Николаев Г.А. и др.Сварка в машиностроении - файл n1.doc

Николаев Г.А. и др.Сварка в машиностроении

Доступные файлы (1):

n1.doc

25957kb.

15.02.2014 14:49

скачать

n1.doc

Глава 4

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ СВАРКИ И НАПЛАВКИ БЕЗ ВНЕШНЕЙ ЗАЩИТЫ ДУГИ И ПОД ФЛЮСОМ

ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О СВАРКЕ И ПРИМЕНЯЕМОМ ОБОРУДОВАНИИ

Способами сварки без внешней защиты дуги (незащищенной дугой) и сваркой под флюсом в народном хозяйстве страны выполняется наибольший объем сва­рочных и наплавочных работ. В понятие сварка (наплавка) без внешней защиты дуги включаются ручная дуговая сварка (наплавка), механизированные способы сварки (наплавки) легированной электродной проволокой открытой дугой, т. е. без внешней газовой защиты, а также способ сварки (наплавки) порошковой проволокой с внутренней защитой. Под сваркой (наплавкой) под флюсом пони­мается сварка (наплавка), при которой дуга горит под слоем сварочного флюса.

Сварка (наплавка) без внешней защиты дуги может быть ручной, полуавтома­тической и автоматической, а сварка под флюсом— полуавтоматическая и авто­матическая. Различаются эти способы лишь степенью механизации отдельных операций.

' При ручной сварке подачу электрода в зону дуги и передвижение его вдоль свариваемого соединения производят вручную. При полуавтоматической сварке механизирована только подача электрода, а перемещение его вдоль шва и не­которые другие операции не механизированы. Наиболее распространенным спо­собом полуавтоматической сварки является сварка тонкой электродной проволо­кой диаметром 2 мм и менее, которая подается в зону сварки по гибкому шлангу.

При автоматической сварке механизированы все основные рабочие движения и операции: возбуждение и поддержание горения дуги, подача электрода, пере­мещение электрода вдоль свариваемых кромок со скоростью сварки, защита дуги и сварочной ванны от воздействия воздуха (по необходимости), колебательные движения электрода (по необходимое!и), прекращение процесса сварки и за­варка кратера в конце шва и пр. В связи с этим различают инструмент и при­способления для ручной сварки, сварочный полуавтомат или автомат, станок и установку для полуавтоматической или автоматической сварки.

Термины полуавтоматическая и автоматическая сварка и соответственно полуавтомат и автомат несколько условны и не указывают, например, на то, что сварочный автомат работает без участия человека, как это понимается в машино­строении. В то же время, определение сварочные станки-автоматы соответствует принятому в машиностроении понятию станок-автомат как агрегат, работающий по автоматическому циклу.

Термин сварочный аппарат для дуговой сварки объединяет понятия свароч­ный полуавтомат и сварочный автомат (самоходная или подвесная головка).

Сварочной головкой называют механизм, подающий электрод, возбужда­ющий и поддерживающий горение дуги, а также прекращающий процесс сварки. Закрепляемая неподвижно сварочная головка называется подвесной. Если в кон­струкции сварочной головки предусмотрен механизм для ее перемещения вдоль изделия, головка называется самоходной. Головка может перемещаться по спе­циальному пути или непосредственно по свариваемому изделию.

Переносные дуговые сварочные аппараты, движущиеся на самоходной те­лежке во время сварки непосредственно по свариваемому изделию либо по напра­вляющей линейке, укладываемой на изделие параллельно шву, называются сварочными тракторами.

Классификация оборудования 12?

Сварочной установкой (станом, станком) называется комплекс, в состав которого входит следующее оборудование: а) электросварочное — сварочный аппарат, источник сварочного тока, аппаратура регулирования и контроля сварочного процесса; б) механическое — устройства и мехаяизмы для крещения сварочного аппарата и движения его или изделия в заданном направлении, уст­ройства для размещения и перемещения сварщиков, а также аппаратура контроля и регулирования; в¹* вспомогательное—флюсовая я газовая аппаратура, тако-подводы, устройства и механизмы для зачистки места под сварку, устройства и механизмы для очистки шва и прилегающей зоны изделия от шлаковой корки н брызг металла, устройства для очистки зоны обслуживания от пыли и вредных газов.

Четкое разграничение в определениях сварочной установки и сварочного станка отсутствует. Станком называют комплекс перечисленного оборудования, основные части которого объединены станиной. Станами называют установки для сварки крупных изделий в массовом производстве (трубосварочные станы, карто-сварочные станы 1.

Ручная дуговая сварка без внешней защиты дуги обеспечивает хорошее качество сварных соединений и поэтому широко применяется .для изготовления различных конструкций из стали и цветных металлов и их сшивов* а также при выполнении ремонтных работ. К недостаткам данного способа сварки относятся его сравнительно низкая производительность и зависимость качества сварного соединения от квалификации сварщика. Существенным недостатком является также необходимость частой замены электродов, которая кроме потери рабочего времени может повлечь возникновение в сварном шве дефекта. Поэтому важной проблемой является максимальная механизация и автоматизация дуговой сварки.

Для полуавтоматической сварки без внешней защиты дуги и под флюсом со свободным формированием шва применяют шланговые полуавтоматы с различ­ными держателями, специализированные аппараты для сварки точечных соеди­нений, пистолеты для приварки шпилек, эяектрозакдеяочншш и др.

Для автоматической сварки без внешней защиты дуги и под флюсом со сво­бодным формированием шва применяют одвоалектродше и многоэлекгродные подвесные и самоходные сварочные головки, сварочные тракторы и различные специализированные аппараты.

Для одноэлектродной и многдалектродиой сварки без внешней защиты дуги и под флюсом с принудительным формированием шва применяют различные специализированные безрельсовые и рельсовые аппараты.

Сварку без внешней защиты дуги угольным электродом выполняют вручную и в редких случаях с помощью специальных полуавтоматов и автоматов.

Эффективность применения механизированной сварки зависит от совершен­ства сварочного оборудования и аппаратуры, для развития которых рекомен» дуется обеспечить: а) максимальную механизацию и автоматизацию технологи» ческого цикла сварки; б) комплексную механизацию сварочных работ; в) макси­мальную производительность и эффективность сварки, в :гом числе применение сварки одного или нескольких швов одновременно несколькими головками (так называемая многоголовочная сварка); г) применение программного управления для автоматизации сварочных операций; д) унификацию и агрегатирование; е) соблюдение эргономических и эстетических требований к оборудованию.

КЛАССИФИКАЦИЯ ОБОРУДОВАНИЯ

Современные аппараты для дуговой сварки и наплавки без внешней защиты дуга и под флюсом можно классифицировать по основным признакам.

1. 
   По способу подачи электродной проволоки ^ГОСТ8213—75) с независимой
   от напряжения на дуге подачей с саморегулированием, с зависимой от наяряже-
   ния на дуге подачей.
   
2. 
   По степени механизации сварочного процесса: а) полуавтоматы; в) ав»
   томаты.
   

128 Оборудование для сварки и наплавки

3. 
   По конструктивно-компоновочным признакам: 1) полуавтоматы (шланго­
   вые, прочие); 2) автоматы (подвесные головки, самоходные головки); в) трак­
   торы фельсовые, безрельсовые).
   
4. 
   По степени йпециализации: а) универсальные; б) специализированные.
   
5. 
   По способу формирования металла шва: а) для сварки со свободным фор­
   мированием шва (как правило, в нижнем положении); б) для сварки с принуди­
   тельным формированием шва (как правило, на вертикальной, наклонной и криво­
   линейной поверхностям).
   
6. 
   По виду электрода (ГОСТ 19521—74): 1) для сварки плавящимся электро­
   дом: а) штучным электродом; б) ленточным электродом; в) проволочным электро­
   дом; 2) для сварки неплавящимся электродом: а) без присадочного металла;
   б) с присадочным металлом.
   
7. 
   По числу дуг с раздельным питанием тока (ГОСТ 19521—74): однодуговые;
   двухдуговые; многодуговые.
   
8. 
   По числу электродов с общим подводом сварочного тока (ГОСТ 19521—74):
   одноэлектродные, двухэлектродные, многоадектродные.
   

Сварочные станки и установки для дуговой сварки и наплавки без внешней защиты дуги и под флюсом могут быть разделены на группы.

1. 
   По типам свариваемых или наплавляемых изделий: а) станки и установки
   для сварки или наплавки плоскостных секций; б) ста«ки и установки для сварки
   или наплавки балок или других изделий, имеющих один или несколько парал­
   лельных между собой швов; в) станки и установки для сварки или' наплавки
   цилиндрических сосудов и других изделий, имеющих круговые, а часто и прямо­
   линейные швы; г^ специализированные станки и установки, предназначенные для
   сварки или наплавки однотипных изделий в массовом производстве.
   
2. 
   По геометрической форме линии сварного шва или наплавляемой поверх­
   ности: а) станки и установки для сварки или наплавки прямолинейных швов;
   б) станки и установки для сварки или наплавки круговых швов; в) станки и уста­
   новки для сварки или наплавки швов сложной формы.
   
3. 
   По степени специализации: а) станки и установки универсальные; б) станки
   и установки специализированные; в) станки и установки специальные
   

Аппараты, станки и установки для сварки и наплавки без внешней защиты дуги и под флюсом в зависимости от размеров и массы аппаратов, станков и уста­новок, а также свариваемых изделий делят на аппараты (легкие, средние и тяже­лые), станки и установки (малых, средних и больших габаритов)

РАБОЧЕЕ МЕСТО, ИНСТРУМЕНТ

И ЗАЩИТНЫЕ ПРИСПОСОБЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОСВАРЩИКА

РУЧНОЙ ДУГОВОЙ СВАРКИ

Элементы оборудования рабочего места в стационарных и монтажных условиях. Увеличение производительности труда электросварщика и повышение качества сварки зависит от условий, в которых производятся сварочные работы, т. е. от того, насколько правильно организовано рабочее место сварщика (сварочный пост).

В зависимости от выполняемой работы, габаритов свариваемых изделий и характера производства рабочее место сварщика может быть расположено непосредственно у свариваемого изделия или в специальных кабинах. Рабочее место сварщика непосредственно у свариваемого изделия организуют при сварке изделий больших размеров. Это, как правило, передвижное рабочее место (сва­рочный пост), огражденное переносными рабочими щитами. Рабочее место (сва­рочный пост) в специальных кабинах оборудуют на постоянных местах при сварке изделий небольших габаритов.

Переносные рабочие щиты и кабины для сварщиков, кроме других функций, служат для защиты рядом работающих сварщиков и других рабочих от излучений электрической дуги.

Кабина для одного сварщика имеет размеры 2 X 2 м или 2 X 2,5 м и высоту не менее 2 м. Для улучшения вентиляции в кабине стены ее не доводят до пола на 200—250 мм. Каркас кабины делают из металла, а стены изготовляют из раз­личных огнестойких материалов и иногда из фанеры. Дверной проем кабины закрывают брезентовым занавесом, подвешенным на кольцах. Полы в кабинах делают из огнеупорных материалов: кирпича, бетона и пр. Окрашивают кабины в светлые тона. В кабине устанавливают следующее оборудование: источник питания {при отсутствии централизованной разводки тока); металлический стол сварщпка; стул для сварщика с подъемным винтовым сиденьем; ящик для элек­тродов; ящик для инструмента; стеллажи для деталей и готовых изделий; электро­печь для прокалки электродов (устанавливают на заводах, на которых отсут­ствуют электродные цеха); сетевой закрытый рубильник.



При сварке в кабинах на постоянном токе с питанием от генератора постоян­ного тока для улучшения обслуживания генератор желательно устанавливать за пределами кабины. При питании сварочных постов от многопостовой машины или нескольких параллельно соединенных генераторов источники питания также устанавливают за пределами кабин в специальном помещении.

На рис. 1 показана сварочная кабина для дуговой сварки изделий неболь­ших размеров и примерное размещение в ней оборудования.

Металлический стол сварщика изготовляют высотой 500—700 мм. В случае массовой сборки и сварки деталей в кабине вместо обычного устанавливают пово­ротный стол с перегородкой посередине, а также дополнительный стул для свар­щика. В то время как на одной половине стола сварщик производит сварку^ на другой — сборщик собирает детали под сварку. При сварке деталей с круго­выми швами или сложной конфигурации в кабине устанавливают кантователь или манипулятор. Вентиляция кабины осуществляется местным отсосом. При этом наибольшую опасность для здоровья сварщиков представляют пыль и газы, которые выделяются в процессе сварки.

Эффективность местного отсоса вредных примесей из зоны дыхания сварщика определяется правильным выбором вентилятора, максимальным приближением вытяжных панелей к месту горения дуги и уменьшением излишних подсосов воздуха путем максимального закрытия места сварки.

5 Под ред. Ю. Н. Зорина

Лучшим рабочим столом сварщика является стол е решеткой и вытяжкой газов и пыли в сторону или вниз. Рекомендуются столы ССН-1, ССН-2 и ССН-3 со стулом.

Стол ССН-1 (рис. 2) неповоротный; предназначен для установки на нем деталей и узлов малых и средних размеров при сварке деталей массой не более 60 кг. Стол ССН-2 является вариантом описанного выше стола ССН-1. В нем отсутствует вентилятор. Газоотсос обеспечивается путем подсоединения стола



к общецеховой вытяжной системе. Стол ССН-3 по сравнению со столом ССН-1 имеет большие размеры верхней части панели стола и позволяет устанавливать на кем детали и узлы массой не более 80 кг. Столы ССН-1, ССН-2 и ССН-3 не требуют фундамента и устанавливаются непосредственно на пол,

Техническая характеристика столов ССН приведена в табл, 1.

Для местных газоотсосов применяют специальные фильтры-поглотители. Фильтры позволяют поглощать вредные газы и пыль и возвращать в окружа­ющую среду очищенный воздух. В качестве фильтрующего мчтериала применяют ткань ФПГ!-15, обладающую высокой поглощающей способиостью. За рубежом подобные фильтры изготовляют из бумаги.

При работе сварщика в кабинах, на сберочиых площадках (в цехах или вне их), в условиях монтажа различных объектов и особенно внутри емкостей главное внимание необходимо обращать на электробезопасность, строго соблюдая дей­ствующие нормы и правила заземления сварочных трансформаторов, дросселей, корпусов рубильников, сварочных столов и пр., а также выполнять все другие требования техники безопасности для данных работ.

Рабочее место сварщика в условиях монтажа должно быть защищено от дождя, снега и ветра, а также ограждено переносными щитами или ширмами. Находящуюся на площадках сварочную аппаратуру также необходимо защи­щать от дождя и снега. Все участки, где производятся сварочные работы в ста»








mioiiapi-bix или монтажных условиях должны хорошо освещаться дневным или искусственным светом.

Инструмент электросварщика. Электрододержатель является основным ра-бочпм инструментом сварщика-ручника. Конструктивное исполнение электродо-держачеля в значительной мере определяет удобство работы и влияет на произ-

экономия электроэнергии и примерно на 10% сокращается расход электродов. При безогарковой сварке электрод сплавляется почти полностью, это достигается за счет того, что он обмазывается на всю длину и приваривается концом к элек-трододержателю (рис, 4).



ния между фаза.\ш> подведенными к разным губкам злектрододержателя. На рис. 5 представлен электрододержатоль с двумя контактами {изолированными друг от друга), предназначенный для трехфазной сварки двумя параллельными электродами.



Электрододержатели ЭП (рис. 6) пассатижного типа предназначены для сварки и наплавки швов во всех пространственных положениях на токах до 250 А (ЭП-2) и до 500 А (ЭП-3). Электрод зажат между токоподводящей губкой 5 и рычагом 3. Усилие зажима электрода создается пружиной 2, защищенной пласт­массовыми колпачками 1. Удаление огарка из электрододержателя и замена его новым электродом производится нажатием на рычаг 3. Электрическое контактное



соединение сварочного кабеля с электрододержателем осуществляется путем заклинивания его между конусом 7 нижней губки и корпусом 6 резьбовой втулки. Такое соединение обеспечивает надежный контакт между кабелем и электродо­держателем. Кроме того, это соединение разъемное и поэтому позволяет быстро отсоединять и присоединять сварочный кабель.

Изоляция электрододержателей осуществляется теплостойкими пластмассо­выми деталями 4. Техническая характеристика электрододержателей ЭП при­ведена в табл. 2.

Электрододержатели ЭД пассатижного типа (рис. 7) имеют го же назна­чение, что и электроде держа гели типа ЭП; предназначены для сварки и наплавки швов но всех пространственных положениях на токах до 125 А (ЭД-125), до 315 А (ЭД-315) и до 500 А (ЭД-500). Удаление огарка из электрододержателя и замену

его новым электродом выполняют так же, как в электрододержателях ЗП. Сва­рочный кабель соединяют с электрододержателем с помощью кабельного наконеч­ника. Электрододержатели изолированы теплостойкими пластмассовыми дета­лями. Техническая характеристика электрододержателей ЭД приведена в гябл. 2. Электрододержатели ЭР (рис. 8) с рычажным зажимом предназначены для сварки и наплавки швов в нижнем и вертикальном положениях на токах до 300 А (ЭР-1) и до 500 А (ЭР-2). Электрод зажимается под углом 70° к продольной оси электрододержателя между токоподводящим наконечником 2 и рычагом / с по­мощью толкателя 3, перемещаемого в осевом направлении при вращении руко­ятки 4, Изоляция электрододержателей осуществлена с помощью теплостойких



пластмассовых деталей. Техническая характеристика электрододержатглей ЭР приведена в табл. 2.

Электрододержатели ЭВ (рис. 9) винтового типа предназначены для сварки и наплавки в нижнем и вертикальном положениях на токах до 125 А (ЭВ-4); до 315 А (ЭВ-3) и до 500 А (ЭВ-2). Электрод зажимается под углом 70° к продоль­ной оси электрододержателя между ползуном 2 и токоподводом 3. Эленродо-держатели изолированы с помощью теплостойких пластмассовых деталей: кол­пачка /, накладки 4 и рукоятки 6. Соединение сварочного кабеля с электродо-дсржателем неразъемное; оно выполняется путем опрессовки кабеля в тпко-подзоде 3.

Для рассматриваемых электрододержателей характерным является введение и конструкцию специальной детали — радиатора 5, предназначенного для пред­отвращения перегрева рукоятки электрододержателя. Техническая характери­стика электрододержателей ЭВ приведена в мол. 2.

Электрододержатели ЭДС (рис. 10) зощелочкого типа предназначены для сварки и наплавки в нижнем и вертикальном положениях на токах до 125А (ЭДС-125) и до 315 А (ЭДС-315), Особенностью электрододержателей ЭДС яв­ляется то, что устройство для крепления электродов снабжено поворотной втул­кой с фигурными выступами, которая вращаясь вместе с муфтой 1 воздействует на прижимной стержень 2. Поворачивая муфту / в любую сторону, можно за­жимать электрод и освобождать его огарок. Это упрощает эксплуатацию электро­додержателя, и специальные навыки сварщику не требуются. Сварочный кабель прикрепляется к электроде держателям с помощью специальных винтов.

Техническая характеристика электрододержателей ЭДС приведена в табл. 2.

Электрододержатели для угольных электродов различаются по конструкции. В качестве примера на рис. 11 показан электрододержатель с успокоительным соленоидом для предотвращения блуждания дуги. Соленоид состоит из несколь­ких витков медной водоохлаждаемой трубки. Один его конец зажимается в элек-трододержателе, а па другом — крепится электрод.

Стальные щетки служат для очистки места сварки от ржавчины и грязи до начала сварки и для очистки сварного шва после сварки. Щетки бывают разной конструкции и формы.

Молоток, один конец которого выполнен в форме зубила, служит для от­бивки шлака со шва; другой конец молотка тупой; служит для работы G зубилом и нанесения удара по клейму.

Зубило применяют для зачистки сварного шва, подрубки его наплывов, зачистки мест около шва от брызг, отбивки шлака со шва и др.

it ./ -. __. _

Наборы инструмента для сварщика марки ЭНИ-300 при­меняют для сварки на токах до 300 Л, марки ' ЭНИ-500 — для сварки на токах до 500 А. Все инструменты, входящие в набор, разделены на две группы а) спе­циальный инструмент (электро­додержатель, соединительная муфта, клемма заземления, щет­ка-зубило, запасные части к электрододержателю); б) слесар-но-монтажный инструмент (от-

вертка с диэлектрической ручкой, плоскогубцы комбинированные, ручка диэлектрическая, ключ разводной, клеймо сварщика, молоток).

Комбинированный инструмент — шлакоотделитель ШЗ-1 предназначен для отбивки шлака и зачистки сварных швов. Щетка для зачистки швов легко сни­мается при замене ее новой; при отбивке шлака можно легко менять положение лезвия зубильного инструмента, устанавливая его параллельно или перпенди­кулярно к продольной оси шва. Недостатком этого инструмента является не­которая громоздкость и отсутствие заостренного конца, позволяющего отбивать шлак й углубленных местах сварного шва.

Зубильный шлакоотделитель состоит из зубильного лезвия и металлического стержня, заканчивающегося резиновой ручкой. Наличие резиновой ручки сни­жает нагрузку на руку.

Переносные машинки, снабженные наждачным кругом или проволочной щеткой, служат для механической зачистки сварных швов.

Пневматические молотки с зубилами применяют для механической зачистки сварных швов.

Шаблоны сварщики используют для измерения конструктивных элементов свариваемых деталей и швов сварных соединении.

В качестве примера на рис. 12 представлены схемы применения шаблонов ШС-2 в различных случаях.

Стальное клеймо служит для клеймения швов. Имеет цифру или букву, присвоенную сварщику, что позволяет установить его личную ответственность за качество сварки.

Защитные приспособления. Щитки и маски (шлемы) (рис. 13) служат для предохранения лица и глаз от брызг расплавленного металла, искр и излучений. Во время работы сварщик щиток держит в руке, а маску надевает на голову. Щитки и маски изготовляют из легкого изолирующего негорючего материала, например из листовой фибры. Щиток и маска имеют смотровое окошко со свето­фильтром из специального цветного защитного стекла, которое задерживает опас­ные излучения дуги. Снаружи дорогое цветное стекло защищено сменным обыч­ным (оконным) стеклом для защиты светофильтра от брызг металла. Габаритные

размеры щитков