ац и й и нап ряжен ий . М.: Машиностроение, Винокуров

4.

В. А. ,

В.Л .

трубопроводов Кова л ев В .Д.

Л ы ч ко

стол истовой

м еди

Автоматическая сварка .

//

Герметизация сваркой радиоизотоп

5.

ных изделий

/

Л . Н . Щавелев , А .В . Григор ьев ,

Б . Б . Бутылкин и др.

//

Сварочное производст во .

1993. N2 9. С 15 - 16.

Челябинск : Металлургия Урала, Новый

флюс

в и ти е

основ ных

принци пов создан ия дугового

//

В о пр ос ы атомной

науки и техники . Сер . « С в а р к а в я дерной тех нологии » .

ференциальн ом

рочных

п одх оде

автоматов

по

Автоматическая с вар ка .

8.

к

степени

сложности

//

1988. N2 8. С . 66 - 68.

Гур евич СМ. и др . Сварка высоко

прочных сплавов титан а . М . : М ашиностроение ,

1975.150

9. П альти

с.

И .И . Сушук-Слюсаренко, И.И . Лыч

ных энергетических установок ПН АЭТ-7-009-89 .

21 .

1991. 317

с.

Орбитальной сварке с автоопрессов

кой автом атам и ОДА

- 35

лет

/

В .И . Гриненко ,

В .В . Роши н , В .А . Букаров и др . п р о из в одст в о. ки

// 2000 . N2 1. С 38 - 4 1.

Сварочное

Особ енности эл е ктр ошл а ко в о й свар

плавяшимся


таллической крупки

/

с

введением

ме

И.И. Сущук- Сл ю с ар е н к о,

И.М . Коваль, С М. Козулин и др .

// Автомати 1985. N2 3. С . 70 - 7 1. 23. Пат. 2 13646 1 РФ . Регулируемый трансформатор / Б .А . Каганский , Г .А. Каган ческая сварка .

ский , В .А . Турулев .

Дудко Д.А., Сущук-Слюса рен ко И.И. , А.М .

1999.366 с.

эл ектро шла ко во й

// Автоматическая свар 198 1. N2 8. С 65 - 67. 19. Обо р уд о в а ни е для ду го во й с варки : Спра воч . пособие / Под ред . В .В. Смирнова . Л.: Энергоаго миздат, 1986. 655 с . 20 . Оборудовани е и трубопроводы атом

22.

выбору трубосва

для

ка .

1985. В ып . 1 (14 ). С 86 -90.

Гринен ко В.И . , Ха ва н о в В.А. О ди ф

7.

/

М . : Энергоатомиздат,

с варо чного оборудования

сварка .

сварки низколе гированных сталей повышенной

Гринеяко В.И., Белоусов А. Н . Р аз

6.

В . М. ,

Милютин В .С, Ко ротков В .А. И с

ко, В .И . Галинич и др .

1982. N2 7. С. 19 -21 .

Илюшеяко

точн ики питания дл я сварки: Учеб . пособие .

прочности

н ечн ы х элементов

1999. N2 3. С 35 - 37.

Автоматическая

//

тро шлаковой сварке путем решения задач не ко

неповоротны х

машиностроении

// 1989. N2 2. С 25 - 26. Автомат АДК 335 по

И .И. ,

Оп р еделение перемещений детал е й при эл е к и зотер м ичес ко й тео р ии течен ия методом

в

1967. N2 10. С 80.

18.

М ельников

В . А. , Борисов Е . М . Э вол ю

Але ксее в А. П. Эл е ктро шла ковая сварка тол

с.

1984. 280

М . : Госэнергоатомиздат,

Автоматическая с вар ка .

17. В .А . ,

3.

вышенной надежности для вертикальной сварки

16.

Бринб ерг

с.

Сва рочное прои зводство .

1988.С6 -10.

2.

1983. 93

ция оборудования для сварки

//

Всес. Симпо зиума « Тех н оло ги ч е

III

с.

Ка ганов И.Л . Электронные и ионные

преобразовател и . Ч .

СПИ СОК Л И ТЕ Р А ТУ Р Ы

1.

13.

1988. 135

Закс М .И. Сварочн ые в ыпря м ител и .

Особенн ости

вз а и м оде йств и я

эл е ктр од н о г о м ет ал л а со шл а ко м

п р и эл е кт ро-

24.

Па тон

Б . Е . , Лебедев

В .К. Эл е ктро

оборудование для дуго во й и шлаковой сварки.

М. : Машиностроение ,

1966. 360 с .


278 25. способ

Патон

Б.Е .,

Мед о в а р

эл ектрошлаковой

Б.И.

сварки

Новый

крупнотон

нажн ых заготовок большого сечения матическая сварка.

26. ных

газах

ги я

плавящи м ся

эл е ктродом .

М .:

с.

1974. 238

изготовления

сва рных

плит

из

С варочное произ водство .

массивных

стали

под

25ХН3МФ

// 1975. N2 7. С. 14 - 17.

ное оборудование нп о « Н И КИ М Т»

29.

// Свароч 1993. N2 5. С. 8 - 9, 13.

Рымкевич

Технологи я

А.И .,


Т и хо м и р о в

Н.В .

крупных заготовок

из стал и 35Х Н3 МФА м етодом эл ектро шл ако

вой с вар к и с последующей ковкой прои зводство .

30.

1973. N2 3. С.

Самсонов

перемещен ия

И.Г.

с в а рочного

газа

в

головках

для сварки

в ордство .

1973. N2 12. С. Столпнер

// Сварочное 18 - 20.

Е .А . ,

произ

Фи липпов

М.А. ,

Гриц В.В . С в ароч ное оборудо в ани е, разраб о тан ное и в ып ус каемое рп о «Эл ектромеха ни ка»

Рощин В.В. , Х а ва н о в В. А . Свароч

н ое п роизводство .

защитного

н епов оротных стыков труб

37.

Рощи н М.Б., Гельмаи А.с. Техноло

штам по ва н н ых

28.

Авто

Петапьевский А . Г. Сварка в за щ ит

М а ш ин остроен ие,

27.

1971. N2 6. С.

// 40 - 42.

подачи

Сварочное

// 11 - 13.

Регулятор аппа рата

скорости п ри

эл е к

трошл аков ой с варке

// А втоматическая сварка . 1986. N2 2. С. 75 - 76. 3 1. Сварка в машиностроении: Спра воч ник . В 4-х т. Т . 4 / Под ред , Ю . Н. Зорина . М . : М аш и н остроени е, 1979. 512 с . 32. Сварка элементов активной зоны атомны х реакторов / В . А . В и н оградов , Л . Н . Ща велев, В . С . П оп ен ко, В . А. Серьезно в // Сваро ч ное производство. 1993. N2 9. С . 11 - 14. 33. Сварочное оборудовани е и разр абот ки: Катал ог. М . : НИКИ М Т, 1991. 141 с . 34. Смирнов В.В. , Темкии Б.Я . , Дегтя рев С .П . А втом аты для аргонодуговой сварки

неповоротны х сты ков трубо проводов на мон

С.

// Сварочное п роизводство . 1993. N2 7. 8 - 10. 38. Сушук-Слюсаренко И.И., Лычко И.И.

Техника выпол нени я эл е ктр о шл ако во й сварки .

Ки ев : Н ауко ва думка ,

39. сти

в

1974. 95

Устр о й ст во дл я

отдельности

электрошлаковой

у

с.

модуляции мощно

каждого

сварке

эл е ктр ода

ал.

/

Ю.Н . Ла н кин, И . И. Лы чко и др .

ская с вар ка .

40.

Автомати че

// 1988. N2 3. С. 73 - 75.

Чвертко

А.И.,

п ри

Бон даренко ,

Патон

Б.Е . ,

Бель

фор М.Г., Голеговский Г.М. Аппаратура для механизированной дуговой и электро шлаковой свар к и и наплавки. К и е в : Наукова ду м ка,

199 с . 41.

1978.

Хаванов В.А. , Седов Ю .с. , Полос

ков С.И. Реализация принципов унификации при

разработке


для

с варки в монтажном производстве про и зводство .

42.

1993. N2 9. С.

// 26 - 28.

дугов о й

Сварочное

Ха ванов В.А , Седов Ю .с. Сварочное

оборудование с дистанционн ым управлением для ре гламентны х и рем онтны х раб от в атом

ной

энергети ке // С варо ч ное произ водств о. 1993. N2 9. С. 31 -33 . 43 . Хакимов А .Н . , Дарья ваш Н . Г. , За

харова В.А. Устрой ство для модуляции то ка

при эле ктро шлако во й сварке

// 1986. N2 11. С . 75 - 76. 44. Электросварочное

А втоматическая

// Э нергетич еское строительст во . 1989. N2 3. C. 16 - 19. 35. Современное с варо ч ное про и зв одст

с варка .

во

В .И . Макарова . М.: В Н ИИ «Стандартэлектро» ,

таже

и

паял ьн ое

ЦНТИ «П ои с к»,

36.

оборудование:

Катал ог.

М .:

1991. 25 1 с.

Сорокин

В .Н .,

усоверш е нств о ван ия

Козлов

с исте м

Б .И .

П ути

бес шла нго вой

оборудовани е:

Каталог-справо чник. В 2-х ч. Ч .

1991.351 с. 45. Электрошлаковая

1 /

Под ред .

сварка и наплав ка

П од р ед . Б . Е . Патона. М .: Маш ги з ,

1980. 511

с.

/

Г лава

5

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ КОНТАКТНАЯ СВАРКА

5.1. ОПР ЕДЕЛ ЕНИЯ

способа сварки содержит детал и

И КРА ТКАЯ

КЛА С СИФИКАЦИЯ С ПОСО БО В

2,4,5,

КОНТАКТНО Й СВАРКИ В соответствии с ГОСТ

2601-84

Точечная сварка (см. рис. контакт

эл е ктрод ы

1,

источник сварочноготока З .

ризуется

получением

между торцами

5.1,

сварного

эл е ктр од о в,

а) характе соединения

которые

к

свари

ной с вар кой называется сварка с применением

ваемым

давления, при которой используется те пл ота,

них с илу сжатия . В точечном соеди нении не

деталям

выделяюшаяся в контакте свариваемых частей

обходимым

п ри протекании электрическоготока.

литого

Так как для выполнения контактной свар

я дра

подводят

условием

ток

и

является

номинальных

передают

на


р аз м ер о в ,

о преде

ляющего прочность соединения . Сварное со

ки требуются нагрев и давление, то в общей

единение

системе классификации по ГОСТ

или группой точ е к , расположенных по зада н

19521-74

она

относится по указанным физическим призна

может

выполн яться

одной

точкой

ному направлению.

кам к термомеханическому классу. При кон

При шовной сварке (см . рис.

5.1,

б) полу

тактной сварке используется нагрев теплотой,

чают сварное соединение между вращающими

выделяюшейся

ся

при

протекании


дисковыми

эл е ктр од а м и ,

тока по сопротивлениям свариваемых частей

ваемым

деталей в соответствии с за кон о м Джоуля

них силу сжатия.

-

деталям

подводят

При

которые

ток

и

к

свари

передают

на

шовной сварке также

Ленца . По это й причине да н н ы й з а кон играет

необходимо образование литого ядра в каЖДО~1

важнейшую роль при контактной сварке. По

месте сварки . Все точ ки (с перекрывающимися

техническому способу получения соединения

или

контактная

образуют сварной

сварка делится

на точечную ,

ную , рельефную и стыковую ( р и с .

5.1).

шов

Схема

неперекрывающимися шов

л иты м и

ядрами )

прямо- или

криволи

нейной формы .

f

IJ) Ри с,

а

-

5.1. Схем ы ос нов ных с п особо в контакт н ой сва р к и: - рел ьефной ; г - стыковой; FCB - сила сжатия детале й при сварке; то же, в эл е ктродах; l CB и Iш - сварочный ток и то к шунтирования ; v св - скорость сварки

точечной; б - шовной; в

F заж -

г)

Глава

280

5.

ЭЛ Е КТР И Ч ЕС КАЯ КОНТАКТНАЯ С ВА Р КА

Рельефная сварка (см . рис .

в) харак

5.1,

тер и зуетс я об разованием сва рного соединения

g

н а определенных участках , обусловленных их

6,

с исп ользованием специ альных эл е ктро

дов

2, подводящих

можно

выпол нят ь

и ли


в

соеди нение

местах

в

одном

1- дл и н а л ито й зо н ы ядра; 11- дл и н а неперекрытой част и

Стыковая

сварка

соединение

верхно сти торцов с

ных эл е ктр одов

5,

рис .

всей

5 .1 , г)

р ас сто я н ие между осями соседни х ря

испол ьзованием

по

расстояние от центр а т оч к и

Каждый эл е м е нт о в

Стыковая сварка имеет д в е разновидно сварку сопротивлением и сварку оплавле

нием . При сварке сопротивлением нагрев ме

указанных на

ос и

констр уктивны х

каче ство св арн ог о со ед и

нения . Диаметр и ли ширина шва соеди н е н ия ,

увеличением ны

металла


d

которая

во зрастает

с

Для каждого з н а че н и я тол ш и

d.

у ста н о вл е н о

миним ал ьное

з н а ч е

ниеd. от глубины проплавления

талл а стыкуемых поверхностей торцов выпол няют, как правило, до п ластичного состоян ия и

из

влияет

пр о чн о ст ь

в осевом направлении .

ил и

шва д о края нахлес тки.

специ аль

п од в одя ши х к свариваемым

-

и

дает

стыкуемой

детал я м т о к и пе редающих на них силу сжатия

с ти :

-

е

до в то ч е к при цепном расположении ;

( с м.

по

f - величина перекрытия литых зо н;

по

произвольном у контуру .

сварное

л итой зо

ны я дра;

месте

одновременно

це нтрами со

седних точек в ря ду;

К свариваемым детал я м то к

ядра в сварном соединении . Рельефной сваркой

глубины вмятин от эл е ктр од о в на

- величина нахлестки ; t - рас стоя ние ( шаг) ме жду

и передаюших на них с илу сжатия. При рель

ефной сварке необязательно получение л итого

gl -

В

геометрической формой, в том числе по высту пам

и

деталях ;

та кже зав и

h

сит прочность соединения . Ее з н а че н ие огра

в о ч е н ь редких случаях д о расплавления, а при

ничивается минимал ьной и максим альной ве

сварке о плавлен ием

личинами ,

з о ва н ия

слоя

-

до обя зательного обра

расп лавленного

металла

на

то р

что связано с тол щи н о й

и типом

металла.

цах обе их детал е й .

Н ахл е стка В определяет услови я проте

После н агрева при том и дру го м способах

кания

процесса

стыковой сварки детал и подвергаются осадке

нахлестке

( пл асти ч ес к о й

ренние

деф ор м аци и),

в

ходе

которо й

формируется сварное соединение.

во

сварки .

время

вып лески ,

При

сварки

недостаточно й

проис х одя т

вн ут

снижающие ра змеры ядра

и

прочность соединения . Миним альн ое з нач ен и е н ахлестки з а в и с и т от то лщины мет ал ла .

5.2.

КОНСТРУКТИВНЫЕ ЭЛ Е М Е Н Т Ы

СВАРНЫХ СОЕДИ Н Е Н И Й КОНТАКТНОЙ СВАРКИ, ИХ ГРАФИЧ Е СКО Е И ЗОБРАЖ ЕНИ Е И УСЛ О В Н О Е ОБОЗНАЧЕНИЕ Конструктивные шовных

и

эл е м енты

рельефных

определяются по ГОСТ нений сты ковой свар ки

сварных


15878-79,

а для соеди

подобно го стан дарта

5.2 -

приведены конструктивные эле м е нты свар

ны х


по

названном у

стандарту,

которые имеют следуюшие обозначен ия : S и SI - толшины детал ей;

d -

в з аз о р

расчетный ( м и н и мальный) диаметр

рельефной сварки и ли ширина шва в соеди н е ниях шовной с вар к и;

и

111-

ния д етал е й;

е

(n - 1),

где

n -

число рядов

центра то ч к и

глуб и н ы ( вел и ч и н ы ) проплавле

и раз давливания кромки

грев а. При S / S ,

или

оси

из -за е е пер е

расстояни е между центра

> 2

ми соседних точек в ряду

(1) и

расстояние меж

ду осями сосед н их рядо в (е) следует увеличить на

20 %. Величина шага

t

влияет на ш ун тирование

сварочного тока че ре з ранее сваренн у ю т о чку .

С ум е н ь ш ен и ем шага повышается то к ш ун ти рования

и

уменьшает

снижается д и а м етр

сварочный

я дра

точки

и

то к ,

что

прочность

соединения. Минимальное зн ач е н и е шага ди к туется толщиной металла . Глубина вм ятины

л и то го ядра точки в соединениях точечной и

11

2u +

Расстоя н и е от

одноря дного шва и д о к р ая нахлестки дол ж н о

разнотолшинных одно- и раз

н оименных м еталлов и сплавов. На рис.

5.4

точ ек .

быть ~0 , 5Bmin во избежание выплеска м еталла

точечных ,

нет. Указанные сварные соединения выполня ются из одно- И

Для многорядных швов величина н ахле

стк и В =

g

ухудшает внешний

ви д изделия , а при повышенном з на че н и и сни

жает

прочность

з н ачен и е

вмя тины

20 % толщины

соединения.

Макс и м альное

огр аничива ется

металла .

на

ур о в не

КОНСТРУКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ СВАРН ЫХ СОЕДИНЕНИЙ КОНТАКТНОЙ СВАРКИ

ГОСТ

281

15878- 79 - K, -d/t

и

А-А

Рис.

5.2. Кон структи вны е

элеме нт ы, гра фическое и зобр ажеии е и усло в ное о бозн ач е н и е свар ных

соединени й, вы п ол н енн ы х точеч ной сваркой из од нотолщи н ных и од но имен ных металлов (а),

п лакиров анноге

и ра зн ои м енн о го металл а (г), детале й н ерав н ой тол щ и н ы (в )

(6)

f

ней детали. Пр и сварке разноименных метал

при шовной сварке определяет герметичность

лов размеры ядра определяют по толщине бо

и

лее т епло- и эл е ктр о п р о в од н о го метал ла.

Степень перекрытия литых з о н точек влияет

на

прочность

по этом у ее нижний

< 25 %

сварного


обознач ение

дл я герметичного шва .

По количественным з н ач ен и я м

d,

В и

t

св арные соединения делятся на дв е группы: А и Б . С оед и н е н и я группы Б имеют уменьшен

ные

з н ач е н ия

Графическое

предел не должен быть

указанных

вел ичин

(ГОСТ

по ГОСТ

15878-79

элем е нт ы


в з а в и с и м о сти от тол щи н ы,

и

условное

полученных

точеч

ной , шовной и рельефной сваркой выполняют по ГОСТ

2.312- 72.

Видимая сварная точка на

чертеже изображается з н а ко м

«+».

Невидимые

одиночные точ ки не показывают .

Совокупность точек , распол оженных п о

15878-79). Конструктивные

и зображение

соединений ,

задан но й линии , образует сварной шов , выпол

ненный точечной ил и р ел ьеф н о й сваркой (см .

ти п а металла и группы соединения. При сварке

рис .

разнотолщинных деталей конструктивные эл е

шовной сваркой , изображают сплошной л и н и

менты определяют по меньшей толщине.

ей (см . р и с .

При сварке трех и более деталей (рис.

5.2

и

5.4).

Видимый

шов ,

5.3), аневидимый -

получен ны й

штриховой . По

5.5)

отношению к швам , образова нным контактной

устанав ливать

сваркой , нет понятия «оборотная сторона» , Т .е .

отдел ь н о для каждой пары сопрягаемых дета

считают, что с обеих сторон шов имеет л и це

ле й . До пускается сквозное проплавление сред-

вую сто рону .

д иа м етр

я дра

то ч ки

следует

Глава

282

5.

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ КОНТАКТНАЯ С В А Р КА

ГОСТ

~I- -

-

-

-

-

15878- 79 - Кш - d

-1--------

~

Б-Б

Рис.

5.3. Коиструктивиые элементы,

графическое изображение и условиое обозиачеиие сварн ых

соединений, выполиеииых шовиой сваркой из одиотолщиииых и одноимеииых материалов

ГОСТ

15878-79 - К - d/t

А-А

::t= После свар ки

Р ис.

~4

5.4. Коиструктивиые элементы,

графическое изображение и условиое обозиачеиие сварных

соед ииений, выполненных рельефной сваркой из одиотолщиииых и одиоименных материалов

ФОРМИРОВАНИЕ СОЕДИНЕНИЯ ПРИ ТОЧЕЧНОЙ И ШОВНОЙ СВАРКЕ

В/2

8/2

t

---"":;;77777.7.

2 ""'N~'\.' \\.'\.' \

283

~~~

еп - о. г ь »

8/2

5) Рис. а

-

5.5. Точеч на я с ва рка трех деталей : - с квозное проплавлени е сред н е й детал и; 1, l ' - тонкие детал и; 2 - тол стая детал ь

раздельное формирование ядер ; б

Для усл о вн о го обозначения шва или от

П ервой

стад ие й

процесса

явля ется

дел ь н о й точки от их графического изображе

сжатие деталей эл е ктр ода м и с целью форми

ния

про водят

линию-выноску

рования сварочной цеп и и создания оптималь

ней

стрелкой

и

рис.

5.2 - 5.4) .

Линию-выноску ведут от види

с

горизонтальной

односторон

полкой

(см .

ных

мого изображения шва или одиночной точки . Условное обозначение шва наносят на гори

эл е ктр и ч е с к и х

таль и детал ь

-

контактов

- де 5.6).

электрод

деталь в зоне свар ки (рис .

Основными

характеристиками

контакта

являются его сопротивление и площадь. Со

зо нтал ь н о й полке . Обозначение шва включает

противление прямым образом влияет на в ыде

в себя ГОСТ

ле н и е теплоты по за ко н у Джоуля

способа

торое, н а п р и м е р, дл я

Кр -

15878-79, усл овное обозначение сварки (КТ - точечная , Кш - шовная,

рельефная ), мин имальное зн ач ен и е диа

метра ядра точки или ширин у шва

чечного шва после шаг

t

(см . рис .

5.2

и

d

d.

-

деталь

Для то

2

Q;u = 1св R дд . ср t ,

(5.1)

При обозначении пре

рывистого шва шовной сварки после х

Ленца, ко

имеет выражение

через косую черту пишут

5.4).

-

ко нтакта деталь

d

пишут

- / / (, где х - з н ак умножения ; / - дл и н а п р о

варенного участка;

t-

шаг между п роваренны

ми участками . При наличии на чертеже одина ковых швов или точек им дают одинаковый

номер и полное обозначение приводят на од ном шве (то ч ке) с указ а н и е м числа швов (то чек) и их номера над л и н и е й- в ы н ос ко й, напри мер

5 N2 1.

от остальных швов (точе к) прово

дя т л и н и и- в ы н о с к и, н а полках

номер шва одному сать

на

(N2 1).

стандарт у , полке

которых

пишут

Есл и швы вы полнены по то

его

д о п у с ка етс я

линии -выноски,

а

не

пи

указывать

в

техничес к их требо ваниях чертежа. Изображение и обозначение соединения стыковой сварки следует выполнять по приме

ру приложения

2

к ГОСТ

2.312-72

как нестан

да рт н о е.

Ри с .

5.3. ФОРМИРОВ АНИ Е

[СВ - сварочный то к ;}

Данные способы сварки не имеют прин по этому

с ушность

процесса

изложена н а п римере точечной сварки одно тол шинных и одноименных м еталл ов .

-

плотность то ка и ее

рас п ределе н ие по объе му зо ны сварки ;

R эд и

ципиальных отличи й по процессу формирова соединения ,

со п роти влен и й и ра стекани е то ка

в детал ях п р и то ч е ч ной сварке:

ПРИ ТОЧЕЧНОЙ И ШОВНОЙ С ВА РКЕ

ния

5.6. Схема

СОЕДИНЕНИЯ

ко нта кт н ы е с опротивления

R:u -

эл е h'jЮД

-

д етал ь

11 д етал ь

R д - сопротивление детал и ;

а, и

d. -

FC B -

-

д етал ь;

с ила сжатия;

диаметры рабочей поверхности эл ектрода и кон тапа д етал ь

-

дет ал ь

Гла ва

284 гд е

l CB

и

RJU .cp -

во

t -

времени ;

контакта ,

ЭЛ Е КТР И Ч ЕС КАЯ КОНТАКТН АЯ С ВА Р КА

свар очн ы й то к и с ред н ее со

которое ,

к ак

П омим о

коли ч еств е нн о й

стороны

необ

-

д еталь, меняю

х олим о обеспе чить

время

сушествования

ние в ыделя емой те плоты п о объему на гре вае

против ление к он такт а детал ь

шееся

5.

пр ави ло ,

меньше

дл и

о пти мал ь ное распределе

м ого металла . Н аи большее кол и чество тепл оты

-

тельности протекания сварочного тока (време

долж но вы делят ь ся в контакте д етал ь

ни сварки) .

та к как там надо обеспечить п л авление метал

Тепловыделение в контакте д етал ь

де

-

таль дол ж но быть о пти мал ь н ы м по интенсив

ла .

В контакте эл ектрод

д етал ь ,

детал ь в ыдел е н и е

-

теплоты д олж н о быт ь мини м альн ым , чтобы не

ности , а это в о многом за в и с ит от фа кторов.

вы зыват ь

в лияюших н а указа н но е со п рот и вл е н и е .

более его распла влен ия , что п ри вод ит к н аруж

Контактн ое сопроти вление з а в и с ит от с о стояния

кон тактируюш их пов ерх ностей

и

их

си лы сжатия :

с иль ног о

о к и сле н ия

метал л а .

тем

ным вып лескам , а та к ж е п е р е гр еву и п овышен

ном у износу эл ектродов . Ми ни миза ц ию выде л ен и я

те пл от ы

в

к он такте

эл е ктрод

-

дет ал ь

обеспечив ают о чи стко й пове рх ност и детал е й и

(5.2)

эл е ктродов

от

окси дов

и

за гряз н е н и й,

мальным выбором силы сжатия где

сопротивление контакта при си ле сжа

Ro -

тия поверхностей в

ния;

F CB

-

1 да Н

с уч ето м и х состоя

сварочная сила ; а.

коэффициент,

-

зависящий от ти па металла деталей.

При усл о в и и хорошей оч и стки п оверхно стей

можно принять дл я

сталей

R o = 0,005 ... 0,006

низкоугл еродисты х

0,75, а дл я ал ю м и н и е в ых с плав о в Ro = 0,001 . 0,002 Ом /даН и а. = 0,75 ...0,85. Как видно из формулы (5.2), контактное сопротивление

перед

протеканием

тока

можно

опти

и н ормаль

ным режим ом о х лаждения эл е ктр од о в .

Так им образом, на первой стадии п роцес

са сварки оптимальным выбором силы сжатия

FcB,

размера эл е ктрода dэ , состояния п оверхно

сти детал е й и эл е ктр одо в создают усл о ви я для

последуюшего нагрева и дефор м а ц и и металла в зоне сварки .

= 0,65 .

О м/даН и а.

F CB

Втор ая момен та

стадия

пр оц ес с а

пр о т е к ани я

н ачин ается

сва ро ч н ого

тока

с

через

свариваемые детал и . В начальный период про

текания то ка наибольшее количество теплоты выделяется

-

в контакте д ет ал ь

д ет ал ь так как

регулировать , что и применяется в практике кон

его сопротивление наибольшее . Это приводит

тактной сварки. Значительно увеличивают кон

к и нтенсивному

тактные

металла и их пластическому деф о р м и ро ва н и ю

сопротивления

шероховатость

п оверх

нагреву приконтак тных

слое в

н ости , поверхностные окси ды и друг и е загр яз н е

под де й ст в и е м с ил ы

ния . Например , ржавчина и о калин а н а п о верх

ховатостей и частичн ое разрушение о кс идн ы х

ности

низкоуглеродистой

стал и

RJU

В

оптимально

то

время

RJU::: 100. .. 200

как

до

создают

тактное сопротивление

кон

300 000 мкОм ,

и с ч ез а ет

мкОм. Таким образом, очи стка

метал ла .

поверхностей детал е й от оксидов и за гр яз н е ции контактных сопротивлений.

На выделение теплоты влияет площадь

См я ти е микрошеро

пленок на поверхностя х детал ей снижают кон

тактное сопротивление

значе ние

ний является вторым фактором по оптими за

F cB.

при

RJU, которое

п ояв л ении

в

пол н остью

контакт е

жи дкого

После исчезновения с опротивлен ия

R JU

де йст ву ю щ и м и и сточни к ами выделения тепло

ты остаются сопротивления деталей 2 R д , опре д ел я е м ы е выражением

контакта , которая опреде ляет плотность проте

кающего че рез него тока . От последней, в с вою очередь ,

з а в и с ит

удельн ое

вы деление

т епл а

единице объем а металл а п о за к о ну Джоуля Л е н ц а.

Правильны й

вы бор диам етра ра бочей

поверхности эл е ктрода dэ создает оптим аль н ую

пл ощ ад ь

оптим альн у ю

к о нта кта

эле ктрод

п лотн о сть то к а

на

-

детал ь

вхо де

в

и

з о ну

где А

< 1-

коэффициен т. отражаю щ и й расши

рение токоведушей зо н ы в деталях (с м. р ис . РТ

-

5.6);

уд ел ь но е сопр о тивлен ие матери ал а , з а в и

сяшее от те м пе р ату р ы н а гр ева .

сварки .

Площадь контакта д етал ь

-

чтобы


удел ь ное с оп рот ивлен и е

детал ь долж

на быть бли зка к площади контакта эл ектрод детал ь,

(5.3)

в

-

-

оптимальную

плотность тока в объеме з о н ы сварки .

типа

метал ла

Наиболее

и

низкое

т е м п е р атур ы

з на ч е н и е

РТ

РТ за в и с ит от е го

у

нагрева .

алюминия

(2,8 . 10-8 Ом . м), среднее - у низколегированных

ФОРМИРОВАНИЕ СОЕДИ Н ЕН ИЯ ПРИ ТОЧЕЧНОЙ И ШОВНОЙ СВА Р К Е

и углеродистых сталей [(13...21) 10-8 Ом ' м] , повышенн ое

-

у высоколе гированны х стале й,

285

может быть разви тие щелевой коррозии из -за его

заполнения

реакционноспособны ми

про

титана и его сплавов [(75 ,. .160) 10-8 Ом' м] .

дуктами из окружающей среды в процессе э кс

При нагреве РТ может многократно увел ич и

плуатации .

Создание зон ы уплотнения вокру г жидко

ваться в з а в и с и м о ст и от типа металла .

Теп ловыделение з на ч и тель н о

на сопротивлении

п овышает

удельное

RM

сопротивле

ние металл а в зон е бывше го контакта, поэтом у «г е не р ато ром»

тепл от ы

п осле

исче зн о вения

Rд;1, остаетс я м еталл центрально й зон ы, в кото ро й н а капл и ваетс я теплота, ч е му сп особствует и м еньший от вод последней в эл е ктрод ы и з-за бол ь ш е го удал е н ия центральн о й з о н ы от н и х . При од и н ак ов ых тол ши н ах детал ей те п л о отв од из зон ы б ы в ш е го контакта в эл ектрод ы носи т симметричный характер , что в совокуп

ности

с

тепловыделением

обусловливает

в

дан н о м месте накопление теп лоты и образова ние жи дк о го я дра .

П оявл ени е жидкого ядра с повыш енным уд ел ь н ы м

сопр отивлением

метал ла

пер ерас

пределяет протекание с вар о ч ного тока : в объе ме

я др а

пл от н о ст ь

предела ми

в

зо н е

то к а

с н и ж а ет с я,

к о н т акта

а

т в е рд о го

за

е го

м еталла

(уплотн я ю щего пояска) увел ичи ваетс я . В озрастание плотности тока рийных с я дром зо н ах

в

перифе

компенсирует п отери

тепл оты в окружающий металл и способствует росту я дра в радиальном направлении .

металл а и его стремление к расширению мо жет

вызвать внутренний выплеск , если к моменту обр азова н и я жидкого ядра по его периметру не

б ыла с озда на зона уплотн е ния . Выплеск сни жает объе м и ум ен ь шает д и а м етр ядра , что в или

ин о й

степени

о сл абля ет

прочность

соединения .

Зона

процесс теплового расширения

металла .

Под

дей ств и е м внутренне го да влен и я жидко го ме талл а

твердые

ваются ,

ле н и и .

слои

раздви гая

под


п о сл ед н и е в о с е в о м

всп учи н а п рав

Перемещение от расширен ия металла

осуществляет подвижный эл ектрод машин ы . Перемещение п одв ижн о го эле ктрода под дей ств и ем

теплов о го

расширения

м еталла,

особенно при образовании жидкого ядра , ис поль з уется на практике дл я контроля и ре гули ров ания д и а м етр а я др а то ч к и с

пом о щ ь ю спе

циальных систем .

Н аличие зо н ы уплотн е н ия в окру г жидко го ядра обеспечив ает его з а м кнутость и за щиту от в озд уха, что и сключает окис ление р а с п л а в

л е н ного металла. В со воку п н ости с пред в ар и

тел ьн ой о ч и стко й детал и от окс идов и загря з нений это гара нти рует вы с окую ч истоту ме талла

ядра

и

и ден тичн о сть

его

х и м и ческ о го

с оста ва составу осн о вного металл а . З акан ч ив а

ется вторая стадия образованием жидкого ядр а номин альных размеров .

Тр етьей стад ией про ц есса с ва рки явля етс я

При плавлении возрастает объем жидкого

той

го я дра устраняет выплеск , но не п одавляет с а м

кри с т а л ли з ац ия

жидкого

метал ла

ядра ,

которая начинается после вы кл ючени я св а ро ч

ного тока. Кристалли зация проте кает в усло в и ях

зам к нутости

сжатия

и

объе м а

о хла ждения

со

ядра

под действием

ст ор он ы

эл е ,,1р ОД О В.

Сила сжатия на стад и и кр исталлиза ц и и ядра называется ковочн о й . При

кристаллиз ации

атом ы

металл а

в

пределах отдельны х з е р е н и ли кри сталл о в рас

уплотн ен и я

вокруг

создается с вароч н о й силой

FCB

жидко го

(с м . рис .

ядра

5.6)

за

полагаются

упорядоченно в кристаллическ ой

решетке, вступая при это м

в химическое в заи

счет пластической деф ор м а ц и и нагретого ме

модействие друг с дру го м , следствием которо

т алл а.

го является образование металлических связей

Нагретый и пластичный металл выдавли

вается под де й ств и е м силы

FCB

как из-под эл е к

трода , образуя венчик по периметру вмятин ы , та к

и

эт о м

в

зазо р

зо ну

межд у

у плотн е н и я

д етал я м и ,

создавая

при

в окр у г жи дког о я др а

и

од но в р е м ен но расширяя вел ичин у зазо ра .

Расширение зазора между деталя м и сни ж ает

воз мо ж ност ь

ш унтир ования

сварочно го

то ка

различными

случа йными

контактами

между ними. Таким об разо м, при точ еч н о й и шовной сварке с в ар н о е с оедине ние ф орм иру ется и з жидкой фазы при кри сталли зации . При кристаллизации кристаллиты растут в на правлении обрат ном теплоотводу. Т. е . от

поверхн ости ядра внутрь, о б разуя стол бчатую л иту ю стру ктуру .

В

центральной

сращиваю тся

зо н е

в ер ш и на м и,

ядра и

кристаллиты

зде с ь

в оз м о ж н о

вбли зи то ч к и, например от искривленных по

образование усадочны х раковин или ры хлот,

вер хностей деталей , заусенцев по краям дета

что усиливается замкнутостью объема ядра и

л ей

увеличением его размеров .

и

т .д,

Отрицательным

влиянием

з аз ора

Глава

286

s. ЭЛ Е КТР И ЧЕС КАЯ КОНТ АКТНАЯ

Кр оме того, в центр ально й зо н е ядр а в оз можно

нако пление

л и к в и ру ю щих

примесей

СВ А РК А

д и м ы е си л ы трения,

которые д ол ж н ы уд е р ж и

вать д етал и от проскаль зывания в эл е ктр од н ы х

( серы, фосф ора , угл ерода), причастны х к обра

губ ках п од де й ств и е м осевых сил , вы званных

зов анию

да вл е н и я м и Ропл И Рос . Из-за больших сил Fзаж

ядре

горячи х трещин . Для

ус адочных

ры хлот

и

устр ан е н ия

го р я ч и х

в

трещин

применяют п овышенн у ю си лу сжатия (ковоч

ную силу) на стадии крис таллизации , которая в несколько

раз

пр евышает

си л у сжа тия

н а ста

д и и пр отек ания свароч н ого т о к а .

П о в ы ш ен н ая ковочн ая си ла з а счет пл а

сти ч е с ко й у с ад ку

де ф орм а ц и и сжатия

мет алла

при

компенсир ует

крис талл изации

и

охла ж

д е н и и, у стр а н я я у с ад о ч н ы е рак овины , и сниж а

ет

поля

растягивающи х

н апряжений

в

ядре ,

предупре ждая эти м обр азование в нем горячих трещин.

В

ковочной

некоторой си лой

степени

можно

повышенной

та кже

контактное

сопротив ление

-

э л е ктр од

д етал ь

становится незначительным (R эд '" О) . Установочную дл и ну /у необходимо вы бирать оптимальной, поскольку она влияет на сопротив ление з о н ы

ние детал е й

н ость детале й

сварки

через сопротивле

на дефо р м аци о н ну ю способ

Rn,

через воз м ож н ость их искрив

-

ле н ия от потери усто й ч и в ости при сжатии и на

от вод те пл оты в эл е ктродн ы е губки от зоны

стыка

при нагреве . Сопротивление детал и

-

Rn

о п р ед ел яетс я выр ажени ем

изме л ьчить

(5.4)

крупно зер нистую структуру я дра .

Таким образом, анали з трех стадий про цесса точечной

и шовн ой сварки

показывает

роль н агрев а и давл ен ия в формировании свар ного соединения. С п озиций образ ования ме талл и ч ес к их фактором

( м ежатом н ых)

является

нагрев .

свя зей Он

ведущим

об есп ечи в ает

обра з ование жи дког о ядр а , в об ъе м е кот ор ого

при

кристал ли зации

ф ор мир уется

с в а р ная

то ч к а .

При

отс утствии

образование мами

л итого


в отдельных

з о н ах

ядра

во зможно

связи между ато

кон такта

дет аль

-

де

таль . Так ими зо н ам и являются места п ластиче

ской дефор м а ци и микровыступов на поверхно стях детал ей

при усл ов и и , что величина де

формации обес п еч и вает разрушение поверхно стных

оксидов

и

сближение активированных

теплотой атом о в до параметра кристаллической

решетки , после чего между атомами образуется металлическая связ ь . Такое соединен и е н азыва

S - п оперечное сече ние детал и ; РТ - удел ь

где

ное сопротив ление металла , зависящее от тем пер атур ы .

После

ты, особенно при переменных нагрузках.

деталей

в

эл ектродн ы х

миним ально возможный зазор для устра н е н ия эл е ктри ч е с к ог о

контакта

между

д ет ал я м и

пе

ред подачей на них н апряжения от источника сварочного тока .

тивление детал ь

Поэтому контактное сопро

-

деталь

ред пропусканием то ка,

RM

создается н е пе

как при точечной и

шов ной сварке , а в пр оцесс е его протекания . Втор ая оп л ав л ени е от

-

и ст очник а

стад и я

процесс а

сварки

начинаетс я с подачи на пряжени я св арочного тока

на

разомкнутые

д етал и, п о сл е чего подвижная пли та машины с

за крепле н ной детал ью нач инает перемещаться к неподвижно й детал и со скоростью У п. п -

Эле ктр и ч ес ки й

ют «с клей кой» , оно имеет низкую и очень не

стабильную прочность и непригодно для рабо

зажати я

губ ках между их тор ца м и должен оставаться

к онтакт тор цо в детал е й

начинается с и х л е гк о г о касания под д а в л е н и е м

-0,0 I

МП а,

которое

сохраняетс я

на

таком

уровне в т е ч е н и е всего в р е м е н и оп лавлени я .

5.4. ФОРМИРОВ АНИЕ

С О ЕДИ Н Е Н И Я

ПРИ СТ Ы К О В ЫХ С П ОС О БАХ С ВА Р К И

5.4.1. СТ Ы К О В АЯ

С ВА Р КА О ПЛА ВЛЕ Н ИЕМ

Сущность процесса изл оже н а н а при мере

с в арки

круглых

металлов ( р и с .

стерж ней

из

одноиме нн ы х

5.7).

Из- за малого давлени я Ропл м ежду тор ца ми детал е й создается один , реже дв а локаль ны х э л е ктр и ч е с к и х кон такта , по которым п ро

текает вес ь ток, н азыва емый током оплавления

и:

Вы сокая

плотность

тока

вы зывает

строе р асплав ление метал ла в з о н е

бы

контакта и

образование жидкого мостика или жидкой пе

Первой ст ад и е й пр оцесса сварки явля

ремычки .

Теплота,

выделяющаяся

в

жидкой

етс я уста н о в ка д еталей в эл е ктр одн ы х губ ках

перемычке

(электродах ) сварочной машины . Детали при

води тся в тор ц ы детал е й, нагревая их, что н е

жим аются

к

поверхно с тям

т о к о п од в одя щ и х

эл е ктр одов повыш енны м и силами Fзаж , чтобы в контакте эл е ктр од

-

детал ь создать необхо-

при

протекании тока,

частично от

обходимо дл я последующей деформаци и ме талла,

а

оставшаяся

часть

накапливаетс я,

зывая дал ь н е й ш и й нагре в перемычки .

в ы

ФОРМИРОВАНИЕ СОЕДИН ЕНИЯ П РИ СТ Ы КО В Ы Х С П О С О БАХ СВАРКИ

287

А Сварка оплавлением

Р ис.

Свар ка сопротивл ением

5.7. Схем а

процесса стыко вой с ва р ки:

[у - уста новоч н ая дл ина; [,.г - дл и на эл ектродной губки ; Те

Rn, RM , R,n-

сопроти вле н ия детал ей, детал ь

сварочный ток; Ропл - РН, РОС

-

-

деталь, эл ектрод

-

-

сварочн ый трансформ атор ;

деталь;

[ 0 ",1

и [св

-

ток о пла влен и я и

да вл ен ия на стадиях о пл а вл е н и я , нагрева и осадки соответственно ;

Fзаж - сила зажатия детал ей в эл е ктродн ых губках; V п . п, V опп - скорость подвижной плиты машины с детал ь ю и скорость оплавления; Sдеф - персмещен ие от де фор м а ц и и металла

При нагреве металла до тем п ератур ы ки

металла реагир уют с кислородом в ст ы ке , с н и

пения перемы чка взрывообразно разрушается.

жая его концентрацию . Действия обоих факто

Этому

способствуют

эле ктр од и нам и ч ес к и е

силы ,

выталкивающие токоведущую

ку

з аз о р а

перемыч

ров обеспе чивают э ф фекти в н ую защиту нагре того металла в зоне стыка от окисл ения.

разрушение.

Из- за индуктивности сварочной цепи на

Время существования жидкой перемычки со

месте разрушенной перемычки образуется ду

ставляет

говой

из

наруж у ,

0,001 .. .0,005

ус коряя

ее

с.

разряд ,

горящий


в

При разрушении перемы чки металл час

парах металла . Теплота от горения ду ги час

ти ч но выбрасывается из зазора в виде пара и

тично расп лавляет металл на торцах, а частич

м ел к и х

но идет на нагрев торцов детал е й в гл уб и ну,

высокотемпературных

тично остается

капель ,

а

час

на торцах детал ей . Давление

паров металла в зазоре дост игает рость разлета капель

30 ати, металла - до 60 м/с .

зо н ы

пары металла

стыка,

а

оттесняю т воздух

высокотемпературные

Дуга горит до образова ния нового твер дого электрического

В ы брасы ваем ы е из зазора под высоким д а вл ен и ем

как и теплота от жи дкой персмычки .

а ско

от

кап ли

так

как

подвижная

оп лавления

контакта между торцами , д ет ал ь

продолжает

с

момента

перемешаться

деленной скоростью к неподвижной.

нач ал а с

о пр е

Гл ава

288

5. ЭЛ Е КТР И Ч ЕС КАЯ

КО НТАКТНАЯ С В А Р КА

Интен сивн ость

Новый контакт шунтирует дугу, которая

гаснет, а на его месте повторяется процесс об разования жидкой перемычки , ее взрыва , горе ния д уг и

и

т.д.

многократно

по

поверхностям

Таким образом, сопротивление деталь

-

имеет сложную физическую приро

RM

ду . П о величине оно остается примерн о п осто янным

в

создает

течение

св оим

все го

времени

де йствие м

оп лав ления

исто ч н и к

по

мере

н агрев ания

удельн о го

R n,

м ет ал л а

с о п р от и вле н и я ,

из -за у вел и че н и я

нагрев а объемного хара ктера , причем в преде деля етс я в объеме, примыкающем к стыку , так как в нем более высокое удел ьное сопротивле ние метал ла .

~HOГOKpaTHoe повторение процессов об разования жи дких перемычек и дуг межд у тор

цами детал е й при водит к созданию на них сло ев жи дко го металла , которые уде р ж и в а ютс я на от

стекания

силами

повер хностного

натяжения .

За время оплавления слои жидкого ме

талл а на торцах обновляются, что устр ан яет накоп ление толстых

на


оксидных п ленок

защитой

зоны

сты ка

на

и

жидкого

металла

в совокупности с

стадии

оплавле н и я

повы шает качество соединения. Слой жидкого металла н а торце необходим и дл я эффе кти в ного выдавливания и з стыка окси дов на стадии

осадки . Он дол же н быть равномерным по по верхности торца и без очагов кристаллизации . Это достигаетс я непрерывным и интен сивным процессом оп лавления .

Непрерывность

оплавления

обеспечива

ется поддержанием равенства

Vп. п

где V л . л п литы

=

с

V о л •1

-

скорость

оплавления деталей .

Скорость

и

ул уч

из з о н ы стык а с высок отемп ера турными

парам и и кап лями ме тал ла.

Таким об р азом, в ко н це стад и и оплавле

ния

н а тор цах

детал ей

дол же н

об разоват ь с я

окислением , торцы дол ж н ы быть п ро грет ы в гл убин у , а и х по ве рх ност и в ы ро в н е н ы .

-

Т реть я стад и я п ро цесса с варк и ка

-

начинаетс я

с

у с ко р е н ног о

осад

перемешения

подвижной детал и . Вм есте с повышенно й ско ростью

осадки,

примерно

на

поря д ок

превы

шающей скорость оп лавления, резко воз раста ет с ила осадк и .

Высокая скорость осадки позволяет бы стро

з а хл о п н ут ь

з аз о р

ме жд у

т о р ца м и,

преду

предив эт и м окис ление и кристал лизацию рас п лавленног о

мет алла

цесса оп лавления

вия

из- з а

пр екращения

вс ледствие

нарушения

про у сл о

(5.5). В первый момент ос адки торцы соприка

саются через жидкий металл, что создает на

чальный

физичес к ий

контакт .

Дальнейшее

персмещение под действием возросшей сил ы

осадки

соп ровождается

пласти ческой

де ф ор

мац ией нагретого м еталл а торцов . П ри о садке дл я

дополнительно го

прогрева

бину не которое в ремя

метал л а

в

глу

продолжает протекать

ток, называемый то ком осадки

10300 мм 2 ) И

в контакте детал ь

особенно

го металл а п р и усло ви и , что он в м е ст е с силь но

труб

необходима

внешняя

защита

-

д еталь тонкого слоя жидко

стыка от кислорода воздуха . Для углеродистых

перегретым

и низколегирован ных сталей в кач естве зашит

дитьс я

ных газов используют азот и водо род .

вы д авле н в грат при осадке .

в

металлом,

с остоя н и и

который

п ер ежо га,

может

нахо

должен

быть

Глава

298

5. ЭЛЕКТРИ ЧЕСКАЯ

КО НТАКТ НАЯ СВАРКА

б)

s

о»

' ..

(

t r.:B

I

в)

,

,

Рн

I

Рн

I

,..

г)

-

/

~

/

~

(

(св

t~H Р и с. а в

-

(

I

5.12. Т и по в ые

("

ци кл о граммы сты ко в ой св ар ки сопроти влени ем:

сварка с повышенным ковочным давлением ; б

-

сварка с постоянным давлением;

сварка с повышенным ковочным дав лением и протеканием тока на стадии осадки ; г

-

многоимпульсная сварка с повышенным ковочным д а вл е н и е м;

РН и Рос - да влен ия нагрева и осадки ; А ос •

A oc .n/"

S - пе ремеще ние подвижной плиты машины с детал ь ю;

Аос .б/Т - полная осадка. осадка под током и без тока соответствен но ; /св - с варочный ток; (св и

(n - вре мя сварки и паузы

Наиболее точно необходимо контролиро

В о втором случае момент дости же ния оп

вать н агрев при сварке меди, так как она быст

тимального

ро переходит из твердого состояния в жидкое,

нию

что приводит к расплавлению большого объе ма металла, который под действием своего ве са выпадает

из

с тыка,

приводя

к

невозможности

получения сварного соединения .

~я контроля н агре в а м еталла до опти

мальной температуры используют два фактора:

1) величину

осадки под током или

2)

доз иро в а

В первом случае момент достижения оп нагрева

металла

о п ределяетс я


времени

по

истече

пропускания

сварочного тока, после чего последний выклю

чается и начинается осадка без тока . Указанные методы контроля нагрева ме талла

имеют

свои

погрешности ,

по этому

для

более точного контроля температуры нагрева сл едует

использоват ь

специальные

измери

тельные приборы (например, пирометры) . П осл е с варки возможна термообработка сварного соединен ия или удаление грата . Тер

ние в р е ме н и п р оте к а ни я сварочного тока .

тималь ного

нагрева

у становленного

по

мообработку целесообразно проводить в эл е к тродных

губках

машины ,

осадки под то ком Дос .n/Т, п осле ч его выключа

после сварки грат им еет плавные очертания,

выключателя , связанного с подвижной губкой

машины, и начинается осадка без тока дос . б/Т'

тока .

нагрев

пропусканием

ется сварочный ток по команде от путе вого

импульса

выполняя

достижению заранее установл е нной в еличины

Полученный и

его можно не удалять, если он не мешает рабо те детали . Например, при свар ке труб не требу ется как в н утр е н ней , так и наружной обработки стыка от грата.

ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ КОНТАКТНОЙ СТЫКОВОЙ СВАРКИ

5.6.4. П АРАМ Е ТРЫ

РЕЖ ИМА И ТЕ Х Н ИКА

СТ Ы КО ВО Й С ВА РК И Н ЕП Р Е РЫ ВН Ы М

( н из коу гл ерод и стая

сталь)

299 должн а

иметь

большую установочную длину для обеспече

ОПЛАВЛ Е НИ Е М

ния симметричного температурного поля отно

ДЛ Я свар ки н еоб ходим о оп редел ит ь оп

си тельно п лоскости стыка.

тимал ь ну ю устано во чну ю длину lу, которая

Для матери алов с большим различие м в

зависит от размера и формы попереч ного се че

те м пер атурах

ния и материала детал е й .

теп лопроводнос ти , например дл я н изкоуглер о

ДЛя пругков из стали ди ам етро м

ние установочной длины lу = алюминия и латун и

D /s >8

и тол

прич е м при отно ш е

(4... 7)s,

она приним ается бл и же к нижне

му пределу , а при

D /s 80 %

на

околошовной что сни



и

вероят

Обычно минимальное значение проплав

0,8LFсж '

ляемая толшиной и материалом , подлежащим

сварке;

обеспечить

ность образования в ыплесков.

отвечать следуюшим зависимостям :

d ::::: ф,2LFсж

не удается

2, величины В, {, и, с увеличи 20 .. .30 %. При двусторонней сварке

трех деталей (в исключительных случаях четы рех) диаметр литого ядра, измеренный в плос кости сопряжений каждой пары деталей, дол жен

соответствовать

государственному

стан

дарту (при односторонней сварке число одно

временно свариваемых деталей не может быть более

двух).

Если

при

сварке

пакета

из

трех деталей образуются два литых ядра (см .

рис .

5.5,

а) , то величина нахлестки В устанав

металла ли:rого ядра, зоны термическо го влия

ливается по тонкой детали

ния и размеры сечения ядра определяют проч

зования обшей литой зоны (см . рис .

ность сварной точки . Основным геометриче

хлестка со стороны края средней детали дол ж

ским

параметром

точечного


ется ди аметр литого ядра. ГОСТ ламентирует

основные размеры

явля

15878-79

рег

конструктив-

на быть увеличена на предотвратить

детали

2.

1, 1'. В случае обра

20 .. .30 %

возможное

5.5,

б) на

с тем , чтобы

раздавливание

края

ТЕХНОЛОГИЯ ТОЧЕЧНОЙ СВАРКИ

311

] а)

I

б) р

: : : !~: : : : : : : ~

сж

I

t

--б-

r-- -

I

L

в)

д)

г)

ж) Рис,

е)

1)

5.18. Примеры

узл о в, соед и н я ем ых то ч е ч н ой ( шо в ной) с ва р ко й

Мин имальный ш аг точек при сварке па

вок И детал е й; подготовки поверхности детал е й

кета из трех стальных деталей увеличивают в

под свар ку; сборки и п ри х в атк и ; собственно

- 1,5 раза

сварки ;

п о сравнен ию с шаго м для п акета из

двух детал ей . Желательно, чтобы отношение толшин деталей в пакете не превышало трех . Технолегический

процесс

прои зводст

правки

и

м еханической

дор абот к и ;

а нти коррозионно й зашиты и контроля к ачест в а . В зависимости от серийности производства , его

технического

уровня ,

ответственности

уз

ва сварной констр укции состоит из следую

лов и условий их экс плуата ц и и последователь

щих осно в ных операций: изготовления загото-

ность и число операций могут корректироваться

Глава

3 12

5.4. Разм еры

5. ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ

КОНТАКТНАЯ СВАРКА

конструктивных эл е ме н то в то чеч н ы х соедин е ни й по ГОСТ

15878-79

Параметр соединений, мм, н е менее Группа А

Толщина

Группа Б

В

В

детале й 5 , мм , свыше

d

Цветные

металлы

металлы

метал лы

и сплавы

и сплавы

и сп л авы

Цветные

металлы

и сплавы

0,3

2,5

6

0,3 ... 0,4

2,7

7

3

8

0,4 ...0,5

Черные

Черные

0,5...0,6

t

8

d

с

9

10 10

0,6...0,7

3,3

9

0,7...0,8

3,5

10

0,8...1

4

11

14

12

12

t

с

7

8,5

8

10

1,5

4

6

1,7

5

7

2

6

8

2,2

7

9

2,5

8

10

10

12

11

13

13

15,5

15

18

3

9

12

12

15

1...1,3

5

13

16

17

20,5

3,5

10

13

14

16

1,3...1,6

6

14

18

20

24

4

11

14

16

18

1,6...1,8

6,5

15

19

22

26

4,5

12

15

18

19,5

1,8...2,2

25

30

5

13

16

20

24

18

23

27

20

26

31

7

17

20

2,2...2,7

8

19

22

30

36

6

15

2,7...3,2

9

21

26

35

42

7

17

3,2...3,7

10,5

24

28

40

48

3,7 ...4,2

12

28

32

45

54

4 ,2...4,7

13

31

36

50

60

4,7 ...5,2

14

34

40

55

66

5,2...5,7

15

38

46

60

72

5,7...6

16

42

50

65

78

Не рекомендуется

и окончательно определяются рабочим техно

п лазменную

логическим п роцесс ом (маршрутной тех ноло

эт о м

гией

и

рости и качество реза . Заготовки и з п ро филь

ство

из

операционными

картами) .

Большин

перечисленных

операций

я вля ются

ти п о в ы м и для точечной, шовной и рельефной

и

лазе рную

н о го

достигаются

п роката

резку ,

на илучшие

нарезают

как

при

показатели

та к

ско

пи лами ,

пресс

ножницами , реже кислородной резкой .

Формообразование деталей из ли стовой

сварки.

Качество металла и точность изготовле

заготовки и профильного проката выполняют

ния заготовок и деталей существенно влияют

разл ич н ы м и видами холодного дефор м и ров а

на процесс образовани я и кач ество с варных

ния (штамповкой, вытяжко й , выдавливанием ,

соединений. Р ас кро й заготовок из листа осу

гибкой и т .п .) . Хрупкие металлы деф ор м и ру ют

ществл яется

нож

с подогревом . Детал и, изготовленные резани

в штампах или с ис пользованием

ем, должны иметь ше роховатость повер хности

ницах, реже

на гильотинных и д иск о вых

-

кислородной

резки

(для

сталей с содержанием до

2 . .. 6

мм) .

листов

ван ны х

из

Для

0,25 %

С и толщиной

механизированн ого

цветных

сталей

низкоуглеродистых

и

металлов,

рас кроя

в ы с ок ол е г ир о

титана используют микро-

не грубее

Rz 20

п о ГОСТ

2789- 73.

Реже в

сварн ых узлах используют д ет ал и, из готов лен

н ы е литьем и ковкой, при этом в металле заго

товки

должны

отсутствовать

дефекты

трещи н, по р, рыхлот , раковин и Т .п .

типа

ТЕХНОЛОГИЯ ТО ЧЕЧНОЙ СВАРКИ

313

про

Подготов ка поверхн ости деталей двусто

водится с целью предуп режден ия и устранения

ро нняя (об щая ил и местная) в кл ю ч ает в себя

вредного

следующ ие

Подготовка по ве рх н о ст и детал е й

вл ия н ия

оксидов

и

загрязнений

в

последо вательно

выполн яемые

междуэлектродной зоне на процесс сварки и

операции: обезжир и вание,

качество

работку или химическое травление, пассивиро

сварного


Наличие

за

грязнений и поверхностных оксидных пленок в

вание,

з о н е сварки может вызвать:

контроль .

загрязнение

сварного

образование раковин, пор и трещин в выплески

металла

сти

деталей

из

(табл.

5.5).

омметром подп лавление

п од

свар ку

электросопротивления

з о н ы сварки ; и

сушку

и

рактеристикой качества подготовки поверхно

металле ядра и на поверхности деталей;

подгар

промывку,

В бол ьшинстве случаев объективной ха


неметаллическими включениями ;

недопустимые

нейтрализацию ,

механическую об


является

холодных

Соп ротивление

или

методом

величина

деталей

r ))

измеряют микро

амперметра

-

вольт

метра, используя специальный пресс или непо

средственно в эл ектродах сварочной машины с

детал е й ; повышение

уровн я

нагрева

электро

дов и, соответственно, снижение стойкости их

одного

из

электродов .

Материал

электродов, форма и разм ер ы их рабочей по в е р х н о с ти и сила с жат ия должны соответство

рабочей части.

Прямым следствием указанных дефектов является

изоляци ей

понижение

прочности

и

коррозион

вать усло виям сварки данных деталей . Измере ние rээ и сравнение с допускаемыми значения

ми для разных пар материалов (см . табл .

ной стойкости соединения . Выбор способа подготовки поверхности


выполнять на подгото в ки

стадии

5.5)

отработки

детал е й зависит от марки свариваемого мате

технологии

риала,

исходного состояния

поверхности заго

В со мн ител ь ных случ ая х , когда возможны на

поверхности деталей .

товки ,

толщины

разме ра

а

руш ен ия технологии п од готов к и или усло вий

также от типа производства и требований к

хране ния деталей после об работки , также про

качеству соединений .

водят изме рения .

5.5.

металла

и

детал и,

Х и м и чес к ие способы подготовки поверхности д етал е й (п о д а н н ы м НИА Т) Порядок основных опера ций

1л

Об езжиривание

Конструкционные низко-

И среднеле -

гированные мистые

с ле

и

стали

хро по -

термообработ-

ки

Коррозионнопрочные

и

жаро стали ,

никелевые сплавы

мкОм

Промывка

Тринатрийфосфат, г

В

Кальцинированная сода , г

(45 . ..50 О С ),

горячей

прото чной

воде

затем

в

холодной

в од е

800

Нейтрали зация

Травлени е

С ерная кислота, г

В

Хлористый натрий, г

едкого натра или калия


(50 .. .70 г), при температуре (20 .. .25 О С )

.... .. ... 125.. .250 . .... 20 .. .30 Присадка 4М, г . ..:... .. ... . 5.. .8

раствора, о с

стойкие

з начен ие

основной о пераци и

водного раствора

. .... ... . 40 .. .60 .. 20 .. .35 Ед кий натр, г . ... ... . ... .. ..... 30 .. .50 Тем п ература раствора, о с .. 60 .. .80

Допустимое

Обработка после

обработки, состав и температура

Металл

............... 50 ... 60

Об езжиривание

водном

Промывка

Три натрий фосфат, г

В

Жидкое стекло, г

(40 ... 50

. . ... .. . . 50.. .70 .. ... . ... . ... 25 .. .30 Жидкое мыло, г .. .. .. .. .. .. ... 3. ..5 Температура раствора, о с .. 50 .. .60

растворе

горя ч ей О С ),

проточной воде

воде затем

в

холодной

1000

rээ -

Гла ва

314


КОНТАКТНАЯ С В А Р К А

Продолжение табл . П орядо к осн о в н ых о п ера ци й

1л



обработки, с оста в и те м пература

Металл

значе н ие

основной о перации

водного раствора

мкОм

Ры хл ени е ок алины

Едкий натр, г

700

800

200

300

А з отнокислый натрий, г Коррозионно


стойкие

раствора, о с

и

прочные

жаро стали ,

никелевые сп лавы

60

80

1000

Т ра вле нне Серная кислота, г

70 100 180 220 10 20

Соляная кислота, г Азотная кислота , г Температура раствора , о с

50

Промывка В

горячей

(40 ... 50

воде

ОС)

70

Тра влен ие Титановые сплавы

после

термообра

ботки

Соляная ки слота , г Азотная кислота, г Фтористый натрий , г

300 350 50 90 40 60

1500

Температура раствора, о с

40

50 Промывка

Обезжиривание


В

Кальцинированная сода, г

(40.. .50

15 25 .. 15 25 Тр и н атр и й фос ф ат, г .. .. .. ... 15 25 Температура раствора, о с .. 40 50

горячей ОС),

проточной

воде з ате м

в

холодной

воде

Тра вл е н н е Медные

сплавы

(латунь , бронза)

Серн ая кислота, г

.. .. .... . 100. .. 150

300

Температура раствора, о с

40

50

П а с сивиров ани е

Хромовый ангидрид, г Серная кислота, г

Промывка

В проточн о й холодной

100... 120 2 5

воде

Температура раствора, О С

15 20 Промывка

Тр а вл е н и е

Едкий натр , г

4

В

6

Температура Алюминиевые

горячей

(30 .. .50

раствора , о с

35

50

ОС),

проточной

воде затем

в

холодной

воде

сплавы (типа АМц f - - - - - - - - -- - - - - - - - +- - -- - -- -- иАМг)

Промывка

Осветл ение

Азотная кислота, г

.. .. .. .. 200 .. .300

Температура раствора, ос

В проточной холодной воде

15 30

5.5

100

r ээ


315 Окончание табл.

Порядок основных операций Металл

1л Алюм и н и е вые сплавы (типа АМц иАМг)



обработки, состав и температура водного раствора

основн ой операции

з н а ч е н и е rээ ,

Пр о мыв ка

100

Травл ени е с п асс ив иров ани е м

мкОм

Ортофосфорная

В проточной холодной

кислота, г

воде

.. .. .. .. .. ... ... . .... 50 .. .120

5.5

Калиевый (натри евый) хромпик, г

. ... . ... .... .. .. . ... 0,5. ..1,4


раствора, О С

. .. .. .. ... .. .. .... 25 ... 35

Обезжиривание

Промывка

Тринатрийфосфат, г

В


(35 . ..50

. ... . .. .. 40 ... 60 .. .. .. ... . . ... .... 10. .. 25 Жидкое стекло, г .. ... ..... . .. 20 . ..30 Температура раствора, О С .. 80 .. .90

горячей

проточной

воде затем

в

холодной

воде

Снят ие ста р ого хр о м атн е го

Нейтр али зация

покрыгия


О С ),

В

.. ... .... ...... 300 . ..400

растворе

х ромового

ангидрида

Температура Магни евые с плавы

раствора, О С

140

.. ..... ... ...... 70 .. .90

Травл ени е

П р ом ы в ка

Азотная кислота, г

В проточной холодной


в о де

. ... . .. .... 40 ...60 раствора, О С .. 15... 25

П а ссивировани е Хромовый ангидрид, г

П ром ы вка

. .. . 200 ...250

Тем п ература

раствора, ОС

В

горячей

(35 .. .50

ОС ) ,

проточной

.. .. ... ... . ... ... 18.. .25

воде затем

в

холодной

воде

Допускается о качестве подготов ки дета

ка поверхности деталей проводится в соответ

л ей из сталей и титано вых сплавов судить по

ствии с произ водствен ной инструкцией и тех

результатам

и

нологической до ку м ентаци е й , которые регла

сравнения с эталонным образцом . Для детал ей

ментируют последовательность операций , со

в н еш н е г о

в и з у ал ь н ог о

осмотра

из алюмин иевых сплавов обязательно измере ние

На

ста в

растворов ,

их


и

продолжи

тельность каждой операци и (см . табл .

r". про из водстве используют

5.5) .

механиче

Механ и чес ку ю подготовку поверхности


про водят дробеструй ной (пескоструйной) об

детал ей, в н екоторых случаях (для жаропроч

работкой или зачисткой металлическими щет

ных сплавов) применяют их комбинированное

ками и абрази вными кругами. Дробеструйную

сочетание .

обработку выполняют п ри наличии на деталях

скую

и

химическую

обработку

осо

слоя окалины или прочной оксидной пл е н к и .

бенно эффективны в круп носерийном и массо

Детали из стали и титановых сплавов обраба

вом произ водстве ответств енных деталей, по

тывают металлической дробью , алюминиевые

сколь ку

и магниевые

Хи м и ч ес к ие с п осо б ы

они

малоакти вны е

поз вол яют

п од готовки

получить


с

чистые

н из ким

и

значени

-

стеклянны ми шариками . Остат

ки дроби и продуктов обработки удаляют с

ем контактных соп ротивлений практически для

нахлестки

всех металлов и сплавов . Химическая обработ-

растворителе , или обдувают сухим в оздухом .

деталей

салфеткой,

смоченной

в

Глава

316

Зачистку


металлическими


вращающимися

Требуемая точность сопряжения детал е й

щетками и абразивными кругами на вулкан и

обеспечивается при сборке по разметке. с при

товой основе или войлочными кругами с абра

менением шаблонов, съемных болтов, фикса

зивом чаще всего применяют для сталей (в том

торов, упоров 11 струбцин. Сложные узлы со

числе

бирают

дл я

жаропрочных ,

высокопрочных

жаростойких сплавов). Алюминиевые и ниевые

сплавы

подвергают местной

быстроврашающейся

стальной

и

маг

очистке

щеткой

или

в


сборочно

сварочных кондукторах . Конструктивные

осо

бенности 11 требования, предъявляемые к сбо рочной оснастке, зависят от принятой на про

мелким наждачным полотном (шкуркой) с огра

изводстве

ничением

сварочных операций и серийности продукции ,

силы

прижатия

зачистного

инстру

технологической

схемы

сборочно

мента, чтобы избежать глубоких повреждений

С позиции обеспечения качества сварки

поверхности металла . Однако сроки хранения

особое внимание должно быть обрашено на

деталей до сварки

уменьшение

после

обработки,

не должны быть из-за

высокой

>2... 3

ч

химической

под

сварку,

в

деталей ,

процессе

подготовленных

хранения,

между

деталями.

При

увеличивается деформация сваренного узла и

активности свежезачищенной поверхности. Поверхность

зазоров

больших и нестабильных по величине зазорах

сборки

сварки следует предохранять от загрязнения

снижается стабильность качества сварки из-за

и

колебания

и

сварки . Чем жестче детали и узел, тем точнее

фактической

силы

сжатия

в

зоне

должны быть детали и их сборка. Допускаемые

пыли .

При сварке металлов, подверженных ин

зазоры зависят также от режимов сварки и ша

тенсивной коррозии при э к с п л уатаци и или в

га прихватки . Например, при точечной сварке

результате

попадания

деталей

из

меняемых

при

сборки

и

в

зазор

реактивов,

антикоррозионной

при

обработке

стали

мм на длине

1

толщиной

прихватки

зазоры мм и

стки деталей должна быть защищена электро

:50,4 300

проводящими лаками, грунтами и клеями . При

уменьшаются соответственно до

этом необходимо пользоваться специальными

В

отраслевыми

толщиной до

сварного узла,

товления,

внутренняя

поверхность нахле

инструкциями

нанесения ,

о

порядке

контроля

и

приго

сроках

засы

мм.

Для

общем

руки (сила

устраняться

окончательной

сборки,

перед прихваткой . Следует исключить попада

1

3

после

1,2 мм

их

быть

мм на дл и н е эти

0,3

листовых

значения и

0,9

мм .


мм зазоры между детал я м и в

местах сварки должны выбираться нажатием

наносятся

время

толщины

случае для

хания герметиков . Грунт и герметики обычно

во

100

мм

должны

1О

даН), а для более жестких узлов

силой,

не

превышающей

1О %

силы сжатия электродов при сварке.

де

П рихватка соб ранных деталей дол ж н а

таль . Рекомендуется сварку по грунтам прово

обеспечить полное закрепление деталей с со

дить при увеличенной силе сжатия электродов

хранением

(на

узла после выемки его из приспособления и

ние этих покрытий в контакты электрод

-20 %)

-

на жестких режимах сварки .

Основн ая зад а ча сбор ки заключается в

мый узел, правилами,

в соответствии изложенными

технолог ической

сварку.

В

общем

с требованиями в

документации

случае

в

и

конструкторско

на

сборку


от

размеров


снятия фиксаторов. Число

обеспечении необходимой точности взаимного расположения деталей, входящих в сваривае

основных

прихваточных точек,


между ними и порядок прихватки следует пре дусматривать

в


картах

с

це

лью получения наименьшего коробления изде лия. Шаг прихватки зависит от марки сплава,

толщины и общей жесткости узла, точности

сложности узла и точности изготовления дета

подгонки деталей. Чем больше жесткость дета

лей подготовка к сварке состоит из следующих

лей и меньше зазоры при сборке, тем больше

последовательно

выполняемых

операций:

может

быть

шаг

прихватки .

Под точечную

предварительной сборки и подгонки, подготов

сварку шаг прихваточных точек

ки поверхности, окончательной сборки и при

Шаг прихватки под шовную сварку во избежа

хватки. При сварке изделий, детали которых не

ние

требуют подгонки и полностью взаимозаменя

30 ... 80

ются, предварительная сборка не нужна . Со

коробления

материала

100... 300

уменьшают

мм. до

мм .

Места

постановки

прихваточных

точек

бранный узел проверяется контролером, разби

размечают

рается

задают программно в схеме управления траек

и

комплектно

поступает на

поверхности деталей под сварку .

подготовку

мерительными

инструментами

или

торией движения сварочного робота вдоль оси


317

шва . Под точечную с в ар ку детал и прихваты

риваемого металла на термомеханический ци кл

вают по л и н и и шва на тех же режимах , на ко

сварки и взаимодействие нагретого м атери ала с

торых выполняют сварку . Детали, соединяем ые

окружаю шей средой , что в целом определяет

ш овно й сваркой , прихватывают по ос евой л ини и

понятие « св ар и ваем ость матери ал а » . Поэтом у

шва на режимах со сниженной на

свариваемость

10. .. 15 %

силой тока.

нель зя

рассматривать

в

отрыве

от процесса сварки и технологически х свойств

Посл едовательность сварки точек в узл е

сваро чного оборудования . Одно и то же с оеди

уста н авл и в ают так , чтобы с в ар ить все точ ки

нение

при

воз

предъявляемых к ним и процессам сварки тре

минимальном

шунтировании

тока

и

в

разных

изделиях

в

з ав и с и м о сти

от

можно меньши х сварочны х деф ор м ациях . Про

бований может выполняться при резко отли

тя ж е н н ы е швы при хватывают от центра к кра

чающихся

ям

режима.

поп ер еменн о ,

н а ч и ная

сварк у

с

у ч а ст к о в

пов ы ш е н н о й жесткости ( вблизи ребер жестко

по

величине

Основны ми

значения х

пар а м етр а м и

пара метро в

режима то

сти, на за кругле ния х и т .д.) . Обечайки прихва

ч еч н о й (рел ьефн ой) сварки являются сила с ва

т ы ва ют попеременно точками ,

рочного тока [СВ, время его де й ств и я ' СВ , с ила

расположенны

ми диа м етраль но противоположно . После при хват к и

остальные точки желательно сваривать

сжатия детал ей

F CB •

Кроме параметров реж им а

сушественное влияние на показатели

к аче ств а

соединений оказывают форма и р азмеры рабо

п одря д.

Простые узлы , заф икс и ро ван н ые п о сбо

чей


электрода

и

его

м атериал .

роч н ы м отверстиям в приспос обления х , обыч

Благодаря эл ектродам при сварке происходят

но сваривают без прихватки на стационарных

сжатие детал е й , подвод сварочн ого тока и от

м аш и нах . После постановки точ ек прихватки

вод тепл оты, выдепяющейся в з о н е сварки .

с в ар н ы е узл ы долж н ы контролироваться . Про

ДЛя точечной сварки применяют эл ектро

веряются основные размеры узла, соответствие

д ы с плоской и сферической рабочими повер х

поста но в к и

точ е к

прихватки

т ех н ол о ги ч е с к и м

ностями , для шовной

ка ртам , качество э т и х точек и величина зазора

линдрической

м е жд у д етал я м и .

верхностями .

и

-

дисковые ролики с ци

сферической

Размеры

раб очими

рабочей

по

п овер хн ости

эл е ктродо в выбирают в зависимости от тол ши

5.7.3. ПАРАМЕТРЫ

РЕЖИМА И ТЕХНИКА

ны И марки свариваемых металлов по ГОСТ

ТОЧЕЧНОЙ С ВА РКИ

14111-90

Оптимальными считаются таки е з нач е н ия п ар аметров режима , которые позволяют доста

точ н о

полно

удо вл етворить

п р едъ я вл я е м ы е

к

качеств у

R эл =

(0,9.. .1,2)d;

( 15... 20)d.

При точ еч н о й и шовной сварке раб о ч ая

с оед и н е

н и я и процес су его осушествления .

ст во

dэл =

все требования,

сварног о

или исходя из следующих ориенти

ровочных соотношений:

по верхность



до

вы со

ДЛ я каждого конкретного и зделия каче

ких тем п ер атур

свар н о го

вергается воздействию з на ч ител ьн ы х д и н ами


характериз уют сле

дую щ ие показатели :

[(0,3. . .0 ,5 )Тпл

м еталла] и п од

ческих сил пр и сварке и смыкании эл е ктр од о в ядра,

при приложении сил сжатия к деталям. П оэто

плоскости

му исходная форма и размеры рабочей поверх

со п ря же н ия детал ей и глубины вмятины требо

ности электродов искажаются, исходный раз

соответствие

его

р а сп оложения

ваниям ГОСТ

размеров

л ито го

относительно

15878- 79

или специ ал ьным тре

бо вани я м отрасл ев ы х ста ндартов; прочность ,

пластичность,

мер

площадок

детал ь вязкость

и

анти корроз и он н ая стой кость металла шва (л и того ядра) и околошовной з оны, необходимые

касания

эл е ктр од

-

д ет ал ь

и

детал ь ув ел и ч и в ается . Это при водит

-

при неизменных значениях параметров режима

иСВ, ' св , зоне

к снижению теп ловыделения в

F CB )

сварки

для тех видов и условий нагружения , которые

разме ров

ис п ы т ы в ает соединение при эксп луатации ;


и,

следовательно,

литого

ядра

и

к

ум е н ь ш е н и ю

прочности

сварного

отс утст в и е ры хлот , раковин и пор , го

Эле ктр од ы со сфе р и чес кой р а бо ч е й по

ря ч и х и холодных трещин, внутренних выпле

в ер хностью лучше отводят теплоту , обладают

ско в и пере носа части эл е ктр од н о го металла на

большой стойкостью и менее чувствител ьны к

по ве рхн о ст ь соединения .

перекосам

Во зможность дости же н ия перечисленных

показател ей качества зависит от реакции сва-

пользуют

осей для

эл е ктродо в .

сварки

Поэтому и х

следуюших

ис

метал лов :

с

пониженным сопротивлением деформации при

Глава

318


КОНТАКТНАЯ С В А Р КА

высоких температурах (алюминиевые, магние

при

вые, медные и некоторые титановые сплавы);

металла из ядр а , пр и бол ь шем ядро усп евает

склонных

закристалли зоваться п ри

к

магниевые

массопереносу сплавы ) ;

(алюминиевые,

предрасположенных

к

м е н ь шем

{.

врем ени

возможен

F CB

вы плес к

F.

и п риложен ие

неэффективно. В некоторых случаях для устра

горячим трешинам и раковинам и свариваемых

нения

с силой

проковки (ал ю м и н и е в ы е, магниевые

выплесков примен яют циклограмму силы ( с м .

сплавы ,

други е

Целесообразно

сплавы

большой

использовать

толщины ) .

табл.

сферические

F обж

зазоров

п.

5.6,

и

п р едупреждения

начальных

с пр ед вар ител ь н ы м обжатием

3)

и проковкой

при сварке высокопроч

F.

эл е ктр од ы с одновременным п лавным нараста

ных легких сплавов бол ьшой толшины, дета

нием то ка для борьбы с вы плесками, уменьше

л ей

нием вмятин и зазоров между деталями. И с

покрытием (клеем , грунтом) или неочи шенной

пользование сферических эл ектрод о в повыша

стали.

с

н анесенн ы м

ж идк и м

Чаше всего нагрев свариваемых деталей

ет устойчивость процесса сварки к де й ст в и ю

возмущений . Так , при ум ен ь ш ен и и 'СВ и l СВ от

предв аритель н о

ос ушествляют

одним

импульсом


заданных з н а ч е н и й д и ам етр точек и гл убина

тока, который на циклограммах (см . табл.

проплавления уменьшаются в меньшей степе

пп .

ни , чем п ри свар к е эл е ктр одом с плоской по

ка . Регулирование силы с варочного тока, вре

в е р х н о с т ь ю.

ме ни

Эл е ктр од ы с плоской рабочей поверх

1- 3) усл ов н о

его действ ия,

сочетании

с

5.6,

по казан в виде прямоугольни числа им п ул ь со в тока в

рассмотр е нными

циклами

с ж ат и я

с

позволяет э ф ф е кти в н о уп равлять температур

повышенным сопротивлением деформации, не

ными и дефор м а ц и о н н ы м и полями в зоне свар

склонных к массопереносу (стал и, н икелевые ,

ки . Так , при сварке горячекатаной стали тол

нос тью


дл я

сварки

метал лов

титановые сплавы ), когда до п усти м ы увеличе

ш и н ой

ние вмятины

гоимпульсную свар ку с приложением к овочн ой

рукц и и

и отдельные выплески .

электродо в,

усло в и я

э л е ктр од н ы е

экс пл уатаци и

будут

Конст

мате риалы

п р и веде н ы

и

в

разд . 5 . 13. При

то чеч н о й

(рел ьеф н ой)

сварк е

применяю тся ра з личны е цикло гр а м мы при ложен ия си лы сжатия эл е ктр одо в и включе ния

сварочного тока (табл .

5.6),

позволяюшие реа

л из о вать необходимый термодеформационный процесс с учетом свойств и толшин сваривае

мых

металлов .

Основным

технолог и ческим

вариантом точечной сварки является одноим пульсная сварка с постоянной силой сжатия (табл .

п.

5.6,

1).

В соответствии с циклограм

мой процесс точечной (рел ьеф н о й) сварки со стоит из трех стадий. На стадии маются

предвар ительной

1 детал и

силой

сжатия

про пускания тока . Во время стадии

11

сжи без

на ме

талл м ежду электрод ной области од новреме н но во здействуют сварочный то к и сила с жатия . Н а стадии

111

процесса формирования соединения

происхо дит

охлаждение

и

кристаллизация

ме

Цикл зуют

при

сварки

с

приложением

F. = (2 . ..5)FcB (табл . 5.6, с в ар к е


с пл авов тол шиной

> 1,5

прочных

а

п. и

ко вочного

2)

исполь

магниевых

мм , п ри сварке жаро

цел есообраз но использовать мно

силы (см . табл .

5.6,

п.

4), что

п озв оляет сн из ить

максимал ьную температуру нагре ва

металла

в

зо н е сварки и увеличить объ ем разогревае м о го

металла . Такой цикл с варки снижает вероят ность

образовани я

лучшем у

выплесков,

упл от н е н и ю

охлаждение



метал ла, и

улучшает

у м е н ь ш ает

их

изна

шивание .

В н екотор ых случаях при с варке особо

жароп рочных сплавов, для устранения сб ороч ных зазоров при с варке жестких конструкций или для разр ушения и удаления

из стыка ока

л и н ы и дру ги х загрязнений используют цикл сварки

с

пре дварительным

пульсом тока (см. табл. силы табл .

при

5.6,

это м

пп .

Для

подогревным

п.

5.6,

5).

может быть

им

Циклограмма

разл ичной

(см .

1- 3).

обеспе ч е ния

пластичности

в ысокой

соедине ния

при

прочности

с варке

усадочного характера

д и с п ер с и о н н о-тв ерде ю ш и х

и

закали

вающихся сталей и борьбы с выплес ками дефектами

тал ла под действием силы проковки .

да вл ен и я

>5 мм

и

при с варке


спла

вов п рименяют последуюший дополнительный

импульс тока (см . табл .

5.6,

п.

6)

в сочетани и с

любой циклограм мой силы .

констру кц ионных

В особо трудн ых случаях п ри сварке ме

стал ей большой толщины , В зав и с им ости от

талла большой толшины и сп ол ьзуют трехим

марки материала , его толшины и д и н а м и ч е с к и х

пульсную

свойств привода сжатия время включения силы

подогревом

проковки выбирают равным

дополнительным импульсом термообработки.

сп лаво в ,

также

1. = (1, 1... 1, 5 ) lсв ;

программу тока с и

последуюшим

предва рительным после


ТЕХНОЛОГИЯ ТОЧЕ ЧНОЙ СВАРКИ

5.6. Т ипо вые Номер по

циклограммы (тех н ол о ги ч е с к и е в а р и а нт ы ) точе чной (рельефной ) сварки

Характеристика про

Схема цикла

цесса

порядку

Одно им пульсная св а рка

с

Условия применения

Свар ка деталей из незакали

/, F

вающихся сталей при тол

постоян

ной силой сжатия

щине

11

Одноимпульсная

каждой

детали

до

4 ... 6мм 11

2

319

III

Сварка ответственных дета

/,F

с варка с ковочной

лей из л егких сплавов, свар

силой

ка стали толщиной

>6

мм,

сварка леги рованных сталей и сплавов

3

Одноимпульсная

Сварка

сварка с предвари

сплавов большой толщины,

тельным

не

сжатием

М ного им пульс ная

С варка

очищенной

от

легких окалины

Свар ка горя че катаной стали

/, F

и стали большой толщины

с ва рка

5

грунту

стали большой толщины

и проковкой

4

по

с

предва

р и тел ьн ы м

Свар ка

п одо

I...• ..--

гр е вом

(

\

лей,


ста


закаленном

состоянии

в и

н еочи щенных сталей

в ол

6

Свар ка дующей

с

после

Сварка деталей

термиче

вающихс я

из

ской обработкой в


электродах

мистых сталей

маши

ны

(

( п

юп

закали

углеродистых,

и

хро

Гла ва

320

ЭЛЕ КТРИ ЧЕС К АЯ КОНТА КТ НАЯ СВА РКА

5.

в ып рямл ением

Нагрев пр и контактн о й точ е ч ной , рел ь еф но й и ш овн ой свар ке может осуществлять в ся имп ульсами тока различной формы м аши н ы сва рочной ти п а от зав ис и мо сти (р и с. 5.19). В ыб ор необход имой форм ы и м

рис .

толщиной

свариваемых р о ч н о го

тока

металла

Каждый

деталей.

ха рактеризуется

и

п рактике

сва

определ яют

и

длительностью

длительно сть

тока до вели чины , равной

оп ределенными

O,5Imax.

пульса сварочного тока определяются как 1 {c B' где 1 - действующий ток за время сварки; (СВ -

мо ностью нарастания {н и спада тока {сп для

дл ител ь н ость сварочного тока . П оэтому если известен режим с варки какого-нибудь мате риала

м акс и мал ьн ы м значени ем то ка I cB.ma.., врем е

на

тока ,

переменного

ма шине

о п р ед елить

ориентировочное

значение

силы

максимальным

знач ени ем

тока дл я низкочастотной , конденсаторной или

и

вре м е нем

в сваро чном для м аши н ы с вып рямлением тока

Iдоп . mах

дополн ительного

тока

дополнительного

импульса

с

(1Оп ; У ма ш и н

контуре .

t

t c8 й)

о)

>
1О

мкм не

свариваются без разрушения фосфатного слоя в местах постановки точек.

Ср едн еу гл еродисты е

вышению изнашивания электродо в . Для сварки

и

ни зкол е гиро

таких материалов необходимо корректировать

в аины е стали с содержанием

параметры

а та кже стали с суммарным содержанием леги

реж и м а

по

отношен ию

к

сварки непокрытых сталей (см . табл. Оцинкова нн у ю

сталь

режимам

рующих элементов до

5.7).

сваривают

им

пульсами тока большей мощности по сравне нию с реж имам и сварки металлов группы

1.

Ориентировочно для стали с гальваническим

покрытием средней толщины

=

(20

мкм) /СВ =

= (1,8 .. .2,0)1cBI , F = F

(1,5 .. . 1,8)/cBI, 1 св

CB

c B 1•

Для ум еньшения налипания цинка на контакт ную


электрода


увеличивать время про ковки до зачистку

и

заправку

после постановки


с, а

0,3 .. .0,4

осуществлять

500 ... 1000 точек.

Освинцованн ую сталь сваривают на же стких

режимах,

группы ния

и

Поскольку

1.

покрытие

рекомендуемых

имеет

легче

сталей

свинцово-оловянистое

низкую

налипает

для

на


плавле

контактную

пове рх

ность электрода , чем цинк , увеличивают время

кость электродов можно повысить при исполь

зовании точек уменьшенных размеров (группа Б в табл .

5.4).

Ал ит и ро ва н ну ю стал ь также сваривают на жестких режимах, примен яемых при сварке

непокрытых

сталей

группы

увеличение силы сжатия на пользование


эл е ктр од о в ,

с

высокой

1. Желательны 20 .. .25 % и ис

изготовленных

из

электропроводно стью

(например , кадмиевая бронза), со сферической

С,

имеют невысокое

р '" 25 . 10·6 Ом . см, среднее значение тепло проводности л

'" 40 Вт/( м . К) И относительно

высокое сопротивление пластической дефор мации при низких температурах (см . рис .

5.20).

Повышенное содержание углерода и легирую

щих элементов обусловливает высокие проч ность и твердость этих сталей в начальной ста

дии нагрева , склонность к образованию кри сталлизационных трещин в ядре и склонность к

закалке.

Структуры закалки (например ,

мар

тенсит) повышают хрупкость и снижают пла стичность сварных соединений в зоне термиче ского

влияния.

Рекомендуется


для сва рки металл в отожженном или нормали

зованном состоянии и режимы, обеспечиваю щие относительно медленный нагрев и охлаж дение зоны соединения .

про ковки и чаще зачищают электроды по с рав

нению со свар кой оцинкованной стали. Стой

2,5 %

0,25 .. .0,45 %

Точечная сварка этих сталей возможна по д вум

основным

технологическим

вариантам ,

уменьшающим хрупкость и появление трещин : на очень м ягком режиме с одним включением тока

п ри

ограниченном

циклограмме (см . табл.

времени

5.6,

п.

1)

проковки

по

с последую

щей полной термической обработкой изделия в печ и

и

на двухимпульсном

грамме (см. табл .

5.6,

п.

6),

режиме

по

цикло

когда после свароч

ного импульса тока /СВ следует дополнитель ный импульс тока /доп для электротермической

формой рабочей поверхности электродов ра

обработки соединения непосредственно между

диусом

электродами машины .

50

повысить,

мм .

Стойкость последних можно

применяя

модуляцию

боткой между эл е ктр одам и машины обеспечи

фронта импульса тока. Стал и с то нким и фо сф а т н ы м и покр ы

ти я м и (толщиной тодами

< 7

холодного

и

На режимах с электротермической обра

переднего

мкм) , полученными ме ускоренного

горячего

ваются

высокие

пластичность

Так,

при

ются контактной точечной сваркой по циклу с

табл.

5.8 ,

постоянной силой сжатия (см. табл .

сварных точек ~0 , 2 5 .

п.

1) на

прочность

ко-экономические показатели процесс а сварки .

фосфатирования струйным обливом, сварива

5.6,

и

точечных соединений , а также луч ш и е техни сварке

на

режимах ,

указанных

в

отношение силы отрыва к силе среза

ТЕХНОЛОГИЯ ТОЧЕЧНОЙ С ВА Р К И

325

Ориент иро вочные режи мы точечной сварки ср едн еу глеродистых и ни зкол е гированных

5.8.

сталей (типов 30ХГСА, 12Г2, 23Х2НВФА и Сварка

на однофа зны х машина х перемениого то ка

45)

Термообработка

Пауза

F CB' кН

з, мм

Iсв , кА

lс в , с

(П ' С

Iдоп , кА

lдоп , с

0,5

5...6

0,32...0,4

0,3...0,5

4...5

0,5...0,6

2...3

0,8

5,5...6,2

0,36...0,44

0,4...0,6

4,5...5,2

0,6...0,74

2,5...3,5

1,0

6,2...6,7

0,42...0,5

0,6...0,7

4,8...5,5

0,68...0,78

4...5

1,5

8,7...9,2

0,56...0,64

0,8...1,1

6,2...7,4

0,86...0,96

6...8

2,0

10...11

0,74...0,84

1...1,4

7...8

1,1...1,3

8...10

2,5

11,5...12,5

1...1,1

1,1...1,5

8...9

1,3...1.9

10...12

3,0

13... 14

1,2...1,4

1,3...1,6

9...10

1,8...2,2

11 ...14

Пр и табл .

5.6,

нагрева

ис пользо вании п.

на

ц и кл ограммы

(см .

с двухимпульс н ым р еж и м ом

6)

эта п е

сварки

режима (/С8, I С8 и

Fc 8)

значения


дол жн ы оказать такое

термом ехан и ч ес кое воздействие на металл зо н ы

металла врем я

в

околошов ной

с в арки,

зоне

ограничивают

о р иент ируясь н а жесткие режи

мы сварки сталей группы

1 иС8'" IcBI ),

жаропрочность

и

металла

Высокая

обусловленная

ей

склонность к выплескам требуют применения

с варки, в результате которого будут обеспечены

повышенных сил сжатия :

медленный нагрев металла, отсутствие выпле

сила сжатия для

с ков и формирование ядра необходимых разме

склонность аустени тных сталей к образованию

F C8 = 1,5FcB1,

металлов

гр уппы

роВ . Это дости гается, если сварку про водить на

го р я ч и х

ум ере н н ы х токах /С8 =

стейший цикл сварки (см . табл .

длител ь н ости

с ил е сжатия

I св

(0,75 ... 0,8)/С8 1 большой И

= (4...5)/ c 8 ,

FC8 = 1,5Fc 8 '

по вышенной

п о отнош е н ию к ана

логи ч н ы м параметрам режи м а сталей группы

1.

Дл ител ь н ость паузы между свар кой и термооб

работкой,

составляюшая

Iп

=

(1,1...1,4)/ c 8 ,

дол жна быть достаточ н о й для снижения тем пературы на периферии л ито го ядра до темпе ратуры

ниже начал а мартенситного превраше

ния . Последующий импульс тока термическо й

трещин

по зв оляет

где

F CB1 Малая

1.

применять

5.6,

п.

1)

про

с по

стоянной силой сжатия . При толщине детал е й

м м жел ател ь н о п р и м енять с илу п ро ковк и

>2

(см . табл.

п . 2).Ор иенти ровочные режимы

5.6,

сварки коррозионно-стойких сталей приведены

в табл.

5.9.

Спл а в ы о бычной и повы ш еин о й жа р о прочио сти

на

никелевой

о с но ве

типов

ХН 75МБТЮ и ХН 77ТЮР представл яют с обой д и с п е р с и о н н о -т в е рд е ю щ и е

сп лавы

интерме

уп роч н е н и е м.

точ ки. При этом сила тока термической обра

за в и с и м ости

от

ботки /доп =

шое удельное эл е ктрос о п р оти вл е н и е [р '" '" (90 ... 1 40) 1 0-б Ом . см], мало изменяюшееся

осуществля ет

отпуск

закаленной

(0,7...0 ,8)/С 8 И время его действ и я (1,5...1,8)t C8 должны быть достаточными ,

Iдоп = чтобы

н а греть

зо н у

сварки

до

тем пературы

при

нагреве ,

состава

низ кую

'" ( 10. .. 13) Вт/(м . К)]

образования аустен ита и не до п устить повтор

[л.

н ой зак ал к и .

ностные свойства при

Корро зионно-стойкие

ст ал и

( н ер жа в е ю щ ие)

аустенитного кл а сса типа

12Х 1 8Н 1ОТ

обладают сравн ител ьно высоким р '" '" 75 . 10·6 Ом . см и низкой теплопроводностью л. 16 Вт/(м . К) (с м. ри с . 5.20). Поэтом у и х

'"

с в а р и в а ют

на

чем

сталей

для

/С8 =

0,7/ CB1'

то к а х,

для

группы

1,

а

меньших ,

именно :

Поскольку аустенитные стали час

то исполь зуютс я то

с ущественно

в холоднокатаном состояни и ,


степени

р аз у пр о ч н е н ия

( с м. рис .

5.20).

Эти

с

таллидным

обработк и

имеют

сплавы очень

в

боль

теплопроводность

И повышенные проч

высоких температурах

По этому сплавы

отл и ч а ются

повышенной склонностью к н ачал ь н ы м и ко

нечным

выплескам

и

образ ова ни ю

в л ито м

ядре усадоч н ы х дефе кто в ти п а трещин и рако вин, особен но при сварке металла тол щи н о й

> 1,5 мм .

С уч етом это го дл я сварки используют

малый ток [/С 8 =

(0,6... 0 , 7 )/С8 I] бол ь ш о й дл и (2.. .4)t c 8 I] и максим альные силы сжатия : F CB = (2,5 . . .4 )FCB1' Обычно при меняют циклограмму (см . табл . 5.6, п . 1), но

тельности

[tC8

=

Гла ва

326 5.9.


КО НТАКТНАЯ СВА Р КА

Ор и е нт и ро в о ч н ы е режимы точечной сварки коррозие нн о-стойких сталей

(тип о в 12Х18НI0Т, 10Х17Н13М2Т и др . ) на одно фазиых маш инах пе ремениого тока Ци кл ограм м а

з, м м

(см . табл.

Iс8 , кА

5.6)

l CB' с

F C8 , KH

F K, KH

'к' с

0,5

4...5

0,08 ...0,12

2,5...3

0,8

4,5...5

0, 12...0,16

3...4

5...5,7

0, 14...0, 18

3,5...5

6...7

0,16 ...0,2

4,5...6

1,5

7...8

0,2...0,24

5...7

2,0

8...9

0,24...0,3

8...9,5

10...11

0,34...0,38

10... 14

20...22

0,38...0,42

11...12

0,4...0,5

15... 17

24...26

0,5...0,6

1,0

П .l

1,2

П. 2

3,0 4,0

Не рекомендуются

для предупреждения вып лесков, деф е кто в уса

тита но вые спл авы п о др азделя ют н а м ал о про ч

д о ч н ого

ные высокопласти ч ные с

х а ра кт е р а

и

с н ижения

о стат оч н ых

напряжений, особенн о для металла толщиной

> 1,5

м м , и с пользуют циклограмму, предста в

л е н ную в табл . п.

3 этой

5.6,

п.

2

или даже циклограмму

табли цы с п редвар ител ьными обжати

ем и проковкой. В ос обо сложных случаях п ри

свар ке металла неб ольш о й толщины для бо рь

0"8 < 700 М Па, сред 0"8 = 750 . .. 1000 М Па и в ы с око 0"8> 1000 М Па .

непрочные с прочны е с

Сплавы

титана

удельное

имеют

выс окое

эл е ~тр о с о п рот и вл е н и е

[р

~

~ (110 .. .160) I0-6 Ом . см ] и н изкую теплопро

бы с выплесками рекомендуется и сп ол ьзовать

в одность [л ~

предварительны й п одогрев или плав ное н ар ас

Ос но в ная про бл ем а св ариваемости т итановых

тан и е сваро ч н ого тока . Ориентировочные ре

с пла во в

жи мы св арк и жар оп р о ч н ы х с плавов пр и в ед е н ы

хорошей пластичностью, зависящей от качест

в табл.

5.10.

ва защиты

Титаиовые структур ы

в

разделяются

-

сплавы

в


н ор м ал и з о в а н н о м

на

следующие

а-сплавы ( В Т I - I, ВТ5 ) , ( а

состо ян ии

о снов н ы е

+

от

8... 1О Вт/(м . К)] (с м . рис . 5.20).

получ ен ие и

сварных

чувст витель ности

соеди н ен и й

с

металла к те р

модеформационному циклу сварки . Сн ижение

под

пласти ч ности титано вых с плаво в обусло вл ено

классы:

а ктивным вза имодейств и ем титана с ки сл оро

~ )-спл авы ( В Т6С,

дом,

азотом

и

во д ор одо м

пр и

те м п ер атура х

ВТI4) и ~-сплавы (сплав 4201). Кроме того,

;:::350 о с.

вы деляются

к о нт а кта металла ядр а с воздухом и к ратко в ре

а-сплавы ( ВТI5) .

дв а

(ОТ4,

По

пере х одн ы х

ВТ2 0 )

своим

и

клас са:

псевдо

псевдо

~-сплавы

механическим свойствам

5.10. Ориентировочные

Однако в с вяз и с отсутств ием пря м ого

менностью

процесса п ри точечной

(шо в ной)

сварке не требуется спец иальной защиты . Из -за

режимы сварки жаропрочных сплавов

(т ипов ХН75МБТЮ, ХН70Ю и д р . ) на однофазны х маш и нах пе ременноге тока Ци кло гра м м а

Iс8 , кА

(св, с

FC8 , KH

4,5...5,5

0,22 ...0,26

4...5

5...6

0,28...0,32

5,5...6,5

6...6,5

0,34 ...0,38

7...8

1,2

6,2...6,8

0,4...0,46

8...9

1,5

6,5...7,0

0,48...0,56

9,5 ...11

7,0...7,5

0,6...0,78

10,5... 12

18...20

0,72...0,9

8,0...8,5

0,84...1,2

16... 18

28...30

0,96 ...1,32

S,

мм

(см . табл .

0,5 0,8 1,0

2,0 3,0

П. l

П. 2

5.6)

F K,KH

'К' с

Н е р е комендуются


низкой теплопроводности и

малой объемной

тепло ем кости титана время п ребывания метал ла

при

высоких

температурах

327

мов сварки легкие сплавы можно разделить на три подгру ппы :

а) деформируемые алюминиевые сплав ы ,


больше , чем для стали, что может пр ивести к

упрочняемые

перегреву,

Д20АТ, ВД9 5 АТ и др.), а также малопластич

увеличению

лошовной Поэтому

зоне

и

размеров

снижению


зерна

в

око

пластичности .

сварку

термообработкой

(ДI6АТ,

ный АМг6 ;

титановых

б) деформируем ы е алюминиевые сплав ы,

сплавов в ы п ол н я т ь на минимально возможном

упрочняемые нагартовкой (АМц, АМ г, АМг3 и

токе малой длительности .

др .);

Титановые сплавы малой прочности ти пов

ВТ l

в) де ф орм и руем ые

магниевые

сплав ы,

и ОТ4 сваривают на малых токах

упроч няемые нагартовкой (МА 1, МА8, МА2,

lСВ = (0,6. ,,0 ,7)lсв 1 , а время сварки 1 св '" 1св I И

МА5 и др.), и жаро прочные сплавы , упрочн яе

'"

мые термообработкой (МАll ,МАI3 и др . ) .

режим ам сварки

F cB1 соот ветствуют жестким сталей группы 1. Ориентиро

воч ные режимы

сварки указанных типов тита

лые зн ачения р

сила сжатия

F CB

новых сплавов приведены сварке

сплавов

титана

в табл.

средней

5.11. и

При

высокой

прочности типов ВТ5 , ВТ14 , ВТ15 и ВТ20 ре

комендуется повышать

F CB

на

20" .25 %,

а так

же использовать циклограмм у с п роковкой (см . табл .

п.

5.6,

2)

и модуляцию тока при сварке

металла толщиной

>2

мм для борьбы с выпле

сками и возможной пористостью. Алюмини евые относятся

и

магниевые

сплавы

к группе легких сплавов, поскольку

в отличие от большинства конструкционных мате риалов

имеют

малую

п лотность

и

высо

кую удельную прочность . Наибольшее влияние

Легкие сплавы подгруппы «а» имеют ма-

'" 6" .13 мкОм' см, высокую теплоп роводность А '" 100" .120 Вт/(м . К), боль шое со противлени е деформации при по

вышенных температурах ( аО.2

т=

300

вал


МПа при

'" 80

О С ) и широкий температурный интер (до

ОС) .

130

Указанные

свойства обусловливают высокую склонность эт и х

с плавов

к

выплескам

и

горячим

трещи

нам, а в литом ядре вел ика вероятность образо вания дефектов типа раковин , пор и трещин . Механические свойства металла ядра прибли жаются к свойствам отожженного сплава, а в

околошовной

зоне

наблюдается

снижение

на величину параметров режима и циклограм

прочности и пласти чности металла . Для пре

му процесс а сварки оказывают такие свойства

дотвращения указанных дефектов рекоме нду

материалов ,

ется повышать силу сжатия до

как

теплоэлектропроводност ь ,

предел текучести при повышенных температу

применять , начиная с тол щи н ы

рах и реакция металла на термомехни ческий

грамму (см . табл.

цикл с варки . Исходя из это го , с позиций режи-

сжатия

5.6, F K = (2" .3)F c B ,

п.

2)

(1,2 ." 1,4 )F CB I и 0,5 мм , цикло

с ковочной силой

5.11. Ориентировочные р ежимы точ еч ной сварки титановы х сплавов (ти п о в BTI, В Т5, BTI4 и ОТ4) на однофа з ны х ма ш и н ах пере мениого то ка (ци кл о гр а м м а табл. 5.6, п. 1) S , ММ

l CB'

кА

'СВ, с

F CB ' кН

0,5

4" .5

0,08 ".0,1

1".1,5

0,8

4,5" .5

0, 12".0 ,14

1,5" .2,0

1

5" .5,5

0, 14.,,0,16

2" .2,5

1,2

5,5".6

0, 16.,,0,18

2,5" .3,0

1,5

6,5" .7,5

0, 18" .0,22

3" .3,5

2

8".9

0,24".0,26

4" .5,5

2,5

8,5".9,5

0,28.,,0,3

6" .7,5

3

10.,,11

0,32" .0,34

8".10

Глава

328



Сварку легких сплавов этой подгруппы

При сварке других сплавов этой подгруп

целесообразно выполнять на жестких режимах

пы указанные р е ж и м ы с варки следует коррек

иСВ =

униполярными импульсами тока

тировать .

д) большой силы Iсв =

В 9 5 А Т с наиболее высоким п ределом текуче

(рис . на

0,5IcBI) 5.19, в -

машинах

постоянного

тока

и

(3,5.. .4)/cB1

низкочастот

ных (реже конденсаторных). В табл .

5.12

при

Так ,

F CB

СПI сила

20 %,

например,

при

сварке

сплава

дол жн а быть увеличена на

а ток на

5. . . 10 %.

15.. .

При сварке сп лавов

ведены режимы сварки сплава Д 16А Т, имею

подгруппы

шего

(Д16АМ , Д20АМ и т.п . ) рекомендуется пони

средние

значения

предела

текучести

удельного эл е ктр о с о п р от и в л е н и я сплавов

и

под

группы « Ю) .

5.12.

в

неупрочненном

15.. .20 % F CB

и

FK

состоянии

по сравнению с

упрочненными сплавами .

Ориентировоч ны е режимы точечной сварки легк их сп лавов подгр упп ы

Время включения

мм

ковочной силы (К, с

е;

I

«3»

Сварочный ток

Сила сжатия, кН

5,

жать на

« а»

FK

основной

lСВ птах- КА

I

дополнительный

l CB' С

Iд птах- кА

I

(Д' с

Режимы сварки на н изко частот н ых машинах

0,5

0,8

2

3

0,04

5 4

0,06

6,5

0,04 32

5 1,0

4

9

0,08

7 1,5

2

2,5

5

7

9

3

12

4

28

40

47

11

0,12

19

0,14

17

56

21

0,2

32

0,22

27

0,24

60

0,28

52

0,3

65

0,04

-

-

22

0,04

-

-

27

0,06

-

-

32

0,08

-

-

38

0,1

-

-

43

0,12

-

-

48

0,16

-

-

55

0,2

0,08

0,1

0,16

26

17

0,06

0,1

14

-

-

26

0,12

70

0, 16

85

0,2

Режимы сварки на машинах постоянного тока

0,5

2

4,5

0,04

22

0,04

15

0,8

3

7

0.08

26

0,06

18

1,0

4

9

0,1

30

0,08

20

1,5

7

16

0,16

38

0,14

27

2,0

10

22

0,18

44

0,16

32

3,0

13

32

0,24

65

0,2

46

4,0

30

60

0,26

72

0,22

50

0,04 0,06 0,12

0,14

ТЕХ НОЛО ГИЯ ТОЧ ЕЧН О Й СВАРКИ

На

однофазных

машинах

п еременного

образо ван ию

329

горя чих

трешин .

П оэтом у

для

тока и з-за их ограниченной мошности свари

сплавов подгруппы « б» сил у сжатия снижают

вают

на

детал и

из

легких

сплавов

вов

подгруппы

режимы

сварки,

«8»

применяют

в том

си лу прикладывают,

лей

1,5

легких

сп лавов на

Легкие

;: :

5.19, 6), а

нарас

ковочную

начиная с тол ш и н ы д ета

машинах перемен н о го тока

5.13.

сплавы

подгруппы

р;:::

мкОм

малое

4" .5 140 .. . 180 Вт/(м . К) ,

де ф ор м аци и

(аО.2;:::

жест кие

мм . Ориентировочные режимы сварки

п риведены в табл . очень

менее

чис ле с п лавным

тан и е м и спадом то ка (р и с.

л

толшиной

мм . В этом случае при сварке л е гк и х спла

::;2

45

п ри

. см,

и

имеют

высокую

м алое сопротивление

повышенных

МПа при Т =


«б»

300

температурах

О С ) , узк ий интервал

умеренную

склонность

5.13. Ори ен тировочные

к

30. ..40 % по с равнению со сплавами под «8», а силу проковки Р; = (l ,5,,2)FCB

груп п ы

рекомендуется применять при сварке детал е й

толщиной

> 1,5" .2

мм . Сварку сплавов под

группы « б» вы полняют на жестких режимах (tCB

(с м .

= 0 ,51 св \ ) униполярными имп ульсами тока рис .

в,

5.19,

г)

большой

силы

1св

низко частотных . В табл.

5.14 -

мы сварки сплава АМцАМ

приведены режи типичного пред

ставителя сплавов п одгр уп п ы « б». При необ ходимости

легкие

толщ и ной до

2

сплавы

этой

подгруппы

мм можно сваривать и на мяг

ких реж и м ах , используя однофазные машины п еремен н о го то ка (см . табл .

5.13).

режимы точечной сварки ле гк их сплавов

на однофа зных машинах перемениого то ка Сила сжатия , кН з, мм

е:

I

Параметр тока

Время включен ия ковочной силы (К, С

FK

l CB' кА

I

(Н, с

I

1 с8 , С

I

(СП, с

Сплавы подгруппы «а»

0,5 0,8 1,0

1,5

2,0

2,2 2 3,5 3 4,5 3,5 6,5 5,5 4,5 8 7 6,5

-

10

I

0,24

12

I

0,32

1,3 1,9 2,5 3,5 5

-

-

17 16 19 18 24 23 30 29 27 35 33 31

Сплавы по дгрупп ы

0,5 0,8 1,0 1,5 2,0

0,04

0,04

0,04

-

0,08 0,1 0,12

0,06

-

0,14

0,14 -

0,16

0,08

0,12

0,16

0,2

0, 18

«6»

16 18 22 27 32

-

0,08 0, 1 0, 12 0, 14 0, 18

-

Сплавы подгрупп ы « в»

0,8 1,0 1,5 2,0

3 4 5 7

-

=

= ( 3.,, 3, 5)1св \ на машинах постоянного тока и

20 24 27 30

-

0,1 0, 12 0, 14 0, 18

-

Глава

330

5. ЭЛ Е КТ РИЧЕС КАЯ

К ОНТА КТН АЯ С ВА РКА

Ори е нтиров о ч н ы е режимы точечной сварки л е г к и х сп лавов подгр упп «б» и « в»

5.14.

н а низко частотных маш инах

С ила сжатия, к Н з , мм

I

к:

Сварочн ый то к

Врем я включения ко вочно й СИЛ Ы

F.

Сплавы подгрупп ы

0,5 0,8 1,0

2 2,5

1,5

3,5

2,0 2,5 3,0 4,0

5 6,5

10 14

8 9

20 26

1. , с

I

/СВ гпах - кА

с

tC B'

«6»

1,2

25 28 34

-

0.04 0,06

38 0,14 0,18 0,2

50 57

0,28

72

0,08 0,1 0.12 0,16 0,2

62

Сплавы подгруппы «в»

0,8

2 2,5 3,5 4,5

1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 4,0

5,5 6,5 8

4

0,08

26

6 8 10 14

0, 1 0,12 0,16 0,2

28 35 41 43

20 26

0,28 0,32

Магн иевые с плавы (л егк и е с плавы, п од

группа

«в»)

н езн ачител ьн о


от

0,06 0,08 0,1 0,14 0,16

48

0,2 0,24

53

тицы металла электродов . Эти процессы сни жают качест во с в ар н ы х соединен ий и наруш а

ал ю м ин ие вых по т е пл о - и эле ктро п ро водност и :

ют

Р ""

необход имо за чищать поверхность эл е ктродо в

12 мкО м . см, Л.

100 Вт/(м . К ) . У бол ь

=

стаб ильност ь

про цесс а

с варки .

П о этом у

шинства спла во в этой подгруппы при нагре ве

п ри свар ке алюминие вых сп лавов через

наблюдаются рост зерна и разупроч н е н и е ме

70 точек, а магниевых 10. ..20 точек.

талла околошовной зон ы, поэтому рекоменду

Медные

ется их сварку проводить с малой длитель но

стью п.

2)

(tCB ""

0,07s)

п о ц и кл о грам ме (см . табл .

5.6,

с п риложением силы про ковки . Для то

имеют


ч еч ной сварки магни евых сплавов пр и м е ня ют

"" (80... 11О)

маши н ы

жестких

п о стоя н н о го

то ка

и

низ кочастотные ,

реж и мы с ва р к и л егк их сплаво в п од гр у п п ы « в »

дл я эти х м ашин пр иведе н ы в табл .

дл я детале й тол щи ной до од нофазн ы е

табл.

5.13),

машины

5.14.

Р еже ,

м м, исп ол ьзуют

2

переменного то ка

(см .

п ри этом п арам етр ы нагре ва (/СВ и

/с в = (СВ =

F CB

ри вать

и

магниевых

сп лавов

являетс я

акти вный массоперенос в контактах электрод детал ь,

в

те н си вное

р е з ультате

которого

загряз н е н и е

п роисходит

р аб оч ей

-

ин

п овер хн ости

Вт/(м

.

3)IcBI

мкОм

и

и

бронзы )

. см,

высокую

как

у

Л.

""

К) , поэтому их сваривают на ис п ол ьзуя

и

малое

большие

в ремя

ток и

сва р ки

0,7) (св1' В то же вр е м я высо кая пла-

при по вышен ной температуре позволяют сва

робл е н и е м деталей . алюминиевых

сплавов,

ри в ать медные сплавы

бор ьбы с пов ыш енн ым и деформациями и ко свар ки

(л ату н и

"" (6...1О)

стичность и малое сопротивление деформац и и

табл .

особенностью

р

режимах,

(2,5 (0,5

(СВ) смягчают, а силу сжатия увеличивают дл я

Отличительной

сп лавы

низкое

50 .. .

сплавов после каждых

рис .

""

по циклограмме (см .

5.6, п. 1) с п остоя н н ой силой сжатия F CB1 ' Медные сплавы цел есообразно сва униполярны ми

5.19,

в

-

и м п ул ьс ам и

тока (см.

д ) малой дл ител ь н ости , что по

з воляет снизить деформацию сварных узлов и

по высит ь стойкость электродо в . При сварке на машинах переменного то ка используют более м ягк ие

режи м ы .

Ор иенти ровочн ые

режи мы

эл ектродо в частицам и сва ри ваемого м ет ал л а и,

точе ч ной свар к и латуни Л62 на машинах раз

наоб орот, н а п оверхности то ч ек оседают ч ас-

н о го ти па пр иведены в табл .

5.15.


5.15.

331

Ориеитировочные режимы то че ч н ой с в а р ки л ату и и Л 6 2 на ни зкочастотной и м ашин е п ер е м ениого тока

Низкоч астотная машин а

М ашина перемениого тока

з , ММ

IcB max ,

КА

lс 8 , С

F CB' кН

IcB max ,

кА

lе в , с

F CB' кН

0,5

18

0,04

2

15

0,1

1,2

0,8

20

0,08

3

17

О,lб

1,7

1,0

22

0,1

4

18,5

0,18

2

1,2

25

0,12

5

21,5

0,2

2,5

1,5

31

0,14

б

2б

0,24

3

2

37

0,18

7

3

42

0,24

8

Для

получения

сварных


уменьшенных размеров (группа Б в табл . привед енн ые металлов

выше

режимы

сварки

корр ектир уют исходя

Не рекомендуется

из

дл я

5.4) всех

след ующи х

При сварке двух детал е й неодинаковой толщины разно

и з однородного

исполь зовать

металла

жесткие

целесооб

режимы

сварки ,

ор и е нти руя с ь н а силу то ка и вре мя е го дейст

соотношений : tсв(Б ) z tcB(A); Fс в(Б) z ( О,б ... 0,7)FcB(A); /св( Б) z (0,7...0,8 )/с в(А ) ; Fк(Б ) z z (0,8...1)FK(A); Р аз м ер ы рабочей поверхности

ты

эл ектродо в для соединений груп пы Б умень

режима

шают,

ны , отличающиеся большой скоростью нарас

ко р ректируя

их

по

известным

соотно

шени ям: dзл = (0,9...1,2)d; R з .1 = ( 15...20)d, где

d-

д и ам етр л итого ядра для соединен ия груп

пыБ.

С в а рка ра знотолшинны х д етал е й с со отно ш ен и ем толщин ноименных или

1:3

и более , а также ра з

материа лов ,

имеющих

уд о влетво рительную

хорошую

свариваемость .

вия дл я более то н кой детал и , несколько увели

чив ая /с в и

F cB.

При это м наилучшие результа

д о ст и га ю т с я,

если

исполь зовать

дл я

создания

жесткого

кон денсаторные

маши

тания сварочно го тока (при условии, что сва риваемый металл не склонен к образованию

выпл есков ) .

Ре комендуется

применять

эл ек

троды с разной рабоче й поверхностью, распо лагая

со

стороны тонкой

детал и

эл е ктр од с

меньшей площадью ( м ен ь ш и м dзл или R зл ) .

Такой при ем особенно эф фе кт и вен при разни

В эти х случаях наблюдается смещение л ито го

це в тол щи н е детал ей до

я дра

ди тся применять мя гкие режимы ( и л и модуля


п лоскости

стыка

сваривае

1:б

или когда прихо

мых детал ей , в результате чего не обеспечива

цию то ка) и з-за склонности металла к в ы пле

етс я проплавление каждой детал и в соответст

скам .

ви и с требованиями ГОСТ

детал ей

15878- 79.

При это м

основная технологическая проблема з акл ю ча ется

в

тон кой

том ,

что

детали


(при

сварке

проп лавление

разнотолщинных

тепло-

и

эл е ктро про вод ность ю

с в ар ке

разноименных матери алов ) .

( п ри

зн ач ител ь н о й

следует

со

разнице

стороны

в толщине

тонкой

детал и

устанавливать эл е ктр од из менее теплопровод

ной бронзы ( н апр и м ер , из спла ва Бр Н Б Т) , ч е м со стороны толстой . При сварке детал е й из разноименных ма

деталей ) или деталей и з материала с более в ы

со ко й

При

териалов дл я улуч ш е н и я


приме

Сместить

няют т е же тех ноло ги ч е с к и е приемы, что и при

из оте р м у п лавления в детал ь с н едо статоч н ы м

с вар ке разн отолщинны х детал ей . Так, со сто

п р о пл а вл е н и е м можно з а счет у вел и ч е н и я т еп

р оны детал и с бол ьше й тепло-, эл е ктр о п ро в од

детал ь

ностью исп ользуют эл е ктр од с меньшей пло

и ум ен ьш е н ия отвода теплоты от это й детали в

щадью рабочей поверхности (например , сфе

эл е ктрод. Этого удается дости ч ь , в частности ,

рической) или и з бронзы, и м ею ще й более низ

раци он ал ь н ы м

кую

л овыделен и я в ней и в контакте детал ь

выбором

жесткости

-

режима

тепл о- ,

эл е ктроп ро водн ость .

При

это м

с вар к и , размеров и формы раб очей поверхно

с и лу с в а р о ч н о го то ка ус та н а вл и в а ют, ориенти

ст и эл е ктрод о в и их матери ала , р уководств уя сь

руясь на металл с меньшей тепло- , эл ектропр о

сл ед у ю щ и м и рекомендациями.

в одностью . Время де й ст в и я тока увеличивают,


Глава

332


чтобы обеспечить лучшее перемешивание ме

Сварка осуществляется током, большая часть

талла в литом ядре , добиваясь максимально

которого протекает через ме дную подкладку , а

возможного


без

образования

меньшая

через нижнюю деталь . Ток 18 . л , про

-

конечного выплеска. Силу сжатия устанавли

текающий по верхнему л и сту,

вают по металлу , более склонному к образова

вания

нию дефектов усадочного характера . Рекомендуется сварку разноименных ме таллов

выполнять

на


жес тких

режимах униполярными импульсами тока (см . рис.

5.19, в -

д). При этом существенную роль в

тепловыделении

эффекты которых

(В.

играют

Томсона,

проявляется

термоэлектрические

Пельтье),

как

в

действие

контакте

разно

именных металлов , так и на границе твердый

8

жидкий металл. сварочного тока

ляется

или

(Qп =

±llic8f c8,

-

зависимости от направления

на

указанных

поглошается

где П

границах

теплота

выде

Пельтье

- коэффициент Пельтье),

которая, суммируясь с Джоулевой теплотой,

влияет на формирование температурного поля в зоне сварки . Следовательно, при разработке режимов

сварки

разноименных

и

разнотол

щинных д еталей на машинах постоянного тока, низкочастотных и конденсаторных необходимо учитывать подчас

полярность импульса тока ,

играет

решающую

роль

в

которая

смещении

литого ядра встык свариваемых деталей. По

лярность то к а следует выбирать такой, чтобы дополнительно выделялась теплота Пельтье со стороны тонкой детали или детали из материа

ла с большей тепло-, электропроводностью . Одностороннюю применяют

в

тех

двухточечную

случаях ,

когда

не

сварку

возможен

или ограничен двусторонний подход электро

дов к месту сварки (например, для крупногаба ритных

узлов) .

Чаще

сварку выполняют с

всего

одностороннюю

использованием токопро

водяшей медной подкладки (см. табл . или короткозамкнутых электродов (п .

5.3, п . 2) 6 той же

таблицы). При значительной разнице толщин

свариваемых деталей

(1 : 3

и более) и опреде

ленном шаге между точками

(>40

мм) возмож

на сварка без подкладки , если жесткость дета

лей достаточна для используют

восприятия

одностороннюю

F c8 •

Иногда

одноточечную

сварку с холостым электродом (табл.

5.3, п . 5).

При односторонней сварке с подкладкой

(табл .

5.3,

п.

2)

ток

12

распределяется между


в

участвует , л и ш ь увеличивая вызывая

тродов

с

перегрев

верхней

металла

деталью,

сварки

не

Ток шунтиро

в контакте

что

элек

увеличивает

вероятность образования выплесков и снижает стойкость

электродов.

увеличении

Он


р свариваемого

металла,

ния (шага) между электродами

при

расстоя

и уменьшении

р токоведущей

подкладки. Ток шунтирования

можно снизить,

применяя

с подогревом (см. табл .

цик лограмму

5.6,

п.

5)

сварки

или импульсы

тока с плавным нарастанием (см. рис.

5.19, б,

в) .

При необходимости соединить детали различ ной толщины более тон ки й лист желательно располагать со стороны сварочных электродов.

Если более толстой является верхняя деталь , то вместо токоведущей подкладки устанавливают

короткозамкнутые контрэлектроды (см. табл. п.

6).

когда

5.3,

Хорошие сварные соединения в случае, тонкая

деталь

расположена

со

стороны

подкладки, можно обеспечить при соотноше нии свариваемых толщин рования

тока

через

: 1 мм шаг между точками дол жен быть ~50 .. .100 мм . В большинстве случаев схема односто роннего

токоподвода


применяется

машинах,

в

много

предназначенных

для

сварки крупногабаритных тонколистовых кон струкций (табл .

5.3,

п.

7),

или в специальных

двухэлектродных головках и пистолетах.

8

табл .

5.16

и

5.17

приведены режимы

односторонней двухточечной сварки на медной

верхней и нижней деталями и медной подклад

подкладке

X18НlOT и сплава ОТ4-1 .

как показано стрелками.

12.

вания осложняет процесс односторонней свар ки,

кой :

12 = 18 . л + lн . л + lп ,

ток шунтиро

-

процессе


стали ,

стали

ТЕХНОЛОГИЯ РЕЛЬЕФН ОЙ СВА РКИ

5.16.

333

Режимы односторонней д вухто ч еч н о й сварки х ол од н о к ата н о й низ коуглеродистой стали S,

12>

мм

0,8

F CB' кН

кА

г.мм

0,38

65

1,8

13,3

1,0

2,0 15,4

1,2

lCB' с

2,5

5.17. Режимы

односторонней д ву хто че ч н о й сварки стал и Х 1 8 Н I 0Т 11 сплав а О Т4-1

5, ММ

R эл , ММ

12, кА ,

при шаге

(, мм

40

I

60

( С ", с , при шаге

(, мм

FCB'

40;60

даН

Сталь ХI 8Н/ОТ

0,5 + 0,5

50

6,9

6,9

0,08

200

1+ 1

75

9

8,7

0,12

450

1,5 + 1,5

100

11,9

11,9

0,22

750

0,5 + 1

25

0,5 + 1,5 1 +2

5,5

0,1

200

5,9

5,9

0,12

250

9,1

50

1+ 3

5,8

0,1

8,6

9,5

450

0,12

Сплав О Т4-/

0,8 + 0,8

50

6,2

6,2

0,1

200

1+ 1

75

6,9

6,5

0,14

250

1,5 + 1,5

100

8,4

8,4

0,18

350

1 + 1,5 1+ 2

7

75

1+ 3

7,3

3+ 1

100

8,3

СВАРКИ Рел ьеф н ая сварка

-

в ид контактной свар

ся на отдельн ых участках , обусловленных их геометрической формой , в том числе п о в ысту

260 1-84,

рис.

5.1,

в).

Электротермодеформационные процессы при рельефной сварке сходны с процессами

чис ло

350 производительность ,

одно временно

по-


точек одн им импульсом тока достигает

15. ..20

и бол ее; компактность

с варн ых

узло в, так

как

шаг между точкам и при рел ье фн о й с варке мо жет быть меньше, чем при точечной , а сами рел ьефы могут располагаться ближе к кромке деталей; в о з м ож н о ст ь с ва рки

п р и точ ечной и ст ыковой с варке . М еталл в зоне

соединения п ри рел ьефн ой свар ке, как прави

0,16 вы сокая

скольку

ки, п р и кото ром с ва рное со ед и нен и е п ол учает

280

0,14 7,8

5.8. ТЕХНОЛОГИЯ РЕЛЬЕФНОЙ

пам (ГОСТ

0,12

7

окисленного

ме

талл а, п оскол ьку пр и шта мп овке р ел ьефа о к

л о , доводится до плавлени я и л и бо выдавлива

сидн ая

ется и з соединения ( ка к при стыко вой с варке

также способствует в ы сокое удел ь н ое давле

оплавле н и ем), либо об разует литое ядро (как

ние, р аз в ив а е м о е на стадии сжатия ;

при

точе чной

сварке) .

П оэто му

рельефн ая

пленка

ч а с тич н о


разрушается ,

сварки деталей

чему

весьма

свар ка обладает рядо м достои нств, главн ы ми

р а з л и ч ны х толщин и с ечения и из мате р иало в с

из которых являются:

оч е нь разн ы ми теплофиз ичес ким и свойствами ;

Глава

334

5. ЭЛ Е КТ Р И Ч ЕС КАЯ

возможность легирования металла ли

КОНТАКТНАЯ С В А Р КА

цевые рельефы ( в), которые обладают повы

того ядра при рельефной сварке через вставки

шенной

или п рокладки ;

действием силы сжатия до включения тока .

и

мало

сминаются

под

При сварке алюминиевых и друг и х спла

повышенная стойкость эл е ктродо в при вов

рельефной сварке по сравн ен и ю с точ еч ной;

прочностью

( н ап р и м ер,

медно-цинковы х

и

медно

по

никелевых ) с малой жаропрочностью х ор о ш о

В то же время рельефной с вар ке пр исущи

горячей высадкой в пр оцессе форм ообразова

машины

для

р ельефной

сварки

использовать сплошные рельефы , создаваемые

констр укции проще , чем м н о г оэл е ктр од н ые .

и некоторые недостатки, которые необходимо

ния детали ( с м . рис .

учитывать при разработке технологии сварки ,

характеризуются

эл е м енто в

позво ляют



и

при

г) . Такие рельефы

5.21,


получать

стойкостью

и


с

сварные

оценке технико-экономической целесообразно

формированием л ито го ядра . При рельефной

сти ее пр именения .

сварке детал е й различной тол щи н ы ( н апри м ер,

К таким недостаткам следует отнести :

более

специальных гае к с л и стом) компактные рель

высокую вероятно сть воз ник

ефы разнообразны х формы и выс оты получают

новения вып лесков металла в момент включе

холодной высадкой , располагая их у края га й к и

ния

для облегчения закр ыти я заз ора между детал я

сварочного тока , дл я

торых то к а

с

цел ес ообраз н о плавным


п римен ят ь

нарастанием ,

ко

импульс ы

увеличивать

на

чальную силу сжатия , использовать машины с

малой

массой

подвижных

частей

и

направ

ми (см. рис . из

5.2 J, д ) .


мм )

«0,3 ... 0,4

Для миниатюрных деталей металлов

м алой


толщины

изготовл ять

рельефы в виде пирамид треугольного (е) или

ляющими , снабженными подшипниками кач е

трапецеидального

ния ;

детал и с более вы сокой тепло- , эл е ктр опр о в од сложность

головки

и

конструкции

механизма сжатия

пр и

сварочной о дновремен

ной сварке нескольких рельефов ; усложнение


с

рельефами

ко нструкции

Рельефную


ной сварке ;

з атруд н и тел ь н а ,

создания

рел ьефов

штамповкой, высадкой или точением, что свя с

дополни тельными

затратами ,

окупаю

щимис я лишь в услов и ях массо вого прои звод ства .

Рельефную сварку применяют для соеди нения деталей и з сталей , титановых сплавов и цветных металлов высокой твердости , а также

в

приборостроении

малых

толщин

и

для


сечений

из

детал е й


металло в и сплавов , в то м числе с покрытиями .

В зависимости от конструкции и взаимо рас положения свари ваемых детал е й различают

три группы рельефных соединений (р и с .

5.21):

нахлесточные , тавровые и крестообразные.

Н аи б ол ее широко примен яют сварку л и с то в внахлестку со штампованными рельефами (с м. р и с .

5.21,

а

-

их

на

может


пластин

тол щ и н о й

:0; 1 мм 2 .

10. ..25

зано

размещая

ностью . При это м общая площадь свариваемой

и их э кс плуатац и и особенно при многорельеф необходимость

сечения ,

в ). Для сварки л и стов из ста

сварку

мм и более , когда штамповка рельефов


им еет

вставок

смысл

(с м .

ос уществ лять

рис .

5.21,

ж)

с

из

листа круглой или продолговатой формы д и а метром П ри

(0,5.. .0,6)s

и толщиной


другого

по

улучшить

составу

встав ка металла,

свариваемость

и

(0,12...0, 15)s.

м ожет что

быть

из

позволяет

л е г и р о в ат ь

метал л

л ито го ядра. Иногда рельефы -вставки и зготов ля ют в виде проволочны х колец

(3),

шариков и

шайб (и). UJирокое сварка К -

прим енение нашла рельефная

та вро в ых


(см .

рис .

5.21,

с) , когда одна из детал е й своей торцовой

поверхностью

прив аривается

к

развитой

по

верхности друго й детал и . Различают два вида тавровых соединений : то р цо в ые и соединения с острой гранью . У торцовых соединений рель

еф имеет сферическую (К) или кон усную фор

лей и титановых спл авов используют одиноч

му (л) . С помощью кольцевых рельефов можно

ный круглый рельеф сферической формы (а) .

с вари вать втул к и и трубы с листом с образова

При малой длине нахлестки применяют релье

нием герметичного соединения (см. рис .

фы удлиненной формы

.и , Н ) . Герметичные тавровые соединения мож

(6),

что позволяет по

5.21,

лучить н еобходимую площадь , а следователь

но получить и при вваривании деталей в отвер

но , и прочность соединения . Для сварки метал

стие л и ста или трубы методом острой грани

л а толщиной

(о

0,4. .. 0,6

мм рекомендуются коль-

-

с) .

ТЕХНОЛОГИЯ РЕЛЬ ЕФНОЙ С В А Р К И

335

Нахле сточные соединения

б)

а)

В)

е)

г)

ж)

э)

и)

Тавровые соединения

Н)

о)

р)

11)

с)

Крестообразные соединения

т)

Рис.

Еще

одной

разновидностью

ф)

у)

до в ол ь н о

рельефной

5.21. Осиовиые

группы рельефных соедннений

ра спространенн ой

сварки

является

Сварка нахлесточных соединений . Ос новными

пар аметр ами

н ахлесточных

соедине

сварка вкрест проволоки, стрежней и труб ( с м .

ний со щтампованными круглыми рельефами

рис .

сферической

5.21, т,у,

ф) . Рельеф в этом случае создает

ся естественной формой свариваемых деталей .

формы

(рис .

5.22 ,

а) , согласно

ГОСТ 15878- 79 являются диаметр литой зоны

d,

Гла ва

336

5. ЭЛ ЕКТР И Ч ЕС КАЯ


разц.

5.7.2).

сточным

ческую

При менител ьно к л и стовы м нахл е

соединениям

обработку

травление

поверх ности

и ли

мех а н и

про водят

де

штамповки рельефов . Изготовление б)

а) Рис.

5.22. Тип и ч ные

рел ьефов

целесообразне

совмещать с формовкой детал и при ее штам

повке или вы рубке. Это позволяет повысить

ф о р м ы рельефов

точн ость штамповки рельефов и одн овременнс снизить тр удоемкость и з готов ления д етал и.

величина проплавления

h

и

hl ,

величина н а

При

из готовлении

штамповкой кругл ых

хлестки В и расстояние от центра рел ьефа д о

рельеф ов сферической ф ормы (с м . ри с.

края

для металл а тол щи ной

нахлестк и (см . рис .

Этот ста ндарт

5.4).

0,4 ... 6

5.22,

а;

мм при меняют

д вух

см енные м атрицы и пуан с он ы (штампы). Ин ст

групп с варных рельефных соеди н ен и й : А и Б .

румент для штамповки из готовляют из стал ей

регламен тир ует

основные

р азмеры

дл я

Соеди н ен и я гр уппы А имеют бол ь ш ий д и а м етр

у 1ОА ,

л ито го ядра, б ол ь шу ю в еличин у н ахлестки и

ваюшей твердость

обладают более высокой пр очностью п о срав


нению с соединениями гру п п ы Б (табл .

фа



5.18).

деталей

под

Х 12М

±0, 1

с

1,2

тер мообработко й,

58.. .60 HRC.

обес пе ч и

Дл я металл а

мм допус к на д и а м етр релье

мм и высоту

±0,05 мм , дл я боль ш и х ±0, 15 и ±0, 12 мм . Раз

толшин соот ветствен но

рельефную сварку включает в себя такие же

меры рельефов , разработанных в разных орга

операции ,

ни зациях , с ущественно р азнятся .

как

5.18.

при

точечной

сварке

(см .

Р а з меры ко нст рукт и в н ых элем е нто в р ел ьеф н ы х на хлесточны х с о ед ине н ий п о Г ОСТ

15878- 79 П араметр ы соедине ний , м м

Группа А

з, м м

Гру п па Б

а. не менее

В , не менее

d, не

менее

0,3

2,5

5

1,5

0,3 до 0,4

2,7

5

1,7

3

В , н е менее

3

Свыше :

0,4 до 0,5

3

6

0,5 до 0,6

3

6

2 2,2

4

0,6 до 0,7

3,3

6

2,5

5

0,7 до 0,8

3,5

7

2,5

5

0,8 до 1

4

8

3

6 6

4

1 до 1,3

5

10

3,5

1,3 до 1,6

6

12

4

8

1,6 до 1,8

6,5

13

4,5

9

1,8 до 2,2

7

14

5

10 12

до

2,7

8

16

6

2,7 до 3,2

9

18

6,5

13

3,2 до 3,7

10,5

21

7

14

3,7 до 4,2

12

22

8

16

2,2

4,2 до 4,7

13

24

9

18

до

5,2

14

26

10

20

5,2 до 5,7

15

28

11

22

5,7 до 6

16

30

12

24

4,7

ТЕХНОЛОГИЯ РЕЛЬЕФНОЙ СВАРКИ

Однако ,

как

показали

исследования,

При выборе з нач е ний п араметров режи м а

прочность сварны х соеди нен и й при этом прак

и з а к о на их

тически

дует

один аков а .

Штамповку

вып олняют

п уансонами в форм е усеченного конуса (угол а

= 45 ... 900) ил и

кон уса (угол а

р ической вер ш и но й

метр рельефа

(r = 0,75s + 0,2 м м ). Диа

и е го в ысота

dp

тол щи н ы детал и

s

= 300) со сфе h p за в ис ят от

или диа м етра л итого ядра

и для соед и не н ий гру пп ы А п о ГОС Т могут быть

орие нти ровочн о

d

15878-79

определе н ы

из

соотн о ш е н ий:

+ 1 мм ; h p = (0,37

2)s

d p = (0,6

0,8)d;

Дл я

0,4)s + 0,3 мм;

hp = (0,2 0,3)d p•

п ол учения

ч то

соединени й

группы

д и а м етр

л итог о

я дра

за в и с ит

раметро в режима сварки и об ы ч но на

боль ше

Б

от па

20...50 %

с учето м требуемо й прочности со

dp

ед и н е н и я .

К недостаткам н ужн о

от н е ст и

их

штампованных рельефов от н о с ител ь но

невысокую

стой кость (жесткость) при исп ользов ан ии для с в ар ки пластич ных металл ов и с пл ав о в с м алой

жаропрочностью . В эти х случаях применяют более жесткие сплошные рельефы без лунки

(см . рис .

5.22, 6).

Поскольку металл рельефа

п р и е го смятии оста ется межд у д етал я м и, резко у в ел и ч и в а ют с я диаметр контакта и з аз о р меж

ду деталями. Поэтому рекомендуется размеры с пл ош н ы х рельефов уменьшать на

20 ... 30 %

по

ср авнению со штампованными .

Выбор режимов сварки . При рельефной

сварке основные параметры режима (1С8, l С8 и

Ре8 ) те же, что и при точечной, за исключением размера и формы рабочей поверхности эл ек трода. Как правило, при рельефной сварке на хл есто ч н ых соединений используют эл ектроды

или плиты с плоской рабочей поверхностью , существен н о превышающе й размеры сварного

соеди н е н и я . шить

Благодаря

величину

это му

нахлестки

и

можно

умень

пол учить повер х

ность одной из деталей без зам етн ых деформа ций и вмятин. Для обеспечения равномерного р аспределения

рельефами

условий для

ле н н о й

то к а

при

и

си лы

сжатия

многоточечн ой

из

в п р о ц е с с е сварк и сл е

необх оди м ости

между

рельефной

с озда н и я

интенсивной ради альн о

пластичес кой

рельефа (без е го

деформ а ци и

пере грев а

и

направ

металла

вы пл ес ка и л и

преждевременн о го смятия ) с одно врем енн ым нагрево м

зон ы

свар очно г о

ратуры , близкой

ко нтакта д о те м пе

к температуре плавления, с

последуюшим п осле осадки рельефа образова нием л итого ядра. для выполнен и я этих услов ий цесса

табл .

с

и с п ол ьз о в ать

постоянной

5.6,

п.

ц икл о гр а м му

с илой

п ро

сжати я

(см.

при с варке тон кол и стового ме

1)

талла . для сварки больши х толщи н

размеры рельефа уто ч ня ют . Следует иметь в в иду,

изменения

исходить

рекомен дуется

d p = (1,8

337

(3,5.. .6

мм)

применяют циклограмму с п ов ы шенн ой силой

проковки (п .

то й же табли цы), что поз воляет

2

уменьшить заз о ры ме жду деталя м и и уплотни ть

л итое ядро . Для борьбы с выплескам и рельеф н ую

сварку

осуществл яют

модули ро ван ными

импульсами тока ( см . рис .

5.19, 6) с дл ител ьно стью нарастания l н = (0,2 .. . 0 ,3 )lс8 , при этом на чальное значен ие тока Iс8 . н = (0,3... 0,5)lc8 . Для сварки больши х тол щи н можно и с пол ьзовать двух и м пул ьс н ый режим нагрева (см . табл .

п.

5).

Первы й

(п одогр е в н ый)

применяют

дл я

фов [lпод =

(0,6.. .0,7)l c8 ] ,

выр авнив ания

импул ьс высо ты

5.6, то ка

рель е

втор ой ( с вароч ный)

желательно с п л авным нарастанием дл я пред у

преждения

выплесков .

Предпочтительны

ре

жимы средн ей жесткости с модуляцие й тока ,

что особенно важно при большом числе одн о временно св ар и ваем ы х рельефов . При сварке закаливающи хся стале й (ти па

30ХГСА),

отп уск

вып олняют

повторны м

включением тока lдоп на время lдоп ' Для преду преждения

деф екто в

ус адоч н о го

характера

используют цикл с илы с Рк ( с м . табл . и ли

з ам едл е н н о е

о хл ажд е н и е зо н ы

5.6, п . 6)

сварки д о

полнительным то ком . Использование Е; также увеличивает прочность рельефных соед и н е н и й, особенно при сварке без расплавления. С уммарный сварочный то к и общая сила сжатия обычно прямо пропорциональны числ у

рельефов, свариваемых одновременно. Время сварки не зависит от числа рельефов и опреде ляется только тол щ и н о й свариваемых детал е й и их матери ал ом.

с варке рабочие поверхности эл е ктр одн ы х плит

В табл.

5.19

приведены режимы рельеф

дол жн ы быть строго параллельны и не сме

ной сварки низкоуглеродистой стали, обеспе

щаться относительно друг друга под дей стви ем

чивающие образование соединений группы А .

силы

сжати я .

Доп ускается

плит ~0 , 2 5 мм на базе

200

мм .

не п араллел ь ность

В

табл .

5.20

приведены

с варки стал и 1 2XI 8НlOT.

режимы

рельефн ой

Глава

338 5.19.

5.


Режи мы р ель ефно й сварки низкоу глеролисгой стали

d,MM

е: кН

f CB' КА

0,5

3

0,6...0,9

0,8

4

0,9...1,3

1

4,5

1,2...1,6

1,5

6

2

{ с в, С

(Н, С

4,5...5,5

0,06 ...0,1

0,02 ...0,04

6...7

0,08 ...0,12

0,04...0,06

7...8

0,12...0,2

0,04...0,08

2...3

9,5...11

0,2...0,3

0,06 ...0,1

7

2,8 ...4

11... 12,5

0,3...0,5

0,1...0,16

2,5

8

4...5

13...15

0,4...0,7

0,14 ...0,24

3

9

5...7

15...17

0,6...0,9

0,2...0,3

5,

ММ

5.20.

Режимы р ельефной сварки стал н 1 2 Х1 8НI0Т

мм

мм

В, мм

F cB.KH

f CB' кА

0,5

1,75

0,5

5

2

4

0,16

0,8

2,5

0,6

6

3,2

5,6

0,24

1

3

0,7

8

4

6,6

0,26

1,5

4

0,9

11

6

9

0,36

2

4,75

1

13

8

11

0,42

2,5

5,5

1

15

10

12,5

0,46

3

7

1,5

18

12

14

0,48

5,

dp ,

ММ

Сварка

нюшесточных

з а м к н ут ы м кольцевым и

ефам (см . рис .

h p,

5.21, 6)


по

прямо у гольным рель

наибольшее применение

tC8 '

с

грев детал е й и протекание интенсивной пла стической

дефо р м ац и и

металла

в

пл оскости

сварки . При выполнении этих условий форми

ко нст

руется твердофазное с варное соединение высо

рукций и при герметизации корпусов полупро

кой прочности, которое при испытании разру

водниковых приборов . Пр и сварке по зам к н у

шается с вырыв ом по основном у мет ал л у .

нашла

дл я

соед инени я

тонколистов ых

тым рельефам соединение обычно формирует

Сварочный ток к длинным стержням или

ся в тв ердой фазе . Необходимый профиль се

шпилькам

чения рельефа (чаще всего з а кругл е н н о й фор

верхность вблизи от места сварки с использо

мы) выштамповывают на одной из сваривае

вани ем

мы х деталей . Равнопрочность сварного соеди

водов (эл ектродо в), исключающих п роскальзы

подводится че рез их бо ковую по

ца н го в ы х или призматических токопод

нения основному металлу д о ст и г а етс я при сле

вание деталей под действи ем сварочной силы

д у ю щ и х раз ме рах попе ре чного се чения р ель е

осадки .

фов : шир ине основания Ь р =

шипов или бобышек возможен подвод тока с

11 р =

(1,2 .. .1,5)s ; высоте

(0,6.. .0,8)s.

свар ке

коротких

стержней

типа

торца деталей, если нет опасности их перегрева

Параметры режима сварки рекомендуется

определ ят ь из соотношений

F C8 = (12.. .15)sL; lС8 = (0,6 .. .0,8)L; (СВ = (0,06 ... 0, 1)i , где s тол щи н а детали, мм ; L - длина пери метра рельефа, мм; F C8 , да Н ; lс8 , кА ; (СВ, с. Тавровая

При

сварка.

При

сварке

деталей

ти па болто в , шпилек и стержней (см . ри с .

5.21,

К, л ) с л и стом на их торце выполн яют р ельефы

и деф ор маци и . При сварке деталей, имеющих голо вки с запл е ч и кам и (см. р и с . п о дв одя т с

5.21,

К), ток

использова нием полых электродов,

опирающихся

на

заплечи ки .

Радиус

сферы

рельефа, выполняемого на конце стержня (с м . р и с.

5.21,

К) , ре комендуют выбирать равным

д вум д иам етрам стер жн я . Есл и рельеф и меет конусную форму (см . рис .

5.21, л ) ,

то угол за

конической , реже сферической и ли иной фор

точки торцов стержней выбирают в пределах

м ы для того , чтоб ы обеспечить локальный на-

120.. . 170° с

учетом диаметра стержня .

ТЕХНОЛОГИЯ РЕЛЬЕФНОЙ С В А Р К И

Поскольку для тавровой сварки стержней

характерно

большое

разнообразие

конструк

тивных форм подготовки детал е й, схем то ко подвода

и

п р ил ожен и я

силы

сжатия,

режимы

с варки определяют опытным путем . При этом можно

и с поль зовать

следующие

рекомен да

ции . Для сварки стальны х стержней диам етром

мм сила свароч ного тока может быть

4 . .. 12

определена по зависимости

/СВ =

где /СВ

-

В кА ;

Время

с вар к и

(СВ

стерж н ей

указан ного

0, 1. . .0,3 с .

Силу на эл е ктродах выбир ают и з усло в и я

70 ... 100 МП а .

Тавровая сварка детал ей типа втулок , за

5.21 , .\1)

С и с польз о в а

нием кольцевых рельеф ов на и х тор цо вой по верхности

позволяет

получа ть

прочноп л отные

с вар н ые соединения. Во з можно сть ло кал ьного те пл ов ыдел ен и я и сосре дото ченн ой пластиче

с кой деф ор м аци и в зоне кольце вого рел ьефа позво ляет

избежать

обще го перегрева

и де

формации деталей вне зо н ы с вар ки . Такие де тали свариваются , как правило , без расп лав ле ния

с


кольцевы х

треугольной формы с углом а =

рельефов

90°.

Условие, при котором сварное соеди н е ние

равнопрочно

при

нагружении

основном у детал и

метал лу ,

разр ушение

д ит с вырывом и з л иста тол щ и но й ется,

е с ли

миним альная

изготовляют с фланцами (см . рис . риной

;::2,5s,

толщиной

1. ..2

5.21, 1/)

ши

мм , на тор це ко

торых имеется рельеф . Рекомендуем ая форма рел ьефов трапецеидальная (а =

кругленная с

h p = 0,5.. .0,8 мм, Ь р таких

деталей

120°)

или за

= 1,5. . .2 мм .

из

коррозион но

шир ин а

s,

к огда

п ро и схо

достига

о с но ва ни я

рельефа Ь р '" 0,8s.

У словие, при котором исключаются п ере

грев и деф орм ация корп уса детали, удовлет во ряется , если толщина стенки детал и

j = 0,2. .. 80.. . 120 М Па пло

ны м н арастанием тока с плотностью

обеспечени я давления в поперечном сечении

глушек, бонок (см. рис .

а также для получения сварных соеди

нений с кольцевой расплавленной зоной втулки

Сварку

д иам етра устанавливают равным

стерж ня , равного

При тавро вой сварке тонкостенны х втулок

(t < 3s),

стойких И титановых сплавов выполняют с плав

( 1,2. .. 1,6)dc T, ди аметр стержня, мм .

dCT -

339

( ;:: 3s.

Эти

усло в ия необходимо соблюдать при конструи ровании деталей и рельефов на их торцо в о й поверхности .

0,25 кNMM2 и давлением р щади

осно ван ия

=

р ельефа,

вре мя

сварки

л и сто во й детал и толщиной

навливают в пределах

s = 1... 2 0,2 .. .0,3 с .

для

мм уста

Рельефную кол ьцевую сварку детал ей 113 жаропрочных сплавов осуществ ляют с предва рительным

подогревом

и

приложе нием

проковки по циклограмме (см . табл .

5.6,

п.

сил ы

5).

Пр и с вар к е тавро в ы х соединений остро й гран ью ( с м . рис .

5.21,

о, р, с) созда ются бл аго

приятн ые услов ия для интенсивно й пласти ч е

с кой деформаци и м еталл а на свариваемых по верхностях об е их детал ей. повышени ю про вар у

к аче ства

по

периметр у

дефо р маци и

стен к и

Это способствует

сварки ,

р авном ерн ом у


с н и жени ю

п р и вар и в аем ой

втулки.

Рекомендуемый угол скоса при сварке острой

гранью а =

45°,

ширина скоса Ь СК ~

(0,4...0,5)(.

По сравнению со сваркой торцовых соедине ний в это м случ ае требуется несколько мень

ший /с в ил и (С В ' С вар ка крестообразных соединений (с м . рис.

5.21,

т, у, ф ) широко используется в про

изводстве сеток , реш еток , каркасов железобе тон н ы х конструкци й и других изделий. С варка стерж ней между с об ой или стержня с л и стом (с о отв етстве н н о рис. ся

з нач ительн о й

5.21,

т, у) сопровождает

пл астической

деформ аци е й

деталей в процессе их осадки . При этом рас плавленный металл выдавливается и з стыка и

При выборе режимов кол ьцевой та в рово й сварки детале й типа втулок с рельефами на

торцово й поверхности можно воспользоваться рекомендациями для нахлесточных соеди нен ий

соединение формируется в твердой фазе . Рав но прочн ость

обеспечив ается

пр и

величине осадки стержня из стали Ст3 на


25 %

его д и ам етра, при сварке стержней с п овышен

с кольцевыми рельефами (см. выше ), и сх одя

н ым содержан и ем угл ер ода (стал ь Ст5) осадку

и з того

ув ел и ч и вают до

что

тол щ и н ы

не зави сим о

плоской

от р азмер ов

детал и

втул ок

и

113 ни зкоуглероди

стой стали необходим о обес п еч ить пл отность

тока j = 0,4 .. .0,5 KNMM 2 и давление р = 80 .. . 100 МПа при ширине зоны соединения , равной - 1,5s . В рем я сварки подбирают из условия недопущения перегрева стенки д етал и .

40 %

и з-за разупрочнения ме

талла в зо н е н агрева . Для определения з нач е ний


да н н ы м и

режима

сварки

производственных

пользуются

инструкций

или

с п ец и аль н ым и графиками, устанавливающими зависимость

между

сварочным

током ,

време

нем сварки и диаметром стержня . Ориентиро-

Глава

340

вочно

режимы

2. .. 12 мм

сварки

5.


стержней

диаметром

из низкоуглероди стой стали с учетом

величины осадки Д выбирают следующим об

разом: для Д =

15 % ток JCB = (800 ... 1OOO)dc, А ; (60 100)dc, даН ; для Д = 30 % ток lсв = (l 000 1300)dc , А; F CB = (80 ...200)dc , даН; для Д = 15 и 30 % (С = (0,06 ...0,1 )dc , с . F CB

=

!~ а)

5.9. ТЕХНОЛ ОГИЯ ШОВНОЙ СВА РКИ Шовная сварка широко используется для соединения

0,3 .. .4

внахлестку

деталей

толщиной

мм . Как правило, она обеспечивает по

лучение

прочноплотных

швов,

когда

последующая точ ка перекрывает на

каждая

25 . ..40 %

6)

предыдущую . Такие швы выполняют, напри мер ,

при

сварке


и

поперечных

швов обечаек. Допускается пр именение шов ной сварки (взамен точечной) для получения ряда

отдельных

точек,

например

при

F

сварке

оп ределяющим

прочност ь

и

п

п

s,.

профилей жесткости. конструктивным

F,

св

плоских па нелей, а также для при ва рки к л исту

Основным

F,

элементом ,

Jcв

гермети чно сть

сварного соединения, является ш и ри н а литой

зоны шва

d. Р аз мер ы

литой зоны и других кон

структивных элементов (см . рис .

5.3)

tD

( l'R

в зависи

15878-79

которым

(табл.

допускается

в соответств ии с

5.21),

соедине н ий

Рис.

групп А и Б . Соединения группы Б с меньщей

а

шириной литой зоны примен яют

в

получение

для

с н иже н ия

Шовная

тока (рис .

сварка

5.23,

детали

скоростью

при

а,

и

6).

может

осуществляться

п рерывистом

включении

В первом случае свари

перемешаются непрерывно

с

постоянной

включенном

сва

рочном токе . Непрерывная шовн ая с в арка при меняется для

неответственных

с варных соеди

нений . При этом способе сварки из-за повы щенного

тепловложения

расши ряется

зона

термического влияния, пе регреваютс я электро ды,

прерывистой; в

-

ется прерывистая свар ка (см . рис .

непре рывном

ваемые

циклогра м мы шовно й свар ки:

не прерывной; б

возрастает щунтирование тока через ранее

сваренн ый участок ш ва, увелич ивается вероят

-

шаговой

Основным способом шовной сварки явля

их

массы .

при

5.23. Типовые -

И меньщей нахлесткой


св

в)

мости от толщины и материала регламентирует

ГОСТ

t

гда

кратковременные

ются

с

паузам и

п ри

и м п ул ь с ы

5.23, 6),

тока

непре рывном

ко

череду

движе нии

деталей. Во время паузы теплота от несварен но го

участка

жает

нагрев

отводится этого

в

эле ктроды,

у частка

и

его

что

сни

окисление .

Электроды, про катываясь по нагретому несва ренному

участку шва,

вызывают

пластическую

деформацию его выступов, частичное разруше ние оксидых пленок и уменьшение контактного

сопротивления этого участка . Это способствует уменьшению

тока

через

зо ну

шунти рования

и

увеличен ию полезного тока , что облегчает до стижение высокого качества соединений.

ность непроваров . В то же время н епрерывно е

Каждый импул ьс то ка состоит из одного

включение тока позвол яет резко повысить ско

или нескольких пер иодо в тока . Длительность

рость сварки, поэтому этот способ нашел при

каждого

менение

образом, чтобы за время его действ ия образо

для

(0,15 .. .0,35

сварки

то н кол истового

металла

мм) с раздавливанием кромки .

валась

импульса

литая

зона

тока

подбирается

определенных

таким

размеров

ТЕХНОЛОГИЯ Ш ОВН О Й С В А Р К И

341

Размеры конструктивных эл ем е нто в шовных соед и н е н и й по ГОСТ

5.21.

15878-79

Параметры соедин ений, мм Групп а А Толщи на деталей,

Групп а Б

В, не ме нее

мм

d, не менее

0,3

2,5

В, не менее

а,

Чер н ы е

Цветные

металлы н

металлы и

сплавы

сплавы

6

10

1,5

не ме нее

Черные

Цветные

метал лы и

м етал лы и

сп л авы

с пл а в ы

4

6

Свыше :

0,3

до

0,4

2,5

7

10

1,7

5

7

0,4

до

0,5

3

8

10

2

6

8

0,5

до

0,6

3

8

10

2,2

7

9

0,6 до 0,8

3,5

10

12

2,5

8

10

до

1

4

11

14

3

9

12

1 до 1,3

5

13

16

3,5

10

13

1,3 до 1.6

6

14

18

4

11

14

1,6 до 1.8

6,5

15

19

4,5

12

15

1,8 до 2,2

7

17

20

5

13

16

до

7,5

19

22

6

15

18

8

21

26

7

17

20

28

-

-

-

30

-

-

-

0,8

2,2

2,7

2,7 до 3,2 3,2 до 3,7

9

24

до

10

28

3,7 ( п о ГОСТ деля ется

4

15878- 79). так,

чтобы

Длительность паузы оп ре п роизошло достато чное

щин , пор И други х дефектов усадоч н ого харак те ра .

остыван ие нес в арен н о го у частка и чтобы вно в ь

формируюшаяся

литая

зо на

пере кр ывал а

на

П оверх ности деталей под шовную сварку

должны быть свободны от грязи и ржавчины и

Шаг то

подготовлены по той же тех нол оги и, что и под

чек Е , и скорость св ар к и У СВ связа н ы зав и си мо

то ч еч ную с в ар к у , с у четом группы свари ваемо

25. ..40 %

предыдушую (с м. рис .

стью Е , =

VCB(tCB

+

5.3 ).

(п ) . для получ е н ия герме

тич н ого шва необходим о, чтобы

L 1 < L.

В тех случаях , когда требуется сваривать л егк ие и цветные с пл ав ы ил и детал и тол щ и ной

>2

м м , и с пользуют шо вную ша го вую с варку.

Она вып олня ется пр и прерывистом включении тока и п рер ы в истом (шаговом) враще ни и ро л и ко в (см . р и с . вклю ча ется

во

до в ател ь н о,

5.23, вр е мя

в) . При этом с п осо бе ток оста но вки

кр и сталли зац ия

и

р ол и к о в ,

сле

обжати е

рас

го

металла

(с м . табл .

и

состо ян и я

5.5).

постав ки

п од

сварку

Ш о в н ая сварка выполняется с

использо ванием диско вых

эле~1рОДОВ- РОЛ ИКОВ

с цил индр и ч еско й ( ш ир и ной ь эл ) ил и с ф ер и че

ской (радиус о м R эл ) раб оче й п оверхн о сть ю . QDopMy и размеры рабочей по верхности рол и ков следует выбирать в зав исимости от толщи ны и группы с вариваемого металла, что будет ра ссм отре н о дал ее .

Ос новным и параметрами шовной сварки

пла вл е н н ого мет алл а пр оисх одя т под д а вл е н и

являются сил а сварочного тока lсв , дл итель

ем электродов и поя вляется возмо жность при

ность импуль с ов то ка (СВ, дл ительно сть пауз (п,

клады вать пов ышен ную с илу п ро ков ки. Так ой

сварочная с ил а

цикл

с ва рки

применяют

дл я

Для

алюминие вых ,

F CB и

скорость сварки У св ,


производительности

магни е в ых и мед н ых с плавов, им ею щ их ш ир о

п роцесса повышают У св ,

к и й интерв ал темп ературы кристаллизаци и и

н ые

склонных

скоростью нагре ва и кристаллизаци и . П оэтом у

к

в о з н и к н о в е ни ю в лито м я др е тре -

з н а че н и я

ск орости

при этом

ма ксималь

с в арки

огр ан и ч ен ы

Гл а ва

342 дл я

обес п ече ни я

высокой

5. ЭЛ Е КТР И Ч ЕС КА Я

скорости

сварки

стрем ятся уменьшить /С В 11 /п ' С увеличением тол ши ны

металла

замедлен ием

У СВ

ум е н ь ш а ют

скорости

нагрева

и

в

связи

с

кристал лиза

ци и . П ри свар ке м еталлов с большой теплопро У СВ н есколько увелич ивают .

водностью рость

свар ки

можно рассчитать

Ско

с учетом тре

буемого пере крыгия точекf ( 25 .. .40 %) и шага точ е к Е, по выражению

У СВ =

где Е, =

L( 1 -

(tCB

И /п - соответственно

В связи с увеличением скорости сварки и тока

через

ранее

сваренный

участок шва сила сварочного тока при шовной

5.22.

1,5-2

с

прерывистым

включением

тока

При с вар ке первой точ к и

шва условия

формирования соединения та к и е же, как и при точечной сварке. Поэтому для предупреждения перегрева и в ы плеска металла п ри сварке пер

вой точки 1св ум еньшают на

10... 15 %

н ению с током дл я сварки всего сжатия при шовной сварке на

по срав

шва . Сила

10.. .30 %

выше ,

ваемых металлов на выб ор параметров режима пр и шовной сварке так ое же , как и при то ч е ч ной (см .

ри с .

5.20).

Режимы

шовной сварки

основных гр упп металлов и сп лавов , при кото

рых образуютс я соединения группы А , при ве ден ы в табл .

5.22-5 .27.

Ориентировочиые режимы шовной сварки ни з коуглероди сты х ст ал е й (ти п о в 08кп ,

Толщина

10,20)

на однофазных машина х переи енноге тока

детале й. мм

Iсв• кА

'С В, с

'п . С

к.; к Н

У св . м/мин

0,5

7...8

0,02...0,04

0,04...0,06

1,5...2

1,2...1,4

0,04...0,08

2...3

1... 1,2

0,8

8,5... 10

0,04...0,06

1

10,5...12

0,06...0,08

0,08 ...0,1

3...4

0,8...0,9

1,2

12... 13

0,08...0,1

0,1...0,12

4...5

0,7...0,8

1,5

13... 14,5

0,12...0,14

0,12 ...0,14

5...6

0,6...0,7

2

15,5... 17

0,16 ...0,18

0,18...0,22

7...8

0,5...0,6

0,28...0,34

10... 11

3 см . на рис .

0,24...0,32

18...20

Прим ечанн е.

Форма

рабочей

поверхн ости

роликов

цилиндрическая .

0,4...0,5

ци кл ограмм у

процесса

5.23, б.

5.23 .

Ори ентнровочные р ежимы шовной сварки корро зионно-стойки х стал е й

(ти п о в 12Х18НI0Т, 10Х1 7Н13М2Т 11 д р .) на однофазны х машинах переменио го то ка Тол щи на

кН

детале й , мм

Iсв , кА

'С В, с

'п. С

0,5

5...7

0,02 ...0,04

0,06...0,08

0,8

7...9

0,04 ...0,08

0,08...0,12

4...5

0,5... 1

1

9...11

0,06...0,1

0,12 ...0,16

5...6,5

0,5...0,8

FCR'

3...3,5

Ус", м /мин

0,6...1,3

1,2

10... 12

0,06 ...0,12

0,14...0,18

6...7

0,5...0,8

1,5

11,5... 13

0,08...0,14

0,16...0,2

7...9

0,4...0,7

2

12...16

0,12...0,16

0,24...0,32

10...13

0,3...0,6

0,6...0,7

13...16

0,2...0,4

см . на рис .

0,2...0,3

14... 18

3 Примечанне.

5.23, б.

в

раза больше. чем при точечной сварке.

Влияние теп л офизических свойств свари

+ /п) ,

дл и т ел ь н о с т ь импульса тока и паузы, с .

шунтированием

сварке

чем при то че ч н ой.

0,06L, /

f / L); /СВ


Форма

рабочей


роли ков

цилиндрическая.

циклограмму

процесса

ТЕХ НОЛОГИЯ ШОВ НО Й СВАРКИ


343

режимы шовной сва рки титано в ых сплавов

на однофазных машинах перемениого тока Толщи на

деталей, мм

0,5 0,8 1 1,2 1,5 2 3

lс ., кА

lс в , с

lп , с

Fc . , кн

ус ., м/ми н

5.,,6

0,1" .0,12 0,12".0,14 0,12".0,14 0,14".0,16 0,18".0,2 0,2.,,0,22 0,28".0,3

0,14" .0,18 0,14".0 ,18 0,18.,,0,24 0,2,..0,24 0,3...0,36 0,32.,,0,4 0,34...0,48

2...2,5 3" .3,5 3,5".4 4,..4,5 4,5,..5,5 5,5.,.6,5

0,9". 1 0,8.,,0,9 0,7.,,0,8 0,7.,.0,8 0,6...0,7 0,5.,.0,6 0,3,..0,4

5".6 6".6,5 7" .8 8".9 9.,,10 11,..12,5

9". 11

Примечвин е. Форма рабочей поверхности роликов цилиндрическая или радиусная , циклограмму процесса см . на рис .

5.23,

б.

5.25, Ориентировочные

режимы шовной сварки жаропрочных сплавов

(ХН75МБТЮ6, ХН38ВТ6, ХН70Ю) на однофазных машинах перемениого тока Толщина деталей , мм

lс ., КА

lс 8 , С

0,5 0,8 1 1,2 1,5 2 3

4,5,..7 6,..8,5 6,5,..9,5 7.,,10 8,..11,5 9,5" .13,5 12".16

0,08.,,0,12 0,1.,.0,16 0,14.,,0,18 0,16" .0,2 0,2.,.0,26 0,24".0,32 0,36".0,46

1",

с

0,08,..0,14 0,16,..0,22 0,24".0,28 0,28" .0,32 0,38.,,0,5 0,48.,,0,6 0,6".0 ,78

е: кН

ус., м/мин

5,..8,5 6,..10 7,..11

0,5.,.0,6 0,3.,.0,45 0,3.,,0,45 0,3.,,0,4 0,25" .0,4 0,2" .0,35 0,15.,,0,25

8" .12 9,..13 10".14 12" .17

Примечанне. Форм а рабо чей по верх ности рол и ков ц илиндри ческая, ци клограм м у процес са см. на рис.

5.23, б.


режимы шовной св арки цветны х сплавов

на однофазны х машинах перемениого тока Толщина

ус., м/мин

деталей , мм

Алюминиевые сплавы типа АМгАМ

0,5 0,8 1 1,2 1,5

21 25 29 33 38

0,02".0,04 0,02".0,04 0,04" .0,06 0,04".0,06 0,06,..0,08

0,5 0,8 1 1,2 1,5

19 23 27 31 36

0,06 0,08 0,08 0,1 0,12

0,06.,,0, 12 0,06.,,0,12 0,12.,,0,18 0,12.,,0,18 0,18" .0,24

2,5 3 3,5 4 4,5

1,3.,,0,5 1,2" .0,5 1.,,0,5 1,..0,5 0,8,..0,5

2 3 4 4,5 5,5

0,75 0,7 0,7 0,65 0,6

Латунь типа Л62

Примечание.

р ис .

5.23, б.

Форм а

ра боч е й

по верх ности

0,06 0,08 0,1 0,12 0,14 рол и ко в

радиусная,

ци кл ограм м у

процесса

см .

на

Глава

344

5.27.



Ор и е н т иров очны е р ежи мы шовно й сварки алю миниевы х с п ла вов на низко частотных машинах и ма шинах по с тоя н но г о тока

Толщина

Величина

детал е й, мм

У СВ ' число

шага , м м

т очек в минуту

Тип машины

Сплав АМгб

1 1,5 2 2,5 3

45 49 55 60 64

0,1 0,12 0,14 0,18 0,2

5 6,6 8 9 9,5

1 1,5 2 2,5 3

47 49 55 62 72

0,1 0,12 0,14 0,16 0,2

4,5 5,5 6,5 8 9,5

27 30 34 37 40 48 54 61

0,06 0,1 0,12 0,14 0,16 0,2 0,22 0,26

1,5 2,5 3,8 4,2 4,2

150 120 100 80 60

МШН ( М Ш Ш И - 4 0 0)

Сплав АМгАМ

1,5 2,5 3,8 4,2 4,2

150 120 100 80 60

МШН

(М Ш Ш И-400)

Сплав АМг6

0,5 0,8 1 1,2 1,5 2 2,5 3

При м еч а н н е. рис .

Форма

3,5 5 6 7 9 12 15 18

рабочей

1,5 1,7 2 2,5 3 3,5 4 4,5


ради усная ,

МШВ -7501

циклограмму

процесса

см .

на

5.23, 6. Шовную сварку низкоуглеродистой стали

в ы п ол ня ют на жестких режимах (см . табл .

5.22).

В с в яз и с меньшим [СВ и н аличием вмятин от

предыдущих точек шва

I CB

больше, чем при

Корро зионно -стойкие стали сваривают н а ж е ст к и х режимах

F CB

с

исполь зован ием

(см . табл .

5.23).

коррозионно-стойкие стали , но при ветств ующих

сварке

повышен

I c B, что и F CB, соот

ве (см . табл . сварных

машинах

на никелевой основе


F CB

в

ста

1,8-2

раза больше,

ч ем при сварке коррозионно-стойкихсталей, а

2-3

5.26).

швов

На иболее высокое качество

при

сварке алюмини евых спла

посто янного

ных (см . табл .

5.10.

тока

и ли

низкочастот

5.27).

С О С ТА В, ОСНОВНЫ Е П АРАМЕ ТРЫ,

КЛ А ССИФИКАЦИЯ И ОБО ЗН АЧ ЕНИЯ КОН ТАКТНЫ Х МА Ш И Н

5.24.).

При шовной сварке жаропрочных с пл ав о в

[С В больше в

проводностью и низкой прочностью при нагре

Титановые сплавы

св аривают практически на те х же

ле й (см . табл .

режимах в свя зи с их высокой тепло - , электр о

вов дости гается при шовно-шаговой сварке на

точечной.

ных

роликов

160 150 140 140 130 120 100 80

раза. Для устранения дефектов

Выбранное или с п ро е кти ро в а н н ое обору до ван и е

дл я

сварки

заданного

у зла

д ол ж н о

обеспечивать выполн ение поставленной техно

( п ор и трещин) шовную сварку выполняют на

логи ч ес кой

малой скорости (см . табл.

путем при безопасной его работе с учетом тре

5.25).

Шовную сварку ц ветных сплавов на ма шинах


тока

ведут

на

жестких

з адач и

наиболее

экономичным

бований организации производства, экологи и и э р го н о м и к и .

СОСТАВ , ОС НО ВН ЫЕ ПА РАМЕТРЫ, КЛАССИФ ИКАЦИЯ И ОБОЗ НАЧЕНИЯ

Контактная сварка

источник питания (источник свароч

2)

термомеханический

-

345

процесс. В соответствии с этим определением

ного тока), преобразующий энергию эл е ктр и

оборудован ие для контактной с варки состоит

ческой

из двух взаи мосв язанных частей:

вели чины, формы и дл ительности;

электри ческой, грев

зоны


обеспе чивающей

проходящим

по

в

сварочный

контактор

3)

на

свари

сети

управляемое устройство ,

-

коммутирующее ток в

меха ничес кой,

выполняю щей

сжатие

первичной

цепи

кон

нии величины , формы и дл ител ь н о ст и свароч

свариваемых деталей, подвод к ним сварочного

ного

тока, перемещение деталей во время сварки и

полнительным

необходимую пластическую деформацию ме

системы

талла в зоне соединения .

сом контактной сварки ;

тока,

а

также

являющееся

элементом


аппаратура

4)

при в еде н а стру ктур н ая схема

5.24

необходимых

тактной машины, участвующее в формирова

ваемым деталям током ;

На р ис .

ток

при

силовым


уп равления

ис

организации

и

про це с

контрол я ,

обеспечивающая заданную последовательность

контактной машины.

Эл е ктр и ч ес ка я часть кон тактн ой м а

и

продолжительность

всех

операций

ци кл а

шины состоит из ряда функциональных бло

сварки, уста н о в ку и стабилизацию эл е ктр и ч е

ков . Среди них :

ских

1)

внешний контур

совокупность то

-

и



процесса ,

их

контроль, управление и ре гистрацию .

М е ханич еская

коведущих элементов машины (гибкие и жест

часть

ко нтактной

ма

колодки ,

шины включает в себя комп лекс конструктив

угольники , электродержатели, электроды и др .)

ных эл е м енто в (корпуса, станины, кр онштей

кие

шины,

консоли

или

хоботы,

и контакто в между ними, передающих свароч

ны, хоботы, упоры, эл е ктр ододержател и и др . ),

ный ток от исто чника питания (вы водных ко

обеспечивающих

лодок

э кс плуата ци о н н ую

сварочного трансформатора)

ваемым

деталям .

контура

участвует

Часть в

элементов

сжатии

и

к

свари

внешнего

перемещении

машины,

л е н и е,

и

жесткость,

механизмы ,

сжатие

и

маневренность,

надежность

контактно й

выполняющие

пер емещение

закре п


свариваемых деталей, Т.е . передает механиче

деталей . Некоторые конструктивные эл ем е нты

скую

и узлы механизмов проводят сварочный ток .

нагрузку .

контур

себя

Различают также

контактной

внешний

машины,

контур и

вторичный

включающий

Основные

в

вторичную обмотку


к

машин ам

кон

тактной сварки общего назначения определяет

297-80

сварочного трансформатора (в машинах посто

ГОСТ

я н н ого тока

выпрямительный диодный блок),

технические условию> . П режде всего этот стан

цепь,

дарт оговаривает о сновны е

и

-

сварочную

состоящую

из

вторичного

«Маш ины

контактные.

п а р а м ет р ы

тактных машин. К ним относятся:

контура и свариваемых деталей ;

Механическая часть контактной машины г -- --

I I

-

- - -

г---

I

I

I

I I

I

I I

I

тор

I

L

" .~

(источник сна-

рочного тока)

L-~.-J. _ _ . _ _ .

I

L - - - - - - - ., - - ---,IB .

г~;:сюю~ ~;.;'~" "':Ъ ~/] f) 3з 11

1

I

I 1.-

_

. __ . _

_

~н=IИЙ KOI~~ . ~

Система охлаждения

5.24. Структурн а я схем а кон та ктн о й м ашин ы : D /- датч и к тока; D F. t. - датч и к С ИЛ Ы , персмешения

Ри с,

Общие кон

Гл ава

346

5.

ЭЛ Е КТР И Ч ЕС КАЯ КОНТАКТНАЯ СВАРКА

наибольший вторичны й ток

12 тах

Кон тактные машины обще го назначе

- то к,

который проходит во вторичном контуре при

ния

его коротком замыкании на максимальной сту

297- 80,

пени регулирования трансформатора, при м и

классификацию :

нимальном такто ра,

угл е

пр и

включения

наимен ьших

т и р и сто р о в

вылете

и

вып ускаются

кон

растворе

12 дл . ном

усл ов н ы й, расчетный для машины

-

рочный то к в повторно-кратковременном ре жиме;

номинальная и ( ил и) наименьшая и наи

большая

сила

сжатия


точечных ,

шовных и рельефных машин Fсж.ном ; наибольшая ковочная сила

FK

-

для ма

шин с перем ен н ой силой (на машинах группы А

время

нарастания

силы

от

сварочно й

0,8

ковочной не должно превышать

0,04

до

с) ;

номинальная и ( ил и) наименьшая и н аи большая сила осадки наибольшая

-

для сты ко в ых машин ;

дл ител ь н ость

прохождения

сварочного тока (св тах - для то ч е ч н ы х, шовных

и рельефных машин ; наименьшая и наибольшая линейные ско рости

роликовых


-

дл я

шовны х

машин;

номинальный и (или ) наименьший и наи больший вылеты точечных и шовных машин

1-

расстояние от осевой л и н и и электродо в до

передней стенки машины (для рельефных ма шин

-

от середины плиты ) ;

номинальный и ( ил и) наименьши й и наи бол ь ш и й растворы точечных и шовных машин

h-

наимень шее расстояние между кон с олями

или их выступаю щими частями по всей дл и н е вылета машины ;

наименьшее

и

наибольшее

между токоведушими губками

-


для стыковых

машин;

наибол ьшее эл е ктр од о в

-

верт икальное

смешение

подвесные со

мм

-

для

параллельности

контактны х

по

верхностей плит масса

-

для рел ьеф н ы х машин ;


машины

и

до пол н и

тел ь н ы х устрой ств .

встроенным

и

отдельным транс

по тип у источника питания :

тотные ,

п остоянного

перемен ного

(800.. .2000

перемен

тока ,

тока

кон денсаторные ,


частоты

Гц) ;

по типу силы сжатия: с постоянной и переменной силой ;

по нормируемым тех ническим требо ваниям: группа А

-

с повышенной стабил ьно

стью параметров ( н а и бол ьши й вторичный ток не должен отклон яться от значения , указанного

в тех н и ч ес к их усло в и я х, б олее чем

+ 1О %;

манометры

и группа Б

1,5)

- 5. ..

машин переменно го то к а

не должно превышать новлены

на

отклонение длительности протекания

сварочно го то к а дл я

-

±2 %; должн ы

быть уста

класса точности

не

ниж е

с нормальной стабильностью

параметров (отклонение наибольшего втор ич ного тока не более ± 1О

%, дл ител ь н ость проте %, класс манометра

кан и я сварочного тока ± 1О

2,5). Для контактных м аши н общего назначе н ия ГОСТ

297-80

определяет структуру услов

ных обозн ач е н и й , приведенную на рис.

5.25.

Допускается ук аз ы ват ь одновременно и ранее

принятое обозначение . При мер усл о в но го обозначения

подвес

ной точ е ч н о й машины с выпрямлением тока во

втор и ч н ом контуре на наибол ьший вторичный ток

12

кА, с номером мод ификации

клима

05,

тического исполнен и я Т4 , группы А , на напря

жение питающей сет и

380

В частотой

машина МТВП- 1205Т4. А.

50

380 В. 50 80.

Гц :

ГЦ,

э кспорт, ГОСТ 29 7-

Конта ктны е машины специал ьно го на

то ч е ч н ы х и шовных машин ; д о пус к

исполне нию:

но го то ка промышленной частоты , низкочас

наибол ьшее взаимное смещение эл е ктро

!1S,

конструктивному

форматорами ;

для точечных и шовны х м ашин ;

до в в гори зонтальной плоскости

ГОСТ

стационарные п рессового и радиального т и п о в,

п о вторичном у кон туру нагревает его эл е м е н т ы

до той же те м ператур ы , что и реальный с ва

с

по виду получаемого сое динения : то

по

ток, который при непрерывном прох ождении

соответствии

чечные, шовны е, рельефн ые, стыков ы е;

внешнего контура ;

номинальный длительный вторичный ток

в

который устан а вл и вает их следующую

знач ения

предназначены

дл я

сварки

конкрет

ных узл ов: зве ньев цепи , дв ерей автомобилей, корпусов полупроводниковых приборов И Т.п. В



машинах

Все мно гообразие тип ов контактных ма

могут осуществляться формообразование сва

шин целесообразно раздел ить на две большие

риваемых деталей , их транспортировка и фик

групп ы : машины общего назначения и специ

сация ,

альные.

технологические операц и и. Сложность специа-

сн ятие

грата

и

другие

сопутствующие

347

И СТОЧНИКИ ПИТАНИЯ И Э НЕ Р Г ЕТИ Ч ЕС К И Е ХАРАКТЕРИ СТИКИ КОНТАКТНЫХ МАШИН

ны

из

обознач ения

уни версальных

машин ;

цифры после букв, как прав ило , технического смыс ла не имеют, а являются номером модели

машины . Например: МТМ-35 Рн с.

5.25.

ная многоэлектродная ; МШЛ

Струкпурв усло в н ых обоз на че н и й

для сварки л е нт ; УТВМ-07

ко нтактн ых маш и н общего н а зн а ч ення :

1-

обоз н аче н ие вида изделия (м аш и на контактная );

обоз н а ч е н ие маш ины по виду соед и не н ия

2-

(Т С

точе чная, Ш

-

стыковая) ;

-

шовн ая , Р

-

пан елей ; ССП

обоз начение м ашины по

3-

Н

н изкочастот ная, Р

-

С

Контактные

с в ыпрямлени ем то ка во

-

вторичном контуре, К

-

ради ал ьная , П

-

ИЗС

конденсаторн ая ,

-

п одвесная ,

для сты ковой сварки со п рот и вле н и ем ,

-

(для точ еч н ых , шо в ны х, рел ьеф ных м аши н и м ашин для сты ко во й сварки со проти вле нием) или сила

7-

К

с

-

машины,

Патона

разработанные

( К и ев ),

у каза н и ем

модели ,

15150-89;

не

характеристик :

рельсосварочная машина,

К- 2б4

-

сварочные клещи с встр оенным трансформато ром.

В

последнее

время

подобные

297-80,

-

машины

разработчика и

например рельсосвароч

ная машина К-355А с ус илием осадки

номер м одификации м ашины (две цифры ) ;

в

об означали с ь

номера

те х н и ч е с к и х

согласно ГОСТ

( ст ы ко в ы е машины для сварки о пла вл е н и ем ) ; вид климатического исполнения по ГОСТ

Е .О .

получили двойное обозн ачение

осадки в д еся т к ах ки лоньют оно в

6-

буквой К-З55А

наибольший втор ичн ый то к в к илоа мперах

5-

им .

содержащего

О - для стыковой сварки оплевпениеч);

4-

сварочный стол с пылезащит

-

ной средой.

конструктивному исполнению и ( ил и) типу

и сточни ка тока ( В

то ч е ч н о й сварки выпрям ленным током много эл е ктродн ая дл я л и сто в ы х и корытообразны х

рельефная ,

-

- машина точеч - машина шовн ая - уста н о в ка дл я

450

кН

получила обозн ачение КЗ55А ( М С О -4 5 0 1).

группа маши н п о нормируе м ым техн ич ес ким

требованиям ; пита юшей сети ;

8 - напряжение с ет и ; 9 - ч астота 10 - слово «экс порт» (для маши н,

предназначенных на экс порт);

11 -

5.11.

ИСТО ЧНИК И П ИТА Н ИЯ

(ИСТОЧНИКИ С ВАР ОЧ Н О Г О ТОКА) И

обоз наче н и е

тех н ичес ки х условий на конкретну ю машину или

З НЕР ГЕТИ ЧЕСКИЕХА РАКТЕ РИСТИКИ

стан дарта для ма шин , предн азначенных на э к с по рт

КОНТА КТНЫХ МА Ш И Н

ма

Гибкость технологии контактной сварки в

шин общего назначения , но благодаря высокой

значительной сте п е н и определяется в озможно

про из водител ь ности в усло в и ях крупносери й

стями

н ог о и

дл ител ь н ости

л из и р о в а н н ы х

машин

з н а ч и тел ь н о

выше

массового прои зводства о н и эк о н о м и ч

получения

и

ш ирокой

форм

гаммы

имп ульса

величин ,

сварочн о го

н е е у н и в е р с ал ь н ы х машин при э к с пл уата ц и и и

тока ,

их

з у е м ы х в машинах источников пит ания и аппа

д оля

в

прои зводстве

контактны х

машин

постоян но п ов ыш ает с я .

с ифицируются : предназначены , дл я

св арки

-

очередь,

з а в и с ит от

испол ь

В настоящее время по характеру источ ников

по ви д у и зделия , дл я с в а р к и котор о го

ши н ы

в свою

ратурыуп равления .

Специальные контактные машины клас

они

что,

много электродные

с ето к;

шовные м ашины

1)

м а дл я

корп ус ов ,

исполь зуют

пя ть

ви дов

кон

однофазные

то ка

п ро

п ерем ен н ого

мышленной частоты;

с вар к и л е нт, дл я сварки бензобаков ; рельефные ма ш ин ы дл я гермети зации

питания

тактных машин:

2) трехфазные 3) трехфазные

п ол у п р о

низкочастотные ; с выпрямителем сварочно

водниковых приборов ; стыковые машины для

го тока во вторичной цепи (машины постоян

с в а р к и рельсов и д р. ;

ного тока) , в то м числе с промежуточным з ве

по

за ци и

степени

операци й

мех ани зации

загруз к и ,

и

ав томати

перемещения ,

ном повышенной частоты ;

вы

грузки , дополнительны х о п ераци й подготовки

детал ей ( п рав к и, резки , формовки ) м аты ,

автоматы ,

-

пол уавто

шин п ер е м ениого то ка промышленной часто

Условные обозначения специальных кон машин

сущес твенно

повышенной часто

И сточ ни ко м п ита н и я од ноф а з н ы х ма

сб орочн о-сварочные л и н и и ,

роботи зированные комплексы . та кт н ы х

ты

4) ко нде н сатор н ые ; 5) перемениого тока (800.. .2000 Гц) .


от

принятых для машин обшего назначения . Пер

ты

является

формато р

понижающий

(рис.

5.26, а) .

сварочный

Первичная

тран с

обмотка

трансформатора с регулируемым числом вит

вая буква в большинстве обоз н ач е н и й означа

ков через уп ра вля е м ы й контактор п одключает

ет : М

ся

у ( К)

машина, А

-

-

автомат, П

-

уста н о в ка ( ко м пл е к с), Л

пол уавтомат,

-

л и н ия

...

В торая и третья буквы могут быть заи м ств о в а-

к

эле ктр и ч ес кой

сети

380

В,

50

машин с наибольшей мощностью до

до пус кается

220

В).

Гц

(для

60

кВ . А

Гла ва

348

5. ЭЛ Е КТ РИ Ч ЕС КАЯ

~ ~j G

КОНТАКТНАЯ С ВА Р КА

его

токо в едущи х

эле м ентов .

Недостат ками

использования однофазных машин также яв ляютс я п ере кос фаз и падение напряжения в сети при кратковременном включении мошной

однофазной нагрузки в трехфазную сеть. В то же время высокое внутреннее сопро

П)

тивление


питания

переменн ого

тока п о отношени ю к сопротивлению нагрузки

сопротивлению


с вар и в аем ых

детал е й

формирование

пологой

(rээ )

-

н агру

зочной характеристики , что способствует ста билизации сварочного тока при колебаниях rээ •

(5)

И сточни к

8)

м ашин

(рис .

пи тан ия

5.27,

н из кочастотн ых

а) сформирован

и з д вух

управляемых трехфазных дв ух п олуп ер и од н ы х выпрямителей ,

включенны х

встречно -п арал

лельно, и однофазного понижающего свароч ного трансформатора с регули руемым числом г)

витков первичной обмотки .

электр ическа я схема

второго выпрямителей на первичную обмотку

5.26. Сило ва я

Ри с.

При поочередном включении первого и

контактно й машины перемеииого тока (а) и

(6 -

характе р импульсов сварочного тока

Источники

перемен н ого

то ка

трансформатора подаются прямоугольные им

г)

пульсы напряжения разной полярности , регу

широко

п римен я ют ся к ак в ма ши нах общего н азначе н и я , так

и в специ альных

п реи му щест ве н но м еталлов

и

удель н ым спла в ы)

5 .. . 70

м ашин а х дл я св арки

м алог аб ари тны х

сп лавов

с

от н о с ит ел ь но

сопр отивл ением

с

узло в

(стали,

ис п оль зованием

из

высоким

тита но в ы е

с варо ч н ых

то ко в

л ируем ые п о величине и дл ител ь ности .

При

каждом имп ульсе постоянного напряже н ия

Ud , приложенн ого к первично й об м отке сваро ч но го трансф ор м атора , в эл ектри ческой цепи раз вивается

переход ный

пр оцесс ,

форми руетс я

первичный то к i I и , с о ответственно , вторичный то к i 2 п о экспон е н ц иал ь ному з ако ну

кА.

С варо ч н ый

то к

ре гулируется

ступ е н ч а

ты м и зменением ч и сла витков первичной об м от к и сварочн ого трансфор матора и пл авным регулированием фазы в ключения ти ри сторо в контактора ( с м. рис.

5.26,

р о ванное

ре гулиров ание

имп ульсы


б, в) . Такое комбини поз воляет

то ка

А

В

o--+--t----t--..... -+-1--+--_+_-;

C O-+-+-~-+--+-:4

получить

р азличных

величи

П)

н ы, дл ител ьн ости и формы , в том ч исле с плав

е т\[У\ Г\J

ны м н арастанием и сп адом то ка в начале и кон

це импул ьса (см . рис .

5.26, г) ,

мн огоимпульсную

с вар ку и с в ар ку одним пол упериодом .

Существенным

недостатком


питания переменного тока явля ется и х бол ь шое

б)

и ндукти в н ое и, соответственно, общее электри-

ческое сопротивление Z K.J ~ п р и в одит К малому

200 300 м кО м, что cos 800

мм и

ферр омагнитных и

присп особлений

м асс

h > 300


внутри

8)

мм ) и

внешнего

ко нтура ил и в неп осредственн о й бл изо сти от

Р ис .

5.27. С илова я

электрическа я схема

низко ч а стотн о й контактной маш ины (а) и ха рактер импульсо в с варочного тока

(6, в)

349

ИСТО ЧНИКИ ПИТАНИЯ И Э Н Е Р Г ЕТИЧ Е С К И Е ХАРАКТЕРИСТИКИ КОНТАКТНЫХ МАШИН

Источник пи тания ма ш и н по стоянн о го

то ка

( -

где

дл и тел ьн о сть

напряжения;

т = L~

импульса

/(r;, + r.:')


-

времени переходного процесса;

постоянная

r~, L~ -

r;"

состоит

из

трехфазного

понижаюше го

сварочного трансформатора (с ре гулируемым числом вит ков первичной обмотки ), подклю ч енн о го к эл ектр и ч ес кой сети через управляе м ый тиристорный к онта ктор , и выпрямитель

активные сопротивления свариваемых детал ей

ного ди одн о го блока . В машин ах с большим

и

вылетом

машины,

а

также

индуктивность

машины,

схема

приведенные к первичной цепи . При завершении переходного п роцесса в

пер вичной цепи устанавливается постоянный

ток

большой

вели чи ны

магнитопровод

( Ф" =

const),

i, = иd /(r;, + r~) ,


эдс = dФ

насышается

/ d( и ток во втор ич - такой режим

ной цепи снижаются до нуля

дл я контактной машины аварийный. Поэтом у дл ительн ость ограничена

и мпул ьса

временем

с варочного

переходного

тока

(с в

п р о це с с а

и

дл я большинства современны х низкочастотны х машин

::;0,4 . ..0,6

с.

Импульсы сварочного тока ни зкочастот ных и ст о ч н и к о в пита ни я имеют хорошую тех

нологи ч ную ф орм у с п лавны м н арастан ием и спадом, что особенно желательно пр и сварке легких сплавов . П р и шовной сварке использу ется серия импульсов чередуюшейся полярно

сти с условной частотой

1.. . 1О

Гц; при точеч

ной и рельефной сварке формирование сварно го

соед и н ен и я

сом (см . рис.

осу щест вл яетс я

5.27 , б,

од ним

им пуль

Относительно небольшая скорость нарас К

ре зкому

снижению

1.. . 1О

Гц,

ин дуктивного

сопроти вления сварочной цепи и п о в ы ш ен и ю степен и

п ол е з н о г о

ис пол ьзован и я

мощн ости ,

потребляемой и з сети, даже при с варке круп н о габаритных узлов и наличии ферромагнитных масс во внешнем контуре машины .

Из всех видов низкочастотные источники питания

имеют

тр ическо е

/'к.з =

11

наименьшее

со п ротивл е ни е

(нап ример ,

машина

внутрен нее

вто ри ч ного

эле к

ко нту ра

МРН-2400 1

имеет

мкОм) , что обеспечивает наиболее кру

топадаюшую

прямления (рис .

нагрузочную

характеристику

и

простая

и

надежная

однополупериодно го

5.28,

вы

а) . Инду ктивность вто

р ич н о г о ко нтура та к их ма шин настолько вели ка, ч то д а ж е п ри однополупериодном

лен и и

глубина

п ульсации

выпрям


то ка

весьма м ала и уд о вл ет в о р я ет техн ол огич е ским

требо ваниям . В мощных машинах и машин ах с м алы м рабочим пространством внешнего контура для

обеспечен ия высоких э н ергети чес ких характер и стик (в первую очередь повышения коэффиц иен та использования мощности ) и м алой гл убины пульсаций выпрямленного сварочного тока ис

пользуется схема шестифазного (двух п олуп ер и одного) нуле вого выпрямителя (рис.

5.28,6).

Существенно влияют на э н ер гети ч ес ки е характеристики

источника


то к а,

кроме схемы выпрямителя, параметры приме няемых д и одо в

и

конструктивное исполнение

фазовых цепей, определяющее их активное и индуктивное сопроти вления. Все шесть ди одов выпрямителя

в).

тания то ка, соответствуюшая частоте при водит

используется

трехфазного

установлены

на

г о р и з о нталь н о

расположенном групповом охладителе, з а кр е п ленном непосредственно на

форматоре.

Групповой

с в а р о ч ном

охладитель

тра н с

является

отрицательным полюсом выпрямителя

и

при

соединен к верхней ветви внешнего контура.

Соответствующие выводы вторичных обмоток трансформатора подключены к д и одам с по мощью гибких шин и индивидуальных охлади телей, прижатых к ди одам через тарел ь чаты е пружины . Вторым (положительным) полюсом в ыпрям и т еля

«нулевые»

рочного

являетс я

выводы

шина, подсоединяющая

вторичных обмоток сва


к

нижней

ветви

внешнего контура машины.

В

наибольшее проявление эф ф е кта саморегулиро


машинах

используются

вания с варочного тока при колебании эле ктр и

специальные низковольтные ди оды ДI43- 2000,

чес кого со п ротивления зо ны сварки (r,э) .

имеющие прямое падение напряжения

И с п ол ьзо вани е

н изкочастотных

позволяет ра в н ом ерн о

загруз ить

машин

трехфазную

при ампл итуде тока

6000

< 1,4

В

А. При больших вы

прямляемых токах в каждую фазу выпрямления

сеть, не и сключая ее перегрузок . Недостатками

на общем групповом охладителе устанавливают

это го

ся

исто чника

габ ар итн ы е

питани я

раз меры

и

явл яются масса

бол ьшие

сварочно го

несколько


параллельно

д и одо в

(с подбором их по п рямому падению напряже

трансформатора и ограни ч ен ие врем ени сварки

н ия ) . Кон струкция блока и з двух параллельно

иев

в кл юч енн ых диодов приведен а на рис .

< 0,6 с) .

5.28, д.

Глава

350

5. ЭЛ ЕКТРИ Ч ЕС КАЯ

КОН ТАКТНАЯ С ВА РКА

J 2 f А

в

с

А

а}

с

в

"/

I I I I I I

ан

А

.., ....... ~

Во--+--,

.........

со-+--+-

~

тг

..:J

[c~

V.52

fдол

tn

/

/

11) 8 5

't J 2 f о)

Рис .

5.28. С ил о в ая

эл е ктр и ч ес ка я схема контактной машнны постоянного тока с трехфазным

однополупериодным (а) и шестифазным д вух полу п ер и од н ы м

(6)

выпрямителями ; характер импульсов

сварочного то ка (в) ; схема м ашнны постоянно го тока с промежуточным звеном повышенной частоты (г); кон струкция блока пар аллельно включенных диодов (д) :

1-

группово й охладител ь;

2 - табл еточные диоды; 3 5 - допол н ител ьная шина ; 6 -

и ндивидуальн ый охладител ь ; обратн ый токо под вод

4-

ги бкая шин а;

ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИ СТИКИ КОНТАКТНЫХ МАШИН

Применение более мощных низковольт ных

диодов

Д253-4000

на

сваро чные

токи

кА п оз воля ет ограничиться одним д и о

30 ...40

351

В роботизированных комплексах целесо образ но


постоянного тока с

источника

питания

промеж уточным з ве но м

дом в каждой фазе выпрямителя и сфо рми ро

повышенной частоты , Такие источники обла

вать

дают

компактный

митель ный

блок,

трансформаторно -вып ря рас полагаемый

в

ко р пусе

сущест в енными

Схема


дает


мерами сварочного трансформ атора в

осуществлять сварку одним и ли д в у м я импуль

сами постоянного тока с модуляцией переднего

фронта

первого

пульса

имеет

имп ульса .

Ток

н езависимое

каждого

регулирование

максимального

40 %

им

з н а ч ен и я

на

также


каждого

импульса

и

пауза между ними . Импульсы могут следовать

друг за другом без паузы (см . р и с .

5.28,

в) .

И сто ч н и к и п итан и я постоянного то к а це лесообразно ис пользовать при сварке изделий (в том числе крупногабаритных) из алюминие вых и титановых сплавов, жаропрочных и кор

розионно-стойких сталей и други х металлов.

Постоянный

ток

мало

изменяется

при

внесении во внешний контур машины массив

ных ферромагнитных деталей и приспособле ний , а также при сварке обечаек , охватываю щих нижний токоподводящий эл ем ент маши

ны . Ис пользование постоянного тока позволяет рез ко

с н из ить

индуктивные

сварочной цепи и в источникам

2-3

соп ротивлени я

раза по отношению к

пер еменного

тока

понизить

по

требляемую из сети мощность при сварке од них и тех же деталей . Допустимо значительное удален и е источника от эле ктродн ы х устро й ств . Источник постоянного тока

имеет крутопа

даю щу ю нагрузочную характеристику и об ес

печивает эф ф е кт саморегулирования сварочно

вкладом э н е р г и и в зону сварки;

возможностью уп ра вл ен и я величиной сварочного тока на всем протяжении импульса: равномерным

П р и р ельефной сварке постоянный ток более рав н о м ер н о распределяется между рель ефам и п р и з начительных расстоя ния х между ними , что повышает качество соединений .

сварке

с

раздавливанием

янный ток обеспечивает равномерный нагрев и

высокое

качество

при

скорости

до

На рис .

Н едостаткам и источников питания посто

янного тока являютс я необходимость исполь з о в а н и я до рогих мощных и

г представлена одна из схем

5.28,

з веном п о в ыш ен н о й

частоты. Он

состоит из

трехфазного управляемого выпрямителя с кон д ен с атор н ы м фильтром С, инвертора (С 1, С2.

VS 1, VS2, L1, L2, VD1 , VD2)

на

400 . ,,1000

Гц,

однофазного понижаюшего сварочного транс форматора Т со вторичной обмоткой, имеющей среднюю ( нуле вую) точку, и двухпол упериод ного выпрямителя .

Источник

питания

конд енсаторных

машин включает в себя повышающий одно

или трехфазный трансформатор, управляемый в ыпря м и тел ь ,

зарядное

коммутирующее

устройство, батарею конденсаторов с регули руем о й емкостью, разрядное коммутирующее устройство и

понижающий сварочный одно

фазный трансформатор. В озм ож н а схема без сварочного

трансформатора,

ударно-искровой

например

конденсаторной

для

стыковой

сварки деталей малых сечений. Один из вариантов эл е ктри ч ес кой схемы

на рис.

значительное

низковольтных д и о

падение


на

вы п ря м итель но м бло ке, соста вляю щее до по

5.29,

а.

Сварка осуществляется

при

разряд ке батареи конде нсаторов С на пер вич ную обмотку трансфо рмато ра .

При этом

ис

п ол ь зуют только первый полупериод разрядно го тока .

Форма измене ни и

импульсов

сварочного тока

р е гул и р у е мы х


при

машины

(емкости батареи конденсаторов С, напряже ни я

100 м/мин .

до в

на

источни ка постоянного тока с промежуточным

кромок и шовно-стыковой сварке труб посто кромок

распределением

грузки по трем фазам питающей сети.

конденсаторного источника питания приведен

сварки (/'))).

шовной

раз;

го то ка, а следовательно, более э ф ф е кти вн ы м

го тока при колебаниях сопротивления зо н ы

Пр и

3-5

малой глубиной пульсаций сварочно

в

данной ступени трансформатора . Р егул и ру ют ся

перед

мен ь шими массой и габаритными раз

машины .

пределах

п ре имуществами

источ н иками пер е мени о г о тока:

зарядк и

батареи


Ктр) показана на рис . Одним

из

к о н д е н с ат о рн о го

ис


и

коэффициента трансформатора

5.29, б.

существенных источника

недостатков

питания

является

кр уто й фронт на растан ия тока, что в сочетании

ло вины нап р я жения холостого хода сваро ч ного

с больши м и н естабильны м на чал ь н ы м сопро

трансформатора.

тивлен ием

с вариваем ых

детал ей приводи т к

Глава

352

5. ЭЛ ЕКТ Р И Ч Е С КАЯ


Be>-n,

Ао..)и

t 8) Рис.

5.29. Силовая

г)

iJ)

эл ектр и ческа я схема конденсаторной машины (о) и форма имп ул ьсов св а р о ч н ого

то ка прн изменении ре гулнруемы х параметров С, ис , Ктр

(6). Формировани е

н ача.1ЬИОЙ стади и

импульса сварочного тока за счет кратковременного включ ения д россел я в р азрядную ц епь (в),

и сп ользования д о пол н ител ь н о й б атар еи ко нденсаторов (г) и отд ельного источника п ерем енн о го то ка (д)

выплескам . Это вызывает необходимость п ре

шающих факторов (колебания начальных кон

д у с м атр и в ать

тактных со п ротивл ен ий , изменения си лы сжа

в

конденсаторных

сварки деталей малых толщин

чальную стадию вающую

маш инах

подогрев

зон ы

мм) на

«0,5

сварочно го то ка,

для

обес пе чи


с

ц ел ью

стабилизации контактного сопротивления ме

тия,

а втоматического

чения

рис .

в

5.29,

разрядную

цепь

от доп ол н ител ьн ой

конденсаторов (см. рис . перед рис .

др осс еля

(см.

в); предварительного импульса тока,

организованного менным

вклю

током,

29,

пропускаемым

основным

сварочным

батареи

г) , а также пере через

детали

импульсо м

(см.

ди ам етра рабочих

поверхно

регулятора

па раметров

п ро

ц е с с а с варки .

В машиностроении решается другая зада

жду свариваемыми деталя м и. Такой подогрев можно ос уше ствить за счет временного

изменения

стей электрода и др .) является использование

ча

-

энергетическая ,

м о щ н ости ,

свя занная

потребляемой

из

со

снижением

сети,

в

первую

очередь при точечной сварке крупн огабарит ных

узлов

из


сп лавов

и

с в ар ке

по рельефам большой протяженности . Напри мер, при вылете

1,5

ным

п итания

и сточником

м машина с конденсатор сва ривает д етал и

из

2,5 + 2,5 мм 75 кВ . А. Н из ко

алюм и н иевых сплавов толщиной

5.29, д). Конденсаторные источн ики питания ре

шают две зада ч и. В приборостроительной про

-

м ышл е н н ост и

эт о

технологи ческа я

получ ени я имп ульсов сварочного тока

дл итель ностью

1. . . 1О

зада ча

1... 5

кА,

мс со стабильным вло

пр и п отребля ем о й мощ ности

частотная м аши н а пр и эти х условиях потреб ляет мощ ность ного тока

300 кВ . А , - 1500 кВ . А .

а машина перемен

Источники питания переменноге тока

жени е м энергии при каждой сварке . Последнее

повыш енной частоты

обеспечивается стабилизацией э н ерги и, накап

применение пр и сварке и пайке детал ей тол

(800. . .2000

ГЦ) нашли

л и вае м ой в батар ее конденсаторов определен

щиной от нескольких микрометров до

но й

также при шо вн о й с варке тонкого металла на

емкост и при ее з арядке напряжением с

точ ность ю до

повышенной скорости

± 1,5 %.

Более ради кальным способом получен ия выс окого и стабильно го качества свар ных со единений

при

з на ч ител ь н ы х

уровнях

в озм у-

0,5

мм , а

(50 ... 100 м/ми н) .

О ни включают в себя одно - или трехфаз ны й в ы п рям итель с к онде н саторн ы м фильтром , управл яем ы й инвертор н а базе тир и стор ов или

ИСТОЧ Н И К И ПИТАНИЯ И Э НЕ Р ГЕТИ ЧЕСК И Е ХА РАКТЕ РИСТИКИ КО НТАКТ Н ЫХ М А Ш И Н

353

с ил о в ы х тран зисторов и понижающи й свароч

Номи н альны й дл итель ный втори ч ны й ток

ный трансф орм атор . Та ки е источ н и к и обес п е

я вляется расчетной величиной для определения

чи вают ам плитудную или фазовую модуляц ию

сечений

свароч н ого то ка

контура по допускаемой плотности тока .

са

0,7 .. .5 КА в п ределах им п ул ь дл ител ь ностью 0,002.. .0,020 с, что п озвол я

токоведущих

эл ем енто в

вторич ного

Пр и работе контактной машины потреб

ет гиб ко управлять характеро м темпер атур н о го

ляемая мощность

поля в зон е с о еди н ен и я . Одни и з перв ы х схем и

ного

конструкти вных

контура только частично п реобразуется в теп

реше ний

оборудован и я

для

контактной с вар ки с использованием источни

ков повышенной частоты были выполнены в советское время

в

М ВТУ им .

н .э .

где co s 0,5

ни зкоуглероди

мм , в том числе

арматуры

железобетона,

использованы

рельефные машины

же

(0.2.. .0,3)lc8'

5.64) ,

рельефные

отечествен н ы е

переменного тока типо в М Р-6924,

маш ины

MP-8010 ,

зарубеж ных

а так

ф ир м :

« Оа ' ех», « Кегп ррт », «А йО» и др .

Свар ка изделий ответственного наз наче ния

из

стал е й


и

сп лавов

И

жароп рочных

выполняется

на

мощных

р елье фных машинах постоянного тока типо в

MPB-IIOOI,

МРВ-19001

МРН-24009 (табл .

5.38) .

и

низкочастотных

Использование машин

ненного в виде скобы . Положительн ой особен ностью констр укции

внешне го

кон тура маши

ны является схе ма подвода тока к э л е ктр од н ы м

плитам с разных сторон : к верхней плите сзади,

а к нижней плите спереди . Такая схе м а токо подвода обеспечивает равномерное рас преде

л е н и е сварочного то ка между рельефами неза висимо

от

их

р асстояния

до

источника

пита

ния, что особенно важно при сварке изделий с

большим числом рельефов, расположенных на значительном расстоянии друг от друга . Нагру зочные характеристики МР В -1900 1 приведены

на р ис .

5.65;

машина обслуживается шкафом

управлени я ШУ-3 47 . Рел ьеф н ые ко нден с атор н ы е машины ти па МР К- 3 5 0 1 , а также с п е циальные п ол уа втом аты

типов ПРК-400 1 , ПРК- 1 2 0 02 используются для свар ки

(до

и зделий

0,5

мм)

по

относительно малых толщин

раз витым

разомкнутым

или

кол ьцевым ( п р я м оу гол ь н ы м ) рельефам, напри мер

при

герметизации

корпусов

полупров од

никовых приборов И и нтегр ал ьн ы х микросхем. Значительная

протяженность

рельефов

по стоянного то ка позволяет снизить потреб

( ~ 1 0 0 мм ) требует больших токов (до

ля е м у ю

Эта задача успешно решается конденсаторны

мощность,

улучши ть

ра спределение

150

кА ) .

тока при групповой рельефной с вар ке, обеспе

ми источниками то ка при дл ител ь н о й п отреб

чить сварку детал е й малых толшин и узло в С

ляемой от сети мощности, не превышающей

о гран и ч е н н ой отбортовкой без вып лесков .

50

кВ · А .

Двухимпульсный

разряд

батареи

-о

с>

.......

.А

1410 х560 х2380

980

30/100

130 . .. 330

130 ... 1870

250

11

40

МР-4020

тояшине

4,0 мм .

-

IО

1550 xl100 x3300

4600

200

50 .. .450

360 . ..3500

400

Номинальная

рельефов при толщине низкоуглероди ст

(+ШУ)

2150xl100 x3360

5400/250

60/80

90 . .. 450

200 .. .5000

1240

28

110

240 32

MPB-IIOOI

МРН-24009

машин для рельефн ой сварки

300

1700 х650 х2500

1300

30/120

115 .. .330

200 ... 3030

680

18

69

МР-6924

Примечвине. На машине МРН·24009 возможн а одновременная сварка до

• Максимальная мощность при зарядке конденсаторов .

Габаритные размеры машины , мм

Масса машины/ШУ, кг

рабочий/полный

Ход верхнего эл е ктрода, мм,

Раствор , мм

Вылет, мм

Сила сжатия , даН

Напряжение на конденсаторах, В

саторов, мкФ

Наибольшая емкость батареи конден-

Наибольшая зап ас аем ая энергия , Дж

з ам ы к а н и и, кВ

Наибольшая мощность при коротком

ный ток, кА

Номинальный длительный вторич-

Наибольший вторичный ток , кА



Глава

386


КОНТАКТ НАЯ С ВАРКА

5.16. МА Ш И Н Ы ШОВНОЙ С ВА Р К И Маши ны

шовной

сварки

п р и м е ня ются

п ри соединении детал е й внахлестку герметич ным швом (в редких слу чаях ис пользуются п ри

t120 t---"~+-~+---+--+--t [св

св ар к е

отдельным и

ша гом

и

то ч ками

высокой

с

оп ределенны м

пр о изв одител ь н ость ю ) .

В до п ол н е н и е к кла с с иф ика ции, п р иведеиной в разд ,

80 1'Ir-~+-~d---P""",==-+---i

5.1 О,

шов ные машины р азл ич аются :

по

расположению

тельно корп уса машины

роликов

относи

дл я поперечной и

-

продольной сварки; по

о

10

5.65.

и

про пускания

п ре рывистым

их

роликов

с

п о м ощ ь ю

ко нде нсаторо в обеспечивает ш ироко е ре гул и

роли ков з а счет тре н и я

рование

формы

и ли

р ис .

и в совокупности с проковкой повы


импульса

(см.

о

неподвижное

приведен

общий

вид

машины

М РК-3501 . Электродный узел (с м . рис .

б)

5.66,

ших трени я качения и блока тарельчатых пру

подводом .

ж и н , а та кже установку эл е ктр одо в р азл и ч н о й поверхности

эл е к

трододержателей с помошью накидных гаек .

при

издел и е

поступател ь


сваривае

с непрерывным и прерывистым

-

по способу подвода то ка к сваривае мым

то р цов ые

в ращением

( ш а го в ы м) перемешением ;

электрода во время сварки за счет направляю

на

шарошек ,

о д вижушеес я

издел ие

характеру

по

мых детал е й

об ес п еч и в ает высокую подвижность верхнего

констру кци и

с осевым п р и в о

ном персмешении карет к и с роликом;

шает стабильность и качество соединений . На

5.66 , а

-

мента на с вароч ные р ол и к и

дом одного ил и об о и х роликов , п р иводо м обо

машины МРВ-19001

рис .

с

по способу передачи крутяшего мо

Нагрузочная х а р а кгге р и ст н к а рельефной

5.26)

-

тока

проп усканием

тока ;

r)') ~ Рис.

xapa~le py


40 ~IKO~I

30

д етал я м

-

с д в у-

И

односто рон ним токо

К ШОВНЫМ маш инам общего на значе

н ия относ ятся м а шин ы п ереме н н о го тока (вы пускаемые

ОАО

« З а вод

"Электр ик?»)

типо в

Машина ос нашена скафандром для соз

МШ-2005 , МШ-2206, М Ш -3207 для попереч

дания контрол и руе м ой атмосферы в з он е свар

ной сварки; М Ш-2204, М Ш -2301 (с увелич ен

ки,

а

-

полуавтоматы

поворотными

с толами

ным вылетом ), МШ -320 8 для п родольной свар

герме тизи

ки ;

загр у зки

в

Свердловская обл . ) дл я поперечной и продоль

специальные эл е ктр од н ы е устр о йств а к пози

ной сварки детал е й из коррозионно-стойких и

ци ям с вар к и и выгрузки . В табл.

низкоуглеродистых сталей без покрыт ий тол

дл я

автоматизации

руемых

ны

корпусов



от

позиции

их

5.38


приведе

рассмотрен

ных конденсаторных рельеф ных машин .

щиной

п о в ер хн ости

мм.

( ЗА О

заводских

На р и с .

5.67

« И с кра»,

Техничес кие характери

5.39.

показа ны серийные ма шин ы

и

МШ- 3 2 0 7 и МТ-3208 для п оп ереч н о й и про дольной сварки . П о ком поновке и ко н стр укции

частности немец кая « З оуе г» , выпускают ком

большинства узлов

пактное

назначения

дл я

в

0,2 . ..3,0

М Ш-2203

мо нтажных условиях ряд зарубежных фирм, в оборудование

л истов

и

стик и эти х машин п ри веде ны в табл.

Дл я та вровой свар ки шпилек и штифтов к плос кой

МШ-2202

ударно-кон денса

шо вные маш ины об щего

аналогичны

точечным .

Отл и ч и

торн ой ( ко нде н с атор н о- и с кро в о й) сварки . На

тельной особенностью шовных машин являет

пример, уста новка

ся достато ч н о сложное эл е ктр од н о е у стро й ст

( ф и рм а « Б оуег»)

BMS-8N

обеспечивает приварку шпилек и штифтов из

ВО , обеспечивающее подвод к ди с ко в ы м эл е к

стали и цветных металлов д и а м етром

тр одам сварочного тока, в ращающего момента

3. ..8

мм

к листам толшиной ~ 0, 5 мм без следов на ли

и си лы сжатия . Н а рис .

цевой

нее


листа .

Установка

батар ею конде н с аторо в емкостью на п ряжение за рядки

1...3 мс .

50 .. .200

66 000

имеет мк Ф ,

В , время с варки

неп риводное

тродные


с кользящи ми

передачи

и

5.68

нижнее

пр и вод ное

машины

к о н такт а м и ,

силы

изображены верх

сжати я .

э лек

М Ш-3207

р азгр уж е нн ым и

со от

Сила н а свароч н ы й

МАШИНЫ ШОВНОЙ С ВА Р К И

387

А-А

б) Рис.

5.66. Общий вид (а) и эл е ктр од н ы й блок (6) рельефной конденсаторной машины MP K-3501: 1 - блок тарельчатых пруж ин ; 2 - ползун; 3 - верхн и й электрододержатель; 4 - сварная стойка; 5 - накидная гайка; 6 - изоля цион ная втулка; 7 - н иж н ий электрододержатель

4

З~~~ 2~c-1""--n=i{. j:d~'iJ:jbLr':'"

а) Рис .

5.67. Шовные машины 1 - шарнирный вал ; 2, 3 -

7-

б)

МШ-3207 дл я поперечной (а) и МШ-3208 дЛ Я продольн ой электродн ы е устро йства ;

свароч ный транс форматор ;

8-

редуктор ;

11 -

13*

9-

4-

п не вм оп р и вод ;

пр ивод врашсн ия ;

осно вани е прив ода

10 -

5, 6 -

(6)

сварки :

п невмоаппаратура;

соеди нитель ная упругая муфта;

м ощ-

вто-

.А

/ то л-

разм е -

ры машины , мм

Габаритны е

Масса машины , к г

стойкой стал и

корро зи онн о -

сто й стал и

ни зко угл ероди -

щины , мм :

Свариваемы е

ниж н е го), мм

до в (верхн его

Диаметр эл е ктро -

м/мин

Линейн ая скорость ,

трода , мм

Ход верхнего эл е к-

Сила сжати я , да Н

Р аствор , мм

Вы лет, мм

ток , КА

тель ный вторичны й

Номинальный дл и-

ричный ток, кА

Наибольший

зам ы кан и и, кВ

нос ть при кор о тком

Наибольш ая

р олик ов

Распо лож ени е

Хара кт ери стик а

1550

1000

1000

0,3... 2

220/ 103

0,3.. .4,0

45

95 100..750

]4

22

140

МШ -22 04

1800

0,5.. .2

2801160

35

150. .. 900

1200

16

23

210

10

0,3..

0,4.

Про дольно е

МШ -2301

(380 В, 50 r 11) общ

1940x830xl730 2600xll00x2100

800

2 200х650х2030

0,3.. .2,5

0,5.. .3

0,4. .. 6

50

105 ]90 . .. ]350

22

32

290

МШ-3207

0,3... 1,5

280/220

2040 x580xl730

0,2... 2

0,3.. .4

40

750 95 100.. .750

14

22

140

П оперечное

МШ - 2 20 6

х арактерист ики шовных маш ин п ер е и ен н е го то ка

1805x565xl700

850

0,2.. . ],5

2201180

0,4... 3,6

45

500 80 80.. .750

12,5

20

80

МШ- 2 00 5


МАШИНЫ ШОВНОЙ СВАРКИ

г1

3

45 I

389

~

2 1

А-А

Б-Б

4 /о

1

9

8

а)

1 2

Рис.

5.68.

3

4

Электродное устройство машины МШ-3207 со скользншими контактами , разгруженными от передачи сварочной силы:

а

35-

изоляци онная прокладка ;

6, 7 -

рол ик;

2-

5.68,

а), прикрепленны й к эл е к

(р и с .

тродном у в ал у ники качения

1, переда ется

6, 7. Передача

вращающийся на

от полз ун а прив о

прокл адкой ными

5,

поджимаются и и

к

и

10. к

валу

4,

закр е п

ш естью ко нта кт

Колодки

одновременно

выступающей с

и подшип

и золированно го о т не г о

выполня ется

колодками

подво да ,

3

сварочного тока на

вал от то коп одвода

корп усе

-

то коведущая резьбовая втул ка ;

да сжатия через латун н ы й корпус

л е н н о го

электродный вал ;

подшипники электрод но го вал а ;

то ко подводя щи е контактные кол од ки); б

10 -

2

(1 -

2-

с вароч ны й роли к ;

лату н ный корпус , соедине нный с ползу ном напра вляю щего устро йства ;

(1- свароч ный ролик

ве рх нее н епр и вод н ое устройство

-

помощью

части токо

изолированных

8-

тол кател ь ;

4 - токо под вод; 9 - резьбова я втулка;

нижнее при вод н ое эл е ктрод ное устро й ст во

3-

ко нтргайка;

тол кателей изгото вле н

4-

8

зубч атое колесо ;

и

из

пружи н .

5-

вал-шестерня )

Эл е ктродн ый

никель-кр емниев ой

БрНК1 ,5- 0,5 , контактные кол одки

графитового К онтактные

-

композиционного поверхности

колодок

вал

бро нз ы из м ел н о

материала. и

высту

п а ющие ч а ст и токо под вода имеют гал ь ва н и ч е

ское серебрян ое п окрытие тол щи н о й Во

внутре н нюю

пол ость

12

мкм .

эл е ктр одн о го

узл а

зал ито касторовое масло . Токоподвод и эл е к тродный вал охлаждаются водой .

Глава

390

ство



Н иж н ее пр и водное электродное устрой

да ЭПУ -2 - 1 (с

машины

сер . 4ПО) , обеспечивающего плавное регули

МШ-3207

(рис .

5.68,

б)

анало

дв игателем

постоянного тока

гично верхнему, но снабжен о цилиндрической

ров ание частоты вращения в ди а п азо н е

зубч атой парой

понижаюшег о

4, 5,

соединенной шарнирным

редуктора

1 : 50;

п ланетарного

и ли

валом с приволом врашения . Сварочный ролик

червячно-коническо г о т и п а и шарнирного вала,

1

соединяюшего

закреплен на валу через промежуточн ую то

коведушую резьбовую втулку контргайкой

3,

2, фиксируемую

ч то позволяет л е гк о совмешать

сварки

МШ-320 7

( М Ш - 2 0 0 5)

в

отличие

вращения

с

э л е ктр од

с

нижнеприволным

э л е ктр од н ы м

устройством , обеспечивающим надежную ра

сварочные ролики в одной плоскости . В маши не

привод

ным устройством . В маш инах для поп еречно й

от

б оту машины при устан о в к е эл е ктрод о в малого

МШ-2202 сварочный ролик выступает з а пе

д и а м етр а ,

реднюю

корпусе машины под трансформатором . Пр и

плоскость машины, что д а е т возмож

ность сваривать узлы по отбортовке . В

машине

МШ-3208

дЛ Я

привод

вращения

верхнеПРИВОДНО~1 ( М Ш - 3 2 0 8)

продольной

сварки верхнее приводное эл е ктр од н ое устро й ство отличается от приведеин ого на рис.

расп олагается

эл е ктр одн о м

привод

вращения

в

устройстве размешается

снаружи машины на л е в о й стенке корп уса.

Схема

5.68, а

пневм оприв од а

шовных

машин

наличием конической зуб ч ато й пары дл я пере

аналогична то ч еч н ы м машинам (см . рис .

да ч и

Учитывая малое число перемещений ползуна, в

врашения

на эл е ктрод н ы й

в ал ;

нижнее

5.50).

аналогично электродному устройству машины

шо вных м а ш и н ах используют надежные призма

М Ш-2202 (рис .

тические

5.69,

В) .

При вод вр ащ ения ш овны х м ашин об

(рис .

5.70,

направляющие

с

трением

скольжения

а) или более простые цилиндрические

щего назначения и бол ь ш и н ств а специальны х

направляющие ,

машин состои т из тирист орн о г о эл е ктр о п р и во-

штоком пневм оцилиндра (см . рис .

в

которых

пол зун

совмещен

5.70 , 6).

Q

б) А-А

В) Рис.

5.69.

В ер хн ее (а) и ни жне е

(6)

электрол н ые устро йст ва м ашин i\l Ш-2 2 0 2, М Ш-3 4 0 1 Д.1 Я

поперечно й св арки со с кольз я щ и м и кои та ктами типа в ал

-

втулка ; нижн ее эл е кт род н ое устр о й ство

дл я прод ольной с ва р к и ( в)

со

МА Ш ИНЫ ШО ВНОЙ СВАРКИ

391

ВидА

~

4

3 7

2

а) б) Ри с.

5.70. При зм агич ески е (а) и цилиндрически е (6) направляющи е пн евмопривсд ев ш о в и ы х м а ш и н : 1,4- подшипниковыевтулки ; 2 - плоская шпонка; 3 - корпус направляюшего устройства ; 5 - п н е в м о ц ил и ндр : 6 - поршень; 7 - пустотелый ползун , выполненный за одно целое со штоком Для

ритных

св ар к и

изделий

ответстве н ных из

легких

коррозионно-стойких и титановых

сплавов


латуни,

жаропроч ных сталей,

(толщиной

шовные

круп ногаба

сплавов,

0,5 ... 3,0

машины

мм)


то ка типов МШВ-3001 , МШВ-7502.

М РК-5М (ОАО « Эл е ктро м е х а н и ка», г. Рже В), МШК-2002 (ОАО

и

ной

частоты

(800 .. . 1300

продольных диаметром до

автоматический

то ком,

контроль

о суще

п арамет

ров п роцесс а сварк и . Нижнее и верхнее элек тродные устройства изготовлены со скользя

щими контактами по типу вал рис. ки

5.69).

втулка (см.

-

В оз м ожн а их п ер е н ал адка для свар


и

поперечных

швов

с

непре

рывным и ш а гов ы м вращением рол и ков . Ш аго вые перемещения роликов с регули руем ой ве

личи ной шага и длительности остано вки обес печивается шаговой муфтой (рис. нические


5.71, 6).

машин

МШВ -7502 п р и в еден ы в табл .

дл я

Гц) ,

выпускаемые

например «Импульс ТМВ », служат для сварки

шва

ствляется

МШН-3702

установки

НПП «Тех н отр о н» (г . Чебоксары) . Последние,

Ш ести ф аз н ы й выпрямитель обеспечивает п о ни ж е н н ы м

"Эпектрик? »),

шовной сварки персменным током повышен

малую глуб ину пульса ц ий тока, первая точ ка в ып ол н яетс я

низкочастотная

«за вод

Тех

МШ В -300 1 ,

5.40 .

Шовные машины специальн ого на зна

и

зонталь ной детали до

(кольцевых)

швов

мм в вертикальной и гори

плоскостях

0,5

при

толщине

тонкой

мм . Амплитуда сварочного тока

700. . .5000 А, длительность импульса 0,002 . . . 0,015 с , частота вращения 0,06 ... 6 об/мин. Машина

МШК-2002

(со


с ильфонным приводом давления) обеспечивает

силу сжатия

1О .. . 120

даН . Она ра с с ч итан а на

д и апазон свар иваем ых толшин Емкость

батареи

0,05 . . .0,4 мм . 200 ...

конденсаторов

1800 мкФ, пределы регулирования напряжения 200 .. .600 В , скорость сварки 0,1 ... 1,5 м/мин при частоте сварочных импульсов 2 . .. 25 Гц .

ч ения разработа н ы для ряда конкретных изде

Оба

лий сери й н ого и массового п роизводства .

электродное

Для сварк и с ильфо нных и мембранных

круговых

120

сва рочных

ролика


го ризонтал ьного

и

приводные . имеет

Верхнее

в оз м ож н ост ь

в е рт и к ал ь н о го

п е р е ме щ е

узлов, а также друг их от ветственных со едине

ния . Н и жн е е электродное устройство сменное,

ний малых инеравных толщин из л е ги ро в а н

предусмотрена установка специал ьной свароч

ных сталей, теплостойких и цветных сплавов

ной оснастки на вертикальной перемешающей


ся плите с Т-образными пазами.

конденсаторные

машины

типа

Глава

392

5. ЭЛЕ КТР И ЧЕС КА Я

К ОНТА КТН АЯ СВА РКА

6

5 4 3

2

l----;:W=====rff=. б)

а) Рис.

5.71. Пневматический

шаговый мех анизм с храповым колес ом (а) и эл е ктр о м а гн итн а я ш а гов ая

м уфта

1-

установочные болты ;

полумуфты

5; 6, 7 -

2-

станина;

крыш к и;

8-

(6):

п одшип ники выходного В3.1а

3. 9 -

пра вая тормоз ная п олум уфта;

11 -

10; 4 -

подш ипн ики ле во й веду ше й

сборный д иск, обес печ и ваюш ий свя зь

в ыходного вала л ибо с ведуще й , л ибо с тормозной полумуфтами

Технически е

характерист ик и

тотной машины М Ш Н-3702 (рис . лены в табл .

5.40.

приве

В машине организован осе

вой при вод на л юбо й ролик . В ерх н ее эле ктрод ное

устро й ст во

имеет

Дл я свар ки то пливных баков и других от

низ кочас

5.72)

устано вочные

переме

щения . На нижнем токоведущем валу преду смотрена возможность установки токоведущих

цанг , оправок и другой ос настки. Н из коч астот ные машины обладают крутопадающей нагру з о ч н о й характер истикой, при которой в наи

ветственн ы х

изделий

из

осв инцованных

и

оцинкованных сталей, а также алюминиевых

сплавов толщиной до

2

мм выпускают шовные

машины для поперечной сварки переменным

током

МШ -3210

М Ш Н-7502 ми это й ( под

групп ы

углом

до

и

(32 13)

(7504),

маш и н

60)

низкочастотные

МШ Н-8501 . Особенностя явля ютс я

наклонное

р а сп ол оже ни е эл е ктродо в

большей степе ни проявл яется эффект саморегу

для удоб ства с в арк и п о отборто в ке и прив од

лирования сварочного тока, и с кл ючаю щи й п ро

вращения обо их электродо в с по мо щ ью ш аро

жоги ,

выплески

и

н е пр о в ар ы

п ри

измене нии

эл ектросо проти вле н ия свар иваемых деталей .

шек,

обеспеч и вающий

с ва рки

вне

постоянство


от д и а м етр а

скорости эл е ктр о

до в . Машина М Ш Н -7502 оснащена пантогра фо м, который обеспечивает установку и за кре п л ен и е бака, точ н о е персмещение отбортов ки вдол ь сварочных эл е ктр одо в , поворот бака и п ереключение

режи м о в

сварки

на

ради усных

участках , пе рек рытие шва .

Для сварки продольных швов (например, воздух ов одо в ) на базе МШ - 3 2 0 8 разработа на ма шина М Ш-2302 с при в одо м верхнего эле к тр од а с

1200

п о м ощ ь ю ш ар ош ки

мм

и увеличенным до

в ыл ето м. Ш аро ш к и имеют гладкую

поверхность сопряжени я

тродами инеглубокие

со

(0,6

сва рочными э л е к

мм) з убцы на обеих

боковых наклонных поверхностях (рис . О ни

поджимаются к эл е ктродам

п н е вм о гидра вл и чес к и х

60 ... 1000 Рис.

5.72.

Низкочастотная шовная машина типа

МШН-3702 дЛ Я сварки малых толшин

с

цилиндров

5.73) .

помощью с

силой

да Н , об ес печивая профилирование и

на гартовку

р абоче й

п о вер х н о сти

ув ел ич ив ающую сро к и х службы .

эл е ктр одо в ,

дл ител ь -

вторичный

мощно ст ь

и

сп ла-

медных с п л а во в

оцинко ванных стал ей

освинцов анных

вов


стали

коррози онно-стойкой

стали


толщины,

скорость ,

машины, мм

Габаритн ые

р азм еры

М асса машины , кг

мм :

Свариваемые

м/мин

Ли нейная

рабоч ий (полный), мм

0,3 ... 2,5

0,5 . .. 3

50

1700

0,5 . .. 2

0, 1.. . 1,5

10 (150)

20

200

10... 230

184

3,6

37

1 360х590х1 5 95

1960х139 5 х 2 63 С

43 50

0,8 . ..2 0,0 5 .. .0,6 1200

1. ..2

0,5 . ..2,5

1. ..2

1... 3

0,5. .. 5

120

95

600

510 .. 1600

320

36

85

-

0,1 .. .0,5

0,05 . ..0,8

-

МШН- 8 5 01

Ни зкой частоты

МШН -З702

Поперечное

0,3 .. .3,5

50

840

290

2275 х65 0 х203 0

1720

-

0,3.. . 1,5

-

22

32

Гц

МШ -З21З

190.. . 1350

0,2 .. .2,5

75

800

210

50

МШ-З 21 0

характеристики шов ных машин специального н аз н а ч ен

Персме нный

2700 х 9 10 х2 1 00

1800

0,3. .. 1,2

0,3.. . 1,2

0,5 ... 1,5

0,4.. .6

30

65

верхнего электрода

Раствор , мм

Ход

1200

185 ...630

290

15

23

Продольн ое

МШ -2ЗО2

Вылет, мм

С ил а сжатия , даН

кВ ·А

при коротк ом з а м ы к а н и и,

Н оминаль н ая

ный втори чный то к , кА

Номинальный

то к, КА

Наибольши й

Род сварочно го то ка

Расположени е роликов



Гл ава

394

5.

5

/ 2 J 4

ЭЛ Е КТ Р И Ч ЕС КА Я КОНТАКТНАЯ С ВА Р КА

6

по


-

п одвижного заж и м а

пружинным,

механи зма

подачи

на машины с рычажным .

эл е ктро м ех а н и ч ес ки м

(кулачко

вым или винтовым) . пневматическим , гидрав л и ч ес ки м и комбинированным механи змами ; по шины

ви ду

и сто ч н и ка


тока,

питания

-

на


ма

тока .

ни зкочастотные , кон денсат орные ;

Ри с ,

5.73. Устройство дл я

по назначению

при в од а рол 11 "а

ш ар аш ко й :

/ -

ш арошка ;

5-

2-

сто по р н ы й вин т;

ось п оджима;

6-

3 - втулка ; 4 - вал ; 7 - ось п одвески

корп ус ;

в машин ах предусмотрены до пол н и тел ь ные устро й ств а, которые совм естн о с шарош

ками осуше ствляют за ч и стку рабочей поверх ности

сварочных

покрытия . креп лен

эл е к тр од о в

от

Шабер за ч и стн о го

на рычаге

и

налипаюшего


по джим ается

за

к эл е ктр оду

пружиной с регулир уемой силой . При сварке л ег к и х сп лав ов з а ч ист ка пр ои зв оди тся наждач

ной бу м аго й с п одл ожкой IIЗ мягкой резины, за кре пл е н н о й в держател е. Дер жател ь пружи ной поджимается к эл ектр оду , а шток пневмо

цилиндра


персмешение

его

поступательное

вперед -назад

в

п лоскости

эл е ктрода п о касатель но й к е го раб очей п о верхности.

по ст епени автоматизации ны

с

руч н ы м


стыковой дл я


с оединения

ни зкоуглероди стой

и

из

сталей ;

-

на маши

полуавтоматиче

по способ у установки

на стационар

-

ные и передвижные ( п од в ес н ы е) машины . На рис .

представлена конструктив

5.74

ная схема машины стыковой сварки . Ста н и н ы

этих

машин

пр о ч н ост ь ю

дол ж н ы и

обл адать

высокой

достаточ ной

жесткостью .

позво

л я ю щи м и выдерживать большие силы осадки

F ос

при

(ГОСТ

с охранении необходим ой

соосн ости

св ариваемых з агото вок . Стани

290- 80)

ны изготов ляют л и т ы м и и ли сварными IIЗ л и с

товой стали и прокатных профилей с гори зои тальным наклонным и л и вертикаль ным столом.

На столе распол агаются неподвижная и под вижная

п литы

с

за ж и м н ы м и

и

у п ор н ы м и

уст

ро йствами . Для машин неб ольшой мошности вып олняют и з меди

-

остальных машин

сварки

з а г от о в о к

л е ги р о ван н ой

управлением.

ские . автом атические ;

плиты

5.17. МА ШИН Ы СТЫКОВОЙ С ВА РК И Машины

на машины обшего

-

н азначения и специ альные ;

ка м и

в

местах

и ли бронзы , для

и з ст али с медными вста в

п рис о един е н и я

ного трансформатора и

шин

от

сваро ч

крепления токоведу

ших сварочных губок (электродов) .

т ит а н а. цветны х метал лов и их сп лавов сечени

ем от сотых дол е й до десят ко в тысяч квадрат

ных

ми ллиметров.

С вар и в а ем ы е

загото в к и

могут и м еть разную конфигурацию : это стерж

ни , проволока , трубы . полосы . л е н т ы, прокат ный профиль ( в том числе рельсы ). загото в к и сложной фор мы . например л иты е стойки кар тера блока тепловозного д изел я. свариваемые одновременно в пяти местах суммарной пло

щадью 50 000 мм',

Оборудование дл я стыковой свар ки под разделяется : по

стыковой машины

метод у

сварки для

св арки

-

на

машины

сопр отивлением

сты ко в о й

сварки

для

(МСС)

и


(МСО) . в том числе неп рерывным. импульс ным , а также оп лав л ением

с

Рис,

предварительным

-

на машины с рычажно-пр ужинным , э к с ц е н тр и

ковым ,

винтовым,

эл е ктр о м е х а н и ч е с к и м ,

пневматическим , гидравлическим и комбини рованным мех анизмами :

Конструктивная схема м ашины сты ко в е й св ар ки :

п одо гр е в о м;

по конструкции заж им н ы х устро й ств

5.74.

/ -

J-

стан ин а;

то ко подвод;

сварочны й трансформ атор:

24-

неподви жная плита ;

заЖИ \1 Н ЫХ устройств ;

8-

п одвижная

/0-

6 и 7плита ; 9 -

5-

губ ки

зажи м н ые устро йства; механ изм подачи ;

цилиндрическ ие н а пра вл я ю щи е п одвижно й П.1ИТЫ

МАШИНЫ С Т Ы К О В О Й С ВА Р К И

Подвижные п литы п ерем еша ются в на п равляюших различных

конструкций :

угольных, типа л а ст о ч к и н а хвоста,

призматиче

ских , цилиндрических , шариковых (рис . Зажимные

5.75).

д етал е й сп лошного сечения и цилиндрически ми пазами дл я сварки тонкостенных труб . Для

стыковой плос кие

сварки л и сто в об ы ч н о используют э л е ктр од ы

с

нижним

т о к о п од в од о м .


Надежное за к ре пл е н и е тонких листов дост ига

контакт с вари ваем ых деталей стоковеду щим и

етс я п р именением эл е ктродо в с кр и волиней ной

губками,


прямо

395

точную

относи

поверхностью или со скосом передней кромк и

тельно д р у г др уга и уд е р ж а н и е их от проскаль

токоведуши х губо к . При это м помимо мед ных

зывания .

то к о ведуш и х

Н а и б ол ее

установку детал е й

широкое

пнев м ати че с ки е

и


г ид ра влические

з аж и м ны е устройства ( рис.

5.76,

нашли

рычажные

силой

5.76,

б)

губок

дл я

зажат и я

большой стальные

губк и .

а) , ги дравли

ч еские устройства клешево го (см. рис .

с

используют до п ол н ител ь н ы е При

сварке

загото в о к

из

алюм и ниевых

сплавов примен яемые давления осадки близки

или прямого де й ств и я. В машинах малой мощ

к

ност и п рименяются рычажно -пружинные , вин

сварке пустотелых профилей дл я исключения

предел у

товые или эксцентриковые з аж и м н ы е устрой

потери

ства (с м . ри с .

п ол ость

5.76,

в

д). Установку детал е й в

-

зажимах осушествляют с упорами (рис .

те куч ест и


профиля

металла. стенок

Поэтом у

во

при

внутреннюю

устанавливают

вкладыши,

5.77)

остаюшиеся посл е сварки . При зажат и и про

или без них при сварке дл и н н о м ер н ы х и коль

фи ле й сложной конфигурации применяют со

цевых з а гото в о к. В последнем случае со здают

ставные зажи м н ы е губки.

высокие силы зажатия заготовок , в

2--4

Бол ь шо е значение для получен и я высо ция

сварочных

стра нение


губок.

получили

п ризматичес кими

имеет

к онстр ук

Наибол ьшее распро

губки

пазами

показаны схемы крепления

5.78

то ко в еду ш и х губок , обеспечивающие их быст

пре в ыш аюшие силы осадки .

кокачест вен ного

На рис .

раза

( с м.

дл я

ри с .

сварки

5.46)

с

к р углых

ру ю

за ме ну

и

регули ровку

положения

в

го р и

з о нтал ь н о й плоскости . Для регулировки в вер тик ал ьном

ся

н аправлении

можно

клиновинтовой парой

восполь зовать

или др уги м и, более

сложными механизмами (рис .

5.79) .

1

г)

~

4

7 1

6

6

2 Ри с. а г

-

-

цили ндри ч ес к и е ; б

ша р иковые

(1 -

-

5.75 .

прямоугольные с од н осторо н н е й регулировкой ; в

под ви жная пл ита ;

5

и

6-

Направляющи е сты ко в ых м ашин :

2-

кале ные планки ;

3-

-

пша л асто ч к и на хвоста ;

регулировочный ви нт;

прижим пая и н а п ра вл я ю ща я планки соответственно ;

7-

4-

на правляю щ ий кл ин;

шарик)

Гл а ва

396

5.

ЭЛ Е КТР И ЧЕС КАЯ КОНТАКТНАЯ С ВА Р К А

В)

д)

г)

Р ис , а

-

5.76.

Зажимные устройства стыковых машин:

п н е вморычажные с горизонтал ьным 11 рад иал ьн ы м ходом; б в

-

рычаЖ НО-ПРу"Ашнные; г

-

в и нто вы е ; д

-

-

клещевого типа ;

э кс це нтр и ко в ые

б)

11 В)

а) Рис. а

-

универсальные; б

2-

-

5.77.

У по рные прн с п особл е н ия :

совмещенные с плитами машины ; в

направляющая штан га ;

центрирующее устройство;

- в эл е ктродн ы х губках; 1 - упорная планка; 3 - ползун ; 4 - центрирующее устройство; 5, 8 - винты, перемешающие 6 - центрирующий у пор ; 7 - опор н ый желобок; 9 - фиксирующая с обачка

МАШИНЫ СТЫКОВОЙ СВАРКИ

1о' ) 1о' ) ния п ри

397

100 кН при оплавлен и и и подогреве, до 104 кН при осадке. Скорость перемещепри оплавлении и подогреве 0,1 . .. 30 мм/с , осадке 15.. .500 мм /с , причем при переходе

от оплавления к осадке ускорение за неск ольк о ми л лисек ун д дол ж н о

измен я тьс я

левых значен ий до 50 . .. 100

от по чт и

н у

Простейшим

2 M1c •

у н и в ерсал ь н ы м приволом явля ется ры ч ажны й (рис .

а), в котором скорость передвиже

5.80,

ния подвижно го з аж и м а опред еля ется оп е р ато

ром. Максим альная сила ос адки

F ос

н а маши

нах с таким приводом не прев ыш ает

50

кН.

На стыковых машинах небольш о й мощности Рис.

5.78. Схем ы

кре пле н и я токо ведущ их губок

для

сварки

сопротив лением

пол уавтоматический рис .

уста н авл и в а ю т

пружинны й

при в од (см .

5.80, 6). Наиб олее

распростра ненн ым

п р иволо м

п одачи в у н и в е р сал ь н ы х и специ альны х ст ы ко

вых машинах с силой осад к и до

300

кН явля ет

ся эл е ктром ех а н и ч ес к и й при вод с кулачк о в ы м

(или

винтовым )

подвижной

механ и змом

плиты

график

и

плиты

при

( р ис .

величина

5.81).

пер е мещен и я Необходимые


оплавлении

подвижной

задаются

профипем

кулачка при постоянной (ре гул и руем ой) с коро сти

его

вращения .

Для


( с начальной скоростью до устанавливаетс я

сменная

30

ос ад к и

мм/с ) на кулачке

вставка

с

выс тупаю

щей частью, определ яющей величину осадки . Р ис.

5.79. Цен триру ю щ и й

м ех ани з м

с клин овинтов о й п аро й и э ксце нтр ико вой ос ь ю:

1-

штурвал ; блок ;

5-

2-

4-

кл и но в и нто вая пара ;

3-

пружинный

основание неподвижного зажи м а ;

э к с центр и ко вая ос ь ос но ва н и я зажи м а

Приводы

п од ачи

под в и ж н ого

з аж и м а

стыковой машины долж н ы развивать си лу от

Более широкие возможности для выб ора ре жима сварки дает комбинация эл е ктром ех ан и ческого привода оп лав ления с пневмати ческим

или гидравлическим приводом осад к и . Такой

при вод сложнее ,

он

скоростью до

мм/с , не связа нну ю со с коро

300

обеспечивает осадку со

стью оплавления и ос уществля ем ую в л ю бо й момент по отношению к ра звертке к ул ачк а .

б) Рис.

5.80. Рычажный (а) и п олуавтом атически й пружинны й (6) приводы м алом ощны х стыко вых 1 - подвижная плита ; 2 - серьга ; 3 - рыча г; 4 - пружина механи зма осадки; 5 - за шел ка ;

6-

экс це нтр и к ;

Fp -

с ила рыч ага

ма ши н:

Глава

398

5. ЭЛЕКТР И Ч ЕС КА Я

КО НТА КТН АЯ СВА РКА

2

W////////?,

б)

8 5.81.

Рис.

Кинематические сх емы эл е ктр о п р и в оде в стыковых машин с кулачковым (о) и

винтовым

1-

(6)

механизмами:

пневмоцил иидр, обес п еч и ва ю щ и й возвратно-поступательное персмещение при подогреве и силовое

2-

замыкан ие толкателя с кулачком ;

вел ич ины

6-

подв ижная плита ;

рол и к толкателя ;

2lycT; 4 -

червячны й редуктор;

7-

3-

винт-гайка, обесп ечивающ ие регули рован ие

кула ч о к оплавле н ия со сме н ной вста вкой осад ки;

в инт и гайка, обеспе чивающие пе рсме ше н ие оси веду щего ш к и ва

8; 9 -

клиноременного ваРlштора

11 -

5-

червяч ное колесо ;

10 -

п ружи нный динамометр ;

га й ка, имеющая шлицевое соединение с червячным колесом;

12- винт

:4

5.82. С х е м а

Рис .

эл е ктр и чес к и й бло к управления ;

гидравл ическим золотн и ко м машины ;

9. 10 -

,.. :;: @ ;

б)

= f.-

следящего гидропривода (о) и гидропривода имп ульсного оплавления с

виброзолотником

1-

~ '.) lЗ

~ 14 О

а)

5; 6 -

2-

(6) :

3 - усил итель; 4- эл ектромагн ит, уп равляющ ий п р ивода; 7- датч ик перемеше ния : 8 - подв ижная пл ита

блок сравне н ия;

гидроцил индр

кан алы, соеди н я ющи е камеры А и Б виброзолотника с полостями гилроцилинлра при

персмещении влево;

врашающийся шток виброзолотника ;

11 -

12 -

13, 14-

скользящая м уфта ;

каналы,

соед и ня ю щи е камеры А и Б с полостями гилроцилиндра при перс мещении вправо

в

стыковых

> 150.. .250

гидравл и ческие

ные на р и с .

машинах

с

силой

осад ки

кН п ре и му ществ ен но примен яются сл едящие

5.82.

п р иводы,

п ок а з а н

Они я вля ютс я наиболее гиб

кими в управлении и обладают в ы с о к и м и ди намическими характеристиками .

При имп ульсном оп лавл ении на основ ное поступательное д в и ж е н и е

п од в и ж н о го

заж има

налагаются колебательные дв ижени я в ш иро ко м и нтервале частот (до

50

с

п ри воло м

эл е кт р о м е х а н и ч е с к и м

гидроцилин др

с

Гц) от в и б раторов

дополнительно

в иброзолотником ( рис.

и ли

че рез

вклю че нным

5.82, 6). стыковых

прим еня ют р аз лич н у ю сх е му токопод вода

к св арочным губ кам (ри с . з а готово к

к о м п а ктно г о

5.83).

с еч е ния

в

При с в ар ке униве рсаль

н ы х маши нах ис пол ьзуется вторичный конту р с

одним

трансформатором

(нижним св ар ке

или

в ерхним)

заготово к

с

и

односторонним

токоподводом .

р аз ви ты м

сечением

Пр и

р а вн о

мер н ы й нагрев об ес п е ч и вается п ри диаго наль н ом и ли двусторон н ем токопод воде. И с п ол ьзо в ание

(в

том

пар алл е л ьных

числе

с ва ро ч н ых

к ол ьцев ы х

к он туров

трансформаторов)

п озв ол яет су ще ств е н н о с низ ит ь с о пр отивлени е

В за висимости от формы и раз м ера сече ния свариваемых з а гото в о к в

нах

маши-

с ва рочной опла вл ени я .

цепи

и

по в ысить

устой чи вость

МА Ш И Н Ы СТЫ КО ВОЙ СВА Р КИ

399

а)

б)

Н) г)

Рис. г

5.83. Сх е м ы токоподвод а к сварочным губ ка м ст ы ко в ых машин : а - одностороннего ; б - д и а го наль но го ; в - двусторо н н е го ;

по пер им етру, с ис пол ьзо ва нием кол ьцевых сваро ч ных трансформаторов

-

Универсальные машины дл я стыковой

сварки

сопротивлением

MCC-1 902

типов

(ЗЛО « И с крю»

ку загото в о к диаметро м

ние металла повышенной силой

1. . .20

к Н на

МСС-90 1,

эта п е осадки. В сварочных губках предусмот

обеспечивают свар

рены гнезда дл я установки в кл ад ы ш е й , осуще

0,5. .. 1О

мм из ч ер н ы х

ствл яю щ их подр езку грата и дефор м и ро вание

и ц ветных м еталл о в . Машины оснашены пру

металла

в

жи н ными п р и в ода м и зажати я и осадки детал е й

ля ю щ и е

подвижного

с силой до

опорах качения . Команду на осадку вырабаты

даН . Команда на отключение

100

то ка в ыраб ат ы ваетс я

путевым

выключателем

по в ел и ч ин е пе рем е ще ния под вижного зажима.

Предусм отр ен а зоны

сва рки


при

ручном

и

виз у

ально м контрол е темпе ратуры нагрева . Имеет

усл о в и я х .

зажима

Н а пра в

выполнены

на

вает п утево й выклю чатель после перемещен ия подв ижного з аж и м а на о п ределенную вели чину .

термообработки

управлении

затруд н е н н ы х

Для

стыковой

з ве н ье в цепей (до

сварки

сопротивлением

16 -го калибра) обычной и

повышенной прочности (сталь 35Г2) из пред

ся устройство для об р езки концов п р о вол о к и

варитель но свя занной цепной заготовки разра

п еред свар кой .

ботаны цепесварочные автоматы типов Л -8822,

Для с варки высокопрочной проволоки из закаливающихся

сталей ди ам етром

3.. . 10

и др .

-8820

мм

У н и в е р сал ь н ы е машины дл я стыковой

п редназнач ена специальная машина сты "О вой

сварки

сварки

из

М аш ин а

силой

сопротивлеиием

(MCC-1401).

оп лав лением

н и зкоугл ероди сто й

сваривают

стал и

загото в ки

се ч ением

до

с

2000 мм ", заготов ки инструмента из быстроре

к Н , обеспечивает сжатие дета

жущей стали с конструкционной , а также цвет

имеет два

0,05 .. .0,4

К-802

привода

осадки :

один

кН ,

ных металлов и сплавов сечением до 300 мм" .

в ы п олня ет п ринудительную де ф о рм а ц и ю ме

Технические характеристики машин предста в

талл а на этапе осад к и с подр езкой грата (с ва

лены в табл.

лей на этап е нагрева; дру го й, с силой

2. . . 1О

рочные губки оснащены вста вками из жаро п рочной

стали) .

ботка (отжиг или

Осуществляется

терм ообра

изотермический

отпуск)

в

ко

дл я

сварки

оплавления

пературе нагре в а с помощью фото п иром етр а.

тока

няются

24

для

МСС-2503, сварки

прутков

мм и шин се чением до

ал ю м и н и я,

н и хр о м а ,

МСС-4001

5

х

с плавов

приме

д и а м етр о м

25 для

до

мм и з меди, термопар

и

др . П н ев мати чес ки й п ривод перемещения под


Эл е h1р о м ех а н и ч ес к и й

а вто м ат ич ес ко м р е жи ме с уп ра влением по тем

Маш ины

5.41.

Машина МСО -О804 предназначена толь

с

оснащен

плавным

оплав лением .

кулачковый двигателем

р е гул ир о в ан и е м

при вод

п о ст о я н н о го частоты

вра

шения . Привод осадки пневматический , Подвижная плита машины М СО-201 во врем я

подогрева

сва р щ и ком

с

и

оп лавления

п ом ощь ю

перемещается

рычажного самото рмо

зящего э кс центр и ко вого механизма. На задан

в и жн о го зажима обеспеч ивает сжатие загото

ном этапе оплавления вырабатывается команда

вок на этапе нагре ва

на включение пне вматического при вода осадки .

0,1... 3

к Н и деф ор м и р о в а -

из п ри

губка-

1

( ном и-

С ила осадки

сваривае-

с плавов

алюм и н иевых

сталей

лег и ров анных

ст ых сталей

низ к о у гл е роди-

мых сечений, мм 2 , из :

Диап азон

мм

Габаритные разм еры ,

М асса кг

нальная), да Н

С ила зажати я ( ном и-

нал ьная). даН

(макс имальная). мм/с

осадк и

мак-

С корость

с и мал ьная, мм /с

мини м ал ьн ая

С корость оплавления

мм

сварочным и ми

между

Расстоя ние

ния , В

Втор ичные напряже-

.А

мо щность

осадке , кВ

ссти

дли -

вто-

втори чны й

П отребля е м ая

ток, КА

тельн ый

Н ом и нал ь ный

ри ч н ый ток, КА

Наиболь ший

Характе ристика

30 " .50

35" . ]00

15" .250

(+ШУ)

930 х 1 040 х 1 46 0

1000 + 170

1800

800

200

0,2/20

0" .40

2,2. ,, 4,4

110

3,6

25

МСО-О804

120 . ,, 250

120 " .1400

1 3 8 0 х 8 60 х1 600

720

4000

2000

40

0,515

0" .60

3,4 " .6,8

140

8

45

МСО-20 1

-

2400

10 000

60

0,1516,S

10. ,, 100

-

55

(М С -200 8)

М СО-606

6300

4 " .8

9

3800

-

40 " .70

350

45

М СО-604

100. ,, 1250

100" .2000

До

До

300

850

-

5530

20000

12500

До

До

1500

1500

2920х 1 740 х1250

80

0,311 0

5,6 ".8,5

250

11

40

МСО-1 205

Для с варк и труб

ст ы ко в ых ма ши н дл я сварки оплавл ени

2070x1240 x l370 2450 x 1580x l180

Ун иверсальные маш и ны

5.41. Тех ни чес к ие хар актер исти к и

МА Ш И Н Ы СТЫКОВОЙ С ВА РКИ

Машина

МС О-6 0 6

(ОАО

«КЗЭСО»,

401

ка, зажатие, свар ка, зачистка грата, те рмооб ра ботка зоны сварки , разжатие сварочных губок .

г. Каховка, Украина) имеет эл е ктром ех а н и ч е

Для контактной сты ко вки сварки оплав

ский привод оплавления и осадки через кул а

чок со вставкой . Отли чительной особенностью

лением л е н то ч н ых пил тол щ иной

этой

р и н ой

машины

МС-2008

от

является

ранее

выпускавш ейся

наличие

допол н ител ь н ы х

мм

100 ... 300

1. ..3

предназначена

и ши

машина

К-274М . О н а снабжена гидравлической следя

схемы

щей системой и обеспеч и вает термообработку

уп равления , обеспечивающи х полную автома

посл е с вар ки в автомати ческо м режи м е . Серию

механизмов тизац ию

и

блоков

п роцесса

подогревом .

эле ктр и чес ко й

сварки

с

ма ш и н

предва р ительным

В машине MCO-БОБ-1

до

ного тока во время предварительного подогре


непрерывной

линий

в

непрерывного

Напр имер,

машина

дл я

лент из

сварки

толщиной

0,4 . .. 1,5

М СО-302 ст али

и

имеет

до

ванных сталей толщиной

50. ..500

I .. . б

2500

мм 2

380

разработаны

мм и сечением

машины

типов

п рофили) из углеродистых, леги рованн ых ста

лей и цветных металлов обеспе ч и вают машин ы

обес пе

типа К-б 07 ( К-6 ) 7). Н аи бол ьшее свариваемое

сечение колец из углеродистой стали 16 000 мм 2

и л е ги р о

мм и шириной

п ри

400 свариваемое

закл ючительной

Сварку колец со сложной ко нф игураци

мм.

Макс имальное

и

ей поперечного сече ния (включая замкнутые

упо рам, р аз м е щ а е м ы м между эл е ктр од а м и.

5.84)

с варки

ле н и я и пневм атическим при в олом о садки .

п р и вод

Концы лент устанавливает оператор по съемным (рис .

режим а

тромеханическим кула ч ковым п р ивоДом оплав

оплавления и гидравлический привод осадки.

Компле кс КСО-3201


МСО-1203, КСО -2501 и др . , снабженные эл е к

30 . .. 120 мм .

чивает сварку л е нт из угл е р од и с т ы х

вып ускает

имеют

Дл я сварки ободьев колес из низкоугле

металлов

электромехани ческий

сталей,

Ма шины

родистой стали шириной до

Макс имальное свариваемое сечен ие 180 мм ', Машина

мм, в том ч и сл е из

воль фрамом

«Ideal».

рам етров


мм и шириной

0,4

термообработк и.

оплавления .

цветных

для

обрезки кромок, удалени я грата, контроля па

специа льные стыковые машины д л я сварки методу

и толщиной от

фирма

ле ги бо ч н ы х и други х агрегатов применяются по

21 О

ги рованн ых

работы

металлургическом

производстве, трубоэлектр осварочных , профи

ле н т

5.85)

по метал лу

корр оз и о н н о- стойки х , би металл ичес ких и ле

ва и контрол ь длительности осадки под т о к о м .

Для

ри с.

о пл а вле н ия лент о чных пил

и дере ву, а также ленточных ножей ш ириной

тельно осуществляются стабилизация свароч


(BAS-040 - BAS-21 о ,

сва р к и

доп ол н и

сечение


внутр еннем

диаметре

мм. Машины имеют гидравличес кий при

вод опла вл е ния и осад к и . Скорость о плавл ения

3000 мм 2 . При вод оплавления и осадки гидрав л и ч ес ки й . Скорость опла вл ения 0,2.. . 12 мм/с , максимальная скорость осадки 150 мм/с, пре

0,2.. .9,2 мм /с , м а ксимальная скорость о с адки 350 мм/с . Пределы регулиро ва ни я втор ич н о го нап ряжения б,8 ... 13,6 В . Предусмотрены сле

д ел ы

д у ю щ и е эта п ы процесса с ва р к и : п р ед ва ритель

р е гулир о в а н и я

3,7. .. 11,2 все

В.

В

вторичного


ком плексе автомат из и рован ы

в сп о м огател ь н ы е

и

сва рочные

ное

4

выр авнивания

т о р цо в,

5

6

7

8

2

9

J

5.84. Кинема тическая схема комплекса KCO-3201 Д,1 Я стыковой сварки лент; станина ; 2 - п одвижной зажим качающегося типа ; 3, 9 - передаточные механиз мы; 4 - н ожни цы ; 5 - заж и м ны е л а п ки центрователя : 6, 8 - сваро чные губки ; 7- гратосниматель резцового типа Рис.

J-

дл я

чая импул ьсное), осадка.

об р ез ка и перемещение концов л е нт, центровз

опла вле ни е

п редвар итель н ы й п одогрев , оплавление ( вклю

операции:

Глава

402

5. ЭЛЕКТРИ ЧЕСКАЯ

КО НТАКТНАЯ СВАР КА

производстве является

их

сварка

из предвари

тельно связанных С-образных звеньев . Цепные заготовки

изготовляются

на

специаль ных

пев язальных маши нах и передаются

рочны й автоматический КС ЦО -1201-1) , звеньев

в

в

зону

оп лавлением

с

це

в цеп есва

компле кс (наприм е р,

котором сварки ,

подача

зажатие

подогревом,

отдель ных их ,

сре зание

сварка

грата ,

пе

р е м еше н и е сва рен ного участка цепи с пово ротом следую шего з вена п роисходят автоматически .

Для

стыковой

сварки


прямы х труб 11 з мее в и ко в из перлитных аустенитных

МСО -604

сталей

(трубы


д иам етром

25 .. .42 42.. .83 мм) .

МСО - 1205 (диаметр труб

и

машины

мм)

и

Привод

зажатия труб и осадки пневматический , опла в лен ия ка

электром ех а н и ч ес к и й. Возможна свар

-

как

непре рывным

оп лавлением ,

так

и

с

п р ед в ар и тел ь н ы м п одо гре в о м по жесткой вре менной программе (в том числе с п редв ар и тел ьным

мок) .

ским (р ис.

оп лавлением

В н утре н н и й

путем:

5.86) .

дл я

выравнивания

кро

грат

удаляется

механиче

до рном ,

фрезой ,

снарядом

Предус мотрена возможность среза

ния наружного грата . Пр и это м после сва р ки неподвижный зажи м

стоянии , Рис.

5.85. Стыковая машина BAS-052 (ф и р м а «Ideal») дл я сварки ленточны х пил

а

остается

подвижный

в зажатом со

разжим ается .

Между

подвижным зажимом и стыком устанавливает

с я гратосниматель в в иде клещей, ножи кото

ро го охватывают трубу. П р и включен ии двига Н аи боле е прогрессивным методом изго товления цепей

14. .. 28-го

калибра в массовом

теля привода оп лавления

и

персмещении

под

вижного з аж и м а сре зается грат .

А-А

б)

~ ~

е$=:==-Jз. в)

~ а)

Рнс. а

4-

-

снарядом

5.86.

(1 -

Устройство дл я уд ал е н и я внутреннего грата прн сварке труб:

место подачи сжатого воздуха;

снарядоуловитель) ; б

-

дерном ; в

-

фрезой; г

-

2-

резиновый у пл от н ител ь н ы й шар ;

3-

с н аряд;

удален и е грата косыми резuами ( н ожа м и) при с вар ке полос

МА Ш И Н Ы СТЫКО ВОЙ СВАРКИ

С вар ка

промыслевы х

и технологиче

(р и с .

403

с гидравлическими приводами з ажа

5.88)

мм с

тия , оплавления и осадки . Втор и ч н ы й контур

толщиной стенки до Iб мм из низкоуглероди

имеет две параллельные ветви с токоподводом на

ски х тр убопроводов д и ам етр о м

57 ... 530

стых и н из коле гир ов ан н ы х сталей в поле вых и

верхние

стациона р н ых

транс форматоров, расположенных внутри непо

ми

у сло в и я х

кл е щевого

ти па :

(МСО -5001, рис.

вы п о л н яетс я

К- 8 0 5 ,

5.87).

К- 5 84М

Для сварк и магистраль

ных трубопроводов диаметром разработаны

ма ши на

К -813,

уникальные

720 .. .1420

внутритрубные

щены

ги дравлическими

приводами

ма

ния ,

низмов. Непрерывное оплавление выполняется с коррекцией току

программируемой

оплавления .

трансформаторов л ел ь н ы х

с

большим

то коведущих

к он ту р е

до

скорости

Применение

числом

в ет в е й

во

позвол яет с н изить его

по

кольцевых

парал

втор ич н о м

с о пр от и вл е н и е

мкОм и осуществ ить эл ектро п итание

5.. . 12

машины от д и зел ь н о й эле ктр остан ци и мощно

стью до

1000 кВт .

различного

профиля

сечением

до

18 000 мм 2 в стационарных условиях по методу непрерывного

может

и ли

быть

МС Р-б301

имп ульсного

осуществлена

(ОЛО

оп лав ления

на

«ПЗЭСО » ,

машинах

г.

П с ко в) ,

и

ком пьютер ным и

губки

в полевых условиях могут быть использованы подвесные

с

механизмом

з а жа т и я

клещевого типа К355Л

машины

(MC0-4501 ),

К900Л-1,

К9 20-1 (ОЛО « К3 ЭСО » ) . ДЛЯ с варки заготовок металлорежущего инструмента дл и н ой

мм

50 .. .250

в усл о в и я х

с ерий н о го пр о из в одст в а в ИЭС им . Е . Э . Патона разработана серия машин дл я стыковой сварки

о пла вле нием: СИ -08БЛ; СИ -111 и С Л - 2; К-802 (диаметр и

руемыми

заготовок

4,8

соответственно

упорами

и

з а ж и м а м и,

осущес тв ляю

щими центровку за гото вок в вертикальной и горизонтальной исполь зовать

угольного

плоскостях .

дл я

сечени я,

сварки

а

Машины заготово к

также

высокопр очных

4

56 7

Машииа М СО-5001 (К5 84М) дл я стыковой с в а р к и тр уб д и а мет ро м

114... 325 мм (6): 4 - серьга; 5 - што к ;

в полевы х и за вод с ких усло в и ях (а) и разрез ее л е во го клещевого зажима

1-

коробчатая щека ;

6-

траверса;

7-

2-

центральная ось ;

1О .. .б5

б)

а)

5.87.

3-

можно прямо

и

цветных с пла вов . Для сняти я грата и правки рек о м е ндуется полуа втомат СИ - 1 02.

Р ис.

12.. .32;

мм) . Машины снабжены регули

заготово к инструмента диам етром

ти па

управле

ма. Для сварки рельсов сечением до 12 000 мм'

У краина) .

проходн ого

двух

параметров режи

Кl90 ПК- 1 , кl 000 (ОЛО «К3ЭСО» , г . Каховка, М ашин ы

от

с истемами

контроля и р е г и стр аци и

20 .. . БО

Стыковая сварка рельсов, а также про ката

с вароч ные

ствам и для сн яти я грата н епос р едственно после свар ки

всех меха

нижние

дв ижной колонны . Машин ы ос нащены устрой

мм

шины К-830 , К -800, К-700 -1 и К -810 . Они осна

и

свароч ный трансформатор;

гидроцилиндр механ изма зажат и я ;

8-

зажи м н ы е (сварочные) губки

мм


404

15

16

17 Рис.

1-

5.88.

Ко иструкти вная схема стацио нар ной сты ке вой маш ины К190 П дЛЯ сварки рельсов:

механизм верти кал ь н о й центровки подвижно й кол онны ;

4-

неподвижная колонн а ;

5, б -

2-

станина ;

3, 8 -

сварочные тран с форм атор ы ;

зажи м н ы е баш маки с о сварочны ми губ ка м и ;

7-

полый поршень ;

9,10 - гидропрессы зажати я ; II - подвижная колонна ; 12, l7 - штоки гидро цил и ндро в осадк и ; 13 - гидроследящее устро й ство ; 14, 16 - гидроцил и ндр ы осадки ; 15 - жесткая не подвижная стойка

СПИСО К ЛИТЕРАТУ РЫ

7.

Г ОСТ

15878-79.

Контактная свар ка .

Соединения сварные . Конструкти вные эл ем ен

1.

Берди ч евски й А.Е. и др. Многоэлек

ты и размеры .

тродн ые машины для контактной сварки . Л .: Э н ер гоатом издат,

2.

1984. 246

с.

8.

Г ельма и А.с. Технология и оборудо

3.

14111-90.

Электроды п ря м ы е

меры.

ван и е контактной эл е ктр ос ва р к и : Учебник дл я вуз о в . М . : Машгиз,

Г О СТ

для контактной точечной с варки. Типы и раз

1960. 367 с .

9.

Г ОСТ

22990-78.

Машины

кон такт

ные . Термины и определения.

Гилле в и ч В. А . Технология и обору

10.

Гул яе в А . И. Технология точ еч н о й и

дов ан и е рельефной сварки . Л . : Машинострое

рельефной сварки сталей . М. : Машинострое

ние,

ние ,

1976. 152 с. 4. Глебов

Л. В .,

Пескар е в

Н. А.,

Фай

1978. 246 с . 11. Каб а но в

Н. с. , Сле пак Э.m . Техно

генбаум Л. с. Расчет и конструирование ма

логия стыковой контактной сварки. М. : Маши

шин контактной сварки. Л . : Э н ерго издат,

ностроение ,

424

1981.

с.

12. 5.

Глеб ов Л. В., Фил ип пов Ю .И. , Ч у

лошн и ко в

П .Л .

Устройство

и

э кс пл уата ц и я

ко нтактн ых машин . Л .: Энергоатоми здат,

1987.

3 12 с.

тросварк и

8 .8.

6.

ГОСТ

297-80.

Машины контактные .

с.

/

Б .Д .

Орлов ,

ПЛ.

Ч улошников ,

8ерденский , АЛ . Марченко . М .: Машино

строение ,

13.

Обшие технические условия .

1970. 264

Ко нтр ол ь точечной роли ковой эл е к

лением

1973. 304

с.

К о нтактн а я стыковая сварка оплав

/

с.и.

Кучук-Яценко;

Отв .

ред .

8 .К . Лебеде в . АН Украины . Ин-т эл е ктр о с в ар-

СПИСОК ЛИТЕ РАТУ РЫ

ки им . Е .О . П атон а . Киев : Наукова ду м ка ,

236

17.

1992.

405

Сл и оэ бер г с . к. ,

Ч улошников

П.Л.

Электроды для контактной сварки. Л . : Маши

с.

14.

Коч ер гин К.А. Контактная сварка . Л .:

Машиностроение ,

15.

Оборудование дл я контактной свар

ки: С п рав . пособ ие

/

18.

2000. 848 с .

Ры ськов а З .А ., Ф ед оров П.Д. , Жи

19. н ой

сварки :

1990.424

с.

20. ковая

1978 - 1979.

Технология и оборудо в ание ко нтакт Учебник для

вузов

Б .Д . О рлова . М .: Машиностро ение,

м ерева В.И. Трансформаторы для электр и ч е ской контактной с вар к и . Л . : Э н ер го ато м издат,

1972. 96 с .

Сварка в маши ностроении: Справоч

ни к. В 4-х т . М. : Машиностроени е,

П од ред , В .В . С м ирн ова .

С Пб.: Энергоатомиздат,

16.

ностроение,

1987. 240 с .

/ П од ред. 1986. 352 с .

Ч улошников П.Л . Точечная и рол и

эле ктрос вар ка

л е ги ро в а н н ых

сплавов . М .: Машиностроение ,

сталей

1974.232 с .

и

Глава

6

СВАРКА КОНЦЕНТРИРОВАННЫМИ ИСТОЧНИКАМИ ПИТАНИЯ

ПЛ АЗ М Е Н Н АЯ С ВА РКА

6.1.

-

концентрации заряженных

г а,

t

К +

6.1.1. СУ Щ НОСТЬ ПЛАЗМЕННОЙ СВАРКИ Плазма

Зсш итныи

ЛЛl13 11 000ра 3fJЮЩl1U га,

Защитный газ

ионизированный газ, в котором положительно

и

отрицательно

частиц почти одинаковы,

а хаоти

ч еское движение частиц преобладает н ад упо рядоченным

движением

их

в

э л е кт р и ч е с к о м

поле. Плазму, получаемую на гревом газа элек трическим дуговым разря дом, принято считать

дуговой . Пл аз м е н ная сварка

-

это сварка плавле

нием , при которой нагрев про водится направ

ленным потоком ду го в ой плазмы (плазменной струей). ПЛазменную струю получают в специ

Рис .

цессах

называют

плазменными

Наиболее

и

интенсивного


(6)

го релок :

'с - дл и н а выходного отверстия ; 'У

- расстояние

между торцом сопла и неп лавящимся эл е ктрод о м;

способы получения плазменных струй путем сжатия

Схемы со пл ов ых ч астей ар го нолугов е й

диа м етр выходного отверстия ; К - камера ;

dc -

горелками


6.1.

(о) и п ла з м ен н о й

альных устройствах, которые в сварочных про (плазмотронами) .

5)

а)

Н

-

рабочее расстояние между торцом сопла и

газовым

с в а р и в а е м ы м изделием

потоком столба дугового разряда, горящего в сравнительно

узком

водоохлаждаемом

канале

плазменной горелки.

включено

в

свароч ную

цепь

дуги ,

активные

пятна которой (катодное и анодное) распола

Пер в ые плазменные горелки для сварки

были созданы на базе аргонодуговых (рис.

6.1)

гаются на вол ьфрамовом электроде и изделии. Процесс сварки по этой схеме п р и н ято назы

и отличались от них тем , что неплавящийся

вать

вольфрам овый электрод и часть столба дуги

ная струя совмещена со столбом дугового раз

помещали

ряда . П ри плазменной струе косвенного дейст

в водоохлаждаемую металлическую

плазменно - дуговым ,

поскольку

плазмен

камеру . Камера оканчивал ась цилиндрическим

вия активные пятна дуги находятся на вольф

отверстием (соплом), расположенным соосно с

рамовом электроде и внутренней или боковой

электродом . П одав аем ы й в камеру под давле


нием газ, п р о х одя через сопло, пространствен

схеме

но стабилизи рует, охлаждает и сжимает столб

мым от изделия со струей плазмы , выделенной

дуго вого разряда,

из

а также

обеспечивает его

сопла

плазмотрона .

источник теплоты

стол ба

дугового

По

становится

разряда

в

данной

независи

виде

факела.

тепловую и электрическую изоляцию от стенки

В этом случае те п л ота передается к изделию

сопла .

теплоп роводностью, ко нв екцией и излучением

В результате струя проходящего газа, ионизиру

плазмы. При нагреве плазменной струей пря

ется и приобретает свойства плазмы . Увеличе

мого действия (сжатой дугой) к перечислен

ние п ри нагреве объема газа в

ным

на греваясь

до

высоких

температур,

50-100

раз при

механизмам

теплопередачи

добавляется

водит к истечению плазмы с высокими (около

передача

звуковыми) скоростями.

дв ижущимися в электрическом поле .

Дуговую плазменную струю для сварки получают

по

двум

основным схемам.

плазм енной струе п рямого действия

энергии

На ибольшее

з ар я же н н ы м и

частицами ,


получил

При

способ плазменной сварки сжатой дуго й п ря

изделие

мого действ ия благодаря следующим пре иму-

ПЛАЗМЕННАЯ С ВА Р КА

407

ществам перед сваркой сжатой дуго й косвен

Кроме того, при сжатии столба дуги ограничи

ного действия . Э ф ф е кти в н ы й КПД сжатой ду г и

вается свободное пер емещен ие активного п ят

прямого действия в средн е м на и

дости гает

10. . .30 %

выше

на на поверхности изделия . Благодаря это му

плот

те пл о в о й

Максим аль ная

65.. .75 %.

поток

в изделие ста н о в и тс я

концентрирова н ным ,

ло, выше на п орядок и бол ее . До пуст и м ая эл ек

увеличивается с од новр еменным ум е н ь ш е н и е м

триче ская

зо н ы

и

т е пл о вая

мо щ ност ь

при

прочи х

глубина

бол ее

н о сть те пло вого потока н а изд ел и и, как прави


нагрева о с н о в н о го мет алла, при ле га юше

равных условиях выше, что об усло вл ен о от

го к с в ар н ом у шву . В отл и ч и е от св ободной

с утствием

дуг и,

а кт и в н о г о

пя тн а

в

кан але

сопл а

имеющей

форму

кон уса

с

расширяю

плазмотрона . Сто й ко сть сопла и стабильность

щимся

г орения дуги т акже выше .

ная дуга имеет форму, близкую к цилиндриче

Состав пл азм ообразуюшего газа и м ате ри ал а

непл авящегося

эл е ктр ода

выбир а ют

в

за вис и м ости от требов ани й , предъявляемых к

в

сторону

изделия

сечением,

п лазмен

ско й . При это м изменение дл и н ы пл азменн о й дуг и

в

д о ст ато чно

шир оки х

п р еделах

п р акт и

чески не влияет на глуб и ну проплавления.

процессу. В каче стве плазмообразуюше го газа об ы ч н о при меняют аргон , гелий , у гл ек и сл ы й

6.1.2. ОСНОВН ЫЕ

газ , водород и их смеси . Плазмообразующий газ может служить та кже и защито й расплав л е н н о го метал ла от воздуха . В некоторых сл у ч ая х для это го используют п одач у отдель ной

струи специ ал ьного, более де ш е вого з а щитно го

газа .

Электрод ы

из готовля ют

об ыч но

из

вольфрама и меди . Для з а щиты катода и с о пла от разр уше ния

и

аргон ,

перегрева так

как

наи л у чшим

он

химически

газ о м

с ч и т аетс я

инертен

и

имеет

м алую теп лопроводность . Однако аргон м ал о э ф фе кти ве н дл я преобразования эл е ктр и чес кой э н ер ги и в тепло вую. Гелий и в одород обладают относ ител ь но луч ш е

высоко й

дру гих

теплоту.

В

те пл оп ро вод н ост ь ю

преобразуют

сл учае

э н ерги ю


их

в

ду ги

и в

чистом

Плазмени о-дуговая сварка успешно кон курирует со с вар ко й в среде защит н ы х газов неп лавящимся

Плазменн ая с ва р ка является д ал ьней ш и м эта по м

вой

разви тия

сварки

в

эл е ктр одо м.

и

у со в е р ш е н ст в о в а н и я

защитн ых

газах

Необходимость

дуго


разработки

пр о

цессов сварки пл азменной ( сжато й) дуго й об у

словлена возросшими требованиями к сварным соединени ям

по

остаточным

прим еняться л ях

ст и ,

механическим ,

антикорро зионным

и

пр и

трированны х

исполь зовании

и с точник ов э н е р г и и ,

в ч а стн о сти

по

к а ч е с т

в

первую

о ч е р едь к ак

в та к их

отра с

а в и а стр о е н и е,

ра

э л е ктр от е х н и ч е с к о е , химическое машинострое ние ,

медицинская

техника

и

др . ,

где

шир ок о

исп оль з уется ар гонод уг ов ая сварка.

По сра в нению с аргонодугово й сварк ой неп лавящимся

эл е ктр од о м

плаз м е н ная

с в а р ка

обладает следующими преим уществами : меньшим

влиянием

во зможного

из

менения расстояния от торца соп ла до изделия

геометрич еские

размеры

зоны

проплавле

ния;

меньшей

критичностью

из м е н ен и я

то ка к форме дуги, а следовательн о , и к ста

бильности проплавления металла ; высокой надежн остью зажи ган и я ду ги

бла годаря дежур н о й дуге ;

отсутствием включений вольфрама в сварном соединении ;

повышенной скоростью сварк и ;

д ру

высококонцен

и

кетная техника , п риборостроение , эл ектрон н ое ,

гим свойствам . Обеспечение этих требований воз м о ж н о

эл е ктрода м и

э ко но мич ност и

промыш л енности ,

деформациям,

формированию шва и качеству его поверхно

п лавяш имся

ву п ол учаемы х с оединени й . П оэтом у она стал а

на

в смеси с аргоном .

и

про и зв одигельн ост и ,

виде наблюдаются быстрый нагрев и разруше ние соп ла , по этому ука занные газ ы применяют

ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ

меньшим тепл ов л о жением и , с лед ов а

тельн о, короблением издел и й . Если принять одинаковую скоро сть свар

ки, то при плазменной с вар ке н еобх одим то к

с жато й дуги .

При свободном горении дуг и атмосфер

почти в

2

раза меньший по сравнению с арго

ного давл е н и я тем п ератур а в ее столбе за в и с ит

нодугово й, сварные швы более узкие и с мень

от

шей зоной термич еского влияния .

состава

газов о й

среды

и

достигает

(5... 1О) 103 К. В случае ограничен ия возможно

Наибол ьшее


плазменн ая

сти свободного расширения дуги тем п ературу

свар ка н ашл а в произв одстве изделий из то н

столба можно

колистовы х металл ов тол щи н ой

повысить до (15 . .. 30) 103 К.

0,05. .. 1,5 мм

в

Глава

408

6. С В А Р КА

КОНЦЕНТРИРОВАННЫМИ ИСТОЧНИКАМИ ПИТАНИЯ

тех случаях , когда требуется жесткий контроль те пл о вл ож е н и я ,

например

при

сварке

Р асход газа, л/м и н:

тонко

плазмообразуюшего

ст енных корп усов полупр оводниковых эл е м е н тов,

кон денсаторов ,

вак уумных

д атч и к о в,

сильфонных узл ов , фильтров , узл о в эл е ктрон

Расстояние от с реза со пл а до изде-

ны х л ам п, др ос селе й л ю м и н е с це нтн ых л ам п ,

то н костен н ы х труб ди ам етро м

Диаметр сопл а, мм

мм

из

высоколегированных коррозионно-стойких ста

широких

с в ар к и ния

свидетельств уют

это го

венных

3... 20

возможн остях

процесса дл я

сварных

плазменно й

примеры

исполь зова

и зготовления


от в ет ст

тол ш и н о й

мм из низкоуглеродистых , низколегиро

ванных, высокоп рочных и

коррозионно-стой

ких сталей , никеле вых и титановых сплавов ,

меди и ее сплавов , алюминиевых спла вов . Н а ряду с обычными условиями п лазменная свар ка используется дл я


метал лов

под

водой и в вакууме .

То к

пл азм енн ой

теп ловые


ос н о в н ого металла при плазменной сварке ха

рактеризуется

полным

терм и ч ес к и м

глав

и

геом етр и ч е с к ие

ха ра кте р ист и ки

стабильность горения дуги при з адан ных д и а

метре и дл и н е канала сопла плазмотрон а . При п ов ы шен и и


тока

э ффе кт и в н ая

мо щность процесса , п лотность теплового пото ка

в

центре

нагрева

пятн а

зам етн о

нагрева

и

диаметр

увеличиваютс я

п я тна

(р и с .

6.2).

Уменьшение д и ам етр а канала сопла приводит уменьше ни ю

д и ам етра

ду г и

(у в ел и ч е н и ю

сосредоточенности

теплового

потока, поступаюше го в и зделие ) , росту эф

П АРА :\IE ТРЫ РЕЖИМА

э ф ф екти в н ост ь

явля ется

дуги , проплавляюшая способность , давл е н и е и


Тепловая

с в ар к и

нейшим п арам етр ом . От его величины з а в и сят

к

6.1.3. ОСН О В Н ЫЕ

4 8 2,5 5 1 3

. . .

Длин а ка н ала сопла, мм

л е й различно го назначения и др .

О

1.5 5 3 10

.

л и я, мм

5. .. 1О

.

з а ш итно го

КПД ,

ф ективной

тепловой

мощности

и

давл е н и я

дуги , поэтом у при задан н о й глуб и н е п р оплав л е н ия

того,

скорость

сварки

ум е н ь ш ается

повышается .

объем

жидкой

Кр оме

с варо ч н о й

п лотнос тью т е пл о в о г о потока в и зделии и сте

ванны и улуч шаетс я

пенью ее сосредоченности , а также д а вл е н и е м

шва, особенно при с в арке со скв озным п р о

с жато й дуги на сварочн ую ванну .

С жатую дугу прямого де й ств и я , приме> няем ую дл я

сварки ,

э л е ктр и ч е с к у ю д угу,

можно

рассматривать

но отличаюшуюся

как

от по

качество формир ования

плавлением . Н аи более эффе кт и в н о с жимается ду га

при

ными

(ри с .

исполь з овании

кан ал ами ,

сопл

с

вы ходящими

д о п ол н и т ел ь внутрь

со пла

6.3).

следней более высокой концентрацией э н ер ги и и широкими возможностями ее ре гулирования .

Ос н ов н ые

параметры

режима

q,xBmj eM2

пл азменной

сварки аналогичны параметрам аргонодуговой сварки .

К

в ли яющим

до п ол н ител ь н ы м на

основные

параметрам ,

па раметры

режима

плазменной сварки , относятся ди а м етр и дл и н а

плазмообразуюшего

сопла,

расход

и

соста в

плазмообразуюшего газа . Основными

параметрами

п л аз м е н н о -ду

20 Hr---!--+--j 20 1---+--+--+----1 f 5 1-\-+-+---+---1

f 5 I--- - j -- + -- + - - ;

/а ~+-\t---+---1

/0 I--~--+--+--;

говой сварки являются ток, напряжение, рас сто я н и е

от

то р ц а

соп ла

до

изделия ,

5 Г"'- 10. .. 12

толщиной

мм

инертный ии

2 J

без разделки кромок при водит либо к прожо гам, либо к непроварам металла на всю толщи ну. Диапазон

изменения


режима

очень узкий . Проблема сварки всех без исклю чения материалов толщиной подде ржании

>7

мм состоит в



режима плазменной сварки в строго з адан н ы х

Вода

A.l

пределах . С увеличением толщины сваривае мого металла д и а п аз о н от клонения параметров

сужается . Это неизбежно приводит к необхо д и м о ст и автоматизации процесс а с применени ем систем автоматического регулирования.

6.1.4. РА ЗНОВ ИДНОСТИ ПЛАЗМ ЕН Н О Й СВАРКИ И

Ри с .

Схема голо в ки дл я св арк и закрытой

6.7.

С ПОСОБЫ ПОВЫ ШЕНИЯ ЕЕ ЭФФЕКТИ ВНОСТИ

сжатой дугой:

1-

С ва р ка закрытой сжатой дугой. Сущ ность

(рис.

этого

способа

состоит

в

4-

следующем

2-

с опло ;

3-

эл е ктрод;

изоляционная втулка ;

5 - присадочная проволок а ; 6 - изделие; Г - источник питания плазмеин ой ду ги

Сварка осуществляется дугой , кото

6.7).

кам ера ;

рая возбуждается между вольфрамовым элек тродом и изделием через канал медного сопла ,

охлаждаемого водой. Дуга, сварочная ванна и прилегающие зоны нагретого металла з а щ и ще

ны от атмосферного воздуха медной, латун н о й или

стальной

микрокамерой ,

охлаждаемой

водой . Горелка отделена от нее изоляционной втулкой . зону

Присадочная

сварки

через

проволока

отверстие

в

подается

в

микрокамере .

Плазмообразующий газ при выходе из горелки заполняет

микрокамеру

и

под

некоторым

из

б

быточным давлением выходит по каналу над остывающим с варным швом . Микрокамеру в процесс е

сварки

прижимают

к

и зделию

с

си

л ой, достато ч но й для устранения коробления кромок в месте сварки. При сварке тонких лис то в (до

мм) для защиты шва достаточно

2.. .3

потока плазмообразующего газа . Для листов большей толщины в микрокамеру подают до

Рис.

соответствует


профилю

Закрытой

изделия

и

сжатой дуго й

сваривать листы толщиной

типу

удается

0,1 .. . 16 мм

за один

проход без разделки кромок . С ва р ка

д вой ной

токо в еду шей

В д а н н ом

пл азме нн о й

при с адочн о й

дугой

с

п ро волокой ,

случае источниками тепла служат

плазменные дуги, возбуждаемые между эл е к тродами горелки и изделием и между э л е ктр о

дом и непрерывно подаваемой в з о н у сварки

присадочной проволокой (рис . ная

дуга

между

эл е ктр од о м

новном

подогревает

жидкий

присадочный

и

6.8).

свариваемые

металл ,

Плазмен

и зделием

в

кромки

ос и

заполняющий

п роцесса сварки двойной

проволокой :

2 - источн ик п итания ду ги 3 - и сточни к питания дуг и эл ектрод - про волока ; 4 - пл азмообразующий газ ; 5 - за щитн ый газ ; 6 - изделие ; 7 - про вол ока 1-

плазм енн ая дуга;

эл е ктрод

полнительно защитный газ . Форма микрокаме

ры

6.8. Схема

плазменной дугой стоковедущей пр исадочной

-

издел ие;

Наилучшие ре зул ьтаты получаются , если при менять

трод

источник

и зделие

-

с

пи тания

дл я

дуг и

крутопада ющей

эл е к

вольт

амперной характеристикой , а дл я дуг и эл е к трод

-

проволока


-

с жесткой. В это м случае

с а м оре гул ир о ва н и е,

обеспечи

вающее при з ад а н н ы х условиях сварки плавле

ние проволоки около оси плазменной дуги . Плазменная сва р ка плавя ш имс я элек

тр одом. Этот способ представляет собой ко м бинацию плазменно-дуговой сварки и дуго в о й

сварки плавящимся электродом . Он отличается от

сварки

п лавящимся

э л е ктр од о м

тем ,

что

окружающая атмосфера нагревается д о такой

разделку ; плавление же проволоки обеспечива

высокой

ет

стоящей из ионизированного газа , т .е . плазмы .


плазменная

проволокой и электродом.

д уг а

между

те м п ератур ы ,

что

оказывается

со

Плазма может получаться от отдельного дуго -

ПЛАЗМЕННАЯ С В А Р КА

413

вого разряда . Когда такой термически ионизи

2

рова н ный газ с в ы со кой эл ектропроводностью окружает

ленны й

п ро волоку ,

кото рая

имеет

опреде

Вщrn

потенциал , то эл е ктр и ч ес к и й ток от

проволоки перестает зав и сеть от собственного

дуго во го разряда . Это обеспечивает самопро извольное

начало

разряда,

повышенн ую

ста

бильность и л уч ш и й контроль над переносом металла и тепло вложени ем .

При

п л аз м енн о й

эл е ктродом (р ис.

6.9)

сварке


п роволока п одается п о

К вакуумному

о с и горелки через медное соп ло в плазменную ду гу, котора я

женным

агрегату

поддерживается между располо

сбоку

вольфпамовым

эл е юролом

'1.....

и

.

изд ел и е м .

Пла зменная с в а р ка в в акуу ме полы м

н еп лавящимся катодом (р ис . ве

и сточн и ка

те плоты

6.1 О).

Ри с .

стабильно

в

к а тодом в ва куум е :

I -

дуговой

д иапазоне давления

3-

в

4-

0,8".0,85.

Воз

ствол горелки ;

нате катель плазмообразующего газа ;

2-

камере 1.. . 1 . 10-2 Па при расходе через полость катода аргона ]" .2 мг/с (2.. .4 л/ч) . При этом э ф ф е кти в н ы й КПД составляет

Схема с ва р ки пол ым н е пл а вя ш и м ся

В качест


разряд с полым катодо м (Д РПК). Сварка осуще ствляется

6.10.

полый термоэлектронный катод ;

и зделие-анод ; ИП

сплавов толщиной

-

источник пита ния ДРПК

] ... 20

мм . Применение это

можность регулирования процесс а эффектив

го с пособа имеет определенные металлургиче

ной мощ ностью и распределением плотности

ские пр еимущест ва, так как способствует уда

т е п л о в ого потока в п ятне нагрева з а с чет изме

лен ию газов из р ас п л авл енн о го металла . Со

нения тока разр яд а, длины дуго вого п ромежут

держан ие газов в м еталл е шв а примерно такое

ка, подачи аргона через полый катод и воздей

же,

ст в и я

луч е в о й сварке .

аксиального

пол учать не н и я

магнитного поля

высококаче ственные

туг о пл а в к и х

и

позволяет

сварные

химически

а

и

меньше ,

чем

при

эл е ктр о н но

Микропла зменная с в а р ка . При микро

соеди

активных

иногда

плазменной сварке применяют токи в предел ах

А . Устойчивое и стабильное горение

0,2". 15

микроплазменной дуги на малых токах дости

f

гаетс я

благодаря

в ысокой

степени

сжатия

столба дуги каналом сопла малого диаметра

« 1 мм): В качестве ппазмообразуюшего газа используют аргон , а как защитный - аргон , гелий , азот, смеси аргона с водородом , аргон а с гели ем . При микроплазменной сварке сжатая

дуга может принимать конусообразную фор м у с в ерш и н о й , обращенной к и здел и ю . В ы со кая

ко нцентрация э н е рги и и и гл о п одоб н ая форма малоампер ной сжатой дуги обеспечивают по л учение узкого шва и малой зо н ы терм и ч ес ко

го влияни я , что снижает деф орма ц и ю изделий на

по сравнению с арго н одуго во й

25 " .30 %

сваркой . Р ис.

6.9.

Схе ма пр оцесса плазме нной с ва р к и с п лавяши м ся эле кт р одом:

I 3-

прис адочная проволока; защитн ы й газ ;

струя пара;

8-

6-

4-

2-

контактная трубка ;

медное сопло ;

5 - светящаяся 7 - плазм еобразующий газ; 9 - вольфрам овый эл е ктрод;

и зделие ;

плазменн ая струя;

10 -

ос циллятор

Микроплазменная


в

дуга

нашла

рад иоэлектрони ке

и

широкое

п риборо

строении для свар ки то нких листов толщиной

0,025" .0,8 сваркой ду г и

мм . По сравнению с аргонодуговой

и змен е н и е

дл и н ы

микроплазменн ой

оказывает з н а ч ит ел ь н о меньшее влияние

на качество сварного соединения .

6. С В А Р КА

Глава

414

КОНЦЕНТРИРОВАННЫМИ И СТОЧНИКАМИ ПИТАНИЯ

6.2. ЭЛЕКТРОННО-Л УЧЕВ АЯ

матери алом вызывает ряд я вл е н и й , влияющих

СВ АРКА

на те хнологию сварки

6.2.1. СУЩ НОСТЬ

МЕТОДА И ОС Н О В Н ЫЕ О БЛАСТ И ПРИМ ЕН ЕНИЯ

лучения,

Сущность эл ектро н но-л уче вого воздейст в ия

состоит в

э н ерги и

преобразовании

направленно го

п учка

к и н етич е ск о й эл е ктр о но в

в

и

констр укцию свароч

ных уста но в ок . Тепловое и рентген овское из отраж е нные,

вто рич ные

и

теп ло вы е

электроны н ез нач ител ь но снижают э ф ф е кти в но

исп ол ьз у ем у ю

луча

дл я

долю

н а гр ев а

и

э не р г и и

электро н но го

пла вления

Значения

сва риваемо го

зоне обработки в тепловую . Эл е ктро н н о-луч е

метал ла .

вая сварка (ЭЛ С) осуществляется расплавлени

ЭЛС порядка

э ф ф е кти в н о го

ем кромок основного металла остросфокусиро

тронный луч по сравнению с други м и свароч

0,85.. .0,95.

пр и

ванным потоком эл е ктр о н о в, у с к ор е н н ы х эл е к

ными

трическим

для сварки плавлением , самый высок оэффек

~ 1 0 ...

100

полем

с

разн ос тью

потенци алов

кВ . В результате эл е ктр о н н ы й луч в

зоне обработки ность мощности .


высокую

п лот

П о это му показателю эл е к

источни ками

КПД

Таким об разом, эл е к

э н е р г и и,

использ уемыми

ти вный . При воздействии пучка электрон ов срав нительно

невысокой

плотности

мощности

тронный л уч существенно п ревосходит тради

(до 1 . 105 Вт/см") процесс ЭЛС подобен про

цио н ные сва рочн ые источ н ик и н агре ва ( эле к

цессу обычной

тродуго вые)

лазер ному

плавл ен и е сушеств ен но огран ич е но п о глуби н е

Металл шва так же, как и при дру

и в попе речном сече н ии бли зко по форме к

(табл. гих

6.3) .

методах

и

уступает

с вар ки

только

п л ав л е н и е м ,

им еет литую

п ол ус ф ере .

эл е ктр одугово й

Такой

п роцес с

с варки малых толши н (до

структур у .

Эле ктроны , обладаюшие достаточ н о вы

сварки .

Про

при меняется

для

мм ) .

3

Переход от сварки малых тол ши н к одно

сокой э н ер ги е й, мо гут проникать в обрабаты

проходной сварке металлов больших толщин

ваемый материал на некоторую глубин у. Мак

осуществ ляется

симальная глубина, пройдя которую эле ктро н теряет свою э н е р ги ю, з а в и с и т от уско ряющего

на пряжения

и

плотности

об рабатываемого

материала и может быть выражена зависимо

стью О = 2,35 · 10-

u

ни к новени я , см; И

-

12

2

/

р, где О - глубина про

ускоряющее нап ряже ние,

В; р

- плотность обрабатываемого материала, г/см' , Так, для стали с плотностью 7,8 г/см 3 при И = 60 к В о 12 мкм . Сл едовательно, э н ер ги я

",

эл е h1р О Н Н О ГО луча преобразуется в тепло вую в н утр и тонкого п оверх н остн о го слоя . Взаимо де й ст в и е эл е ктро н н ого л уч а с обрабатываемым

6.3.

П л от н о сть м о щ н ости в п ятне нагре ва сварочных источников т е пл от ы

М ин ималь ная

Источ н ик нагрева

пл ощадь

пятна

нагре ва , см ' Ацетиле но-кис-

Максимальная плотность мо щности в пятне нагрева,

Вт/см"

0,2

1 . 104

Электрическая

0,1

1 . 105

1 . 10-5

1 . 108

ду га

Эл ектронный

Лазерный л у ч

на •

Ч:

которой

для

1 · 108

д о ст и ж е н и я

Q2 '

5

1О ... 1О

=

т ивная

6

большинства

величи-

металлов

2

Вт/с м. В это м случае э фф е к-

мощность

эл е ктр о н н о г о

луча

уже

не

может быт ь от в еден а в глубь металла путем теплоп ровод но сти вер хнос ти

нагрева

и

теп ло вое

рав н о ве с и е

наступает

при

по

испарении

части метал ла .

При плотности мощности п уч ка эл е ктро

нов до 105... 107 вт/см 2 В зоне его воздействия ра звивается

заметное

испарение

металла ,

по

верхность ванны интенсивно прогибается и в

жидком металле форми руется пародинамиче ский канал на вс ю глуб ину в а н н ы . Образование это го

канала

да вле н и е м

обусловлено

отд а чи

главным

ч ас тичн о

образом

и с п аря е м о г о

ме

талла . Че м в ы ш е плотность мощности п уч ка , тем

с ильнее

на грев

по в ерхности

сварочной

ва н н ы и э ф фекти в н ее п ереда етс я энергия пучка эл е ктро н о в металла.

по

всей

толщине

Эл ектрон но-лучевое


п лотности

свариваемого воздействие

мощности

в

ха р а кт е

р из уется явлен ием « к и н жал ь ного», ил и глуб о

кого , проплавления с соотношением глубины пропла влени я к его ширине до

луч

.

ус л о в и и

критическои п лотности мощности

эт о м

л о р од н о е п ламя

при

~

( рис .

6.11).

1О : 1

и бол ее

В ы с о кая концентрация э н ерги и в

лу че

п о зв оляет

талл

тол ш иной

с в а р ивать

до

за

200 ... 300

один

мм

п роход

и

м е

получать

при боль ш их скоростя х ЭЛС уз ки е и гл уб окие

ЭЛЕКТРОН НО-ЛУЧЕВАЯ СВАРКА

415

дре й ф а до изделия , что ограничивает возмож н ую дл и ну пучк а при эле . При вневакуумной эле рассеяние пучка столь велико, что не уда

ется дости гнуть рабочего расстояния пуш ка изделие

Для

-

мм.

> 10 ... 30 сварки

обычно применяются акси

ально-симметричные

конические ,

реже цилин

дри ч ес к и е эле ктро н н ы е пучки . Формирование мощн о г о

эл е ктро н ного

пучка

с м алыми

попе

речными размерами ос уществляется сварочн ой эле ктро н н о й п уш кой с высоковол ьтны м и сточ

ником пи тания и с и сте м ам и у п р авлен ия. С хема Рис.

6.11. Тип и чна я

ф ор м а попере чиого сечени я

с ва р ного шв а в металле, вы пол не н ного

соответст ве н н о ; В,

-

ширина шва на уровне О, 368Н,

Т .е. н а уро в н е Н

/ е,

где е

осно вани е

-

с

мически упроч ненных материалов , когда неже или

невозможна

термо

обра ботка; изделий после завершающей меха

влияния. Поперечное сечение шва имеет сла

нической обработки при необходи мости о б ес

или

зоной

затруднена


босходящиеся

малой

на

нения и зделий из химически активных и ту го

лательна ,

швы

п оказ ан а

плавких металлов и сплавов ; изделий и з тер

н атурал ь ного логар и ф ма

сварные

л уч а

ется наиболее перспектинным сп особом соеди

глубина, ширина и ус ил е н ие шва

-

эл е ктр о н н о го

6.12. Пр ом ыш л енное примен ен и е, эл е явля

электрон н ым лу чом:

Н, В, А

п ол уч ения

ри с.

п араллельные

бо ковые

печения миним альных сварочных де ф ор м аци й;

сте н к и, что обеспе чивает м инималь ны е угло

ряд а толс то ст е н н ых

вые деформации .

рукций ответств е н н о го н азначени я .

Главн о й осо бенн остью фор м и ров ани я ка

.

н ала п ропл а вл е н и я при эле по дости жен и и Ч:

> q2

является то , что процесс носит авто-

колебательный сварного

шва

характер .

При

наблюдаются

формировании

в

основном

типа периодических процессов:

два

перио дическое

испарение по мере угл убления эл е ктр о н н ого

и

т олстолисто в ых

к о н ст

Н аи более шир око освоено промышленное применение эле в мире в авиакосм ическо й промышленности ; я дерно й э н ер гети ке; э н ерге

ти ч ес к о м машиностроении ; турб иностроении ; эл е ктр о вакуум н о м , производстве ;

п риборном

автомобильной

и

релейном


сти и др .

луч а в металл (с частотами порядка единиц и десятк о в килогерц) и колеб ания ж идкого м е талла в сварочной ванне за счет периодическо

го «строган ия» передне й стен к и (с порядка

1. . . 100

ч астотой

Гц).

Процесс эле в ос но в но м осуществля ют в

ВЫСОКОм вакууме (10-2 . .. 10-3 Па), реже в ди ап а зоне давлен ия 1. . . 10-1 Па . Высокий вакуум

ЭЛ

при меняется ка к дл я э ф ф екти в н о й ген е ра ци и эл ектро н н о го пучка и беспре пятственного про хождения его (из - за отсутствия столкновения эл е ктр о н о в

с

остаточными

молекулами

L8:1OK

l:8З

во зду

ха) до свариваемого изделия , так и для созда ния химически инертной среды , содержащей вредные примеси ( к и сл ор од, азот и водород) , в

10-100

раз меньшие,

чем в аргоне высшего

л яет

пол учать

сварные

соед и н е н и я

высокого

........ и

"-

сорта при атмосферном давле н и и. Это позво Р ис .

6.12. Типич ная

качества при сварке та к их химически активных

сплавов, как титановые, циркониевые, м оли б ден о в ы е, ниобиевые и др . При камере до рассеяние

пучк а

в

сварочной

Па станови тся уже за мет н ы м эл е ктр о н о в

К - катод ; УЭ

-

у п ра вля ющий эл е ктрод ;

ЮК - юстирующие катушки ; А

повышении д а вл е н ия

1... 1О

схема электронно-лучевой п ушк и:

в

простран стве

ЭЛ

-

-

а нод;

эл е ктро н н ы й луч ; ФК - ф окусирующие

катушки ; ОК - от кл о н я ю щ и е катушки; И

-

свар иваемое издел ие

Глава б . СВАРКА КОНЦЕНТРИРОВАННЫМИ И СТОЧН И КАМИ ПИТАНИЯ

416 6.2.2.

ОСНОВНЫЕ ПАРАМ ЕТРЫ РЕЖИМ А

Технологические параметры ЭЛС

ускоряю щее напряжение и, кВ; ток луча

щины

это

-

1, мА ;

рабоче е рас стоя н и е (расстояние от центра фо куси рующей системы до поверхности свари

в аем о го изделия)

1,

см ; угол сходимости луча

а , гр адус; с коро сть перемещ ения луча У, м/ч ;

ток фокус ирую щей системы lф , мА. Последн ий оп ред еляет диаметр

пятна

во здействия

элек

тронов на изделие . Изменением скорости свар ки мо жно р е гул ир о в ат ь скорость ции

металла

сварного

шва

действ ие н а основной

кристаллиза

и термическое

металл

во з

в околошовной

зоне . Кроме того, ЭЛС может характери зоваться дополнительными

с вариваемого метал ла

щиной

ров

эл е ктронного

щие :

q

мо щность

120 кВ ; V = 3 100 м/ч, сварки d = 0,1 .. .3

=

пучка

210 240 м/ч , то, например , сталь толщи150 200 мм нужно сваривать при 3... 5 м/ч , Хотя современное оборудование

V '" ной

у",

позволяет проплавлять сталь этой толщины , по

край ней однако

мере , с

25

=

а =

1...120 1.. У ;

кВт

следую

при

и =

1 = 2.. .20

см ;

диаметр пятна л уча в зон е

мм и т .д .

Технологические параметры ЭЛ С вклю

чают в себя фи зико-химические свойства ос новного металла, давление и состав остаточной

среды в вакуумной камере, величину и распре деле н и е остаточной намагниченности изделия , пространственное

положение

с в ар н о го

шва

раза

3

больших

скоро стях ,

неудовлетво рительным

получения необходимы х свойств металла свар ного


играет

большую

роль

при

разработке технологии сварки .

6.2.3. ТЕХ Н ИКА Наиболее

пара мет

сварк и

в

совершенно

формированием шва. Уточнение скорости для

материала и т . п .

для

мм удается сваривать с хоро

1,0 .. . 1,5

п араметрами : формой и час

Типи чные интервалы значений

ско

шим формированием шва при скорости сварки

тотой кол еб аний пучка, скоростью и нап равле нием пода чи присадочного

оп тим альная

рость сварки снижается . Так , если металл тол

параметрами геометрия

С ВА РК И

важными

п ро цес са

стыкового

технологическими

сварки

являются


и

тип

и

простран

ственное положение сварного шва и э л е ктр о н

ного пучка . Для однопроходной ЭЛС приме

няются

типы

соединени й ,

гл а в н ы м

образом

характерные для сварки плавлением (рис.

6. 13).

Отличительны м и ти п а м и соединений являются соединения

под

сварк у :

проникающим

тронным п учком (см. рис .

н ии и труднодоступных местах (с м. рис . тавров через полку ( см . рис . ка кромок ( с м . рис .

6.13,

э л е к

ж) ; в углубле

6.13,

6.13,

6.13, г) ;

и) . Отбортов

в) применяется обыч

и

но в изделиях радиоэлектроники и приборо

эл е ктр о н н о го л уча, тип и геометрию с тыкового

строения. С оед и н е н ия под сварку проникаю


щим

Из э н ер гети ч ес ки х параметров процесса

пучком

сварки наиболее существенно влияют на ка че

малых

ство шва

положении .

мощность

пучка,

положение его ми

нимального сечения и скорость сварки . Стаби л из ац и я уро в ня фокусировки и мощности пуч ка эл ектрон о в

бильность

как

при

сварке

обеспечивает ста


рав номерности

ш ва, так и средней гл уби н ы проплавления . По м ер е талл а

у в ел и ч е н и я резко

толщины

снижается

для

и

средни х

т ол ш и н

Тавровые

в

горизонталь ном


соединения д о п у с к а ютс я дл я

мет аллов малых ,

средних и больших толщин . Как

показ ал

многолетни й

опыт, сварка

э л е ктр о н н ы м пучком может успешно осущест

нижнем положении , на боку , на подъем . Свар ка в нижнем положении (вертикальным эл е к тронным

пучком)


определяется, с одной стороны, условием ми

клад ки ,

нимальной интенсивности гидродинамических

единения сталей толщиной до

-

условием

минимальной ширины шва для снижения де

вых

80

и

так

и

на


горизонтальным

сохранени я

таллов

л е г к о и с п а р я ю щи х с я

п о д кл ад к е

как

без

под

служит дл я

40

сплавов

л юб о й

э л е ктр о нн ы м

тол щ и н ы

л егирую щих элементов в металле шва . Первое


условие требует уменьшения скорости сварки ,

из

а второе

ограничи тельная п ланка.

ее повышения. С увел и ч е н и е м тол -

и

со

мм , титано

толщиной

до

мм . Сварка на боку и на подъем проводится

формаций, повышения трещиноустойчивосги ,

-

вы

вляться (и широко применяться н а практике) в

Оптимальное значение скорости сварки


могут

полняться на металлах с О ~ 1О мм . Остальные

ме

из м е н ен и й уровня фокусировки п уч ка .

возмущений в ванне, а с другой ,

т о н к ол и с то в ы х

д о п у ст и м ы х

свариваемо го

диапазон

д о пу с к а ютс я

металлов в нижне м положении и дл я мет аллов

сварочно й

без

вытекания

ван ны

и ногда

пучком

для

подкладки. жи дкого

ме

Для

мет ал ла


ЭЛЕ КТ РО Н НО -ЛУЧЕВАЯ СВА РКА

а)

б)

417

г)

в)

и)

Рис.

6.13. Типы

соединений дл я ЭЛ С :

а И б

-

соответственно равн отолшинный и разнотолшинный стыки ; в

г

-

стык в углубле нии ; д ж

и

за м ко вы й стык; е

-

-

-

стык с отбортовкой кро м о к ;

стыковое соеди нени е тонкосте нных деталей;

« м ногоэтажн ый" ст ык; 3 - н ахлесточ ное соедине н ие ;

-

тавровое соеди нен ие ; стрел кой п оказан о на п ра вл е ние воздей ствия эле ктро нно го п учка

-

П одгото в ка как стыкуем ых поверхностей

дел е н н ы е требования к ширине зазора в стыке.

детал е й , так и самих детале й п од с вар ку эл ек

До пустимая

тронн ы м п учком и меет ряд особен н осте й . П о

8 ::; 20 .. .30 мм при сварке без п р исадки 0, 1. . .0,2 мм, а с 8 > 30 мм равн а 0,3 м м . Ч е м

следние

обусловлены

в

ос н о вном

нал ичием

вакуума п ри сварке и с п е ци ф и кой источника теплоты

-

уз кого

потока

заряженных

частиц .

Для обес пече ния в ысокого качества сварного шва оч истк е от с редств ко нсе р вац и и, загр яз не

ний, ржа вч и ны и оксидных пленок п одверга

ются в обязательном порядке стыкуемые по верхности , внешние и внутренн ие (пр и сквоз ном

про пл а вл е н и и )


деталей

на

расстоя н и и ~ 100 и ~2 0 мм от кром ки п р и свар ке


толсто -

и

заз о ра

на

металлах

с

хуже с вари ваемость металла и выше требова

ния к до пусти м о й деформации издел ия, тем боле е

высо кие

требован и я

п редъя вляются

к

м ин ималь н о й ши р и не заз ора .

Разд ел ка кромок соединяемых эле дета л е й применяется л и ш ь в необходимых случаях для улучшения качества формирования шва и обесп ечени я

надежной

работос п ос об н ости

систем автомати чес кого сле ж е н и я за сты ком .

то н кол истовых

металлов . Предвар ител ьн ая очистка выполня ется механически , а окончательная мости

ш ирина

-

6.2.4. С ПЕ ЦlI Ф II Ч ЕС К IIЕ ДЕФЕ КТ Ы

в зависи

от с вар иваемого металла и степени

В

С ВА Р Н ЫХ ШВ АХ ЭЛС

ше

поверхности разл ич

Особен ности г идрод инам и ч еских, те пло

ными фи зико-химичес кими способами . Н еп о

вых и деф ор м аци о н н ы х процес сов пр и форми

средственно

ровании сварного ш ва в ходе эле при водят к

рохов атости

очищаемой

перед сваркой

внешняя

поверх

н ость свариваемых детал е й в области стыка и


стыкуем ы е по в ер х н ости (насколько возможно

жающ их

через зазор в стыке) мож но очищать с помо

соеди нен ий.

специфических

эксплуатац и онны е

В сл едств и е

щью маломощного ска нирующего эл е ктр о н н о

дефекто в,

пер иод ичес кого

дн а

но

неравномерность проплавления с образова нием

очищаемую

поверхность ,

не

за

канала

заливания

го пучка . П р и этом п учок долже н незначитель оп лавлять

пародинамического

сни

ха ракте ристики

наблюдаются

п лавл яя зазор в стыке . Для очистк и в ы п олн я

пилооб раз ной фор мы н и ж н ей части границы

ю тся один - два прохода.

л итой зо н ы , образование пор и усадоч ных р а

требуется

ковин , особенно в корневой части шва, из -за

раздел к и кромок . В то же время имеются опре-

недостатка жидкого металла при высокой ско-

Для

14 - 10497

однопроходной

эл е

не

Глава

418

6. СВАРКА


рости кристаллизаиии литой зоны малых раз меров. Корень шва имеет типичную пичков ую структуру . Каждому пичку в корне шва соот ветствует чешуйка на поверхности шва, т.е. для

сварного шва при ЭЛС характерна, как прави ло , слоистая структура.

Для предотврашения корневых деф екто в необходимо

формировать

пародинамический

канал с достаточно широкой нижней частью и

закруглением канала . Изменение формы канала

осуществляется изменением формы распреде ления

п лотнос ти

мошност и

эл е ктр о н н ого п уч

ка в з о н е сварки , например кр уговым сканиро

ванием пучка . Расширение корня шва позволя ет также уменьшить опасн ость несп лавлений

свариваемых деталей

и з-за

проявления

оста

точных или наведенных магнитных полей. В иентре шва по всей его высоте вследст вие нормального теплоотвода в месте стыковки встречно-растущих

крис таллитов

и

сосредото

Рис.

чения легкоплавких включений может возни нием продольных горячи х трешин . Иногда их называют срединными тр ешинами. И х выс ота

обычно


0,1... 0,3

мм . Следует при этом уч иты вать и

высокую

мм ,

2... 15

жесткость


а при

ширина сварке

больших толшин .

const)

б

-

глубина кан ала увеличивается . На

-

п о вед ения ка н ал а при ЭЛС:

канал свободен от жидкости ;

отражен ие волны ж идкого металла от

хвостовой части ва н н ы; в

-

захлопы ва н ие канала

развертка и на клон п учка ; м од уляция т ока пуч ка;

подача

присадочного

материала ;

ние подкладок ; сварка смещенным ленным »

При уменьшении скорости сварки (при Ч: =

6.14. Схема а

кать зона пониженной прочности с образова

пучком ;

предгасительных

выполнение

проходов.

примене

и «рас щеп

прихваток

Достаточно

и

изу

ченные и обоснованные приемы , но не полу чившие

жидким

сварка и сварка в узк ую разделку . Расс мотрим

(ри с .

металлом

и


полости

применения,

та н д е м н ая

наиболее освоенные приемы .

6.14).

Пол ное

К с п е ци ф и ч ес к и м де ф е ктам ЭЛС следует также

широко го

-

выходе канала возможны захлопывание канала

отнести

отклонен ие

канала

пр оп лавле

про плавленне


сты к а . Это наиболее надежный и простой спо

отклонения

соб , п озволяющий ис ключить корневые дефек

луч а при сварке сталей с остаточной намагни

ты , свести к миним ум у угло в ы е дефор маци и,

ченностью .

ум ен ь ш ить

ния

от

линии

стыка

Для


ликви дации

этого

де ф е кта

прибегают к предварительному размагничива нию свариваемого изделия.

Из сказанного здесь следует, что геомет

вер оятность

об разо в а н и я

пор

ции металла сварочной ванны . При св арке в нижнем положении да н н ы й прием применяется

рия и качество швов при ЭЛС взаимосвязаны

для соединения металлов с О

более сильно, чем при дугов ых способах сварки .

сварке гори зонтальным эл е ктр о н н ы м пучком

с О ~ ПРИЕМЫ СВАРКИ

< 40 мм , а при -

400 мм. В последнем случае дл я предот

вращения

6.2.5. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ

и

раковин бл агода ря ул учшению усл овий дегаза

вытекания

жи дкого

металл а

из

сва

рочн ой ванны иногда уста н авли вается огра н и

чительная планка вдоль нижней кромки сты ка. Для улуч ш е н ия качества шва и повыше

Р а зв ерт к а

ния производительности проиесса ЭЛ С разра

вычайно

ботано

р азвертки

и



большое

приемов.


Наиболее

и зучен

электроннсго

широко пучка :

Х-образная,

п уч к а .

Чрез

исп ользуются

следующие

продольная ,

поперечная,

по окружности , элл и п с у, дуге и

ные и апробированные из них : формирование

т.п . с амплитудой

шва с обя зательным полным проплавлением;

частотами до

1... 2

порядка ди ам етра пучка и

кГи .

ЭЛЕКТРОН НО-ЛУЧЕВАЯ СВАРКА

419

Эфф ект от развертки п роявляется в изме

шва или восстановления необходимой концен

нении м гновенного и усредненного по пер и од у

тра ции легкоиспаряющихся эл е м е н то в в шве и

распределения

достаточно широко

плотности

МОLЦнос ти электрон

н ого пучка. Соответственно меняются характер

при больших зазорах в

-

стыке и исправлении дефектов шва .

гидродинамических процессов и конфигурация

В качестве при садочн ого материала для

сварочной ванны . Благодаря это м у при сварке

непрерывно й

металлов

пользуются пр утки , л енты, сплошная ил и руб

больших

толшин

удается

сильно

расширить д и ам етр и повысить устойчивость

леная

канала в сварочной

большее

сказывается швов :

на

ванне , что благоприятно

стабильности


ленного

металла ,



предотвращается

расплав

вытекание

проволока,

метром

мм,

0,8. . . 1,6

15.. .45 0 к

шва

гран улы

и

сварки

порош ок .


ис Наи

нашла

особенно дл я

ремонта

швов . Обычно проволоку вводят в сварочную ванн у

формы

процессе

S;BapKa с п одач е й присадочной проволоки диа

пучком .

изменения

в

промышленное

расп лава из ванны при сварке горизонтальным

Вследствие

подачи

позади


п учк а

п од

угл о м

его продольн о й оси . Пр и этом режи м

ум е н ьш аетс я с кло н н ость к образованию тре

подачи выбирается так, чтоб ы ч асть провол оки

шив , корневых дефектов и протяженных по

расп лавля лась

лосте й .

часть

Сварка на клонным эл ектро н н ым п у ч

-

в

жи дком

м еталле

в анны ,

а

непосредственно эл е ктр о н н ы м пучком .

При переменном заз оре в сты ке предло

ком . Для сварки металлов большой толщины

жено

рекомендуется применять постоянное отклоне

р егулирования ск оро сти

ние

материала . Параметром , за котор ы м «сл едит»

эл е ктр о н н о г о

п учка

в

перемещения по изделию.

направлении

его

При этом удается

избежать S-образной формы фронта кристалли

применять

такая

система ,

системы

авто м атического

под ач и

служит л и б о

при с адочн ого

ширина зазора,

л и бо ширина или высота ус ил е н ия шв а .

з а ц и и, улучшить условия дегазации расплавлен

Зачастую между стыкуемыми п оверхн о

ного металла при сварке в нижнем положении и

стями детал е й помещается тон к и й сл ой друго

обеспечить опок жидкости металла из глуб и ны

го,

ванны при сварке на подъем. В последнем слу

нул

чае создаются практически одинаковые условия

рования металла шва . Слой переходно го мате

кристаллизации расплава по всей глубине сва

ри ала может быть также нанесен н а п ылен и ем ,

рочной ванны. Э кс пер и м е нтал ь н о установлено,

осаждением и ли наплавкой на стыкуе мые по

что

верхности. Толшина сл оя

угол

5. .. 70.

откл онения

пучка

д ол ж е н

составля ть

Такой прием п озволяет ум е н ь ш ит ь ко

личество пор и несплошностей, Для

~одуляция

тока

ум ен ь ш ен и я

тепловложения

то н к ол и сто в ы х (до осуществл ен и я поль зуется

1

имп ульсная

тронного п учка с

при

в

виде

ленты ,

гра

предназн аченно го дл я л ег и

перех одн о го мате

ри ала в виде вставки дол ж на быть рав н а диа может достигать

сварке

приема позволяет осущесгвить наи более одно

обычно

модуляция

частотой

мате риала

порошка,

п учка.

мм ) материалов , а также сварки

или

метру э л е ктр о н н о г о пучка , а в с л уч ае н а пл а в к и

эл е кт р о н н ого

точ е ч н о й

переходного

тока

1... 100

Гц .

При

мм . Такая разн овидность

родное легирование мет ал л а шв а .

ис

эл е к

1О

При

сварке

на

л е ги ру ю ще й

под кладке

одновременно обеспечивается выведение кор

невых

дефе кто в

в

подкл адку.

Равн омерн ое

шовной сварке частота импульсов и скорость

легирование шва д ости га ется благодаря ин тен

сварки выбираются так , чтобы отдельные про

сивному пере носу жидкого м еталла и з глуб и н ы

п лав ленные

уч астк и

перекрывали

друг

друга .

ванны к ее поверхности . Толщина подкладки

Модуляция пучка применяется для предотвра

должна составлять ~2 0 ... 25

щения образования трещин и обеспечения воз

шва .

м ожности сварки тонкостенных малогабарит ных деталей.

%

обше й гл убины

Возможна также сварка с использован ием

л еги рую ще й накладки . Толщин а ее не долж на

Многочисленные

попытки


превышать

высоты

усил ения

шва .

Область

метал лов

применения это й модификации прием а огран и

средних и больших толщин не нашли широко

чивается отсутств ием и ли з атруд н и т ел ь н о ст ь ю

модул яции

тока

пучка

при

с в ар к е

го применен ия из-за интенсивного разбрызги

контроля

вания металла, з н ач ител ь н ых подрезов с обеих

отношению к стыку .

С в а р ка по льз уется

э л е ктр о н н о г о

пучка

по

С в а р ка н а д и с п е рс ной п од кл ад ке. Для

сто р о н шва .

14"

положения

с

п р и садко й .

иногд а

дл я

Этот прием

л е ги р о ван ия

ис

металла

ул учшения вы хода газов и паров из св арочной ванны

и

ум е н ь ш е н и я

ин тенсивности

ги дроди-

Глава

420

6. С ВА Р КА

КОНЦ ЕНТРИРОВА ННЫ МИ И СТОЧНИКА МИ П ИТАН ИЯ

намических явлений в ней , а также для сниже

Порядок н ал ожения прихваток вдоль сты ка

ния

от середины к его краям . Число прихваток опре

трудоемкости

удаления

подкладки

сварку

металлов толщиной ~40 мм в нижнем положе

деляется конструкцией свариваемых детал ей . При вып олнении при хваток на всю глу

нии рекомендуется ос уществлять на подкладке

из гранул или рубленой с в ароч но й проволоки .

бину шва о сушествля етс я так н аз ы ваем ая сек

Конструктивно такая под кладка вы п олняетс я в

ци онированн ая

виде

враш ения


закр ыты м и

коробки


наполняется д и сп ер с н ы м сварки

выбирается так ,

с

от в ер стия м и,

сетко й .

материалом .

и

пары

из

промежутки

зон ы

между

Режим

что с варочная

достигает наполнителя подкладки . газы

К оробка

сварки

При это м

удаляются

частицами

ванна чере з

наполнителя

и

отверстия в сте н ках коробки . С в а р ка

с

постоянны м

ствие

периментально .

случаев

для

компенсации

его

поперечного

отклонения продольным (вдоль стыка) магнит ным

полем,

в о з н и к а ю щи м

и н о гд а

пр и

с в ар к е

разнородных металлов и с плавов .

в с л ед

сварке

чтобы

каждый

после

м ожно дал ь ше. Желательно выдерживать пау з ы между сварк о й отдел ьн ых уч аст ков .

6.3. ЛАЗЕ Р НА Я

СВА РКА

6.3.1. ФО РМ И РО ВА Н ИЕ

СВА РНОГО

СОЕ ДИ Н Е Н ИЯ

Лазер представляет собой генератор эл е к тромагнитны х

волн

в

широком

д и а п аз о н е,

х а

рактери зующихся высокой степенью монохро

отклонение

эл е ктр о н но го

п учк а

им

пул ьс н ы м то ко м (п р и изменении полярности )

прямоугол ьной

формы

В

д а р я эт и м

эле ктро м агн итн о й

к аче ств ам лаз е р но е и зл учение м ож

но сфокусировать на чрезвычайно мал ую пло щадь , теоретически

сои змерим ую с

кв адратом

дл и н ы волны излуч ения . П ри это м в современ ных

С в а р к а «р а с щ е пл е н н ы м» п учком. Ис польз уя

при

матичности и выс окой ко герентностью . Благо

С ме ще н и е пучка применяется также в ря де

де ф о р м ац ий

последо вательности,

плоскости симметрии стыка в сторону более л и бо рассчитывается , л и бо определяется экс

пред от

ду ю щ и й участок отсто ял от предыдущего как

а также при сварке-пайке разнородны х метал

смещения

дл я

м икротр е щин

няют отдельными участками , причем в так о й

поперечным

Величина

на пример

протяженных з ам кн уты х стыков . Шо в выпол

лов эл ектро н н ы й пучок смещают относительно

металла.

с в а р ка,

в о зни к н овени я

терм ичес к и х

сме ще н и ем эле ктр о н н ого п учка . При сварке ,

тугоплавкого

л аз е р н ы х

системах

д о ст иг а ютс я

рекорд

ные уровни концентрации э н ер ги и (рис .

6.15 ),

открывающие

обра

новые

возм ожности

для

ботки м атери алов .

откло н я ю ще й с истем е п ушки, можно одновре менно

сваривать

отдельными точками

и ли

не

прерывными швами дв а или более близко рас положенных сты ков . П ри шовной сварке пери

од

колебани й

пучка

усто й ч и вост и


из

пародинамического

усл о в и я

канала

в

сварочной ванне, а время переброса пучка ме жд у

стыками

верхности

-

из

у сло в ия

изделия .

несп лав ления

Поскольку

здес ь

по

имеет

место несовпадение при это м оси отклоненно

го пучка и плоскости симметрии стыка, такой прием

годитс я

только

для

св ар к и

металло в

малых толщин .

При хватки. При ЭЛС ферромагнитны х материалов

прихватки

эл е ктро н н ы м

пучком ,

желательно

та к

как

дит к появлению намагниченности . Предпоч пучком

в ы п ол ня т ь

прихватки

и

Диаметр пя тн а нагрева , СМ Ри с.

прихваток

д олж н а

п учка и слежения з а стыком . П оэтом у при хват

выполня ют обычно дл и н ой

~2 0 ... 30

Ко н цен тр а ция э н ер ги и р аз.1И ЧИ Ы Х

ГП

-

газовое пламя ; ДП - дуго вая плазма ;

СД - свар очная ду га; ЭЛ

обеспечивать

функционирование си стемы по зици онирования

ки

6.15.

те пло в ых и ст очн ик о в:

на

т ер м и ч е с к и упрочненных материалах.

Длина

мм .

1,0

/0-

выполня ть

исп ользование

для эти х целей дугов ы х методов сварки приво т и тел ь н о

-

НЛ

-

-

эл е ктро н н ы й л уч ;

непреры вн ы е л азе р ы с плот ностью м ощн ости

излучен ия Еmа , = 108.. . 109 Вт/с м ' :

ИПЛ

-

им пульс но- пе риодичес кие лазер ы ,

Еmах = 10'0... 1о " Вт/с м ' ; ИР - ис кро вой разряд

ЛАЗЕРНАЯ С В А Р КА

Лазерное излучение обеспечивает высо кую

концентрацию

восходящую

э н е р г и и,

д р у ги е


источники

меняемые при сварке .

энергии ,

э н е р г ет и ч е с к и м и

при

щими

Электронный луч ,

ис

ветственных конструкций, также обеспечивает высокую

концентрацию

энергии .

Однако ЭЛС осуществляется в вакуумных ка мерах, что необходимо для устойчивого прове де н ия процесса. Лазерная сварка принципиаль

но отличается от ЭЛС тем, что не требует ва куумных

камер .


Процесс

лазерной

сварки

на воздухе либо в среде за

щитных газов: аргона ,

гелия , углекислого

га за

и др . Благодаря это му л азер н ую сварку можно применять для


эл е м е н то в

крупно

габаритных конструкций . Лазерный

луч

с

помощью

Энергетические

пре

пользуемый в настоящее время для сварки от достаточно

421

оптических

систем л е гк о транспортируется и направляется

лазерную

мощности

признаки. Основными

признакам и,

сварку ,

л азер н о го

характеризую

являются

излучения

плотность

Е,

которая

определяется отношением мощности лазерного

источника к площади пятна сфокусированного луча, и длительность воздействия т . При не прерывном

лазерном

воздействия стью

времени

-

излучении

излучении

определяется экспозиции ,


продолжительно а

при


длительностью импульса .

Плотность мощности излучения при сварке ограничена

по

верхнему

пределу

пороговым

значением Е*, при превышении которого возни кают интенсивные объемные кипение и испаре

ние, приводящие к выбросу металла и дефектам сварного шва, На практике процессы лазерной сварки

осуществляют с

плотностями

мощности

процессом л аз ерн ой сварки с регулируемыми

излучения в диапазоне Е = 105. .. 107 вт/см 2 . При Е < 105 Вт/см' лазерное излучение теряет свое основное достоинство высокую концентра

э н ер гет и ч ес к и м и характеристиками. В отличие

цию э нерги и.

от электронного луча, дуги и плазмы на лазер


ный луч не влияют магнитные поля сваривае

п лавлением .

в труднодоступные места. При этом обеспечи вается

надежное

и

оперативное

управление

В этом случае целесообразнее традиционные

методы

сварки

мых деталей и технологической оснастки . Это

Характерно для методов лазерной сварки

позволяет получать устойчивое высококачест

определенное сочетание плотности мощности с

венное формирование сварного соединения по

дл ител ь н ость ю воздействия. Предлагается вве

сти в классификацию режимов л аз е р н о й сварки

всей дл и н е . Для сварки металлов используются твер дотельные и га зовые лазеры как периодическо

го , так и непрерывного действия .

Благодаря высокой концентрации энергии л азер н о го излучения в процесс е сварки обеспе чиваются малый объем расплавленного метал ла, незначительные размеры околошовной зо

ны

(ОШЗ)

скорости


влияния,

нагрева и охлаждения

высокие

металла

шва

и

ОШЗ. Эти особенности теплового воздействия предопределяют

минимальные

три

основные

группы

и

металлургических

1. Е группу

=

105" .106 Вт/см " ; т > 10-2 С. В эту

входят

методы


вия представляется отношением диаметра

d

сфокусированного излучения к скорости свар ки У СВ :

т

= d / vc B•

(6 .1)

Изменение Е и т В указанных пределах

в

детал я х при лазерной сварке, высокую техно

позволяет сваривать

л оги ч ес ку ю прочность и характерные свойства

ные

полученных сварных соединений .

больших толшин .

Лазерная сварка осуществляется в широ

сварки

лазерным излучением. Длительность воздейст

деформации процессов

плотности

ствия т .

сварных конструкций, специфику фи зико-хи мических

сочетаний

мощности излучения Е и длительности воздей

плавлением

конструкционные

2. Е

=

разнообраз

ма териалы

малых

и

106" .107 Вт/см"; т < 10-3 с. В эту

ком д и а п аз о н е режимов, обеспечивающих вы

группу

сокопроизводительный


периодическим лазерным излучением. Режимы

различных металлов толщиной от нескольких

сварки характери зуются высокой плотностью

процесс

методы

сварки

импульсно

мощности и кратковременным (повторяющим

микрометров д о д е с я т к о в миллиметров.

Для обобщения существующих представ лений

входят

проведена классификация методов л а

ся ) воздействием. Частота следования импуль са сос тав ляет д ес я т к и

и с от н и герц , а дл и т ел ь

зер но й сварки по трем основным при знакам :

ность имп ульсов з н а ч ител ь н о ниже значений,

э н ер г е т и ч е с к и м,

определяемых

т е х н ол о г и ч е с к и м .

технико - экономическим

и

по

формуле

(6 .1).

Суммарное

воздействие импульсов достаточно для полу-

Глава

422

6. СВАРКА


чения глубокого проплавления. Режимы этой

зом ,

лазерную

группы

можно

для

получения

риалов

различных

меньших


для

толщин

энергозатратах ,

сварки

при

чем

мате


при

сварке

не

Е = 105. .. 106 Вт/см" ;

10-3
1

мм; незначительному про

сварке

материала

толшиной

0 < 1 мм .

несколько

Сварка с глубоким проплавлением может

раз превышаюших традиционные методы свар

быть выполнена как в непрерывном , так и в

ем

ки


плавлением .


на

Это

скоростях,

условие

в

экономически

не только благодаря высокой

производительности процесса, но и вследствие

малых

затрат энергии

длины

шва,

на единицу

определяемых

низким

погонной з н ач ен и ем

погонной энергии, Т.е. отношением мошности

излучения к скорости сварки. Однако при ла зерной рость

импульсным

процесса

сварке ски

сварке

излучением



сопоставима

со

ниже,

излучением, скоростями

и

чем

ско при

практиче

при

традици

онных методах сварки.

Экономия материала достигается при ла

зерной сварке непрерывным излучением боль ших толщин. Например, дуговая сварка встык листа толщиной

15. ..20

мм осуществляется за

несколько проходов с разделкой кромок, с ис

пользованием



тогда

как мошное лазерное излучение обеспечивает сварку за один проход без разделки кромок и использования


материала.

При

лазерной сварке малых толщин экономия мате

импульсно-периодическом

При

пятно

малых

процесса

лазерной

концентрацией

размеров

сварки

излучения

диаметром

в

1,0

мм

шв а за в исят

от режима л аз ер н ой сварки . Оптимальной для

выполнять С использо ванием газовых и твер до

сварки

т ел ь н ы х

излучения

кинжальная форма поперечного сечения с ко

к Вт . Ти пы с варных с оеди

эфф и ц ие нтом форм ы шва, з начительно боль

л аз е р о в

мощностью до нений ,

непрерывно го

1,0

получаемых непрерывными л азерам и,

с

глубоким

проплавлением

является

ш и м единицы . Н а параметрах шва та кже ск а

з ы в ается положение фокальной плоскости от

не отличаются от и м пул ьсных .

носител ьн о п о в ер хн ост и свариваемых детал е й.

6.3.3. С В А Р КА

М ЕТАЛЛОВ С ГЛУБОКИМ

Ма ксим ал ь н ая глуби на п ропла влен ия дости га

ПРОП ЛАВЛ ЕНИ Е М

Меха н и зм

форми рован и я

ется при расп ол ожении фокуса под п о в ерх н о свар ного

со

стью матер иала . О птимал ьная величин а это го

ед инени я п р и сварке металлов с глубо ким пр о

смещения фокуса за в ис ит от свойств материа

п лав лением

ла, тол щины детал е й и режимов сварки .

зо в о го

характе ризуется

канала ,

отличием

от

что

сварки

являетс я

наличием

па рога

принци пиальным

метал лов

малых

тол щ и н .

Основные параметры р еж и м о в л азер н о й свар к и с гл убоким п роплавлением

-

ного

сварки,

и з лучения,

скорость

мощность л азер па р аметры

М ощность и зл учения в первую очередь проплавляющую

се чение

сварочной

ванны

6.18).

По

верхность фронта кристаллизации отличается

наличием выступа твердой фазы, который де л ит ванну н а д ве характерные части . Нижняя часть ванны з н ач ител ь н о заглубл е на и имеет

ф окусирующей системы . определяет

Пр одол ь н ое

имеет с пециф ическую форму (р и с.

способность

и

х ара кте р ф ормирования шва . Наряду с мощ но-

малую

протяженность

в

продольн ом

и

попе

ре ч н ом сеч ениях , тогда как верхняя часть бо л е е широкая и вы тян ута вдоль шва.

ЛА З Е Р НАЯ С ВА РКА

427

с варного соединения образованию горячих и холодных трещин. Следует подчеркнуть, что

высокопрои зводительный сварки ,

мм/с,

;::30

процесс

осуществляемый

обеспечи вает

конструкционных

л азер но й

на

дл я

скоростях

большей

матери алов

части

значи тельное

повышение тех н ол о ги ч ес ко й прочности . Таким образом,

л аз ер н ы й

ваемость

Рис,

6.18. Продольное сеч ени е

мет ал л ов ,

ность пол учения

ванны при

процесс т .е .

ул уч ш ает с в ар и

д о ст и га ет с я

во змож

высококачественных сварных

соединений и з конструкционных материалов ,

л а зер н о й сварке

плохо

Анализ подобной формы продольного се


ду г о в ы м и


теплоты.

В ы п ол н е ни е лазерной свар ки

ч ени я сви д етел ь ств ует о нали ч и и д вух проц ес

на скоро

со в п роплавления металла пр и лазерной с вар

стях

ке . Пер вый процес с опр еделяет э ф ф ект глубо

с н иже ни е ( в

к о го пр о п л авл е н ия и заклю чается в образо ва

по

н и и п арогазово го кан ал а п р и в о зде й ствии ла

дуговой

зер ного излучения вы с окой пл от н ости мощно

зоны пластических деформаций при лазер ной

сти. Это усл ов ие об ес печивает локальное за

с варке

глублен ие с вароч ной ван н ы в месте воздейст

О ШЗ оказываются на

вия

дуговой сварке , и не вызывают трудноустра

лазер ного

излучения .

Второй

процесс

мм /с обеспечивает существенное

25 . . .30

3-10

сра внени ю

с

сварки.

раз) остаточных деформаций традиционными способами В сл едств и е

малой

ширины

значения сжимающих напряжений в

40 ... 70 %

ниже , чем при

предста вляет собой поверхностное плавлени е

н и м ы х деформаций потери усто й ч и вости л и с

за счет теплопроводностных свойств металла .

товых элементов. При дуго в о й сварке потеря

Преи мушественное разв итие того или иного из

устойчивости сварных деталей приводит к ис

очертание

кажен и ю формы и размеров л и сто в ых эл ем е н

сварочной ванн ы и зависи т в первую очер ед ь

тов и требуются непроизводительные затраты

от режимов сварки .

на устранение эти х дефор м ац и й.

указанных

процессов

Большое


влияние

способность лазерного

на

проплавл яюшую

излучения

оказывают

усло вия фокусировки . Наряду с оптими зацией фокусируюших систем дл я дост и жен и я мини мального размера сфокусированного и злучени я

необходи мо обрашать вни м а ни е на угол схо ди м ости сфокусированного излучени я . Р ас ч ет

осно в ных


лазерной

сварк и , об есп ечи вающих большую производи тельность в м е ст е с в ы с ок и м ка чест вом с варно го соед и н ен и я, затруд н ен сложным ха ра кте ром

их взаи мосвязи . П оэто м у в основ ном исполь зуют эк с п е р и м е н тал ь но п олуч е н н ы е за в и с имо

сти и с п ра во ч ные да нные .

Принц и п и альн о й особенностью лазер но го исто чни ка нагрева яв л я ет с я в ы с о к а я степень

кон центрации эн ерги и, обес печиваю щая свар ку н а

п о вы ш ен н ы х

ско ростях

по

сравнению с

дуго в ы м и источниками . Этим дости га ется не значительное теплов ое воздействие на О ШЗ, высок ие

скорости

нагрева

и

охлажде ния

ме

талла свар ного со единения . Данные сп е цифи ческие

об разом

условия

л азер н ой

вл ияют

на

сварки

решающим

технологи чес кую

проч

Металл шва при л аз ер н о й сварке следует защищать

от

окис ления ,

используя

вая защита осуществляется подачей защ итн ого газа

через

дейст вия

сопло


лазерного

излучения

обуславливает

н ых со пл (рис .

6.19)


воз

материал

специаль

зов, обеспечиваю щих как н аде жн ую защиту, так и эффе ктив ное п роплавлен ие . На рис. а

-

6.19,

г представле ны н ек отор ы е в ар и а н т ы конст

рукци й со пл , об ес пе ч ивающи е на ряду с защи той распл а вл е н н о го металла шва также защиту

О ШЗ . При сварке со с квозным пропл авл ен и ем для ряда в ы с о коакти в н ы х металлов требуется также з а щ и т а корня шва .

В качестве за щ итн ы х п р и лазерной сварке

могут быть использованы те же газы , что и при дугово й . Одн ако следует учитывать их различ

ное влияние на э кра н и рую щее дей ств и е факе л а, а значит, и на э ф ф е кт и в н ост ь проп лавления. Газы , имеющие более высокие потенци ал ио низации

максимальную э ф ф е кт и в н ост ь

м етал л а

зон у

и составо в защитных га

цес со в

соп ротивляемость

в

на

подоб но дуго во й сва рке . Специфика лазерной сварки

ность , под которой В теории сварочных про п о ни м а ют

г аз о в у ю ,

флюсовую либо газофлюсовую защиту . Газо

и

теплопроводность ,


проплавления .

Глава

428

6. СВАРКА


\ I!

Газ

~

Газ

Imbd-....::;

-

-

~

I

,

Газ

,

~~~ ~-+-------' г)

d)

6.19.

Рис,

Качество

защиты

вующим

расходом

обеспечивается газа.

При

Ко нструк ц и и за ш ит ных СОПЛ

Одним из важны х направлени й в разра

соответст

недостаточном

ботке

тех нол оги и

лаз е р ной

с ва р к и

я вляетс я

расходе защита шва не эффе ктивна, а излишний

п овышение э ф фекти в ности процесса , П ерс п ек

расход при водит к несправ д а н ным э ко но м и ч е

тивным

ским потерям. Приближенно можно ориенти

п ульсно-периодических режимов сварки. При

роваться на следующие э к с п е р и м е н тал ь н о уста

частоте

новленные

при дл и тел ь н ости

расходы

газов,

обеспечивающие

надлежащую защиту шва, м 3 /с: (50 .. .60) 10-5 Не, (15 .. .20) 10-5 Аг, (45 .. .50) 10-5 смеси 50 % Не и 50 % Аг . Наряду с газовой защитой шва при лазер

ной сварке можно использовать флюсы, при чем

рекоменд уются

те

же

составы ,

которые

пред став ляетс я

следования

сварке

показывает ,

сварке


с

глубоким



мате

риала. Это дает возможность регулировать в широких

пределах

химический

состав

что

при

де й ств и и эта величина в

раза по

3--4

имп уль сном

2-3

во з

раза выш е, чем

при непрерывн ом изл учении . Однако сл едует с вар ка

является

кГц и

0,4.. . 1

мс глубина проплав

термического КПД процесса проп лавления при

сварке целесообразны флюсы в виде обм азок.

л азер но й

ИМ

сравнению с непрерывным режимом . Оценка

учитывать.

приемом при

имп ульсов

20 .. .50

л е н и я может быть увеличена в

используют при дуговой сварке. При л азе р н о й Важным тех н ол о ги ч ес к и м

испол ьзов ан ие

стык ,

что

треб ует высокого

имп ул ьсно-перио дическ ая

то ч ного

н аведения

качества

п одготовки

л уч а

на

стык уе

мых кромок и обеспечивает м ал ую с кор ость сварки ,

усту п а ю щ у ю

в

несколько

раз

с ва р к е

непрерывным изл учением .

Повышение

шва,

э ф фе кти в н о сти

сварки

не

обеспечивая требуемые свойства сварных со

прерывным

единений, исключить такие де фе кты , как не

осциллирования сфокусированного лазерного

равномерность шва ,

горячие

проплавления, и

холодные

поры

трещины ,

излучением


за

счет

в

корне

излучения . В это м способе сфокусированный

а

также

луч

снизить требования к точности сборки детал е й

периодически загл убляется

в

сварочную

ванн у вследствие колебания фокал ьной плос кости относительно поверхности образца. С уть

под сварку.

Лазерная сварка с присадкой вып олняется

этого способа л азе р н о й сварки состоит в то м .

тем и же приемами , что и дуго в ая . Особенность

что

за кл юч а етс я


фрон та плавления и

мм) и точной

стенке канала проплавления глубина проника

в


проволоки малого диаметра подаче ее под л а з е р н о е

« 1,0

изл учение с

помощью

наиболее л я ютс я

сварке

с

глубоким

распространенными

неравномерность

у в ел и ч е н и и

скорости

испарения


на

передне й

ния и злучения в матери ал увеличивается . По высить скорость перемещения фронта плавле

спец иальных механизмов.

При

при


ния

де ф е ктам и

сти мощности на передней стенке канала . Од

проп лавления

яв

корня

и

нако

испарения

при

мож но

увеличением

фиксированном

положении

п лотно

фокуса

шва и наличие полостей по высоте проплава .


Увеличение скорости сварки при несквозном

л е й с углубл ен и ем канала плотность м ощности

проплавлении приводит к снижению пикообра

снижается по его высоте , за счет ч ег о и у м е н ь

зо ван ия в корне шва . Уменьшение пикообразо

шается скорость перемещения фронта плавле

вания

и

пористости

в

шве д о сти г а етс я

нением лазерного луча от вертикали на

повер хности

свариваем ых

дета

откло

ния и испарения в глуб и н е канала . Необходимо

15... 170

создать такие условия , чтобы плотность мощ

по направлению движен ия луч а. При сварке с о

ности

сквозным про плавлением неравномерность про

янной по глубине канала , способствуя ув ел и

плава можно устранить

выводом


на остающиеся или удаляемые подкладки .

л аз е р н о го

изл учения

оставалась

п осто

чению скорости движения фронта, а следова тельно , и глубины проплавления. С это й целью

ЛАЗЕРНАЯ СВАРКА


осциллирование

сфокусирован

429


материала.

При

это м

способе

ного излучения п о высоте канала . Для это го

обеспечиваются п овышение глубины проп л ав


л ен и я на

спец и аль н ые

м е х анические

и ли

30 . ..40 %

и з н ач ител ь н ая стабил и за

пьезоэлектрич еские сканаторы фокусирующей

ция проп лавления , что явля ется важным фак

системы (линзы или объектива ), обеспечиваю

тором , в особенности при сварке снесквозным

щие

проп лав лением.

о

варьирование

...150

Гц с

частоты

амп литудой

в


колебания,

равной

толщине свариваемы х детал ей .

Осциллирование сфокусированного излу чения обеспечивает при сварке б ольщей части конструкци онных материалов ( стал е й , алюми

ниевых и титановых сплавов) у в ел и ч е н и е глу бины проплавления н а

40 %. Ширина шва при этом возраста ет на - 30 %, а коэффициент фор мы шва увеличивается на 10 .. . 15 %. Одновре менно с эти м эф ф ектом осuи лл ирование сфо кусированного

излучения

уменьшает

колеба

ния глубины проплавления и ул у ч ш ает форми рование шва , в том числе и его внешний вид .

Осцилпирование существенно

мический КПД : на

повышает тер

п о сравнению с

60 ... 80 %

об ще п р и н ято й с хемой лаз ер н о й сварки с неиз

менным по

расположени ем

отношению

к

фокуса


и злучения


детал е й.

Э ф фекти в н о сть быть зо н у

увел и ч е на

пропл авления

подачей


сварки д о п ол н и т ел ь н о г о

определенным

может

давл ен и ем .

потока

газ а

в

под

Дополнительный

поток влияет на пара метры плазмы в области взаимодействия излучения с матери алом и на ги дродинамические

пр оцессы

в

канале

про

п лавления. При этом в качестве до п ол н и тел ь

ного од и на ково э ф ф е кти в но можн о использ о

Эффективность лазерной быть

повышена

совмещени ем

точника нагрева с д ру ги м и,

сварки

может

л азе р н ого

ис

менее д о р о госто я

щими источниками теплоты. Ряд исследовани й

выполнен по л азер но-дуговой сварке . С уммар ный э ф ф е кт проплавления при этом оказывает

ся

выше,

чем

сумма

э ф ф е кто в

во здействия

каждого источника в отдельн ости. При мощн о сти дуги, сопостав и мо й с мощностью лазерно го излучения , достигается м аксим альны й эф

фект. В ча стн ости , скорость с вар к и при это м может быть повышена в несколько раз . Следу ет

отметить

э кон ом и ч н ость

лазерно-дуговой

сварки по сравнению с лаз ерн о й, та к как п о вышение э ф ф е кти в н ости процесса с вар к и до стигается тельно

до п ол н ит ел ь н ы м

деш е в о го

введением

источника

от нос и

э н ер г и и

в

ви де

эл е ктр ич ес ко й дуги . Необходимо усилить вни мание к разработкам и исследованию процес сов сварки , основанным на с очета нии л азе р н о го источника те пл от ы с д ру г и м и

-

д е ш е вым и и

ме нее де ф и ц итн ы м и. Такое сочетание может обеспечить тельных

сохранение

сторон

и

ус ил е н ие

л аз е р н о г о

п ол ожи

процесса

сварки

(высокая степень концентрации энергии , отсут

ствие вакуумных камер и др . ) наряду с увел и че нием энергети чес ко й эффе кти в н ости и улуч ш е нием технико-экономических показателей . Повышение э ф ф екти в н ости п ро пла вле н и я

вать любой газ : в частн ости, аргон обеспечива

при л азер н о й сварке возможно за счет соответ

ет тот же эф фе кт, что и гелий . Э ффе кт увели

ствующей подготовки поверхности

чения глубины проплавления дости гаетс я при

свариваемых деталей. Энергетическая э ф ф е к

оптимальном

тивность

д а вл е н и и

и

расходе

до п ол н и


л азер н о го

и

кромок

изл уч е н и я

тельного газа . Последующее увел и ч е н и е рас

увеличивается

хода

приводит

че ских эл е м е нто в , препятствующих иони за ции

шва ,

появлению

к

ухуд ш ен и ю

в

нем

форм ирования

крупных

пор ,

раковин .

ствие факела .

жи дкого металла, процесс сварки может перей

нанесении

ти в процесс ре зки .

л ей

применением тел ьн о го

спос о б

лаз ер н ой

импул ьсн ой

газа ,

сварки

пода ч и

обес п еч и ваю щи й

с

допол ни

п овышение

в з о ну сварки

хими

и снижающих тем самым э кран и ру ю щее де й

Еще больший расход газа вы зовет выдувание

Разработан

введением

на

перед

с оде р ж а щ их

Этот

эффект достигается


сваркой



эл е м е нт ы

с

н изки м

при дета

покры гий,

п отенци ал ом

иони зации ( кал и й, натрий). Специфические особенности процесса л а

эф фе кт и в н ост и проплавления при сварке. Ха

зер н о й

рактер

концентрации э н ерги и, высокой скорости свар

изменения

ремещение

глуб ь

расх ода

п л азмы

канала ,

а

с

газа


сварки ,

заключающиеся

в

большой

в

ки , малом объеме сварочн ой ванны , выс окой

при поверхн остн ой

с корости кри сталли зации м еталла шва, обеспе

поверхно сти

разви тие

пе

изделия

пл азмы о гра н и ч и вается н аличи ем постоянной

чивают

составляющей газов ого

странственных положениях . Это с ущественно

частота

подачи

газа

п ото ка.

зав и с ит

от

Оптим альная мощности

ла

зер н ого излучения, скорости сварки и свойств

во зм ожно сть сварки

расширяет технологические

иесса л аз е р н о й сварки .

в р азличны х


пр о

про

Глава

430

СВАРКА КОНЦЕНТРИРОВАННЫМИ ИСТОЧНИКАМИ ПИТАНИЯ

6.

б .З А. ТЕХ НОЛОПI ЧЕС КIIЕ ОСОБЕ Н НОСТII

л а и малой протяженности з о н ы термического

ЛАЗЕРНОЙ СВАРК" РАЗЛII Ч Н ЫХ

влияния не происходи т раз упрочнения

КОНСТРУКЦIIОННЫХ МАТЕ Р ИАЛОВ

н а уча

стке отпус ка .

В н астоя щее время отработана техноло

Ре ком е ндуются высокопроизводительные

гия лазерной сварки металлов малых и средних

реж и м ы лазерной с варки на больших скоро

толщин до

стях (У еВ =

1О

мм . Од нако широ кое пр и менение

л азер н о й сварки в ряде случаев сдерживается из-за соображений э к о н о м и ч ес ко го характера . Стоимость технологических лаз еров пока еще

д остаточ н о высока , что требует тщательно го выбора области применения л азер н о й сварки . Перспективны дл я л азер н о й с в ар к и такие слу

чаи, когда применение традиционных способов сварки

не

дает

те хнически

желаемых

невозможно .

результатов Лазерную

л и бо

сварку

можно рекомен довать к применению в целях:

получения

прецизионной

ц ии , форма и размеры которой п рактически не


сварки

как


за

счет

з а кл ю ч и тел ь н о го

про

цесса без последующих операций прав ки либо механической обработки для дости же н и я тре буемой то ч н ости; та к

как


процесс

произво

Механические

нений

из

свойства


соед и

ни зколегиро

ванных сталей , вып олненны х лаз ером, доста щ ва с основным метал лом п р и высоки х з н а ч е

ни ях пластичности и ударной вя зкости . Такие с варке всты к металла сравнительно небольшой

толщ ины (о = 17ГС

п роход

3... 6 мм) . П ри лазерной сварке 15... 20 мм за оди н

толщиной

получена

равнопрочность

основ

вязко сти.

Конструкционны е средне- 11 высокоугле родист ые ,

а

также

0,45 %

легирован ные

стали

стали ,

содержат

0,26...

С и широко исп ользуются дл я из гото в

ления сварных конструкций . Вы сокоуглероди отли чаются

н ого трад иционного способа дугово й с в ар ки ;

шв а

ному металлу при высоком з н ач ен и и удар н ой

стые стали включают в себя плохой

0,46 ... 0,75 %

свариваемостью

и

С,

редко

при м е ня ются в сварных конструкциях . Конст

сварки крупногабаритных конструк ци й

рук ц и о н н ы е

малой жесткости с труднодоступными швами,

марное

при этом в отличие от электро н н о-луч е вой свар

пределах

ки не требуются вакуумные камеры ;

л ег и р о ва н н ы е

со держание

Для мате

риалов , в то м ч и сл е разнородных .

и зготовлении

стали

имеют

легир ующих

сум


в

2,5 . .. 1О %. сталей

этого

кл асса

х а рактер ны м и

особенностями при сварке являются о бразова ние з а кало ч н ых стр укт ур

Кон струкционные низкоугл еродисты е 11 При

и

точно высоки . Обеспеч ивается равнопр оч ность

превышает ск орость н а и б ол ее распростране н

низколегиро ванны е стал и .

сварны х


на скоростях ~3 5 мм/с, что в несколько раз

с о единен ия тр удносв ариваемых

горя

по сравнению с ду го

во й сваркой .

Среднеуглеродистые

существенного д и т ел ь н о с т и,

холо дных трещин

стали

з н а ч ит ел ь н о го упрощения технологии

сварных

и

сопротивление образованию

высокие показатели д о с т иг а ю т с я не т ольк о при

конструк

должны изменяться в результате сварки ;


чих

мм/с ) , обеспечивающие по

30 . ..40

в ыш ен н ое

ческого

влияния,

шениям ,

в

склонных

возможнос ть

шве и зо не т ер ми к

хр упким

в о зникновения

р азр у

г оря чих

сварных конструкций получи ли ши рокое рас

и

пространение

с

пор в металле шва . Многолетни й опыт из го

С и низкоуглеродистые

то влен и я сварных конструкций и з рассм атри

низкоуглер одистые

содержанием до

0,25 %

низколегированные ма рное

стали,

со держание

: 30

мм/с) .

при лазер н ой

про исходит благоприятное

изменение

ЛАЗЕРНАЯ СВАРКА

структуры,

нения

сварного

соеди

образованию холодных трещин

сопротивляемость

имеет

431

б ыть также с в яза н с металл урги ч еско й оч и ст кой и дегаза ц и е й переплавленного металла.

Вы сокол егиро ванн ы е

высокие значения .

В сварных соединениях у гл ероди сты х и

содержат более

1О %

стал и .

Эти

стал и

л е ги рую щи х эл е менто в .

л е гиров ан н ы х з а кал и ваю щи х ся сталей образу

Широко распространены в сварных конструк

ется шов с литой структурой и химическим

циях аустенитные высоколегированные ст али и

составом, как правило, отличным от основного

сплавы, в которых содержание основных леги

металла.

Механические

свойства

отдельных

рующих эл ем е нто в

< 18

и

няться дл я одно го и того же метал ла в з а в и с и

ние

л еги рую ш и х

мости

55 %.

з о н сварного с оединения

от

исходной

в

целом

структуры ,

мо гут изме


состава присадочной провол ок и , режима с в ар

ки

и

последующей

термической

обработки .

В случае сварки стали в состоянии отжи га ми определяется

прочност ью

основно го

металла , при сварке предварительно упрочнен

ной закал ко й стали

-

-

хром а и никеля об ы ч н о

соответственно , а обшее с одержа эл е м е нто в

может

дост иг ат ь

Главн ой особенностью с варки эти х ста

л е й является с клонн ость к о бр азов ан и ю в шве и ОШ З горячи х тре шин , с в язан ных в ос но в н ом с формированием круmюзерннстой структуры.

нимальный предел прочн ости сварного соеди нения

10 %

В ажн ейш и е

м ероп р и яти я,

п овыш ающие

с опротивляемость стали это го типа образова нию г орячи х трещин , сл еду ю щ и е :

прочностью з он ы отп ус

применение методов сварки , с п ос об

ка, а при сварке стали с последую шей упроч

ств уюших измельчению кристаллов и устране

ня ю ще й

нию стол бч атой структуры ;

терм и ч ес кой


-

обработкой

сварного

прочностью метал ла шва .

Лазерная св арка обеспечивает повышен ные механические свойства с вар н ых соед и н е

ни й.


особенн остью

является

м и н и м ал ьн ое разупрочнение в ОШЗ термоу п рочненны х сталей. В частности , предел проч ности сварны х соединений и з терм оуп роч н ен

ных

сталей

л азер о м , на

12Х2Н4А ,

12... 15 %

18xrT,

выполненных

выше, чем при дуго во й

сварке .

Высокая

прочность

соединений,

ченных л азерн о й сваркой

полу

из тер м оуп р о ч не н

ны х сталей , также свя зана с эф ф е кто м у п ро ч нения « мягко й п роспо и к и» . KUH Тi:lKTHUt: у п р о ч

нение

последней

форм ирова ни и

наиболее

св арны х

не нных лазером .

вероятно при

соед и н е н и й,

В это м

де

вып ол

сл учае мягкая ото

жжен ая з о на, имеющая миним альный размер

п о лучение

и сходи т

по

основному

нер а зупрочненном у

стр укту р е

шв ов

н е к от о

с н и жение

содержан и я

п р им есей

в

швах , образуюших ле гко пл а в ки е э вте кти к и .

При м ен ение лазер но й с в арк и во многих случая х позволяет р еал изов ать указ ан н ы е усло

вия и и сключить горячие трешины. При лазер

ной сварке стал и характеризуется

1 2Х 1 8Н 1ОТ структур а шва мелкодисперсностью ,

вый состав сварного шв а содерж ит

фазо

10... 20 %

О -ферри та в отл и ч и е от ос н о в н о го металла и в составе шва сод ер ж итс я п ониженное к олич ест

ва орегигьг« прll.\fС\........~·..i l. Прочггосгь соариьп,: со

един ений и з это й стал и н аходи тся н а уров не основно г о выш е

метал ла ,


а

п ласти чн ость

по н и жен н ого

неск ол ьк о

соде ржа н и я

неметаллически х включений. Для изготовления ответст вен н ы х св арных

по сравнению с ду гово й свар кой, уп р оч н яется в процессе де ф ор м и р о ван и я и разрушение про

в

рого количеств а О - ф ерр ита ;

конструк ций

широкое

мартенситно-стареющие

применени е

н ах одят

коррозионно -сто йкие

стали . Высокая прочност ь в сочетании с х оро

металлу .

Ударная вязк ость сварны х соединений и з

шими

пластичностью

и

вя зкостью

в эт и х

ста

стали 12Х2Н4А в зон е шва, н а л и н и и оплавле

лях дости гаетс я при ф ор м и ро ва н и и высоколе

ния и в зо н е з а кал к и пр и лазер ной сварке с у

ги рова н н о й


матрицы,

выш ает уд а р ную вя зко сть осн о в но го м еталл а .

сть ю, и п осл еду ющем у п роч нен и и это й матр и

В зо н е отпус ка удар ная вя зкость л азерных

цы

и

дуго в ых с варны х с оед и н е н и й п р и бл из ител ь н о

в

обл адаю ще й

мартен ситной

шественно выше, чем при дуго во й , и даж е п ре

процессе

бол ьш ой

д и с п е р с и о н н ог о

пл асти чно т в ерде ни я

-

с т арения .

пластически х

С ва р н ы е соединен ия из эти х стал е й , вы

с в о й ств и ударно й вязкости сварных соедине

полненные дуговой сваркой, с клонны к корро

ний, выполн енных лаз ером, в ос н о в н ом о п ре

з и о н н о му

д е л я етс я

ной коррозии в атмосферных условиях вслед

один ако ва .

Высокий

значите льным

уро ве н ь

и змельчением

вторич

ной структуры металла шва и ОШЗ, но может

ствие

растрескивани ю

совпадения

области

и

межкрис т ал ли т

де й ств и я

растяги-

6. С В А Р КА

Глава

432


вающих остаточных напряжений с уч асткам и

ционных

выпадени я карбидов хрома по границам зере н

промыш ленности .

цифику .

сварки

в

различных

отр а сл я х

Сварка алюминиевых сплавов имеет спе

в виде сетки и вторичного твердения метал л а в зо н е те р м и ч е с к о го влияния .

Особенностью


Алюминий

интенсивно

окисляется

при температуре плавления и выше . Оксидная

мартенситно-ста

реющих сталей является также склонность к

пленка обладает высокой тем п ературо й плав

образованию холодных трещин . Важным об

ления

стоятельством является то , что л аз е р ная сварка

плавляется . Эта пленка характеризуется высо

повышает сопротивляемость сварных соедине

кой адсорбционной способностью к

ний

парам

из

трещин

эти х

сталей


в сопоставлении

холодных

с дуго в о й

сваркой.

К) и в п роцессе сварки не рас

(>2273

воды,

газам

и

что при во ди т К появлению в сва

рочной ванне газов и различных н есп лошно

Сварные соединения из мартенситно-старею

стей . Частицы окси дной

щих

с в ар ко й,

дать в ванн у, образуя оксидные включения в

механическими

швах, снижающие свойства с варных соеди н е

соединениями ,

ний. По этому необходимо разрабатывать спе

сталей ,

обладают

полученные

более

свойствами

по

л азер н о й

высокими сравнению

с

выполненными дуго во й сваркой .

Характерные

режимы

ц иальные


ла

высоких


прочности

свойств сварного

и уда

ок ислен ия .

сочетан ие в ы с о ко кач естве н н о го формирования хорошей технологической

по разрушению

лению пленки и защите металла от повторного

зер ной с варк и некоторых сталей обеспечивают шва,

мероприятия

пленки мо гут попа

При

сварке


сплавов

воз

и

можно образование пор , источником которых

со

является водород, хорошо растворяющийся в

единени я (табл. б.4) .

алюминии при температуре плавления . Повы

б.4 , оптим альные

шенной склонностью к пористости обладают

режимы сварки сталей обеспечиваются срав н и

при сварке алюминиево-магниевые сп лавы , так

Как следует из табл .

тельно

скоростями

как магний увеличивает растворимость водо

сварки. При этом мощность лазерного излуче

высокими

рода в алюминии . Для уменьшения пористости

ния может быть ориентировочно подобрана из

используют рациональную обработку поверх

усло вия

1

кВт на

(80 . . . 120

1

м/ч )

мм толщины свариваемой

ностей перед сваркой с целью удаления влаги, адсорби рованной по верхностью металла и вхо

детали .

П редставл е н н ы е в табл. б.4 режимы да н ы

дящей в состав оксидной пленки в виде гидра

для стыковых сварных соединений , но в пер вом дл я

приближении углов ых,

их

ти рованных оксидов .

можно использовать и

та вровых,

проре зных

и

П ри сварке алюминия и его сплавов, не

упрочняемых термообработкой, в ОШЗ наблю

д р уг и х

видов соединений.

даются

Ал ю м и н ие в ы е спл авы . Эти сплавы об

рост зе рна и

вызванное

ладают малой плотностью, высокой удел ьн о й


прочностью и высокой коррозионной стойко

ской

стью . Они п рименяются в качестве конструк-

разупрочнение.

6.4.

некоторое разупрочнение,

снятием

нагартовки .

сп лавов ,

обработкой,

в

При

сварке

упрочненных термиче

ОШЗ также

происходит

Характерные режимы непрерывной л а зе р н о й сварки стале й Стали

Малоугл еродисты е,

h,MM

Р,кВт

У СВ ' м/ч

F.CM

!1F. мм

низколегированные

3,0

3,1

110

12

1.5

л е г и р ова н н ы е

2,0 3,0 3,0

2,8 3,2 3,3

100 100 110

12 12

1.5 1,5 1.0

5,0 2,0

5,0 2,5

75 100

15 1б

1,0 1.0

3,0

3,5

80

50

1.5

(Ст3,17ГС) Среднеуглеродистые, (Ст35,30ХГСА)

В ы с о кол еги р о в ан н ы е , аустенитные

(l2X18H 10Т) В ы с о к ол еги р о в а н н ы е ,

мартенситно-

1б

стареющие (08Х 15Н5Д2Т) у сл о в н ы е фо куса.

о б о з н а '1 е н и я

:Р-

мошность луча;

F-

фокусное расстояние;

!:J.F -

за гл убл е н ие

ЛАЗ ЕР НАЯ СВАРКА

Алюминиевые

сплавы

ха ра ктер изуются

ко й

433

л аз ерн ой

с вар к и

ал ю м ин и е в ых

сплавов

в ысокой те пл о про в од н ост ь ю, вследствие чего

является н аличие п орогов ого ур о в н я мощно сти

дл я их сварки требуется б ольшее количество

лазерного

э н е рги и , чем дл я стале й. Бл а годаря высокому

плавление при с вар ке . Н а при мер , для с пл ава

з н ач е н и ю к о эфф ициента л и н е йн ого расшире

АМг6

мощность

ал ю м и н и е в ы е сп лавы при св ар ке характеризу

2,2 кВт 1,5. ..2,0

ются

ния

ния

и

низком у

з н ач е н ию

з на ч ител ь ны м и

модуля

у п ругости

остато ч н ы м и

дефо р м а

и злучения,

обеспе чивающего

СО 2 -л азера

сраз у

дает

на

гл убин у

пр о

уро в н е

2. ..


мм. При меньшей м ощности и злуче


вообще

отсутствует .

Это

циям и , прев ос х одяшим и деформаци и сварных

свя зано с сочетанием в ы сокого коэффициен та

конструкци й из сталей .

отражения

Применени е тр и р о ва н н ы х

лаз ер ны й

дл я

сварки

и сто ч н и ко в

или

высококониен

э н е рг и и,

эле ктрон ный

луч,

пол уч ения

ал ю м и н и я

н а дл и н е

волны

с высокими тепл о п ро вод н ость ю

и

теплоемко стью ал ю м и н и я . С н агревом п овер х

м н огом

ности ал ю м и н и я до тем п е ратур, близ к их к тем

пературе плавл ения ,

уст р а н яет рассмотренные тр удности .

Для

(0,97)

мкм

как

та к и х

во

10,6

вы сококачественного

р ез к о

снижается

и

ко эффициент отраже н и я происходит

ин тен сив н о е

св арн ого с оедин ения прежде всего необходима

проплавление м атер иала с образо ва н и ем п аро

т ш а тел ь на я

газового

зер н у ю

п од гот ов к а

сварку .

п ов ер хн о сти

Предусматривается

п од

ла

удал ен и е

кан ала .

мощности

Последующее

и злучения

при во дит

ли нейному

рикаты при ко нсервации, с последую шей ме

ния . Следует отм етить , что указа н ный п орог

хан и ч ес ко й

мощности за в и с ит от свой ств излуч е н ия, сте

о браб откой

торио в


25 .. .30

мм по всей дл и н е соедин ения травлени

ем в ра створе дую щи м НNО з .

50

г

NaOH

ос в етл е н и ем После

промывают

в

горячей

1

детал и

воде .

раств оре тщательно

Очищенная

по

фокусировки,

толщины

проплавле

пластин ы ,

со

стояния ее поверхности и скорости сварки.

Благоприятная

л воды с после

3 0 % - но м

травления

в

в

пени

глубины

увеличе ние практически

жировой смазки , которой покрывают полуфаб

кромок . П ленку о кс идо в уд ал я ют н а ширину

возрастанию

к

форма шва с миним ал ь

ным размером распл авл енно й з о н ы обеспечи вается оптими зацией режимов лазер но й св ар

ки . Пр и этом требуется получить необходим ую

верхно сть сохраняет свои свойства в течение

геом етр ию шва : занижение

трех-четырех

ширин у верхней Ь и корнев о й Ь , частей шва .

д н е й.

Непосредственно

перед

k,

провисание

k\,

сваркой соединяемые поверхности необходимо

Занижение и провисание шва обычно задаютс я

за ч и сти ть шабером до блеска . Такая подготов

техническими

ка поверхности п озволяет избежать образова

изделиях они не долж н ы превыш ать

ния дефекто в при сварке, в перв ую оч ередь

щины матери ала . С оотношение ширины верх

условиями,

на

ответственных

1О %

тол

ней и корневой частей шва оптимально при их

п ористости и окси дны х включений. При сварке алюминиевых сплавов надо

равенстве .

При л азер н о й

обеспечить пол н оценн ую защиту шва от окис

сварке та кая форма шва

ле н и я. Из известных методов за щиты, приме

обеспечивается на скоростях сварки

няем ых при сварке, наиболее эффекти в н о й дл я

(рис .

алюминиевых сп лавов является газовая защита .

щиной о = 2,0 мм дости гается проплавление с

Применение флюсо в традиционных составов


не дает положительны х результатов . Возмож

ширине шв а

6.20).

>22

мм/с

На пластине из сплава АМг6 тол

пар аллельными

-2

кромками

при

мм, за н и же н и е и прови сани е

но, этот метод за щ ит ы найдет прим енение по

шв а находятся в до п усти м ы х пределах . С у в е

сле

личен ием мощности излучения и глубины про

р азработк и

соответствующих

составов

фл ю со в.

п лавления ширин а шва увели чивается не значи

Макси м ал ьн ая высокое

качеств о

глубина шва


обеспечиваются

и

при

тел ьно . Дуговыми методами с в ар к и получить такую форму проплавления невозможн о .

з а щ ит н о г о

Оптим альные режимы свар к и излучением

газа, причем обя зател ьна за щита шва с обеих

С Оглаз ера ал ю м и н и е в о го с пл ава представл е

сторо н. В целя х э ко ном и и до п ус кается приме

ны в табл .

и споль зовании

гел и я

в

качестве

с варо чной

в анны ,

а

дл я

нижней ,

корневой,

св а р н ы х

п олуч ения

соед и н е н и й

при оптимал ьной

указ а н н ы х в табл .

ча сти год итс я ар гон .

Ос н ову

6.5.

Пористость сварны х швов с пл а в а АМг6

нение гелия для з а щ иты только вер хне й части

в ы с о ко кач еств е н ны х

с оста вл яет

правильный

выбор пар ам етров режимов сварки . Специфи -

подготовке поверхности на

6.5

режим ах лаз ер н ой св арки

находи т ся в предел ах , до пу ст и м ых по тех н ич е

ским

условиям

изделия .

на

наи более

отв етст вен н ы е

Глава

434

6. С ВА Р КА

КОНЦ ЕНТРИРОВ АННЫМИ И СТОЧНИКАМИ ПИТАНИЯ

К ,К , .ММ Ь,Ь"ММ

;.....:-:- - - - - -----.-- --,

0,8

щелочно- земельных

метал лов ,

которые

спо

соб ств уют у в ел и ч е н и ю коэ ффициента погло щения

излу ч е н ия,

улуч ш а ю т

поверхн остную

а ктивносгь, обес печивают высокий ко эффици

0,6

0,4-

ент поверхн остного натяжения расп лава флю са .

2

Применение флюса дл я лаз ер но й

с в ар к и

ал ю м и н и е в ы х сп лавов приводи т к перерасп ре

дел е н и ю бал а н с а э н ер г и и, что свя зано с ув ел и О,

2

чен ие м п о гл ошател ьн ой сп особности и удал е

а

увеличение э ф ф е кт и в н о го КПД процесс а, сни

нием окси дной пленк и . При этом до сти гается

7

а Ри с.

ZI

14-

6.20. За в ис имость

жается граница критической плот ности мощ ности, х арактер н ая для л аз ер н ой с варк и алю

геометр и чес ких

параметро в формы шв а от скорости с в а р ки

6.5.

Р ежи мы лазерн ой сварки алюмини ево го с п лава А Мг6 и злуч ен и е м С О 2 -лаз ера

О, М М

2,0

3,0

4,0

F,CM

Уев . м/ч

2,1

90

2,3

120

2,3

90

2,8

120

2,8

90

3,1

120

чив ается не скачкообразн ое, а п л ав ное у вел и чение глуб и ны п ропл авл е н ия п р и в озрастании вводимой э н ер ги и.

М а гни евые имеющие

Скорост ь с варки

Р, кВт

мини евых спл аво в, и, таким образом , обеспе

низкой

12

вых

спл ав ов

к

с

рядом

о к исл ен и ю

ет высокую плотность, в к ае т несплав ление

В

низком у

соеди нений ,

шве имеет

причем размеры д е ндр и т о в

сварке.

Структурные изменения в з о не тер м и ч е с кого влияния при лазерной сварке происходят

раз меньше, чем при аргоно

в

труд носте й .

с

-2

кромок

с в ар о ч н ую

качеству

магниевых

образованием

раза превыш аю

шва.

сплав ов

при

в анн у ,

сварке , что

Поэтому

необходима

оксиды

прив оди т к

при

с варке

т щател ь н ая

з а ш и т а шва .

отлич а ет

значительно меньше, чем при аргонодуговой

5-6

с в язана

щую плотность металлов . В результате возни

место мелкодисперсная структура с о столбча

на участке в

при

качестве

ро й плавл ени я. Кроме того, окс ид м агния име

14

микроструктуры металла

тыми д е ндр и та м и,

в

пленки оксидов с весьма большой температу

з н ачительн о

полученных дуговой сваркой.

и с п ользу ютс я

В первую оч ер ед ь это о пределяется их вы сок ой склонностью

нений, выполненных л азерн ы м и злучением на от

м агния ,

п роч н о сть

конструкционных материалов. С в ар ка магние

М икроструктура металла сварных соеди

ся

Славы

уд ел ь ну ю

п лотности ,

попадают

оптимальных режимах ,

с пл а в ы.

высок ую

Отличительн ыми магния являются

о соб е н ностя м и

повы ш енная

с в ар к и

жидкотекучесть

его расп л ава и почти полная потеря прочности м еталл а

при

температуре

твердожи дк ог о

со

стояния. Это вызывает необходимость приме нения при дуговой с вар ке прокладок и з меди или коррозионно-стойкой стали с целью пол у

чения

удо влетв ор и тел ь н ого


шва.

Лаз ер н ая

свар ка

устраняет

у к азан н ы е

дуго в ой сварке. Размер з ер н а в это й з о н е уве

трудности

л и ч и в ается незначительно. Подобная структура

сварных соединений . Техноло гия сварки маг

благоприятна для достижения высокого уровня

ниевых сплавов

механических свойств и предотвращения горя

от сварки ал ю м и н и е в ы х сплавов . Перед свар

ч и х трещин.

кой соедин яемые кромки следует протравить

Для п о в ы ш е н и я эффективности процесса

и

обес п е ч и вает

вы сокое

принципи ально

не

качество


и ли з а ч и ст ить шабером до бл еска. Применение

в последние годы разработан метод л азер н о й

л аз ер н о го

сварки алюминиевых сплавов по слою флюса .

формирование швов при сварке на ве су , Т .е . в

В состав разработанных флюсов для сварки

отличие от дуговой сварки не требуется при

излучением СО2-лазера алюминиевых спл авов

систем Аl

- Mg

и Аl

- Mg - Li

в ключены гра

фи т, порошки металлов , фториды щелочных и

и злучения


хорошее

менение подкладок . Это з н а ч ител ь н о у п р о шает т е х н ол о г и ю


сварных

ци й , особе нно крупногабари тных.

констр ук

ЛАЗЕРНАЯ С ВАРКА

В ыс окока ч ественн ое

формирование шва

435

Концентрированные

источники

нагр ева ,

обеспеч ивается сваркой на оптимальных ско

таки е как эл ектр он н ы й и лаз ерный лучи , п о

ростях

зволя ют ос ушествлять сварку с ми ним ал ьн ой

в ди а пазо н е

мошность ния

чем

на

дл я

указанных

для

16... 35

получения

ск оростях

алюмини евых

представлены

м м/с . Требуе мая

полно го

режимы

пр о п лав ле

неско лько

сплавов.

В

лазер но й

ниже ,

та бл.

сварки

6.6 маг

От окисле ния шо в защ и щают гел и ем , по в верх нюю часть в а н ны , и а рго ном,

используемым

тол ь к о

дл я

з а ш иты

нижней ,

корневой , части шва . сварных


характеризую тся отсутст в и е м кр упны х зер е н в

зоне термическо го влияния . Перех од от ос но в мет ал ла к

шое

з н ач е н и е

при

с вар ке

т ит а н а

с в а р н о му

ния происходи т с

шв у

плексн ую

шенной

т ща

обработку для

пленки :

д робе -

При м е няют ком

удал ен и я

или

газонасы

п ес коструйн ую

обраб отку с п оследующими химическим тра в и

промывко й .

Х оро шее

формирование шва обеспечивается подгонкой свариваемы х деталей и строгим собл юдением д о пу с т и м ы х заз о ро в ме жд у кр о м к а м и .

в з о н е с пл а вле

п л авн ы м изме н е н ием струк

Боль

имеет

тельная подготовка свариваемых кр омок фре

лением, осветлением

Микроструктуры

ного

нию перечисленных выше трудн о стей .

зерованием л и бо то ч е н и ем .

ниевого сп лава.

да в а е м ы м

по гонной э н е р ги ей и спос обств у ют п реодол е

Выс окие сварных

э кс плуатац ионны е


могут

с войст в а

быть

получен ы

туры от д вух ф аз н ой, характерной для о с н о в н о

л и ш ь при т щател ь н о й защи те зон ы ш ва. При

го металла , до и гольчатой в сварном шве .

лазерной сварке деталей и з т итанов ых сп л аво в

Благоприятная структура и выс ококаче ственное

фор мирование

х орош ую

стойкость

к

шв а


образо в а нию

горячи х

трещин , возникающи х при дуго в о й сварке маг

ниевых сплавов . Механические свойства свар ных соед инений , выполненных лазерн ы м излу чением , находятся на уровне о сн овно го метал ла .

Т ита н о в ые сплав ы . Эти сплавы находят широкое

ных


дл я

и з г отовления

свар

конструкций самого разн ообразн ого на

з н ач е н ия, характеризуются сочетанием малой

плотности с в ы с о к о й п рочностью И коррозион ной стойкостью.

Ос новная трудность при с варке титан а и его с пл а во в за кл ю ч ается в чрезмерной хи м ич е ской активности металла при высокой те мпе

ратуре и особенно в расплавленном с остоянии

по отно шен ию к газам (кислороду и водороду). Повышенное содержание в

шве и

основном

металле примесей внедрения (газ ов), в первую о ч е р ед ь

водоро да ,

увеличива ет

с клонность

с вар н ы х соеди н ен и й и з тита но в ых с пла в о в к образованию

холодных

трещин ,

Кроме

того,

необходим о за ш и шать их как с верхне й , так и с нижней стор оны. П р и этом обязательно следу ет з ащи щ ать не тол ько свар оч н у ю ва нну , но и

остывающие уч астки металла ш в а и ОШЗ д о


773 ... 673

К , что обеспеч ивается

испо ль зованием соп ла с до пол н ител ь н ы м

хв о

стовиком дл я подачи з ащитного газа . Дл я за щ ит ы

з о ны

с ва р к и

применя ют

ин ер тн ы е

газы

выс окой степени чистоты или бес к и сл ород н ы е фторидно-хл оридны е флюсы . Для за щиты п о верхности

шва

и

плазмоп одав лени я

с л ужи т

гелий , а дл я за щиты остывающей п оверхности шва и его корня можно исполь зов ать а рго н .

Рекомендуется сварку

ти тановы х

скоростях

сти

(>25

выполнять сплав ов

на

мм/с). При уменьш е нии ск ор о

увел и ч и ваетс я

ширина

шва,

неблагопр иятные структуры , роятн ость

ми

и

лазе рную пов ыше н ных

образу ютс я

повышается

н а сыщения мет ал ла вредн ыми

возрастает

склонность

к

ве

г аза

образ овани ю

хол одных трещин

Режимы л аз ер н о й сварки некоторых ти

тан о в ы х сп лавов представлены в табл.

6.7.

титановые сплавы проявляют склонность к рос ту з ер н а при нагреве до высоких те м п ер атур .

6.6.

6.7.

с плавов и зл уч ени ем C Oz-лазе ра

Режи мы ла зе р ной с в а р к и ма гни евы х

сп л ав о в н е пр ер ы вн ы м излучением

Р ежи м ы л азе р н ой с ва рки тита нов ых

М атери ал

C Oz-л азе р а Матери ал

ИМВ -2

МА -18

8 ,ММ

Р, кВт

Уе в, М/Ч

1,8

2,0

100

1,2

2,3

130

4,0 1,2

2,0

36 130

F ,CM

ВТ-6

ВТ- 2 8

11,2 ПТ-3В

8. м м

Р, кВт

Уев, м/ч

F .CM

80

30

3,0

3,0

5,0

4,0

2,0

4,0

160

23

3,0

3,3

95

15

160

50

95

15

4,0 5,0

4,0

Глава

436

6. СВАРКА

КОН ЦЕ НТРИРОВАННЫМИ ИСТОЧНИКАМИ ПИТАНИЯ

Дл я пов ыш ения э ф ф екти вности

Высокие скорости лазерной сварки раз

генера

личных конструкционных материалов обеспе

ции

чивают

боль ши нстве СО 2-лазе ро в используется газовая

повышенные

скорости


и

приводят к большей д и с п ерс н ости металла шва

излучени я

смесь

с

молекул

различным

углекислого

п р оцентным

газа

в

содержанием

и значительному измельчению зерна в ОШЗ .

д иоксида

Благоприятные условия кристаллизации, мел

азота в р абоч ую газо вую с месь способствует

углерода,

азота

и

гелия .

Доставка

кодисперсная структура, высокая тех нологиче

усилению ген ерац и и и зл уч е н и я , а гелий в ос

ская прочность при л азе р н о й сварке способст

новном

в уют получени ю более высоких механических

время генерации вследствие высоких теплоем

свойств сварны х соединений по сравнению с

кости и теп лопроводности , понижая тем самым

други м и способами сварки.

общую температуру раб оче й смеси .

у ста н о вл е н н ы е з а ко н ом ер н о сти лазер ной

интенсиф иц ирует

Газо ву ю

смесь

отвод

те плоты

воз б ужда ют

во

эл е ктр и ч е

сварки показывают, что да н н ы й процесс пер

с ким раз рядо м . Электри ч ес кий К ПД электро

спективен

разряд н о го СО 2 -лазера составляет

дл я


сва рных

конст

рукций . Тенденция р азвития лазерной тех н и к и и техн ологии ,

ние

постоянное их

стимулируют

которая

развитие


совершенствова

л азер н о й

сварки ,

конкурентоспособной

в

ро в для увеличения эффективности исп ользо

вания рабочей смеси необходимо поддержи в ать е е тем пе р атуру н а оптималь ном

смесь охлаждают л и бо по О БОР УДОВАНИ Е ДЛЯ

ди ф ф уз и о н н ы м охлаждением рабочей смеси

ц и р куля ци е й р аб оч ей с меси с целью замены

н агр етых объемов (С Оглазер ы ным охлаждением

л аз е р н ы х

технологи

ческих устан о в о к. В их состав входят, как пра

-

с

конвекти в

быстрая п рокачка) .

Медленная прокачка применяется в труб

Лазерная сварка в промышленности осу п омощью

-

м едленн ая про кач ка), либо непосредственной

6.4.1. ОБО РУДО ВА Н ИЕ ДЛЯ ЛАЗЕ Р Н О Й С ВА Р К И

с

принципу отвода

теплоты от разрядн о й трубки (СО 2-лазеры с

ЭЛ Е КТ РО НН О-ЛУЧЕ ВО Й, ЛАЗЕ РНО Й И ПЛ АЗМ ЕННОЙ С ВАРКИ

ществ ля ется

уровне и

н е допускать пере грева. С это й цел ь ю рабоч у ю

различных отраслях промышленности .

6.4.

5... 15 % .

В современных конструкциях СО 2-лазе

чатых

однолуч е вых

лазерах

со

сравнительно

малой мош ностью и в м ноголучевых л азерах .

вило, следующие основные у злы: т ехнолог иче

Од н ако

ский лазер , а также системы транспорти ро ва

охлаждением

ния и фокусировки и злучения; зашиты зоны

димостью из- за налич ия большого числа пово

шва ; з а кр е пл е н и я и относительного перемеще

ротных

ния л азе р н ого луч а и свариваемого объекта .

излучени я . Поэтому п ри фокусировке излуче

Сейчас находят

д ва

наиболее типа

ши рокое

п рим е н ение

технологи ческих

лазе ров :

и зл учен ие лазеров с д иффуз ио н ны м отличается

зеркал

и


многомодового

расхо

характе ра

н и я мак сималь н ые зн ач ени я плотности мощн о

сти огран ичены (104. ..5 . 105 Вт/см'). К лазе рам этого типа относятся отечест

газ о в ы е и твердотельные .

Г а зовы е лаз е р ы. В них активной средой

ве н ны е лазеры « И гла н » (Л Н -2, 5 Н М), а также

я вля ются чисты й газ, смесь нескольких газов

зарубежные модели М -400 (В ел и коб р ита н и я ) ,

или газа с парами металла, возбуждаемая элек

«Photon Soures

трич еским

разрядом ,

п ри

п ротекании

ских ре акций или в процесс е адиабати ч ес кого

ются

истечения

(> I

нагретого

газа

через

сверхзвуковое

[пс . » (С ША) .

В лазерах с быстрой п рокачкой достига

химиче

более к Вт).

высокие

По

мо щ н ости

н ап р авле н и ю

и злуч е н ия

газового

потока

сопл о. В соответствии с эти м различают газо

отно сительно эл ектродо в газоразрядной каме

вые

ры

эл е ктр о р аз р яд н ы е,

химические

и

газоди

Химические и газодинамические л аз ер ы п о ка

не

нахо дят

применения .

ши рокого


промыш ленности

и

з е ркал

резонато ра

р азл и ч а ют

п родол ь ной п ро качкой: «Латус-31

н амические л аз е р ы .

техн оло г и ч е с ко го

распростран ение

получи ли

в

э л е ктр о р аз р яд н ы е

С О 2 -лаз еры , в которых используютс я нижние

»,

лазеры

с

ИЛГН -707 ,

VFА - 500 -5000, RS- 1200-5000

и лазеры с попе

реч н ой

97 1,

ЛГТ-2 .01 ,

пр ок ачк о й : Л ГТ-2.02 ,

м од.

« Плугон- Г »

973,

820,

(ЛН-12 НО) ,

ТЛ -l ,5 , ТЛ- 5 М , ТЛ-7,5 и др . В о збужден и е, Т.е. накачка р абоч ей газо вой смеси , осушествляется

колебательные уро в н и во збужденных молекул

разрядом постоянного тока (лазеры Л Н-l,2 НО,

С О 2 дЛ Я

ТЛ - 5 М, м од .

волн ы

инфракрасного излучен ия с дл иной

10,6 мкм .

973,

R S-lOОО и др .) ; высокочастот

н ым разрядом (лазер ы

VFA- 1200; VFA-2500);

ОБОРУДОВА НИЕ ДЛЯ ЭЛ Е КТР О Н Н О-Л У Ч ЕВО Й , ЛАЗЕРНОЙ И ПЛАЗМ ЕННОЙ С В А Р К И

з

разрядом п остоянн о го тока с имп ульсной пред

4-

5

'1-

6

437

7

и онизацие й (лазеры ЛГТ-2 .0 1; ЛГТ-2 .02 ) .

На р и с . бы строй

6.21,

а, б представлена схема с

продольной

прокачкой ,

которая

ис

п ользуется в лазе р н о й технол огической уста новке дл я д ол ь н а я

с вар ки

«Л атус- З ].» .

про к ачк а с м ес и

сокой скоростью (у =

Быстрая

осу щ е с т вл я ет с я

про с

вы

м/с ) через четыре

120

п ары п арал лельны х газор азрядных трубок ; при п оследовательном сложе н и и луч е й о б щая о п

т и чес кая дл и н а активн о й

L

сред ы

1,6

=

м.

В бло ке пи тания лазе ра испол ьзуется тре х ф аз ны й

высоковольтный

н апряжения .

регулятор

Модулятор


питания

'1-

пере й ти на им п ул ьсный режим. Газев акуумная с и сте ма име ет р учн ое и автом атическое управ л е н и е, осуществ ляющее откачку и н ап у с к сме

си з а

2

мин . При это м обеспечивается поддер

{---t==:.

ж ани е д а вл е н и я в газо в а куу м но м кон туре .

С и сте м а

охл аждения

отвечает

за

опти

мальную температур у активной с ред ы и доста то ч н о низкую темп ературу узлов конструкции тех н ол о г и чес к о го

л аз е р а,

ч то

гарантирует

бол ьш о й ресурс его работы . Оптический резонатор должен обеспечи

-Lj-- -Е в

Рис.


6.21.

устойчивые

(ЛГТ-2.01 ,

мод.

973, RS- 1500),

неустой чивые (ТЛ-5М) и волноводные , близ кие по свойствам к устой ч и в ы м . Используемые

в тех нол оги ч ес к их л аз ерах резон аторы обеспе чивают

1.. .5

качес тво

и злучения

с

расходимостью

м рад. Зеркала для резонаторов изготов

л я ют из меди ,

кремния

отражения

волны ге н ер и руем о го

Система

98... 99,7 % для дл и н ы изл учения 10,6 мкм ,


упра вле ния

т и ч ес кий вывод излуч е н и я, безаварийность и

безо п ас н ост ь функционирования тех н ол о г и ч е с ко го л азера, активную стаб или зацию парамет ров ла зе рного

изл учения

и

п ар аметр ами

управ ление техно пр оцесс а

сварки.

С исте м а автом атич еск о го упра вления н а л азе ра х Л ГТ- 2 . 0 1,

RS-I000,

-

газо раз ряд на я и тех нологическ ие схемы;

б - о пти ч ес кая схем а; / - те плооб м ен н ики ; 2 - зе р кала о пти ч ес кого резон атора; 3 - а ноды ; 4 - кварцевая часть газоразрядн ой трубки; 5 - катоды (заземл ен н ы й корп ус ); 6 - керамичес кая ч асть газоразрядно й трубки ; 7 - н аправление газово го пото ка ; 8 - вывод ное о кно; 9 - вы ходящий пуч ок л азе р но го изл уч е н ия ; / 0- ве нтил ятор; // - при вод вентилятора ; / 2 - ма гнитная муфта

и д руг их материалов с

тех н оло ги ч еско го л азе ра обеспечивает автома

ло г и ч е с к и м и

Схема лазера с быстрой продоль ной

с ва р к и «Л агу с-З ]» : а

п окрытиями , гарантирующими высокий коэф фи цие нт

I ---------+---} б)

тех ноло ги чес кой уста но в ке дл я

три

т и п а оптических ре зонаторов : многопроходвые

I--=t---}

про качкой , исп ол ьзуе м а я в лазер ной

ти в н ости генерации и злучения . Практи чески в л аз е р а х

м од .

97 1

и

973

вып ол

Основные отечественных табл.

6.8,

технические х арактер и стик и COz-лазеров

а з аруб ежн ы х

обеспечивают выс окую концентрацию э н ерг и и нагрева

и

рекомен дуются

д и м о сть ю

в

с исте ме и м од .

осуществляется ми кро ЭВМ .

825

на

л азе рах

уп р а вл е н и е

исполь зования

2.. .3

мрад

в процессе сварки и

-

термообработки ; с расходимостью ~4 .. .5 мр ад во время те р мообраб отк и . Т ве рд отел ь н ые л азе р ы. ет с я

а

дл я

п р и резке, свар ке и термообработке ; с расхо

трон н ых

VFA

в

6.9. Лазеры с и злучения (1 .. .2 мрад)

л аз ер н о го и злучения в сфокусированном пятне

ных лазе рах генерация

бло ко в ,


в табл .

-

малой расходимостью

нена в виде релейной схемы и отдельных эл е к

ЛГТ-2.02 , тлг,э,

2

9

вать высокие значения э н ергет и ч ес к о й э ф ф е к технологических

--r

~----E:-Э:::3 f-- -t-E :=-3 --E-------+-~-}

по зволяет

в тверд о м

котор о г о

активном

и спол ьз уют

искусственн о го

В твердотель

из лучения осуществ ля эл е м е н т е .

сте рж н и

рубин а ,

сте кл а

из

в

к ачестве

крис талла

с при с ад ко й

в

неп р ер ыв-

в

мощ-

н е пр ер ы в -

импульс ов,

ность, кВ · А

Потребля емая

не более мощ-

Расходимость. мрад,

мм

Апертура излучен ия ,

Гц

Частота

ном режи м е , кВт

ность

Ном инальная

Параметр

м ощн ость, к В

П отребл я ем ая

мрад, не более

.А

и злуч е -

Расходи м ость,

н ия , м м

Апертура

кГц

Ч астота импул ьсов,

ном режиме , к Вт

н ость

Номин альн ая мощ-

Параметр

29...76

1,4...3

24...44

1,2...5

3

94

50

2,5

Л Н -2,5НМ

40

1,4... 1,5

19...41

-

1,5...2,5

820 - 825

27...43

2

13

1... 1,5

TLF

35

2/1,5

40/30

0...0,5

3 (2)

40

1,4

20

1,5

ТЛ- l ,5

100

1,5

50

-

6

ТЛ -5 М

20

6

45

2

МТЛ- 2

10... 100

1,5

13...35

0...25

0,5...5

RS-500-5000

8...60

-

12...28

0, 1...2,5

0,4...4

EFA-425-4000

Германия

16...64

2,0...3

15...25

1,0

1,25 ...5

VFA-1250-5000

35...10

2,0...3

20...4

1,0...5

LAC553-

Я пония

за рубеж н ых тех н ол огичес к их СОглазе р ов

30

2

45

0 .. .0,2

2 ( 1)

ЛГГ-2.02 «(Л антаю»

ЛГГ-2 .01 «(Лантан »)

отечественны х тех н ол о ги ч ес ких COz-лазеров

6.9. Х а р а ктер и ст ик и

30

-

1,2

лн-г .з нм

СШ А

971 -975

25

5

45

1

ИЛГН-707

6.8. Х а р а ктер исти к и

ОБОРУДОВАНИЕ для ЭЛЕКТР ОН НО-ЛУЧЕВО Й, ЛАЗЕРНОЙ И ПЛАЗМЕННОЙ СВАРКИ

редкоземельного

иттриевого (ЛИГ :

элемента

граната

с

алюмо

Твердотельные лазеры на стекле с неоди

неодима

мом и на гранате с неодимом генерируют из лу

неодима,

добавкой

чение на длине волны

Nd).

Принципиальная

схема

лазера представлена на рис .

тивный

элемент

между двумя з еркала м и стью

отражает

ние,

а

все

3

зеркало

твердотельного

6.22.

размещают

2

Твердый ак

в

резонаторе

1 и З. Зеркало 1 полно

падающее

является

на

него

из луче

полупрозрачным.

Оптическая накачка активной среды осуществ ляется

энергией

вспышки

4

газоразрядной

с источником питания

6.

л ам п ы

Для полу

чения более эффективного облучения л ам п у вместе с активным элементом кожух

5,

4

помещают в

2

на внутреннюю поверхность которо го

нанесено отражающее покрытие типа серебра, золота и др .

Кожух

5

имеет элл и пт и ч ес кую

форму, а лампа и кристалл размещаются в фоку сах эллипса. Этим достигаются условия равно мерного и интенсивного освещения кристалла .

Твердотельные л азер ы с активными эл е ментами в виде рубинового стержня обычно работают в импульсно-периодическом режиме

излучения с длител ьностью импульсов 10-3.. . 10-9 С на длине волны 0,69 мкм . Энергия излу чения в импульсе 10-2. .. 103 Дж при максималь ной частоте повторения импульсов

2 1О

Гц .

Твердотельные лазеры с использованием неодима

генерируют

излучение

по

схеме,

не

сколько отличной от схемы аналогичного про цесса в лазере с рубином . Генерация излучения в них создается по четырехуровневой системе,

которая

более

приемлема для

э ф ф е ктив ного

получения лазерного излучения .

Конструктивно твердотельные лазеры

с

неодимом незначительно отличаются от руби

новых лазеров . При использовании рабочих тел больших

размеров


накачки,

однородное


возбуждение


устанавливаемых

вокруг

439

ламп

рабочего

се

при

мкм и характеризу

импульсно-периодическом

нерации.

Частотный

неодимовых

лазеров

режим

режиме

ге

твердотельных

изменяется

в

широких

пределах : тах

0,05 Гц . .. 50 кГц. При низких часто (0,1.. . 1 Гц) эти лазеры способны генериро

вать энергию в де сятки джоулей в импульсе

100 мкс .

при длительности импульса порядка


особенностью

тельных л азеро в на ЛИГ : ность

генерации

режиме .

Nd

излучения

пульоно-периодическом ,

Мошность

по

0,5... 2,0

твердо

является возмож не

и

только

в

в

им

непрерывном


современных лазеров на ЛИГ

генерации

: Nd

достигает

кВт и выше. Электрооптический КПД

твердотельных л аз е р о в с

использованием лам

повой накачки активных элем е нтов

1.. .3 %.

Последние годы характеризуются высо кими

те м п а м и

тельских

и


научно-исследова

опытно-конструкторских

работ в

области твердотельных лазеров, уровень мощ ности излучения которых уже достиг

6. .. 9

кВт .

В настоящее время в СШЛ , Западной Ев ропе, Японии на рынке технологических лазе

ров по темпам роста объемов продаж мощные твердотельные


л аз ер ы

стоят

на первом месте.

Весьма перспективны разработки новых _ систем возбуждения активных элем е нтов , ко гда вместо ламп используются диоды. Это так называемые твердотельн ые лазеры с диодной

накачкой .

Конструкция

такого

лазера


более компактной и надежной в эксплуатации , обеспечивает высокий ресурс работы и значи тельное повышение электрооптического КПД до

1О %

и выше. В настоящее время освоен

промышленный выпуск твердотельных лазеров

с

тела .

1,06

ются высокой мощностью излучения в импуль

диодной

накачкой

в

широком

ди а п аз о н е

мощностей : от нескольких ватт до нескольких

I

J~ [

киловатт.

Твердотельные (ЛИГ: Nd)-технологичес кие лазеры имеют более короткую длин у вол ны излучения зера

(10,6

(1,06

мкм) в отличие от СО 2 -ла

мкм) . Это дает возможность приме

нять для фокусировки линзы из простого опти ческого стекла, в то время как для СОглазера требуются линзы из таких дефицитных мате риалов, как арсен ид галлия, германий , селенид цинка и др .

Рис.

6.22.

Прииципиальная схема

твердотельноге лазера

За счет более короткой длины волны из

л уч ен и я (ЛИГ

:

Nd)-лазера появляется исклю-

Глава

440

чи тельно

ги и

важная

лазе р ного

6. С В А Р КА

КОНЦЕНТРИРОВАННЫМИ ИСТОЧНИКАМИ П И ТА Н ИЯ

во зможность

излуч е н и я

в олоконным

системам

стоя н и я (до

100

по

на

передачи

энер

гиБКИ~1

опто

з н а ч и тел ь н ы е

последние годы обрашается все боль

8 шее

в нимание

на

разви тие

т в ерд от ел ь н ы х

л аз еро в , в особен ности лазеров с ди од н о й на

рас

м) с малым и п отеря ми. Ис

кач кой .

пользование ги бких волоконных кабелей п о звол я ет од н и м лазером и бол ее одн о врем ен н о

6.4.2. ЭЛЕКТ Р О Н Н О-ЛУЧЕ ВОЕ

оснастить до ш ести рабочих мест . При этом на

С ВА РО Ч НОЕ

О Б О Р УДОВАНИ Е никим гь

каждом из рабочих мест можно проводить са мостоятельный

технологический

8

пример сварку, резку и др.

процесс,

на

Н ауч н о- и с следо в ател ьс к и й

случае установки

торский

институт

и

монтажной

фо кус и рую шей гол овки на м ного п оз и ци он н о м

(НИКИМТ.

роботе

предп риятием

отрасли

э н е р гет и к е

п ро м ышле нности ,

э ф ф екти вн о

осушествляются

сварка ,

резка и другая об р аботка на изделиях слож ного профил я и в труд н одоступ н ы х местах без и с пол ьз ова н и я

с п е ц иал ь н о

гий

Следует та кже отмети ть, что эффектив КПД обработки материалов тв ердотел ь лаз е р о м

з а м ет но

прево схо дит

и зделий,

КПД

п оряд ка

знач ения

малые

на про извод ст во установок дл я эл е к

характеризуюшихся

исключительно

Н а этот период создана база унифициро

габаритные

ков

питания ,

пуш ек ,

мкм ) с возможностью транс

0,8 .. .0,9

эти х

ванных узлов, технических решений, источни

размеры , небольшую дл и н у волны излучения ( п орядка

Резул ьтато м

массо вого производства .

эл е ктр о о п т и ч е с к ого

30 .. .60 %,

про цессов .

н ости качеств а с варных соеди н е н и й в услов и ях

так

н азываем ые д иодн ы е л азер ы, обеспечиваюшие высокие

л ет

40

высокими требованиями к уровню и стаб ил ь

Зн ачител ьную перспектину представляет

вес ьма

атомной

э к с п е ри м е н

тронно-луч евой с варки ( ЭЛ С) широкого круга

н остной обработке излучением СОглазера .

-

сварочных

поста в к и

зн ач е н и я

поколение твердотельных л аз е р о в

головным в

работ стало со зда ние базы дл я разраб отк и и

КП Д при сварке и в особ е н н ост и при поверх

новое

и

явля ясь

по с варке

проводит НИОКР в области высоких тех н ол о

о с на ст к и.

ный

Москва ),

тальной физике, на протяжении более

перемещаюшейся

ным

г.

конструк техн ологии

эл е ктр о н н о - л уч е в ы х

п рограм мато ро в

п роцесс а

и

ионных

сварки

и

управления работой узлов установок, откачных

портировки изл учения по гибким световодам ,

и

вы с окие экс плуата цион н ые показатели . Следу

ш люзовых

систем ,

систем

ви з уального

и

теле визион ного наблюдения , наведения и ве

ет ожи дать в ближайшие годы широкого рас

дени я

пространения диодных лазеров в технологиче

лу ча

по

ст ы ку ,

а

та кже

р е ги с тр а ц и и

и

н апла в к и ,

докуме нти ро вания па раметров сварки и техно

п айки и в дру ги х видах л азер н ой обработки

логического процесс а (ТП) . Специальные про

м атери алов .

граммы позволяют п ро водить паспортизацию и

ских

процессах

Основны е

л азер но й

сварки ,


твердотельных лазеров представлены в табл.

6.10. Тип лазера

ЛТН-1 О 1-103

6.10.

и кач е с т в а св арно г о соед и не н ия.

Те хнически е ха ра кгтеристики тв е рдотел ь н ых л азе р о в

р ;;', Вт

а , р ад

М,кг

4

1 . 10-2

190...340

1,5... 1,0

(1...2) 10-3

225

Ун,,"' кГц

d", мм

8... 16

-

5...50

100... 125

10...30

2 . 10-2...10-4

0,25 .. .3,0

(1,5 . .. 1,8) 10-2

А н ,," , дж

63 ...250

Л Т Н- 5 0 1 - 5 0 2 « К в а нт- 1 5 - 1 6»

аттестацию изделий, основных параметров ТП

характеристик и

« Фото н - Яш»

300

МЛТИ-1200

]000

-

-

815 690

1 . 10-3...1,0

2,5 . 10-2

Нет дан н ы х

Прим еч анне. У лазеров всех ти п о в л =

У сл о в н ы е

расходим ость ; Р ';;'

о боз н а ч е н и я

-

имп уль с ов и зл уч ения .

1,06 мкм. : А н ,, " - э н е р ги я

4

с редня я м ощн ость излучения ; л

в им пульс ном режим е ;

dn

-

д и ам етр пучка; а

-

- дл и н а волны и злучеиия ; Ун "п - частота п овторения

ОБО РУДОВАНИЕ для ЭЛ Е КТРО Н НО -ЛУЧЕВОЙ. ЛАЗЕРНОЙ И ПЛАЗМЕННО Й С ВА Р К И

Оп и раясь на научн о-тех н и чес к и й потен циал,

накопленный

опыт

проектирования

и

имея свое опытное производство, НИКИМТ в корот кие сроки и с

высоким качеством спосо

бен разработать и изготовить по требованию за казчика оборудование дЛЯ ЭЛС . По своем у назначению все оборудование дЛ Я ЭЛС , выпускаемое НИКИМТом , состоит и з следующих типов :

1)

установок дл я сварки кольцевых швов

трубчатых дл и н о й до

изделий ди а м етро м

4000

мм

6... 140

и

мм с концевыми деталями (за

универсальных устан о в о к дл я сварки

кольцевых ,

то р ц о в ы х

дел и й д и ам етро м до ного шва до

3)

700

и

500

прод ольны х

швов

и поперечного до


400

мм ;

установок

э н ергети ч еского оборудования

для

(эн ер

гобло ко в) для комплектовани я и модернизации

эл ектро н но-луч ево го

оборудования ,

имеюще

гос я на предприя тиях з а к аз ч и к а;

5)

телеви зионного оборудования дл я на

блюдения и ведения луча по стыку;

6)

систем регистрации и до кум е нти рова

Ри с ,

для

ч астн ости

дл я

те п ловы деля ющ и х

сварки

тех н ологичес к их

э л е м е н то в

канало в

и

РБМК и ВВ ЭР в условиях массово го п роизвод ства .

К

это му

тип у

от носятся

установ ки

С А - 33 0, С А-3 40 и С А-4 13. У ста но в к а

СА -330

(р и с .

6.23)

п редна

з н ач е н а дл я сварки трубчаты х изделий д иамет

6 ... 14

мм и дл и н о й до

4000

мм с ко нцевы

ми д етал я м и т ого же д иа метра .

Констр уктивн о устан овка состоит из ци л и ндр и ч ес кой

вакуум ной

камер ы ,

в

которой

на

120

изделий, вак уу м н ой стойк и , сто йки ав

томатики, э н ерго бло ка и с истем ы регистра ци и

ТП с вар к и. С в ар ка издели й пр ов оди тся в ВОдО охлаждаемой

цан ге .

Все

с и сте мы

установ к и

работают в авто мати ч еско м режи ме . у станов ка может экс плуати ро ват ься к а к

автономно, линии ,

при

так

и

это м

в он а

с оста ве

6.23. Уста н о в ка

СА-33 0

а вто мати чес ко й

осн а ш а ет с я

загруз ки и выгрузки издел ий .

н и я п араметров ТП сварки .

со здав ался в

помещается выкатываемый ба рабан емкостью

сварки различных швов конкретных издели й ;

4)

(ТВЭЛ),

установок

э н ер гети к и ,

д ру г и х эл е м е н то в активны х зон р е а кт ор о в т ипа

и з

мм , дл и н о й продоль

тип

атомно й

герметизац и и

ром

глу ш к и, хвостовики, переходники) ;

2)

Первый нужд

441

а грегатам и

Глава

442

6. С ВА Р КА


Отличительными

Тех н и ческ ие ха ра кте ристики СА -330 Диам етр

свариваемы х

из -

дел и й, мм Дл ин а

.

свариваемы х

С ко р ость

.

вращен ия

изде

л и я при сварке, мин· 1

• • • •• •••

Емкость барабана, ш т Ци кл работы

. .

у с к оря ю щее

напряжени е.

кВ

..

Ток эле ктро н н ого л уч а , мА

Объем рабочей камеры, м

3

ступенчатое ,

600 .. .3860

.

Потребляемая

..

Прои зводител ьность.

.

высокая произ води тельность ;

н аличие

(15 ±5)

л/ч Габаритные р азмеры , мм Масса, к г

трансп ортной

системы .

75 0,5 .. .50 2,0

ты р ех ступ е н ч ато й камеры с торцовы м уплот

Конструктивн о уста но в к а состоит IIЗ че нением и з ол отн и к а, на котором смонтировано

15

вакуумны х вводов с в о зможностью враще

ния и перемещения отн ос ител ь но о се й; сте нд а

(2 . .. 5) 10-5

для загруз ки и выгрузки издел ий ; вакуумно й сто й к и; стойки автоматики ; э н ер го бл ока; теле ви зионной си стемы наведения луча на стык и

40

системой регистрации параметров ТП с варки.

5

лае м о й иан ге . Все системы работают в автом а

Св арка и зцелий пров одится в водо охлаж

тическом режиме. Установка л егк о встраивает ся в автоматическую л и н и ю иеха .

ОС,

.. .

2500

.

8000

Уста но вка СА -3 4 0 (р и с .

встроенной

Автоматически й

Расход охлаждающей воды при температуре

м алая мет ал лоемк ость ;

с в а-

ро к/ч

вакуум и -

н еболь ш ая за н и м аем ая площадь ;

мощность ,

кВт

золотниковое

рование т оль к о з о н ы сварн о го шва ;

3.. .45 120

Давление в камере и пушке, мм рт . ст

уста

непрерывный (ротор н ы й) цикл работы ;

6 .. . 14

изде-

л ий , ~IM

особенностями

н овки яв ляют ся :

Тех н ические х а ра кпе р ист ик и СА-3 4 0

8 900 х 5 000 х 2 3 0 0

6.24)

рас считана

н а гер м ет изац и ю ТВ ЭЛо в р еа ктор ов РБМК и ВВ ЭР .

РИ С.

Диаметр


дел и й , мм

..

Длина

св ариваемых

л и й, мм

6.24. Уста новка

СА -340

из-

6

14

изде-

2000 .. .40 00

ОБОРУДОВАНИ Е для ЭЛ ЕКТРОН Н О-ЛУЧЕВО Й . ЛАЗЕРНОЙ И ПЛАЗМЕННОЙ СВАРКИ

Скорость

вращения

изде

л ия при сварке. мин" ..... ... Производительность,

..

80 .. . 120

проволокой ;

возм ожность

напряжение ,

кВ

. ..

То к л уч а, мА

Объем рабочей камеры, м 3

.

да

Габаритные размеры, мм Масса, кг

.

Установка

з на ч е н а

140

.. .

для

СА-413

сварки

уста н о в ка

20


и

предварительной

вращения

откачки;

изделия ;

механи зма

с разделкой кромо к; сте нда дл я загруз к и труб и многопозиционны х пен алов ; вакуумной сто й

400 6100 х4500 х 2400

к и ; стойки автоматики ; э н ергобл о ка; тел е виз и онной системы наведения л уч а на стык .

3500

Все системы работают в автоматическом

6.25)

предна

диам етром

1О ...

цикле .

Отличительными чертами уста н овк и я в л я ю тс я :

Загрузка

и

выгрузк а

Технические характеристики СА-413 Д иаметр

свар и ваем ы х

дел и й, мм тол ь к о

зо н ы

сварн о го

с оединения ;

наличие шлюз а внутри св арочной ка предварительн ой отк ачки

с целью

Рис.

из -

Толщина стенок , мм

. ..

Д04

С корость сварки, мин"

..

0,075 .. .0,3

10.. . 140

Диаметр пр и с адочной пров олоки , мм

п овышения пр оизводи тельност и ;

осуществля ются

вр учн ую.

м м, дл и н ой ~4 00 0 мм с п ереходниками ,

м еры дл я

из

ри камеры и предназначенного для сварки труб

з аглу ш к а м и и хвост овиками.

герметизация

состоит :

присадочной проволоки , устан овленного вн ут

(ри с.

труб

для

шлюза

(2 .. .5) 10-5

Расход охлаждающей воды,

л/ч


сварочной вакуумной камеры ; вакуумного вво

м о щ н ость,

кВт

с

у с к о р е н н а я откачка.

Конструктивно

0,3

..

П отребляем ая

сварки

пеналов

малая металлоемкость;

75 0,5 ... 50

Давление в камере и пушке, мм рт . с т

многопозиционных

для сварки изделий малого диаметра ;

сты-

к ов/ч У скоряющее

наличие

3,6 .. .30

443

6.25. Установка

СА-413

.

0,9 ... 1,6

Глава

444 С коро сть

6. С В А РКА

подачи

КОНЦ ЕНТРИРОВАННЫМИ И СТОЧНИК АМИ ПИТАНИЯ

прис а

до ч н о й проволо ки , мм/с

м ов

. ...

0,83 . .. 12,5 0, 17

Объем рабочей камеры, м'

Так,

(2 .. .5) 10-5

Ток луча, мА У с коряю щее

н ап ряже ни е ,

ны м и,

250

уста новки

техноло

п ри

сва рке

установ ка СА -445

с инх ронны м и

И

оснащена соос

р а з д в и ж н ым и

в ращат е

л ям и с и зменяемой по углу осью вращения и

30

поверхности изделий перед с варкой . Установка

им еет б езмасляную си сте м у откач к и и может

м ощн ость ,

кВт, не более

р а сш иря ю щ и х

до пол н ител ьной пу шкой для ион ной оч истки

.


с исте м ,

возможн ости

вод с тва.

. .

кВ

д руг их

с амых раз н ы х издел ий пром ы шл е нн о го п рои з

Рабочее давлен и е в ка мере, м м рт. ст

И

ги ч ес к и е

.

встраиваться

30

в тех нологический

цикл сварки

от в етствен ных и здели й .

Расх од , л/м ин:

Установка

(рис .

CA-451

п редна

6.26)

8 5

з н а ч ен а для раб оты в цехов ых и лабораторных


. . .

7000 х4400 х2000

приемным стол ом ,

Масса , кг

.

7000

координ атны й стол с тех нол о гич е с к и м обору

воды во здуха

Регистрируемые ток

л у ч а;

усл о в и ях и снабжена откаты в а емой д в ер ь ю и

параметры

ускоряющее

ТП

напряжение;

сварки : скорость

сварки ; ток фокусировки.

Технические первой

решения

всех

уста н ово к

группы за щ и ще н ы автор ским и с в ид е

тельствами . Все уста н о в к и экс плуат и руютс я на предприятия х

отр асл и

с

начала

8 0-х

годов

прош ло г о века .

Ко

втором у

ти пу

установ о к

относятс я

х и м и ч ес ки

а ктивн ы х

и

Отличительными

безм асляная с и стем а откачки камеры н аличие ционн ого

доль н ы х швов издели й тол щи ной до

700

Технические характеристики

техноло гическими

ским

систем

30,

д и а

Длина свариваем ых издели й , мм

мм .

Ток л уч а, м А

циклом

во зм ожностя ми

у п р а вл е н и я

д ел а ю т

этот т и п

и

со

т е х н ол ог и ч е

уста н о во к

ун и

Номин альн ое

вращения изделия, мин· l

мм рт. СТ

в

камере

Объем камеры, м

параметрами соединения .

относятся

установки

С А -424, СА -424М , СА-445 , С А -4 5 1. Уста н о вка СА-424 базовая и предназна

ч е н а для сварки изделий д и ам етр о м д о кольцевых и торцо в ых швов дл и но й до

300 мм 300 мм.

У ста н о в к и легко встраиваются в состав тех но

.

7. ..300

.

880 0,5 ... 50

н а-

.

40 . . .75

.

0,2

10

1,5

240

.

перемещени я стол а, м/ч Давление

типу

CA-451

Скор ость :

издел и й и различных ти п ов швов с зада н н ы м и это м у

ус ко ря ю щее

пряжение , кВ

в ерсальным для сварки широкой номенклатуры

К

с и стемы

изделий,

мм

устан авл и вается различ ное техн ол о

вр ем е н н ы х

с вар и ваемых

пр о

г и ч ес кое оборудование ; э н ер гобло ка с широ кими

мн о гоп ози

п ар а метр о в сва рочного п р о ц е с с а ,

и

Н аличие координ атн ого стола с ЧП У , на который

п ушки ,

тел е виз ио н ной

цв етных

к оль це в ы х , то рцо вых

и дл и н о й до

ионн ой

вра щател я ,

наведения луча н а с т ы к и си стемы ре ги с тр ац ии

Диаметр

50

уста

и пушки ;

пол н яетс я

м етр ом до

особенностями

новки яв ляются :

металло в, с пециаль ных сталей и спла вов . Вы св арк а

вык аты в ается

дов ан и е м дл я з агр уз к и и в ы груз к и издел и й .

у н и версал ь ны е уста н о в ки дл я ЭЛС издел ий из ту го пл а в к их ,

н а которы й

и

п ушке,

. 3

. .... . .. ... . . •... ..

Остальные установ к и этого т и п а являют

0,6

Ход стола, мм : вдоль к а меры

.

попер ек к а меры

.

300 200

У ста н ов ка ре гистрирует те же пара м етр ы.

что и CA -4 lЗ . Уста но в ка СА-424М (р и с .

логич е с к их цеп очек пр о извод ст в а .

(2. .. 5) 10-5

6.27)

п редна

значен а дЛ Я ЭЛС кольцев ы х и торцо в ых швов

ся ее модификациями и отл и ч аются разли чным

издел и й диаметром до

500

ис пол н ен и ем и

продол ьны х и до

м м поп еречных шв ов в

ходам и

темами,

разм ером

коо рд инатного

наличием

вакуумн о й

ст ол а ,

кам е р ы,

от ка ч ны м и

д о п ол н и т ел ь н ы х

сис

м ехан из -

400

мм и дл иной до

700

цехов ых или лабораторных усл о в и я х . Установ ка и меет координатный стол с ра с п ол оже н н ы м

ОБОРУДОВАНИЕ для ЭЛ ЕКТРО Н Н О-ЛУЧЕВ О Й, ЛАЗЕРНОЙ И ПЛАЗМ ЕННОЙ С ВА Р КИ

Рис.

Рис.

445

6.26. Уста нов ка CA-451

6.27. Уста нов ка

СА-4 2 4М

на нем вращателем с изменяемой по высоте и

м атическом

углу осью вращения, а также Сl'ойку управле

имеет форсированный режим работы откачной

режиме .

Кроме

того ,

уста н о вка

ния системами технологического цикла в ав то-

системы .

6. СВ АРКА

Глава

446


Тех н и ческие ха ракте рист ики СА-424М Ди аметр


ного перен оса луч а, позволяюший вып олнять сварк у в тр уднодоступны х места х .

из-

.

До

продольного

.

поперечного

.

700 400

дел и й , мм

Уста новка СА-5 58

500

бытовых

Длина шва, мм:

произво дства ,

содержит

сл ужит для условиях входные

ка,

и

выходные

обеспечиваюших

поточное

производство

Уста новка СА -613 , предназначенная для

и зделия ,

-1

.

персмешения

сварки деталей и узло в дв и гател я автом о биля

1. . .40

ЗИЛ , оснашена шлюзом за грузки - в ы груз к и и

стол а ,

м/ч

.

Номин альн о е

двумя пушками для выполнения различных шв ов

3...50

в различных пространственных положениях .

ус к оря ю шее

н апряжени е , кВ

.

Максим ал ьн ый

ток

Уста но вк а СА-4 72 (р ис .

40 . .. 75

на

луча,

мА

.

(2 . . .5) 10-5

Размеры камеры , мм

.

1БОО х1000 х1БОО

при варку

6.28) при

рассчитана

у кр у п н е н и и

монокристаллической крышек

к

пеналам

. ...

модульном

установка

исполнении ,

для

выполнена

чего

для п одс оедин ения м одулей с тех ноло ги ч ес ко й ос настко й для р азл ичн ы х и здел ий .

±0, 1

...... ..

Эта устан о вка ре гистрирует те же пара метры , что и установки первой группы.

К третьей группе оборудования относятся специализированные установки для элс кон различны х

отраслей

про

мыш ленности.

В з а в и с и м о сти от свариваемых материа

ло в и треб ований к качеству сварного соедине ния уста н о вки осн ашаются безмасляными сис те м а м и

от к ач к и,

ионными

пушками

дл я

ион

н ой очистки издели й перед сваркой, датч и кам и а кти в н о го к онтро ля и у п ра вл е н ия параметрами

ТП ,

устройствами

пар аллельного

переноса

лу ча и т .д ,

Для

повышения

прои зводительности

в

уста н о в ках предусмотрены шлюзовые устрой ств а

з а гр уз к и - в ы гр уз к и ,

позиционеры,

питате

л и, н ако п и тел и и другие устрой ств а .

К

этой

группе

относятся

уста н о в к и

СА -2 5 2 , СА-50 8 , СА-55 8 , СА- Б I 3 , СА-472. Уста новкв

СА -252

в

постоянная

ней п ушкой и меет косой стыковочный фланец

18

по мо щ и т ел е ви

изделий

из

часть вакуумной камеры с устан о влен н о й на

отклонение

з ион но й системы , мм

металла

и

Конструктивно

Точн ость ведения луча по при

из

швов

тугоплавких материалов .

мм рт . ст

Максим альное

кольцевых

структуры

Давление в камере и пушке,

л уч а от оси п ушки , гр ад

сварку

деталей

100

.

кретных

сварки

серийного

изделий.

врашения

стык у

в

шлюзовые камеры и дв а сварочных э н ергобл о

Скорость :

мин

конвекторов


для

ге р м ет изац и и хи м и ч е с к и а кт и в н ы х матери алов

в ал ю м и н ие в ых об ол оч ках, ос н аше н а переда точ н ы м шлюзом, сборочным боксом с перча точ н ы м и узла м и , позиционером на

12 изделий .

У ста по вка СА -50 8 рассчитана на вварку

труб в трубные доски , имеет блок параллель-

Рис.

6.28. Уста но в ка

СА-472

ОБОРУДОВАНИЕ для ЭЛ Е КТ РО Н Н О-ЛУЧ Е ВО Й , ЛАЗЕРНОЙ И ПЛАЗМЕН НОЙ СВАРКИ

Регистрирует уста н о в ка ток луч а, то к фо

Модуль для сварки изделий из монокри сталл и ч ес ко й структуры содержит н акопитель

кусировки,

заготовок и сборочно-сварочное приспособле

сварки .

н ие , п о зволяющее ориентир ов ать ос и монокри

сталлов заготово к перед сваркой. В модуле для п ри в ар ки крышек к пеналам и з туго пл а в к и х мет ал л ов пред ус м отрен

ал ьн ы й

четырехпозиционный

специ

загрузоч н ы й

шлюз . Для контроля температуры поверхности и зделий монокристаллической стр у ктуры име

ется с и стем а бесконтактного метода и змерения тем п ератур ы . ной

системой

Установка оснащен а откачки

вакуумн ой

безмасля камеры

и

пушкой для ионной очистки поверхности изде

л ия перед сваркой .


..

мм

Ток луча, мА У скоря ю шее напряжение , кВ

вращения

. . ..

в

камере

7.. .30 300 0,5 50 40 75

издели я,

-\

Да вле н ие

скоро ст ь

Все рассм отренные уста н о в к и оснащены

(ри с .

6.29)

в разл ичных исполнениях и разл ич

ной комплектности .

Энергоблок состоит и з источника пита ния ЭР224, в соста в которого входят сило вой шкаф на базе тиристорного инвертора частото й

5

кГц ; высоковольтный масляный бак ; эл ек

трон но-л учевая

пушка

типа

СА-449;

сто й ка

« У п ра вле н и е» СА-424; телевизионная систем а

н аблюдения , н аведения л уч а на стык и п ульт уп равления .

и

0,2 .. . 10

пуш ке ,

..

м м р т . ст

Рис.

у пр а вле н и я

ими.

Управлен ие

то ко м

луча и его стабилизация могут осушествляться

как з а счет обратной связи по накалу катода ,

изделий,

Длина свариваемых изделий, мм

мин

напряжение ,

Силовой шкаф состоит из инвертор ов и

Т ехниче ски е ха р актер истики СА-4 72

С коро сть

ускоряющее

ун и ф и циро в а н н ы м э нерго бло ком типа СА-505

блоков

Диаметр

447

так и по з а п и р а ю щ е м у напряжению .

Высоковольтный масляный бак предна значен для размещения в нем высоковольтной

части источника, дл я обсл уживания и рем онта бак снабжен встроенным подъемником . Стойка « У п р а вл ен и е» предназн ачена дл я уп р а вл е н и я

параметрами


луча

-

ТП с варк и . Стой ка в кл юч а ет в с ебя: програм матор на б азе микр о процес сора для пр о грам

(2 .. .5) 10-5

6.29. Энергетический

мир ования

в

б010К ЭЛС типа

функ ции

CA-50S

пути

или

времени

Глава

448

основных

мятью на

6. СВАРКА


64

КО Н ЦЕНТРИРОВАННЫМИ ИСТОЧНИКАМИ ПИТАНИЯ


цикла

с

па

программы и возможностью цик

л и ч ес ко го перехода программ ; блок регистра ции параметров ТП сварки на основе микро

процессора

с

формирователем

интерфейса ;

блок откл онен и я л уч а по осям с перекпючени ем выбора частоты , а м пл и туд ы и формы си г

нала; блок фокусировки, работающий в режиме жесткой

стабилизации

катушки ;

блок

тока

фокусирующей


фокусировки

эл ектро н н ого с оптическим датч и ко м дл я обес печения з ада н н ой глубины проплавления; ге нератор импульсов; блок за п и ра ю ще го напря жения и дв а стабилизированных привода . Т ехнические х а р а кте р и сти к и

Ускоряющее нап ряжение, кВ

C A-50S

.. ...

30 ... 75

Ток , мА:

фокусирующей катущки отклон яющ их катущек

Допустимое изменение ,

0,1

. . .

луч а

%: ±0,5

у с к ор я ю щ е г о напряжения

..

ток а л уч а

Допустимая н естаб ил ь ностъ ,

.

±0,5

.

±0,2

нениях

30

щего

щения ,

%,

скорости

.

П ушк а выпускается в нескольких испол

..

мощность , кВт

..

Электрон но-лучевая

предназначена для формиро вания

компо новать

фланцами ,

разные

что

и с п ол н е ни я .

П ушка трехэлектродная с прямонакальным ка

тодо м и ди фференци аль ной системой откачки. Вы соковольтный ос н о ве

компаунда

изолятор выполнен

МБК-1

и материалов,

на ис

кл ю ч а ю щ и х образован и е то копроводящих сле на

повер хно сти

и золя тора

от

у с ко р я ю д о п ол н и

На базе э н ер го бло ка Э Р 2 2 4 создан э н ер СА -449

за конч е н н ых функциональных узлов с унифи п о зволяет

величины

комп лектации

куумный затвор с ручным ил и эл е ктро м еха н и

10

пушка

стыковочными

и

ческим приволом и т . д .

эл е ктр о н н о го л уч а и конструктивно состоит из

цированными


аль ного осевого наблюдения зоны сварки, ва

±2

потребляемая

в


тельными узлами, та к и м и как устройство визу

вра-

не более

Максимальная

6.30)

п ушка СА-449

%:

тока отклонения

Нестабиль ность

до в

6.30. Эле кт ро н н о-лу чева я

Рис.

±0 ,5


Максимальный ток накала, А

(р ис .

100

50 2000 0 350

после

возмож

ных высоковольтных пробоев . Поверхность изо лятора н е накапливает эл е ктр и ч е с к и х за р яд о в .

Конструкция катодного блока позволяет быстро зам е н ят ь катод без нарушения юсти р овки , что обеспечивается с п еци ал ь н о й осна стк о й для постан овки катода в катодный узел .

гобло к М 5 7/5 8 дЛЯ п ри менения совместно с газовой эл е ктро н н о- и

ионно -лучевыми пуш

ками . Газовая пушка СА-458 формирует пучок ионо в или эл е ктро н о в из п лазмы газового ра з

ряда . В качестве плазмообразующего газа ис пользуется воздух, аргон или гелий . Э н ер го блок применяется

при сварке химически а к

тивных металлов со з н ач ител ь н ы м коэффици ентом испарения . Пушка СА-458М (рис . пред наз на че на

для

получени я

пучков

6.31) и он о в

инертных газов при обработке изделий высо коактивных

метал лов ,

имп лантации

атомов

инертных газов в поверхностный сло й изделий . Техн ич ес к и е


рен ных пушек приведены в табл .

рассмот

6.11.

Технические решения устр о й ст в , с и сте м за щ и щ е н ы ав т орскими сви д етел ьст в ами .

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ЭЛ ЕКТРОН Н О-ЛУЧ ЕВОЙ, ЛАЗЕРНОЙ И ПЛАЗМЕННОЙ СВ А РК И

Рис.

6.11.

6.31. Пушка

СА-458М

Технические характеристики пушек СА-44 9 .00,

CA -449 .0 J,

СА -449 .02

СА-449 .03

Ускоряющее напряже ние, к В

75

35

25

Максимальная мощность , кВт

7,5

12,0

2,5

0, 1.. . 100

0, 1... 250

1.. . 100

П ара м етр

Диа пазон ре гулировки тока луча, мА Тип катода

Танталовый или

СА-4 58

Газы арго н,

Тантал ов ы й

вольфрам овый

гел и й

Сила тока , мА :

-

отклонения

-


- 350 .. .+350

Рекомендуемое рабочее расстояние, мм

±350 10. .. 150

0 ... 2000

Угол отклонения , град

± IO 100.. .700

50 . .. 200

50 ... 300

Габар итн ы е размеры , мм :

550

- д и ам етр

-

высота

Масса, кг, не более

15 - 10497

449

305

405 80

15

Глава

450

6.

СВАР КА КО Н ЦЕ Н Т Р И РО ВА Н Н Ы М И ИСТОЧНИКАМИ ПИТАНИЯ

С истемы упра вления некоторых устан о во к ,

разработанных

в

НИКИМТе,

были

по

строены на базе микропроцессорных програм

ручной , сварки

с

ряд

на базе контроллера « Гра н ит- Кб» ,

-

установок

типа

СА-330

СА -330М! и СА-330М2)

-

(СА-330М,

на базе контроллеров

КМС-!. Внедрение эти х контроллеров позволи л о создать систему у п р а вл е н и я

нового

Для автоматизации управления парамет специализированный

цикл

программато ре

н аладочный, используемый в основ

дельн ых узл о в , а также для провер ки р абото

способности устройств и агрегатов при профи л а кт и ч е с к и х мероприятиях ;

настроеч ный ,

сл ужащий

для

на

стройки эл е ктро н н ого л уч а, программатора и

рами ТП сварки в НИКИМТе был разработан и в н едре н

в

ном для ремонта и п осл едующе й наладк и от

поколе

ния для данного типа сварочных установок .

отлаж ивается

параметрами сварки;

мируемых контроллеров, в частности установ

ка СА-340

когда

устанавливаемыми

си стемы

управлени я

высоковольтным

источ

ником питания.

програ~мируе

В автоматическом цикле сварки при воз

мый контроллер ( пр о гра мм атор) СА-424.! о. Во

никновении ситуаций сбоя в ходе выполнения

встроенной э н ер гон еза в и с им ой памяти контрол

некоторых операций ( н е в ы ход изделия на по

лера можно хранить до

зицию сварки за установле нное время, нефик

циклов . Данный

программ сварочных

64

контроллер позволяет прово

сирование

и зделия

в

определенной

п оз иц ии

дить сложные исследования по усовершенство

также за фиксирован ное время и т .д .) в про

ванию


грамме управления были предусмотрены вы

высокую повторяемость качества сварных швов

ход из этих ситуаций без участия оператора и

сварочной тех н ол о ги и

и

по уже разработанным програм м ам .

продолжение сварки остальных изделий в ав

Специфика сварки ТВ ЭЛов потребовала в недрения

особых

граммного

методов


разработки

дл я

про

предложена

раллельного

сп еци ал ьная

пр ограмм ир ов а н ия

номило время выхода из таких сбоев.

контроллеров,

управляюших эт и м и св ар оч ны м и у ста н о в к а м и .

Была

томатическом режиме . Это существенно сэко

м етоди ка

па

ко н тр олл е ро в ,

Программн ая система упра вл е н и я в про цессе

сварки

и зделий

переключение

позволи ла

а вто м ат и ч е с к о го

про водить режи ма

на

р учной и обратн о без останова работы систе

обеспечиваюшая их п аралл ельную работу по

мы .

единому

режимов цикла сварки для п олуч е н ия необхо

алгоритму

в

жестком

режиме

реаль

Это обычно применяется

при

настройке

д и м о го качества сварного щва изделий .

ного времени.

В тех н олог и ч ес ком ци кле св ар к и ТВЭЛов

Внедрение рассмотренных здесь систем

сбои в программе управления уста н о в ко й вле


кут за собой поломку обор удования , повреж

установки дает возможность удобно встраивать

в

эл е ктр о н но-л учевые

сварочные

дение оболочки ТВЭЛов , ликвидация послед

пос ледние

ствий которых трудоемка и д ор о га. Для устра

системы

нения подобных сбоев в про гр амме уп р а вл е н и я

ТВ ЭЛов для ядерных реакторов, что подтвер

была разработана и внедрена м н огоуро в н ев ая

ждено практикой. Такие системы управления

система блокировок,

л ег ко модернизируются и без больших трудо

ровать

состояние

п озв оляюшая

основных

узл о в

контроли

и

а гр егат о в

установок в процессе их работы .

в

С помощью программной системы управ

согла сованн ые

изготовлен и я

з атр ат могут быть оборудованы другими ана Надежность и перспективность разрабо та н н ы х

ностью

построения

ра б ота

хорошо

непрерывного

логичным и к о нтр ол л ер а м и .

л ен и я н а базе к онтр оллеров в первые была пол автомати зирова н а

единые,

л и н ий

вакуумной

и

внедренных

методик

и

принципов

про грамм но-аппаратного

обеспе

уста н о в к и . Одна из сам ы х пр одолжительных

чения подобных систем управления подтвер

подготови тельных

ждены

операций

теп ер ь

произво

дится в а втоматическом режиме и не требует от оператора постоянного внимания

и

присут

многолетней

электрон но- лучевых

э к с плуата ци е й установок

и

многих

отсутств и ем

сбоев в работе их программного обеспечения.

ствия у п ульт а у п ра вл е н и я.

В

программе у п ра вл е н ия сварко й было

введено неско лько режимов :

автоматический, в котором выполня

ется ос новная сварка и зделий ;

6.4.3. ОБОРУДО ВА Н ИЕ ДЛ Я ПЛА ЗМ ЕНН ОЙ С ВА Р К И

Для ручной и механизированной свар ки

плазменной ду гой п риме н яют как уни версал ь-

ОБОРУДОВАНИЕ для ЭЛЕКТРаННО-ЛУЧЕВОЙ, ЛАЗЕРН ОЙ И ПЛАЗМЕННОЙ С ВА РКИ ные ,

так

и

с п е ц иал из и р о в а н н ы е

Плазменные

уста но в к и

установки .

представляют

собой

комплекты из пл азм отро на ( пл аз м ен н о й горел ки ) , источника его питания , м еханизма подачи

п р и садо ч н ой проволо к и , мех анизма перемещ е ния

п л азмотрона

с и с те м ы

в д ол ь


и

поперек

оси

э л е ктр и ч е с к и м и

щва и

и

газо

выми параметрами п л азменно й ду ги . Плазмотроны дл я с вар к и - это сочленен н ы е в едином

к орп усе изолированные др у г о т

др уга катодны й и со пл о в о й узл ы . Эл е ктр и ч е с к и й ток, охлаждающая вода, рабочий и з а щитн ы й

газ ы подводятся к плазмотрон у по кабельном у шл ан говом у пакету, которы й сты куется с пл азм отрон ом л и бо внутри рукоятки ручной плазме нной горел к и , л и бо посредством

штуцерных

с оединений ,

расположенных

в

верхней части пл азмотр о н а , предназначенно го

дл я механизированной сварки . В плазмотронах для сварки в качестве рабочего и з ащ ит н о го газо в испол ьзуется в основном ар гон (реже гел и й) ,

а

в

качеств е

катода

-

туго пл а в к и й ,

сто й к и й к инертно й среде вольфрамовый стер жень , закрепленный в цанговом зажиме или

вп аянный в медный водоохлаждаемый катодо де ржател ь . Плот ность тока в канале сопла,

условно определяемая как j = 4/ / (тcd \ где / - то к ду ги; d - д иам етр кан ала сопла. Обычно j невысок ая (7 .. . 14 А/м м 2 на то ках 200 .. .300 А ) , чем об условлено формирова

ние сл аб о обжато й пл азменной дуги , обеспеч и ваю ще й спокойный ( б ез вып лесков) процесс с в а р к и и ли наплавки.

Высокие

техн ологические


плаз м е н н ы х процессов сварки д о ст и г а ют с я при

о п редел е н н о й взаимосвя зи между геометрией катод н о- с о пл о во й камеры плазмотрон а, фор

ми рую шей столб дуги, и параметрами режима р аботы плазмотрон а (то ка, расхода газа). Источники

электро п итан ия

плазмотро

н о в для сварки выполнены на базе сварочных вы пря м ител ей с падающими внешними вольт ам п ер н ы м и характеристиками ( В А Х ) и повы

ш ен н ы м напряжением холостого х ода (до м арок ВДУ-305, ВДУ-504-1 и др. Систем а


включает

в

УПД-1

( ил и

осцилляторы

ре г улирования

п ар аметр ов

п лаз

В установках для ручных

п ла зменных процессов п ульт управ ления чаще

у ст а н о в к а х

дл я

механизированных

процессов

вмон тирован в панель у п р а вл е ни я у ста н о в о к .

Для ручной сварки малоуглеродистых и низколегированн ы х стал е й толщин ой до 5 мм ВНИИ ЭСО ( г . Сан кт-Петербург) разработаны

и выпускаютс я за водом « Эл е ктр и к» (г . С ан кт установки УП СР-300-2 и

Петербург)

УПСР-300-3 . В состав устан ово к вх одят источ питания ВД- 303, шкаф у п ра вле н и я и

ник

плазмотрон ПР С-040 1.

Устано вки для плазменной сварки произ двух типов : дл я ручной св арки

водятся

УПС -301 и механизированной УПС-503. Тех нические

лены

в

хара"lеристики

та бл.

6.12.

устано в о к

Комплект

пред став

уста н о в к и

УПС-301

содержи т источник питания ВДУ-305, блок уп равл е н ия , комп лект ротамет ров и ручной плазмотрон прс·озо 1. Установка

упс-зо 1 предназначена дл я сварки н а посто янном то к е прямой полярности меди и ее спла вов толщиной 0,5... 3 м м ; корр ози онно-стойкой

стали толщиной то ке

обратной

0,5 .. .5

мм и на постоянном



1.. .8

ал ю м и н ия

и

е го

мм ; может быть ис

пользована дл я руч н ой аргон оду гов о й сварки . Наличие переносно го пульта позволяет

при бл изить его к с вар щи ку, облегчает заж ига

ние дуги, настройку расхода газа и величин у

сварочного тока. Установка обеспечивает ра боту в трех режимах : непрерывном , импульс

ном, точечном . Длительность имп ульса и пау

з ы регулируется в пределах У становка сварки

токе

УП С-503

в среде инертных

прямой

0,1. ..1 с . предн азн ачена дл я

газов на п остоянном


меди

и


тол щи н ой

ратной

оси-зоо ,

и

всег о встроен в корпу с источни к а пи тания , а в

себя

ОС И - 5 0 0 ), регуляторы расхода газа , электро блок ир о в ки, отсек атели и дру ги е эл е м е нты

15*

контроля

менного процесса .

толщиной

пул ьт и при необходимости шкаф управления , в которых размещены устро й ство зажиган ия

ду г и

водяных и газовых коммуникаций, коллект ор кабель-шлангового пакета плазмотрона , разъем эле ктро ка б еля для подключения к и сточник у питания . На п ульте расп ол ожены при боры

В)

80

45 1

ее с пл аво в

6 мм , коррозионно-сто йкой стал и 3 .. .8 мм и н а по стоянном то к е об

полярн ости

5.. . 16

ал юм и н и я мм .

В

и е го сп лавов

состав

установки УПС-50 3 входят с амоходн ая подвесн ая гол о в ка с направляющей б алкой, источник питания

ВДУ -504-1, бл о к уп ра вл е н и я и блок газовой и водяной аппаратуры, плазмотроны ПМС -315 и ПМС -501 (табл . 6.13).

Глава

452

6. СВА РКА

6. 12. Технические

КОНЦЕНТРИРО ВАНН ЫМИ ИСТОЧНИКАМИ ПИТАНИЯ

ха рактер истики универсальных у ста н о во к дл я пла зм енной с в а р к и Газ

Марки

Ир (Их . х ) · , В

I,А установки

источника

плазм отрона

У ПС -20 1

ВДУ- 3 0 5

ПР С-0 2 01

УПС Р-300-2

ПРС-03 0 1

ВД- 3 0 3

У ПСР-300 -3

П РС-0401

УПС-301

ВДУ - 3 05

У ПС -4 04

ВДУ - 5 0 6

УПС-50!

ВД У -5 04

УПС-804

,

Ир и И, .Х

П РС -0301 П М С- 5 0 1 , ПМС-315 ПМС- 804

ВДУ-1000

У ПС -1002/3

-

пл азм ооб-

за щитн ый

разующий

80...200

70 (120)

50 ...300

40 (85)

25 ...315

40 (80)

100 ...500

45 (90)

70...500

45 (80)

Не

СО 2 Аг Аг

Аг, Не

Аг, Не

СО2

СО 2

90 (180)

300 ...800

ПМС- 1002/3

Аг, Н е

65 ...75

рабочее напряжен ие и на п ряже н и е холостого хода .

6.13.

Технич еские х а р а кггеристики п ла зм отр онов дл я св арки

I, А

Марка

П РС-0201

Q, л/м и н

О, м м

Масса, кг

га за

воды

6,6

2,0

60

0,05 ...1,5

ПРС-0401

100

0,1 ...2,5

ПРС -030 1

300

0,5...5

17

4,0

0,7

ПМ С- 31 5

315

0,2 ...6

16

6,0

1,5

12,0

0,3

ПМС-50 1

500

1...8

18

ПМС-804

800

6... 12

22

ПМС-1002

1000

1...60

36

в качестве п риме ра спе циал изированной

0,1


1,0 1,8

28

2,5

мощность,

установки для плазменной сварки можно при

кВт Габаритные размеры , мм

. .

8

вести трубосварочный стан ЛДГ-43 , созданный

Масса, кг

.

2500

дл я

произ водства

сварных

прямошовных

ос 0-

ботонкосте нных труб из коррози о н н о- ето й ко й

Основа стана

стали.

-

5240 х2630 х1 630

трубосварочный автомат,

состоящий из форми рующего устро й ст в а, сва Технические х а р а кте р и сти к и стана ЛДГ -43 Свариваемая толщина, мм

0,17 . . .0,25

Диаметр свариваемых труб , мм

.

Скорость сварки , м/ч

. .

Сила сварочного тока, А

пл азм ообразующе го

.

ной го рел ко й и тя н уще го устрой ства. В с остав

стана также входят бухторазматыватель л е н ты и бухтонаматыватель с варенной трубы.

4 . . . 10 420 720

ся оборудование с ер и и МПУ. У становки это й

20

серии предназначены для ручн ой сварки низ

100

Для микроплазменной сварки вып ускает

колегирова нных

Расход газа (аргона), л/мин:

защ итного

рочной камеры с р азмещенной в ней плазмен

4 . .. 7 2 . . .4

толщиной

сталей

0,1 .. . 1,5

и

иветных

металлов

мм. Комплект оборудова

н ия в ключает в себя и сто ч н и к питани я с кру

то падающей вн ешней характеристикой , обес-

ОБО РУДО ВАНИЕ ДЛЯ ЭЛ ЕКТ РОН НО-Л УЧ Е ВОЙ, ЛАЗЕРНОЙ И ПЛ АЗ М Е Н НО Й СВАРКИ

печи вающ ий четы ре реж и м а свар ки в непре

жения с п лазмотрона при

ры в н ом

случайном обрыве дежур н о й дуг и и

и

имп ульс ном режимах,

плазмотрон

и

Установка МПУ-4 р ассч итана на сварку

плавное

це сса сварки .

Установка

че рных, ц ветных , л егких и тугоплавк их метал

лов и с пл авов м алых толщин от

преднамеренном или

гашение дуги (заварка кратера) в конце про

газо вую аппа ратуру .

зав и с и м ости

453

мм) в

(0, 15. . . 1,5

физико-хим и чес к и х

свойств

УМПС- О3 0 1


дл я с вар к и черных и цветных металлов (кроме алю ми н ия ,

магния

и

их

сплавов)

толщино й

мм в непрерывном и импульсном ре

сва ри ваемых металлов и т ипа шва на п о ст о я н

0,1 . . . I,5

ном и импульсно м токах прямой и обратной

жимах горения ду ги. Принцип б ез ы н е р ци он н о

полярности.

Ступенчатая

регули ро вка

силы

сва рочного тока осуществляется переключени

ем катушек трехфазного сварочного трансфор матора, п лавная

-

цвет ных металло в ,

в том ч исле алюми

ния и его сплаво в , толщи ной

I О А химические и физические св я зи практически отсутств уют. Поэтому дл я

сближения соединяемых поверхностей , напри мер

при

телескопическом

с оединении, д о ука

з ан н о го выше расстояния необходимы ус ил и е поджатия и избыточная э н е р ги я (энергия акт и вации). Рол ь последней сводится к п реодол е

н ию сил отталк иван ия между сближаюшимися частицами твердого тела . При наличии поджа тия

с

по дъемом


в о зрастающая

э н ер ги я активации усиливает сближение час ти ц

на

границе

контакта ,

интенсифицирует

д и ф фуз и о н н ы й о б м е н между атомами твердого

тела

и

п р ипоя

и


об раз о в а н и ю

связей . Кр истал ли зац ия припоя и сохранение контакта между соединяемыми

поверхнос тями

обеспечивают паяное соединени е .

7.2.

Р АЗНОВИДНОСТИ СПО СОБОВ

П АЙКИ Качество

паяного


в

знач и

тель ной мере з а в и с ит от способа пайк и .

По

условию запол нен и я зазо ра п а йк а делится на капи ллярную

образовани я Ри с.

7.1. Кра е во й

угол смач иванив н а границе

т ве рдое тело

-

р ас пл ав

и

некапи ллярн ую;

по

механизму

паяного шва капиллярная пайка

подраздел яется

на

пайку

контактно-реактив

н ую , реактивно-флюсовую , металлокерамиче-

Глава

456

7. ПАЙКА МАТЕРИАЛ ОВ

скую и ди ффуз и о н ную. К некапиллярн о й пай к е отн ос итс я п ай ко- сварка.

П о фор м е п р и пои

П о усло в ия м нагрева п айка м ожет осуще ст в л я т ь с я

п ая льник ом ,

эл е ктродугой, цио нным

газ о в ым

п л аменем,

электросо п роти влен и ем,

нагревом,

эл е ктро н н ы м

индук

л уч о м,

лаз е

ром, нагревом в печах , погр ужением в расплав

Прип ои кл асси фициру ют также по спосо бу размещения при поя : в канавк и зазоры ,

на

припоя

с

методу

удал е ни я

о ксид ной

л е гко пл а в к и е (до

н о-кристалли ч ескую , ул ьтраз вуко вую, флюсо

1100

пл авкие

ум ную и пайку в акти вно й газо вой среде . Каждом у из н аз ванных с пос обов при су св ои

д ост о и нст ва,

та к

и

-

пи татели,

при хваткой

св арк и ,

ле нты

гал ь ва н и че с к и м

несколько групп : особоле гкоплавкие (до

вую , пайку в н ейтрал ьно й газо вой среде, в а к у

как

п омощью

с

По тем п ературе пл авлен ия при пои делят на

пле нк и

пайка подраздел яетс я на абразивн ую , аб раз ив

щи

повер хность

осаждением и т .д .

л ен ную соль или расплавленный припой и т. д .

По

изготовл яют в виде:

ч ушек , п ро вол о к и, л е нт ы, з ер ен и т . д .

450

145

ОС ),

О С ) , средне пл авк и е (до

О С ) , вы с окопл авки е (до

1850

О С ) и ту го

ОС ) .

(> 1850

В разли ч н ы х областях техники ис п ользуют самофлюсую шиеся

широ ко

припои .

П р о

н едостат к и

цесс с ам офл ю совани я обес печив аетс я за сч ет

отн о с и тел ь н о д ру г друга, н о те м не м е н ее к аж

пр ис утствия во флюс е ф ос ф ора , лити я, инд ия,

д ы й из ни х м ожет бы ть исп ользован дл я со

единения л юб ы х металлов и и х сочетаний , в том числе с керамикой, композитами и т .д ., при усл о в и и тщател ь н о й п одготовки паяемы х по верхностей , т. е. удал е н и я о кс идо в и за гряз н е ний , рацион ал ьн ого вы бора п ри поя, оборудо в ания дл я нагрев а , з а щ ит ы от о к исл е н и я в пр о

цес се пайки и оптималь ной тех нологии пай к и ,

бора и т. д . Припои , сти,

прим еня емые в

подраз де ляются

на д ве


гр у пп ы :

пр ип ои

-

техни чески е мет ал лы и прип ои на ос нов е сп л а вов .

К пер в о й групп е обы чно относ ятся олово , ци нк. с е р еб ро, медь. н и кел ь , магний , зол ото , титан

и т.д . ,

ко второ й

-

спл а вы , н апр и мер

медн о-серебряны е , оловянно- ц и н ковые, мелно

7.3. ПРИПОИ ДЛЯ ПАЙКИ И ПРОЧ НОСТЬ ПАЯ Н ЫХ СОЕДИНЕНИЙ

цинковые, вые ,

м ел но-фос фо р н ые,

м ар га н ц ов о -никел е вые ,

ни кел ь-х ро мо

ж еп езо м а рга н цо

вы е , ал юм ин и е в о - к р е м н иевые , т итано -ванадие

Припой мый

между

-

металл или сплав , размещае


поверхностями

и м е ю щ и й температуру плавления ниже темпе ратуры плавления паяемы х м еталлов. В ыбран ный припой дл я пайки дол жен удо вл етв орять конструктивным и э кс плуатац ион н ы м тре бов а ниям ,

предъявляемым

к

паяным

соединения м .

Обычно требования включ ают в себя : отс утствие об разо ван ия хру п ких фаз в паяном шве и на гр анице р а здела метал л

-

р ас

п лав припоя;

сти припо я по поверхности паяемы х металл ов ; д о ст и ж е н и е пая ного

Для

про чности


на

и

п ластично

уро в н е

пайки

кон струкционных

сталей

и

сп лавов чаще всего исполь з ую т прип ои с т е м

пературой плавления до медны х сп ла в ов

-

1050

О С , для меди и

до тем п е р атур ы

800

О с.

ДЛЯ п айки у гл ерод и стых и м ал ол егиро ван ны х сталей об ы ч н о п р и м ен я ют п р ипои н а ос но в е меди , и н о гда берут чи стую м ед ь .

При

пай ке туго пла вк их м еталл ов в ос

новном и с п ол ьз у ют сл едую щ ие при п ои : тита н,

ванадий ,

обеспечение смачивания и растекаем о

сти

вые и д р .

и

их

спл авы

и

др уги е

комп оз иц ии ,

содерж ащие , к ак правил о , тугопл а в к ие эл е м е н

ты , такие как молибден , тита н, ванадий , тантал и т.д.

Кроме то го, при вы боре припоя нельзя не

п аяем ы х

учитывать и то, что в процессе взаимоде й ствия

металлов ;

узки й интервал между температурами

с

метал лом

во зможно

поя вл ение

неж ела тель

ных физико-х имически х явлений : изб и рател ь

л и к в иду с а и с оли д уса ;

тепл оп р о водность и коэффициент л и

ной д и ф фуз и и туго пла в к их эл ем е нто в м еталла

нейного расш ирения припоя н а уровне п аяе

в рас плав прип оя и д иффуз и и эл ем е нто в при

мых метал лов;

п оя п о гр аниц ам з е р е н м ет ал л а .

образование паяного шва, состоящего преимущественно и з твердо го раствора .

По виду припои п одраздел я ют на: ли сто вые , трубчатые ,

п астоо бразн ы е ,

п оро ш к о в ы е ,

гальванические, таблетированные и д р.

В первом случае это м ожет повлеч ь за с о

бой ослабление пограничной з о н ы м еталла за счет обеднения ее ту го пл а в к и м и л е ги рую щи м и элемен тами ; во вто р ом

-

появ ление лег к оплав

к и х э вт е к т и ч е с к и х и пери тектических с о едине -

ПРИПОИ ДЛЯ ПЛЙКИ И ПРО ЧНОСТЬ ПЛ ЯНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

ний по границам зе рен, которые могуг также

457

дить анализ , учитывающий температуру рас

снижать прочность при граничной зоны с пая

пая,

ным швом . Кроме того, проникаюшие по гра

ческого состава припоя, выбранного по диа

ницам зерен химические эл е м е н т ы гуг

оказывать

припоя

расклинивающее

мо

давление ,

с

грамме

а

в

отдельных

сл учаях

и

превышающее

предел прочности .

Появлению

оптимальных

состояния

смачиваемости

хими

им

паяе

Далее будет приведен методический под ход к выполнению данной работы , состоящий из трех этапов.

первого

и

второго

случаев

при пайке могут способствовать :

Первый из них включает в себя анализ и выбор вида припоя, удовлетворяющего конст

избыточная поверхностная э н ергия в

руктивным и э кс пл уата ц и о н н ы м требованиям ;

второй

металлах ;

структурные и фазовые и зменения в

-

анализ д и а грам м ы состояния и выбор

по ней химического состава припоя; третий проведение

металлах ;

наличие избыточных свободных эл е к

исследовательских

-

эксперимен

тальных работ для подтверждения оптималь Рассмотрим данную этапность при мени

Избыточная поверхностная э н ер ги я появ ляется вследствие скопления дефектов , таких

тельно

как

металлов сталь

вакансии,

и

ности выбранного припоя .

тронов над верхним слоем металла .

дислокации,

и


мых поверхностей .

близкое к пределу текучести паяемых метал л о в,

учетом

междуузельные

к

паяемой

-


из

сочетания

бронза, работающей в интер

атомы , поры и т.д . перед препятствием , напри

вале температур

мер искаженной кристаллической решеткой в

приваривается по вершинам ребер , выполнен ных на бронзе . Ширина каналов между ребра

зоне кон такта с расплавом припоя.

Проявлению структурных и фазовых из менений

способствуют

термомеханические

ми переменная, минимальная величина

процессы , которые наиболее интенсивно во з

температуре т=

с

расп лавом

первоначально

прип оя ,

во зникают

500

на

ос

дол ж н а

быть

ей являются припои системы медь Из

известно,

з ер н а .

Напряжения ,

как

интенсифицируют процессы струк

тур н ы х и фазовых превращений . ники

за

счет

д в и жу ш и х с я

эл е ктр о н о в

может

возникнугь поверхностное состояние, способ ное л о к ал из о в а ть эл е ктр о н ы

на поверхности

с

образованием хемосорбционных свя зей , при чем более облегченно по границам зерен . Вы з в а н о э т о тем, что граница в сравнении с телом

зерна, из-за ее разобщения обладает большей э н ер г и е й ; кроме того, здес ь же наблюдается скопление

сегрегаций

в

эл е м е нто в ,

карбидных

и других соединений .

Легкоплавкие

элементы ,

виде

легкоплавких

стремясь

снизить

свою поверхностную энергию, ди ф ф у нди руют в

зон у

повышенных растягивающих

ний , какой является поверхностный слой ме Выше указ ы в ал ос ь , что припой является ного

паяного

в

получении


выборе рекомендуется для

(рис.

7.2)

высококачествен

Поэтому

при

его

паяных конструк

состояния

серебро .

-

медь

серебро

видно, что да н н ая композиция э втек Одн ако помимо э вте кти к и

сущест

вуют д в е области с ограниченной растворимо

стью :

слева

-

область

а-твердый

раствор

(п-тв .р . ) , являющийся доэвтектической состав

ляющей, справа - ~-твердый раствор (~-TB .p .) заэвтектическая составляющая. Существование трех областей свидетельствует о том , что хи

мический состав сплавов в этих областях раз

личен . Следовательно, их физико-химические свойства будуг также разными . Отсюда, чтобы выбрать оптимальный химический состав при поя , необходимо рассмотреть каждую из об ластей в отдельности .

Ниже б удет рассмотрен подход к анализу

напряже

талл а, контактирующий с расплавом припоя. о п р ед ел я ю щ и м

д и а гр а м м ы

ти ч е с к ая .

На основе эл ем е нтар н о й квантовой меха

при

следует, что наиболее приемлемой композици

пряжения и величина их в повер хностном слое

в теле

МПа,

пассивиров ание

п овер х н осте й .

Су шн ост ь первой операции закл ю ч аетс я в уда л е н и и тончайших пленок ок си дов химическим

или эл е ктрох и м и чес ки м спос обом в растворах , со стоящих , как прави ло,

ро й

весьма

тонкой

пассивной

пори стой

пленки,

восстанавливаемой впоследствии при эл е ктр о

ли зе в процесс е нанесения покрытия и обеспе чиваюшей затем высокую активность поверх но сти

по дложки

и

прочное

сцеп ление

покры

ти я с ней.

газы

обл адают

Т=

100

ос,

зак и с ь железа

-

при

о с , в то же время дио кс ид кремния

1500

-

О с. Повышение те м

пературы восстановления оксидов объясня ется большим сродством металлов к кислороду . Механи зм пайки в среде инертных газов и

вакууме

сводится

к

потере

усто й ч и в ости

окси дов и их разложению с выделением ки с ло рода

в

процессе

разложения меньше

нагрева,

оксидов

парциальное

причем температура

будет

тем

д а вл е н и е

ниже ,

чем

кислорода

в

процессе пайки. В случаях трудного восстановления окси

дов

7.4.2. СПОСОБЫ

ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЗАЩИТЫ

атмос фере даже с ухого в оздух а вн ов ь отм е ч а ок сидн о й

пл е н ки ,


пайку

в

вакууме .

сферного воздуха при пайке в рабочий объем

На деталя х, очищенны х от за гряз н е н и й, в о бр азов ание

металлов

Ино гда для более тшательной очистки атм о

ПАЯЕМЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ОТ ОКИСЛЕНИЯ

ется

при

690

тол ь ко л и ш ь при Т >

и з с м ес и кис л от ; вто

в образовании на поверхности детал ей

-

Активные

о кс ид м ед и л егк о восстанавливается угле родом

ст ь ю детал е й в ря де случа е в вып олня ют акт и или

газов .

причем

печи помешают стружку (титан или цирконий ) , которая о би л ьно по глощает кисл ород . Для зашиты от о к исл е н ия в процессе пай

п оявление ее определ яется с е кундам и. П оэто

ки тугоп лавких

м у, чтобы и збежать ее воз н и кн овения , в ряде

дру г их

случ а е в

смесь аргона и гел и я, вакуум . Для восстан ов-

на

паяемые

п оверхн ости

нанося т

по-

металлов , стал е й,

матери ал ов

часто

спл авов

использ уют

и

аргон .

Глава 7. П А ЙКА МАТЕРИАЛОВ

462

л е н и я металл ов из о ксидов пр и п айке низ коуг

сталл и з о вав ши м с я ) и п редставляют собой не

л ер од и сты х стал е й, конструк цион ных стал е й и

однород ное тело в л окаль ной зоне с п он и ж ен

сплавов и т.д. пр и ме ня ют акти вны е с ред ы . При

ной п ро ч ностью в сра в н е н ии с металлом (см.

этом большое распространени е в качестве вос

рис .

а) .

7.4,

Существов ание неоднородного тела под

становител ьной с реды получили д и с соц и и р о ва н ный аммиак, газовые смеси : водород, оксид

паяным швом сви детельств ует о то м, что появ

угл ер од а и азот, а также газоо б р азн ы е флюсы.

лен и е

Иногда используют см есь (газообразный флюс

п рипо я в процессе пайки . Отсюда следует, что

с аргоном) , подаваемую н а проток .

п ри пой я вляется ПА В по отношению к паяе

7.5. СОВМЕСТИМОСТЬ

ПАЯЕМЫХ

МАТЕРИ АЛОВ С ПРИПОЯМИ

сы в основном носят необратимый характер,

особе н но когда появляются тр е щ и н ы под пая

7.3)

ни е

констру кци и

( р ис .

7.4,

а, б и

ил и отмечается разруше

на

7.5,

отдель н ые

ф рагменты

а). В случае визуального

обнаружени я трещин или выявления их п ри помощи

техники

дорогостоящую

продукцию

отбраковывают . Когда трещины расположены

свя зан о

с

мы м

мат е р иала м

п ой

несовместимо.

и

б иметалл ических одном

В процессе пайки происходящие процес

ным ш вом ( рис .

его

с лучае

в о здействием

с о ч ет а н и е

П а й ку

материал

-

при

осуществля л и

ко н струкциях ,

из

расплав а

на

состояших

в

д и с п е р с ио н но -т в е р д е ю ш е г о

сплава ( н ар уж н ая обол очка ) и мед ного ( в нут ре н ня я оболочка ), в дру го м

-

из стали мартен

сит но го класса ( н аруж н ая оболочка) , то го же м едн о го

сп л а в а

(внутре нняя

оболочка) .

Ис

пользов али медно-с е реб р я ные п р ип ои , гальва ни ч еск и

перед

н ан е с е нн ы е

пай кой .

совместимость

на

паяемые

И сслед о в а н и я

поверхнос ти

показали ,

медно-серебряного

конструкционными

с талями

что

пр ипоя

с

а у с т е н и т н ого

внутри объема металлов и их нево зможно об

класса удовлетворительная ; близка к это й же

н аружи ть , продукция п р из н а етс я год ной к ис

оце нке

п ользов ани ю . Это может п р и вести к н епо п ра

ного и п е р еход ного классов , а также с гомоге н

в и м ым

посл едст виям ,

связанны м

с

п отер ей


со

ст алями

мартен сит

ными с плавами . В то же в рем я с о вм естим ость с

значительных финансовых затрат , а ино гда и с

эт им

бол ее серь езным и сходом .

с плаво в близка к н улю . П ро ч н ость и х с н и жается

И з литературы известно, что такие тре щины

заполнены

расп лавом

припоя

(закри -

же

п рипоем

пример но

7.3. Сетка

1О

раз в сравнении с прочностью

вн е контакта с расп лав ом

а) Рис.

в

д и с п е р с и о н н о -т в е рд е ю щ и х

припоя , причем

та к ое

б)

тр ещ и н в ли с п е р с и о н н о-тве рд е ю ш е м сплаве (основа никель-хромовая ) под п аяным

швом, увеличение

100'

(а) ; трешин а по гранинам з е р е н, заполненная расплавом серебрян о-м едного припоя , увеличение

400' (6)

С О В МЕСТИМОСТ Ь П АЯ ЕМЫ Х МАТЕРИАЛО В С ПРИ ПОЯМИ

463

б)

а)

в)

7.4.

Рис.

а)

Разрушеиие констр укции в процессе

пайки серебряно-медным припоем : а

-

излом высоколегированной стали мартенситн ого

класса в зоне разрушения;

6 -

стали;

6-

ре зкое снижение прочн ос ти

интервале При

трещина в это й же

м икроструктура стали в з о н е ра зрушения

м н огофазного

однофазн ом

отме чается л ишь в

состояния

состоянии

б)

сплавов.


сплавов такая же, как и у сталей и гомогенных

с плавов, Т.е. удовлетворительная . Относитель ное удл инение всех матер иало в ~2 Ф акт

ни зк о й

%.

совместимости

сплавов

с

многофаз н ой структурой , в отлич ие от одно

фаз ной свя зан с п оявл ением в сплавах при пай ке

растя гива ю щ и х


вел ичиной ,

в)

пре в ы шающей в локальных объемах предел их

п рочности . Здесь же отмечалось , что при сжи мающ их

нап ряж ени ях

совм ест имость

всех

спл а во в удовлетвор ительная . Кроме того, из ве стн о

та к ж е ,

что

н апряжениями

сн иж е н и е

н аря д у

с

р а стя ги в аю щ и м и

д о пол н ител ь но е

с ов мест им о сти

в ли я н и е

указанных

на

мате риа

лов о казы вают многие фа кторы: вел ич и н а зерна длительность

г)

>0,1 мм; контакта

с

расп лавом

припоя > 1 мин ; соде ржан ие

водо рода

в

металлах

>3 · 10-4 мас . %; н ал и ч и е

в

м атер и ал а х

легкоплав к их

элеме нт о в, так их как свинец, сера , олово и др .;

ри ски

>0,05 мм

и Т .Д.

на


глубиной

Ри с.

7.5.

Ра зруш ение конструкции, пая ной

серебряно-медным припоем. у в ел и ч е н ие

400' (а), (6),

тре ш и н а , з а пол н е н на я ра спл авом припоя распред ел ение в ней меди

(6),

р аспределение

в н ей сер ебр а (г)

Глава 7. ПА ЙКА МАТЕ Р ИАЛО В

464

Хотя

то же время при наличии толстослой

8

ного барьер ного покрыти я, обладающего срод

п роблема х руп ко го разру ше н ия

в

пон иман ии ф и зико- хи м и ч ес к и х п ро цес сов на

-

ст вом к п ри п о ю , или п ри размещен и и этого же

гра ниц е р аздел а т в ердого

припоя на сплавах в однофазном (гомогенном )

слож ная , однако нами б ыло н айде н о реше ние ,

их

состоянии

твор ительная .

со вместимость

сп лавов

уд о вл е

всех приведенных примерах

80

трещи н ы образуются и растут, имея клинооб разную

форм у

паять

указанн ые

выше

мате риа

лы мед но- се реб ря н ым и припоя ми без образо вания в них трещи н .

(рис .

межкристаллитный

7.6). Характер трещин (рис . 7.3, в и 7.4, а) . 8 объ

поз воляющее

жид к о го тел весь м а

Это реш ение базируется на дан н ы х, полу ченных

при

комплексном

проведении

исследо

еме трещин наблюдается избирательность про

вательских и эксп ериме нтальных работ, резуль

цессов

в

таты которых представляют научный и п ракти

и

ческий интерес . Комплекс работ включал :

вза имодействия .

Медь ,

пи с персио нно-твердеюшем

например ,

сплаве Э П

202

ем у подобны х по химическом у составу адсор би руется

с плошным

ос н о в ного металла и

(см . рис.

7.5,

слоем

на

повер хности

п ре рывистым

внутри

нее

в); серебро отмечается внутри

трещины (с м. рис .

7.5,

и зучение

физико-химических

основ

природы ох рупчи ван ия , за рождени я и р азв и т и я тр е щ ин

в

высокоп рочных

материалах

различ

ного класса при пай ке ;

г). Совместн о с элем е н

разработку теоретич еских ос нов пре

тами пр и п оя в трещине обнаружены никель и

дотвращения

ч астич н о

трещин при пайке , т.е ., други м и словами , обес

хром ,

сплава Э П модействия

202.

д и ф фу нд и р у ю щ и е

сюда

из

Характерн о то, что з о н ы взаи

отмечаются тол ь ко

в местах

н а

охрупчива ния

печение совместимос ти

и


п аяемых матери ал ов с

припоями .

ч ал ьн о го роста трещины , на конечной стадии

Р а н ее было сказано, ч то для достижения совместимости металла с припоем п ри пайке

разруше ния они отсутствуют .



исключить

появле

ние растягивающих напря жений . Однако сде лать это п р и пайке упом я нутых конструкций не

представляется возможным . Свя зано это с те м , ч то

все

с тали

д и с п е р с и о н н о - т в е рд е ю щ и е

ма ртен ситного

и

сп лавы

пере ходног о

и

классов

и м еют многофазную структуру, пр и чем та кая структура

сушествует д о температуры

вах

1000... 1050

лее

того,

750.. .900

в

О С , в сталях

сп лавах

в

700 .. .850

инте рвале

в

спла

ос. Бо

т е м п е ратур

о с вл ияни е структур ы на м еталл ус и

л и в а етс я, о чем с видетельствует р ез к о е сниже ние пластичности .

Та кое вл ияние объясняется дополнитель ны м выделением ф аз в мел к оди сп ерсно м виде из твердого раствора . Поэтом у изучение при роды разруш ен ия материалов пр и пайке потре

бовало учета не тол ь ко структуры материало в, но и следующих факторов : х имич ес кого соста ва, состоян ия поверхно сти , де ф е ктност и струк тур ы, величины зерна , скорости деформации при нагреве, в ида нагружен и я и други х факто ро в .

Необх одим ость это го б ыла обусл о вл е на

те м, что в процесс е изготовлени я конструкций под

пайку паяем ые

разл и ч н ым

матер иалы

видам обраб отки ,

подве ргаются

включая

штам

п о в ку, ков ку, термообр аботку, с вар ку, гал ьва Рис,

7.6.

Клинообразн ый рост трещины в и зломе

обра зца высоколегированной стал н

мартенснтного кл а сс а прн Т =

920 о с

в

контакте с сереб р я н о- м ед н ы м припоем

но покрытие, пайку и т .д. Отсюда следует, что каждая

из

при ч и н о й

указан н ых

измене н и я

соста ва матери ал ов ,

операций

структур ы

величи ны

может быть

и

з е р на ,

фазо вого р а споло-

СОВМЕСТИМОСТЬ ПАЯЕМЫХ МАТЕРИАЛОВ С ПРИПОЯМИ

465

жения и морфологии частиц фаз и т.д . и, как

гих ученых и

следств ие,

условиях,

Для уменьшения пробела в вопросе совмести

например в интервале температур многофазно

мости материалов при пайке ниже приведена

го

при

неблагоприятных

состояния ,

способна

усилить

«х руп кое»

разрушение м атери алов при пайке , тем более

произ водственников всего мира.

совокупность

рекомендаций ,

состоящи х

из

различных методов подхода к ее изучению .

что о влиянии факторов на охрупчивание мате риалов

говорилось

в л и т е р ату р е,

хотя

7.5.2. МЕТОДОЛ ОГИЯ ИССЛ ЕДОВА НИ Й

оттенок

СОВМЕСТИМ ОСТИ МАТЕРИАЛО В

их влияния различен . Например , на одних ма

СПРИПОЯМИ

тери алах э ф фект ус ил иваетс я , н а других отме Для

чается его замедл ен и е, на н екоторых э ффе кт


дуются образец (р и с.

хотя и проявля ется , однако он не значи телен.

Наряду с особенностями влияния различ

испытаний

рекомен

и разрывная машина,

7.7)

разработанная Научно -исследовательским

ин

ных факторов н а э ф фе кт охрупчивания в рабо

ститутом испытательных машин , при боров и

те

средств измерения (НИКИМП, г . Москва ). Ис

предложен о

у ч ит ы ват ь

и

из уч ать

также

покрытий .

Такое

пытания

образцов

предложение ос н о в ы вается н а обнаруженном

контакте

с

понижении прочности паяемых д ис п е р с и о н н о

ний в пределах комнатная тем п ератур а

твер деюших

пература пайки конструкции . Для м атери алов с

влияние

на

твердой

н е го

т в ерд ых

сп лавов ,

медью ,

так

кон тактируюших

и

с тве рды м

как

с

серебром .

Одновременн о

с

рекомендациями ,

конечную выбирать

ука

зан н ы м и выше , с этой же целью был предл о

проводят без

интерв ал

припоя


и

в

испыта

-

те м

многофазной структурой рекомендовано :

Проя вление э ф ф е кта свя зан о с обр азованием л егко пл ав к их соединени й п о границам зерен .

ним;

исходя

растворения

температуру из

фаз и

испытаний



оконч ания

однородного

твердого раствор а ;

про

нагрев до зада н н ой те м ператур ы ис

цесс пайки , а в некоторых сл уч аях , позволяю

пытаний про водить со скоростью, аналогичной

щих создать условия испытаний образцов, ана

скорости нагрева паяемой конструкции , преду

логи ч н ы е усло в и я м па йки, При так ом подходе

смотренн ой в тех н оло ги и на пайку ;

жен

ряд

новых

методик,

имитируюших

обеспечиваются :

припой на образец наносить любы м

д о с то в е р н ы е

ре з ультаты

склонности

известным спос обом . В данном случае апробирование двух ви

паяемых материалов к хр упкому разрушению ; во зможнос ть

разрушения

и

уп ра вл е н ия

ис ключающим

под

хр упкого

п ро цессом

появ ле н ие х ру п кости

воздей ств ие м

паяемых

предви дения

расп л ава п р и п оя

матери ала х

н е зависимо

от

пайки,

дов

прип оев

-

л е нто ч н о го

и

г альванически

нанесенного на рабочую поверхность

-

показа

и трещин

л о использование последнего более целес ооб

в люб ых

разным с позиции чистоты испытаний , э ко н о

ко м п оз и

мичности

и


времени э к с п е р и м е н

та . Объясняется это тем , что установка ленточ

ции припоя .

ного припоя на образец требует специальных

7.5.1. СОСТОЯНИЕ

ВОПРОСА

приемов, включая либо намотку поверх припоя

Широкий спектр ох в аты в аем ых в о просо в

при изучении это й проблемы б ыл с в яз а н с не достато ч н остью литературных данных об э ф

фекте

« хр у п ко го»

контакте

с

разрушения


жи дкометал л ическими

средами,

в а

также порой прямо пр отивоположным его объ


нерастворимой

при хватку

сваркой .

существует

в

расплаве, л и бо

Однако

метал лов,

в

которые

природе

не

нерастворимы

друг в друге . А как известно, даже ничтожно малые

добав ки

к

расп лаву

могут

изменить

фи зико-механические свойства твердого тела.

яснением в некоторых и звестны х работах. Как правило, эти работы направлены на решение частных з ада ч чению

и относятся ,

монокристаллов ,

в

основном

чистых

к изу

м еталлов

и

низколегированных сталей и сплавов в контак те с

жидкостями

Существуюшие

и ли л ег к о пл а в ки м и

методики

с р ед а м и.


глав

ным образом для низкотемпературны х испыта

ний . Вместе с тем, указанная проблема была и

Р и с.

остается до сих пор пре дметом внимания мно-

свойств металл ов вие припоя и в коитакте с иим

7.7. Образец дл я

о п ределен и я меха н и ческих

Глава

466

7. П А Й КА МАТЕРИАЛОВ

от п р их ватк и сваркой остаются концентраторы

Таким образом, по результатам испыта

напряжений в местах сварки . Поэтому исполь

ний судят о совместимости материалов с при

зование

поем .

указанного

приема

приводит

к

иска

женным результатам . В то же время гальвани

Р ан ее было сказано, что материалы паяе

ческий припой, нанесенный послойно, позво

мых конструкций могут подвергаться различ

ляет получить жидкую фазу под верхним слоем

ным

покрытия, являюшимся составной частью при

вающим влияние на их физико-механические

поя и представляю щи м собой « н аружну ю обо

свойства при пайке . Причем эт и характеристи

лочку» .

еще один способ испытаний, когда использует образец,

(рис .

7.8);

ности

обработки

перед

пайкой ,

оказы

ки могут иметь существенные отличия, напри

В развитии этого направления предложен ся

видам

состоящий

разницы

размера

зерна,

фазового

трубок

частиц и т .д ., и тем большие, чем шире поле допуска, устанавливаемого при обработке заго

наносят

также

двух

из-за

состава, концентрации фаз и морфологии их

припой на контактируемые поверх

нанесением

из

мер

гальванически .

Перед

покрыгий-припоев с поверхности

товок . Так как практически каждый технологи

ческий , металлургический

и други е факторы

образцов удаляют оксидную пленку , жировые

могут влиять на эфф е кт охрупчивания, нами

пятна

с

было предложено исследовать каждый из эти х

подго

факторов. Испытания про водят также на об

и

другие

загрязнения

существующими

в


рекомендациями

на

товку материалов под пайку .

В

рабочей

камере

раз цах (см. рис .

испытание

образцов

ствующем

7.7),

однако на этапе, предше

испытаниям ,

материал

образцов

рекомендовано осуществлять либо в вакууме,

готовят, учитывая вл ияние того или иного фак

либо

тора. Например, если необходимо оценить сте

в инертной

среде для


окисления образцов и припоя при испытаниях .

пень

Растягивающее

ную


на

образец,

яв

влияния и

размера зерна

дл и тел ь н у ю

на кратковремен

прочность

материала , то

в

л я ю щ е е с я критическим , создают при д о с т и ж е

этом случае заготовки образцов перед испыта

нии заданной температуры испытаний и дово

ни ями нагревают до температуры, при которой

дят затем

образец до разруш ени я .

Одновре

можно п олуч ить задан ный размер зерна, охла

менно с приложением напряжения до разруше

ждают и затем, з н а я величину зерна ,

ния фиксируют на диаграмме величину пла

испытания .

стической деф ор м аци и . Наряду

с

проводят

Как следует из сказанного , хрупкое раз

кратковременными

механиче

рушение


происходит

при

наличии

скими испытаниями таким же образом про во

растягивающи х

дят испытания на длительную прочность . Не

жидкого расплава припоя. Источниками такого

обходимость подобных

уровня напряжений являются внешние и внут

испытаний

связана с

тем, что в процессе пайки конструкций обяза тельно

уста навливают

время

в ыдер ж к и


и

воздействии

ренние факторы . Внешний фактор

при

-

разница коэффициен

температуре пайки , Поэтому по аналогии сле

тов линейного расширения (КЛР) паяемых ма

дует иметь результаты испытаний во времени ,

териалов (КЛР материала внутренней детали

адекватном времени выдержки при пайке. Рас

бронзы больше клр материала нарУ'А r s ) ,

r

>

r 2). Р ади ус r

а часть

=

-

r s явля

зо нам и. В это м сл учае уп ругую часть кол ьца

цо ,

р ас см атрив ат ь

н агр уженн о е

2

к ак тол сто ст е н ное к оль

н ар уж н ы м РК

и

= 2 1,0

в нутре нним

да вл е н и ем

· 10-6 град" ; Е2

1-12 = 0,3;

в

ется границей между уп ругой и пластическо й

м ожн о

а2

часть кольца находится в

уп ругом состоянии ( п р и

оя 2

= 14 . 105 МПа; = 75 МПа.

Величины Е2 и

(Js2 взяты из гра ф и ка, 7.12, б. Так как для м а тер иала кольца 1 при ТП = 920 ос аl = = 20,5 . 10-6 град"; Е! = 0,96 . 105 МПа (см . приведе нн ого на ри с .

рис . 7.1 2, а), а [(J I] = 22,5 МПа , то при О, = 5 м м

R

и

= 95 мм (см . рис. 7.9) из формулы (7.6)

с ледует , ч то

А

где

к = r2 s rs Так как при

жени й

r

=

=26,8; r2 1100

и

вол ьфрама .

При


ос п айку ук азанных сталей про водить не

реком е ндуется . О бъя сняется это тем, что при нагреве выше этой тем п ератур ы, н апример , у в ысо ко п роч н ых стале й

ко рроз ион но-стой ких

возрастает х руп кость;

стал ей

п адает

Рнс.

пластич

серебряно-медным припоем пр" Т =

Для пайки указанных стале й используют, прави л о ,

припои

на

основе

меди,

на границе зерен в

никель-хромовой основе при пайке

ность ; жар опрочных ум е н ь ш а ет с я прочность .

ка к

7.14. Пережег

дисперсионно-тверлеюшем сплаве на

920 ос

никеля,

взаимодействии ,

сер ебра и др .

например ,

серы

с

никел е м .

Сера практически всегда сушествует в метал

лах как вредная примесь . Никель явля ется ос

7.7.3. П АЙКА ЖАРОПРОЧНЫХ С ПЛА ВО В

новой или присутствует как л еги рую щий эл е

В с овременн о й техн и ке широко исп оль з у ют

жар опр оч н ые

мен т в сп лава х .

Обилие

д и с п е рс ио н но -т в е рд е ю щ и е

л е ги рую щ их

туто пла в к их

эл е

(м ногофаз н ы е) с пл ав ы , реже го м оге н н ые (од

ментов в сплавах способств ует образованию на

но ф аз н ые). Основа их

их поверхности стойких оксидных пленок . Как

кел ь

хром

никел ь

-

хром ,

-

ни

железо и т.д . Все они обладают

правило , перед пай кой их удаляют в кисл отн о

вы со ко й прочностью, жаропрочностью и кор

щелочных растворах . Затем п осле тщател ь но й

розио н н ой

обработки

-

-

стойкость ю .

механ и ч ес к им

и

Благодаря

ф изи ч ес ким

высоким

с в о йствам

и

на

паяемые


нан ося т

покрытия , чаще всего никелевое . Пай ку осуще

удовл етв ор ител ь но й тех нол огичности пр и ков

ств ляют ,

ке ,

спл авы

или меди. В качестве з а щ итной среды сл ужи т

с вар н о

вакуум

ш тамп овке,

на шл и

та к ж е

с в ар к е

широкое

и

т.д.

да н н ы е

приме нение

в

пая н ы х конструкциях , работающих в теплона

исп оль з уя

или

при пои

нейтральные

на

о с но в е

н и келя

газовые среды

без

применения флюсов .

п р я ж е н н ы х условиях.

7.7.4. ПАЙКА ЧУГУНА

У пр очнение сплавов дости гаетс я л еги ро

вани ем твердо го раств ора хромом, м олибденом ,

Чугуны

вольфрамом, титаном и Т.Д . , а также присутст

содержащи е

ви ем


уп роч няю щих

фаз

ти па у' -N i з (Тi ,

(Ni, Со , С г) (W, Мо) ; (Fe, С г, Ni)7 МО 6 и др .

AI); (NiCo)7 (WMO)6;

1150

пров одить

при

Кр оме углерода в ч угуне о б ы ч но содержатся кремний , марганец, сера и фосфор . Из- за нали

Пайк у у казан н ы х материалов рекоменду

етс я

тем п ературе

:2 % С . В п ра кти ке ч аще всего ч угун с содержанием 2,5.. .4 % С .

н адре зы

графита

пайка

трудности ,

так

е го к ак

можно рас сматривать как

-

к онцентра т оры

н апря

С поверхностных слоев графит удаляют

с нагревом в процесс е ТО, ковки , штамповки ,

пескоструйной

пайки и т.д . Кроме того, более высокая тем п е

выжиганием графита окислительным пламенем

обработкой

с

последующим

р атур а локализ ует вредные примеси по грани

газовой горелки . Можно также удал ить его при

ца м

эл е ктрохи м и ч ес ко й обработке в соляной ванне

з ер е н

в

поверхностных

слоя х

сплавов

и

всл едст в и е это го вы зывает пережог при пайке

при Т =

(р и с .

дуют осуществлять с использов анием фл юсов

7.14).

Появлен ие его может быть свя зано

с образован и ем ле гко пл ав кой э вте кти ки

при

NQ 209

и

450 . ..510 284,

о с. П айку ч угуна рекомен

которые растворяют графит н а

Глава 7. ПА ЙКА МАТЕ РИАЛОВ

478

7.7.6. ПАЙКА ТИТА НА

п о в ерхности чугуна в п роцесс е пайки, обес пе чив а я

расте каемость

верхностям .

В

припоя

по

паяемым

по

качестве припоя служит медь

или припои на ее основе . В ряде случаев при меняют серебряные припои, по зволяющие па

ять чугун без удал е н и я графитового включе ния . Другими преим уществами в использова

нии серебряных припоев являются их н изкая

температура пайки ( Т вие,

< 900

п редотвращение

О С ) , и, как следст


хрупкого

цементита в структуре чугуна .

Обладая многими цен ными свойствами , включая большую удельную прочность , высо кую

коррозионную

н ост ь и

высок ую

стойкость ,

м ал ую

прочно сть при

плот

высоки х т е м

пературах , ти тан нашел широкое применение в

различны х обла стях техники . Однако применение его часто ограничи вается

недостаточной

скло нностью активности

технологичностью

к ох рупчиванию и з- за

к

кисло род у,

Кроме того , о к исл е н и е и

вод ороду

высокой и

азот у .

газ онасыщение по

верхности титана з атруд н я ет об раб отку загото

7.7.5. ПА Й КА ин стт тм кнтхльны х СТАЛЕЙ И

вок да вл е н и е м ( к о в ко й , штам повко й ) , а также

ТВЕРДЫХ с плх в о в

резанием , дефор м и р о ва н и е м и т.д . С , н азы

При пайке тита н а , так же к ак и при е го

вают углеродистым и инструментальными . Об

обработке, газонасы щенный (альфированны й)

л адая высокой твердостью и прочностью при

слой п ри в оди т к з н а ч ител ь н ы м трудностям в

деш е в из н е и недефицитности, эти стали нашли

обеспечении

Стали, содержащие


при

0,65 . .. 1,35 %

изготовлении

инструмента.

П одготовку сталей под пайку ведут с учетом рекомендаци й , приведенных в разд.

7.7.1.

Не

достаточ н ая тепл осто й ко сть эти х сталей и п а де н и е твердости с нагревом и с п ол ьзо ван и е . статка

П огаше н и е

п реодолено

>200

о с сужают их

указанного

легированием

недо

да нных

ста

л е й вольфрамом. Это позволило достичь высо

кой теплостойкости стале й и повысить работо способность

550 . ..600

инструмента

до


О С и скорость резания . Высокая теп

растекаемости

припоя .

Поэтому

перед пай кой тита н а и титановых спл авов ре комендуется слой удалять известными спосо бами , например механическим или травлением в кислотах . Пайку проводят в вакууме ; в ред ки х случая х

в аргоне повышенной чистоты

-

при температуре темпе ратуры

800 . .. 900

при

О С. Нагрев до такой

у казанном

ви де

з а щ иты

от

окисления способствует смачиваемости прип оя и

об е с п еч е н и ю

пайки ,

Выше

те м п ератур ы

о с нагревать т итан не рекоме ндуется из-за

900

скл онн ости е г о

к рост у з е р на

и , соответствен

но , падению п ла стичности, хотя прочность при

л ое м кость обеспечивается з а счет выделения

это м

карбидов (Ре.С) из мартенсита при закал ке их с

припоев для пайки титан а и тита н о в ы х сплавов


находят п рименение

пайку

1240 .. . 1280

инстр умента

О с. Исходя из это го


осуще ств


не

снижается .

пр ипои

В

качестве

на основе никеля

или меди , а также серебра . Иногда как основу

л ять припоями с температуро й , бл изкой к те м

припоя исп ользуют алюминий , образ ующий с

пературе за кал ки . Обычно испол ьзуют припои

титаном огра ниченную обл а сть т верд ых рас

на

т воро в . В ряде сл учаев на т ита н наносят барь

основе

никеля

и ли

ферросплавы .

Пайку

п р о водят в га зоп ламенных печах , п огр ужение м в соляные ванны, а также ин дукционным спо

собом с использован ием боридно-фторидных флюсов

N2 200

и

20 1.

Для пайки инструмента и з твердых спла

вов берут те же флюсы

N2 200

и

201,

ерные покрытия, например молибден. а зате м поверх его никель или медь . Такая композиция покрытий по зволяет обеспечить пайку титана с

др уги м и металлами без хрупки х ф аз в паяном шве ,

в качестве

7.7.7. ПАЙКА тьтоплх в к их МЕТАЛ ЛОВ

припоев сл ужат медно -цинковые (л атун ь Л62 )

СО СТАЛ ЬЮ

с добав ка м и никеля , марганца или ал юм и н и я . Иногда

используют медно-марганцо вые

при

В

конструкциях ,

работающих в э кстр е

пои , при м е н я я автоматиз ированный ил и меха

мальных у словиях ,

низ ированн ый спо соб н а гре ва . Для по в ы шения

конструкции,

прои зводительности

труда и

металлов . Для обесп ечения работоспособности

сто и м ости

распространен

широко

снижения

себе

припой

в

иногда использую т паяные

выпол ненные

из


конструкции со стороны высокой температуры,

виде таблеток , и зготовленных и з порошка при

превышающей

1500

поя и флюса .

кие

например

металлы,

О С , применяют тугопл ав м олибден,

ниобий ,

ТЕХНОЛОГИЯ ПАЙКИ

вольфрам и др . , а со стороны низкой темпера тур ы

-

стали , причем соединение и з у каза н н ог о

сочетания

мет ал лов

вып олняют

в

ви де

теле

скопического и ли стыкового .

7.7.7.1. Т ЕЛ ЕСКОПИЧ ЕС К О Е

479

вольфрам устой ч и в до Т = нием

те м п е р ату р ы

О С , с увел и ч е

1400

происходи т

на углерожива

ние с образованием карбидов . Так как вольф рам окисляется и оксидная пленка очень стой

кая ,

СОЕДИ НЕН ИЕ

то



вольфрама

в едут л и б о механическим путем , л и б о травле себя

нием в кислотах . Доп ускается очистка вольф

внутреннюю детал ь, из готовленн ую и з ни обия,

рама в рас творе едкого н атра и ли эл е ктр ол ит и

и

ческим методом . После о ч и ст к и в ряде случ ае в

Данное

соединение

наружн ую

из

включает

в

коррозионн о-стойкой

стали .

Соединение осуществляют п о конус у . На кону

поверхн ость

се детал и и з нио бия наносят кольцевые канав

ил и медью л юб ы м из в естн ы м с п особо м . Дан

вольфрама

покрывают

никелем

к и, в которые у ст а н а вл и ва ют к ольца из н е р ж а

ные п окрытия допус каются п р и пай ке никель

веющей стали. Затем готовят п о верх н ости п од

медными,

пайку, как у казан о в разд .

кель-кобальтовыми

крытие

7.4.1,

и нан осят п о

никель или медь . Детали собирают с

-

пред варительн о

установ ленным

канавки -питатели,

припоем

выполненные

в

в

стальной

ведут

в

медно- серебряны ми ,

вак ууме ,

использов ать

азот ,

марган ец- н и

припоями можно

в

водород

и

т.д .

качестве

и

окси д

Пайку за щ и т ы

у гл е р од а .

При использовании туго пл ав ки х припоев, на

детали. В качестве припоя используют медь ,

пример V-NЬ+Та;

медно-серебряные и медно-марганцевые спла

вольфрам а механически зачищают и обезжи

вы и др . Защитная ср еда

ривают . Пайку ведут туго плавки м и припоями в

ные

среды

с

Na2 B40 7, ВFз

-

вакуум и ли инерт

флюсами .

например ,

KBF 4 ,

V-Nb-Ti

и др., поверхности

вакууме ~ 1 0-4 мм рт. СТ.

и др .

7.7.9. ПАЙКА ПОР lfСТОГО ВОЛЬФРАМА 7.7.7.2. С ТЫКО ВОЕ

СОЕДИ НЕ НИЕ

(ИЛИ мояивдкн.о С МЕДНЫМ СПЛАВОМ

Одну из детал ей и зготовляют и з моли б

Наряду с вольфрамом в промышленно

де н а, другую и з стали . На поверхность молиб

сти , например, используют в ря де случ ае в тан

де н о в о й детал и наносят п окрытие из никеля

тал или сплав та нтал а с вольфрамом . В паяных

или меди кру го м. Это позволяет з ащитит ь мо

конструкциях , представляющих собой смеси

л и бде н от окислени я в процесс е пайки. Перед

тельную головку, работающую при те м п ерату

покрытием

ре

разд . и

7.4).

удал я ют

оксидн ую

пленку

(см .

З атем устанавлив ают фоль гу припоя

собирают ее

с

отв етн о й

детал ь ю .

Детали

подж и м ают, используя да вл е н ие через мем бра ну.

Дальнейшая

тех ноло гия

а нал оги ч на у ка

за н н ой выше .

> 1000

ОС, детал и

95 %

( м ас.) Та,

остальное вольфрам; реже из чистого тантал а . Паян ая сост ои т

кон струкция из

0,15 . ..0,2

смесительной

массивного д и с к а

трубок ди ам етром

7.7.8. ПАЙКА ВОЛЬФ РАМА

и зготовляют и з следую

щих м атериалов: спл ава состава

0,8

и

гол ов ки

то н ко сте нн ы х

мм при тол щи н е стенок

мм . Для обеспечения работоспособ

ности конструкции пайку необходимо осу ще

Вольфрам широко применяется в совре менной технике в виде л е ги рую щего и уп роч

ствля ть

высокотемпературными

определенным

сочетанием

в

припоям и

нем

с

эл е м е н т о в .

няющего эл е м е нта в сплавах . Он относится к

Эти ограничения свя заны с возможной э роз и е й

малораспространенным эл ем е нтам . Температу

тонки х стенок трубок . Для ее предотвращения

ра плавления вольфрам а

рек оменд уют и спользовать припои следующего

И зучение

3380 ±10 О С .

кинетики оки сл ен ия

ного вол ьфрама до

500

компакт

ос пока з ало , ч то этот

+ тантал + кремний + титан + + цир ко н и й или та нтал + ал ю ми н и й + + кремний + ванадий. Эти два пр ип оя

состава : ванадий

гаф н и й

процес с протекает с м ало й скоростью , а в и н

+ +

тер вал е

оптим ал ь ны и недефицитны по химическому

500 ... 1000

о с скорость окислен ия б ы

железо

стро растет . Оксидная пленка д вухслой н ая. В о

составу. Пайка в вакууме об еспеч и вает герм е

дород не в ступ ает во взаим одей ствие с вол ьф

ти ч н ость пая н ых соед и н е н ий без эроз и и трубок

рамом

вплоть

до

его


плавления .

Азот реагирует с компактным вольфрамом, об разуя нитриды

W2N , WN, WN2

и др . лишь при

температуре > 1500 ОС. В оксиде углерода ( С О )

и

работоспособность

смесительных

головок .

Для ис кл ючения окисления матери ала смеси тел ь н о й головки нецелесообразно пайку про в одить в других защитных средах.

Глава 7. ПАЙКА МАТЕРИАЛОВ

480 в

ряде случаев

в

особенностей работы рукции

изготовляют

из

материалов : наружная оболочка вый

воль фрам

(или

бронза (ос

-

молибден) .

В

процессе

изготовле ния д ет ал и из указан ных тугоп лавких

металлов

обрабатывают путем

КОН СТРУ КЦИ Й ПРИ ПА Й К Е

следующих

пористый порощко

-

РАС Ч ЕТН АЯ О ЦЕ НКА ДАВЛЕН И Я ГА ЗА

для П ОДЖАТИ Я МЕД НО -СТАЛ Ь Н ЫХ

паяные конст

сочетания

нова медь), внутренняя

7.7.10.1.

силу специфических

изделия


шлифовки ( в местах пайки ) . Осуществляют ее таки м образом, чтобы часть снимаем ого по

Кон струкцию , состоящую и з д вух оболо чек,

наружная

из

которых

имеет

КЛР

al ,

ме ньш ий внутреннего а 2 , паяют, обеспечи вая плотный контакт между поверхн остями . Это го д о ст и г а ют

с о з данием

вак уума

в

пространстве

между оболочками, а та кже п одачей в раб очий

рошка внедрялась в п ор ы вольфрам а (мол и б

объем

де н а). После шлифовки п оверхность п олир уют

величин у

до

тально . Газ для попжатия исп ользуют следую

полного

0,1. . .0,2

закр ыти я

пор

на

глуб и н е

мм . Н аличие или отс утствие п ор ре

Внутренняя венно

Пер ед пайкой детали обезжиривают (с м . разд . кой

а затем на уплотненную (шлифов

7.4.), и

полировкой)

по верхность

( м ол и бде н а ) наносят слой никеля и меди

(10 ... 15

м км) . Осаждают покрытия из

п од

+ 2,5. ..4 %

давле н и ем, эк с пе рим е н

( мас.) Не.

обол оч ка обладает с ущест пределом

наружной

т е к уч е ст и,

че м

на-

аО,2(2)

Оболочки тонкие с радиусы

и

R\

=

R2 ,

где

вн утренней

R 1, R2

-

оболочек

соответс тв енно .

С п рав едл и в а

газов ой фазы , ионно-плазменным методом и други м и спос обами .

меньшим

газ а

опред еля ют

ружная, Т .е . <JO' 2 (1) »

вол ьфрам а

(10 ... 15 мкм)

инертн о го

к отор о г о

щего с остава : аргон

комендуется контролировать продувкой дета лей воздухом.

печи

безм оментная

теор ия

на

пряженн ого с остояния.

На поверхность брон зы , контактируемой

Контактное да вл е н и е в местах с опряже

с вольфрамом или молибденом , наносят слой

ния оболочек долж н о быть ~o, 1 МП а дл я обес

сер ебра

печения

жание

5

мкм (расч ет н ая величин а) . В о избе

з а пла вле н ия

пор

рек омен дуется

ре гл а

м е н тир о в ать доз и ро в ку прип оя . В дан н о м сл у чае

припоем

серебра ,

яв ляются

обр азующи е

эвте кти ку при Т =

водят при Т = щитная

покрыт ия

среда

779

из

меди

жидкометаллическую

О С . Пайку оболочек п р о

970 ос с выдержкой 30 - вакуум , до пус к а етс я

качестве таковой

и

высок окачестве нн о го

формирован ия

паяного шва .

В осн ову рассмотрения

было

пр о це сс е

пайки,

включающее

щего охлаждения их д о комнатной температу

та к ж е

в

ры. При это м учитывали деф ор м а ц и и (уп ру

После

гую , температурн ую и вы зв анн ую полз учестью

использовать аргон .

матери ала оболочки

ля ем ы е по известным фор мулам .

или аргоном . Помимо проверки проницаемости

образ цы

для

определенно й

партии

металлографического

н агрева

мин . За

паяной конструкции контролировать воздухом от

эта п ы

о бол о ч ек до температуры пайки и п осл едую

пайки рекомендуется проницаемость детал е й в

сл едует

пол ожено

условие совместности де ф ор м а ци й обол очек в

вырезать

и

микро

под нагрузкой ) ,

опреде

В результате пол учены форм улы для рас чета необходимого да вл е н ия газа на различных этапах процесса пайки ,

На эта п е н агрева до

рентгеноспектрального анализов с целью оцен

температуры пайки возможны д в а случая . Если

ки

в нутре н н я я оболочка находится в у п ругом со

плотности

паяных

шв ов,

спая

и

проницае

мости .

стоянии,ТО

7.7.10. ПА ЙКА РАЗ НОРОДН ЫХ МЕТАЛЛОВ В

процессе п ай к и

конструкции , состоя

щей из н аружн ой оболочки

ной стал и и внутренней

-

-

из высокопроч

и з бронзы , возника

ют трудности , с вязан н ы е с выбором з азора при ее

п айке

межд у

и

сохр а н ен и ем


ц е с с е охлаждения

пл отн о го

контакта

поверхностями


в

(7.22)

про

с температуры

пайки . Ре ш е н и е эти х проблем было достигнуто благодаря использованию и збыточного да вле

где

Р к.о

между

-

миним альное

оболочками ,

контактное

да вл е н и е

обеспечивающее

качест

ния для подж ати я оболочек при пайке , Мето

вен н ое формирование п ая н о го шва ; (п - темпе

дика его расчета будет приведена ниже .

р атур а

пайки;

(о

-

комнатная

температура ;

ТЕХНОЛОГИЯ ПДЙКИ

Е п !, Е П2 - дефор м а ци и, вызванные ползучестью материалов наружной и внугренней оболочек

под нагрузкой; Ем

=

и

отношение исход

/ R-

ного монтажного зазора между оболочками к

радиусу оболочки; Е" Е2 - модули упругости

наружной и внугренней оболочек ;

81, 82 -

толшины стенок наружной и внугренней обо лочек .

Если

внугренняя оболочка

находится

в

п ластическом состоянии, то

481

Для упругого состояния внугренней обо

лочки

(7.22)

в

нулевом

находим Р

приближении

= --4,4 МПа .

из

формулы

Для пластическо

го состояния внутренней оболочки из формулы

(7.23)

следует Р

= -0,46

МПа . Отрицательное

значение Р указывает на то, что плотный кон такт между оболочками обеспечивается за счет

различного теплового расширения оболочек и и збыточного да вл е н и я газа в печи можно не со здавать .

Расчеты давления рабочего газа на эта п е охлаждения от температуры пайки до те м п е ра

(7.23)

туры кристаллизации в нулевом при ближении дают Р =

На

этап е


от


пайки до температуры кристаллизации ' кр шва при упругом состоянии внутренней оболочки

Р

2,9

МПа . При пластическом состоя

нии внугренней оболочки (принимая 0"0 2

, (2 )

= 12 МПа)р = 1,1

МПа.

И з расчетов следует , что при отсутс твии

= РК.О +

ползучести оболочек для сохранения плотного

+ [(а2 -u 1 )(tп -/кр)-Е п, -Е п J Е2 8 2

R(1 + Е282 J

контакта в сопрягаемых оболочках при охлаж

(7.24)

д ен и и конструкции

до ' кр необхо димо созда

вать рабочее да вл е н и е Р =

Е,8]

1,1

МПа .

Однако , как показывает опыт, создание в печи для пайки давления газа, превышаюшего

и при пластическом

0,5

МПа, представляет собой трудную техни

ческую задач у . Поэтому для сохранения плот

(7.25)

ного контакта используют явление ползучести

паяемых оболочек, дл я чего в процесс е кри На

этапе


от


кристаллизации шва до комнатной

сталлизации

выдержки.

шва

Для

дают

определенное

данного

конкретного

время

случая

ползучестью наружной оболочки можно пре небречь и учитывать только ползучесть внут ренней оболочки . При это м предполагали , что давление в печи

0,5

МПа .

Используя выражение

(7.26) где

q-

прочность паяного шва.

Расчеты по формулам водили ,

пользуясь

методом

(7.22)

Е П2

= А2 •

висящая

и

(7.24)

про

(7.24)

и равенство

(где А 2 - некоторая величина, за-

от нагрузки

и

температуры ;

1: -

вре

мя), находим:

последовательного

приближения, причем в нулевом приближении деформации, вызванные ползучестью, прини мали равными нулю . Знак в формулах

(7.24)

определяли

(7.22)

и

по виду напряженного со

стояния оболочек (сжатие или растяжение).

(7.27)

Ниже будут приведены результаты расче та давления газа для конкретного примера пай

ки

двух

коаксиальных

внугренней меди,

оболочки

наружной

оболочек. сплав

Материал на

основе

высокопрочная

сталь;

-

РК.О

= 0,1 МПа, I п = 1240 К, 10 = 300 К, Е, = 15 ·104 МПа, Е 2 = 9 ·104 МПа, 8, = 7,5 мм, 82 = 4 мм, а2 = 21 ·10-6 к', а, = 18·10·6 к", R = 50 м , и = 0,1 мм, 0"0 ,2 = 7 МПа. 16 - 10497

Для материала внутренней оболочки при ' кр в

рассматриваемом

примере

экспериментально

было получено значение А 2 =1,35 . 10-4 мин", Тогда из уравнения

(7.27)

1:

= 3,3

мин .

Глава 7. ПАЙКА МАТЕРИАЛОВ

482

При дальнейшем охлаждении оболочек от

так и в совокупности может повлиять на каче

температуры l кр до комнатной отр ы ву внутрен

ст в о паяного соединения . Например , при пло

ней оболочки от наружной п репятствует проч

Б рассматриваемом примере пайки кон струкции прочность полностью з а кр и ст ал л и з о

вавшегося шва при l кр составляет

40

МПа . Б то

же время максимальная отрываюшая нагрузка ,

которую определяет первое слагаем ое в правой

части уравнения

лить, всего

(7.26),

как нетрудно вычис

МПа . Отсюда сл едует, что после

20

кристаллизации шва поджатия оболочек газом под давлением

в рассматрив аемом примере не

Разработанная

методика

м ожет

найти

широкое применение и для других сочетаний

припоя . Припой собирается в виде капель, об разуя «схватывание » в отдельных точках меж

ду соединяемыми поверхностями . Неоднород

ность структуры и изменение фазового состава при водит к увел и ч ен и ю или ум е н ь ш ен и ю объ

ема металла. Б обоих случаях будет изменяться зазор между паяемыми

появятся де ф екты : из-за

ум е н ь ш е н и и

поверхностями,

при

дефицита

до

отчего

увеличении зазора припоя ,

« м ол е кул я р н о го»

при

-

его

зн ач ен и я

-

также непропай , но из -за ограничений проник новения

металлов.

припоя

между

паяемыми

поверхно

стями. При кр упно- И особенно разнозернистой

7.7.10.2. ПАЙКА РАЗН ОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ

структуре в

С КОМ ПЕ НСАТОРОМ

зия

Не менее сложной проблемой создания швов

и,

с оответственно ,

х орош е й

пайки является пайка конструкций с оболочка ми, имеющими толщины стенок, не способные

деформироваться под действием газа в печи ( н апр и м ер, толщина стенки оболочки

> 10

мм ) .

Б это м случае для обеспечения высококачест венной пайки было предложено исп ользовать по торцам конструкции компенсаторы линей ных перемещений , выполненные из тонколи стового

загря знений и т. д. , ухуд ш ается растекаемость

непропай

требуется .

плотных

хой подготовке поверхностей под пайку, Т. е .

при наличии окс ид н о й пленки на поверхности ,

ность паяного шва .

металла ,

например

из

коррозионно

стойкой стали. Оба компенсатора соединены с

паяемых металлах возможны эро

металла

( см. рис .

по

7.14)

роховатость

границам

з ерен

и

пр ожоги

с образованием непропаев. Ше

в

з н ач ител ьн о й

мере

снижает

прочность паяного соединения . Например , при

шероховатости,

переходя щей

в

волнистость,

площадь спая уменьшается в несколько раз , так

как пайка происходит в основном тол ь ко по

вершинам гребешков . И з сказанного следует, что для обеспече ния полноценной пайки необходимо проводить тшател ь н ы й

контроль

как

качества

металла,

так и подготовки детал е й на стадии, предшест вуюшей пайке,

внутренней и наружной оболочками , что по зволяет образовать между ни ми с п омошью сварки

герметичную

внутреннюю

Форма компенсаторов может быть различной в зависимости от удобства их крепления к обо лочкам . Компенсаторы должн ы быть достато ч

но гибкими , чтобы при л юбом л и н ей н ом пере мещении

оболочек

скомпенсировать предотвратить

в

э ти

процесс е

пайки

перемешения,

нарушение

а

могли з н ач и т

герметичности

кон

струкции . Подготовку под пайку и собственно пайку проводят известными способами , ука з а н н ы м и выше .

7.8. ОЦЕНКА

7.8.1.

полость .

КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА МЕТАЛЛА

При пайке обычных сталей , цветных ме таллов и т . д . требования к структуре и размеру зерна ограничиваются государственными стан

дартам и. Б то же время к металлу паяных кон

струкций , работающих в широком ди ап азон е температур

(от

криогенных

до

высоких),

предъявляют повышенные требования по чис тоте его химического состава, величине зерна,

структуре и т . д . Это позволяет дости ч ь высоко

го качества паяного соединения и обеспечить работоспособность паяной конструкции в из

КАЧЕСТВА

ПАЯНЫХ СОЕДИНЕНИЙ Качество паяного соединения за в и с ит от

дел и и . Обычно х и м ичес ки й состав таких ме тал лов

ре гламентируется

виями ,

где

техническими

установлена допустимость

у сл о

некото

рых элем е нтов : бора, серы , фосфора и т.д , Тре

многих показателей , в частности , от степени

буемой величины зер на и стабильности струк

подготовки поверхностей п од пайку , структу

туры

ры и фазового состава материалов, величины

предшеств уюшей

зерна , шероховатости поверхности и т.д. Каж

металлов,

дый из этих показателей как в отдельности ,

входном контроле .

дости гают а

с

помощью

пайке,

также

ТО

на

Химический

при меси

стадии,

состав

оценивают

при

ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ПАЯНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Величину зерна, структуру и фазовый со став ,

как

правило,

вырезанных


из металла

или

на

состояние поверхности покрытий ;

образцах,

готовой

паяной

пористость покрытия, вмятины, риски ит. д.

Необходимость

конструкции .

качества

обусловлена

соединения . Например, при толшине покрытия

Как уже было сказано, качество пайки во от

оценки

и в совокупности определяет качество паяного

ПО КРЫТ ИЙ

зависит

их

тем, что каждый из них как в отдельности, так

7.8.2. КО НТРОЛЬ КАЧЕСТВА ПОВЕРХНОСТЕЙ И

многом

483


по

сверх

допустимого

соединения;

при

падает

прочность

ум е н ь ш е н и и

его

паяного

тол щ и н ы

верхностей и покрытий под пайку. Количест

возможно растворение металла (рис.

венную оценку микрорельефа паяемых деталей

межграничное проникновение припоя в металл

определяют визуально (по эталону), иногда с

(рис .

помощью


при боров,

или

7.15)

7.16) .

например

В случае плохого сцепления покрытия с

профилографов и профилометров. В ряде слу

подложкой могут быть непропаи из-за возмож

чаев для контроля шероховатости поверхностей

ного окисления на границе раздела покрытие

используют эн доскоп , лупу, микроскопы

подложка .

и

т.д ,

Из неполного перечня перечисленных способов

Неудовлетворительное

состояние

-

по

контроля наиболее оптимален в условиях произ

верхности покрытия (шелушение, сколы, взду

водства визуальный с помощью лупы и микро

тие, растрескивание и т.д .) может привести к

скопов различного типа. Они позволяют обна

различного рода дефектам как в паяном шве,

ружить трещины,

так

поверхностные

повреждения ,

забоины , риски, поры , зарезы , рельеф поверхно сти, т.е. высоту и шаг гребешков, и т .д. При

наличии

дефектов,

по

конструкторской

ции, детал и

обычно отбраковывают.

на

границе

раздела

металл

-

покрытие.

пор . Пористость покрытия может вызвать не

превышающих

допустимые

и

Разновидность их колеблется от непропая до

документа

сплошности

в

паяном

шве

и,

соответственно,

негерметичность паяного соединения.

Иногда

Толщину покрытий контролируют нераз

детал ь с дефектом, расположенным вне зоны

рушающим и разрушающим способами. Среди

пайки ,

неразрушающих

может

быть

положительном

допущена

заключении

к

пайке

при

специалистов

-

измерения

паяльщика совместно с конструктором .

Контроль качества очистки обезжиренной поверхности

перед нанесением


покрытия

оце

нивают путем непосредственного контроля или

методов

следующие:

масс; прямого

контроля

широко

электромагнитные;

измерения .

В

ряде

случаев для деталей со сложной геометрией применяют

рентгенотелевиэионный

метод,

иногда оптический или тепловой методы .

косвенным методом . В первом случае исполь зуют люминесцентные приборы : при осмотре

собственно поверхности детали или салфетки из

стеклянного

волокна

после

протирки

ею

поверхности детали.

Во втором случае качество очистки по верхности

оценивают

по

загрязнению

раство

рителя после его использования для это й цели.

В

ряде

случаев

чистоту

обезжиренной

поверхности контролируют по методу водяной

пленки ,

являюшемуся

наиболее

удобным

и

простым для производства , С ущность его за ключается в том , что при чистой поверхности образуется сплошная водяная пленка ; при на

\ ,

личии загрязнений вода скапливается в виде

.

капель .

В процессе контроля качества покрытий под пайку учитывают :

толщину

покрытий

и

ее

равном ер-

ность;

прочность сцепления покрытий с под-

ложкой;

16*

Ри с.

7.15. Р а створен и е д нс пе рс иоино-твердеюшего с пла ва на ос но ве н икель-х рома при пвйке

серебр я но-мед н ым прип оем при Т= увел и ч еи ие

3200'

920 ОС ,

Глава 7. ПА ЙКА МАТЕРИАЛОВ

484

измерения дан н ы х при боро в достигает

±\

м к м.

Для измерения с большей точ ностью (±О , \ МКМ)

испол ьз уют м и кро и нтер ф еро м етр ы . Для о це н к и пористости в покрытии ис

а)

пол ьз ую т мето д по гр ужения или наложения на

покрытие фильтровальной бумаги или паст. При испыта ниях н а прочность сцепления

покрытий

с

основны м

каче ств енны м

и

м еталлом

п ол ьзуются

к оличе ственным

мет одами

из мерения . Ти п измере н ия выбирают в за ви с и мост и от вида п окр ы ти й . Н а п ракти ке ш и ро к о

б)

рас простра н е н хотя

им

ка чест венн ый

получ ают

т оль ко

метод

оце н к и ,

отно сител ь ные

ре

зул ьтаты.

7.8.3. КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ПАЙКИ Как указано в предыдущих разделах , по

явл ени е де ф е кто в зав и с ит от мно ги х факторов . Для о це н ки де фекто в при бегают к различным сп ос о б ам контроля , и с п ол ьз уя неразруш ающие

и разруш ающие с пособ ы . К

неразрушающи м

сп особам

относятся

ви зуальны й , проб а на керосин , гидро - и пнев мон агр ужение , рент геноко нгроль , газоэл е ктр и

ческий , метод контр оля нитные

м етоды

ул ьтразвуком

к онтр оля ;

и маг

-

р азрушающие

эт о

металлографический а нал из на образцах , выре зан н ых из мест разрушения паяной конструк

в)

ци и (посл е раз овы х или ци клически х испыта Рис.

7.16. Разрушеиие образца

из

ний) , а также меха нич ес кие испытания паян ы х

дис перснонно-твердеюшего сплава иа основе

образцо в н а растя же н и е , с жати е, с рез и отры в.

никель-хрома в ко нтакгге с серебряно-медным

прип оем . Т= в изломе

920 о с (о) ;

(6) ; заполнение

трещины припоем

увеличение

О птим альным вариантом для металлографиче

вид разрушения

ских

(6),

и ссл едован ий явля ется о б р азец паяного

со еди н е ния ,

100'

не

п одвер гавш и й ся

растяжению

при испы тания х.

Оптическая металлография позв оляет на

К разрушающим методам относятся : хи

мические и физические . В первом случае раз рушается только покрытие , во втором

-

ста д ия х

оцени ть

строение

метал ла

и

покры

определить его стр уктурные состав ляющие , их

контроля

деф е кт н ость строения и при роду ее появления ,

качество , морфоло гию и распределение частиц,

тие и металл и зделия .

Помимо

ранних

указанных

способов

толщины покрытий С этой же целью использу

химическ ую

ются :

м агнитоиндукцион

ентацию з е р ен и т .д . , а та к ж е выяви ть участ к и

м етоды , метод прям ого

дл я дальней ш его бол ее глубо ко го и с сл едова

эл е ктро м а гн итн ы й,

ный и

вихретоковый

измерения и радиометрически й .

ния

Вид и расп оложение дефекто в в п окры

с

числе

неоди ор однос тъ ,

привле че н ием

то н к их

прос вечивающе й

р азм еры

м етодо в,

эл е ктр о н н о й

и

в

ор и

то м

микро

т и и оценивают с помощью оп тических м ет од ов

ско пии ( растро в ые, эм исс ион н ы е, отражател ь

неразрушающего контроля , а глуби ну деф екта

ные ),

-

стереол огии

( кол и чест в е н н ая

металло

специальными авто кол лимационными , а т акже

графия, рентгеноструктурный анализ , рентге

растровыми

по зволяющими

носпектральный анал из и т. д. ) . Эл е ктро н н ы е

осуществлять их топографирование . Точность

микроск опы исполь зую тся дл я решения метал -

микроск опами ,


ловедческих проблем, так как с и х помо щью

485 Никитин

10.

В.И.

Физико- хи мические

можно п ол уч ить н е толь ко изображе н ие с в ы

явления при воздействии жидких металлов н а

соким разрешением (до I А), но и ди фракцион

твердые . М .: Атомиздат,

н ую карту исследуемой зо н ы структуры метал

1967. 44 1 с .

Писар енко Г.с., Я ковл ев А . П., М ат

11.

л а, выявить механизм распада твердого раство

в еев В.В. С п ра воч н и к п о со п р оти вл е н и ю мате

ра, изучить строе н и е гр а н и ц зер е н , ди сл о ка ци й ,

ри алов. Киев: Наукова ду м ка,

дефе кто в упако в ки; ди н ам и ку изменения пара метров решетки , плотности дислокаций и т. д.

Для определения примесей в металлах и их

ра сп ределения

ис пользуется

рентгеноспек

трал ь н ы й анализ . Он позволяет получить ин

охр упчивание

В .Н.

1975. 413

с.

Жидком еталлическое

высокопрочных

сп л авов

при

их

взаимодействии с медно-серебряными припоя м и и технология пайки ЖРД : Дис .

наук. М .,

формацию о л и кв а ц и и микросегрегации, и ден

т и ф и ка ци и фаз и т .д,

Семе но в

12.

...

д- ра техн.

1984. Семе но в В . Н . , Алексее ва Л .Е., Ха

13.

цин с к ая И . М . , Луб н и н Е . Н. О меха низ ме раз

Краткое и зложение методов та кого а на

рушения с пл а в а ХН 6 7МIЗТЮ п од возд ейств и

д р у г и м и, не рассмотренными зд е с ь , позволи ло

медно-серебряного прип оя // МИТОМ . 1982. N2 8. С . 47 - 51. 14. Семе н о в В .Н. Дипло м н а открытие N2 88 (приоритет - ноябрь 1991 г . ) // Бюллетень ВАК России . 1998. N2 2. С. 43 - 46 15. Семе но в В.Н. За к он о мер н ости у п ро

л иза дает представление об их возможностях

для

изучения

физико-химических

про исходящих

в

процессе

раздела твердое тело

пайки

процессов, на границе

расплав п рипо я .

-

Ис

поль зование д а н н ы х методов в совок упности с

ем

и зучить природу образ о в а н и я трещин в мате

ч н ения

ри алах различн ого класса при пай ке и разрабо

сп лавов при нагреве их п о тех н и ч ес кому ци кл у

тат ь технологические

пайки

приемы ,

предотвращаю

щие и х п о я в л е н и е .

и

ох руп ч и ван и я

п ая ем ых

сталей

и

// МИТОМ. 1999. N2 10. С. 20 - 24. 16. Семе н о в В.Н . Влияние неоднородно

сти структуры мате риала на прочность паяного


С П И С О К Л И ТЕ РА ТУРЫ

1. кович

Баранов Е .И. , С е ме н о в В .Н. , Мар Л.А .

Способ

конструкции. П ат.

2.


N2 2156181. 2000.

ато миздат,

1960. 78

М .: Го с

с.

1999. N2 10. С. 13 - 16.

припоя

на

свойства

выс око

прочных и жаропрочных сплавов и стал ей МИТОМ .

2.

МИТОМ.

но-серебряно го

Бычков Ю.Ф . Металлургия и метал

л о веде н ие чистых металлов . В ы п .

3.

конусной

//

С е ме н о в В.Н. Влияние расплава мед

17.

18.

//

1999. N2 10. С. 6 - 12. С ем ен ов В.Н . , С и п ягина Л.Е. С п о

соб испытания на прочность образца паяного соединения : Авт . с в .

Грачева Р. А. , Гофман И .П. Основы

19.

N2 1675735. 1991.

Сем ено в В .Н. , Ч улков Ю .П . , Ко ма

теор и и металл ургических процессов . М . : Ме

ров Л. П . Определение до пусти м ы х напряже

талл урги я,

ний в процессе пайки

4. анализа

1965. 274

Гришин В. Е . Статистические методы и

п ланирования

Машиностроение,

5.

Гуляев

Металлургия,

6. четная

с. э кс п ер и м е нта .

М.:

1975. 127 с . А.П.

1977. 646

М .:

с.

д а вл е н и я

7.

З ел икм а н

газа

дл я

1982. N2 5. С. А . Н.,

Вольфрам. М .: Металлургия ,

8.

// Сва 23 - 24 .

Никитина

Л оцм а но в

П етр унин

Пайка металлов . М. : Машиностроение , с.

на

//

1990. N2 2. С . 2 1 - 23.

С ем енов В.Н . , Н едашковски й К.И. ,

ской обработки ко нструкций: Пат .

С еменов В.Н. , Кляжников Г.И . , Не

да ш ко в е к ий

К.И .,

Каменекий

с.Д.

пайки двухслойных и здел ий : П ат. И.Е .

1966.

N2 2129166.

1999. 22.

с.

припоя


З айцев М.В . , Козыков Б. А . Способ терм и ч е

1978. 27 1 с . 1977. 327

327

Л . с.

Л я ш ко Н.Ф. , Л я ш ко с . в . П айка м е с. н .,

21 .

расплавом

констру кционных

Проблемы прочности .

поджатия

талл о в . М . : Маш и ностроение,

9.

з а к р и ст алл и з о в а в ш и м с я

пр о чн ость

медно-стальных конструкций при пайке рочное прои зводство .

// С в а р оч ное производст 1981. N2 3. С. II - 13. 20. С е ме но в В.Н. , С и п ят и на Л. Е ., Ду б

ровский К. Е. Влияние трещин , за п ол н е н н ы х

Металло веде ние .

Ду б р о в с к и й К.Е . , Сем енов В.Н. Рас оценка

во .

С пособ

N22104838 .

1998. 23.

Се ме н о в В .Н . Сп ос об пайки тел ес ко

п и ч ес к и х констр укци й : Пат .

N2 2094190.1997 .

С ПИСОК ЛИТЕ РАТУ РЫ

486 24.

Семенов В.Н., Сагалович В .В. , Че

ных

дисперсионно -т в е рд еюших

пига Д.Д. , Глиник Р.А. Способ пайки пори с

никель-хромовой

тых м атериалов : Авт. св .

N2665509. 1977.

25.

N2 657913 .1978.

Семенов В.Н., С агалович В.В. , Ко

28 .

осно в е

Справочник

перед

по

сплавов

пай кой :

пайке

/

Под

тельников В.Н. и д р . П р и п ой для пайки тан

И .Е . П етрун и н а . М. : Машиностроен ие ,

тало вого сплава : Авт. св .

397

26 .

N2694334. 1979.

Семенов В.Н ., Де р ка ч Г.Г. , Шаше

на

Пат. ред ,

1984.

с.

29 .

Спра во ч н и к

по

пайке

/

Под

ред ,

лова Г.В. , Туманов Л.А. Способ пайки ко нст

С.Н . Лоцманова, И.Е . П етру н и н а , вл . Фрол о

рукций: Пат .

в а . М .: Машинострое ние,

27 .

N2 2 109607 . 1998.

Семенов В.Н., Са гал о в и ч В.В. , Пес

тов Ю. А. Способ термообработки жаропроч-

30 .

1975. 407

с.

Х р я п и н В .Е. Справочник паяльщика .

М . : Машиностроение ,

1981. 131

с.

Г лава

8

СВАРКА ДАВЛЕНИЕМ

неразъемное со

формации без внешнего нагрева соединяемых

единение образуется в результате деформаци

деталей. Соеди нение при холодной сварке об

онного или термодеформационного воздейст

разуется в результате

вия на соединяемые материалы

ческих

При

сварке да вл е н и ем

в зоне контак

с ил

с вязи

в оз н и к н о в е н ия

металл и

между соединяемыми

частя

та . Независимо от характера и интенсивности

ми при их совместной направленной пластиче

этого воздействия природа образования соеди

ской деформации , в процессе которой поверх

нения едина . Различия заключаются в кинетике

ностные

оксидные

протекания отдельных стадий процесс а, кото

носятся

из зо н ы контакта, образуя при это м

рые определяются условиями нагре ва, характе

участки

ко нтакта

ром и интенсивностью деформаций материа

Пластическая деформаци я может происходить

лов , степенью локализации деформации и осо

под действием нормальных к плоскости соеди

бенностями развития релаксационных процес

нения или нормальных и тангенциальных сил .

сов в при контактной зоне .

Согласно

общей

пленки

разрушаются

ювенильных

и

вы

поверхностей.

Отсутствие внешнего нагрева в процесс е

теори и

получения

не

холодной сварки позволяет сваривать упроч

разъемного соединения любой процесс сварки

няемые металлы без ухудшения их свойств ,

раз вивается постадийно . Физика я вле ний, от

соединять

ветственных

изоляционные

за

формирование

межатомных

э л е ктр и ч е с к и е

п ро вода,

покрытия ,

и

имеюшие

разнородные

ме

связей , сводится к трем наиболее важным ста

таллы без образования в стыке хрупкой ингер

ди я м:

металлидной прослойки , вести процесс в огне

1) образованию физического контакта; 2) активации контактных поверхностей; 3) объемному взаимодейств ию .

и

взрывоопасных средах,

герметизировать ем

кости, нагрев к ото р ы х н едопустим .

К отдельной группе следует отнести спо

Промыш ленное применени е. Наиболее

собы сварки давлением , при которых соедине

широко

ние

тротехнической промышленности . С ее помо

завершается

на

стадии

тактных поверхностей .

схватывания

кон

В это й группе стадия

щью

холодная

успешно

сварка


заменяют

в

де ф и ц итн у ю

эл е к

медь

объем ного взаи м оде йств и я не получает разви

алюминием в качестве токопроводящего мате

ти я вследствие низких температур (холодная

риала. Холодная сварка обеспечивает безот

сварка , сварка взрывом, магнитно-импульсная)

ходное

или

машин и трансформаторов, замена штамповки

ввиду

сравнительно

высоких

скоростей

изготовление

обмоток

электрических

деформ и ро в ан и я (сварка прокаткой , термоком

медных

прессионная

двигателей на холодную сварку позволяет со

сварка) .

В

эти х

условиях

зона

контакта, как правило, четко выражена. Спосо бы этой

группы

сварки

давлением

коллекторных

пластин

кратить отходы металла в

наиболее

эл е ктр и ч е с к и х

8-1 О раз.

В ради отех н и к е и ради оэл е ктр о н и ке хо

пригодны дл я сварки разнородных материалов

лодную

при опасности образования интерметаллидов в

корпусов

сварку

п р и меняют

контакте .

цветной металлургии

дл я

полупроводниковых

-


приборов ,

В

для соединения алюми

ниевых или титановых катодных штанг с маги

8.1. Х ОЛ ОД НАЯ

С ВА Р КА

стральными

строении

8.1.1. СУ Щ Н ОСТ Ь

МЕТОДА И ОС Н О В Н ЫЕ

разъемного родных

-


пластичных

знач ител ь ной

промышленности

метод получения не однородных

металлов

совм естной

и

медными

и

шинами;

в

приборо

для изготовлен ия шасси приборов

из алюминия и е го сплавов ; в автомобильной

ОБЛАСТИ ПРИ М ЕН ЕНИЯ

Холодная сварка

-

разно

сплавов

при

пластической

де-

-

при производстве радиато

ров из алюминиевых сплавов; в машинострое нии из

-

при из готовлении переходных э л е м е н то в


мате р иалов ,

используемых

в

криоген ной технике; на электри фицированном

Глава

488

желе з нодорожном

и

гор одском

8. СВАРКА ДА ВЛЕ Н ИЕМ

тр ансп орте

-

дл я соеди нения м ед н ы х контактных (тролл ей

родном

сочетании .

К

числ у

свариваюшихся

металлов следует также отнести серебро, сви

бусных) проводов , а также пр и изготовлен ии

нец, з ол ото , никель, кадмий, цинк , олово, ти

посуды, бачков , м олочных фляг и д руги х изде

тан , ниобий . Возможность получения работо

л и й и з алюминия .

сп ос о бны х с оединений разнородных металлов , в том числе п лохо свариваемых с вар ко й п л ав

8.1.2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ Холодная

СХЕМЫ СВАРКИ

точечная

сварка

может вы

полняться без предварительного (рис.

или с предварительным (см . рис . тием рис .

деталей

8.1,

путем

л ени е м,

8.1, а,

8.1, в ,

б)

г) з ажа

одностороннего

(см .

а, в) или д в усторо н н е го (с м . рис.

8.1.

б, г) де ф о р м и ро в а н и я п уансоном . Сварка по замкнутому

контуру

ос ушеств ляется

дл я

при

да н и я рабочем у выступ у п уансон а треб уемой

конфигурации шва . Ш ов н а я

сварка

реализуется двум я

ос

новными путями : при наличии на рабочей час многоточечн ую

ным

выполнением

соединением

сварку

точек

детал е й

с

и ли

по

последователь од н о в р е м е н н ы м

всей

дл и н е

шва.

В первом случае сварка проводи тся врашаю шимися роликами (см. рис .

стороннем (см. рис .

8.1,

сварка

пуансонов

рис .

8.1, з,

8.1,

сва ркой

12.. .15

соединяют

л и сты

мм, причем сварка без

предварительно го з а ж ат и я з а г о т о в о к возможна

при тол ш и н е ~4 мм по причине з н ач ител ьн о го

коробления детал ей . Удается соединять разно толшинные за гото в к и. Есть примеры изделий , в которых разнотолшинность составляет

I :4

и

более. Внахлестку загото в к и мо гут соединять ся в одной и ли нескольких точках одн о вре м ен но или последова тельно .

Ст ы к овой с в а р ко й соединяют проволо ку

и

прутки

0,8. . .30

кр углого

сечения

д и а м етр о м

мм, полосы прямоугольного сечения с

максимальной плошадью для меди до 1000 мм 2

( 100 х 10 мм ) и дл я меди с алюминием до 1500 Mr.? Принципиальных ограничений по увеличению


сечения

нет.

При

вдавливанием

чения соединяемых деталей . Холодная сварка

точечной

сварке

(см.

сва рки

по зволяет

получать


между собой способами передачи силы осадки к месту сварки и ограничением объема мате


р аз личных

типов при разнообразном конструктивном их оформ лении .

пы, как прави ло , кольцевой формы . ст ыковой

особенно

сварке встык не изменяется конфигурация се

и) . Пуансоны имеют рабочие высту

Схем ы

сварку

ж) . Во втором

осушествляется

подобно

ж) при одно

е) или двустор о н н е м

деформировании (см . рис. случае

8.1, е,

холодную

Точечной

толшиной до

ти ролика отдельных « в ы сту п о в» можно полу чить

делает

ценн ой и перспективной .

В о зможно

получение стыковых

соединени й н а трубах при определенном с оот ношении толшины стенки и д и а м етр а.

Шовн о й

сва р кой

можно

ции (см . рис.

методом прокатки (обжатием между цилинд

8.1, к -м) .

рическими валками)

-

более часто применяются на практике схемы,

ния л и стов и пластин

показанные на рис .

Толшина детале й

8.2, а

и г.

При холод н ой с ва р ке сдв игом одновре менно

создаются

нормальные

ные си лы (см . рис . товках

8.1,

отсутствуют

пуансона и

и

тангенциаль

н). На сваренных з а го

вмятины

от

вдавливания

практически сохраняется

исходная

8.1.3. ТЕХ НОЛОГИЧЕСКИЕ Номенклатура

это спо Одна и з

вар иваемая) может быть прутком, полосой или иметь иную форм у . Пол учены соединения при

20

30

мм, толшине плоской

мм .

С в а р кой сд ви го м с оединяют полосы из алюминия. меди , арм ко-железа, никеля толши

ВОЗМОЖ НОСТ И


-

заготовок, как правило, плоская, а дру гая (при

детал и до

внепосредственной

по большой площади .

С в а р ка та в р о вых с о ед ине ни й

стической деф орм аци и участвуют тонкие слои находящиеся

нахлесточные соедине

соб холодной сварки д в ух детал е й .

диаметре прутка до

бли зости от п оверхности раздела.

шов ;

0,3 . ..5 мм .

толшина соединяемых детале й , так как в пла

металла,

герметичный

не

прерывный

При св арке т ав р о вых с о ед и не н ий наи

нахлесточный

получать

риала, участвуюшего в пластической деформа

эти м

мето

ной до

4.. .8 мм .

При

сварке


интенсивный

наклеп металла . В с илу это го прочность свар

дом мате р иалов ограничена, что связано с тре

ного соединения , выполненного без нарушений

бованием высокой пластичности металла . Хо

технологического режима, как

лодной сваркой чаше всего соединяют алюми

чем у основного материала. Отсутствие зн а ч и

ний и медь как в однородном, так и в разно-

тел ь н о го нагрева


прави ло, выше,

исключает

во з-

ХОЛОДНАЯ СВАРКА

2

* 2~OC

ОС

' А ~ J

1

,

а}

РОС

f

J

'

,

/

/

489

4

Рос

'

Р]

O~

рэ

Рос

ос 2

6

3" 2

7

rJ)

Рос

Рос

2

2

е)

ж)

и}

З)

11

11

11

Рос

Рос Рос

рз

1)

рэ

~

'3

~ М)

к)

т

Н}

Рис. а

-

д

-

точ еч ная в н ахлестку; е

б, г. д, ж, з

-

-

8.1.

Схемы колодной сварки :

11- ш о вн ая ; к - .11 - ст ыковая ; н

с д вусторо н н им де форми ро ва н ие м); к

.11 - С кон усно й полостью зажи м н ы х губок;

-

-

сд ви го м (а, в, е, 11- С односторо н н им;

с П Л О СКИ ~1И торцам и; л

Рос

-

сила осад к и ; Р,

-

сил а зажати я; Р

N-

свар иваемые детали ;

-

с заостре нн ым и;

3 - рабочи й высту п; 4 - о пор на я огран ичиваюшая пове рхность; п рижим ы. 6 - зажимны е пл иты; 7 - кольцевые выто ч ки; 8 - рабочи й ролик ; 9 - опор ный рол ик ; / О - м атрица ; // - заж им н ые губ к и ; /2 - кли н; /3 - выступ кл и на; /5-

-

2-

пуа нсо н ы;

сила деформ ирован и я; Т -тангенциальная с ил а ;

н ор м альная сжимаю щая с ила

Гла ва

490

8. С ВА Р КА ДАВЛЕНИЕМ

меньше , ч е м при сварке плавлением. Примене

ние

это го

метода

способств ует

улуч шен и ю

ги гиенических усл о в и й на произв одстве . Однако

сл едует

уч иты вать ,

что

сварка

каждого конкретно го изделия требует индиви дуал ь н о й конструкции и н струм е нта . При вы полнении

н ахлесточных с оединений на изде

л и и остаются глуб оки е вмятины

следы от

-

инстр умен та .

Р:Р,

Р,

'- .

.

8.1.4. ТЕХ НОЛ ОГ ИЯ

Р,

..

Тех н ол ог и я сварк и в ключает в себя сле дую ш и е

,----+-~~

~~~

' -"

>'Н'

6)

~~~45 Р,

8.1.4.1. П ОД Г ОТОВКА

по

верхн остей явля ется удал е н и е жир овых и мас л я н ы х загря знений. На производстве это дости

гается одним и з следующих способов: механи ческой

,

,

П О В ЕРХН О С ТИ

Целью пр едварител ьной п од готовки

'-

,

с оединя емых

л е н и е облоя ( в случае сты ко в ой сварки ) ; кон

~ Р$Р . '!р -

подготовк у

троль каче ства соеди н ен и й .

Р,

'

о п ерац и и :

п оверхносте й ; сборку ; с обственн о с вар ку; уда

3

горелок ,

замен ител ях ацетилена . Для этого они снабже

вольно трудно получить х орошее качество свар

ного соединения на металле толщиной

выпуск ручных

работать как на ацетилене , так и на газах

МАП -газ и др.). Эти горелки используют более дешевые

последние годы промышленность ос

8

вы п у с к аю тс я

0,2" .0,3

0,2" .9

Проп ан-

П р о п ан -

бутан , при-

бутан , при-

р од н ы й газ ,

родный газ ,

0,05.,,0,15

0,2" .0,3

470xl65 xl60

558xl03 x68

505xl23 x56

770 (дл и н а)

0,65

0,6

1,3

0,6

ФГУ П

«Messer Griessheim»

ОАО « БА М ],>

А П «З авод им .

8 .8. 80-

ровского »

« 8 Н И И а вто генмаш » ,

Ф Г У П «СРЗ "Н е р п а" »

в

ОБОРУДОВАНИЕ для С В А Р К И И РЕЗКИ

9.1.1.2. С ПЕ ЦИАЛЬ НАЯ

А П ПА РАТУРА

Горе.1КИ для газопорошковой ки


дл я

ность метал ла слоя


нанесения

метал ла в

свойствами ,

Горелка ГН-4 обе сп еч и в ает работу на эк

наплав

на

п оверх

ви де п орош ка с

обеспечивающими

высокую стойкость поверхности при а б раз и в ном износе , при воздействии агрессивных га зовых и ли жидких сред , а т а кж е дл я в осс танов

ле н ия и зношенных детал е й . В отличие от сварочны х газ о поро ш ко в ы е

напл авочные горел ки с набжаютс я бун керн ы м устро йством (р и с.

9.2)

подач у

для

металличес кого

п оро шка

и с и стем ой кан ал ов , обес п е ч и ваю щи х

п орошка

в

кисл ор одн о -газов ое

п л амя .

Горелки работают по с хеме д вух ступе н чатой инжекции , при котор о й кислород в смеситель ной

камере сначал а смешивается с го р ю ч и м

газом , а затем горючая смесь во второй смеси тельной

камере

инжектирует

металлич еский

порошок и подает в мун дштук горел к и . Посту пающие

в

пламя

ются

и

нем


час тиц ы

п ор ошк а р асп лав ля

нанося тся на нагр ету ю э тим ж е п л а ме

Техническ ие

обрабат ы вае м о го

характер ист и к и

горелок приведены в табл.

527

металл а.

на плавоч ных

9.4.

зотер м и ч ес к и х дан н о й

смесях

горел ке

порошков .

Поэтом у в

предусмотрено

р аздельное

формирование горючей смеси и флюсонесуще го п отока (рис . ступает

в

9.3).

Одна часть кислорода по

инжектор,

размещенный

в

смеси

тельной камере, присоединяемой к корпусу где

инжектируется

гор ючая

с м ес ь

горючий

приходит

расположенные

газ ,

в

после

4,

чего

концентрически

п од огревающие

отверстия

наконеч ника . Другая часть кислорода инжек тиру ет м еталлический порошок и з бачка и по да ет в централ ь н ы й кан ал наконечника.

Горелки для пайки , нагрева и очистки поверхности.

Горелки

(р и с .

9.4)

или

атм ос ф е рн ого

ГВП-I -02 ,

ГВЮ-I

рассчитаны на работу от сети сжатого воздуха.

Первая

из

них

п редн аз нач е на для пайки , оплавления битум ных

р улонных


при

гидроизоляци

онны х работах , сушки л ите й н ы х форм , обжига старой краски , а вторая

-

для ни зкотемпера

тур ной п а йки и н агрева . В качестве го р ю ч его в

горел ке

ГВ -I -02

да влени ем

2:0,1

используется МПа ,

который

пропан-бутан и нже ктирует

во здух и з атмосферы в количестве , необходи мом дл я сжи ган ия горю чего . Вследствие это го горелки типа ГВ не нуждаются в подв оде воз дух а . Ее недостатком является невозможность

работы при ни зких давлениях горючего газа . Технич е ские

х ара ктер и сти к и

специ альных

горелок для пайки, нагрева и очистки приведе

ны в табл . Для поями ,

9.5. пайки

правки ,

высокотемпературными предварительного

при

п одогрева

при ду го во й сварке мо гут применяться горел ки Рис.

9.2.

Горелка ГИ-2 дл я газопорошковой

Рис.

1-

ГЗ У-4 , ГСТЗ-4 , работающие на газах

-

теля х ацети лена.

иаП.1авки

вентиль п одачи кисл орода;

4-

2

и

3-

ствол ;

9.3. Горелка

ГИ-4:

вентили дл я ацетилена и кисл орода с оответственн о;

5-

дозатор;

6-

н аконе ч ник

зам е н и

п р о паи-бута н а кис л ород а

-

пропаи-бутан а кислорода

-


Масса , кг


ацетиле на

-

Давлен ие , МПа :

ацетиле на

-

Расход, м 3 /ч :

Грануляция п оро ш ка , мкм

Рас х од порошка , кг/ч

ляемого сло я, мм

0,9

48 5

80

х

2,0

Ацетилен

ГН -З

0,77

х

170

0,2 .. .0,3 5 10 х 85

~0 ,02

1,5. .. 1,75

615

х

1,1

75

х

ГН-4

3,6

1,0.. . 1,4

0,8 ... 1, 1

До

140

ФГУП « В Н И И а вто г

1,3

470 х90 х

0,4 ... 0,6

0,0 1.. .0,07

40 ... 100

0,3 ...2

255

0,3 ... 0,4

Н е ис пользуется

0,0 1... 0,03

0,35 .. .0,6

5,0

1,5 ... 1,75

До

Не испол ьзуется

0,35.. .0,6

До

«А вто ге н - М»

170

000

0,75

х

0,1 . .. 0,3

~0 , 0 1

0, 14. .. 0,3

0,14 ... 0,3

До

ГН-2

Самофлюсующи еся и други е тверды е спл авы , э кзотерм и чес к и р

ГН -I

Те хнич ес ки е х а р а ктер и ст и к и ручны х газоперошкевы х наплавочны х го

Ре ко м ендуем ая толщина н а пл а в-

Го рючий газ

Н аплавляем ый м атери ал

П арам етр

9.4.

пропа и-бутан а и

к ис лорода

-

природн ого газа

в о зд ух а

ки слоро да

-

Изготовитель

Масса, кг

Габар итн ые размеры , мм

про па н -бутана

-


в озду х а

-

природ но го газа

-

Давл ение, МП а :

Р абоч ий газ

Н азнач е ние

П арам етр

470

160 0,68

х

х

0,01 ... 0,05

0,60

000

775 х 125 х6 5

Н е и спол ьзуется

300 .. . 1200

60 ... 110

25 .. .60

Не используется

0,01 .. .0,05

65

850 .. .6000

75... 1200

30 ... 600

0,01

190 0,72

х

« А вто ге н- М»

840

х

65

Н е и спол ьзуется

670 .. . 1700

0,1 .. .0,15

из атмос фер ы

с п одс о с о м

ч е ски х матер иало в

Проп а и - бутан , воздух

ос

Проп ан - б ута н , природ н ый газ,

500

воздух с пр ин улител ь н о й п ода ч ей

Т -:;,

че р н ых и цветных

о с изделий и з

Нагрев до

металлов и н е м етал л и -

300

фо рм пр и

п а й ка

ГВ-I-О2

лов , сушка литсй ных

Н из коте мп е ратурная

П а й ка , о пл авл е н и е

ГВЮ-1

ГЗУ-4

1,5

605 xl 35

1400 ... 6

930 . .. 42

350 . .. 16

~0 ,02

Н е и споль

0, 16

к исло р

п р ирод н ый

П ро па и -бу

нагрев

м еталлокон стр

С варка ч угу н а

характеристики специ альных горелок

б итумных матер иа-

Г В П - I-О2

9.5. Технич еские

Глава

530

ГАЗОВАЯ СВАРКА, ГАЗО ВАЯ, ДУГОВАЯ И ГИДРОРЕЗКА

9.

Тех н и ческие ха ракте р истики установки У ГФ-90

Горючий газ

.

Ацетилен

. .

0,001 0,1 0,15 0,5

Давление на входе, МПа: ацетилена кислорода

Толшина свариваемой стали,

.

До9

ацетилена

.

кислорода

. . .

2,8 3,6

мм

Наибольший расход, м 3 /ч : Рис.

9.4. Воздушио-пропановая

горелка ГВП-5

ДЛЯ нагрева и пайк и

Объем флюсопитателя, л

При ручной сварке и пайке сложных из

Газовый флюс

7,5 Борсодержа

делий типа автомобильных и тепловозных ра

щая

диаторов, криогенных приборов значительные

БМ-I

трудности представляет подача в зону пайки

флюса. Эта задача решается применением при сварке и пайке меди, цинка, черных металлов

газового флюса БМ-I, представляющего собой пары рис.

смеси

9.5

метанола

с

метилборатом.

показана установка УГФ-90 для газо

рована на раме

1

и содержит флюсопитатель

фитильного типа, осушитель ацетилена номизатор горелки .

4,

На

февку щитке

5

3,

2

эко

для зажигания пламени

6

смонтирован

Расход флюса, г/м' горючего .

3 ... 100

Материал газоосушителя

Селикагель

газа

.

КСМГ

На

флюсовой сварки и пайки, Установка смонти

газовый

пульт с кислородным редуктором и запорными

вентилями, а также пламепреградитель . У ста новка комплектуется универсальной сварочной

горелкой Г2-05.

жидкость

(ГОСТ

3956-76) Загрузка

силикагеля

шитель, кг

Расход

силикагеля,

горючего газа

Габаритные размеры,

в

осу-

. кг/м ' . мм .

Масса, кг

..

Выпускает

установку

7,3 0,1 930 x800xl650 85 УГФ-90

ФГУП

«ВНИИавтогенмаш».

1

4

В

5

комплект

входят

также

предохрани

тельные клапаны, газоразборные посты ацети

лена ПГУ-5 , кислорода ПГК-IО, каркас, рукава, комплект ЗИП . Точное дозирование подачи флюса непо средственно в зону сварки обеспечивает высо

6

кие качество сварных и паяных соединений и производительность процесса.

9.1.1.3.

РУЧНЫЕ КИСЛОРОДНЫЕ РЕЗАКИ

Там, где объем резки невелик , а к точно сти и качеству вырезаемых заготовок не предъ

являются повышенные требования, применяет ся ручная резка. В этом случае предварительно размечают

контур

резки,

и

резчик

вырезает

деталь.

Резак служит инструментом для кисло Рис.

9.5. Уста н о в ка

родной резки и содержит узлы для смешения

УГФ-90 дл я

горючего

газофлюсо вой с вар ки и п а й ки:

1-

4-

стойка;

2-

флюсопитатель;

пламепрегралитель;

5-

3-

осушитель;

экономизатор ;

6-

ПГК-l О

газа

и

подачи режущего

подогревающего

к ислорода,

кислорода,

подсоединения

к

источнику питания газами, а также вентили для

ОБОРУДОВАНИЕ для СВАРКИ И РЕЗКИ

регулировки

состава

и

мощности

пламени

и

531

использованием у

нас ацетилена низкого д а в

запорный вентиль или клапан для режущего

ления (от переносных генераторов и стацио

кислорода.

нарных

Ручные

резаки

для


с

аналогичными параметрами) или

резки классифицируются по роду при меняемо

магистрального природного газа низкого дав

го горючего газа, на котором они работают: по

ления.

принципу

смешения

горючего

газа

с

виду

горючего,

используемого

дл я

резки, резаки делятся на аппаратуру , работаю щую

на ацетилене

и

газах

-

по казан наиболее распростра

9.6

ненный в промышленности резак Р2А-02 дЛ Я

вающим кислородом и по назначению.

По

На рис.

подогре

заменителях аце

работы на ацетилене. Для работы на газах заменителях

ацетилена

РЗП-ОI . В табл .

и

9.6


9.7

приведены техниче

тилена (природный газ, пропан-бутан, метан ,

ские

МАП-газ и др .), а также аппаратуру, функцио

резаков для работы на ацетилене и газах

нирующую на жидком горючем ( керос и н , бен

менителях ацетилена .

зин, бензол) .


-

ре зак

универсальных

ручных

за

-

у резаков « Н орд» и « Е зз еп» смешение

По типу смешения горючего газа с подог

горючего

газа

и

ревающим кислородом резаки подразделяются


на инжекторные ,

каналах

внутрисоплового и

внешнего

смешений.



мундштука

в

кислорода выходных

(внутрисопловое

смеше

ние), что обеспечивает их более высокую на

По назначению различают резаки универ

сальные (для прямолинейной и фигурной резки стали толщиной до

дежность без хлопков и обратных ударов пла мени.

мм) и специальные (для

Выпускаются также резаки дл я работы на

резки металла больших толщин , срезки закле

жидких горючих . Такие резаки используются

пок,

вырезки

300

отверстий,

подводной

резки

и

т.п.).

Универсальные ручные резаки выпус каются в соответствии с ГОСТ дусматривают


различных видов этим


в

полевых

у сл о в и я х ,

на

строительных, заготовительных и ра зделочных

они

горючего, в

имеют

5191-79

и пре

использования соответствии с

конструктивные

отличия.

площадках , в том числе при работе в условиях отрицательных температур . Комплект аппара туры для резки на жидком горючем состоит и з

резака

специальной

жидкого

горючего,

конструкции,

кислородного

Ацетиленовые резаки и резаки, рассчитанные

редукторами ,

на применение в

внутренним ди ам етром

качестве горючего газа заме

р укавов

нителей ацетилена, аналогичны по принципи

изготовленного

ально-конструктивным схемам и

внутренним

различаются

из

9

дл я

с

резинотканевого

с

мм для кислорода и

бензостойкой

ди а м етр о м

бачка

баллона

6,3

мм

резины

для

с

жидкого

главным образом сечениями каналов мундшту

горючего . В качестве горючего обычно служит

ков и газосмесительныхустройств. Смеситель

осветительный керосин. При резке на морозе к

ные устройства отечественных универсальных

керосину добавляют почти всегда

ручных

резаков

на, который способствует улучшению испаре

торных

систем.

выполняются в

Это

з

виде

инжек

обусловлено широким

fJ

1О %

бензи

ния жи дкого горючего.

7

В

{}

{2

г

f Рис. 9.6. Ручной уннверсальный резак Р2А-О2: 1 и 2 - наружный и внутренний мундштуки соответственно; 3 - головка ; 4 - трубка режушего кислорода ; 5 - трубка для подвода горючей смеси ; 6 - смесительная камера: 7 - накидная гайка; 8 - корпус ; 9 - вентиль режушего кислорода ; 10- рукоятка; 11, 12 - ниппели кислорода и ацетилена соответственно ; 13 - вентиль для ацетилена

П араметр

9.7. Тех н и чес к ие

природного газа

пропан -бутана

И зготовител ь

М асса, кг, не более

Габаритные размеры , мм

МПа

Давление горючего газа на входе в резак,

-

Расход, М 3 /Ч :

«БАМЗ»

«Автоген-М»

ровского »

и м . В .В . Во-

АП «За вод

ОАО

000

До10

0,25...0,5 :5.0,7 0,003 ...0,12 500 х 55 х 155 1,0

До

«Огон ь- Г»

200 2...21 0,3 ...0,7 0,4...1,25 0,001 ...0,1 580 х 70 х 170 1,4

3...100

PI-01A

3...200 1,62...21,2 0,2...0,75 0,4 ...1,26 0,003 ...0,1 530 х 70 х 170 1,3

Р2А-02

РЗП -02

580

х

70 х 170 1,4

р овского »

А П « Завод

55 х 155 1,0

им. В .В . Во-

х

ОАО

500

0,3 ...1,0 0,6...2,0 0,02 ...0,15

« БА МЗ»

70 х 170 1,3

0,5 1,3 0,03...0,12 До

До

0,25 ...0,5

До10

300 2...32 0,3...1,0

До

«Ого нь-?»

000

х

РI-01П

3... 100

«А втоген -М»

530

0,33 ...0,83 0,6...1,86 0,02 ...0, 15

3...300 2...33,2 0,2...1,0

за ме нит

72 х 18 1,5 Фирма

х

« Ро-Ар»

500

0,25...0,75 0,65...2,0 0,0 15...0,12

0,2... 1,2

До 17

3...200

«Даль н и к»

-

«Гелиймаш»

ОАО

1,78

537 х72 х189

3...300 3...40 0,3... 1,2 0,4... 1,2 0,00 1

«Факел»

универсаль ных ручных ацет иленокислородны

ха ракте ристи ки у ниверсал ьных ручны х р езаков дл я газо в

Давление кислорода на входе в реза к , МПа

Расход кислорода, м 3 /ч

Толщина разрезаемой стали, мм


М асса, кг, не более

Габаритные размеры резака, мм

Давление ацетилена на входе в резак , МПа

Расход ацетилена, м 3 /ч

Давление кислорода на входе в резак, МПа


Толщина разрезаемой стали , мм

П арам етр

9.6. Технические характе р истики


Аппаратура для резки на жидком горю чем

может поставляться

как в

рода,

а

такж е

изделий (керосино-кислородного резака и бач

тележке .

кр ы ш кой .

промышленностью

На

рукояткой ,

ния жидкого горючего.

имеются

С это й

трубчатой

режущего

цилиндрический сосуд с днищем и

керосинорезы работают по принципу испаре снабжен

перекрытие

Бачок для жидкого горючего представля ет собой

9.7)

и

ложенными на корпусе резака.

комплекта, смонтированного на транспортной

(рис .

пуск

кислорода обеспечиваются вентилями, распо

виде отдельных

ка для жидкого горючего), так и в виде полного Выпускаемые

533

целью резак

испарительной

крышке

смонтирован

служащей

горловина

для

для

насос

переноски

заливки

с

бачка,

горючего

и

ниппельное устройство с манометром и запор

камерой. Проходя через ее асбестовую набив

ным вентилем .

ку, жидкий керосин испаряется . Для этого ка

Более безопасен и устойчив в работе бен

мера нагревается дополните льным испаритель

зорез «Норд-Рь», у которо го горючее испаряет

ным

ся

пламенем,

соплом

формируемым


головки . Для за ш и т ы от пламени

испарительной

камере

крепится

на


смешивается

фигурный

с

в

мундштуке

подогревающим

и

в

нем

же

кислородом .

Технические характеристики резаков , работаю

щиток . Регулир овка подачи гор юч его и кисло-

щих на жидких горючих , приведены в табл.

3

4

5

9.8.

7

6

2 /

Рис.

9.7.

Керосинерез РК-О2:

/ - см е н н ые м ундштуки ; 2 - гол ов ка ; 3 - вентиль для режушего кисл орода ; 4 и 5 - кисл ородные трубки ; 6 и / 2 - вент или дл я керосина ; 7 и 8 - ниппели : 9 - ствол; / 0 - вентил ь для подогрева юшего кислорода; // - керосин овая трубка ; 13 - трубка с испарителем ; 14 - щиток ; /5 - подогревающее с опло 9.8.

Технические характе ристики р ез а ко в на жидком горючем

Парам етр

Толщина

разрезаемой

РК-О2М

« Э ффе кт РК-] »

3...200

5...200

« Терм и ка- ? »

До

200

РК-О3

« Н орд- Р Б »

3...200

5...300

11...20

2,8...27

стали, мм


2,3...20

3...25

Расход , кг/ч :

-

керосина

-

бен зина

0,5...1,5

0,8... 1,3

1,2...1,5


1,0...2,4

Давление , МПа :

-

кис лорода

-

керосина

0,35...0,7

0,35...0,75

0,35 ...0,65

0,15 ...0,3

0,35 ...0,7 0,3

Длина, мм

615

544

515

615

600

Масса, кг

1.68

1.2

1,3

1,6

1,3

Изготовите.1Ь

АП « З ав од

ОАО

Фирма

им . В .В . Во-

« Э Ф Ф е кт»

« Тер м и ка»

ровского»

000

«А вто-

ген-М»

ФГУП « В Н И И авто генмаш»,

ФГУП «СРЗ "Нерпа"»

Глава

534

9. ГАЗОВАЯ

9.1.1.4. С П ЕЦИ АЛ Ь Н ЫЕ

С В А Р КА, ГАЗОВАЯ , ДУГОВ АЯ И ГИДРОРЕЗ К А

РЕ ЗАКИ

воздействия большого количества те пл а и ды ма,

Рез аки дл я резки стали больших тол


в

как

процесс е резки .

прави л о ,

Р езаки

ш и н использ уются В метал л ургическо м произ

комп лектуются ,

водстве для отрезки прибылей большого сеч е

внутрисоп ловым

ния, резки проката и т.д. Для эти х целей вы

подогревающего кислорода, что обеспечивает

смешение м

м ун дш туками го р ю ч его

г аз а

с и

пускаются резаки , способные разрезать сталь

их надежную работу (без хлопков и обратных

толщиной

ударов) в сложных усл о в и я х металлургическо

>300 мм. рис . 9.8 пок азано

устрой ст во резака

го производства . Резаки мо гут раб отать от це

РЗР-3, наиболее распространенного в практике .

ховых сете й горю чего газа и кисл орода и ли от

На

Резак снабжен более м ощны ми головкой мундштуками

1, чем

3

1О-баллонной

и

кислородной рампы с редукто

ром ДКР-500 и

универсальные резаки , та к

1О-баллонной

проп ан овой р ам

как расход газов при резке металла больших

пы с редуктором БПО-5-1 . В табл .

9.9

толщин значительно выше ; он им еет большую

ны

ре заков

дл и н у дл я того, чтобы обезопасить резчика от

резки стали б ол ь ш их толщин .


х а р а кт е р и ст и к и

при веде дл я

1000

J г

1

Ри с.

1-

59.9.

9.8. Реза к РЗ Р-З дл я р езки 2 - гильза ; 3 - голо вка; 4 -

мунд шту к;

вентил ь для горюче го газа;

6-

стал и бол ьши х тол ш ин: вентиль для режуше го кислорода ;

вентиль для подогре вающе го кисл орода

Технические х а р а кте р и сти ки р езаков дл я кислородн о й р ез ки стал и больш и х толщ и н Резак для Параметр

РЗР-3

БО.1 ЬЩ ИХ

РГР - 500

РГ Р-700

100...500

300 ...700

34...82 2,8

78... 135 3... 10

тол ши н

Толщина разрезае м ой стали , мм

Расход, м 3 /ч : - кислорода

-

п ропаи-бутана

-

при родного газа

300...800 43... 114 2,5...7 6,5...19,0

100...500 До

75

Д03 Д0 8

Не и с пользуется

0,6...1,2

0,5...1,2 0,08...0,12

Давление , МПа:

-

ки слорода

пропаи-бутана при родного газа

Длина резака, мм Масса, кг


0,5...0,75 0,05 0,1...0,2 950 8,4 000

Н ПО « К и сл о-

«А втоге н -М »

родмаш»

0,08...0,2 1650 1,4

Не используется -

1,6

2,15

НПП «До н мет»


Вставные резаки используются для мон

535

режущего кислорода . Вставной резак исполь

тажных, ремонтных и других работ в условиях

зуется в комплекте с газосварочной горелкой.

индивидуального рабочего поста, когда часто

Для соединения с ней корпус резака имеет пе

одному

реходник с ниппелем и накидной гайкой . При

газосварщику

сварку и

резку.

приходится

Вставные

выполнять

резаки

(рис.

9.9)


резки

сварочный

наконечник

представляют собой сменные блоки , содержа

отвинчивают и вместо него на штуцере горелки

щие

укрепляют вставной резак. Наиболее распро

чей

корпус

с

вентилем

режущего

для

кислорода


и

пода

инжекторным

устройством и резаковую головку, к которой крепятся

сменные

наружные

и

внутренние

странен

в

нашей


резак РВ-1А-02, работающий в

вставной

комплекте с

горелкой Г2 -05 , он обеспечивает резку стали

мундштуки . Корпус и головка резака соедине


ны между собой трубками для горючей смеси и

технические характеристики вставных резаков.

100

мм. В табл.

9.10

приведены

9.9. Вставной резак PB-IA: 2 - корпус; 3 - вентиль для режущего кислорода; горючей смеси ; 5 - отверстие для горючей смеси; 6 - накидная гайка; 7- головка; 8 и 9 - внутренний и наружный мундштуки соответственно Рис.

1-

4-

трубка режущего кислорода;

подвод

9.10. Параметр

Толщина разрезае-

Технические характеристики вставных резаков

PB-IA-02

РВ-2А-О2

РСВ-!

РСВ-2

3...100

3...200

3...100

3...200

«Starlet»

«Норд-РВ»

3...100

мой стали, мм

Расход, м 3 /ч : - кислорода

-

ацетилена

-

пропан-

бутана

-

1...9

1,9...17

1,7...12,3

1,7...18,6

До

11,7

1,9...20,0

0,35 ...0,7

0,35 ... 1,1

0,44 ...0,83

0,44 ...1,4

0,4 ...0,8

0,22...1,16

0,33 ...0,67

0,33 ...0,75

0,3 ...0,5

0,15 ...0,7

0,62 ...1,4

0,62 ...1,6

0,8 ... 1,3

0,35 ...2,0


природного

газа

Габаритные разме-

295 х30 х142

290

х

30

х

138

315х28х102

Масса, кг


Нет данных

РЫ,мм

0,62

0,65 000

0,85 «Автоген-М»

0,88

1,1

1,0

ФГУП


«ВНИИавтогенмаш»,ФГУП «еРз "Нерпа"»

Глава

536 Рез а ки

дл я

9.

ГАЗОВАЯ СВАРКА , ГАЗОВАЯ , ДУГОВАЯ И ГИДРОРЕЗКА

повер хн остной

ки слород

но й р ез ки обеспечивают удаление кислород

ной струей плен, раковин, за катов , шлаковых включений

и

друтих

местных

дефектов

на

стальных слитках, фасонных отли вках и др . Эти резак и позволяют также удалять дефект ные участки

сварных

швов

t:;=

f

_ _ _....;;;;;..'-Jz

а)

на низ коугле роди

стых и низко легированных сталях и выполнять

И- образ н у ю


последуюшую

кромок

сварку.

При

листов

под


поверхностные резаки могут быть использованы для разделительной резки стали толшиной до

500

мм . Во всех резаках для подготовки горю

чей смеси применяется инжекторное устройст

во. Содержащий см ес ител ьн ое устройство кор пус

ствола

имеет

подсоединения

рукоятку

рукавов

с

ниппелями

горючего

газа

и

дл я

кисло

рода, регулировочные вентили эт и х газо в и пус

ковой клапан для режушего кислорода. К стволу накидной гайкой кре пится након ечник.

С трубок

помошью гор ю чая

дл и н н ы х

смесь

и

газоподводяших

режуший

кислород

подаются в головку , в которой закрепляются сменные

н аружные

и


м ун дштуки .

Рис.

Большая дл и н а резака обеспечивает обработку

9.10. Уста но в ка

для

кислородн о-флюсов е й р ез ки:

го р я ч и х отливок и про ката с размешением ре з

а

-

реза к ; б

-

флюсопитател ь

чика на н е к оторо м удал е н и и от объекта . Глу бина съема металла за один проход ширина дорожки

3... 18

50 ... 60

2. ..6

мм,

мм , скорость зачистки

з ак о в для

поверхностной

резки

приведена в

табл .9 .11. установки р езки

дл я

к ислородио-флюсовой


металлов,

чугуна

сталей,


на

цветных з а г от о в и

тельных, литейных, монтажных участках и в цехах это го же профиля . Установки (р и с.

9.1 О)

включают в себя

ручной резак, фпюсопитатель, флюсон есушую оснастку и комплект рукавов . В качестве го р ю чего

9.1.1.5.

предусмотрено

п рименен ие

газо в

-

за ме

нителей ацетилена (пропан-бутана, природного

С В А РК И И Р ЕЗ КИ

Назначение

ния одним рабо чим операций газовой с вар к и и

инструмента . С этой цел ью на ств оле горелки вместо


осушенный

воздух

или

азот .

Установки

наконечника

з а к р е пл я ю т

вставной резак .

На рис. стране н ный

в

9.11

показан наиболее распро

нашей


плект для сварки и рез ки КГС-1, а в табл . пл ектов.

Флюсо

без пере

становки р укавов дл я смены технологическо го

шок марки ПЖ-5М по ГОСТ

9849-86.

комплектов

сопутст вуюшей термической резки

газа). Как флюс и с пользуется железн ый поро несушим газом может служить обезжиренный

газогорелочных

состоит в обеспечении возможности выполне

прив едены

и

КОМПЛ ЕКТЫ ОБОРУДОВА НИЯ ДЛЯ

м/мин. Техническая характеристика ре

техн и ческ ие

И зготовители пр едлагают

также

ха рактеристики

ком

9.13 ком

автоге нной

аппаратуры

ап паратурные

комп лекты ,

У Р Х С - 5 и УГПР комплектуются ун и версал ь

содержашие на ряду со сварочными и ре затель

ными серийно выпускаемыми резаками инжек

ными устройствами баллонные редукторы дл я

тор н ого типа, в установке УКФР используется

горючего газа и кислорода, необходимые рука

более надежный в работе резак с внутрисопло

ва ( к о м пл е кт КС Р-1-0 1). В состав других ком

вым смешением горючего газа и подогреваю

плектов вместе с горелкой, резаком , рукавами ,

шего кислорода. В табл .

9.12

ческие

установок


приведены техни для

кисло

ки слородным

р еду ктор о м

входит

ацети лено

в ы й ген ератор А П К-3-07, АСП -10 (комплект

родно-флюсо вой рез ки, наиболее ч асто п риме

КГП- 1,

няем ых в отечествен ной промышле нности .

п ереносной компле кт КГМП ) .

перенос ной)

ил и

АГМ

(монтажный

ацетилена природного газа

пропан-бутана коксового газ а

-

ацетилена природного газа

пропан-бутана коксового газа

-

высота

И зготов ител ь

Масса, кг

ширина

-

- дл и н а

Габаритные разм е ры , мм :

ки слор од а

-

Давление , МПа :

ки слорода

-

Расход, м 3/ч :

0,6 .. .0,8

186 ,5

2,5

150

1300

140

1П

2П

55

170

0,02 . .. 0,3

Не ис

4,8 . . .5,0

1,9. . .2,0

Не ис

186,5

000 «А втоге н -М»

0,6 .. .0,8

3,4

1П

п оверхностной

41 .. .55

Ф ГУП « В НИ Иа втоге н м аш» ,

165

Н е исп ользуется

0,01 ... 0,12

0,8 .. . 1,0

1,8 ... 1,9

52. . .63

зу етс я

Не исполь-

IAP

разделител ьной

Не исп ользуется

1, 15 .. . 1,2

38 . .. 52

140

Масса выплавляемого металла, кг/ч

1А 2А

поверхностной

1А

гпк-з

Н азначени е н аружно го и внутреннего мундштуков для резки

РПЛ-2

Технические характеристики резаков для поверхностной резк и

Внугрснний мундштук

Наружный мундштук

П араметр

9.11.

Глава

538

9. ГАЗ ОВАЯ

9.12. Тех нические

С В А Р КА , ГАЗОВАЯ , ДУГОВАЯ И ГИДРОРЕЗКА

ха ра кте рист и к и уста н о во к дл я кислордно-флюсово й р езк и У РХС- 5

Парам етр

Толщина разрезаемой стали , мм

УГПР

До

10. .. 100

УКФР

250

10. ..400

3

Расход, м /ч :

-

кислорода

-

пропан-бутана

-


6,5.. .22,5

40

10. ..65

0,6

1,0

0,3 . .. 3,0

Расход железного порошка , г/мин

1,5

2,0

-

100.. .300

100 . ..400

100. ..650

Давление газов , МПа :

-

кис лорода

-

го р ю ч ег о газа , не ниже

Масса, кг

1,0

1,4

0,03

0,08

17

И зготовитель

Состав комплекта

72

ФГУП « В Н И И авто ге н м аш »

9.13. Техн ическая Параметр

20

ха рактер истика комп л е ктов дл я сварки и р езк и

КГС-I-О2

КГС-2 -02

ГСТУ-2

«Starlet»

ГСТУ -З

Горелка

Горелка

Горелка

Гор елка

Горелка,

Г-2-05 , резак

ГЗ-05 , резак

ГСТ-2 , резак

ГСТ-3, резак

«Starlet 2201 », резак 1701

РВ -1А-0 2 ,

РВ - 2А-02 ,

РС В -1А,

РС В-2А ,

футляр, ЗИП

футляр , ЗИП



Сварка Толщи на стали , мм

0,5... 9

0,5. . .20

1.. .9

6...20

0,075 ... 0,77

0,075 . .. 1,75

0,12 . ..0,91

0,55 .. .2, 15

0,5 . .. 14


-

кис лорода

-

ацетилена

Давление , МП а :

-

кислоро да

-

ацети лена

Нет дан н ых

0,25

0, 15.. .0,25

0,003 ... 0,01

0,2 .. .0,4 0,03 . .. 0,12

Резка Толщина стали , мм

3... 50

3. .. 100

3 .. .50

3.. . 100

3

Расход, м /ч:

-

кис лорода

1,9 ... 7,0

1,9 . . .9

1,7 .. .7,4

1,7 ... 12,3

-

ацети лена

0,35 .. .0,6

0,35 .. .0,7

0,44 . . .0,74

0,44 . ..0,83

0,25 ... 0,42

0,25 . . .0,5

0,45 ... 0,7

0.25 .. .0,75

0,03 . .. 0,05

0,03 ... 0,06

Давление, МПа :

-

кислор ода

- а цет и л е н а


Нет дан н ы х

0,001 . .. 0,1

000

«А втоге н - М»

« М ез вег

Griess heim»


539

9.1.2. РЕЗАКИ для 80ЗДУ Ш НО-ДУГО80Й РЕЗКИ Резаки для воздушно-дуговой резки вы

п ускаются по ГОСТ

10796-74

и представляют

собой устро й ства, содержащие рукоятку, вы полненную и з эл е ктро и з ол я ц и о н н о го материв л а, со ш туцером для

подвода воздуха и

клем

мой для подсоединения кабеля, а также голов к у для з а кр е пл е н и я

стинчатого

цилиндрического или пла

эл е ктрода

(ри с.

Головка

9.13).

снабжена каналами дл я подачи воздуха в зо ну дуги .

В

табл .

9.15


наиболее

приведены


возд ушно-дуговых

ч асто

при меняемых

в

резаков,

заводской

практике.

Крепление эле ктр ода обеспечивает про стое


последнего

вдоль

оси

при

обгорании его рабочего участка . Обращенный к Р и с.

9.11. Комплект дл я

сварки и резки КГС-1

Переносно й ко мплект ПГУ -3-02 в кл юч а ет м алолитражные кислородный и п ропан - бу тановый баллоны с редукторами, горелку со вставным ре заком и см е н н ы ми н ак он е чни к ами .

обрабатываемому

металлу

торец

головки

резака имеет сопловые устройства , из которых при ре зке вы текают с к о р ост н ы е струи сжатого

воздуха,

выбрасывающие

из

разреза образо

вавшийся расплав . В результате перемещения резака вдоль л и н и и

реза получается

канавка с

чистой гладк ой п о верх н остью .

В качестве источника электропитания при

Эти эле м е нты, соединенные рукав ам и , с монти рованы на л е г к о м карка се , что д ел ает уста н о в

воздушно-дуговой

ку удоб но й дл я ремонтных и а вар ий ных работ.

ные (ВДУ-500, ВДУ-I202 производства ОАО

На рис .

9.12

п оказа н а ко м плектн ая пере

«Эл е ктр и к»

резке


св ароч

и ли специализированные выпря

носная устан о в ка ПГУ- 3- 0 2 для ручн о й с в ар ки,

мители , преобраз ователи , а для больших пере

п айки и резки , а в табл .

9.14

менны х токо в

ческие

комп лектов


пр иведены техни дл я

газ о

пл ам енной обр аботки .

-

трансформаторы, отвечающие

номин альн ы м пара м етра м резака. В зависимо сти от конструктивных схем , мощности и д ру гих

п ар аметр ов

назначению

на

ре з аки

могут

л итей н ы е,

различаться

монтажные

и

по

ре

монтные .

Литейные

резаки

наиболее

мощные

и

массивные, предназначены для обрубки и за

чистки литья и поковок, могут быть использо ваны для други х операций , где требуется высо кая прои зводительность .

Монтажные

резаки

служат

в

основном

для удаления прихваток, дефектных сварных швов , зачистки выпуклостей швов , подготовки кромок л и с то в под сварку .

Рис.

9.12. Пере носная

установка ПГУ-3 -02 дЛ Я

ручной сварки, пайки и резки

Рис.

9.13.

Возду ш и о-ду гов о й ручн о й монтажный

резак Р ВДм -500

ацетилена

пропаи-бута на

-

-

ацетиле на

п ропаи-бута на

-

-

ацет иле на

п ро паи-бутана

-

п ро па и-бутана

-

Изгото витель

Масса, кг

Габаритные раз ме ры, мм

ки сл ор од а

-

Ем кость баллона, л :

кисло рода

-

Расход, мЗ/ч :

Тол щи на стали , м м

к исло рода

-

Давление, МПа:

кислорода

-

Расход, мЗ/ч :

Толщина стали, мм

Параметр

0,9

До

4 х

000 « А вто ге н - М»

(Воронеж)

292

ОАО « А вто ге н»

500

х

35,5

-

5

230

0,25 ...0,7

0,4... 1,26 0,25

1,62...21,2

7 0,6

ОАО «БАМ3»

х

430

3...50

27,5

950

586

0,003

-

Резка

0,003 ...0,0 1

-

0,02...0,07

-

0,05...0,75

-

0,035 ...0,77

0,2...9

ПГУ-5А

0,2...0,5

0, 15...0,25

0,0 13...0,31

-

0,045 ... 1,07

0,2...6

Сварка

ПГУ-З -О2

135

х

-

0,4

0,7

9

3... 100

-

0,075... 1,75

0,5...20

кг-г -сит

-

1200

0,003 ...0,12

0,2...0,3

1,0

До

0,5... 10

KCP- I-OI

АПК-З-О7 с

Генерато р

х

х

Фи

500

Технич еские ха р а ктер и ст и к и комп л е ктов дл я газо п л а м е н н о й обработ

Комплект

9.14.

ОБО РУДО ВАНИЕ для С ВАРКИ И Р ЕЗ К И

9.15. Те хнические

541

характеристики ручных воздушно-дуговых резаков РВДл-l БОО

Параметр

Род тока

РВДм - 5 0 0

Переменн ый

Рабочи й ток, А

ВДР-400

Постоянн ы й (обратная полярность)

1600

400

500

ПВ , %

100

Напряжение холостого хода, В

80

Мощность, к Вт

48

30

-

(2) 8,10,12

25

Размер ы электродо в , мм :

-

стержневых

-

пластинчатых:

10

Не используют

До25 х15

сечение

По усло виям

250

длина

(2) 8,

До

285

поста вки

Давление воздуха, МПа

0,6

Расход воздуха, м 3 /ч

До

П роизводительность

при

0,62 До

50

До16

20

зачистке ,

кг/ч:

-

стали

До

25

-

ч угуна

До

28

До 8

~15 Н е используют

Длина, мм:

-

без кабель- шланга

730

230

170

-

с кабель-шлангом

8760

5200

4700

Масса, кг :

-

без кабель-шланга

2,8

0,9

0,5

-

с кабель-шлангом

19,5

3,6

3,5

000


«Автоген -М» и

ВНИИЖТ

Ф ГУП « ВН ИИавтогенмаш»

Ремонтные резаки применяют для

раз

делки трещин, срезки болтов, заклепок, гаек,

вырезки дефектных мест, пробивки отверстий и др . При ремонте в труднодоступных местах это

наиболее

подходящий технологический

процесс. В оздуш н о-ду го в ы е резаки работают в широком диапазоне температур окружающего

воздуха

(-35 .. .+40

ОС).

9.1.3. ГАЗОВ ЫЕ

КОММУ Н ИКАЦ И И И

ОБОРУДО ВАНИЕ РАБО ЧИХ П О СТОВ

Для снабжения горелок и резако в газами газосварщик ,

газорезчик

собирают

п ост.

По

своему назначен ию посты могут быть пере движными

или

передвижных

стационарными,

св а рочных

по стах,

пр и чем кото рые

на

или

в

цехе,

газопитание

схеме, приведенной на рис .

9.14.

выполняют

Рис.

по

9.14. С хе м а

газопитаиии передвижно го

сварочиого поста:

мо

гут быть собраны в л юб о м месте на предпри я тии

б)

а

J-

3-

-

от баллонов ; б

-

от ге нератора ацетилена ;

баллон с кислородом ;

2 - регулятор кислорода ; 4 - рукава ; 5 - горел ка ;

баллон с ацетиленом ;

6-

передвижной генератор ацетилена

Глава

542 Газопитание ществляется

9. ГАЗОВАЯ

стационарных

централизованно:

СВАРКА, ГАЗОВАЯ, ДУГОВАЯ И ГИДРОРЕЗКА

постов

осу

газ подается по

ные посты по рные,

3

и

4,

в состав котор ы х входят за

р е гул и р у ющ ие

и

п р едо хр а н ит ел ь н ые

газопроводам к местам потребления, если чис

устройства . Питание огне вой аппаратуры ки

л о постов превышает

слородом ведется от редуктора газоразбор ного

числе,

когда

1О

ед . При меньшем их газопроводов

нера

поста, если да вление в газопроводе > 1,6 МПа .


пере

В том случае, когда да вление в газопро воде н е

Типовая схема постов централи зованного

зуется газоразборный п ост с сетев ым редуто

ционально ,


разрешается

превышает 1,6 МПа, а расход 10 м 3 /ч, исполь

д в и ж н ы е посты .

газопитания приведена на рис .

9.15.

Кислород

ром. Допускаетс я раб ота н епосредственно от

поступает к стационарным рабочим постам по

запорного в е нтиля, если аппаратура не требует

газопроводу

регулировки давления. Газосварочная аппара

5

от соответствующего источника

питания (кислородной установки, газификато

тура

ра или перепускной рампы) . Ацетилен подает

д и н я т ь с я через сухие или жидкостные затворы .

ся по газопроводу нится,

1О

от установки, где он хра

стационарного

генератора

или

перепу

к газопро воду ацет илена должна

Предохранительные постовые затворы должны соответствовать

скной рампы. При ее использовании ацетилен

давлению

поступает

аппаратурой .


в

газопровод .

на

ется

в х од е

в

ацетиленопровод

устанавлива

групповой предохранительный жидкост

ный или сухой затвор защиты

1,

предназначенный для

межцеховых трубопроводов

от про

никновения обратных ударов пламени .

в

максимально

ацетиленопроводе

возможному и

расходу

газораздаточным постам

при ме н я ю т р ук а в а по

ГОСТ

9356-75 . Дл я горючего газа применяют рукава типа 1, для кислорода - типа Ш. Газы - заменители ацетилена поступают к постам , как правило , от заводской газорегу

На входе кислородопровода в цех , так же

лирующей

станции

и

реже

от

перепускных

как и на каждом ответвлении внутрицеховой

рам п . Ти по вая схем а питания газами

разводки

арматура

газопроводов,

7.

В

местах

газа

Для п одс оединения огневой аппаратуры к

В случае других источников пита ния ацетиле ном

присое

телями

потребления

газов

для работы на ацетилене составом оборудова

на

отл ичается

от

замени

запорная

газопроводах долж н ы находиться газоразбор -

ацетилен а

-

размещается

ти по вой

ния .

J 4 J ..Jtt\-Ц~+~--т-4

Ри с.

1-

9.15. Тип овая

схе м а центр ализеваиного газопнтання сварочны х постов :

центральный групповой затвор;

2 - шкаф ввода ацетилена ; 3 и 4 - газоразбор ные посты кислорода 5 - газопровод кислорода ; 6 и 7 - запорные вентили для ацетилена и кисл орода соответственно ; 8 и 9 - сбросные вентили для ацетилена и кислорода соответственно; 1О - газопровод ацетилена ; 5П - сбросной трубопровод; 1ОП - сбросной газопровод ацетилена ацетилена соответственно ;

и


9.1.3.1. ОБО Р УДО ВАНИ Е

для ГАЗО П ИТАН ИЯ

Уз ел высоко го да вл е н ия рассчи тан на по

СВА РОЧНЫХ П О СТОВ

л уч е н и е

Для газопламенной обработки применяют

-

кислород .

леном .


Они

пи тания

включают

вспом огательное

пос тов

ац ети

технологическое

оборудовани е ,

и

ция. С уществует д ва ти п а уста н о в о к: для пол у чения газооб раз ного и растворе нн ого ацетил е на . Отечественные уста нов ки разработаны по блочно-м одульн ом у т ипу и содержат узл ы низ кого , вы сок о го и ср ед него да вле н и я . Уз ел низ

кого давл е н ия служит дл я пол учения газооб разного ацетилена , о ч и ще н ного от примесей , и

подачи его в газо п р о вод ни зко го да вл е н и я (до

0,01

МПа) и далее к сварочным постам . Узел среднего да вл е н и я предназначен для

подачи газо образн ого ацетилен а в газопровод водокольцевым

0,12

насосом

под

д а вл е н и е м

МП а.

до

узлы

Рис.

2-

на

ацетилена

Ста ц ио н а р н ые ге н ер ато ры , как прави л о, вок ,

входя т

в

од н а к о

стоят ел ь н о

со став они

для

рассматриваемы х

мо гут

устан о

использоваться

пи тания

ацетиленом

само

несколь

ки х сварочных постов. К таким генераторам относят ся

давл ен и я

ста ц и о н а р н ы е

АСК

генераторы

средне го

(рис.

9.16) производительно стью 8.. . 10 мJ/ч . Их применяют на производст вах с относительно небольшим числом свароч ных постов . При большем количестве послед них исполь зуют генераторы низко го и среднего

давлен ия производительностью ;:::20 мJ/ч . Тех нические


стационарны х

9.16.

9.16. Ге ие ратор а цетил еио в ый АСК-5: 3 - реторта; 4 - затвор ; 5 - регулятор давления

корзина ;

его

а ц етил е н а.

11

газгол ьдер ;

счет

МПа .

выпускают


раторов приведены в табл .

1-

за

2,3

(20 , 40 и 80 мJ/ч), и на их основе комплектуют установки производительностью 20 . .. 160 м ]/ч

необходимое

для производства ацет ил е на и з карбида кал ь

ацети лена

Унифицированные ра зличн ую

Ацет иле новые устано вки и ге нерато ры являются

растворенного

компримирования под дав лением

различные го р ю ч и е газ ы, а в к ачестве оки сли теля

543

гене

Глава

544

9. ГАЗОВАЯ

9.16. Технически е

С ВА РКА, ГАЗОВАЯ, ДУГО ВАЯ И ГИД РО РЕЗКЛ

х а р а кте р и сти ки стационарны х ацетиленовы х генераторов

Параметр

АПК-5

АСК-5

АСК-3

ГСД-20

5

10

20

0,02 .. .0,07

0,069

О,О4 . . . 0Щ

Н ом ин ал ь н ая про и зв оди тел ьн о ст ь ,

Рабочее давление ацетиле на, М Па

Наибольшая

единовре-

До

11 + 11

До

До

50

130

м енная загрузка карбид а кальция, кг

-

Размеры кусков карби-

25 . . .80

2... 80

да кальция, мм

Р аб о ч ая

5 .. .35

температура

1. . .45

окружающей ср еды, о с

Габаритные разм еры, мм:

-

газообразователя

-

водя ного затвора

-

влагосборни ка

1 3 5 0 х 84 0 х 2 3 7 0

1970 х 950 920

-

х

х

1540

490 х 330

900 х240 х

1 8 85 х 1 3 0 5 х

870

х

350

х

1716 1900

1260

1400 х 191 5

-

-

152

х

Масса, кг :

-

газообразователя

-

водяного з ат в о р а

-

влагосборника

170

180

-

485

2540

58

-

-

27


ОАО «А втоге н»

Перед вижные ацетнленовые генерато ры п рименяются. как правило , в пе редв иж н ых сварочных

постах

в

строительст ве,

п ромы ш

л е н н ости и сельском хозяйстве , куда доста в ка

растворенного

баллонного

ацетилена затруд

нена или э ко н ом и ч ес к и невы годна . Они пред

ставляют

собой

комплектные

устройства ,

включаюшие газообразо вател ь, газосбо рник и предохранительное устройство для заш иты от

обратного удара . На рис . распространенный табл .

9. 17

9.17

показан наиболее

генератор

АСП -1 О,

а

пр и в еден ы тех н и ч ес к и е характери

стики пе редвижных гене раторов .

Кислородные

уста н о в к и ,

газификато

р ы. Для газопламенной обработки используют кислород ,

1

в

получаемый

ния воздуха .

в установках

2

3

разделе

Кислород можно транспортиро

вать в газообразном состоянии и перев озить в

жидком виде с последуюшей газификацией у

4

потребителя . Источником

питания

газообразным

ки

сл о р одо м с л ужат:

индивидуальные баллоны

вместимо

стью 40л ;

9.17. П ередвижной

ацетиленовый

геиератор АСП-10:

разрядная

в м ести м ость ю

Рис.

40

л;

рам п а

с

баллонам и

1 - газообразователь ; 2 - пе релив ной патрубок ; 3 - вытеснитель; 4 - газосборн ик; 5 - корз ина

ОБОРУДОВАНИЕ для С ВАРКИ И РЕЗКИ

9.17. Тех н и ч ес к ие

х а р а ктер и сти ки передвижны х ацетиленовы х генераторов А ПК-l

Параметр

Ном инал ьная

АПК-З-I.5

I

АПК-З-О. 7

АСП -IО

АГМ

1,5

1,25

3

п роизводи -

тельность, м 3/ч

2

Единовременная

545

До

5 +5

з а гр уз к а

3,2

3

карбидом кальция, кг Размеры

карбида,

ку ск о в

25 .. .80

мм

Рабочее давление ацетиле-

0,15

0,02 . .. 0.151 0,02 .. .0,07

0,01 ... 0,15

0,07

1200 х950 х600

400 х 500 х 1000

Нет

I

16,5

дан н ых

на, МПа

Габар итные размеры, мм

430 х320 х750

Масса, кг

22

120


120

ОАО «А вто ге н»

смонти

из единовременной работы суммарного числа

рованы в одном коллекторе баллоны вмести

сварочных постов для газовой сварки и резки .

а втореципиенты ,

мостью

л

присоединительным

Пр,иведем дан н ые ти п о во го расхода кислорода, м /ч , существующим на предприятиях обору

требителю и подключается к сети потребления

дованием.

да вл ением

20

одним

которых

штуцером . Автореципиент перевозится к по

400

с

на

МПа ;

стационарный

реципиент потребите

ля, к которому кислород поступает от УРН .

ные

Рец и пи е нт подключается непосредствен

но к сети потребления . Источниками

питания

Многорезаковые стационарные порталь


в

сжиженном в иде могут быть : а втомобильные газификационные ус тановки (АГУ), которые зап ол ня ются жидким

машины

для


120

Портально-консольные

машины

.. ап параты

исп арителя жидкий кислород снова превраща

УГПТ

ется в газообразное состояние и подается по

Газораздаточный пост кислорода :

х ранилища

и

на

требителю ; стационарная

насосная

газ и фи ка ци

онная установка, которая находится у потреби теля

и

запол няется

жидким

кислородом ,

дос

50 ... .. 40

Двухрезаковые переносные машины для

Металлизационные

заводского

че

Трехрезаковые шарнирные машины . кислородной резки .

из

с

тырьмя резаками .. . . . . . . . . . . . . . .... . . . . . . . . . . .

п равляются к потребителю , где при помоши

к и с л ор одо м

резки

л и стово й стали

-

25 типа

6 ПГК-10

10 40

ПГК-40

Универсальная сварочная горелка

До

1

тавляемым в транспортных емкостях;

стационарный безнасосный газифика тор, рас с читан н ы й н а максимальное давл ение п родукта

(1,5

ил и

4

М Па) . Ж идки й кислород из

П ер еп у с к вы е разрядные рампы назначены

для

питани я

няются, ка к

лю в АГУ или транспортных резервуарах (тан

приятии ацетиленовых

ках)

ти па

ТРЖК .

Наиболее


При

п отреблении

предприятием

его

доставка

до

автомобильными

рец ипиентами, при большем потреблении ста н овится

целесообраз но тран с портиро вать его

по трубопроводам . П ро изводител ьн ость техническим

18 - 10497


правило,

пр и

отсутствии

питания


на пред

или кислородных стан

ций , резервуарных устан овок, газификаторов и рамп прив едены в табл.

9.18.

Баллоны. Бол ьш и нств о потребителей по лучает

газы

со

специализиро ванных

исходя

предпри

ятий, где они производятся , в баллонах, снаб женных

запорными

вент ил ям и

со

для п одс оеди н ен ия редукторов (рис. источника

пред одно

т . п . Технические характеристи ки перепускных

300 м 3/ч газообразного кислорода наиболее эффе кт и в н а

постов

временно от нескольких баллонов . О ни п риме

заводского хранилища доставляется потребите

транспортные резервуары объемом 0,3.. .8 м 3 •

газами

штуцерами

9.18).

Тех

нические характеристики баллонов приведены в табл .

9.19.

Глава

546

9. ГАЗОВАЯ



характеристики перспускных рамп Ра~1Па

П а ра м етр

ацети ленов ая

пропан -бутановая

PAP -15

2

х

кислородная

5

2

х

10

Число при соединяемы х баллоно в :

-

в од ной в етви

-

в двух вет в ях

6

5

10

12

10

20

3

Наибольшая пропускная способность, м /ч:

-

одной в етв и

7,5

12.5

125

-

двух ветвей

15

25

250

2,5

2,5

20

0,02. .. 0,1

0,02 ... 0,3

0,3 . .. 1,6

80

54

130

Н аи боль ш ее рабоч ее да вл е н и е, М Па :

-

до ре ду ктор а

-

по сл е ред уктор а

Масс а, кг

Ф Г У П « В Н И И а вто ге н м аш»



характеристики бал лонов дл я газ о пл а м е н н о й обработки Для горючих газов

Дл я негерючих газо в

Параметр

к ислорода

аргона

гелия

азота

углеки сл о -

в од о -

го га з а

рода

Сж и -

Сжатый

Форма хра не ния газа

метана

С жатый

жен н ый

ацети-

пропан -

лен а

бутана

Р ас-

Сж и -

тв 0 -

жен -

ре н -

н ый

ный В мести м ость

50

40

( водя н ая), л Давл е н ие газа, М Па

В местимость газа, м

2,5

15 3

Цвет корп уса

12,6

6

6

4,6 . .. 5,3

12,5

Голу-

Се-

Кор и

Тем -

Крас-

Бе-

Крас -

бой

рый

чн е-

н о-

н ый

лый

н ый

вы й

з еле -

Чер н ый

ный

Габаритные размеры ' , мм :

-

в ы с ота

Масса' , кг Температура ок ру-

1370 58,5 - 50... +60

жающей с ред ы, о с

• Приведены м асса

299

219

- д и а м етр

и габар итные раз м ер ы стандартн ых балло нов .

960 До

90

- 50 .. . +40

22 -40 .. . +45

О БО РУДО ВА Н ИЕ ДЛЯ С ВА РКИ И Р ЕЗК И

547

а)

б)

Р и с.

9.18. Баллонные

веитили дл я кислорода (а) и

ацетилен а

(6)

Рис .

I -

БКО -50-2 ;

Редукторы. Газо вые редукторы п редна з на чены

для


и

9.19.

Р едукторы:

балло нны й одноступен чатый дл я ки слорода

2-

сетевой одноступенчатый дл я

ацетилена САО-! 0-2;

3-

рамповы й дл я

пропаи-бутана РПО-2 5-1

поддержания

п ост оя н н ы м и давления и расхода газа и разли

чаются по уровню рабочего давл ен и я, расходу,

в иду газа и по услови ям его отбора : из отдель ного баллона п ы балло нов тевой

-

4

баллонные редукторы, от груп

3

рам повые редукторы, а пр и с е

разводке газа

к сварочным

постам

на

трубоп ровод устана вливают сетевые редукто ры . Техни чес к ие данные баллон н ых односту пе н чатых редукторов п риведены в табл .

двухступенчатых

-

в табл .

Двухступенчатые

9.20,

а

2

9.21.

редукторы

5

обеспечи

вают более точное поддержание заданных па

6

р а м етр о в по сравнению с одноступенчатыми и н е склонны

к

замерзанию

при

отрицательных

т емпературах окружающего воздуха.

В табл .

9.22

р а кт ер и ст ик и

табл .

9.23 -

.4

при веде ны технические ха

рам п о в ы х

редукторов,

а

в

9. 19

8

0 14

сетевых.

На р и с .

7

отв .

показа ны редукторы, в ыпус

каем ые ОАО «БА М3» . Газоразборные

(газораздаточны е)

по

сты пр едназначены для отбора и пода чи газа от газопроводов к аппаратуре дл я газопламен

ной обработки материалов . Они устанавлива ются

в

местах

от ветвления

от

газопровода

к

потребителю . Газоразборные посты ацетилена содержат запорный

вентиль

ройств о

жидкостного

На

9.20

ри с .

и

предохранительное уст

показан

или

сухого

газоразборный

типа .

п ост

ПГА-3,2-70 с жидкостным постовым затвором 3С П -8 .

18*

Ри с.

9.20.

Газв раз бо р н ый п о ст а цетиле на ПГА-3, 2 - 7 0:

1 - хомут; 2, 8 - пробки; 3 - гайки; 4 - ниппель; 5 - клю ч; 6 - замок; 7 - предохран ительный затвор ; 9 - вентиль ; 10 - шкаф

рабочее

входе

наибольшее на

окру-

ра змеры ,


жающей среды , ос


Масса, кг

мм

Габаритные

лонном вентиле

В ид крепления на бал-

-

-

Давление газа , МП а:

с пособ -

х

ОАО «БАМ3»

1,75

х

"Нерпа" »

1,98

ОАО «БАМ3 »

х

1,2

182

0,15

х

"Нерпа" »

х

1,6

150 х

Накидно

Про

БПО-5 -2

ОАО «БАМ

- 15...+45

60 280

ФГУП «С Р 3

- 15...+ 15

150 х 145 245

- 25...+30

х

Хомутом

I

5

2,5

I БАО «Норд»

Ацетил ен

БА О-5-2

0,01 ... 0,12

60 280

ФГУП « С Р3

- 15...+15

198 х 182

резьба

1,0

30

БКО «Норд»

характеристики б алл онн ы х одноступенчатых редукто р

3/4", трубная

150 х 145

- 30...+50

280

20

0,1. .. 1,2

Накидной гайкой

0,1 ... 0,8

25

50

ность, м 3/ч

Пропускная

БКО-50-2

Кислород

БКО-25 -2

Рабочий газ

Параметр

9.20. Техни ческие

ОБОРУДО ВАНИЕ для С ВА РКИ И РЕЗ К И

9.21.

549

Технические характеристики баллонны х д вухсту п е н ч ат ых редукторов Параметр

Р аб о ч и й газ

ДКД-8

ДАД-I

Ки сл ород

Ацетил ен

25

5

П ропус кная способность, м 3/ч Давление газа, МПа :

-

на входе

-

рабочее

В ид креплен ия на баллонном вентиле

20

2,5

0,05 . .. 0,8

0,0 1.. .0,12

Накидной гайкой

Хомутом

3/4", Габаритные размеры , мм

трубн ая резьба

230

х

Р аб о чая температура окружающей среды, ос

х

190

Масса, кг

180

х

230

х

250

180

3,6

3,5

-30 . . .+50

- 25 ...+50

ОАО«БА МЗ»

Изгото в итель

9.22. Те хнические

характеристики рамповых одноступенчатых р едуктор ов РКЗ-500-2

РАО-30-1

РПО-25-1

Кислород

А цетилен

Пропан-бутан

500

30

25

Параметр

Р абоч и й газ

Пропускная способность, м /ч

3

Давл ен и е газа, М Па:

-

наибольшее на входе

-

рабочее


285

20

2,5

2,5

0,3 ... 1,6

0,02 .. .0,1

0,02 ... 0,3

х

Масса, кг

230

х

225

305

х

х

205

6,5

10

Р абоч ая температура окружающей среды, о с

5 .. .50


9.23.

285

ОАО« БАМЗ »

Технические хар актери стики одноступенчаты х с етевых редукторо в Параметр


CKO-IO-2

CAO-IO-2

СПО-6-2

СМО-35 - 2

К ислород

Ацетилен

Про п ан- бута н

Метан

6

35

3

Пропускная способность, м /ч

10

Давление газа, МПа:

-

наибольшее на входе

-

рабочее

1,6

0,12

0,3

0,01 ... 0,5

0,0 1... 0,1

0,02 ... 0.15


140

х

Масса, кг Рабоч ая температура окружающей

140

х

150

1,5 с р е-

- 30 .. .+50

-25 .. .+50

ды, ос


ОАО« БАМЗ»

- 15... +45

с пособ н ость,

2

исп олнение

-

2

исполнение

-

окружающей среды , ос

Рабочая те м п ература

I


-

М ас са , кг:

1


-

Габаритные размеры , мм:

Исполнение

Да влен и е газа, МПа

м - /ч

Про пускная


Парам етр

280

х

3,7 -30...+50

-

190 х 200 280

-

Открытое

50

ПГК-SО

х

2

3,8

190

х

0,1 ... 1,2

Ки сл ород

0,01 . .. 0,5

10

ПГК-I О

- 5...+40

2,1

4,5

х

346 625

150 х 186 х 4 1О 800

7,4

14,2

284

282

х

х

180 850

]85 830

х

х

13

23

284

270

0, ]5

х

х

ПГА -З .2С

з ат в о ра

По параметрам жидкости

х

х

1, открытое 2

0,07

3,2

Ацети лен

ПГА- 3 ,2

Закрытое

0,03 . ..0,15

Пг-3 ,2

характерист и ки газе разбор н ых постов

190 144 х 180

9.24. Техни чес к ие

18

19

ОБОРУДОВАНИ Е ДЛЯ СВАРКИ И РЕЗКИ

В

целях

551

у н и ф и ка ц и и

выпускаемых

в

стране наиболее многочисленных ти п ов машин для резки л и стово й стали введен ГОСТ

5614-86,

который предусматривает разделение стацио нарных

машин

консольные ,

на

портальные,

шарнирные .

В

портально


от

способа управления машинами различают ма шины

с

числовым

программным ,

тронным, магнитокопировальным

ским управлением .

и

фотоэлек механиче

На машинах портального

типа обрабатываемый лист размещается

под

ходовой частью машины (порталом ) , на боль Р ис.

9.21. Газоразбориый

Газоразборные п осты для газо в телей

ацетилена

в

ши н стве порт ально -консольных м ашин он рас

пост кислорода

отли чие от

-

полагается

зам е н и

а цетил ено вых

под

консолью ,

на

шарнирных

ма

шинах обрабатываемый л и ст размещается п од шарнирной рамой (рис .

9.22) .

комплектуются н е п осто в ым зат вор о м, а об ратным

клапано м

ВНИИавтогенмаш.

Л ЗС -2

кон струкции

Газоразборные

слорода в отличие от пре д ы дущи х

туются

п осты

ЛИСТО В ЫХ МАТЕРИА Л ОВ

не к омп лек

предохранительным устр ой ством, а в


с

назначением

с н абжаются

9.21

показан в н е ш н и й вид газо

разборного поста дл я ки слорода ПГК- 50 , а в

9.24

9.1.4.1.1.

по

мимо вентиля сетевым или баллонным редук тор ом. На рис.

табл .

9. 1.4.1. М АШ И НЫ ДЛЯ ТЕРМИЧ ЕС КОЙ Р ЕЗКИ

ки

приведены технические характери

Порталь ные машииы

Портальные машины имеют перемещаю щийся по рельсовому пути продольно го хода

портал (ри с . с леднего

На передней стороне по

9.23).

з а к ре пл е н а

направляющая ,

по

кото

стики выпускаемы х В оро н ежским ОАО «А вто

р ой перемещаются ведущая и х олостые карет

ген » газоразборных постов .

ки со смонтированно й на них режущей оснаст

кой. Они наиболее пригодны для раскроя лис то в, а та к же дл я об р аботк и сварных полотнищ

9.1.4. МАШИНЫ ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ РЕЗКИ В широко

настоящее

время


выполняемая с

в

промыш ленн ости

механи зир ованная

помощ ью

или нескольких л и сто в одновременно (широ

машин, о с н а щ е н н ы х,

как правило, несколькими ре зака ми . Механи з и ро в ан н ая терм и ч еская резка в металлообра ботке обеспечивает весьма ощутим ое повыше ние

производи тельности

труд а

резчика

по

сравнению с ручной , точность в выполнении з а гот о в о к ,

сокращение

трудоемкости

копортальные машины) . В кинематич еской с хеме портальны х ма

резка ,

после

шин

з ал о ж е н а

резательного

высокая

точность перемещения

инструмента

по

контуру

ре зк и.

Наиболее высокую точность резки портал ьны ми машинами обеспечи вают устройства число вого программного управления (УЧПУ) кон тур н ы м д в и ж е н и е м

ходами .

УЧПУ

и

те х н ол о г и ч е с к и м и

дает

также

пере


ду ющи х сборочны х и сварочны х работ, ул уч

встраивания т а к и х программных машин в ком

шение условий труда резчика и др .

плексно-автоматизированные

По конструктивном у исп олнению маши

систе мы

поточ

ных линий и переналаживаемых участков, где

ны термической резки делятся н а стационар

они

ные,

месте

Э В М верхнего уровня. Портальные программ

заготови тельного уч а ст к а, и п ерено с ные , пере

ные машины с УЧПУ имеют высокую стои

мещаемые оператором в рабоч ую з о н у. В з а ви

мость и в свя зи с эт и м наиболее эф фе кти в н ы на

устанавливаемые

в

определенно м

могут

быть

сопряжены

с

управляющей

симости от вида обрабатываемого матери ала

металлообрабатывающих

имеются машины дл я ре зки лист ового проката,

большими объемами резки . Машины постав

предприятиях

с

труб , профильного п р о ката , стальных отли вок

л я ют в комп лекте с суппортом ,

и т. д , По устанавливаемой н а машине режущей

оснасткой , рельсовым путем, коммуникациями

резательной

оснастке различают машины для ки слор од ной,

и ЗИП. В комп лект входят также устройства

плазменной , лазерной , водоструйной резки .

управления и приводы .

Гла ва

552

9. ГАЗОВАЯ

СВАРКА, ГАЗО ВАЯ, ДУГО ВАЯ И ГИДРОР ЕЗ КЛ

з

2

о)

д)

=е&Ь 2 J

11"

nri1*

г)

Рис. а

-

портал ьно й

6-

(l -

Схе м ы машин дл я те р м и ч ес ко й резки л и сто в о й стали :

2-

раскройный стол ) ; б

с фотоголовкой:

5-

9.22.

каретка ;

опора;

4-

6-

3-

-

портал ;

3-

при вод продольного хода;

портально-консольной

копировальный стол ;

разрезаемый лист); в

4-

(l -

портал;

2-

4-

рельсовый путь с опорой

5;

п ривод по перечного хода

привод продольного хода с системой управления;

(l - колонна; 2 - шарн ирная рама; 3 - шаблон; 5 - держав ка с резаком ; 6 - разрезаемый лист); г - переносной (l - тележка ; 2 - направляющая ; 3 - разрезаемый лист; 4 - стол)

-

шарнирной

ведущий механизм ;

2

3

Рис. 9.23. Кон структивная схема машины « И с кра-2 ,5 К» : 1 - рама для подвески шлангов; 2 - суппорт; 3 - портал ; 4 - рельсовый путь; 5 и 7 - каретки поперечного хода соответственно неприводная и пр и водн ая ; 6 - поворотный трех резаковый блок; 8 - ко м м ун ика ци он н ы й бло к; 9 - ш каф электрооборудования и автоматики; 10- УЧ ПУ; 11 - п р ивод продольного хода; 12 - пульт управле н ия; 13 - газов ый п ул ьт


Портальные машины для кислородной

а в табл .

9.25

553

приведены технические характе

резки. Наиболее широко прим еняются в про

ристики портальных машин кислородной резки

мышленносги машины для ки слородной резки

листов .

л исто в из ни зкоуглероди стой и низколегиро

В се современные машины термической

ванной стале й . Они ос наша ются несколькими

резки оснащены УЧПУ на базе одноплатного

(~8) резаками и мо гут одновременно обрабаты

промышленного

вать большое количество одн оти пных деталей,

« Реппшп».

к омпьютера

с

процессором

Устройство обеспечивает переме

обеспечивая при этом выс оки е точ ность заго

шение рабочих органов машины по требуемой

тов ок и каче ств о поверхности реза . При уста

траектории

новке

л и ста;

на

машине

трехре зак овых

поворотных

в соответствии с картой раскроя

реализацию

алгоритмов

управле ния

блоков они обес п е ч и вают наряду с прямоли

технологической оснасткой машины в процес

нейными

кромок

се резки ; графический интерфейс при просмот

под сварку как с пр итупле н и ем, так и без него ,

ре деталей в раскрое ; возможность редактиро

чашеобразн ую разделку кромок. Они наиболее

вания про грамм ; обмен программ с внешней

э ф ф екти в ны при полной за груз ке и минималь

ЭВМ ; ди агн ости ку эл е ктрооборудо ва н ия.

ных

кромками резку со скосом

затр атах

поточных

вспомогательн ого

линиях,

(в

Для подготовки управляющих программ

комплек

к машинам термической резки с УЧПУ веду

времени

те х нологических

сах , д вух п оз и ц и о н ны х с истемах ). В резатель

щие производители оборудования разработали

ной

систем у автоматизированного проектирования

осн астке

родное ,

исп ользуются

ацетиленокисло

пропанокисл ород ное пл а м я

или

смеси

карт раскроя

кис л ор ода с п ри родн ы м газо м .

Маши ны

р азли ча ются

по

тех н и ч ес к и м

п арам етрам , ком пле ктн ости , шири не обработ ки и кон стру кти вн ы м ос о бенн остя м.

Н а рис .

9.24

по казана портал ьная машина

«Алмаз- ПКЦ2.5», оснашенная УЧПУ

Рис.

9.24. Машина

«Bumy-2,9»,

-

САПР « Рас кро й» . Она обеспечивает с оздан и е и

выдает управляющие програм

мы для машин термической резки.

Пакет при кладных программ « Рас кр ой» представляет собой САD-систему, в которой учтена специфика тех н ол оги ч ес ких процессов термической р езки .

« Ал м а з» дл я кислеродной Н плазменной резки лнстов с УЧПУ « В u rпу-2,9»

пе ремещения

х

6900

2550

20600

х

10 900

х

2550

20600

50

горючего газа

-


Габаритн ые размер ы , мм

кисло рода

-

маш»

«Messer Griesshe im»

-

НПО « К исл ород-

1,8

при родн о го газа

Давл ени е, МПа:

пропа в-бута на

-

0, 1

1

1 0,6

к ислорода а цет илена

-

Расх од на оди н резак, м 3 /ч :

12 100 х 2550

«В Н И

20600

50 .. .6000

« вз х в Hancock»

х

3,5

частота, Гц

П отребляем ая м о щность, кВ . А

380

напряжен ие, В

-

6

До6

±0,35

5 .. .80

« Ал

2500 . . .5000

«Suprarex SXE-P»

-

Энергопитан ие :

Чи сло резако в

тура, м м

М аксимал ьн ое отклонение от кон-

м м/мин

Скорость

3.. . 100

со скосом кро мок

8000

-

х

2300

«Сопа -

3...200

20 600

I

I

двумя и более резаками

50 .. . 12 000

3600

«Omnimat»

одним резаком

2.. .4

I 3200

3.2 К

-

ре зака.

2500

I

« Ко мета»

2.5 К

-

мм :

Толщина разрезаемого листа стали,

-шири на

- дл и н а

листов, мм :

Наибольшие размеры разрезаемых

Параметр

портальны х машин с УЧПУ дЛ Я

кислородной резки л и сто в

9.25. Технич еская характеристика

ОБОРУДО ВАНИЕ ДЛЯ С ВАРКИ И РЕЗКИ

555

В качестве аппаратных средств, н есмотря на

некоторо е

различие

систем,


персональный компьютер 18М РС/АТ на базе процессора

«Intel»

или

совместимые с ним;

принтер, совм естимый с 18М Р С ; плоттер, со

вместимый с 18М РС, работающий в стандар

Рис.

тах DМР

2000 , или «Неwlеtt-Расkаrd» . Фирмой «ESAB Hancock » разработана система подго товки про грамм раскроев «Columbus», нашед им возможностям системе можно

отметить

«Omnidata»

1 - датч ик контроля процесс а резки ; 2 - кожух ; 3 - головка резака ; 4 - смеситель; 5 - га й ка; 6 - внутренн ий мундштук; 7- гильза ; 8 - корпус

фирмы

датчики специальной разработки

Из отечественных систем систему ,

генмаша. На рис .

разраб отанную

сопловым

АП «Кристалл » . резаки

горючего

газа

с

внутри сопловым

смешением

и


кислорода ,

9.25

ВНИИавто

показан резак с внутри

смешением,

содержащий

датчик

контроля процесса . Наличие в машинах датч и

Для портальных машин с УЧПУ приме няются

в н угрисопяовы м смешением,

и м ею щи й датчик ко нтроля процесса :

шая широкое пр именение . Она близка по сво

«Messer Griessheim».

9.25. Реза к с

ков

контроля

процесс а

позволяет

полностью

автоматизировать процесс кислородной резки .

В том случае, если сеть потребителя не

обеспечи вающие их работу без хлопков и об

может обеспечить среднее или высокое давле

ратных ударов даже во время пробивки в листе

ние горючего газа

начального отверстия . Это особенно важно для

кислородной резки используются серийно вы

(>0,06

МПа) , на маши нах

безаварийной работы многорезаковых машин

пускаемые

в автоматическом режиме . Ряд фирм применя

Технические характеристики машинных реза

ют

ков приведены в табл .

дл я

контроля

процесса

9.26.

резки

оптические


резаки

типа

РМ-3 .

9.26.

Техн ичес ки е х а ракте р и ст и к и м а ш и н н ых резаков Марка резака

Параметры

Толщина

инжекторные

«Маяк-300»

«Норд»

«Опсш»

BGB-320

РМ-3

3 ... 300

5. .. 200

3 .. .300

3 .. .300 (500)

3.. .300

0,22 ... 0,75

0,2... 1,0

0,2 .. .0,7

0,15.. .0,5

0,2 ... 0,5

0,05 0,03 .. .0,04

0,02 .. .0,03 0,015 .. .0,02

0,02 .. .0,1

0,02 ... 0,03

0,03 .. .0,05

1,4 .. .34 0,4 ... 0,9 0,25 .. .0,55

0,86 ... 30 0,22 .. . 1,25 0,14 . .. 0,53

0,65 ... 1,45

0,34 ... 1,25

стал и , мм


-

режу щего кисло-

0,3 ... 1,2

0,25 ... 0,8

рода

-


0,2 .. .0,4

0,2 .. .0,5

кислорода

-

ацетилена

-



0,01

0,02 .. .0,1 1 0,02 .. .0,05 0,02 ... 0,15 0,02 ... 0,10

0,02 ... 0,12

Расход, м 3 /ч:

-

кислорода

-

ацетилена

-



2 .. .40 0,4 ... 1,2

1,6 .. .24,4 0,5 .. .0,9

0,25 .. .0,70 0,8 .. . 1,8

0,3 .. .0,5 0,9 .. . 1,5

550 1,25

450 1,0

Посадочный диаметр, мм Длина резака, мм Масса, кг Изготов итель

32

ФГУП

ФГУП

«ВНИИав-

«СРЗ

тогенмаш»

"Нерпа"»

Нет данных

«Messer Griess heim »

«ESAB Hancock»

5.. .42 0,5 .. .0,9 0,3 .. .0,5 1.. . 1,8 28 450 1,25

000 «А втоген -М»

Глава

556

9. ГАЗОВАЯ

СВАРКА, ГАЗОВАЯ , ДУГОВАЯ И ГИДРОРЕЗКА

Портальные машины для плазменной

ют машины термической резки с

возможно

резки. Сущность процесса плазменной резки

стью

заключается в следующем . В качестве источ

числе азота, смесей азота и водорода, аргона и


различных

ника нагрева разрезаемого металла исполь зует

водорода,

ся столб сжатой электри ч ес ко й дуги, обдувае


мой газом. Сжатая дуга интенсивно расплавля

инструмента , отличное качество реза .

ет разрезаемый металл по л ин ии реза, а плаз менная

струя,

сос тоящая

из

высокоионизиро

ванного газа с температурой порядка

15 000

О С,

кислорода,

также

высокую

Технические

в

воздуха .

стойкость


том

Это

режущего установок,

применяемых для механизированной плазмен

9.28. «ESAB Hancock» и «Messer Gries-

ной резки , приведены в табл .

Фирмы

удаляет расплав из разреза.

Поэтому пл азменная резка применяется

а

газов ,

sheim»

могут поставлять портальные м ашины

прежде всего для резки цветных металлов и их

для плазменной резки под водой, устраняющие

сплавов , а также крупногабаритных деталей из

неблагоприятные

ли стово й конструкционной стали толщиной до

человека токсичных газов,

мм. В эти х случаях она более произво

30.. .40

Портальные по

машины


организм

в

процессе

резки .

плазменной

ций режущих плазмотронов, все они содержат

и

системам

два основных блока: электродный и сопловый.

полностью

унифици

Они электрически изолированы друг от друга и

конструктивной

контурного


на

шумов и светового

Несмотря на большое разнообразие конструк

дительна , чем кислородная резка.

резки

излучения,


для схеме

кисло

включают узлы дл я подачи плазмообразующих

родной резки и отличаются в основном лишь

газов , основного и вспомогательного тока , кре

рованы

с

портальными

режущей оснасткой

машинами

для

и упрощенной системой

пления электрода , а также систему охлаждения

электрода и сопла (рис .

газопитания.

Плазменная

режущая

оснастка

помимо

9.26).

Электродный и

сопловый узлы образуют дуго вую камеру, в

резака (плазмотрона) включает в себя специа

которой возбуждается дуговой разряд при по

л изиро в ан н ы й

даче плазмообразующих газов.

поджига


дуги

Вследствие

и

это го

с

устройством

автоматикой

портальные

Резательные плазмотроны изготовляют и

управления.

машины

для

поставляют

не

только

в

составе

комплектных

плазменной резки, как правило , более дороги ,

машин

чем машины для кислородной резки . Однако

мостоятельные изделия . Предлагаются машин

благодаря указанным преимуществам они на

ные плазмотроны для резки металлов в различ

ходят

ных диапазонах толщин (табл.

широкое


в

судостроении,

и

резательных установок,

но

и

как са

9.29).

авиации и ряде

В ассортименте плазмотронов представ

других отраслей . Технические характеристики

лены в качестве штатных резаки комп лектных

портальных плазменных машин с УЧПУ при

установок (ПВР-402,

ведены в табл .

Практически все плазмотроны (кроме ПВ-47)

химическом

машиностроении,

9.27.

Газопитание плазменной

портальных

резки

машин

предусматривает

для

подачу

ВПР-15 ,

ПВ-47

и др. ).

могут быть использованы в составе различных плазморе зательных

в

числе

да вл ен и ем

плазмотроны , как правило , предназначены для

0,4,..0,6

на

навливать

МПа.

газопроводе

После

запорного


масловлагоотделитель,

уста

рассчитан

При


содержащих

плазмообразующих

водород,

подача

его

Указанные

воздушно-плазменной резки . Однако они могут служить

и

для

резки

воздушно-смесевыми

плазмообразующими средами , обогащенными

ный на заданные давлен ия и расход воздуха. смесей ,

плазмотронов .

то м

взамен

вентиля

штатных

установок,

сжатого воздуха из заводской магистрали под

к


Плазмотрон

или

содержащими

ПВР-402

углеводороды.

предусматривает штат

машине осуществляется от рампы с установкой

ную возможность стабилизации дуги кислоро

в месте отбора газа газового поста ПГУ-5 с

дом

сухим затвором ЗСУ -1. В отечественной аппа

ный. Это возможно и для большинства др уги х

ратуре для плазменной резки в качестве плаз

плазмотронов (например, ПКД-4). Для воздуш

мообразующего

газа


наиболее

при

условии замены

но-плазменной резки

с

катода

на специаль

инжекцией

воды

ис

дешевый воздух . Поэтому российские порталь

пользуются специальные или модифицирован

ные машины для плазменной резки оснащают

ные плазмотроны (например , специальное ис

ся

полнение плазмотрона ПМР-74 , модификация


установками

этого

типа .

Ведущие иностранные изготовители поставля-

блочно-модульного плазмотрона ПКД-4 и др. ) .

дл и на

ши рина

-

от-

А П Р-404

РМ3 3

130

258,5

129

П отребл я ем ая м ощ-

130

50

ность, к В · А

380

1

КМ- 6 5

Н ап ряжени е , В

2

2 Р 32М

80/60

10000

70 ... 12500

2500

50 ... 6000

80/30

100/40

8000

«Пепла»

Ч астота , Г ц

А П Р-404

2 Р 32Т

«Алмаз ППл Ц-2 , 5 -б »

Трех фаз ная сеть п е реме нно го тока

1

РМ 3 3

±0,5

50.. .4000

28/28

8000

Т Пл-3,2 х2

Э нерго пита ние

Чи сл о резако в

( У П Р К-302 )

Пл азморежущая та но в ка

«Е нисе й»

Тип УЧ П У ус-

кло не ние от к онтур а,

Максимальное

н ия резака , мм/мин

70 ... 6000

40

50/30

- м ед и

п ер емеще-

70

3200

80/40

60128

10 000

П ПлЦ-3 ,2

- ал ю м и н и я

2500

ППл Ц- 2, 5

«Кристалл»

80/40

С корость

мм

«Енисей ППлЦ-2 , 5 »

Те хнич еские х а ра ктер исти к и портальны х плазм енны х машин

- стал и

резки , мм :

Н а и бол ь ш ая толщи на

мм :

р аз м е р

л истов ,

На ибольш ий разрезаемых

П ара м етр

9.27.

Н

25


-

на-

ш ирин а в ы с ота

-

- дл и н а

ходовой части

-


к ом п л е кта

-

М ас са, к г :

мм :

Габаритные размеры,

п равляющих, мм

колеи

азота

Ши рина

-


воды

сжатого воздуха

-

Давлен ие , МПа:

воды


-

Расход, м 3/ч :

Параметр

«Енисей

Завод ста

700

5000

4 150

800

510 0

4050

ППлЦ-3 ,2

« Кр исталл »

0,6

7,2 ... 20

ТПл -3 ,2 х2

900

6300

4750

4000

18 000

950

7300

10510

8800

Н е используется

0,5

0,3. ..0,5

АП «Кристалл»

1710

0,36

3,6 .. .9,6

ППлЦ-2 ,5

12000

3300

0,35 .. .0,45

0,3 .. .0,6

0,25

4 .. . 10

ППл-Ц2 ,5 »

«Ал маз

тогенмаш»

П ТФ « Пепла»

ФГУП

1860

4510

11980

1

0,3 ...0,5

ДоI0

«Пепла»

« В Н ИИ ав-

1500

5400

1600

5500

11760

0,3

330 0

0,3 5 . .. 0,45

0,3 . ..0,6

16

ППлЦ-2 ,5-6»

«

3

11

3

раз-

стал и

ре-

вклю -

ПВ

ч ения ,

холостого

р абоч ее

услов ное

хода

го на

аз ота, ар -

-

-

дорода

го на , во-

аз ота, ар -

во зду х а

сжатого

МПа :

Давл ение ,

-

в озду х а

Расход, мJ/ч : - сж атого

-

-

Напряжен ие, В:

%

Реж и м

тока, А

гули рова н н я

П ределы

рабоч ий то к, А

Но м инальный

- м ед и


-

металла, мм :

рез аем ого

толщи на

Н а и бол ьш ая

Параметр

-

0,4 -

0,5...0,6

3,8

140...260

270

2,5...8

330

100...315

120 120 80 3 15

«Ки е в-б» А 18] О

0,5...0,6

0,4

4,0

-

0,5...0,6

-

1,8...7,2

0,4

2...3

130...200

270 17011 00

150...500

120 120 80

30011 80

400

Установка плазменной рез ки

320

100

150...450

130 130 100

АПР-405К

3401180

120...700

160/80 200/ 100 100/40 300,700

(CA- 199)

О П Р-б-3М

Техннческие ха р актер исти ки уста н о во к дл я м еханизированной плазменно

320 ~~o

200...500

130 130 100 400

АПР-404

9.28.

охла-

плаз-


мотроны

тующие

Комплек-

(без ЗИ П)

Масса, кг

прям ителя, мм

раз м ер ы в ы-


токе, кВ· А

н о мин ал ь н о м

мощ ность при


Частота, Гц

сети, В

питаю щей


ние

Энергопита-

стали, мм)

(толщина

резки , мм/мин

Скорость

воды, МПа


Давл е ние

воды, м 3/ч

ждающей

Расход

Параметр

СЗВЧЭО

ПВР-402

ПМР-403 или

1040

880 х 1040 х 1706

128

2400 (20)

ОЗСО ИЭС

ВПР-15

950

850 х800 х1365

106

2500 (20)

0,25 ...0,5

1,2... 1,8

3,6

0,4

«Киев-б» А 181 О

АПР-404

-

0,2

0,36

АПР-405К

Установка

150 ( 120)

0,2

плазменной резкн

НИКИМТ

НО «Ивтан»

резки резки

машинной

ДЛЯ ручной и

1040

880 x l040 x l706

поверхностной ТОО « Вэл с а»

ПМР -405

800

500 x1500 xl750

128

машинной и

Для ручной,

1200

855 х1800х1720

50

380

Трехфазная сеть переменного тока

220

5000 ( 10)

0,72

(СА-199)

ОП Р-б-3М

ОБОРУДОВА Н ИЕ дл я С ВА Р КИ И РЕЗКИ

9.29. Технич ески е П араметр

Комплектуемые

561

характеристики п лазмотронов дл я резки мета л лов больши х толшин ПВР-402

ВПР -15

К АПР-404

Аппара -

устано вки

ПКД-4

РПВ -401

ПВ -4 7

РПТ-l

У П РК

-

РПТ-2

-

ты типа

« Ки е в»

Плазмообразуюшие

В оздух ,

Воздух

Воздух ,

Воздух

возможен

кис лород

газы

кис лород

Наибольшая толщина

ра зрезаемого

130

100

90

200

80

140

ме -

талла , мм (по стали) Номинальный

рабо-

400

кисло-

250

315

400

500

800

400

ЧИЙ ток, А

То

же,

при


родно-плазм енной р е зк е

Режим

100

включени я,

% ПВ

-

Наибольший ток, А

500


мощ-

108

72

резки,

840 (40)

500

600

1000

500

85

108

250

250

120

750 (40)

1980 (20)

-

2000 (40)

2500 (40)

950 (40)

4,8

3,8

3,5 ...4,6

2,9".6,6

ность , к Вт

Скорость мм/мин

(толщина

стали , мм)

Расход, м 3 /ч:

-

воздуха

4... 10

-

кислорода

3,5".6

-


0,24

4...10


0,3.,,0,5

0,2" .0,3

0,24

0, 1.,,0,3

0,5

0,3

воды


-

воздуха

-

кислорода

-

охлаждаю щей

0,5.,,0,6

0,25 " .0,6

0,25 " .0,4 0,3".0,5

0,25 ...0,6

Н е используется

0,15 .,,0,3

0.25 " .0,5

0,16 " .0,3

;:::0,15

0,5

0,25 " .0,5

воды


р а зм е-

р ымм: - д иаметр

-

дл и н а без

54

60

65

50

240

300

180

300

150

250

250

1,5

1,25

1,1

1,25

1,4

1,7

1,55

50

65

шла нго в

Масса без шланго в , кг


СЗВЧЭО

ФГУП

НП П

Завод

Пред-

И ТСО РАН,

«В Н И И -

«Техм о-

точной

при -

ТОО «СДК»

автоген-

ноппазма »

м ех ан и к и

яти е

маш »

19 - 10497

(г. Екате-

« Пл аз -

р и н бур г)

матех »

Глава

562

9. ГАЗОВАЯ

8

9

СВАРКА , ГАЗОВАЯ, ДУГОВАЯ И ГИДРОРЕЗКА

Ресурс эти х катодов

10

t t t

количества

'1 в зависимости от

4 .. .8

заж и га н и й

дуги,

силы

рабочего

тока и других условий . Фото коп и р ов альн ы е

по рталь ные

ма

шины . Наряду с портальными машинами тер

мической резки с УЧПУ в отечественной про мышленности

работает

большое


машин с ли ста н и и о н и о- м ас штаб н ы м управле

нием типа ПКФ , « Ко м ета», при меняемы х на предприятиях с относительно небольшим го до в ы м объемом переработки проката . Исходные данные для эти х машин вычер чиваются

1О

на

б умаге

в

уменьшенном

в

5-

раз изображений детали или всего раскроя

листа. В этом случае не требуются затраты на Р нс.

1-

9.26. Схема

вычислительную

режущего плазмотрона:

катодный блок ;

2-

катодная вставка ;

машин термической

4 - с опло; 5 - разрезаемый металл ; 6 - ду го вая камера ; 7- плазменная дуга ; 8 - штуцер подачи плазмообразующего газа ; 9 - то же . охл аждающе й воды ; 10- штуцер слива воды ; 11- источник эле ктро п итан ия ; 12 - балластное сопротивление 3-

технику

для


управляющих программ, как необходимо для

изолирующая втулка;

резки

относительно невысокая ного

компьютера

для

с

УЧПУ .

Однако

стоимость персональ подготовки

программ

раскроев , более низкая точность фотокопиро вальных машин из-за ошибок при вычерчива нии копирчертежей, величина которых умно жается системой управления в соответствии с

плазмотро

масштабом копирования , делает эти машины

нов характеризуется общей наработкой ~ 5 00 ...

Средний срок эксплуатации

неперспективными . Несмотря на это, фотоко

600

ч.

В плазмотронах


медные

ПВ-47 используются

электроды ,

наиболее высоким ресурсом условиях

часто

питания

дуги

повторяющихся

воздушно-плазменных

няют

циркониевые

9.30.

на многих предприятиях, в будущем они будут

(~20 '1) даже в

си льными

В

плазмотронах

гафниевые

заменены на прогрессивные машины с УЧПУ .

и

Технические характеристики портальных

други х

машин термичес кой резки с фотокопироваль

приме

ным дистанционно-масшгабным управлением

токами

включений .

или

пировальные машины данного класса работают

обладающие

катоды.

приведены в табл .

9.30.

П о ртальные ма шин ы с фотокопиров ал ь ны м у п р а вле н ием

Параметр

Назначение

Ши рина обрабаты ваемого лис-

ПКФ-2 ,5-2-2-б Фигурная

I

резка

ПКФ-3,5-2-2-1 О заготовок

со

ПКФ-2 ,5 -2-2

Фигурная резка заготовок

скосом кромок под сварку и без

без

него

сварку

2500

ППЛФ-2,5-2

скоса

кромок

под

2500

3500

I

та, мм

Наибольшая толщина разрезае-

100

мого листа, мм

Скорость перемещения, мм/мин

50 .. . 1600

Число резаков

3

Масса ходовой части, кг Изготовитель

I

2

Класс точности Габаритные размеры, мм

50 . ..6000

2 4400 2450

х

11 760

I

х

2000

4350

2650

2300

НПО « Ки сл ород м аш»

х

10350

х

2100 4500

ОБОРУДО ВАНИЕ ДЛЯ СВА РКИ И РЕЗ К И

Портальные предназначены

раскройны е

для

прямолинейного

резки

раскроя

резки заготово к простой фор м ы предусматри

ма ш и н ы листов :

вают управлени е путе м наб ора управляющих

одно временной

команд на пульте управлени я без подготовки

полос

с

из

подготовкой кромок для сварки; вырезки з а го

товок

простейших

форм

( п ря м оугол ьн и ки ,

квадраты , треугольники, круги и др .) с упро щенной


УЧПУ

оперативно-позиционной

портальных резака

машин

с

системой


движением

траектории .

Такие машины для кислородной

9.31.

563

по

заданной

рабочих программ. Наряду с газопламенными кислородными раскройными машинами могут изготовляться также машины в плазмен ном варианте.

Технические характеристики портал ьных

раскройн ых машин п риведены в табл .

9.31.

Тех н и ч ес к ие характер и ст и к и портальны х раскро йных машин Раскрой но-

Параметр

« Комета

« Ко м ета

КЛ-2,5-8 »

КЛ-З,б-8 »

полосовая многорезаковая машина

« Ком ета

« Ком ета

«Комета

КО-2,5 »

КО-З ,2»

КО-З,б»

ППлП-2,5

«Искрю>

Наибольший размер

разрезае-

мых листов , мм :

2500

- ш ир и н а

8000

12500

8000

- дл и н а

3600


3600

2500

100

3200

3600

2500

200

100

100

-

р азр е -

толщина

заемой заготовки из стали , мм

То же, пр и резке

-

со скосом кромок

Скорость мещения

пере-

50...12000

50...6000

50...12000

70...1000

8

12

2...4

2

резака ,

мм/мин Число резак о в Энергопитание

Трехфазная сеть переменного то ка

Напряжение, В

380


50

Потребляемая мощность, кВ

Расход резак,

на

1,2

2,5

3,5

-

.А

один

м 3 /ч,

не

более :

-

кислорода

-

ацетилена

-

п ропан-

1,8 1,0 0,6

бутана

-

при родного

-

воздуха

1,6


-

газа

19*

-

16

Глава

564

9. ГАЗОВАЯ


Окончание табл

9 31

РаскройноП араметр

полосовая

« Ко м ета

« Ком ета

КЛ-2 ,5-8 »

КЛ-З ,б-8 »

многорезаковая маш ина

« Ко м ета

« Ко мета

« Ко мета

КО-2,5 »

КО-З,2 »

КО-З,б »

ППлП-2,5

« И с крю>

Давление, МПа:

-

0,4 ... 1

кислорода

0,015 ... 0,03

ацетилена

0,06 .. .0,08

пропан-

бутана

0,04 . . .0,07

-

при родного

-

воздуха

-


газа

Ширина

0,16 2950

-

3300

4000

раз -

20600 х

20600 х

15000х

20600 х

20600 х

10350 х

рельсо -

х 6 0 00х

х6900 х

х 4400х

х 6 0 00х

х 6 9 00х

х б6 7 5х

х 2 000

х2000

х2000

х 2 8 00

х 2 8 00

х 1 9 80

колеи

4300

4500

4000

направляющих,

мм

Габаритные меры

(с

вым путем), мм Масса

ходовой

935

Нет данных

1200

4300

части, кг


НПО « К и сл ород-

ФГУ П

маш»

« В Н И И ав -

Н ПО «Кислороцмаш»

тогенмаш»

9,1.4.1.2. Пор тальн о- кон соль ны е

маш и н ы

ЩЬЮ при водного магнитного пальца.

Управление технологическими команда

ДЛ Я КИСЛОРОДН О Й и плаз м енно й р ез ки Портально-консольные портальные ,

машины,

имеют перемещающийся

как в

и

п ро

дольном прямолинейном направлении портал с приводом ,

управляющим

устройством ,

плаз

менной или газопламенной резательной осн а сткой и другими устройствами . В отличие от портальных

портально-консольные

машины

имеют по перечную балку с консолью, расп о ложенной

вне

(рис .

9.27) .

Такая конструктивная схема позво

межрельсового

пространства

ляет

использовать для


движением

резака по контуру реза фотоследящую систему, работающую по копирчертежу, выполненному в масштабе

1 : 1.

Эти фотоследящие устройст

ва , та к же, как и копирчертежи

ми в начале и конце резки, а также необходи мые

ко р ректиро вки


с пособом

-

р еж и м а

реализуются

резки

в

ходе

ее

полуавтоматическим

путем ручного включения кнопки

или тумблера с последующим релейным ко мандным ц и кл ом . Н аряду с отмеченными по зити вными свойствами п ортал ь н о- ко н с ол ь н ы м м ашин ам свойственны некоторые недостатки.

По ки н ем ати ч ес ко й схеме точность воспроиз в ед ения к о н тур а реза ком, перемещающимся по

консоли, тем ниже,

чем он более удален от

н аправля ющи х рельсов.

Точность портально

консольных машин п оч т и вдвое ниже , чем точ ность портальных машин .

Другое негатив ное свойство этих машин

в натуральном

мас штабе, относительно недороги и доступны

состоит в том, что ввиду параллельного разме

в подготов ке, обслуживании и эксплуатации

щени я р а с к р а и в а е м о го листа и натурально-мас

даже на малых и ремонтных предпри ятиях .

Портально-консол ьные

машины

могут

штабного копира для установки машины тре буется практически двойная площадь . Некото

быть оборудованы также магнитокопиро валь

р ые

ным

ность

устройством ,

характеризующимся

наи

большей простотой и дешевизной . В этом слу чае вырезаем ый контур копируется по отдель ному плоскому или наборному ко пиру с помо-

так ие

машины

наряду

с

предусматривают

копирче ртежами

возмож


для контурного управления УЧПУ.

Техн и ч ес ки е характеристики портально консольных ма шин приведен ы в табл .

9.32 .

ОБОРУДОВАНИЕ для СВАРКИ

Рис.

9.27. Портально-консольна я 1-

3-

су п порт с реза ком ;

89.32.

РЕЗКИ

565

маш и на дл я р езк и л истовой стали с ф отеэл ектронн ы м управле н ие м :

направля ющ и й рельс продоль но го хода;

карет ка п оп ере чн ого хода с фотоголовкой;

5-

11

6-

4 и 9-

2-

стол Д-1Я коп ирчертеже й ;

соответственн о пул ьт и систем а эл ектроу п равл е н ия ;

стол дл я обраб ат ы ваемо го л иста ;

каретка п родол ь но го хода;

1О -

7-

газо в ы й пульт ;

н аправляющая п оперечного х ода

Тех н и чес к ие х а ракте р ист ик и пор тал ьн о- консольны х м а ш и н ПкК Ф

Параметр

2-4-2

« Бу газ»

Кислородная

Вид резки

Наибольши е

размеры

ПкПл Ф

2-6-2

П лазменная

ра зрезаемых

л и сто в, мм :

-

6000 2000

8000

3, .. 200

10... 60 10... 70 10.. .40 1...2

1500 50 ±1,0

6000

8000

- длина ширина

Толшина разрезаемых металлов, мм:

-

До

стали

200


-

- м ед и


Скорость

1.. .4

перемешения

ре зака,

мм/мин :

-

наибольшая

-

наименьшая

Точность

машины

2000 (предельные

от-

клонения) , мм

Энергопитание

Трехфазная сеть

Трехфазная сеть переменн ого

переменного тока

тока

с нулем

Напряжение , В

380 50


Потребляемая мощность , кВ

.А

1

-

155

Расход на резак, м 3 /ч:

-

кислоро да

-

ацети лена

-


-



охлаждающей воды

12 0,8

-

1,35 0,55 Не используется


2,16 .. .6,84 0,36

Глава

566

9.

ГАЗОВАЯ С ВА Р КА, ГАЗОВАЯ , ДУГОВ АЯ И ГИДРОР ЕЗКА

Окончание табл. Параметр

ПкК Ф

ПкПл Ф

« Бугаз»

2-4-2

Н оминальный рабочий то к, А

9.32

2-6-2

300

ПВ , %

100


холостого

ход а

Не ис п ользуется

источ-

220

ника электроп итан ия, В Тип источника эл е ктро п ита н и я

« К и е в - А М»

Габаритные размеры ходово й ч асти ,

1500

х

4500

х

Не и споль-

2200

мм

1500 х 4500

х

2200

з у ет с я


ФГУП

«Фа кел»

ФГУП

« В Н И И а втоге нма ш»

9.1.4.1.3.

М агн итоко п и ро в ал ь н ы е

машине

« В Н И И а втогенм а ш»

по

копиру

вырезают

необходимые

шарнирные ма ш и н ы дл я к исл о родной и

заготовки . Такой способ рационален для не

пл а з м енно й р ез ки

больши х и опытных предприятий с небопьши

Шарнирные машины предназначены для точной вырезки из л и стово го металла загото

ми объе мам и ре зки загото в о к м алы х и ли сред них р азмеров .

На б ол е е крупных предприятиях можно

вок произвольных форм малы х и с р ед н их р аз меров. В отличие от портальных, портально консольных и других машин, работающих по системе прямоугольных координат, шарнирные

машины по их конструктивно й с хеме реализу ют

полярную

щения

резака

опорной

координат н ую с

помощью

колонне

систем у

9.28).

с

передвижными

на

шарнирных

Резак и копиро

вальное устройство шарнирных машин распо лагаются соосно по вертикальной оси , что при

машин,

высокую

резаком

кон тур а

точность

воспроизведения

столами

Шарнирны е резательные шаются

простейшими

и

маши ны

наименее

ным

ре зак у

прив одным

ма гни тным

работающим по стальным

ляемы м самим пользователем.

Шарнирные ре зки

могут

машины

для

к омп лектоваться

вырезки до трех

этом

заготовок .

з а н и м а ет

минимальную

произ

-

тремя

резаками. Трехре заковая резка с применением устройства

машина


одним

пантографного

неп о

пальцем,

копирам, изготов

одновременн ой

ра змешаемо го

ос н а

дороги м и

магиитокопиров альными устройствами с соос

средственно над вырезаемой заготовкой . При

копира ,

или

на раме передвижной

опорной тел ежк и.

безлюфто вой шарнирной системе об е с п еч и в ает наименьшие металлоемкость и стоим ость э т их

раскройными

устанавливать маш и н ы

перем е

уст а н о вл е н н ы х

со чл е н е н н ы х

поворотных рам (рис.

исполь зовать шарнирные машины в к омп лекте

Для

водст венную п лощадь, обрабатывая заготовки

расширения

во зможностей

и

упро

шения

ров . Максимальная обрабатываемая эти м и ма

размерам

шинами

дру г и х круговых к онтуров шарнирные машины


пре дставляет

могут

длине вытянутых рам .

устройством .

ны также н их

-

негативные

малая

п лощадь

ос обенности .

Одн а

раскраиваемого

из

лис та .

оснащаться

бескопирным

П омимо

резки,

комп лектации ,

ров

особенн остей

ным

и

разнообразных

по

массовых деталей типа фланцев и

собой полукруг с ради усом , равным су м м ар н о й

Однако шарнирным машинам свойствен

р ез ко й

дл я

и дентичных

наиболее приемлемых дл я это й машины разме

п лощадь



рынком

циркульным

различны х

способов

конструктивных

разме

предлагаемые современ

шарнирные

машины

характери

В в иду этого стандартные л и сты обычно рас

зуются

краивают на карты соответств ующих размеров

метрами . Наиболее целесообразн ую дл я потре

(вручную и ли на то й же машине, последова

б ител я модель необходимо выбират ь с учето м

тельно п еремещая л и ст). Затем из та к и х карт на

всех эти х ос обе нностей (табл.


технолог ическими

9.33).

пара

ОБОРУДО ВАНИЕ ДЛЯ С ВАРКИ И РЕЗКИ

567

2

о о

о о г-

4

ОТВ .

0 24

1500 Ри с.

1-

резак;

2-

копир;

3-

9.28. Ш ариириая

хобот;

колон на;

4-

9.33. Тех н и чес к ие

шарн ирн ые рамы;

« Фа кел - l К»

« Ого н ек»


Вид резки

6-

привод машины

ха ра кте р и ст и к и шарнирны х машин

ШКМI- I ,6-1

Параметр

машина АС Ш -8 6:

5-

ШПлМ I-4-l

G-70



Н аи б ол ь ш и е размеры обрабатываемых листов, мм : - дл и н а

-

1500 (1000)'

850

750 (1000)

650

ширина


толшина

разре-

заемого металла, мм :

-

стали: одним резаком

5 ... 300

3 .. .200

5... 100

тремя резаками

5... 100

3 ... 100

-

5.. .300

-

5... 100


-

5.. .50

- м ед и

Число р езаков

Скорость

п е р е ме ще н и я

1

1.. .3 р ез а -

ка, мм/мин:

-

наибольшая

1600

2000

4000

800

-


50

100

70

100

9. ГАЗОВАЯ

Глава

568

СВАРКА , ГАЗОВАЯ , ДУГОВАЯ И ГИДРОР ЕЗКА

Окончание табл. ШКМI -I , б-l

Пара метр

Точность

машины

« Фа кел- ! К »

«О го не к»

ШПлМI-4-1

(предель-

9.33

G-70

±0,5

ное отклонение) , мм Энергопитание

Однофазная (трехфазная' ) сеть

Однофазная сеть перемен -

переменного то к а

ного тока


220


220/3 80

220

106,1

0,3

50

Потребля ем ая м ощн ость,

0,1

кВ ·А Наибольши й то к резки , А ПВ, %

315 100

Не применяются


х ол о ст о го

Не применя ются

300

хода

источника, В

Расход на резак, м 3 /ч: - кислоро да

29 0,7

-

ацетилена

-

охл аждающей воды

18 0,8 1,2 0,6

1 0,65


пропаи-бутана сжатого во здуха

30 0,7 1,0

Не при меняются

0,65 1,5. . .4, 8


0,3


Давление на в ходе в машин у,

МПа :

-

кис лоро да

-

ацети лена

1,2

1,2

0,1

0,12

0,08

-

0,1



про пан-бутана с жато го воз духа

0,08 0,4 . . .0,6 0,15 .. .0,4

Н е применяются

охлаждающей воды


1500 х 1500 х

1200 х 800 х 2000

1700

000

НПО

000

« А вто ге н - М»

« Ки слородм а ш»

«А вто -

И зготовител ь

Не п р и м еня ютс я

«Mess er Grie ssheim»

ге н - М»

П итание плазменно й уста но в к и . • При вырезке деталей ти п а дис к, фланец, квадрат. I

9.1.4 .1.4.

Эти машины выполняют прямолинейную

Перен ос в ы е ма ш и н ы

или фигурную ( п о кривым большого ради уса)

Переносные машины представляют собой самоходные

тележки ,

перемешающиеся

по

направляющем у рельс у или листу . Они предна значены для кислородной или плазменной рез ки при небольших (до

I000

т) годовых объемах

переработки л исто вого проката, а также в тех случаях,

когда

стационарных

об разно .


машин

д о р о г о ст о я щ и х

э кон о м и ч ес к и

нецелесо

резку л и сто в о го проката с подготовкой кромок под

сварк у

вырезк у

и ли

полос

с

вертик альными

о дновременн о

кр омками ,

д вум я

ре з ак ами

(дл я кисл ородных машин ), вырезку фланцев и дисков по цирк улю, ре зк у по разметке .

Н а рис . страненная

9.29

показана наиболее распро

на оте ч е ст в е н н ых

« Гугар к» , а в табл .

9.34

з а в од ах

м ашина

приведены технические

характеристики переносных машин дл я кисло

родн о й и плазменной резки .

ОБОРУДО ВАНИЕ для СВАРКИ И Р ЕЗ К И

Ри с .

1-

569

9.29. П ереио си ая м ашина « Гуга р к»: 2 - суппорт с резаком ; 3 - тележка ; 4 -

блок эл е ктро п ита н и я ;

5-

9.34. Т ехнические

характеристики персносных машин

« Гугарк»

Параметр

Вид резки

Размер вырезаемых

штанга ;

ниппел и для п одвода газо в к резаку

2-02»

«Микрон


Плаз мен н ая

100...330

-

«С м е н а -Э М»

« М а гам а»

«Sekator СН »

Ки сл ород н ая

заго-

товок, мм :

-

ширина полос , вы-

-

100...850 (1450)

резаемых за один проход

-

диаметр круговых

200 ...3000

60...1500

300 ...3000

заготовок

Наибольшая толшина разрезаемых металлов, мм:

-

До

стали

-алюминия

300

-

- м ед и


Скорость

До

5... 150

40

5...200

-

20

2

1

3...100

2


резака, мм/мин :

-

н аи бол ь ш ая

1600

4000

-


50

100

Переменный

П ер ем ен н ы й


однофазный

трехфазный

ток

ток с нулевым

1600

1000 50

1200 100

Перем енный однофазный ток

проводом

Напряжение , В

220

380 (220)

0,04

63

Ч астота, Г ц


220 50

мощность,

0,05

кВ .Д


питания

ходовой тележки, В

24

0,03

0,05

Гл ава

570

9.

ГАЗОВ АЯ С В А Р КА , ГАЗОВАЯ , ДУГОВ АЯ И ГИДРОР ЕЗКА

Окончание табл. Парам етр

« Гугар к»

« М и кро н

2-02»

9.34

«С мен а- 2 М»

« М а гам а»

<Sekator СН»

14

18

12

3

Наибольший расход, м /ч :

-

кислор ода

32

-

ацети лена

1,0

-

природно го газ а

-

пропан-бута на

-


-

1,44

Не и спо льз уются

0,71 0,5

охлаждаю шей воды

Не

1...6

испол ьз ую тся

0,2...0,3

1,0

2,16

0,7

0,96

0,5 Не используются

Рабочее да вл е н и е, МПа :

-

кислорода

1,2

-

а ц ет и л е н а

0,01 ...0,1

-


-

пропан-б утана

-

сжатого во здуха

-

охлаждаю шей воды

1,2

0,2... 1,2

1,2

Не исполь зуются

0,01...0,1

0,01...0,08 Не

0,01 ...0,3

исполь з уются

0,2...0,5

420 х420 х220

526 х400 х195

0,015 ...0,12 0,01 ...0,1

Не используются

Габаритные размеры , мм:

-

переносной маши -

405 х240 х250

н ы без штанги ,

Нет да н н ых

циркуля

-

блока питания

-

пульта управ ления

-

источника питания

260 х 200 х160

-

350 х350 х400

Отсутствуют

Отсутствуют

750 х800 х1200

-

Длина секции нап рав-

2200

2000

-

АП « Кри -

« Ф акел»


ляющих, мм

000

Изгото витель

«А втоген -М»

сталл»

9.1.4.1.5.

Тех н ол о г и ч ес к и е комплексы и

Комплексы могут в ключать в свой состав машину

линии порта льиы х машин

те рмической

поставляться

Наряду

с

поставкой

отдельных

машин

ним ,

а

как

также

рез к и

или

она

д о п о л н и т ел ь н ая

как

может

оснастка

организующий

к

комплекс .

дл я кислородной и плазменной резки изготови

Габаритные размеры и масса компле к сов опре

тели предлагают раскройные технологические

деляются их составом и

комплексы


дл я

термической

резки с р азл и ч н о й комплектацией, обеспечи вающие выполнение

вс помогательных функ

ций и способствующие повышению произ во д и т еп ь н о сти,

механизации

подготовительно

комплектующими ма

шинами тер м и ч ес кой ре зки. Их характеристики приведены в табл .

9.35.

ВПТИтяжмаш та кже разработал несколь ко

вар иантов

типовых

участков

механизиро

ванной термической резки листового проката, рас сч ита н н ы х

на


ра злично го

заключительных и транспортных операций при

числа машин термич еской резки и на различ

резке, улучшению усл овий труда и т .п .

ные производственные п лошади .

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛ Я СВАРКИ И РЕЗКИ

9.35. Техн и ческие

571

характе р ист ик и тех нол оги ч еских комп л ексов дл я тер м и ч е ской р езки Комплекс Линия тепло-

ме хани зир о-

Параметр

ванной резки л исто во го

п ро ката 290Л -А

Наибольшие

размеры

тех н ол ог и че -

вой резки л ис-

ски й

тового проката

ра скро йный

л исто в,

р азре заемы х

мм :

10000 2500

- дл и н а

-

ширина

8000 2500 ,3200, 3600

2000

200 100 80

100 60

9450 6000

12 000 12000

4000

Толши на при резке кислородом , мм :

-

д о д вух резаков

100

-

трехрезаковым блоком

более двух резаков

-

Масса разрезаемого объекта , кг, не более Скорость перемещения резака ( на и б ол ь ш ая ),

-

мм/мин Число суппортов :

4

-

кис лородны х

4

-

дл я ск оса кромо к

-

3 1

-

±0,5

±0,35

±0,5

16 200

Не транспор-

15 800

Точность воспроизведения

зад а нного

кон ту-

ра, мм

Скорость транспортирования л и сто в, мм/мин

т и ру ют с я

Грузоподъемность бло ка п одъем н ика ,

не

31000

в ент ил я -

15000

к г,

30000

-

менее

Скорость ун оса газов в зо не резки, м/с Рекомендуемая

прои зв оди тель н о ст ь

2 12000 .. . 16000

16000

тора, м 3 /ч Энергопитание

Трехфазная сеть переменноготока


380 50 3,6

Частота, Гц Потребл яемая мошность, кВ

. А,

без источни-

До40

До

100

ков пи тания


Первый сматривает

вариант

две

(простейший )

после дов ательн о

НПО

НПО « К и -

« В ИС П»

сло родма ш »

ЦНИИТС

преду

Второй в ариант характери зуется наличи

расположен

ем трех рабочих мест: среднего для резки, а д ва

ные на осев ой л и н и и рабочи е позиции с рас

крайних

кройными

л и сто в и разборки нарезанного раскроя. В этом

дл и н ы

столами ,

которы х

мог ут

в

пределах

с уммарной

п ер е м еш ат ь ся

порталь

с лучае

попеременно

служат

пр едусматриваются

дв е

загрузки

подвижные

ная машина термической резк и и п ортальный

раскройные

манипулятор.

попеременно:

мые на позицию резки с одновременным сдви

вн ач але н а одн о й и затем на втор ой пози ци и.

гом другой ра мы (и манипулятора) на загру

Свободная позиция испол ьзуетс я для разборки

з о ч н о- р аз груз о ч ну ю позицию.

с

помошью

Резку

пров одят

манип уля тора

готов о го

убор к и обрез и и укл ад к и н о вого л иста.

раскроя ,

рамы,

для

последовательно

подавае

В третьем варианте также предусматри в аются

тр и

поз и ц и и :

з а груз оч н о - р аз гр уз о ч н ая ,

Глава

572

9.

центральная

-

Под

позициями

этими

ГАЗОВАЯ СВАРКА, ГАЗОВАЯ, ДУГОВАЯ И ГИДРОРЕЗКА

раскройная и вспомогательная . прокладываются

правляющие для рам, а раскройная

на

позиция

оборудуется механизмом их подъема . Четвертый вариант отличается повышен

ной производительностью резки . Он аналоги чен третьему варианту, но предусматривает две

раскройные , одну загрузочио-разгрузочную

и

одну вспомогательную позиции .

Пятый вариант раллельные

это две идентичные па

-

ветви, каждая с тремя

позициями,

как в третьем варианте, однако при сохранении

центральных позиций в качестве раскройных с механизмами

подъема;

крайние

позиции

Рнс.

по

9.30. Ста н ок

одну сторону от центральной используются как

загрузочные, а крайние с другой стороны

-

как

Автомат изированный

разгрузочные.

Для оснащения участков всех этих вари

антов


раскройная

рама,

транс

С Ф РТ-1220 ДД Я

фас онно й резки труб

п редназ на чен

для

комплекс

кислородной,

МАРТ

кислородно

флюсо вой, плазменной (возможны комбиниро

портная система ее перемещения , механизм ее

ванные вар и анты ) фасонной резки труб IIЗ уг

подъема ,

рельсового

леродистых и л егированных сталей и цветных

пути машины термической резки, система ме

металлов при управлении от УЧПУ . Он вклю

стного

эстакада

для

установки

вентиляционного отсоса ,

а также стел

чает механизмы вращения трубы патронного типа,

лаж для укладки вырезанных заготовок.


резака,

подачи

трубы

в

патрон, средства вентиляции . Возможна произ

9.1.4.2. С ПЕ Цl IАЛ ИЗ И РО В А Н Н Ы Е

МАШИНЫ

вольная угловая ориентация резака в простран

ДЛЯ ТЕРМИЧЕ СКОЙ Р ЕЗКИ

Специализированными шины

и

установки,

стве


предназначенные

для

ма вы

наклоном

газоп ламенного

резака

и

пово

ротом резаков ого блока. Обеспечивается полу чение трубных заготовок для сварных соеди

полнения вполне определенного вида работ по

нений .

термической резке : резке труб перпендикуляр

вырезкой отверстия в трубе возможна разделка

но к оси , фигурной резке труб, резке профиль

кромок

ного проката, отрезке стальных прибылей и др .

стоянным или переменным по контуру .

М а ш и н ы дл я р езки труб . На практике

встречаются следующие типы трубных соеди нений : труба с трубой перпендикулярно к оси и под

некоторым

углом,

прямое

и

наклонное

присоединение трубы к трубе , соединения со

скрешивающимися

осями .

сопряжений

обеспечиваться

могут

Простейшие типы трехкоор

динатными установками, обеспечивающими:

поворот трубы вокруг ее оси ; продольное


режущей

машины вдоль оси трубы; наклон резака к оси трубы в процессе резки вокруг точки, расположенной на поверх ности трубы для получения нужной разделки кромки под сварку .

К таким установкам относятся простей

Одно временно с обрезкой торца реза

под

Программа

сварку

с

углом

обработки

или

разделки

формируется

по

в

УЧПУ на основании введенных с пульта опе ратора данных о типе соединения

вырезаемых

заготовок, о параметрах трубного сочленения и величине контурной скорости . Раскрой трубы осуществляется

при


участии

оператора без использования перфолент 11 до полнительных


выч исл ительных

управляющих

средств

программ .

для

Автома

тической системой стабилизации с емкостным датчиком

ной

обеспечивается

высоты

резака

автоматическое

постоянство

над трубой .

управление

зад а н

Реализовано

скоростью

ционированием

при

подаче трубы

Предусмотрены

зашита внутренней

в

и по зи

патрон.

поверх но

шие установки с кулисным задающим устрой

сти тр убы от брызг металла и удаление газ 0-

ством , обеспечиваюшим осевое перемещение

пылевых выбросов из зоны резки.

реза ка и его наклон при повороте трубы, за крепленный

в

патроне,

СФ РТ-1220 (рис.

9.30) .

в

частности

станок

Технические характеристики стационар ных машин ДЛЯ фасонной резки труб приведе

ны в табл.

9.36.

ОБО РУДО ВА Н И Е для С ВА РК И И Р ЕЗК И


573

хара ктери стики стационарных машин дл я ф а с о н н о й резки тр уб Автоматизи ро-

Параметр

Станок

ванный

СФ РТ- 1 22 0

комплекс

БУ Г- I М

RB 650/1200

«МА РТ»

обрабатываемых

Размеры

труб , мм :

-

1000...12000

дл и н а

1500... 12000

По

11 985

требованию заказчика

159... 1220

-д и а м етр

100... 1020

57...425

80...650 (напроход) до

1200

(при заж име изнутри)

-

4...50

толщи н а стенок

Угол

между

3...20

5... 140

5...20

-

20...90

стыкуе -

50...90

коор ди-

2

3+1

3

5

100...2000

12000

100...2000

0...4000




и плазменная

и кислород-

о сями

мых труб, град . Число

неза висимых

нат

Скорость резки, мм /мин Тип оснастки

Кислородная и п лазменная

но-флюсовая, пла зменная

Трехфазная сеть перемениого тока

Э н е р го п итан и е Напряжение питания , В


380 1,7

мощность

400

4,0

1,2

4,2

13 500 х3500 х

11 985 х 1 8 5 0 х

х 2 900

х 1 65 0

эл е ктр о п р и в ода


1О

ООО х2450 х х 23 00

Масса, кг Изготовитель

12

ООО х3000 х х 2 7 00

7600

9200

5500

8500

Н И К И МТ

ФГУП

ЦН И ИТС

«М иеll ег Ор .аоеп»

« В Н И Иавтогенмаш »

Переносные

м аш и н ы

ти п а

«Орбита»

система

к он тур н о г о

уп ра вле н и я

-

по

направ

предназначены для терми ческой р езк и труб в

ля ю щему п оя с у, за крепля е мо му на труб е быст

полевых

родей ствующи м зажимн ым устройством.

условиях

п ри

строительстве

маг ист

Ма

ральных трубопроводов . Они могут быть ис

шина пе реме шается по на п р авл яющему поясу с

пользо ваны такж е пр и монтаже з а в од с к и х тру

помощью

бопроводов и други х работах в условиях п ро

насечкой , пр и водимых во вращение с необхо

мышленных пр едп р ият и й

димой скоростью п ос р едством электрического

и строек .

Машины

выполняют прямые (перпендикулярно

к

оси

при в ода .

п рижимных

Для

И

ведущих


р ол и к о в

наклонных

с

резов

к оси

служит копир , устанавли ваемый на трубе ана

трубы) резы без скоса и со скосом кромки под

логично направляющему поясу. Во избежание

трубы ) и наклонные (под углом до углом до

350 под

60

сварку. В них предусмотрена

износа

на правляющих

по ясов

предусматрива -

Глава

574

9.


ется также возможность перемещения машины

туютс я

по трубе с помощью приводной цепи .

ми . Для резки со скосом кромок предусматри

Машины выпускаются в двух исполнениях:

с копирпоясами и без них. Освоено производство машин

вается

воздушно-плазменной

резки

труб

из

сталей

различного состава и цветных сплавов .

Машины «Орбита-Бм » могут работать с

комплектование

резаками

таких

и

машин

сопла

д вум я

резаками.

Машины «Орб ита- П л » (рис .

«Орб ита- Б М» для кислородной резки

труб из углеродистых сталей и «Орбита- Пл» для

соответствующими

9.31)

в зави

симости от заказа могут быть поставлены в ком плекте: ходовая часть, блок питания, дистанци онный пульт управления , набор поясов, установ ка УПРП-201 и ЗИП, возможна также поставка

использованием в качестве горючего газа при

смонтированного

родного

Технические характеристики переносных машин

газа,

пропан -бутана

или

ацетилена ,

для чего по заказу потребителя они комплек-

на жесткой раме

для резки труб приведены в табл .

комплекта .

9.37 .

Ри с.

1-

9.31. П ер едвижн ой ко мплект дл я плазменной р езки труб «О рб ига - Пл»: 2 - блок автон омного охлаждения; 3 - блок питания ходово й части ; 4 - коммутационный щит; 5 - плазменная уста нов ка ; 6 - компресс ор; 7- ходовая тележка

насос системы охлаждения ;

9.37 . Т е хничес ки е

ха рактер ист и к и п ереносны х ма ш ин дл я р езки труб

Параметр

Вид резки

«Орб ита- Б М »

«Орб ита- Пл-



Размеры разрезаемых труб, мм :

-

диаметр с копирпоясами

-

то же, без копирпоясов

-

толшина стенок

Число рез а ко в

530; 720 ;820; 1020; 1220; 1420 194... 1620 5...50

5...75 1...2

Скорость перемещени я р еза ка, мм/мин

1 100... 1200

Несо в падение начала и конца реза, мм , не более

1

Отклонен ие контура реза от плоскости, мм , не бол е е , при диаметре, м:

- до

1м

1

- >1

м

2

Наибольший расход, м 3 /ч: - кислорода

12

-


0,8

-


0,4

-

ацетилена

-


Не используются

0,55 Не используется

30

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ СВАРКИ И РЕЗКИ

575 Окончание табл .

П арам етр

«О рб и та - Б м»

9.37

«Орб ита- Пл»

Рабочее да вл е н и е, МПа :

-

кислорода

-

п ри родного газа

-

пропа н-бутана

-

ацети лен а

-

сжатого возд ух а

1,2 0,01 ... 0,04

Н е ис пользуются

0,01 .. .0,045 0,01 . . .0,05



0,45 . . .0,6

Однофазный

Трехфазный

переменный ток

Напряжение питания , В

переменный ток

220

Частота , Гц

50

Потребляемая мощность , кВ

.А

0,11

Номинальный рабочий то к , А

60 220

-

Напряжение, подаваемое к машине от бл о ка п ита-

24

ния , В Габаритные р аз меры , мм, и е более :

-

ходовой ч асти с о штан го й и осн асткой

-

уста н о в ки воздуш н о- пл аз менн о й резки

х

344

х

518

Отсутств ует

447

2600

х

1180

х

1200

Масса, кг, не более :

-

машины в комп л екте

-

ходовой части


105

1400

20

20

ФГУП « В Н И И а вто ге н м аш»,

000 9.1.4.3.

МА Ш ИН Ы И АВТОМАТИЗИРОВАНН ЫЕ

фасонный

КОМ ПЛЕКСЫ ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ РЕЗК И

м е р н ог о ра скр оя

р азраб отал

стал ь н ых

про

катных и сварных балок двутавров ого и швел

лерного сечений . Машин а п редста вл я ет собо й рам у,

з а к р е пл е н ну ю

на

подшипника х

на

ко

лонне таким образом, что она имеет во змож ность поворачиваться

вокр у г оси

колонны

по

средств ом механи зма пов ор ота. Н а раме смон тиров ан ы

д ая

три

каретки ,

из профильного

по задан н о й тех н ол о ги чес кой программе . Та

« В Н И Иа втоге нма ш»

уста н о в ку дл я

вырезкой

прок ата и зделий прои звольной конфи гурации

П Р ОФИ Л ЬН О ГО П РО КА ТА

ФГУП

крой с

«А вто ге н - М»

перемещающиеся

каж

от св оег о пр и вода п о напр авл яю щ и м

вме

кой метод эфф е кти в н о зам е н я ет традиционные методы обработки профиля , включая рас крой с использованием металлорежущего оборудова ния . У стан овка выполнен а на базе модуля А

фасонного раскроя с

контурной

системой В

числового п р о гр а м м н о го у п р а вл е н и я станочно

го типа, имеет беззазорные приводы по всем координатам

пенью

и характеризуется

автомати зации

высокой сте

раскроя ,


точностью воспроизведения з ад а н н о го контура при

оперативном

вводе

и

корректировк е

сте с режущей оснасткой . Левая и прав ая ка

уп р а вля юще й

ретки об ес п еч и вают резку поло к п р и верти

сматривается

кальном перемещении рез аков. Стенка двута в

т и ч е с к ая

р а режется

р е з ак ом , пер ем ешаю

позиционир ованием. Установка спроектирова

Для фасонного раскроя от кр ытых профи

обеспечить наиболее целесообразную структу

ФГУП

ру

центр альны м

специальную

(рис .

9.32) .

« В Н И И а вто ге н м аш» п лазморе зательн ую

с

п ульта .

п ол уавтоматическая

тр анспортировка

разработал уст а но в ку

Она позволяет выполнять мерный и

и

компоновку

заказчика

в

установки


ческим предложением .

и ли

п ро ката

на по модульном у принцип у .

щимся горизонтально .

л ей

информации

с

с

Преду автома то ч н ы м

Это позволяет

дл я

конкретного

технико-коммер

576

Глава

А

9.

ГАЗОВА Я С ВА Р КА, ГАЗОВАЯ , ДУГОВАЯ И ГИДРОР ЕЗКА

Рнс. 9.32. Установка для ф а со н н о й плазменной р езки профильно ге пр ока та . режушая машина; Б - рольганг для вырезанн ых деталей ; В - система управления станком; Г - при вод режушей машины ; Е и Д - приводы тракторного оборудования

-

Для раскроя замкнутых контуров предла гается использовать линию плазменной резки прямоугольных труб . Линия состоит из уни версальных

загрузочных,

емно-пакетирующих

резательных

устройств.

и

при

Загрузочное

устройство оснащено карманом . Это позволяет поштучно подавать к реза тельному устройству трубы (пакетированны е или непакетированные). Это устройство вклю чает плазменную установку и

волом и щающие

надписей, маркировка и резка, а та кже накоп ление готовых деталей - происхо дят автомат и ч ес к и . Комплекс обслуживает один человек.

При полосе шириной

240 мм комплекс выпол резов/год при восьмичасовой од носменной работе. няет

Технические характеристики установок для резки профильного про ката приведены в

таБЛ .9 .38 .

планшет с при

кареткой с плазмотроном, переме последний вокруг трубы . Система управления обеспечивает по про грамме необ ходимые

метры .


переходы

П р ие м н о- п акет и рую ше е

и

автономно

Ввиду

или

в

составе

комп лексов .


ограниченной области применения и специфики условий различн ых производств все устройства изготовляются по заказу.

Фирма

«Messer Griessheim» разработала комплекс «Oxytec hnik» с

роботизированный

шестиосным промышленным роботом . Комплекс осуществляет кислородную и плазменную

профилей :

резку

и

швеплеры,

рассчитан

одно-

и

на

все

виды

двутавровые

балки, угловой прокат, а также полосы . Робот выполняет отрезку профиля, контурную обрез ку концов профиля , вырезку отверстий и про емов, срезку фасок под сварку . После загрузки рабочего участка все операции : транспорти

ровка,

измерение

длины

деталей,

9.1.4.4 . УСТАНОВКИ

ДЛЯ РЕЗКИ МЕТАЛЛА БОЛЬШИХ ТОЛ ЩИ Н

в

пара


имеет роликовый конвейер и пакетировшик, который укладывает трубы в пакет для транс портировки или хранения . Линия может рабо тать

-80 000

нанесение

нии

металлургии,

тяжелом

машинострое

и других отраслях промыш леннос ти весь

ма распространенной технологической опера цией является отрез ка п рибылей у крупногаба ритного литья или обработка в размер поковок

большого

развеса. Под большой толщиной металла при кислородной резке принято счи тать толщину разрезаемой стали > 300 мм. При резке металла больших ТО.1ЩИН применяются более мощное подогревающее пламя и повы щенный расход режущего кислоро да, что вы з ы в ает значительное увеличение габаритных размеров

и

массы

режущего

инструмен та,

а

также выделение при резке большого количе ства тепла и мелкод исперсной пыли , что край

не неблагоприятно влияет на усл о в и я работы газорезчика . Кроме того, по условиям прои з водства

резка

ч асто


на

горячем

металле (в установках непрерывной разливки стали, при резке сталей, склонных к трешино образованию ). В этих условиях предпочти тельна резка механизированным способом .

ОБОРУДО ВАНИЕ для С ВА Р КИ И РЕЗКИ

9.38.

Технические характеристики уста н о в о к для резки профильного проката Роботи зиро-

Устан о вка П рофилерез

П арам етр

фасон ной рез ки проката

Ли ния резки

ванный

прямоугольных труб

комплекс

« Ох ytесhп i lш


Р ез ка Размеры

577

Плазмен н ая

обра-

батываемого п р о к ат а , мм :

До

-ши р и на

-

До

в ы сота

1300

До

200

600

До

400

500 ... 12000

-дли н а


Скорость

12000

300

800 ...9000

3

Не ограничена

1 До

50 ...750

пе-

600

80...250

8500

8000...20000

До

35400

р е м е ще н и я

реза ка, мм/мин Точ ность рез к и

±1 ,0

±0, 5

(установки)

Тип

АПР-404

п лазморе-

жушей

уста-

новки


4 ...10

- с ж ато го воздуха

-


охлаждаю -


0,24

щей воды


-

0,25 ...0,6

сжатог о воздуха

0,15 ...0,3

- о хл а жд а ю -

0,15

щей воды


Трехфазная сеть переменного тока


220


50


1,4

140

80

мощность ,

кВ·А Габаритные

2200xJ200 xJ950

19 10x2900x1 300

23

800 х5200 х 1860

Нет данных

ра змеры, мм

И з готовител ь

ФГУП « В Н И И -

ФГУП « В Н И И автоге н м а ш»,

« М езвег

автогенмаш »

ОАО «АНИТИМ »

Griessheim»

Для кислородной резки прибылей и поко

по рельсовом у пути .

В суппорте установлен

вок из ко нструкционных марок сталей толщи

мо щный реза к с в нутрисопловым смешением

ной

го рю чего

резки

500 ... 1200

мм

500 . . . 1000

кислородно -флюсо во й

и

п о д огр е в а ю щ ег о

кисло рода .

у стано в к а оснащен а блоком эл е ктроп итан и я,

мм может быть применена установ

щитом запорных эл е ктр о м а г н и т н ы х клапанов с

самоходн ую

9.33 ).

сталей

газа

толщиной

ка ПМР-1000 ( р и с . л ую

и

высоколегированных

Она содержит тяже

тележк у ,

перемещающую ся

вентилями ре гулиро вки расхода газ о в, дистан ционного п ульта управления.

Глава

578

9. ГАЗОВАЯ


Для резки конструкционных сталей тол

щин~й

до

мм

2000


машина

УОП -2. Она в ключает в себя платформу, вы полненную в виде сварной рамы, перемешаю щейся эле ктро п р и водом вдоль обрабатываемой за гото в к и . На раме размещен механизм подъе ма каретки с траверсой , имеющий возможность

повора чивать головку с резаком на угол

± 10°

в

вертикальн ой , а также в горизонтальной плос

кости. Наличие шести степеней свободы у ма


Р ис.

резки стал ей

больш их толщ ин:

13-

тележка;

2-

направл яющий рельс ;

направляющая поперечного хода ;

подъе ма и п оворота резака;

8-

п ротивовес;

9-

4 и 57-

суппорт ;

газовы й пул ьт ;

эл е ктро п итан и я ;

12 -

6-

11-

10 -

ное

дл я

р е зки


привод резак ;

бло к

фя юсопи тател ь ;

в ын осно й пульт у пра влен и я

9.39. Тех н и че с к ие

шины обеспечивает установку резака в началь положение со

и

скоростью

последующее резки

при

в ижно установленной заготовке . Технические


установок

для резки металла больших толщин приведены

в табл .

9.39.

ха ра кте р истик и уста н о в о к дл я р езки металла больши х тол ш и н Устан ов ка

П арам етр

пмг-юоо

Разрезаем ая сталь

Толщина


УОП -2

«G igant»

Низкоуглеродистые и

Низкоуглеродистые,

высоколегированные

конструкционные

До

300 ... 1200

2000

с тали , мм

Расход

горючего

газ а ,

м 3 /ч: -

приро дного газа

-

п ро пан -бута на

Расход режущего

кис ло-

5 ... 20

До

50

3. ..8

До

20

До

180

рода, м 3 /ч Расход флюса, кг/ч

С кор ость резки , мм/мин


До

До

До

До

240

] 70 65 350

Не применяется

20 ... 90 40 .. . 100

его

непод

15 . .. 150

25 . .. 30

ФГУП

Новокраматорский

« В Н И И а втоге н м а ш»

машиностроительны й


завод НКМЗ

ТЕХНОЛОГИЯ ГАЗОВОЙ СВАРКИ, ПАЙКИ И РЕЗКИ МЕТАЛЛОВ

579

9.2. ТЕХ НОЛОГИЯ ГАЗОВОЙ СВАРКИ, ПАЙКИ И РЕЗКИ МЕТАЛЛО В 9.2.1. С ПОСОБ Ы ГАЗОВОЙ СВАРКИ Газовой сваркой можно сваривать почти все метал лы, применяемые в т е хни ке.

Из-за простоты оборудования , возможно сти

широкого применения

охлаждения находит

металла

при


в

с кор ос ти сварке

нагрева

э т от

ремон тных

и

процесс

и

монтаж

ных работах . Л е в ая

св ар к а

(рис .

9.34,

90" ~ - -\хоК"".J{У ПJЮволока>I

zорелко~ /

1\1 \iS \\S J

)

ДВижения

ДВижения

пруmКО~МУНiJшmуком

Напра8лени

сВарки

С!======~=====::::::J

Д8ижения горелкой.

й)

Рис.

9.36. С ва р ка

Ь)

ванночками (о) и по отбортованным кромкам

(6)

Горелка

6)

П)

~~' В)

Рис.

9.37.

Сварка вертикальны х (о), горизонтальных и а вертикальной п лоскости потолочных (в) швов

(6)

и

ТЕХ НОЛОГИЯ ГАЗОВОЙ С ВА РКИ, П А ЙК И И РЕЗКИ МЕТАЛЛОВ

м о щ н о с ть

п л а м е н и

581


ся расходом горючего и обычно измеряетс я в

литрах в час . При бл иженн о мощ ность ацетиле ноки слород ного пламени можно оп ределить по

формуле

Va = ks, где л/ч;

Va 5 -

м ощн ость пла м ен и (расход ацетил ена), толщина свариваемого металла, мм ;


k

пропорциональности ,

л/(ч

. мм) (для низкоуглеродистой стали он ра вен 100 . .. 130, для вы соколе гир о ва н н о й стали и чугуна 75. .. 100, для алюминия 100. . . 150, для меди и ее сплавов 150... 225) . П ри сварке правым способом

Рис.

9.38. Углы

наклона м ундштука горелки при

сварке ст али ра зны х тол ш и н

з н ач ен и е

9.2.1.2. ТЕХН ОЛОГИЯ

воз р астает .

С к орость

с в ар к и

примерно мо

жет быть определена по формуле

У

А

еВ = -

и

коэффици

-

12.. . 15,

.

мм/ч (для

для

никеля

9 ... 11). Диаметр в

приса дочного

в и де

и

п роволоки,

в

8

зав и

сварочном

(соответственно

0,6.. . 1,7 %

прутков

ма или

литых стержней приближенно подбирается по следующим формулам :

у гл ер од и ст ы х

до

С).

Ацетиле ноки слородная

талл а и ч астичн о от его тол щины , м

т е р и а л а

угле рода

в ы с о коутл ерод и сты е

5

толщин

от соде ржани я

0,25; 0,25 ... 0,6

,

где Уев - скорость сварки , м/ч ; А

средних

Ацетиленокислородная сварка. симости

прои зводстве различают стали : низко-, средне

ент, зави ся щ и й от свойств свариваемого ме стали

С В А РК И УГЛ ЕРОДИ СТЫХ

СТАЛЕ Й

коэффициента пропорционал ьности несколько

сварка н и з к о

-

сталей трудностей не вы

з ы в ает. Сварка ведется нормальным пламенем

при соот ношении смеси ность пламени

Va

13

л и ваетс я при левой с варке правой

1,0.. . 1,2. Мощ

=

(рас ход а цетилен а) устанав

(100 . .. 130)5,

при

(120 ... 150) 5.

8

качестве присадочного материала при

меняют п ро волоку марок Св -08 , Св-08А или

Св-08АА по ГОСТ

2246-70.

Для ответствен

ных конструкций следует использовать про во

для левого способа сварки

л о ку Св-08ГА , Св-I ОГА , Св-12ГС и Св-1 ОГ2. Пр и сварке с р е Д н е у г л е р о д и с т ы х

d=!..+ I · 2

сталей

'

Va

=

мощность

пла м е н и


до

(75 ... 90) 5. Пл ам я п рименя ется слегка

ацегиленистое, так как даже небольшой избы

дл я правого способа сварки

то к

кис лорода

ни ю углерода .

ведет

к

интенсивному

Пр и тол щине металла

выгора

мм

>3

реко м е н дуетс я общий п редвар ител ьн ы й подог При толщине металла > 15 мм в практике всегда применяют п р ис адо ч н ы й матери ал диа

метром ~ 6 ...

8

Уго л г о р е л к и

мм . наклона

увеличивают

мундштука с

ув ел и ч е н и е м

тол

щины свариваемого металла. Примерные зн а чения его, рекомендуемые для л евого способа

с варки сталей , приведены сварке

более

на рис.

теплопроводных

9.38.

При


рев до температуры

250 .. .350

о с или местный

подогрев околошовной зон ы до

Сварка

сталей затруднена

металл а

:0;5.. .6

650 . ..700

Ос.

в ы с о ко угл е р оД и сты х и

возможна п ри толщ и не

мм. При сварке применяются

предварительный

подогрев

и

последующая

термическая обработка .

Пропан-б утанкислороди ая

с в а р ка .

Этим способом сваривают издели я, н е подле жащие

сдаче

Гос гортехнадзору

РФ .

С вар ку

( м ед ь , ее сплавы и др .) у гол н а клона дол же н

выполняют горел кой ГЗУ-2-6 2 или ГЗМ-2-62 .

быть несколько большим .

Мощность пламени ( рас ход сжиженного газа)

Глава

582

9. ГАЗОВАЯ


при сварке низкоуглеродистой стали составл я

ет : при левой сварке

сварке

Vr

Vr = (75... 90)5,

= (60 ... 70)5, при правой

где

расход сжижен

Vr -

стали могут быть хро мистыми др.),

ного газа, л/ч . Соотношение

кислорода

и

сжиженного

служит

проволока

марок

Св-08ГС,

Св-12ГС и Св-08Г2С, хорошо раскисляющая

со

> 1О %). Эти (l2X13 , 20Х 13 и

хромо никел е вым и

(l2Х 18 Н10Т

и

др .),

марганцо вистыми Г13 и др .) и т.д .

Сварку легиро ванных сталей выполняют,

газа в пламени р = 3,5 . ..4 . Присадочным мате риалом

В ы сокол егирова нн ы е (суммар ное

3.

держан ие легирующих элементов

как

п рав ило,

а цет ил е нок исло родным

строго

н о р м ал ь ны м пламе н ем.

ванну . Применение проволок Св-08 и Св-08А не до п ус каетс я . Сварку ведут, как правило, в

ТЕХНОЛОГИЯ СВАРКИ ЧУГУНА

9.2.1.4.

один слой левым способом . Присадочная про

стояние

от

рочной

ванны

пределах

ядра

под углом

-

п ламени

до



мм ,

3. . .6

а до

присадочной проволоки

35 .. .40 0 к 45 .. .600. Рас

Чугунами

волока должна находиться пол угл ом оси шва, а пламя


плавящегося в пределах

-

сва

в

конца

2 .. .4

мм.

Примерные режимы пропан -бутанкислородной сварки приведены в табл .

9.40.

углеродом

кель ,

от


вольфрам ,

ЛЕ ГИ РО В А Н Н ЫХ

содержат

молибден, титан,

эт и

стал и

хром ,

ни

ниобий

и

подразделяются

на


Низколегированные (суммарное содер

жание легируюших элементов ~2,5

большее


пол учили

Наи

%).

стали

марок

10ХСНД , 15ХСНД и др.

2.

Среднелегиро ванные

марганца

и

(суммарное

держание легирующих элементов

находиться

либо

в

свободном

-

при

СОСТОянии

ботами . Ее примен яют при сварке лопнувших ч угун н ы х вавшихся

ных

со

2,5 . . . 1О %).

деталей; во

заварке

вре м я

литья;

поверхностей ;

раков ин ,

наплавке

устранении

образ 0 -

изношен

различных

в неш ни х дефектов и др . Существуют два с пособа сварки чугуна:

-

сварка

с

предварительным

вом (об щим или местным), холодная

подогре

-

сварка

без п редваритель ного п одо гре ва . В зависимости от характера производства и видов работ ( ремонтная сварка, устранение л итейн ых

дефекто в ,


и

для

др .)


марки 20ХГСА , 25ХГС, 30ХГС, 30ХГСА и др .

издел ий перед сварко й .

н а пла в ка

сработанных

применяют

пред варительного

различные подогрева

пропан- буганки слородно й сварки ст ы ко в ы х соединений и з ни зкоуглеродистых стале й

Толщина свариваемого материала , мм

n,5. .. 1

Номер Предвари тельный за зор в стыке, мм

Угол с коса

кромок , о

1... 1,5

1. ..2

1,5. . .2,0

2 .. .3

2,0 . . .3,0

3. ..6

3,0 .. .4,0

-

в виде карбидо в жел еза (белые чугуны) .

Из этих сталей наиболее широко применяются

9.40. Реж им ы

кр емния, а также

месь серы и фосфора. У гл ерод в чугунах может

гор ячая

три группы.

1.

С.

Кроме углерода в чугунах имеется некоторое

ничивается главным образом ремонтными ра

В зависимости от содержания легирую элементов

С.

Применение газовой сварки чугуна огра

другие леги рующие элементы .

щих

2,14 . .. 6,3 % 2,5 .. .4 %

в виде графита (серые чугуны) , либо в связан

Легированные конструкционные стали в отличие

содержании

Наиболее распростран ен ы чугуны с

ном

9.2. 1.3. ТЕХНОЛОГИЯ С В А Р КИ СТАЛЕ Й

назы в аются сплавы железа с

при

наконеч-

сварочной

н ика

проволоки,

горелок

мм

ГЗУ-2-62,

пропан -

ГЗМ -2-62

бутана

1. ..2

30 .. .90

1.. . 1,5 Без скоса кромок

60 .. .90

Расход, л/ч

Диаметр

Скорость сварк и,

м/ч кислорода

105 .. .315

10.. .7

1,5 .. .2,0

2. .. 3

60 . .. 180

2 10.. .680

7. .. 5

2,0 ... 2,5

3.. .4

120 ... 270

420 .. .945

5. ..4

2,5 .. .4,0

4 . ..5

180 .. .540

630 ... 1890

4 . .. 1,6

ТЕХНОЛОГИЯ ГАЗОВОЙ СВА РКИ , ПАЙКИ И РЕЗ КИ МЕТАЛЛО В

Флю с до образовани я сварочной ванны

~

насыпают

шепоткой).

а

Применяются та кже газообразные боро

метиловые

флюсы

БМ-I

и

Б М- 2 ,

представ

ля ю щ и е собой л етуч и е жидкости, которые спе

циальными

А б)

9.39. Выбор

Рнс.

газофлюсопитателями

(например,

ФГФ-3-71) подают в ацетиленовый канал газо вой горелки .

В)

Ввиду большой

месте А ; в

-

Горячая гор ел ками ,

местный подогрев в

общий подогрев всего и зделия

сварка

может та кже

ч угуна.

п ая льн ы м и

по

с варочным и

лам пами,

древесным

углем . Необх одим ость подогрева, а также выбор с п особа подогрева при ре мон тн о й сварке чугуна от

характера дефекта

качестве горючих газов

(рис .

9.39, 6).

при сварке могут

-

п р и м е ня т ь с я ацетилен, газы

ка с ва ри ваемо го участка, к от ор ая выполняется

угольными

или

графито выми

пластинами ,

плитками и з огнеупорных м атериалов , формо

Местный

п р ов оди т ь с я

чугуна

шва . При необходимости применяется форм ов

ремонтн о й с в а р ке ч у гун а:

-

жидкотекучести

сва рка возможна толь ко в нижнем положении

с пособ а п од огр ева прн

а - сварка без подогрева ; б

В

(ложеч кой ,

ски погружая его в коробоч ку с флюсом .

6

зависит

вручную

затем вводят присадочный п руток , периодиче

а)

догр ев

583

з а м е н и тел и аце

вочн ыми смес ями . Сх ем ы ф ормов ки не кото рых

деталей п о казан ы на р и с . с меси пр иведе н ы в табл .

Ацетилено кисло родная сварка обеспечи

а формовочные

В н утре н н ю ю по верхность можно выкла д ывать графитовыми или угол ьным и

пласти

нам и, с оед и ня е м ым и на стыках формовочными смесями . П ер ед сварко й детали подогревают : небольшие

до


более крупные до

тиле на, а также жидкие горючие (керосин) .

9.40, 9.42.

600 .. .700

300 . ..400

ос.

а

О с. ВО избежание

отбеливания шва после с варки его медленно

вает наибольшую производительность процес

охлаждают

са. При сварке используют нормальное пламя

устройством . Мелкие детал и можно охлаждать

или пламя с небольшим и збы тком ацетилена

в горячем песке или под л и стов ы м асбестом.

Ф =

обычно

вм есте

с

нагревающим

0,8 ... 1,0), компенсирующим выгораюший

углерод. Мошность пламени устанавливают из

расчета ного

V. =

(120 . . . 150)s . В качестве присадоч

материала

применяют

чу гунные

прутки

м арки А ил и Б п о государственному стандарту . Пр утки марки А используют при сварке дета

л ей сложного профиля с тонкими стенками и мелкозернистой структурой . Прутки марки Б примен я ют п ри с варке тяжелых отливок

н овн ом

пр и

их

местном

подогреве .

в

а)

ос

Сварку

Рн с.

9.40. Схема

формовки у ч а стко в ч у гунны х

в ы п ол ня ют обычными горелками с применени

е м поро ш ков ых фл юс о в (табл.

9.41. Н омер флюса

9.41) .

д етал ей : а

-

зуб ье в шестерен; б

-

н едоли ва при л итье

Порошковые флюсы для сварки ч угуна Массовая доля компонентов ,

Состав

%

(соответственн о)

1

П лавленая бура

2

П ро каленная бура

3 4

Прокале н н ая бура, углекислый натрий, углекислый калий

56;22;22

Техническая бур а и д вуугл е к и сл ы й н атр и й

По 50 23; 27; 50

5 6

100

Техническая бура

Пл а влен ая бура, угл ек и сл ы й натрий , натриевая селитра (азотн о- к и сл ы й натрий )

7

П ро каленная бура, натриевая селитра, керосин (сверх

100 %)

50;50;4

Глава

584

9. ГАЗОВАЯ

9.42 . Состав

СВАРКА, ГАЗОВАЯ . ДУГОВАЯ И ГИДРОРЕЗКА

смесей для ф ормовки чугунных и зделий Номер смеси

Компонент

I

3

2

4

Массовая доля в составе ,

%

Формовочная зем л я

30

30

Белая глина

30

-

40

-

Кварцевый песок

40

50

10

85

20

-

15

50

-

-

Жидкое стекло

-

Графитовая мелочь с

поверхн ости , получаемой от выгорания (окис

ме

л ен и я) графита и в результате ди ф фуз и и , проис

Холод н а я сварка чугуна. С в а р к а расп лав лением

т а л л а.

-

основно го

В данном случае, как и при всех спо

ходит соединение

наплавленного метал ла

с

ос

собах холодной сварки чугуна, предваритель

новным. Присадочные стержни марок НЧ -I

ный подогрев не про водят. При быстром охла

НЧ-2

ждении шов отбеливается . Сварку ведут обыч

тонко- и толстостенных отливок. Колебательные

ным спос обом с применением ч угунны х при

движе н и я горелки приведены на рис .

садочных стержней марки А или Б и порошко

образ н ого или газообраз ного флюса. М ошность и хар а ктер пламени , а также марки флюс ов применяют такие же , ка к и при горячей св арке ч угун а . Этот способ рекомендуется дл я устра

нения л и те й н ы х дефекто в и ремонта чугунных деталей небольших размера и массы . При сварке можно использовать газы

-

з а м е н ител и ацетилена, а также жидкие горючие

(керосин , бен зин) . Режимы керосинокислород ной сварки чугуна приведены в табл. Низко температ урная с в а р ка

ч у г унным

9.43. пай ко

приса дочным

м а т е р и а л о м. Сушность это го способа за кл ю ч ается

в

п одо гр е в е

п л аменем

кром ок,

лежа ших сварке, не до расплавления , а до

860

под

820.. .

ос. После введения флюса расплавляют и

вводят в сварочную ванну при с адочные сте рж н и

марки НЧ-I

и ли НЧ-2 ( ГО СТ

2671- 70),

также

покрытые флюсом . Вследствие шероховатости

9.43,

Режи мы кер о с и н о к нсло р од н ой свар ки ч у гун а

применяют

при

сварке

9.41.

Флюсы дл я пай ко-сварки ч угуна ч угун ными прутками представл ены в табл, Ни зко темпера т урна я

с в ар к а

л ату н н ы м и

испол ьзовании

9.44. п ай КО

при п о я м и

п оверхностно-активных

плавления

У гол

Величин а

при с а-

мы х

с ко с а

за зо ра ,

до ч н ых

деталей,

кро мок , о

мм

п рут к ов ,

мм

700 .. .750

60

2... 2,5

4 . ..6

5.. .8

70

2,5 . ..3

6

8. . . 12

70 ... 90

3.. .4

6. ..8

12... 26

90

4 . ..5

8.. . 16

О с.

Активное флюсование обеспечивает хорошее смачивание

и

обслуживание

кромок

припоем без выжигания графита .

чугуна

Невысокая

температура нагрева исключает во зникновение

отбеливания и снижает склонность к об р азо ва

нию

трешин .

Состав

флюсов

ФПНС-2 приведен в та бл.

ФП СН-I

и

9.45 .

В качестве припоев используют кремни

стую латун ь марки ЛОК59-1-03 ЛОМ НА (табл.

или

припой

9.46 ).

Кромки подготовляют механическо й об работкой :

на станках, вырубкой пневматиче

ским зуби лом и т .п. На поверхности кромок не допускаются

грязь

и

окалина.

Сл ед ы

жиров

удаляют ацетоном, бензином или др у ги м и рас

~' ~1

3. .. 5

При

флю

О С , те м п ер атура нагрева

600 ... 650

чугунных кромок снижается до

Д иа м етр

свар ива е -

.

сов ФПСН-I и ФПСН-2, имеющих температуру

творителями .

Толщина

и


Р нс .

9.41. Д в иже н ие

го релк и прн

низ коте мп ературн о й п ай ко-е вар ке чугу н н ых деталей:

а

-

сварка стыка; б

-

за варка деф е кта

ТЕХНОЛОГИЯ ГАЗОВОЙ С ВА Р КИ, ПАЙКИ И Р ЕЗК И МЕТАЛЛОВ

Флюсы дл я пайко-сварки ч у гуиа ч у гунными прутками

9.44. Марка

Массовая доля компонента,

С остав флюса

флюса

ФСЧ-I

58 5

%

(соответствен но)

П л авленая бура , к альц инированная сода ,

23 ;27;50

натриевая селитра

ФСЧ-2

П л авленая бура, кальцинированнаясода,

18; 25; 56,5 ; 0,5

натриевая селитра, углекислый л ити й

МАФ-I

Плавленая бура, кальцинированная сода,

33 ; 12; 27; 7; 12,5 ; 8,5

натриевая селитра, оксид кобальта, фтористый натрий, фторцирконистый калий

9.45.

Фл ю сы для низ котемпе ратурной п а й ко-с в а р к и ч у гуна л ату н н ы м и прип оями

Марка

М ассовая доля ,

флюса

ФПСН-I

25

углекислого лития ;

50 ФПСН-2

22 ,5

кальцинированной соды ;

45

алюминия

22,5 кальцинированной 10 с оле во й плавленой (72,5 NаСlи 27,5 NaF)

I %Al

Латун н ые припои дл я ни зкотемпературной пайко-сварки ч у гун а Массовая доля,

Марка прип оя

ЛОК59-1-03

16130-72)

ЛОМНА49-05-10-4-04 Марка припоя

меди

ол о в а

кремния

58 (60)

0,7 . .. 1,1

0,2 ... 0,4

48 .. .50

0,9 .. . 1,0

-

мар ганца

-

9,5 .. . 10,5

сварки

ос.

835

180 .. .200

Белый

-

цинк .


лотком массой

-0,5

мет ал л а

По

пос ле

9.2.1.5. ТЕ Х НОЛО ГИ Я

проковка

медным

мо

кг.

во зможно испол ьзование

газо в

-

за м е

11

При га зовой сварке цветных мет ал лов и сп лавов кроме

приса дочного

материала

прим е

няются различные по составу флюсы. Их вв о дя т

нителей ацети лена и жид к и х горючих .

С ВА РК И ЦВ ЕТНЫ Х МЕТАЛЛОВ С ПЛА ВО В

нагр ева

окончании пай КО

При всех способ ах сварки и пайко-сварки чугу н а

0,2 ... 0,6

Желтый

Процесс пай ко-сварки ведут норм альным основно го

I 3,5 .. .4,5

80 ... 100

пламенем. Флюс наносят на подготовленн ую

300 .. .400

ал ю м и н ия

905

При м еч анн е. Остал ьное

до

никеля

Цвет

ЛОМНА49-05-10-4-04

е го

I

Твердость шва п о Бринеллю

16130-72)


%

Температура плавления , ос

ЛОК59 -1-03 (ГОСТ

Для лату н е й, содержащих до

борной ки слоты ;

л и гатур ы

(ГОСТ

Для латуней, не содержащи х

б орной кисл оты

угл е к и сл о го л ити я ;

соды;

9.46.

25

Область прим енения

%

в

сварочную

ванну

дл я

раскисления

рас

плавленного метал ла и уд ал е н и я из нег о обр а зу ю ш и х с я

при

св а р к е

окси дов

и

н еметал пи че

ских включений . Флюсы дают н а п овер хн ости

9. ГАЗ ОВАЯ

Глава

586

С В А Р КА, ГАЗОВАЯ , ДУГОВ АЯ И ГИДРОРЕЗКА

сварочной ванны шлаковую пленку и тем са

ш е н и и смеси ~ =

мым

устанавливается из расчета

предохраняют

металл

от

дал ь н е й ш его

о к и сл е н и я и попадания в него газ о в.

Н и жн и й предел реком ендуется для меди тол

В процессе сварки применяют флюсы в ви де

п орошков ,

жидкостей .

паст

и ли

Первые и

щиной до

л ег ко и с пар я ю ш и х с я

вторые

ки

и ли

с ки м

вносят

в

подают в зону

же лательно

погр ужением

в анн у


в

со

ется

в


газофл ю соп итател ей,

детал ей (табл .

С в а р к а м еди . По химическом у составу

флюсов (табл.

MCp-1

от

толщины


осуществля ют

9.48),

с

п рименением

которые могут быть в виде

порош ка, пасты ил и в п аро обр аз н о м состоя нии .

медь выпускаетс я следующих марок : МОО , МО ,

Поставляемая

МОб , М1 , М1р , М2, М3 , М3р, М4. В марке а в марке М4 ее

мощн остью

9.47).

Сварку

нап ример ФГФ -3-71 .

;::99,99 % Си ,

сварочной

М 1. Диаметр присадочной проволоки в ы б и р а

пламя

горелки в строг о до з и р о в а н н о м ко личестве при

МОО

И

дву м я

мощностью

или обычные медны е пров оло к и маро к МО и

БМ -1 и БМ-2 , применяемые при сварке меди ,


одновр еменно

подогревающей

ме няют специальную п роволоку марки

ряющ ихся жидкостей , как, например, флюсы

помощи

- дл я больших > 1О мм сварку

В качестве присадочного материала при

суд с флюсом . Флюсы в виде паров л е гко и с п а

медных и никеле вых сплавов, подают в

п ровод ить

Va = (150 .. .200)5 Va = 1005.

периодиче

пр утка

мм , а верхний

горелками:

на присадочные пр ут

свароч н ую

1О

толщин . При толщине л истов

сварки в р уч н у ю , т .е . наносят з а р а н е е на кромки с в а р и в а е м о г о металла и

1,1 .. . 1,2. М ощн ость пламени Va = ( 150. ..200)5.

промышленностью

содержит гигроскопическую

99,0 %.

и

бура

кристаллизаци

онн ую влагу

Br2Na4 .

являются ее высокая те пл о п р о в од н ост ь, ни зкая

в

ванну ,

стойкость против образования трещин, повы

тость металла шва, кр ом е того часть буры при

ш енная

и сп ар ен и и

Основными трудн остями при сварке меди

с клонность

к

образова нию

газо вых

включений . норм альным

9.47.

п ламенем

при

До

Диаметр присадочной

ля ются

9.48.

1,5

и

выдуваетс я

участ к и

металла .

Поэтому

следует

1,5... 2,5

2,5 .. .4

4.. .8

8.. . 15

> 15

2

3

4 ... 5

6

8

Состав флюсов дл я сварк и м еди

Состав фл юс а

1

Прокаленная бура

2

Борная кислота

3

Прок аленн ая б ура , борн ая кислота

4

Тоже

5

Прокаленная бура, борная кислота , кислый фосфорно -кислый натр

6

в сп ени в а ет ся

применять прокаленную буру .

соотно-

1,5

проволоки , мм

фл юса

увеличивает порис

Вы бор д и а м етр а присадочной проволоки дл я сварки мед и

Толщина меди, мм

Номер

в лаг и

10 Н 2О , которая, попадая

резко

п л а м е н е м , в результате ч е г о оголяются и окис

Ацетиленокислородн ую сварку меди вы полняют

сварочную

Прокаленная бура, кислый фосфорно-кислый натр , кварцевый песок, древесный уголь

7

Прокаленная бур а , борная кислота , поваренная соль

8

Прокаленная бура, поваренная соль , углекислый калий - поташ

Массовая доля компонента,

%

( соответстве н но)

100 По

50

75;25 50; 35; 15 50; 15; 15;20 70; 10; 20 56;22;22


Приготовляют

про каленную

буру

из

количествах входят алюминий, никель , железо ,

обычной технической буры, нагревая ее в от

олово,

крытом фарфоровом или шамотовом тигле или

(например ,

просто на листе из коррозионно-стойкой стали,

Л090-1 и др .) .

в последнем случае техническую буру насы пают

ровным

слоем

на

лист

и

печь, нагретую до температуры

Сварка

Плавленую буру применяют сравнитель нем из зоны сварки.

Флюсы следует хранить в герметически закрываюшихся сосудах . Их используют в виде порошка или паст. Флюсы-пасты приготовляют

раз ведением порошкообразных смесей в мяг кой, обычно дистиллированной, воде или же в спирте до кашицеобразной массы. При газовой сварке меди применяют, как правило , стыковые или реже угловые соедине

внешним

угловым

втавр

валиком .

получают

Сваркой

удовлетвори

тельные по качеству соединения.

5

мм сваривают левым

способом, а при больших толщинах сварки


шов. При толщине листов до

4

ших толщинах при температуре придать

активным

При ацетиленокислородной сварке л ату

отношении

-

правым.

поверхности оксидов ,

сварному

500 . .. 600

соединению

о с.

более

р =

1,3.. . 1,4. Некоторый

расп лавленного

металла

пленку

которая уменьшает испарение

цинка .

С это й же целью в состав некоторых присадоч ных материалов вводят небольшое количество кремния,

который,

плавкую

оксидную

окисляясь, пленку,

создает

туго

предохраняющую

цинк от испарения .

Мощность

расчета ного

пламени

Va = (100 .. . 120)s.

материала

прутки (табл .


из

В качестве присадоч

применяют

проволок у

или

9.49) .

Диаметр присадочного материала выби рается в зависимости от толшины свариваемо

го металла по табл .

9.50.

Сварку про водят с применением флюсов,

проковать

мм проковку

смеси

избыток кислорода в это м случае создает на

приведенных в табл .

9.51 .

Сварку ведут в основном левым способом

выполняют В холодном состоянии, а при боль Чтобы

осложняется

нием цинка при его кипении .

Сварку ведут только в один слой. Листо

вую медь толщиной до После

т.д.

ней используют окислительное пламя при со

но редко, так как она л е г к о вы д увается п ламе

и

и

ЛМц58-2 ,

ностью к образованию пор и трещин , испаре

личных флюсов .

с

латуней

мар ганец

ЛК80-3,

о с.

и используют для сварки и ли составления раз

внахлестку

кремний,

ЛдМц59 -1-1 ,

поглощением газов сварочной ванной , склон

Образовавшуюся безводную буру размельчают

ния

свинец,

в

помешают

400 . . .450

587

в

нижнем

положении

шва .

Использование

кремнистого присадочного материала, особен

при

но в сочетании с флюсом БМ-I, позволяет сва

легающую к нему зону основного металла на

ривать л ат у н ь во всех пространственных поло

высокую вязкость после проковки , шов и

гревают до температуры

550 ... 600

о с и быстро

охлаждают в воде.

жениях шва, чем у способствует образование на поверхности сварочной ванны вязкой шлако

представляют

вой пленки . Сварку выполняют на пониженной

собой медно-цинковые сплавы . Они подразде

мощности пламени из расчета Va = (35 .. .40 )s, а

ляются

диаметр

Сварка лагуней. Латуни на

простые латуни, т .е .

сплавы

меди

с

на

циальные , в которые кроме цинка внебольших

ложении .

9.49. Присадочный материал

Л62

1 мм

при садочного

цинком (например , Л96, Л80, Л86 и др .), и спе

материала

принимают

меньше, чем при сварке в нижнем по

Ма р ки пр исадо ч н о го м атер и ала при с ва р ке лагу ней Область примененив

Для сварки простых л атун ей, например Л62 , Л68 и др .

ЛК62-05 Л060-1

Для изделий , работающих в морской воде

ЛОК59-1-03

Для изделий из латуней Л62 и Л062-01, требующих более глубокого провара (в трубках, замыкающих швах и др.)

ЛКБ062-02 -004 -05

Для сварки простых латуней

Глава

588

9.50.

9. ГАЗОВАЯ


Выбор диаметра присадочного материала для сва рки лагуней

Толщина латун и, мм

1... 2

2 .. .3

4 ... 5

6... 7

8... 10

2

3

5

7

9

Диаметр при садочн ого матери ала, мм

Флюсы для сварки лагуней

9.5]. Н ом ер и

Массовая доля

Состав

марки

ко мпонента ,

флюс а

С пособ приготовле н ия

%

(соответст ве н но)

-

1

Бура

100

2

Борная кислота, бура,

35; 50; 15

Перемешивание

фосфорн о-кислый натрий

3

Бура и бор н ая кислота

20

и

80

БМ-1

Метилборат и метиловый спирт

75

и

25

При толщине металла > 3 мм при сварке в нижнем

положении

д в у ст о р о н н ю ю

подкладках. л я ют

из

шва

с в а р ку

с ле дует

или

Остающиеся

меди ,

а

подкладки

съемные

из

многослойную

ее

св арку ,

сварки

предыдуще го.

рекомен д уется

проковка

снятия

з ач и стк и

шва

ал юми ни евым

остаточных

ни зкотемпературный

270 ... 300

холодная

при

С в а рка

в

см ес и

б ронз.

Бронзами


группы :

После

1)

горячая

Для

(например,

необходим

в

которых

компонентом

марки

ос но в н ы м

яв ляется

БрОФ6 ,5 -0 ,4 ;

олово

БрОЦ4-3 ;

БрОЦС4-4-4 и др . ) ;

2)

Пропан-бутанкислородная сварка л атун е й

Vr

оловянистые ,

легирующим


мощностью

керо син у

ка . Бронзы подразделяются на дв е о с н о в н ы е

зы ,

пламенем

к

это м

О С.


кислорода

сплавы меди с л ю бы м и металлами , кроме цин

м олотком .

напряжений отжи г

или

толщины свариваемого металла . С оот

мм

>6

каждый последующий шов накладывают после

тщател ь но й

Ректификация

1,8 : 2 м 3 /кг. Режимы керосинокислородной свар ки латуней приведены в табл. 9.52 . .

на

изготов

при

1 мм

ношение

корр озионно

сто й ко й стали . При толщине металла применяют

на

применять

проводить

в

мельнице или сту пке

безоловянистые

( специальные)

содержащие алюминий ,

кремний ,

брон берил

лий , никель , хром , марга нец , железо и Т .Д.

ИЗ

=


бронз

наибольшее

= (60 .. .75)s . Соотношение кислорода и сжи

примен ение

женного газа ~ =

БрАЖ-3-4 , БрАЖМц10 -3-1 ,5 и др . ) и кремни

3,5. ..4. Техника сварки такая

стые (БрКМц3-1 ,

же, как и при сварке ацети леном .

Керосинокислородн ую

сварку

выполняют пламенем мощностью

9.52. Толщина свариваемо го

металла

s, м м

0,5. .. 1

нашли

БрКНО,5-2 и др . ) .

(БрА 7, Широко

распространены также бериллиевые, марганцо

лату н ей

140. ..250

алюминиевые

вистые, никелевые, хромистые и другие бронзы .

г/ч

Режим ы кероси но к и сл о р од н ой свар ки л ату н е й

Величина зазора Ь,

У гол с кос а

мм

кромок а, о

1... 1,5

Диаметр присадочной проволоки, мм

Н омер м ундштука горелки

2

2 . .. 3

3.. .5

4 ... 5

7.. .9

6 . .. 7

-

1.. .5

1,5 ... 3

6 .. . 15

3 .. .4

60 .. .90

ТЕХНОЛОГИЯ ГАЗОВОЙ С В А Р КИ, ПАЙКИ И Р ЕЗК И МЕТАЛЛОВ

О ловянистые зы.

Сварку

(оловянные)

выполняют

строго

брон


пламенем , так как при избытке в пламени ки слорода выгорает олово, а при избыт ке ацети л ен а ув ел и ч и вается

п ор и ст о с т ь наплавленного

металла . Мощность пл а м е н и уста навливают из

б рон з

п рименяют

Мощность т ель ным

VЗ =

пламени

но рмальное при

подогрево м

сварке

пламя.

с

предвари

о п ределяют

из

расчета

а без п ред варител ь н ого по

(100 ... 150)s,

догр е ва п о формуле VЗ = дочный материал

589

-

( 125.. . 175)s. П р и с а

того же со става, что и о с

дл я чего выб ирают

новной металл; флюсы можно использовать те

соответст вующий номер наконечника . Б брон

же, что и при сварке мед и . Пр и повышенном

зовом л и т ь е чаще всего приходится заваривать

содержании алюминия

рако в и н ы , поры , недоливы и трещины . Раздел

ются специальные флюсы (табл .

расчета Vз =

ка кромок

-

( 100.. . 150)s,

под угл ом

60 ... 900.

При сквозных

трещинах формируют де ф е ктн о е место . Брон за очень

жидкотекуча ,

а

по этом у

ее

сварка

воз

мож на только в нижнем п оложении шва .

Б качестве присадочного материала при ме няют бронзовые тянутые прессованные или

л иты е в металл и ческий кокиль п рутк и , близкие п о составу к основному металлу. Фосфор п ри свар ке бронз является хорошим раскислителем , а поэтому в ряде случаев в качестве присадоч

ного материала рекомендуется применять фос фористую бронзу марки БрОФ6 ,5-0,4 . Флюсы при сварке берут те же , что и при сварке меди (с м . табл .

9.48).

После сварки следует провести отжиг при

температуре венных и

600 .. .700

отливок,

знакопеременных

нагрузках,

жиг п р и те мпературе

600 ...650

о с. Для особо ответст

работающих

750

при

ударных

применяют от

о с и закалку п ри Основ

ная трудность при сварке алюминиевых брон з

в состав

металлов .

К р е м н и ст ы е полняют

б р о н з ы


.

Сварку вы

пламенем.

Мощность

п ламени та же, что и при сва рк е алюминиевых

бронз . Пр исадочный мате риал по составу ана ло гичен

ос новному металлу.

Фл юс ы

исполь

зуют те же , что и п ри с варке м ед и илатуней.

Пр и

сварк е

деталей

слож ной

конфигурации

требуется п редваритель ный подогрев до тем

пературы

300 .. .350

С ва р к а

О С.

алюминия

и

его

сп л ав ов.

Б ч истом виде алюмин ий п р именяют главным образом в химической , пищевой и эл е ктротех

нической п р ом ы шле н н ости . по ГОСТ

11069-74

Он

поставляется

особой, высокой и техниче

ской чистоты. Б п ромышленности и строительстве наи

более

часто


сплавы

алюминия,

образующие две груп п ы :

1) бро н з ы .

9.53),

которых входят хл ор ид ы и фтор иды щелочных

ОС .

Ал ю м и н и е в ы е

в б ронзах рекоменду

сонные

литейные, и з которых отливаются фа

детал и

сложной

конфигурации .

Это

сплавы типа силумина (алюминий и кремний) ,

вы звана окислением ал ю м и н и я с образованием

магнал и я (алюминий и магний) и др . Большин

тугоплавкой оксидной пленки АI 2Оз , оседаю

ство из них упрочняется те р м и чес ко й о б работ

щей на дно сварочной ванны . При с варке эт и х

9.53. Флюсы

кой;

дл я с ва рк и алюмини евы х бронз Смесь

Комп оненты

1

2 Массовая доля ком по н е нта,

3 %

Хлористые :

-

натрий

30

45

28

-

калий

45

30

50

-

лити й

15

10

14

Фтористые:

-

натрий

-

-

8

-

калий

7

15

-

3

-

-

Кислый фосфат натри я

Гл ава

590 2)

9. ГАЗОВАЯ

деформируемые ,

С ВА Р КА, ГАЗОВАЯ , ДУГО В АЯ И ГИДРОРЕЗКА

поддаюшиеся

раз

Элементы геометри ческой формы кромок

л ич н ы м методам обработки да вл е н и ем : штам

под сварку в

повке,


прокатке ,

ковке ,

пресс овке ,

в ол очению.

Деформируемые сплавы могут быть упрочняе


от ви да соединения

9.54 .

Кромки детал е й

перед сваркой дол жны

мые и неупрочняемые термической обраб от

быть о ч ищены от з а грязнений и оксидных пле

кой .

нок напильниками и м еталлич ескими щ етк ами .

К у п рочн яемым

относятся сплавы типа

авиаль (АВ и др .) , дюралю м и н и й (ДI , Дl6 и

При повышенных требованиях к качеству ш во в

др .) и др. , к неупрочняемым

детал и обезжиривают или травят. Обезжирива

-

сплавы ал ю м и

ния с марганцем (ти п а АМц ) , алюминия с маг

ние

нием (типа АМг) и др .

или ацетоновой см ыв кой , иногда используют

Основные трудности сварки алюминия и температурой

(- 650

п лавления

ОС) ;

бензин ом ,

водный раствор, содержащий

натра,

е го сп лавов в ызываются:

низкой

осуществляют

5 %

дихлорэтаном

0,5 . . . 1 %

едкого

фосфорно- кислого натрия и

3 %

жидкого стекла . Посл е обезжиривания детал и промывают

в

горя ч ей

и

просушивают.

10%-HOM

воде

рас творе едко

вы соко й теплопроводностью ;

Травление про водят в

сильн ой

го натра с послед ую шими промы вкой в воде и

окисляем ость ю

с образова

нием тугоплавких оксидов (АI 2Оз, температура

нейтрализацией

п ла вления

к ислоты . Затем детали п р о м ы вают с использо

2050

ОС) ;

большой л ите й н о й усадко й;

ванием

хрупкостью при температурах

380

0

350 . ..

туре

в

во лосяных

100 . . . 120

раст воре азотной

10%-HOM

щеток и с ушат при темпера

Ос. Возможны и др уги е составы .

Во избежание нового окисления детал и свари

с. Ацетиленокислородную

сварку

алюми

ния и его с пла во в вы полн яют но р мальным или

слегка

ацетиленистым

вают не позже чем через

3 . . .6

ч после тра вл е

ния и п ромывки.

(науглероживаю щим)

При

сбор ке

детал е й

в


от

пламенем . Окислительное пламя не до пус кает

толщины метал ла выд е рж и вают опред еленны е

ся .

за зоры , а также расстояния межд у прихватками

Мощность

расчета

пламени

уста н авл и вается

из

и их габаритные разм еры (табл .

Va = 75s.

9.54.

9.55) .

Эл ем енты геометрической формы кромок при сварке а люминия и е го с пла во в Размеры , мм

толшина металл а

До

5,

мм

величина зазора Ь , мм До

1,5

1,5...3,0

1,0

Угол скоса кромок, О п р и тупл е ни е с , мм

Без скоса кромок, допускается отбортовка к ро мок

Без скоса кромок

0,8 ...2,0

3,1...5,0

1,5...2,5

1,5...1,8

60 ...65

>5,0

2,0...5,0

1,6...2,0

65 ...70

До

1,5

0,3...0,5

1,6...3,0

0,5...1,0

3,1 ...5,0

0,8... 1,5

1,0... 1,2

>5,0

1,0...2,0

1,2... 1,5

До

Без скоса кр ом ок

1,5

0,3...0,5

1,6...3,0

0,5 ...1,0

3,1 ...5,0

0,8 ... 1,5

1,0... 1,5

>5,0

1,0...2,0

1,5...2,0

При м еч анив .

1. В

50 ...60

Без скоса кро мок

угл о во м с оединении при тол щи н е металла до

5 мм

40 ...60 включительн о кромки у верти

кального л и с т а можно не скашив ать .

2. В тавровом

соединении при толщине металла

>5 мм

допускается двусторонн ий скос кромок .

ТЕХНОЛОГИЯ ГАЗОВОЙ СВАР КИ, ПА Й К И И РЕЗКИ МЕТАЛЛО В

9.55.

591

З а в и с и м о ст ь з а зо р о в, расстояний между прихватками и и х га ба р ит н ых р а з м ер о в от

тол щи ны свариваем ы х встык алюминиевых деталей и и х сплавов Зазор между деталя м и ,

Расстояние между

мм

прихватками. мм

1,5

0,5... 1,0

20...30

1,5...3,0

0,8...2,0

3...5

1,8...3,0

Толщина детал и, мм

До

Размер при хватки. м м высота

дл и на

1,0...1,5

2...4

30...50

1,5...2,5

4...6

50...80

2,5 ...4,0

6...8

5... 10

2,5...4,0

80...120

4...6

8... 12

10...25

3,5...5,0

120...200

6... 12

12...26

>25

4,5 ...6,0

200...360

12...20

26...60

в качестве присадочного материала при

2 %-ным водным раствором хромовой кисл оты ,

сварке ч истого алюми ния применяют проволо

нагретым до

к у приме рно того же химического соста ва , что

вают . Б ол ее простой способ об работки : остыв

и

У п рочн яемые сплавы и

ш ее издел ие смачивают в одо й , а затем сварные

сплавы АМц сваривают проволокой Св-АК5,

швы нагревают пламенем сварочной горелк и ,

основ ной

содержащей

м еталл .

О С , а затем водой и прос уши

80

который повышает жидко

пр и этом вследствие различи я коэффициен тов

текучесть и уменьшает усадку шва . Для сварки

теплового расширения ш лака и метал л а ч а сти

сплавов

цы шлака отделяются .

5 % Si,

АМг

Cb-АМг3,


Cb -АМг5,

п роволоки

Cb-АМг7

с

маро к

несколько

Сварка м а гни е в ых сп лавов . М агниевые

большим содержанием магния, чем в основном

сплавы

металле . Алюминиевое л итье сваривают про

цинком и марганцем . По с п ос обу производства

волоками

Св-АК ,

Св -Амц и проволокой

-

эт о

сплавы

магния

с

алюминием ,

из

и химическому составу их делят н а де ф о р м и

чистого алюминия . Сварку обычно ведут л е

руем ы е (марки МА 1.. . МА8) и л ите й н ы е ( м ар

вым способом при наклоне мундштука к изде

ки МЛI

лию ~45 0. П осл е сварки осуществляют легкую

меняют

п роковку шва в холодном состоянии. Р еж и м ы

штамповок,

сварки

прутков и труб , л и тей н ы е используют дл я пр о

табл.

алюминия


флюс

и

его

сплавов

номера флюсов

9.56, NQ6,

приведены

в табл .

-

в

9.57.


поэтому

после

Деформируемые с плавы при

различных

листового


про ката,

в

ви д е

профилей ,

Трудности, возникающие при сварке ма г

известный под маркой АФ-4А .

соеди нений ,

в

изводства разного рода отливок .

получил

ниевых

Остатки флюсов могут вызвать коррозию сварных

. .. МЛ7).

сварки

сп лаво в ,

в

основном те же ,

что

и

при

сварке алюминиевых . Кроме того, сварка м а г ниевых сплавов з атрудн я ется из-за их л е г кой

швы зачищают металлической щеткой и под

в о с пл а ме н яе м о ст и ,

вергают специальной обработке . Такая обра

ления чистого магния близ ка к температуре его

ботка

в о с плам е н е н и я .

состоит

в

том,

п р о м ы вают

так

что

швы

9.56.

Режимы сварк и ал юмин ия и его с пл а в о в

ка к

тем пература

Толщина

Номер

Диаметр

Давление

Расход

детали,

наконечника


ки с лорода,

ацетилена ,

мм

п лав

горелки

проволоки, мм

МПа

Л/Ч

1,5

0...1

0,15

50... 100

1,5...3 3,0...5

1...2 2...3

1,5...2,5 2,5...3,0

0,2 0,20 ...0,25

100...200 200...400

5... 10 10...15

3...5 3...6

400 ...700 700... 1200

15...25 >25

5...6

0,25 ...0,3 0,3...0,35 0,35...0,4 0,4...0,6

ДО

3...4 4...6 5...8 8... 10

900 ... 1200

9. ГАЗОВАЯ

Глава

592

С ВА Р КА, ГАЗОВАЯ , ДУГОВАЯ И ГИДРОРЕЗКА

Флюсы для св арки алюм и ниевых сплавов

9.57. Н ом ер

Массовая доля компо нента ,

Соста в

флюса

% (соответствен но)

Хл ори сты е кали й , н атри й и л ити й; фтористый калий ,

1

45; 30; 15; 7; 3

кисл ый сер но-к исл ы й натрий

2

Хл ор и стые калий , н атрий , лити й; фтористый кали й

45; 30; 15; 10

3

Хлор исты е калий и н атрий; криолит

50; 15; 35

4

Тоже

50;30;20

5

Хлористые калий , н атр и й и кальций ; фтористый натрий

45; 20; 20; 15

6

Хлори стые калий , натрий и литий ; фтористый натрий

50; 28; 14; 8

Ацетиленокислородную вых

сплавов

выполняют

сварку

строго

магние


Слой флюса долж е н быть небольшой, так к ак избыток его затр удн я ет сварку.

80

избежание

пламенем . Ацети ленистое , а те м б ол е е окисли

возгорания магния сварочная ванна все время

тельное

должна быть защ и щен а флюсом. Разведенный

пламя

п ламе н и

не

до п ус каетс я .


Мощность

из

расчета

флюс можно хранить ь

Va = (75 .. . 100)5.

Детали

Сварку осушествляют левым способом и

из


9 ч.

деформируемых

>5

магниевых

мм сваривают с предва

тол ько в нижнем положении шв а . Кромки под

рительным подогревом до температуры

сварку

350

магниевых

же ,

как

и

табл.

9.54).

под

сплавов

свар ку

под готов ляют

ал ю м и н и ев ы х

так

(с м.

Перед сваркой д етал и обезж и р и в а

ют и л и травят в растворах щелочей .

8

качестве при садочного матери ала ис

пользу ют пр оволоку и ли пр утки то го же хими

ч ес ко го состава, что и ос но в н о й металл . До пу с к аетс я

со к,


нарезанных

из

присадок

л и стов

в

(так

ви де

поло

наз ы вае м ой

«л а п ш и»). Соста в

флюсов

дл я

сп л авов приведен в табл. Флюс

разводят

в

с вар к и

магн и ев ых

ос.

ставляет

керамической

посуде

сварных

соединени й

-60 .. .80 %

прочности основн ого ме

со

т алл а .

С варка никел я и его с плавов. Техниче

ский никель ( маро к НТ) вып ускается в виде л истов, ле нт, труб и проволок и. А цетил ен оки с л о р од н ую сварк у никеля выполняют п л ам енем

с небольшим избытком ацетилена . Мощн ость

пламени

=

уста н а вл и вают

(140 . ..200)5.

няют

9.58.

300...

Прочность

в

метал ла

виде с

из

расчета

Va

=

Присадочный материал приме

полос ,

та к им

наре занных

же

из

основного

химическим

со став ом .

или посуде из коррозионн о-стойкой стали ди с

Сварку осуществляют с применением флюсов

ти ллированной

(табл .

водой

до

с остояния из расчета на

60

с м етан ообр азн о го

г флюса

-100

г во

9.59). Никель толщиной

1,5... 2

мм сваривают

д ы . Перед с варкой флюс кисточкой наносят на

левым способом , а металл больших толщин

кромки

правым .

шва и на

конец


9.58. Ма р ка

флю са

прутка.

Флюсы дл я сварки магниевы х с пла во в Соста в

Масс овая доля компо н ента,

%

(соответствен н о)

ПО

Фтористы е кальций , бар и й, магний , литий

17,4; 35,2; 26,2; 21,2

М Ф- 1

Фтористые кальций , бари й , магний и литий; криолит

25; 30; 10; 15; 20

8Ф-156

Фтористые кальций , барий, магний и л ити й; криолит ( ч и стый) и окс ид магния

14,8; 33,3; 24,8; 19,5; 4,8; 2,8

Фтористые кальци й , бар ий, магний , л ити й и кадмий ;

13; 26; 19; 16; 15; 11

13

к исл ы й фосф орн о-кислый натрий

-

ТЕХНОЛОГИЯ ГАЗОВОЙ С ВА Р КИ , ПАЙКИ И РЕЗКИ МЕТАЛЛОВ

4.59. Н омер

Флюсы дл я сварки никеля Массовая доля компонента,

Состав

флюса

593

(с оответстве н н о)

%

1

Прокаленная бура

2

Прокаленная бура и борная кислота

3

Прокаленная бура, бор н ая кислота, хлористый натрий.

100 25

и

75

30; 50; 10; 10

хлор и сты й калий

Спл ав ы никеля с хромом называют ни хро м ам и , напри м ер сплав Х2 0 Н 8 0. Они отли

расчета: при сварке листов ке труб

чаются высокими меха ническими свойствами , боль ш и м эл е ктр и ч ес к и м соп роти вл е н и е м, жа роп рочность ю

и

к орр о зи онной

Ацети ленокислородн ую

сварку

сто й к остью .

(5 ... 10)s;

В случ ае при менения газ о в

В качестве присадочного материала ис

ацетилена . Мощность пламени устанавливают

нарезанные из листового свинца .

Va = (50 ... 70)s. Состав присадочного ч то

и

у основного метал ла .

з ам ен ител е й

з а м е н ы.

нихрома осу

поль зуют

и з расчета

-

ацетилена необходимо учи тывать коэффициент

ществляют пламенем с небольшим избытком

ма тери ала тот же ,

при свар

(l5 ... 20)s .

свинцовую

Кромки

перед

проволоку

сваркой

и ли

полосы ,

тщательно

очи

щают от пленки оксида шабером. При сварке

Можно применять проволоку из ни хрома мар

применяют флюсы , В случае сварки небольших

ки ЭХН-80 . Состав флюса,

толщин

ной кислоты,

1О

%: 40

буры ,

50

бор

хлористого н атрия или фтори

в

роли

флюса


стеарин,

которым натирают кромки и поверхность при

стого калия. С в ар ку выполняют в один слой.

садочного

После сварки желателен ОГА550

угловые, тавровые и внахлестку .

сварке

номера швов

Различают два основных вида пайки: вы

ем, УЗ. При газопламенной обработке приме

продуктами

1- 6-


теплотой от нагревательных элементов , трени

теплоносителя

Последовательность укладки

соединеннй пластмасс: а и б

ства. Пластмассы можно сваривать различны ми

9.44.

присадочиых прутков при сварке стыковых

поверхностного

растекания

некоторых таБЛ.9.60 .

флюсов

натяжения

жидкого припоя .

для

пайки

и

улуч

Составы

приведены

в

ТЕХНОЛОГИЯ ГАЗОВОЙ С ВАРКИ, ПА Й КИ И РЕЗК И МЕТАЛЛОВ

А

ю а)

Рис.

9.45. Ти п ы

~

паяиы х

~

соед и н е н ий ( ш во в):

в

-

-

с отбортовкой ; г

д

-

стыковые; б

-

а

---1. б)

внахлестку;

-

втулочные;

специальные (для заплат на алюминиевых деталях)

595

~

А г)

В)

9.60.

Флюсы дл я пайки м ед ь ю, медио-цинковыми и м едно-никелевыми припоями

Номер

Ко мп о не нты

флюса

Бор н ая ки слота

1

2

3

доля,

Фтористый кальций

Бура

100

Бура

80 20 50 50

Бор н ая кислота Борная кислота

Области применения

%

70 21 9

Бура

Бура

4

Массовая

П айка к о нстр у кци онн ы х корроз и он но-сто й ки х и жаропрочных

сталей

латунью

и

жаропрочными

п ри поям и

П ай ка углеродистых сталей, чугуна, меди, твердых спла вов медно -цинковыми припоями

П ай к а


сталей

и

медных

сплавов

Пайка


сталей,

твердых

и

жа роупорных сплавов медно -цинковыми и медно -

ни кел е выми припоями. Флюс разводят в растворе хлористого цинка

Борная кислота

5

Бура

Фтори стый кальций Бура

6

Борная кислота Фтористы й кальций

Бура

7

Марганцово-кислый кал ий Бура

8

Фтористы й каль ций Фтористы й н атрий

Борная кислота Бура

9

Фтористый кальций Лигатура

48 %

С и,

(4 % Mg, 48 % А1)

Бур а

10

Бор ная кислота Хлористый кальций

20'

78 12 10 50 10 40 95 5 75 10 15 80 14 5,5 0,5 58 40 2

Пайка медными припоями углеродистых, коррозионно-стойких и жароупорных сталей, твердых и медных сплавов

Пай ка твердых сплавов медью, м едно-цинковыми и м едно -никелевыми припоями

П а йка чугуна медью и медно-цинковыми припоям и . Флю с раз водят в ко н це нтриров ан н ом растворе хло р истого цинка

П ай ка п р ипоями н а медной осно ве

Пайка коррозионно-стойких сталей и жаропрочных сплавов лату нью и другими припоями С тем -

пературой плавления

П ай ка латуни и меди

850 . .. 1100

ос

Глава

596 9.2.3.


9.

ТЕРМИЧЕСКАЯ РЕЗКА МЕТАЛЛО В И

СПЛА ВОВ

в настоящее время термическая резка яв ляется

одним

из

основных

процессов,

связан

ных с удалением небольших объемов металла

Т.

методами химического и электрофизического воздействий с цельк> получения заготовок из

7;,

листовых материалов , труб , профильного про ката, литья,

поковок и т.п .


сварных

для

последующего

х

металлоконструкций.

В зависимости от источника энергии различа ют к ислородную , плазменную , лазерную резку

и дуговые способы резки . Кислородная резка

один из наиболее

-

распространенных в практике технологических

А

процессов термической резки.

h~

9.2.3.1. СУЩНОСТЬ


резка

интенсивного

у

представляет

окисления

собой

металла

9.46. Схема п ро цесса кислородной резк и: - граница раздела струи кислорода и окисленн ого металла; ВВ - граница раздела

Рис.

в

АА

определенном объеме с последующим удале

нием жидкого оксида струей кислорода . Про цесс

резки

кромки

начинают

металла

темп ературы роде,

с

подогревающим

в

от

подается

струя

оксидов

и

твердого металлов

до

подогревает металл впереди по фронту резки.

о с. При

Слои расплавленного металла окисляются пу

воспламенения

на

кислорода,

при

выделением

тем интенсивного перемешивания струей рас

плава на лобовой поверхности реза. для

это м

сталь начинает гореть в струе кислорода с об разованием

жидких

оксидов

и

железа

контакт

нагревает

нижние

следовательно

слои

металла,

окисляются

до

которые

тех

пор,

по

пока

весь металл не будет прорезан на всю глубину. Однов ременно с

этим

резки. На лобовой поверхности реза по всей толщине образуется непрерывный слой горя

шего металла . Окисление металла в каждый момент в р е м е н и

начинается сверху и последо

вательно пе ред аетс я нижним слоям металла .

При кислородной резке (рис . кислорода

переме щается

в

р аз р ез е

9.46) со

струя скоро

стью У р И окисляет жидкий металл на глубину

h~

. За

ленное

счет его окисления выделяется опреде количество теплоты ,

которая

ляет жидкий металл на глубину

расплав

h ж - h~ и

между

подогрев

струей

кислорода

н ео кисленного

вы деление деленного для

и

металла

до

продуктами

количества

создания

на

горения

теплоты ,


опре

достаточного

реза

слоя

рас

плавленного металла ;

вязкость жидкого расплава,

начинают перемещать

резак с определенной скоростью в нап равлении


температуры восп ламенения ;

перемещается

по боковой кромке металла струей кислорода и

процесса

жидк им металлом;

у верх н ей кромки до температуры плавления. Получи вшийся на верхней части кромки рас

протекания

резки надо обеспечить следующие условия :

значитель

ного кол и ч ества теплоты, разогр е ваю щей сталь

плав

расплав ленного мет алл ов ;

- граница раздела расплавленного 11

кисло

верхней кромке металла на нее из режущего сопла

се


1050... 1200

те м п е р атур ы

в

11

окисленного

верхней

пламенем

металла


состава стали составляет достижении

подогрева

воспламенени я

которая

с

ПРОЦЕССА, КЛАССИФИКАЦИЯ И

ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ

процесс

В

димую

дл я

переме ш и ва ния

жидкого

необхо металла

струей кислорода . Приведенные условия определяют требо

вания к металлу , обрабатываемому кислород ной резкой. Прежде всего температура плавления ок

сидов ТПЛ . ОК должна быть ниже температуры

плавлен ия самого металла Тпл . Мет :

Тп •1 . ОК < Тп •1 • мет • в противном случае струя кислорода не сможет окислить расплавленный металл .

ТЕХНОЛОГИЯ ГАЗОВОЙ СВАРКИ , ПАЙКИ И РЕЗКИ МЕТАЛЛОВ

597

Если температура воспламенения металла

механизации газорезательных работ, повыше

будет выше температуры плавления , то металл

н и е производительно сти труда в заготовитель

начнет плавиться и выдуваться струей кисло

ном производстве и э к о н о м и ю материалов .

Кислородно-флюсовая

рода без посл едуюшего е го окисл ения (е пл а вильный процесс » ), Этот процесс требует з н а

резка

коррозион

но-стойких сталей , чугуна и цветных металлов

чительных э н ергетич ес к их затрат . Таким обра

нашла широкое применение для резки отливок ,

зо м, за ко н о м е р н о след ую шее усл о в и е процесса :

л и стово й стали и труб в различных отраслях народного хозяй ства .

Твоеп ., < Тпл."ет,

Основные параметры реза при раздели

Пр и ни зкой теп лоте образования окси да ло бовая поверхность реза не прогревается до температуры

вается .

тельной рис .

тельно сказывается на сп особности металл ов подвер гаться

кислородно й

резке

их

высокая

кислорода

показаны

на

(табл .

С

9.61).

ум ен ь ш е н и ем

по

следней з н ач ител ь н о снижается скорость рез

ки . Наиболее целесообразно применять кисло род чистотой ~

теп лопроводнос ть .

резке

На скорость резки сильно влияет чистота

п лав ления, процесс ре зки преры

П о тем же самым прич инам отр и ца


9.47 .

99,5 % . Кислород

чистотой

95 %

По типу образуемых разрезов различают

в дан н о м случае неэффекти вен, так как при во

раз делительную кислородную ре зку, при кото

дит к малой скорости резки , загрязнению по

рой

металл

струей

ки слорода

окисляется

на

всю толшину ( п ри это м од н а часть металла

верхности реза , образованию на ней глубоких рисок и трудноотделимо го грата .

Ручн ая

отдел я етс я от друго й), и поверхн остн ую , при вы п олнени и котор о й удаляются слои метал ла с При резке ни зкоуглеродистых, конструк


стал е й

приме

няют обычную кислородн ую резку, а для обра

300

мм и больших тол щи н (~

чугуна,

цветных

сп л авов


Имеются ре зки :

особые

подв одная ,

300


кислородно

при

ацетиленоки слородной

спосо бы

кисл ородной

табл .

9.63. Примерн ая

как

таБЛ . 9 .64 .

применяемая .

правило,

мм ). Режимы

мм приведены в табл .

Оптимальные

-

фл юсовую .

800

ручной кислородной резки л и сто вого про ката

ботки заготово к из высоколе гированных ста ле й,

к исло род н а я

принято различ ать резку металла тол щ и н ой до

п о в е р х н ост и издел ия .

ционных,

раздел ител ь на я

р езка. При разделительной кислородной резке

9.62.

между

мунд

штуком и поверхн остью разрезаемого металла

резке

даны

в

ширина реза приведена в

при ремонтны х работах п од водой ; копьевая и эл е ктр о к и с ло род н а я ре зка .

В настоящее время кислородная резка на ряду с дуго во й сваркой я вля етс я одним и з ос н овных те х ноло г и ч е с к и х процессов в з а г ото в и

тел ь н о м пр о изв од стве и н а ход и т шир окое пр и

менение в м еталлургии , металлообрабатываю щи х отрас ля х пр омыш ленн ос ти, стр ои тель стве.

По степени механи зации процесса кисл о родная

резка

п одр аз деляется

на

ручную

и

ме

ханизированную .

Ручная кислородная резка получила рас п ротс ран е н и е гла в н ы м

образом

на тех

пред

приятиях , гд е объ е м перерабатываем ого метал л а невелик и пр имен ение средств механизации

процессов нецелесообразно . Ее используют для выре зки

з а гот о во к

по

ра зметке

из

л и ста,

В.

пр о

филыюго проката, труб, отрезки прибылей и литников

в

л ите й но м

производстве,

з а г о т о в о к п од послед ующие ковк у и

вырезки штампов

ку , в ремонтны х работах. Примен ение

обес п е ч ило

мн о горезаковых

з начитель ное

повыше н и е

Р ис.

ВВ

-

парам етры реза :

f - непер пе нди кул я рн ость реза ; 1(шероховатость) ;

машин

уровня

9.47 . О сн овны е

ширина реза вверху ; В и - то же, внизу ;

r -

!:J. -

глуби н а бороздок

отстава н и е;

ради ус опла вле н и я верхне й кромки

Глава

598

9. ГАЗОВАЯ

9.61.

СВАРКА , ГАЗО ВАЯ , ДУ ГО ВАЯ И ГИД РО РЕЗКА

Зависимость скорости резки от чистоты кислорода

Чистота кислорода. об .

%

Скорость резки , мм/мин

Коэффициент скорости резки , Кч

119 100 92 90 84 74

1,19 1 0,92 0,9 0,84 0,74

99,8 99,5 99,2 99,0 98,5 98,0 Примечанне. За

100 %

принята скорость резки для кислорода чистотой

Режимы р учной кислородной резки л и сто в ого проката

9.62.

Номер м ундштука

Толщина раз-

Давление. МПа

резаемого наружного


8...10 10...25 25...50 50...100 100...200 200...300

внутреннего

кис ло рода

1 2 3 4 5 5

0,3 0,4 0,6 0,8 0,10 0,12

1

2

Примечанн е.

99,S %.

Скорость резки п ри н а ил у ч ш е м качестве

горючего

п о верхи ости реза, мм/ми н

га за

550...400 400...300 300...250 250...200 200...130 130...80

2:0,001

Скорость резки может б ыть увеличена почти в

раза, но при этом знач ительно ухуд

2

шится качество поверхности ре за .

9.63.

Оптимальные расстояния от мундштука резака до металла

Тол щи на металла, мм

Р ас стоя н и е , мм

9.64.

Ш ири н а реза, мм

М ощн ость резке

10...25

25...50

50...100

100...200

200...300

2...3

3...4

3...5

4...6

5...8

7...10

Примерная ширина реза при ручной кислородной резке

Толщина металла , мм

при

3...10

5...25

25...50

50...100

100...200

200...300

3...4

4...5

5...6

6...8

8...10

п одогревательного

может быт ь значительно

пламени

пр и низ ком давле н и и ки сл орода . Эти резаки

меньше,

имеют

чем при сварке . Это пламя должно обеспечи вать только подогрев металла в начале резки до тем п е ратур ы

и

под

держивать необходимую температуру в

воспламенения

про

цессе резки (табл .

металла

9.65).

ре ж у щ е го рость

кислорода:

резки

с

ее

уменьшается ,

а

понижением расход

ско

кис лорода

увеличив аетс я .

Рез ку металла больших толщин

800

режущего

(300 .. .

м м) осуществляют специальными резакам и

п роходные

кислорода .

При

се чения

низких

дл я

скоростях

истечения кисло рода к а жд ая его частица имеет

возможность больше п о вр ем ен и сопр и касаться с

Н а скорость резки очень влияет чистота

увел ичен ные

металлом

в

м есте

ре з а ,

что

с ниж ает

п отери

кислорода. Кром е того, п р и низком давлен и и

кислорода не наблюдается его завихрений. Это обеспечи вает более стабил ьную непрер ывность р е зк и , однако р е з п р и этом получаетс я заметно ш и р е.

ТЕХ НОЛОГИЯ ГАЗОВОЙ СВАРКИ , ПАЙКИ И РЕЗКИ МЕТАЛЛОВ

9.65 .

599

Мощность подогревательного п ламени

Толщина металла, мм Мощность подогревател ьного

пламени (ацетилена), м 3 /ч

3...25

25...50

50 ...100

100...200

200 ...300

0,3 ...0,55

0,55 ...0,75

0,75 ... 1,0

1,0...1,2

1,2... 1,3

В о избежание перегрева мундштука от

ских

их

размеров

от

местные

ния каналов для горючей смеси брызгами шла

новлено три класса точности (табл .

ка

ра с стоя н и е

от

мундштука

до

неровности .

номинальных,

раженной теплотой и предотвращения засоре

Этим

включая

стандартом

уста

9.67).

Качество поверх ности реза определяется


металла должно быть большим, ч ем при рез к е

дву мя

ки слорода вы с о кого давления . Режимы ручной

реза и щероховатостью по верхности реза . Не


перпендикулярность

резки

металла толщиной

мм при ведены в табл.

800

Машинная

300 ...

п о к аз ателями :

н еп ер п е н д и к ул я р н о с т ь ю

-

это наибольщее откло

нение от перпендикуляра прямой линии в се

9.66 . кисло род

чен ии реза . Ш ерохо ватость

деталей

и

высота неро вностей на поверхности реза. Наи

качест во поверх ности реза установлены ГОСТ

бол ьш ие знач е н и я (классы) неперпендикуляр

на я

резка .

14792-80.

ра зделительна я

Точность

в ыр езаем ых

Под точностью вырезаемых деталей

понимается

предельное отклонение

9.66 .

фактиче-

ности

и

шероховатости

-

это наибольшая

реза

приведены

таБЛ.9.68 .

Р ежимы ручной кислородной р езки сталей больших толшин

Ра с ход, м )/ч

Диаметр канала

Давлен ие

режущего

кислорода

кислорода в

перед резаком,

мундштуке, мм

МПа

300

6

0,12 ...0,16

34 ...42

1,3...2,0

100...300

20...30

400

7

0,12 ...0,17

45 ...56

1,6...2,4

80 ... 100

25 ...40

Тол щи н а разрезаемого металла, мм

500 600 700 800 9.67.

8 9

Скорость резки ,

кислорода

ацети лена

мм/мин

Рас стоя н и е между мундштуком и металлом, мм

0,12 ...0, 16

56 ...70

1,9...2,9

65 ...85

30 ...50

0,16 ...0,22

67 ...88

2,3 ...3,3

55 ...70

35 ...60

0,15 ...0,21

78 ...97

2,5 ...3,8

50 ...65

40 ...70

0,19 ...0,25

90 ... 110

2,8 ...4,2

45 ...55

45 ...80

Предельные отклонения размеро в вырезаемых д етал е й в зависимости от кл асса точности

Класс

Толщина листа,

то чности

мм

Предельные отклонения при номинальных размерах детал н И.1И заготовки, мм

До

1

2

3

500

>500... 1500

>1500.. .2500

>2500...5000

5...30

±1,0

±1,5

±2,0

±2,5

5...60

±I,O

±1,5

±2,0

±2,5

61 ... 100

±1,5

±2,0

±2,5

±3,0

5...30

±2,0

±2,5

±3,0

±3,5

31 ...60

±2,5

±3,0

±3,5

±4,0

61 ... 100

±3,0

±3,5

±4,0

±4,5

5...30

±3,5

±3,5

±4,0

±4,5

31 ...60

±4,0

±4,0

±4,5

±5,0

61 ... 100

±4,5

±4,5

±5,0

±5,5

в

Глава

600

9. ГАЗОВАЯ

СВАРКА, ГАЗОВАЯ, ДУ ГО В АЯ И ГИДРОРЕЗ КА

Наибольшие зиачеиия неперпендикул я р ности и шероховатости поверхности реза

9.68.

Толщина металла, мм

Класс

5... 15

16...30

3 1...50

0,4

Неперпендикулярности :

1

0,2

0,3

2

1,0

1,2

16

3

1,2

1,6

2,0

Шероховатости:

1

0,04

0,08

0,16

2

0,08

0,16

0,32

3

0,16

0,32

0,64

Режимы фи гурной м ашинной кисл ор од

Скорость м ашинной кислородной резки

во многом зависит от чистоты кислорода (см .

ной резки

табл .

реза с применением кислорода чистотой

9.61),

а также от требуемого качества

поверхности реза (табл .

9.69.

по

1

кл асс у качества поверхности


9.69) .

99,5 %

9.70.

Коэффициенты скорости машинной кислородной резки в зависимости от требуемого качест ва поверхности реза Ко эффици е нт

Класс качества

Х ара ктери стика класса качества


ско рост и

рез ки К.

ре эа

1

Чистая вырезка фигурных детале й

11

Чистая вырезка детал е й с прямо линейными кр омк ами

1,2

Резка деталей , не требуюших

1,4

111

1

высокого каче ства поверхно сти

реза

1У

Вырезка деталей с при п уском на м ех ан и ч ес кую обработку

V

Заготовительная резка без оценки качества поверхности рез а

1,5 2

9.70. Режимы ф и гур н о й машинной кислородной резки (1 класс качества поверхности реза, чистота кислорода 99,5 % ) Скорость

Да вле н и е


ре зки,

ки с л ор ода п е ред

стали , мм

мм/мин

резаком , МП а

Толщина

Расх од, м J/ч режуще го кислор ода

3

550

0,15

0,7

5

500

0,25

1,0

8

450

0,35

1,3

10

400

0,4

1,5

15

380

0,3

3,0

20

350

0,35

3,0

30

320

0,3

5,5

40

300

0,35

6,5

50

250

0,4

7,0

подогр ев а ю щего

а ц ет илена

ки с лород а

0,4...0,6

0,3...0,5

0,5...0,7

0,4 ...0,6


601

Окончание табл.

9.70

3

Скорость

Давление


ре зки,

к и с л о рода перед

стал и, мм

мм/мин

резаком , МПа

Толщина

60 80 100 150 200 250 300

П римеча нне. Давл ение ацетилена перед резаком

в случае резки металла по другому клас ванием

друго й

реза и ли

чистоты

с использо

кислорода

вводятся

поправочные коэффициенты . В этих сл учаях скорость резки У р рассчитывается по форм уле

п одогре-

режущего

вающего

кислорода

0,35 0,4 0,45 0,7 0,8 0,7 0,8

230 2 10 200 160 130 100 80

су качества поверхности

Расход, м /ч

9,5 11 12 19 23 25 28 9,8 . .. 29,4

ацетилена

к исло рода

0,6...1,2

0,5...1,2

кПа.

поверхности рез а (см . табл .

9.69); К; - коэф

фициент скорости резки в зависимости от чис тоты применяемого кислорода (см. табл .

9.61).

Примерная ширина реза при машинной кислородной резке представлена в табл.

9.71.

Двусторонний скос кромок про водят при

одновременной работе трех резаков (рис .

9.48).

Вертикальный резак образует притупление, а где У р -

скорость резки по

(см . табл .

9.70);

КК

-

1

классу качества

коэффициент скорости

резки в з а в и с и м ости от требуемого

9.71.

качества

наклонные

скос

-


кромок.

Наиболее

схема располож ения

казанная на р и с .

9.48,

часто

резаков,

по

а.

Пример н а я ширин а реза при м а ш и н н о й ки слородной резке

Толшина разрезаем ого м еталла, м м

5...25

25...50

50...100

100...200

200...300

Средняя ширина реза, мм

2,5...3

3...4

4...5

5...6,5

6,5...8

( I t-:::--+т..+ or

2

3

,~

3t-+,-нr=r I а) Р ис.

9.48. Схемы а и б

-

2

I

I

1171 or

I I б)

р а с п ол ожения ма ш и нн ых резаков при д вусторо н нем скосе кромок п од свар ку:

вертикаль ный резак впереди и в центре соответственно;

1- 3-

маши нные резаки

9. ГАЗОВАЯ

Глава

602

С ВА Р КА, ГАЗО ВАЯ , ДУ ГОВАЯ И ГИДРОРЕЗКА

9.2.3.2. С ПЕ ЦИАЛ ЬН ЫЕ ВИДЫ МАШИНН ОЙ К ИСЛО РОДНОЙ Р ЕЗ КИ

П о дг о т овка

кр о м о к

по д

свар

к у. Одн осторонний ск ос кромок осушест вл я

ют одновременн о двум я резаками (рис .

9.49,

а) .

Первый резак выполняет вертикальный рез и образует притупление, а второй

наклонный

-

рез . Наиболее ч а сто применяют сх е му распо л оже н и я рез аков , пок азанн ую на рис. режимы

резки

по

этой

схеме

9.49.

б;

приведены

в

табл. 9. 72. Режимы ре зки тремя резаками представ

л ен ы в табл .

Ре зка д а в л е н и я

ки с лор о д ом

.

резки

Ри с.

ни зког о

0,05,. .0, 2

применяют специальные

а

-

образова н ие скоса сверху ; б

с

1, 2 -

режущими соп л ами , имеюшими большие п ро ходные

сечения.

Режимы

р езки

А

-

-

то же, с н изу;

машинные резаки ;

раССТОЯНllе между резакам и


низкого да вл е н и я приведены в табл . Бе згра тов ая

б)

Схе мы р асп оложеиия ма ш и н н ых п од с в а р ку:

МПа.

резаки

9.49.

р е з ак ов пр и од и ост о р о н нем с косе к ромок

Давление кислорода в это м слу

чае уста н авл и в а ют в пределах Для

а)

9.73.

9.74 .

ки с лор о дная

ре зк а .

12

мм режут при низком давл е н и и кислорода .

При резке металла толшин ой

мм сопло

> 15

Кислородн ую резку без грата на нижних кром

режушего

ках резов осушествляют кислородом высокой

ние н а вых оде . Режи м ы безгратовой кислород

чи стот ы

н ой резк и приведены в табл.

(99 ,5 ,. .99 ,8 %).

Металл толшиной до

кис лорода

д ол ж н о

иметь

расшире

9.75 .

Режи мы р езк и д вум я р еза к а м и при под готовке одностороннего скоса кромок

9.72.

Толщина ра зр е заемого

Расстояни е между

Н о м ер

метал ла , мм

Давление , МПа

Средн я я с корость

режущими

мундш ту ка

струями, мм

10

I

30

20

2

25

30

кисл орода

ацети лена

485 0,45

395

20

3

резки , мм/мин

330 0,002 ... 0,05

40

15

0,55

60

10

0,6

230

8

0,75

190

6

0,10

165

4

80 100 9.7 3.

290

Режи мы р ез ки т ре м я рез аками при подготовке д вусто р о и н е го скоса кромок

Толщина разрезае м ой с тали , м м

20 30

Н омер м ундштука

2

Давление режуще го

Средняя скорость резки ,

кислорода, МПа

мм/мин

0,45

370 310

3

40

0,55

270

60

0,6

215

0,75

190

1,05

155

80 100

4

ТЕХНОЛОГИЯ ГАЗО ВОЙ С ВА Р КИ , ПАЙКИ И РЕЗКИ МЕТАЛЛОВ

Реж и м ы р ез к и кисло р одом н и з ко го д а вл е н и я

9.74. Толщи на металла,

Давление кислорода,

Диаметр выходного

МП а

от в е р с т и я с опла , мм

мм

0,06...0,08

6 10

Расстояние резака от

50

0,09...0,1

80

0,13...0, 15

100

0,14...0, 17

2,5

5

440...480

7

300...350

8

200...230

9

180...200 150...170

10

130...150

Режимы безгратовой кислород ной резки (чистота кислорода Размеры основных

Толщина

сечений каналов


режущего кислорода в

стали, мм

мундштуке, м м

Давление режущего

99,5 %) С корость

Ра сх од, м 3 /ч

резки ,

кисл орода перед

мм/мин

резаком , МПа

горлового

выходного

0,7

0,7

кислорода

ацетилена

0,07

0,8...1,0

480...630

5

0, 18

1,0...1,2

420 ...550

8

0, 14

1,4...1,5

380...490

3

0,95

0,95

0,25...0,35

10

0,2

1,7...1,8

360...470

15

0,5

3,1...3,3

310...400

0,65

3,8...4,0

280...370

25

0,8

4,5...4,7

30

0,55

5,3...5,5

0,7

6,4...6,6

230...300

0,85

7,5...7,7

220...280

1,3

1,0

20

1,3

40

1,7

50 60 2,3

1,8

80 100

Кис л ор о д н а я б ол ь щ и х

р ез к а

0,30...0,40

0,5

8,9...9,1 11,0...11,2

0,8

13,1...13,3

стали

т о л ш и н. Стали бол ьших тол

200...270 0,35...0,45

струей с п ов ер х н ости обр абаты ваемой детали или заготовки (рис .

9.50).


стал ей,

темпе ратуры ,

сго рать

целью

умен ь шения

низкого

нагрева

давле ния .

мундштука

Он , как и п роцесс

разделител ьной резки, о с н ов ан на способности

чи л а

к исл ор од о м

180...250 170...230

резакам и . Н аи б оль ш ее распространение полу ре з к а

260...350 250...330

0,65

ш ин (~200 . .. 1000 мм ) режутся специальными

С

мм/мин

металла , мм

1,7

20

Скорость резк и,

поверхн ос ти

1,0

0,08...0,1

9.75.

603

нагретых в

струе

до

высокой

ки сло рода .

В отл и чие от разделитель н ой рез к и

пр и

по

отраже нно й те плотой расстоян ие от не го до

в ер хн остн о й резке угол атаки (угол накл он а

поверхно сти

ме жду резак ом и поверхностью металла) з на

разр е з а е м о г о

металла

долж но

б ыть знач ител ь но большим , чем при обыч ной

чительно мен ьше и соста вл яет об ычно

р ез ке . Режим ы рез ки сталей больших толшин

Струя режушего к и сл орода в ы х од и т из мунд

п ри ведены в табл .

9.76.

П о верхностная

10.. .30°.

штука с м еньшей ско ростью, чем при раздел и кнслородная

ре зка

-

это про цесс снятия слоя металла кислородной

тельной рез ке , что обеспечи вает сгоран ие лишь п о в ер х н о стн ы х сло ев м еталла .

Гл ава

604

9. ГАЗ ОВ АЯ 9.76.

Толщина

С В А Р КА . ГАЗОВАЯ . ДУГО В АЯ И ГИДРОР ЕЗКА

Режимы резки сталей больших толшин

Расход. м 3 /ч

Диаметр ВЫ Х ОДН О ГО кан ал а сопл а


реж уще го

стали . мм

Ра сстояние от

Да вле н ие

Ско рость

к ониа

р е зк и .

м ундш ту к а до

мм/м ин

п оверхн ост и

ки с л ор ода пе ред

резаком , МП а

кисл ор од а . мм

кисл ор ода

ацет иле н а


200

5

0,06 ...0,08

35

3

140... 180

15...20

300

6

0,12...0,16

45

4

120... 150

20...30

400

7

0,12 ...0,17

60

5

100... 130

25...40

500

9

0,12 ...0,16

80

6

90... 110

30...50

600

8

0, 16...0,22

100

7

60...80

35...60

700

9

800 1000

12... 14

0,15...0,21

130

2

50...65

40 ...65

0,19...0,25

260

9

50...60

45 ...70

0,2...0,25

200

11

40...50

50...75

10 ... 30"

9.2.3.3. КИ СЛО РОД НО-ФЛ ЮСО ВАЯ

РЕЗКА

Ранее было показан о, что не все стали мо гут разрез аться обычн ой ки сл ородной рез кой . Повышение содержания в стал и ря да ле гир уюших

э л е м е н то в ,

прежде

всего

хрома,

при водит к то му, что в образующейся жидкой пленке на поверхности реза содержится боль шое количество тугоплавких о к с идо в хрома (д о

20 %).

Температура плавления хромисты х же

л езн я ко в с таким содержанием х р о м а

-2000

ос ,

что значительно превышает температуру п лав

л е н и я разрезаемой стали . Кроме то го , хроми

стые железняки обладают высокой вя зкостью Плоская канавка

10 ... 30

12 ... 50

N

~Г

N

~~

f30 мм ; расход воздуха 6 м 3 /ч .

9.79. О риентиро во чные

п р и рез ке стал и толщиной до

30

мм ;

4,0

50

I

60

-

0,5

I

0,4

мм при резке стали тол щи но й

режимы воздуш но-плазме нной резки низкоуглеродистой стали

плазменным аппаратом типа «Ки е вь" Скорость рез к и стал и, м/м ин , при тол щ и не л иста, мм

С ила тока дуги , А

300

6... 15

5,0.. .2,5

I I

15...25

2,5.. . 1,5

• Диам етр сопла 3,0 мм ; рас х од воздуха 2,4 .. .3,6 м ' /ч.

I I

25 .. .40

1,5.. .0,8

I I

40.. .60

0,8. . .0,3

Глава

608

9. ГАЗО ВАЯ

СВА РКА , ГАЗ О ВАЯ , ДУГО ВАЯ И ГИДРОР ЕЗ КА

Примерные режимы воздушно-плазмеиной машинной резки

9.80.

корроэ ион но-стойких сталей ' Толщина р азрез ае м о го м еталл а, мм

Диаметр

Сила

Расход

Н а пря же н ие,

сопла , мм

тока, А

воздуха, ~1 3/Ч

В

5.. . 15

2 2,4 ... 3,0

250 . ..300

16. ..30

3

31 . .. 50 • Дан ные

Скорость резки ,

м/мин

140. . . 160

5,5...2,6

160. . . 180

2,2 ... 1,0

170 ... 190

1,0. ..0,3

п р и ведсны для уста новки « К и е в» .

9.81. Ориентировочные режимы воздуш ие-пяазмен ной резки ал юми ниевы х сплавов' Скорость резки алюминия , м/мин , прн толшине л и ста, ММ

С ила тока дуги, А

200

40

10

20

30

3,0

1,6

0,8

50

60

70

-

300

5,3

2,9

1,8

1,3

0,8

0,6

-

400

11,1

4,0

2,5

1,6

0,9

0,7

0,6

• Данные

приведены для установки АП Р-404 .

9.3. ГИДРОРЕЗКА.

ГИДРОАБРАЗИВНАЯ

п ряжени я м, возникаюшим в разрезаемом мате

р и ал е п ри отраже н и и высо коскоростной водя

РЕЗКА в

80-х

годах

про шло го

столетия

про

м ышленн ое примене н и е п ол уч и л н овы й с пособ разделитель н о й струей

воды .

резки

На

высокоскоростной

-

начальной

стадии р аз в ити я

этого процесс а, при давлении режу шей воды до

ты ся чи бар, этот процес с применяли в легкой, пи щевой , бумажной и строительной промыш ле н ности. Пр и п овы ше н и и давления воды до

300 .. .400

МП а

и

ис пользовании

профил и ро

н ой струи , которая в да н но м случае является

до пол н ительным ф а ктором . В качестве аб рази ва

и с пользуют

п ор о ш к и

металлов,

твердых

материалов, карбидов, оксидов и т. д,

Н ал и ч и е водяной

абразива

струе

в

высокоскоростной

позволяет

резать

материалы

п рактич ески любой твердости, с корость резки п ри этом увеличивается в

1О


раз резать

э ф ф ектив но

раз, появляется металлы

тол ш и ной до сотн и миллиметров .

в анны х соп л, с п ом о ш ь ю к от о р ы х достигал ись сверх зв уков ы е

ско рости

истечения,

водяная

9.3.1. ОБОРУДОВАНИ Е ДЛ Я Г ИДРОАБРА3 И В НОЙ РЕЗКИ

стру я смогла про ни кать в металлы, вызывая и х

р азрушени е . Однако эф фе кт и в н о сть гидрорез ки м еталлов была н едостато ч н а : ее скорость м ал о

отли ч ал ас ь от скоростей

В

состав


зивной рез к и ( рис .

9.55)

дл я

ги дроабра

входят : насосы сверх


высокого давлени я; гидроабразивное режушее

обр аботк и , а сложность и высокая стоимость

устройст во для пода ч и аб разива; гибкая трубка


в ысо ко г о

не позволяли кон кури ровать с

мех аническо й обработкой .

давл е н и я,

с о еди н я ю ш ая

на сос ы

вы

сокого да вления с режущи м устройством; ма

Револ ю ц ия в технологии гидрорезки со

верш илас ь посл е разраб отк и способа гидроаб

шина для гидроаб разив ной резк и с устройст в о м для ч исле нного уп равления .

р азивн о й резки , при котором в водяную высо

Н ас ос высокого да вл ен ия имеет несколь

кос коростн ую струю добавляется абразивный

ко ступ е ней : пер вая ступень понижает давле

п ор ошок .

н и е до сотни мегапаскалей , зате м с помощью

Отлич и е г идроабраз ив ной р ез к и от гид р орезки

з а кл ю ч аетс я

в

том,

что

мате р иал

из

м ул ьт и п лик а т ор о в

400.. .500

п о в ыш а етс я

полости ре з а удаляется в ос новном за счет аб

но

р азивног о

П р о из водител ь н ость насоса до

скол ьзя щ их

унос а по

потоком

по ве рхности

удаляю шихся реза

и

частиц твер

дой фаз ы, а также благодаря внутренним на-

для

давление

до

МП а . У казанное да вле н ие достаточ

рез ки

матер иалов

требл яемая мошность до скорость водяной струи до

любой

20

твердости .

л/мин, по

30 кВт · ч, 1000 м/с .

обычная

ГИДРОРЕЗКА . ГИДРОАБРАЗИВНАЯ Р ЕЗКА

Ри с.

9.55. Комиле кет

609

оборудован ия для

гидроабразивной резки

Схема гидроабразивного режущего уст

ройства представлена н а рис . из

канала

соплом

1,

дл я

подач и

воды

9.56. с

Оно состоит

гилроабрази в но й резки

доз и рую ще го устр ойст ва дл я подачи

абраз и в ного п орошк а

З , режущего сопла

2, смесительн ой камеры 4 (5 - разрезаемый металл) .

На ри с .

показан процесс гидроа б р а

9.57

зивной резки .

Устройство для подачи абразивного по

рошка состои т из бун ке ра с доз иру ющи м уст ройством .

9.57. Пр оцесс

Ри с.

прец изионным

Порошок

подается


Высокая скорость водяной струи дости га

ется с помощью специальных профилиров ан ных сопл из особо прочных материалов (алмаз , сапфир, керамика, твердые спл ав ы). Диаметр канала с опл а

1О

0,07 ... 0,6

мм, дл и на его достигает

мм . В камере смешения происходит подач а

транспортирующего газа. Вода под сверхвысо

абразива в высокоскоростную водяную струю .

ким давл е н и е м поступает в устро йство п о ги б

Вы ходное сопл о имеет д и ам етр

0,6 .. . 1,5

мм .

Машины для гидроабразивной резки ко н

кой дугоо браз н о й металлической трубке .

стру кт и в н о

м ало

о тличаются

от

машин

дл я

термической резки . Обычно это машины пор тал ьного

3 . . .5

типа

шир иной

1,5. .. 2,5

м,

длиной

м . Особенность машин заключается в том ,

что глубина регулирования скорости переме

щения

с оста вля ет

2,5 ... 15 000

мм /мин ,

что

намн ого выше , чем у машин для тер м и ч ес ко й

рез ки. М алые скорости требуются для резки материалов бол ьш ой толщины, максимальные

-

для позиционирован ия резаков от одной детали

к др у го й . Машины дл я гидрорезки обладают

более

высокой

кло н е н и я

от

точ н о сть ю . задан н о го

Допускаемые

контура

от

не

более

гидроабразивной

резки

±О , l мм .

:. 4

Машин ы

для

комплектуются

стандартными

устройствами

числового программного управления . При этом ве личина

дискреты

копируемого

контура

долж н а быть минимальной . В целях повышения производительности Рис .

9.56. Схе~13

гидроабраз ивного режущего устройства

машины

дл я

гилроабразивной

к о мп лект оват ь ся

неско лькими

резки

могут

режущими

Глава

610

устройствами . На рис . ройство для

резки

9. ГАЗО ВАЯ

9.58

двумя

СВАРКА, ГАЗОВАЯ , ДУГОВАЯ И ГИДРОРЕЗКА

представлено уст

уступает скорости кислородной и плазменной

гидроабразивными

резки, для повышения эффективности исполь зовани я машин до полн итель но предусмотр ены

головками .

Машины комплектуются столами для ук ладки обрабатываемого материала и сбора от

установ ки

для

плаз м е н ной

рез к и.

Пр и

этом

плазменная резкапри меняется для в ы п ол н ения

работанной воды . В комплект может входить

протяженных контуров, а гидроабразивная

несколько режущих устройств. Учитывая, что

для точной вырезки отверстий в деталях .

скорость

резки

гидроабразивным

способом

9.3.2. ОБЛ АСТИ

ПРИМ ЕНЕНИЯ И ТЕ Х Н И ЧЕС К И Е

ХА РА КТЕ РИСТИ К И ОБОРУДОВ АНИЯ ДЛ Я

ГИДРОАБ РАЗ ИВ НОЙ РЕЗКИ

Гидроабрази в ная судо-

и

резка

машиностроен ии,

мы шл е н ност и,

ис пользуется

текстил ьной

стро ител ьст ве

и

других

в

про отрас

лях п ромышленности.

Основные

преимущества

гидроабразив

ной резки :

обрабатываемый материал не подвер гается термическому возде й стви ю ; процесс

резки


чистотой,

отсутствием пыли и вр ед н ы х выделений газов ; процесс р езк и п р ецизионен, по точно ст и

и качеству пов е рхности

реза о н пр ев ос х о

дит ки сло родную и п л аз ме н н у ю резку; процесс

я вляется

уни версальным ,

он

годится для резки как металлов, так и неметал лов;

обо рудо ван ие может б ыть устано вл е но на машинах для термической рез ки , что дает

возможность Ри с .

9.58. Устро йств о дл я

гидреабраз и вной резки

д ву м я го ловк а ми

9.82. Тех н и чес кие

обеспе чить

раскрой

листо вого

металла на сложные детали при рациональном расходе материала .

ха р актер ист ик и обор удования дл я г ид р о а б р аз и в н о й р езки ГЛ -250/5М

ГЛ -400/3М

Номинальное давление рабочей жидкости , МПа

250

400

Расход воды на выходе, л/мин

5,1

3,0


Число мультипликаторов

1

Коэффици ент мультипликации

14


24 В оздушно е

Мощность электродвигателей, к Вт

32

Габаритные размеры станции, мм

1850

Масса, кг

Раб оч ая зона обработки, м Точность контурной обработки , мм

х

900

х

1750 1100

1200 0,8

х

1,2; 1,5

х

2; 1,5

±0,2

х

3; 1,5 х 6

ГИДРОРЕЗКА . ГИДРОАБРАЗИВНАЯ РЕЗКА

9.83. Ди а п азо н ы

обрабатывае мы х

Скорость гидроабразивно й резки

9.84.

ма териалов по толщ ине

Материал

р а зличны х материа лов

мм

5.. .30

Титан

8. ..80

Алюминий

12. ..200

Бетон

До

300

Гранит

До

150

Органопластик

0,5 .. .15 1,5.. .60

Технические характеристики оборудова

Скорость, м/с

Материалы

Толщина,

Малоуглеродистая сталь

Резина

611

~

Стали

(15 ...30) 10-6

Титан

(15 .. .40) 10-6

Медь

(25 ...45) 10-6

Латун ь , алю мин ий

(30 ... 75) 10-6

Свинец

(150 ... 200) 10-6

Стекло

(150 ... 300) 10-6

~иберглас ,оргстекло

(200 ... 500) 10-6

Керамика

(150 ... 500) 10-6

Рез и н а

(300 .. .600) 10-6

Природный камень

диапазон по толщине

ния для гидроабразивной резки приведены в

резки

табл .9 .82, в ид обрабаты ваемого матер иала и

таБЛ.9 .84 .

различных

(80 .. .500) 10-6 -

в табл.

материало в

9.83,

скорости


в

ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ -

А

А втоматы общего пол ьзов ання

весная голов ка

-

Под

190 -

192

для дуговой сварки тракторного типа для наплав ки тел в р ащен ия подвесные

193

195

191 190

19 242 -

выпрямления

-

252, 254 246,257,259 - Технические характер истики 247 - 250,259 дЛЯ

РДС

194, 195 195 г

и нженерного программного компле кса пр и

п окрытия ми

свар ке

эл е ктр ода м и

70 с

49

Гидререзка

для газовой сварки ручная

205 -

Схемы

нические характеристики вертикал ьной

Тех

207 -

206

216

плавящимся мундштуком рельсового типа

216

207

эл ектр одам и большого сечения

А п п а р ат магиигошагающий

ческая схема

374

208

одноэл ектродные

209 -

Ц и кл перешаги вани я Ато м н ы й вес в е ществ

2 1О -

44 260 608

абраз и в ная 608 - Обл асти применения 61 О - Об орудование 608 - 61 О - Отли чия 608 - Су щн о сть 608 - Технические характеристики оборудования 61 о , 6 11 Гор елка 523 - 530 - ацети леновая 525 - для газов - заменителей ацетилен а 526 - для газопорошковой наплавки 527 - для пай ки , нагрева и очистки поверхности 527 - 530 Горючее для газопламенной обработки 19 Губки сва рочные 395

-

523

контактных машин пневматическая

А п п а р ат ы дЛЯ ЭШС

-

Газы защи т н ы е

Ген ера торы

А п п а р атур а

-

215

Кинемати

Схема работы

21 О -

209

40 Б

Бал лоны

545 -

549 - для

547 -

547 -

Газо

Редукторы

547 -

газопламенной сварки

в Ванна

-

д

Балло н н ые вентили

разрядные посты

химическая

39

С хем ы

для механизированной сварки

для стыково й свар к и рулон о в лент

п роцессо в

246 -

242 - 244

Ал го р и тм

-

Расчетные соотношения

Результаты расчета

245 -

сам о ходн ы е

для рас чета труб радиаторо в

шлаковая

Выпрямители

546

Деф е кт ы стыковой контактной с вар к и

-

302

макроструктуры

303 микроструктуры 303 размеров и формы соединения

Деф екты Э Ш С

155 -

302

Горячие трещины

Поры

157 -

156 -

Х олодные трещины

156 -

Трещины повторного нагрева

рования шва

155

156 -

Форми


Дефо р м а ц и и и н апряжеиия сварочные

Виды

52 52 -

49 -

49 -

Ис кажение фо рмы и раз м еро в

Разделки кром ок

52 -

Конс!рукции

Механ измы в озникновения

50 147

До пу ще н и я

рас про

упрощения

странения те пл от ы

в

теор и и

15

Дуга сварочная

-

сжатая

Ком плекты

-

газопламенной обработки

-

с вар к и и ре зки

16, 17 18

стов

542

Конгакторы

355 - 357

асин хронные эле ктро м агн и тн ы е

-

синхронные

-

синхронные тиристорные

Ко нстру к ц и и

З

96 -

З а щ ита металла газошлаковая

47 -

Массовые

д ол и газов в металле , нап лавленном эл е к

тродами с покрытиями

покрытия

-

49 -

Эл е ктродн ы е

49

от окисления

540

538, 539

Ко м м у н и кации и оборудование рабочих по

Деф о р м а ц ии и персмешени я при Э Ш С и

613

96 - с

сварные

И

96 -

355 - 357

Класс ификация

Проектирование и технол огичность

применением ЭШС

157

Кон стр укц ия унифицированного пневмопри вода

373

К о н трол ь качества

461

355

355

482 - 484

-

металла

-

поверхностей и покрыти й

пайки

482 484 483, 484

Коэ ф ф и ц и е нт ы

И згиб и укорочение балок Изотер м а

57

-

14

Инв ерторы транзисторные

254

-

рДС

219 - 226 - Вн еш н и е хара ктери стики 224 - 226 - Методика оценки 222 - 224 - Номинальный режим 219 221 - Сварочные свойства 222 - Техни ка безоп асности 221, 222 - Э Ш С 198 - инверторные дуго во й сварки 26 1 - 276 Сра внительные

157

перехода эл ем енто в при дуговой сварке

39

И сточни к и п ита ни я

-

расчета нагрева стержней

хар акте р ист и к и

з ару

температуропроводности

КПД нагрева изделий

39

17

Л

Лазеры

-

газовые

436, 437 438 - 440

твердотел ьные

бежных и отеч ест в е н ных

261 - 276 Тен денции развития 261 - 276 - контактных машин 347 - 352 Исто ч н ики теплоты 20 - фотонно-л учевы е 19 - э н ерги и дл я с в ар к и 14 - Требова ния 14 Испытания машинны е с пец иализированные 72 К

Ключи транзисторные сил овые

254

Компле кс ы и л и н и и тех нол ог и ч ес к и е

570, 57 1

м

Маш и ны контактные

344 - 347 - Классифика 344 - 347 - Механиче ская часть 345 - Назначение 346 - П ара метры 346 - Структурная схема 345 Эл ектр и ч ес кая часть 345 - подвесные 372 - ради ального типа 372 М а ш и н ы рельефной сварки 384 - Назначение 384 - Технические х а ра ктер и сти к и 385 ция и обозначение


614 Машины стыковой сварки

ная схема

-

394 -

Конструктив

394


399 - 403 сопротивлением 399

ния

риалов п ортальные

551 553 - 555 556 - 562

На пл а в ка

57

135

Нап р я же ни я в соединениях при ЭШС

кислородной плазменной

и скорости оплавле

305

Н а ко п л е ни е смещений

Машины термической резки л исто в ы х м ате

-

Программное регулирование вто

304 -

ричного напряжения

Н о м ер и потенциал ионизации веществ

магнитокопировальные ш арнирные

138 40

О

566 - 568 -

пере носные

568

Обо рудование для дуговой сварки плавящим

портально-кон сол ьн ы е раскройные

564 - 566

563

фотокоп ировальные

562 572 - профильного проката 575, 576 - труб 572, 573 - Переносны е 573, 574 Машины точ еч н о й свар ки 366 - Внешни й контур 368, 371 - Конструкции и компо новка обм оток 370 - Пневмо привод с ил ы сжатия 372 - Технические характеристи ки 369 - переменного тока прес сового т и п а 366,367 - специ аль ные 382 - Кон структивные схем ы 382 - Схем ы ко мпоно вки 379, 380 - Технические хара ктери сти ки трансформаторов 381 Маш и н ы шовной сварки 386 - 393 - Назначе ние 386 - 391 - Привод вращения 390 Технические хара ктери стики 389, 393 Электродное устрой ст в о 386, 387, 389

ся эл ектродом под флюсом

-

ручной штучными эл ектродам и

Машины термической резки


в защитных газах

179

О бор уд о в ан и е дл я дуговой и эле ктро шл ако в ой сварки

159 -

158 -

Классификация автоматов

Конструктивные схемы гол о в ок ав

томатов

162 - 166 - Технические харак 167 - головок 167 - 173 - установок 174 - 179 О боруд ован и е для ЭШС 196 - кольцевы х швов проволочными элек тродами 198, 199 - крупногабаритных детал ей плавящимся мундштуком 198, 200 - продольных ш вов 197 теристики

О п ер ации и приспособления сварочного про изводства

IО 1

нию ГТ

к образова

П а йка

64

-

оценки

с клонности

-

устранения дефекто в

сталей к образова

ниюХТ6 8

156, 157

-

-

Типы соединений

вольфрама

Н

Нагре в при стыковой сварке

304 -

306 -

304 -

Импульсное

инструментальных

595

477

сталей

и

твердых

477

конструкционных сталей

-

металлов

-

разнородных металлов

Непрерывн ое оплавле

С предварительны м подогре в ом

Флюсы

595 -

479

жаропрочных сплавов

сплавов

оплавление

104

П

53

оценки склонности сталей

ние

180

напряжений , деформа ц и й

и перемещений

-

полуавтоматической и автоматической

О птим изаци я параметров конструкции

Метод ы

-

179 180

-

476

594

пористого вольфрама ( ил и молибдена) с медным сплавом

479 480 - 482

ПРЕДМЕТН ЫЙ УКАЗАТЕЛЬ

-титана

-

-

478

тугоплавких металлов со сталью углероди стых

и

478

615

энергетические и тепловые

П ушки эл ектронно-луч е в ы е

низкол егированных

сталей

476 - чугу на 477 Паяем ость - Определ ение 455

Р

Рампы разрядн ые пере пус кны е

Пер ем ешения

-

из плоскости детали

56

56

теплонасыщения

и

выравнивания


22 451 - 453

Плазмотроны

Пневмоприводы

Редукторы

выпрямителями

188,

189 188

Поля при Э ШС температурные

137

Пост автоматич еской сварки

Типо вая схема

-

158 ности

Функциональные возмож-

362 -

362

Приспособл ения упорные

-

456 -

Прихватки

357 -

Ш кафы управ

359 547 - 549

-

вставные

для поверхностн о й ки сл ородн о й резки

-

для р езки сталей бол ьш их тол щин

536, 537

Процесс проплавления тепловой

металлургические

31

13

термомеханические и механические

13

Процессы при э ше металлургические держания

кремния

148 и

Изменение со

марганца

605, 606

металлов и сплаво в термическая

596 -


597 -

596 -

150


596

металлов плазменно-дуго вая

607, 608

Режимы

-

аргон одуго вой

с в арки

ван ных сталей

128, 129

высоколегиро-

-

воздушно-плазменной резки

-

дуговой с варки руч н о й

-

под фл юсом

607, 608

11О

118 - 123

Режимы и техника

-

стыковой сварки оплавлением

-

стыковой сварки со противлением

-

точ ечной свар ки

298

149 -

Структура шво в и последующая термо

обработк а

бетона и других не м еталл и чес ки х мате риалов

28

Процессы

534

Резка

-

44

термические

535

Сущность процесс а

71, 72

539, 541

уни версальные

-

457, 458

420

стых сталей

руч ны е

530 - 533

-

Проволоки для с варки в СО 2 низкоуглероди

-

Измери

Н аз н аче н и е

362 -

359 - 36 1 -

кисло родные

585

Пробы технологические

-

362 -

для воздушно-дуговой рез к и

397, 398

396

Химический состав

латунные

заданной

26 - 28

-

-

Приводы подачи подвижного зажима

Припои

38

выше

-

с транспортируемым механизмом пода

Прерыватели

пребывания

37

Резаки

инверторными

чи

времени

лени я

117 460, 461

Полуавтоматы

-

количества рас к и сл ителя

Циклограммы

деталей под сварку

с

-

тели парам етр ов


-

взаимодействия элементов в сплавах

Ре гуляторы контактных машин

18 372, 382


-


Пламя газокислородное

-

545, 546

Расч ет

угловые

Периоды

136

448 - 450

Роботы

102, 103

317 - 32 1

299 - 302 294 -


616 С

-

СА П Р в сварочном производстве С б о р ка и сварка кладки

105

-

Формирующие под

117 -

-

элементов со стыковыми швами

12 -

117

Определение

117

12 -

Схема-модель

12, 13 -

взрывом

12

-

Технологические

Тех нология

ностный

Способы

зости

516

493 -

Определение

515 -

-

пр имен ения


488 -

ди ффузионная


490

Выбор режима

-


Технологические схе

496 -

5] 5 - Параметры режима 5]2 - Способы 5]4, 515 - Сущность и области применения 5] 1 - Технологи ческие возможности 5 14 - Технические характеристи ки 511 дуговая в защитных газах 124 дуговая мех анизи ро ванн ая 114 - Качество 1] 6 - Н едостатк и ] 16 - Под флю сом 114 - П ро из вод ител ьност ь 116 Экономичность 115 дутовая ручная 108 Режимы 108, 109 - Сущность 108 клинопрессовая 500 - Параметры 501 Сущность 500 - Технологические воз можности 50 1 - Технологические схе мы 501


механизирован ная

497

плавящ имся

эл е к

132, 133


э л е ктр од о м

в

ин ертных

125, 126

п лавяшимся эл е ктр од о м в инер тн ом га

128

плазменная

Конструкции

406 -


реж и м а

сопл Пара

407 -


408 -

Схемы горелок

406 -

Сущ

518 -

Обо

406, 407

по отбортованным кромкам рудование

513 -

497 -

495 -

н ость

-

Области

495 -

497 -

метры

Тех нологические

117, 118


496 -

421

можности

41 О - 413 -


521 -

м ожности


-

Э н ер гет и ч ес к и е признаки

Сущность

409 -

Облас -

Формирование соедине

магнитно-импульсная

зе

Оборудо ван ие


511 -

-

Технологические по

422 -

422 -

420 -

газах

-

487 - 491 -

487 -

488 - 490 -

Эффект бли

130 - 132 487 -

-

Технико-экономические

на медной подкладке

мы

Поверх


516 -

давлением холодная

Сущ ность

517 -

517, 518 -

в углекислом газе

схемы

-

426 - 434 -

тродом

эффект

517 -

49] -

-


схемы

Параметры режима

515 -

Сущность

494

высокочастотная

ти

495 -


494 -

-


491 -


491 -

-

420 - 435 -


492 -

-

Области примене

ния

С в а р ка

-

29, 30

казатели

Классификация процессов

29. 30 -

л аз ер н ая


та вровых соединений

Режимы

29 - 31 -


IIИЯ

117

-

С в а р ка

контактная

Техноло гия

518, 519 -

519 -

521 -

прокаткой

жима

497 -

499 -

В ыбор параметров ре


ность и области применения мы технологические

-

335 тов

335 -

Схе

331

Группы соединений

Размеры конструктивных эл ем ен

336 -

Режимы

337 - 339

-

стыковая индукционная

-

стыковая сопротивлением

-

497 -

499

раз н отол щ и н н ы х деталей

рельефная

С ущ

500 -

то ч еч н ая

308 -

518

Задача

289 сборки

316 -

Конструирование и подготовка детал е й

31 О -

Основные схемы

готовка

пове рхности

308, 309 деталей

Под

313 -


Прихватка

315 316 тов

-

312 -

У злы

трением

Режимы

возм ожн ости

Технологические схемы

-

ультразвуковая

507 -

гическ ие сх емы шовная

5 1О -

Техноло

-

под флюсом

342 - 344 -

кон тактн ая

эл е ктро н н о-л учевая

414 -

Прием ы

Сушность

280 -

-

медные (латун и и бронзы)

-

обычной и повышенной жаропрочности

280 -

-

Дефекты в применения

-

458 330

Режим ы

416 -

-

в гор изо нтал ь н ом положении

414 -

-

в нижнем положении

-

в потолочном положении

-

металла большой толщины

-

различной протяженности

-

стыковых

-

тонколистового металла

-

угловых

Особен

134 62 -

111 - 113

в вертикальном положении

41 7 152 -

Способы выполнения швов

-

Показатели

С оп р оти вля е м о сть об

62 - 64

113 113

113 113 111 112

111 111

111

Способы

378

-

материалов тепл офизические

15

за ш иты

воздуха

механ и ческих с варн ых соединений

152 -

154 -

328 - 330

325

Свойства

-

75

Услов

раз ован и ю горя чих трещин

Сварочные клеши

хрупкому разрушению

-

пайки

металла

от

вредного

42

455 , 456

Среды

сталей марте нситного класса п роч н ост

-

защитн ы е

н ые

-

защитные газовые

475

т е р м од и н а м и ч е с к и е веществ и

ских соединени й Скручивание балок

хими че-

32

59

Смеси для формовки ч у гунных изделий

Смещения кромок шва

67

медносеребряные

414 -

С по соб ы

61 -

-

74

легки е

Обл асти

Свариваемость м атери алов П онятие

образованию холодных трещин

-

эл ектро шл ак о в ая сталей

151 -

«лам еля р н ы м» трешинам

-

-

Тех н и ка с вар к и

Типы соединений

но сти

-

279! 280 -

41 8 - 420 -

414 -

85

Сопротивляемость

280

41 7, 41 8 -

87

89 - 91

Класси фика ц ия

Кон структивные эл ем е нты

швах

79 -

Сплавы

Графическое изображение

62 -

алюминиевых сп лавов други е

509


86 -

Техн ол о гия

279

ное обозначение

79 - 86 -

Обозначения на чертежах

51О -

Техноло

508 -

79 - 87 -

Методология ис

-

340

эл е ктр ичес кая Определение

279 -

507 -

Режимы

341 -

Ци клограмм ы

-

Соединения сварные

Размеры конструктивных

340 -


-

502 -


гические воз можности

-

471 - 474 465, 466

505

С ущность и при менение

-


следований

504 -

462 -

Влияние на механические свойства

С уш

Техноло

503 -

97

Совместимость материалов с припоями

506 -

505 -

Схем ы ос ц илло гра м м

502 -

Снижение трудоемкости

464 -

Оборудов ание

502 -

Технол огическ ие

гия

детал ей

3 11

503 -

Прим енение ность

собранных

Размеры конструктивных элемен

617

56

584

Стали

323 -

459 43

Использование

-

алитированная

-

коррозионно- стойкие

-

низкоуглеродистые

-

освинцованная

323 - 325

324

324

325

323

влияния

618

ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТ ЕЛЬ оцинкованная

-

323

Трансформаторы

среднеуглеродистые и низколегирован -

- для Э ШС

ные

-

324

с фосфатными покрытиями

Ста н и н ы

324

232 -

395

Источники питания

Режи м ы

146 144 -

144 - Снижение 97

Тр удоем кость гидроприводов

398

централизованного газопитания

У

542

Удал е и ие водорода из металла шва жений и перемещений

14 Те пл оем кость 14,31 Тепл оп р о води о сть 14

вание

474

Т е х ника выполнения ЭШС конструкции

139


мундщтуков

140,141 кольцевых швов

Тех н ол оги я

141, 198

изготов ления

производства

и

сварны х


Конструирование

автоматизация


99,

У сад к а

и

сты ко вой

сварки

подготовка детал е й

поп еречная

-

-

продольная

ацетиленовые

-

алюминия и его сплавов

для

-

588 587

-

587, 588 сплавов 591

для

592

-

594 593

цветных металлов и сплавов

кислородные

136

больших

544 -

536,

тол щи н

Газ и фи катор ы

440 - 448 зажимн ые 395, 396

ограниченности размеров тел

теплоотдачи с поверхности

585 - 594

21 21

ф

593

Т и п ы сварных соединений и виды швов при

ЭШС

металла

У ч ет

пластмасс

цинка

резки

электро н но-лучевые

У стр о йств а

586

свинца

резки

576 - 578

л е ги ро в а н н ых сталей

никеля и его сплавов

543, 544

кислород но-флюсовой

538

589

латуней

меди

55 54, 55

Уста н о в ки

Тех и ол оги я сварки

магниевых

Конструиро

60 - Пластическое деформиро 60 - Термическая обработка 61 Техноло гия и свар ка 59 Узл ы с варочн ых полуавтоматов - Констру к тивные особенности 187 - Технические характеристики 186 - горелки 182 - механ и змы подачи электродной проволоки 184

292

бронз

59 -

Н агре вы и охлаждения н ерав

ван и е

100 Технол ог и я

59 -

номерные

Термообработка материалов и паяных конст

рукций

41

Уме и ь ше н и е св арочных деформ аци й, напря


-

143 -

Конструкции

мун дштука и шарн ирного ползуна

Т

-

145 -

226 -

Техни

Подготовка кромок и размеры швов

Сх е м ы

-

237, 238 характеристики 238 - 241

Требования к оборудо ванию для ЭШС

15, 16 - бесконечной пластины 16 - плоского слоя 16 - полубесконечного тела 16 - стержня 16

-

Мощность дуги

ческие

Схе м ы нагреваемого тела

198 - 205

с механич еск им регулированием

Флюсы

-

45 -

Назначе ние

47 -

Состав

порошко вые для чугуна

46 583 - 585

544


619

Формирование соединения

-

при рел ьефн ой свар ке зация ядра

291 -

маци я рел ье ф а

291 -

п ри

29 1 -

Кристалл и

Пл асти ч ес кая дефор Сжатие деталей

291 -

Форм и р о ван и е ядра точки

стыко вых с пособах

286 -

Осадка

288 -

при точечной и шовной сварке

284 -

286 - 288 -

У стан овка деталей

Кристаллизация

роч н о го тока

ратуры

24 -

Максимальные темпе

25 Э

Э ко н о м и я

286

285 -

284 -

Цикл терм ическ ий

291

сварки

Оплавление

-

ц

Протекание сва

Сжатие детал е й

283

-

времени металла

Эл ектрододержатели

382

Эл е ктр од ы контактных машин

рукции Х

99 97

365, 366 -

363 -

ры эл е ктродо в и рол иков

364 -

с кие характеристики м атер и ал о в

Характеристики точечных машин Ки н ем атически е схемы

376

375, 377 -

Энтальпия Э нтр о п и я

32 32

Конст

Р е к о ме ндуе м ы е разме Техниче

363

С П РА ВО Ч Н ОЕ И ЗДА Н И Е

Николай Павлович Алешин, Георгий Георгиевич Чернышев , Эд у а рд Александрович Гладков и д р .

СВАРКА. РЕЗКА. КОНТРОЛЬ Справочник . В 2-х томах

Том

Лицензия ид

1

N2 05672

от

22.08.01

г.

Редактор АЛ. Лебедева Художественный редактор ТН. Погорелова

Корректоры : мя. Барская, т.и. Масальская , Е.М Нуждина. мс. Рослякова Инженер по компьютерному макетированию Т.А . Сынкова

Сдано в набор

15.02.04. Подп исано

в печать

Бумага офсетная. Гарн итура Тimes

New

02.08.04 . Формат

70 х 100/16 .

Rоmап . Печать офсетная .

Усл , печ ..1 . Тираж

50.7 . Уч-изд. л . 52.00 . 3000 ЭКЗ. Заказ 10497

ОДА «И здательство « М а ш и н острое н и е».

107076.

Москва. Стромынский пер .• 4

Оригинал-макет подготовлен в издательско-полиграфическом иентре Тамбовекого государственного технического университета.

392032.г . Тамбов.ул . Мичуринская. 112 .к .201 Отпечатано в полном соответстви и с качеством представленного оригинал-макета в ГУП П ПП «Типограф ия «Наука » РДН

121099 ,

г. Москва , Ш уб и н с к и й пер .,

6

Сварка. Резка. Контроль: Справочник. В 2-х томах

2

2)

2

2

2)

2

2)

2

2

2

2

2)

2

2)

2)

2

2)

2

2

(2)

2

2

2

2)

2)

2

Vampirhölle (2 of 2)

2 - Герой - 2

Wolfsgesang (2 of 2)

Mordgelüste (2 of 2)

Сварка. Резка. Контроль: Справочник. В 2-х томах

2

2)

2

2

2)

2

2)

2

2

2

2

2)

2

2)

2)

2

2)

2

2

(2)

2

2

2

2)

2)

2

Vampirhölle (2 of 2)

2 - Герой - 2

Wolfsgesang (2 of 2)

Mordgelüste (2 of 2)

Recommend Documents