Ручная дуговая сварка, электроды и оборудование

ТОЛЬЯТТИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА № 1

по технологии металлов о конструкционным материалам

Тема: Ручная дуговая сварка, электроды и оборудование.

студента 4 курса

2004 год

1. Сварочное производство

a) оборудование и электроды для ручной дуговой сварки

Технологические процессы сварки занимают ведущее место при производстве изделий, поскольку с их помощью изготавливают почти 70 % всех деталей.

Большое разнообразие форм и размеров деталей обусловливает необходимость применения в производстве разных видов сварки.

Ручную дуговую сварку выполняют, как правило, металлическими электродами при питании дуги постоянным или переменным током. Электрическая дуга постоянного тока более стабильна, кроме того, эту сварку можно проводить при прямой или обратной полярности, присоединяя в первом случае к детали плюс источника энергии, а к электроду — минус, а в другом случае — наоборот.

Обратная полярность позволяет уменьшить глубину проплавления детали, поскольку на положительном электроде выделяется тепла на 20 % больше, нежели на отрицательном. Поэтому детали толщиной менее 3 мм необходимо сваривать постоянным током обратной полярности, чтобы избежать прожогов.

Источниками постоянного тока при ручной сварке являются преобразователи, выпрямители и агрегаты (табл. 2—4).

Источниками переменного тока при ручной сварке являются - сварочные трансформаторы (табл. 5).

Таблица 2. Технические характеристики сварочных преобразователей

Параметр ПСО-ЗОО-З ПСО500 ПСГ-500 ПСУ-500 ПС- 1000

Номинальная сила сварочного тока, А 300 500 500 500 1000

Границы регулирования силы сварочного, тока, А 100—300 65—500 60—500 60—50.0 300—1000

Номинальное напряжение, В 32 40 40 40 45

Номинальная мощность генератора, кВт 9,6 20 .20 20 45

Электродвигатель : мощность, кВт 14 28 30 30 55

частота вращения, об/мин 1450 2930 2930 2930 1450

Внешняя вольт-амперная характеристика Крутопадающая Крутопадающая Жесткая Жесткая или падающая при соответственном соединении обмоток Падающая

Таблица 3. Технические характеристики сварочных выпрямителей с жесткой внешней вольт-амперной характеристикой

Параметр ВС-ЗОО ВС-600 всж-зоз ВДГ-302 ВДГ-601 ВДУ-504 ВДУ-1001 ВДУ-1601 ВКСМ-1001

Номинальная сила сварочного тока, А 300 600 315 315 630' 500 1000 1600 1000

Границы регулирования силы сварочного тока, А

30—300 100—600 50—315 100—315 100—630 70—500 300—1000 500—1600 300—1000

Рабочее напряжение, В

20—40 20—40 32 16—38 18—66 18—50 24—66 26—66 70

Потребляемая мощность, кВт 17 35 20 19 67 40 105 165 76

кпд, % 70 75 76 .75 82 82 83 84 86

Напряжение без нагрузки, В 20—40 20—40 18—50 30—55 66 80 100 100 70

Таблица 4. Технические характеристики сварочных агрегатов

Параметр АСБ-ЗОО-7 АДВ-306 АДД-ЗОЗ АСД-З-1 АСДП-500Г-ЗМ

Рабочее напряжение, В Границы регулирования силы тока, А

Двигатель:

тип мощность, кВт Внешняя вольт-амперная характеристика

32

100-300

ГАЗ-320

23,58

Крутопадающая 32

15-300

ГАЗ-320Б

23,58

Крутопадающая 32

100-300

Д-37М

29,44

Крутопадающая 40

120—500

ЯАЗ-М69-204Г 47,16

Падающая 55

600

ЯАЗ-М204Г 47,16 Жесткая

Таблица 5. Технические характеристики сварочных трансформаторов

Параметр ТСП-2 ТС-300 ТД-ЗОО СТН-450 СТШ-500 ТСД-1000

Напряжение, В: сети питания рабочее без нагрузки Границы регулирования силы сварочного тока, А

Номинальная мощность, кВт

380/220

30

62

90-300

19,4

380/220

30

63

30-385

20

380/220

30

75

60-400

19,4

380/220

30

80

80-800

40

380/220

30

60

145-650

33

380/220

42

71

400-1200

78

Примечание. Внешняя вольт-амперная характеристика всех сварочных трансформаторов — падающая.

При изготовлении деталей дуговой сваркой возникают следующие нежелательные последствия: окисляется металл, поглощается азот, выгорают легирующие добавки, происходят объемные и структурные превращения, что приводит к короблению деталей, нарушению термической обработки и снижению твердости. Окисление металла понижает механические свойства и пластичность наплавленных или сваренных участков. Поглощение азота за счет образования нитрида железа, марганца и других элементов увеличивает прочность сварного шва, однако резко уменьшает его пластичность.

Для уменьшения отрицательного влияния рассмотренных явлений на изготавливаемые детали сварку или наплавку выполняют электродами с обмазкой. При выборе электродов необходимо учитывать их назначение. Если электроды применяют для сварки деталей из конструкционных сталей, их выбирают исходя из условий максимального приближения качества и свойств материала шва к металлу изготавливаемой детали, чтобы твердость была одинаковой на всех участках. При сварки деталей из легированных сталей основным критерием является твердость наплавленного слоя и износостойкость.

Электроды для сварки обозначают буквой «Э» и двумя цифрами, например Э-42. Цифры после буквы свидетельствуют о прочности шва на разрыв.

Электроды для наплавки обозначают двумя буквами «ЭН» и цифрами, показывающими гарантированную твердость наплавленного слоя. Наплавочные электроды специального назначения обозначают тремя буквами. Например, электрод типа ЭНР-62 расшифровывается так: электрод для наплавки режущего инструмента обеспечивает твердость слоя НКСэ 63.

Каждому типу электрода может соответствовать несколько марок обмазки. Обмазки электродов по составу подразделяют: на руднокислые — Р, рутиловые — Т, фтористо-кальциевые — Ф, органические — О. Наибольшее распространение в получили группы Р, Т и Ф. К группе Р относятся электроды ОММ-5, ЦМ-7, ЦМ-8; к группе Т — ЦМ-9, ОЗС-6, АНО-3; к группе Ф — УОНИ-13/45, УОНИ-13/55, УОНИ-13/65. Марки, типы электродов и их назначение приведены в табл. 6.

Таблица 6. Электроды для ручной дуговой сварки и наплавки

Электрод Твердость поверхности НВ (HRCэ) после Область применения

Марка Тип наплавки закалки

ОММ-5 Э-42 120—140 - Сварка и наплавка малоуглеродистых сталей

ОМА-2 Э-42 120—140 -

ЦМ-7 Э-42 120—140 - Наплавка поверхностей, которые не требуют высокой твердости

УОНИ- 13/45 Э-45 140—200

УОНИ- 13/55 Э-55 140—210 -

ОЗН-300 ЭН-15ГЗ-25 250—300 250—300 Наплавка деталей, работающих в условиях

высокого контактного напряжения и ударного нагружения

ОЗН-400 ЭН-20Г4-40 370—430 -

ОМГ ЭН-70Х 11-25 250—320 - Наплавка деталей из стали 110Г13Л, работающих в условиях интенсивного абразив- ного ковшей экскаваторов и т. д.)изнашивания (звенья гусениц, зубья

ОМГ-Н ЭН-70Х1ШЗ-25 250—310 -

ЦН-5 ЭН-60М ЭН-25Х 12-40 ЭН-60Х2СМ-50 (41,5) (51,5) (50) (61) Наплавка деталей, быстроизнашивающихся и требующих механической обработки ре-

жущим инструментом после наплавки (валы, оси, штампы и т. д.)

ЦШ-1 ЭН-ЗОХЗВ8 (41,5 после отжига) (55)

Т-590 Т-620

ВКН/ЛИВТ ЭН-УЗОХ25РС2Г-60 ЭН-УЗОХ25Р2 С2ТГ-55 (56—60) (59—63) (57—61) - Наплавка деталей, работающих в условиях интенсивного абразивного изнашивания (ножи дорожных машин)

Порошковые электроды изготовляют из порошковой проволоки. На стержень могут быть нанесены покрытия (30—35 % массы стержня), состоящие из феррохрома, ферротитана, феррованадия и других компонентов. Твердость слоя, наплавленного электродами ПЭ-6ХЗВ10, после закалки 64—65 НКСЭ. Порошковые электроды с наполнителями из доменного ферромарганца и У35Х717 образуют металлопокрытия высокой твердости (51,5—57 НКСЭ) и износостойкости.

Рис. 4. Зависимость диаметра электрода от толщины свариваемых деталей

Диаметр электрода выбирают в зависимости от толщины свариваемых деталей и размещения сварного шва в пространстве. При потолочной сварке применяют электроды диаметром около 4 мм, при вертикальной — до 5 мм. При сварке деталей толщиной до 4 мм диаметр электрода должен равняться толщине деталей. В других случаях для высококачественной сварки диаметр электрода можно определить, используя график, представленный на рис. 4. Сила сварочного тока зависит от допустимой плотности тока (10—20 А/мм2) и диаметра электрода. При диаметре электродов 3— 6 мм силу тока (А) определяют по формуле

I == md,

где m — коэффициент (m