01.02.2023  Гр.510

ЭКСПЛУАТАЦИЯ И ТО С/Х МАШИН

Тема: Ведущие мосты тракторов

Цель: изучить данную тему, составить краткий конспект

На колесных тракторах установлено два ведущих моста: передний и задний. Оба моста, за исключением корпусов, имеют одинаковую конструкцию. Каждый ведущий мост (рис. 98) состоит из корпуса, главной передачи и дифференциала. Главные передачи переднего и заднего мостов взаимозаменяемы. В главную передачу входит пара спирально-конических шестерен. Ведущая шестерня изготовлена заодно с валом, который опирается на два конических роликовых подшипника, установленных в стакане 15.

Последний находится в корпусе главной передачи и прикреплен к нему болтами, ввернутыми во фланец стакана. В резьбовые отверстия фланца стакана ввернуты болты-съемники, используемые для выпрессовки стакана. Под фланцем стакана расположены прокладки, необходимые для перемещения ведущей шестерни при регулировке ее нормального зацепления с ведомой шестерней. Прокладки под внутренней обоймой переднего подшипника используются для регулировки зазоров в подшипниках. На шлицевой конец вала ведущей шестерни надет фланец 17, присоединяемый к вилке карданного вала. Ведомая шестерня закреплена болтами на фланце корпуса дифференциала.

Дифференциал состоит из корпуса 8, четырех сателлитов 7 и двух полуосевых конических шестерен 9. Корпус дифференциала представляет собой две половины, стянутые болтами и опирающиеся на конические подшипники 11, установленные в гнезда корпуса главной передачи. С наружной стороны в гнезда ввернуты гайки 12, которыми регулируют зазоры в конических подшипниках и между зубьями шестерен главной передачи.

Сверху к корпусу переднего моста с двух сторон приварены накладки, к которым крепят рессоры. Вращающиеся детали ведущих мостов смазывают трансмиссионным автотракторным маслом. На корпусах обоих мостов расположены заливное, контрольное и сливное отверстия с пробками. Оба моста снабжены сапунами 3.

В отличие от изучаемых автомобилей трансмиссия всех тракторов снабжена конечными передачами. У колесного трактора конечные передачи называют колесными редукторами.

Колесные редукторы (, выполняя роль привода ведущих колес, увеличивают на последней ступени их крутящий момент. В сборе они представляют собой редукторы планетарного типа, состоящие из ведущей солнечной шестерни 2, трех сателлитов 4, водила 5, неподвижной эпициклической шестерни 6 и корпуса 7.

Солнечная шестерня установлена на шлицах полуоси и закреплена гайкой.

Другой шлицевый конец полуоси входит в отверстие полуосевой шестерни дифференциала. Цилиндрические сателлиты находящиеся в постоянном зацеплении с солнечной и эпициклической шестернями, вращаются на роликовых подшипниках, помещенных на осях 3, которые установлены в водило. Водило прикреплено шпильками и гайками к корпусу редуктора. Фланец корпуса 7 редуктора, тормозной барабан 13 колеса и его ступица 8 стянуты болтами. Водило и корпус образуют ведомую часть редуктора и вращаются вместе с ведущим колесом трактора. Ступица ведущего колеса находится на конических подшипниках, установленных на рукаве 11 ведущего моста. Рукав ведущего моста соединен с неподвижной эпициклической шестерней переходной ступицей 9, которая имеет внутри шлицы, а снаружи — зубья. Эпициклическая шестерня 6 установлена на зубьях этой ступицы.

Солнечная шестерня 1 (рис. 100) приводит во вращение сателлиты 3, перекатывая их по неподвижной эпициклической шестерне 5. Сателлиты через оси увлекают за собой водило 6, которое через корпус редуктора передает вращение на ведущее колесо.

Детали редуктора смазывают трансмиссионным автотракторным маслом, заливаемым через отверстие в центре крышки. Это отверстие закрывают пробкой, на которой смонтирован масломерный щуп с метками, соответствующими верхнему и нижнему допустимым уровням. Загрязненное масло сливают из отверстия, закрываемого конической пробкой. Общий уровень масла в полостях главной передачи и колесного редуктора определяют по кромке отверстия под контрольную пробку.

Ведущие мосты колесных и гусеничных тракторов

Ведущие мосты служат для передачи крутящего момента от коробки передач ведущим колесам (звездочкам) трактора.

РЕКЛАМАВ зависимости от конструкции колесные тракторы могут иметь один ведущий мост — задний или два ведущих моста — задний и передний; в этом случае трактор имеет повышенную проходимость.Основными механизмами ведущих мостов колесных тракторов являются главная передача, дифференциал, конечные передачи, тормоза, полуоси.

 01.02.2023 Гр. 303

ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛИМЕРНОЙ СВАРКИ

Тема: Технология сварки нагретым газом

Цель: Изучить данную тему, составить краткий конспект.

Отличительной характеристикой способа сварки пластмасс нагретым газом является подвод тепла непосредственно к соединяемым поверхностям и последовательно от одного участка шва к другому. Наряду с последовательной сваркой возможна также сварка по всей поверхности шва за один прием. Сварку с помощью нагретого газа можно осуществлять с применением присадочного материала (прутка) и без присадочного материала.

Данным методом сварки можно соединять детали практически любых размеров и конфигураций , из поливинилхлорида, полиолефинов, полиметилметакрилата, полистирола, полиамидов, пентапласта, полиформальдегида в любых условиях сварочного производства. В применяемых при сварке нагревательных устройствах (нагревателях) газ-теплоноситель нагревают при помощи электроэнергии или газового пламени. В качестве газа-теплоносителя чаще всего служит воздух,а при сварке термопластов, которые подвержены сильной термоокислительной  деструкции – инертные газы, главным образом, азот.

Недостатки способа сварки пластмасс нагретым газом:

• низкая производительность;
• высокая стоимость работ;
• сложность поддержания постоянных режимов сварки и обеспечения стабильности качества сварных соединений.

При изготовлении химической аппаратуры и емкостей, сварке линолеума, облицовке хранилищ для агрессивных жидкостей широко применяется сварка нагретым газом с использованием присадочного материала (рисунок 1).

---

 Сварка нагретым газом с применением присадочного материала

Основные типы и конструктивные элементы выполняемых швов сварных соединений листов из поливинилхлорида и полиэтилена толщиной от 2 до 20 мм (рисунок 2), их размеры, размеры швов и их предельные отклонения должны соответствовать ГОСТ 16310-80.

Выбор типа шва обусловлен главным образом толщиной и свойствами свариваемых материалов, особенностями свариваемых конструкций и условиями нагружения в процессе эксплуатации. Качество сварных соединений существенно зависит от:

• типа сварного шва;
• подготовки изделия к сварке;
• положения нагревателя в процессе сварки;
• угла наклона прутка при подаче в шов;
• температуры;
• расхода и давления газа-теплоносителя;
• скорости и порядка укладки прутка в шов;
• расстояния от наконечника нагревателя до свариваемых поверхностей;
• усилия вдавливания размягченного прутка;
• диаметра присадочного прутка;
• диаметра отверстия наконечника нагревателя;
• а также от соблюдения сварщиком технологических приемов и режимов сварочного процесса.

Сварка швов стыковых соединений деталей толщиной до 4 мм возможна без подготовки кромок, однако для обеспечения равномерного провара рекомендуется оставлять зазор в вершине шва шириной до 1 мм. С этой же целью при сварке стыковых, тавровых и угловых соединений деталей толщиной свыше 4 мм между краями деталей оставляют в вершине шва зазор 0,5- 1,5 мм. При сварке стыковых, угловых и тавровых соединений, особенно при толщине вертикальной стенки свыше 4 мм, для повышения прочности соединения производится скос кромок одного либо обоих свариваемых листов с одной (V-образный шов) или с двух сторон (Х-образный шов) (табл. 1). Х-образные швы более прочные, чем V-образные, так как благодаря их симметричному строению при воздействии растягивающих и изгибающих нагрузок в них не возникают дополнительные изгибающие моменты, кроме того, они требуют в 1,6- 1,7 раза меньше расхода присадочного материала, следовательно, могут быть выполнены за меньшее число проходов. При сварке нахлесточных и стыковых соединений с накладкой кромки не скашивают.

Наибольшей механической прочностью обладают стыковые соединения. Нахлесточные соединения применять не рекомендуется, так как при одной и той же толщине изделий прочность этих соединений в 6 раз меньше, чем стыковых.

В процессе сварки очень важно обеспечить правильное положение присадочного материала по отношению к поверхностям шва. Для непластифицированного поливинилхлорида, полиэтилена низкого давления, полипропилена и пентапласта присадочный материал рекомендуется держать под углом 90° к поверхности шва. Если угол наклона меньше 90°, присадочный материал нагревается на участке большей длины, расход его в результате осадки увеличивается, а в шве из-за продольного сжатия пруток изгибается. Если угол наклона больше 90°, то пруток, уложенный в шов, удлиняется, вследствие чего при охлаждении может разорваться. При сварке мягких пластмасс (пластифицированный поливинилхлорид, полиэтилен высокого давления) лучшие результаты достигаются, если угол между прутком и поверхностью равен 120°. В процессе укладки в шов сварочный пруток не должен увеличивать  свою длину более чем на 15 % по сравнению с исходной.

Угол подвода наконечника нагревателя к поверхности сварного шва должен составлять (26 ± 6)° при толщине свариваемых деталей до 5 мм и (39 ± 6)° при толщине деталей более 5 мм.

Температура газа на выходе из наконечника нагревателя должна быть на 50-100 °С выше, чем температура текучести полимера, так как на участке между наконечником и свариваемой поверхностью теплоноситель охлаждается. Давление газа может изменяться в пределах 0,035-0,1 МПа.

Струю газа, нагретого до необходимой температуры, направляют колебательными движениями нагревателя на свариваемые кромки деталей и пруток. Скорость укладки прутка (обычно 0,1-0,2 м/мин), зависящая от температуры газа, с увеличением диаметра прутка уменьшается, однако общая скорость заполнения шва (скорость сварки) при этом возрастает. Повышению производительности процесса в 3-4 раза и более способствует предварительный подогрев основного и присадочного материалов. Такая сварка называется скоростной и преимущественно применяется для соединения плоских и цилиндрических изделий, имеющих швы большой протяженности. При скоростной сварке возможен прижим прутка роликом или насадкой, укрепленными на нагревателе. При использовании предварительно подогретого прутка, сечение которого соответствует профилю шва, возможна сварка за один проход, т. е. отпадает необходимость в укладке нескольких прутков.

Расстояние от наконечника нагревателя до свариваемых поверхностей должно составлять (5 ± 2 ) мм, расход газа-теплоносителя через 1 мм площади сечения наконечника – (5 ± 1,5) л/мин. Усилие вдавливания прутка в шов на 1 мм2 площади сечения прутка для полиэтилена низкого давления, полипропилена, непластифицированного поливинилхлорида и пентапласта составляет (3 ± 1) Н, а для полиэтилена высокого давления – (2 ± 1) Н. Для мягких присадочных прутков, не выдерживающих осевого давления, применяют прикаточные ролики, усилие вдавливания которых в сварной шов составляет (20 ± 10) Н.

Для уменьшения коробления изделий при сварке присадочный материал укладывают в шов в определенном порядке (рис. 3). Каждый последующий ряд укладывают после естественного охлаждения предыдущего до температуры не выше 40 °С. Число рядов проходов на практике принимается на один больше, чем толщина основного материала в мм.

При выполнении V-образного стыкового и углового шва в конце сварки Делают проход с обратной стороны шва (со стороны корня шва), предупреждая этим “непровар” отдельных участков (предварительно рекомендуется разделка корня шва специальным резаком со скругленным торцом). Зачистка выступающих над поверхностью изделия валиков шва не требуется.

Применяемый для сварки присадочный материал выпускается в виде прутков круглого сечения диаметром 2; 2,5; 3; 4 и 6 мм, а также в виде спаренных прутков толщиной 2; 2,5 и 3 км по ТУ 6-05-1160-75 «Прутки сварочные из непластифицированного поливинилхлорида» и ТУ 6-05-1698-74 «Прутки сварочные из полиолефинов». Выбор присадочных прутков осуществляется в соответствии с требованиями нормативно-технической документации на производство сварочных работ.

Диаметр прутка должен подбираться в зависимости от толщины свариваемого материала, геометрии сварочного шва, скорости сварки и требуемой прочности соединения. С увеличением диаметра прутка сокращается время, необходимое для заполнения разделки, и увеличивается прочность сварного соединения. Однако применение прутков диаметром более 4-5 мм нежелательно, так как обеспечить их равномерный прогрев при сварке невозможно. Обычно корень шва заполняют прутком диаметром 2 мм, далее при толщине свариваемого материала менее 4 мм шов заполняют прутком диаметром 3 мм, а при толщине материала более 4 мм – прутком диаметром 4 мм.

Диаметр наконечника на выходе теплоносителя должен превышать диаметр одинарного прутка или ширину двойного прутка на (0,5 ± 0,25) мм.

---

 Сварка нагретым газом без присадочного материала

Сварка без присадочного материала выполняется по непрерывной или периодической схеме. В первом случае соединяемые поверхности нагревают последовательно отдельными участками, во втором – одновременно. Прочность соединений, получаемых без применения присадочного материала, выше, чем с его применением, и достигает 80 – 90 % прочности основного материала, при этом удельная ударная вязкость материала почти не снижается. Данный способ сварки используется главным образом для соединения плоских изделий прямолинейным швом. Температура сварки такая же, как и с присадочным материалом, а скорость сварки повышается в 10-15 раз.

Сварка листовых термопластов осуществляется преимущественно соединением на «ус» (рис. 4), для чего кромки листов перед сваркой срезают под углом 20-25° (при такой подготовке сварное изделие имеет одинаковую толщину во всех сечениях). Нагреватель устанавливают в таком положении, чтобы газовая струя попадала в створ угла, образуемого свариваемыми листами, и направлялась на срезанные кромки шва. Для равномерного нагрева материала наконечник нагревателя должен иметь прямоугольное сечение. Давление сварки осуществляется двумя последовательно расположенными парами роликов, с помощью которых осуществляется равномерное перемещение свариваемых листов.

Существует три способа сварки пленочных термопластов:

• нагревом соединяемых поверхностей пленок (прямым нагревом);
• односторонним нагревом внешней поверхности пленок по месту шва (косвенным нагревом);
• оплавлением пленок по месту их соединения.

При прямом нагреве нагретый газ попадает в створ угла, образуемого свариваемыми пленками, которые после нагрева свариваемых поверхностей прикатываются друг к другу специальными роликами.

При косвенном нагреве свариваемых поверхностей пленок струя газа создает одновременно и давление, необходимое для их сварки (рис. 5). Для исключения разрывов нагрев пленок производится на упругой подложке, а зона разогрева ограничивается двумя натянутыми на роликах бесконечными стальными лентами, расстояние между которыми определяет ширину сварного шва.

При прямом и косвенном нагреве качество сварных соединений и скорость сварки в значительной степени зависят от расстояния между наконечником нагревательного устройства и нагреваемой поверхностью свариваемых пленок, расхода и температуры газа-теплоносителя.

При сварке оплавлением соединяемые пленки накладывают друг на друга и зажимают между двумя ограничительными губками (пленки свариваются по оплавляемым кромкам) или двумя парами губок (пленки свариваются двумя швами с одновременным разделением по линии их оплавления между губками) (рис. 6). Этот способ пригоден для соединения пленок из материалов, которые при нагревании становятся достаточно жидкотекучими и сплавляются без приложения давления (пленки из полиамида, полиэтилентерефталата, полиэтилена высокого давления и др.). В практике для оплавления кромок часто применяют источник открытого пламени. В этом случае сварные швы характеризуются высокой прочностью, но обладают низкой морозостойкостью.

  27..01.2023

Группа 303

Предмет: Технология термитной сварки 

Тема урока: Термитная сварка многопроволочных проводов 

Цель урока: изучить данную тему, составить конспект урока. Ответить на вопросы письменно. 

Соединение и ответвление алюминиевых жил проводят способом термитной сварки. Термит - механическая смесь железной окалины, алюминиевого порошка и мелких частиц железа. Эту смесь спрессовывают, получая муфель, в который вставляют кокиль - сплошную или с продольной щелью стальную трубку. Муфель с кокилем (иногда и без него) образуют термитный патрон. При зажигании термитной спичкой муфель воспламеняется и горит с температурой 3500…4000° C, которую используют для сварки.

Для термитной сварки алюминиевых жил сечением до 10 мм2 используют термитные патроны АТО. Перед сваркой на участке длиной 30…35 мм с проводов снимают изоляцию, жилы зачищают до блеска и скручивают.

На скрутку надевают термитный патрон так, чтобы торцы жил располагались заподлицо с верхним краем кокиля (если кокиль на проводах сидит неплотно, скрутку следует ослабить или добавить в жилу несколько алюминиевых проволок). При суммарном сечении проводов 26 мм2 и более торец скрутки покрывают флюсом ВАМИ. Затем устанавливают защиту изоляции проводов и поджигают муфель термитной спичкой. Когда алюминий в кокиле расплавится, его перемешивают стальной мешалкой для удаления пленки окиси. По окончании сварки обкалывают шлак сгоревшего муфеля, снимают кокиль и асбестовую подмотку, место сварки зачищают и изолируют (если при сварке применялся флюс, то перед изолированием соединение следует покрыть лаком).

Соединение алюминиевых жил кабелей сечением 16 мм2 термитной сваркой производят встык, используя термитный патрон типа А, в котором кокильная гильза имеет продольную щель, а муфельная масса и кокиль - литниковое отверстие. Жилы кабеля подготавливают к сварке. Изоляцию снимают на участке длиной 50…120 мм, на торцы многопроволочных жил надевают колпачки. Жилы с колпачками вводят в кокиль, а зазоры между кокилем и жилами уплотняют асбестом. Когда термит начинает гореть, в литниковое отверстие вводят присадочный пруток. В конце сварки мешалкой, помещенной в литниковое отверстие, делают несколько плавных круговых движений для выпуска газов и шлаков. После сварки скалывают остатки муфеля, концом отвертки расширяют щель между кромками кокиля и снимают его. Затем удаляют литниковый прилив и сглаживают все неровности соединения. Обработку и изоляцию соединения выполняют по правилам монтажа соединительных кабельных муфт.

Соединение и ответвление алюминиевых жил общим сечением 50…240 мм выполняют термитными патронами АТ путем сплавления концов жил в общий монолитный стержень (сварка по торцам). До начала сварки с жил снимают изоляцию на участке длиной 60…75 мм, оголенные жилы складывают в общий пучок и временно стягивают проволочным бандажом около края изоляции.

Пучку придают круглую форму, смазывают флюсом и накрывают алюминиевым колпачком. На жилы, оконцованные колпачком, надевают термитный патрон (нижний край кокиля должен быть ниже края колпачка на 7 мм), образовавшийся зазор уплотняют асбестовой набивкой. Затем снимают проволочный бандаж и устанавливают охладитель, подобранный по сечению пучка. От патрона охладитель изолируют асбестовым экраном. Нижнюю часть муфеля поджигают термитной спичкой. В верхнюю часть кокиля сплавляют присадочный пруток, плавно перемешивая металл мешалкой. После окончания сварки удаляют остатки патрона, соединение зачищают и изолируют.

Контрольные вопросы:

1. Как получают муфель?

2. Подготовка многопроволочных проводов к сварке.

3. Сущность сварки многопроволочных проводов.

  31.01.2023

Группа 303

Предмет: Технология газовой сварки 

Тема урока: Оборудование для сварки цветных металлов 

Цель урока: изучить данную тему, составить конспект урока 

Электроды для сварки цветных металлов

Для каждого цветного металла, который поддается дуговой сварке, разработаны специальные электроды.

Электроды для сварки алюминия. Для изготовления электродов для сварки алюминия технической чистоты, силумина и сплавов АМц выбирают марку проволоки, состав которой наиболее близок к основному металлу. Основу покрытий электродов для сварки алюминия и его сплавов составляют легкоплавкие хлористые и фтористые соли щелочных и щелочноземельных металлов а также криолит (Na₃AlF₆).

Технический алюминий сваривают электродами марок ОЗА-1, ЭА-1, ЭА-11Ф1, МАТИ-2.

Сплавы типа АМц сваривают электродами марки МВТУ.

Сплавы типа АМrсваривают электродами марки 48-АЭ-1.

Сплавы типа АМц и АМrсваривают электродами марки ВАМИ, А1.

Сплавы типа АМц и силумин сваривают электродами марки А1, А1Ф.

Электроды для сварки меди изготавливаются из тянутой проволоки или круглых тянутых или прессованных прутков. К числу марок электродов для сварки меди и ее сплавов относятся следующие:

«Комсомолец», ММЗ-1, ММЗ-2, АНЦ-1, АНЦ-2, АНЦ/ОЗМ-2, АНЦ/ОЗМ-3 и АНЦ/ОЗМ-4.

Никель и его сплавы сваривают электродами марок Н-10, Н-30К, Н-37К, 48-Нк-1 и др.

Тема 1.2 Основы способа ручной дуговой сварки покрытым электродом. Схема процесса. Защита сварочной ванны. Технологические особенности сварки. Техника сварки. Сварочные материалы. Режимы сварки. Область целесообразного применения. Оборудование поста ручной дуговой сварки.

5 Сущность и техника ручной дуговой сварки металлическими электродами с покрытием

Сущность способа. К электроду и свариваемому изделию для образования и поддержания сварочной дуги от источников сварочного тока подводится постоянный и переменный ток (рисунок 24). Дуга расплавляет металлический стержень электрода, его покрытие и основной металл. Расплавляющийся металлический стержень электрода в виде отдельных капель, покрытых шлаком, переходит в сварочную ванну. В сварочной ванне электродный металл смешивается с расплавленным металлом изделия (основным металлом), а расплавленный шлак всплывает на поверхность.

1-металлический стержень; 2-покрытие электрода; 3-газовая атмосфера дуги; 4-сварочная ванна; 5- затвердевший шлак; 6-акристаллизовавшийся металл шва; 7-основной металл (изделие); 8-капли расплавленного электродного металла; 9-глубина проплавления

Рисунок 24 - Ручная дуговая сварка металлическим электродом с

покрытием (стрелкой указано направление сварки)

Глубина, на которую расплавляется основной металл, называется глубиной проплавления. Она зависит от режима сварки (силы сварочного тока и диаметра электрода), пространственного положения сварки, скорости перемещения дуги по поверхности изделия, от конструкции сварного соединения, формы и размеров разделки свариваемых кромок и т. п. Размеры сварочной ванны зависят от режима сварки и обычно находятся в пределах: глубина до 7 мм( ширина 8—15 мм, длина 10—30 мм. Доли участия основного металла в формировании металла шва обычно составляет 15-35%.

Расстояние от активного пятна на расплавленной поверхности электрода до другого активного пятна дуги на поверхности сварочной ванны называется длиной дуги. Расплавляющееся покрытие электрода образует вокруг дуги и над поверхностью сварочной ванны газовую атмосферу, которая, оттесняя воздух из зоны сварки, препятствует взаимодействиям его с расплавленным металлом. В газовой атмосфере присутствуют также пары основного и электродного металлов и легирующих элементов. Шлак, покрывая капли электродного металла и поверхность расплавленного металла сварочной ванны, способствует предохранению их от контакта с воздухом и участвует в металлургических взаимодействиях с расплавленным металлом.

Кристаллизации металла сварочной ванны по мере удаления дуги приводит к образованию шва, соединяющего свариваемые детали. При случайных обрывах дуги или при смене электродов кристаллизация металла сварочной ванны приводит к образованию сварочного кратера (углублению в шве, по форме напоминающему наружную поверхность сварочной ванны). Затвердевающий шлак образует на поверхности шва шлаковую корку.

Ввиду того что от токоподвода в электрододержателе сварочный ток протекает по металлическому стержню электрода, стержень разогревается. Этот разогрев тем больше, чем дольше протекание по стержню сварочного тока и чем больше величина последнего Перед началом сварки металлический стержень имеет температуру окружающего воздуха, а к концу расплавления электрода температура повышается до 500 - 600⁰С (при содержании в покрытии органических веществ — не выше 250⁰С). Это приводит к тому, что скорость расплавления электрода (количество расплавленного электродного металла) в начале и конце различна. Изменяется и глубина проплавления основного металла ввиду изменения условий теплопередачи от дуги к основному металлу через прослойку жидкого металла в сварочной ванне. В результате изменяется соотношение долей электродного и основного металлов, участвующих в образовании металла шва, а значит, и состав и свойства металла шва, выполненного одним электродом. Это — один из недостатков ручной дуговой сварки покрытыми электродами.

Зажигание и поддержание дуги. Перед зажиганием (возбуждением) дуги следует установить необходимую силу сварочного тока, которая зависит от марки электрода, пространственного положения сварки, типа сварного соединения и др. Зажигать дугу можно двумя способами. При одном способе электрод приближают вертикально к поверхности изделия до касания металла и быстро отводят вверх на необходимую длину дуги. При другом - электродом вскользь «чиркают» по поверхности металла. Применение того или иного способа зажигания дуги зависит от условия сварки и от навыка сварщика.

Техника ручной дуговой сварки. Под техникой сварки обычно понимают приемы манипулирования электродом или горелкой, выбор режимов сварки, приспо­соблений и способы их применения дли получения качественного шва и т. п. Качество швов зависит не только от техники сварки, по и от других факторов, таких как состав и качество применя­емых сварочных материалов, состояние свариваемой поверхности, качество подготовки и сборки кромок под сварку и т. д.

В зависимости от формы и размеров изделия швы можно сваривать в различных пространственных положениях (рисунок 12).

Техника манипулирования электродом. Во время сварки свар­щик сообщает концу электрода движение в трех направлениях.

Первое движение — поступательное по направлению оси электрода, для поддержания необходимой длины дуги L_Д, которая должна быть

L_Д= (0,5 ÷1,1)d_э.

Длина дуги оказывает большое влияние на качество свар­ного шва и его форму. Увеличение длины дуги снижает качество наплавленного металла шва ввиду его интенсивного окисления и азотирования, увеличивает потери металла на угар и разбрызгивание, уменьшает глубину проплавления основного металла. Также ухудшается внешний вид шва.

Второе движение — вдоль оси валика для образования свар­ного шва. Скорость движения электрода зависит от величины тока, диаметра электрода, типа и пространственного положения, в котором выполняется шов. Правильно выбранная скорость перемещения электрода вдоль оси шва обеспечивает требуемую форму и качество сварного шва. При большей скорости перемещения электрода основной металл не успевает проплав­ляться, вследствие чего образуется непровар. Недостаточная скорость перемещения электрода приводит к перегреву и прожогу (сквозное проплавление) металла, а также снижает качество и производительность сварки. Правильно выбранная скорость продольного движения электрода вдоль оси шва позволяет получить его ширину на 2—3 мм больше, чем диаметр электрода.

Сварной шов, образованный в результате первого и второго движения электрода, называют ниточным. Его применяют при сварке металла небольшой толщины, при наплавочных работах и подварке подрезов.

Третье движение — колебание концом электрода поперек шва для образования уширенного валика, который применяют чаще, чем ниточный. Для образования уширенного валика электроду сообщают поперечные колебательные движения чаще всего с постоянной частотой и амплитудой, совмещенные с поступательным движением электрода вдоль оси подготов­ленного под сварку соединения и оси электрода. Поперечные колебательные движения электрода разнообразны и опреде­ляются формой, размерами, положениями шва в пространстве, в котором выполняется сварка, и навыком сварщика. На рисунке 3 показаны поперечные колебания, описываемые концом электрода. В процессе колебания электрода середину пути проходят быстро, задерживая электрод по краям. Такое измене­ние скорости колебания электрода обеспечивает лучший провар по краям. Ширина валика не должна быть более 2 — 3 диамет­ров электрода, что соответствует ГОСТ и технологии сварки. При выполнении более широких валиков в результате охлажде­ния шлака возможно образование дефектов в сварном шве.

Обычно сварку выполняют вертикально расположенным электродом или при его наклоне относительно шва, углом вперед или назад (рисунок 25). При сварке углом назад улучшаются условия оттес­нения из-под дуги жидкого металла, толщина прослой­ки которого уменьшается. При этом улучшаются усло­вия теплопередачи от дуги к основному металлу и растет глубина его проплавления.

То же наблюдается при сварке шва на подъем на наклонной или вертикальной плоскости. При сварке углом вперед или на спуск расплавленный металл сварочной ванны, подтекая под дугу, ухудшает теплопередачу от нее к основному металлу — глубина проплавления уменьшается, а ши­рина шва возрастает (сечения швов на рисунке 26).

При прочих равных условиях количество расплавляемого электродного металла, приходящегося на единицу длины шва, остается постоянным, но распределяется на большую ширину шва и поэтому высота его усиления уменьшается. При наплавке или сварке тонколистового металла (толщина до 3 мм) для уменьшения глубины провара и предупреждения прожогов рекомендуется сварку выполнять на спуск (наклон до 15°) или углом вперед без попереч­ных колебаний электрода. Для сборки изделия под сварку (обеспечения заданного зазора в стыке, положения изделий и др.) можно применять специ­альные приспособления или короткие швы — при­хватки. Длина прихваток обычно составляет 20— 120 мм (больше при более толстом металле) и расстояние между ними 200—1200 мм (меньше при большей толщине металла для увеличения жесткости). Сечение прихваток не должно превы­шать ¹/₃ сечения швов. При сварке прихватки необходимо пол­ностью переплавлять.

Рисунок 25 – Основные виды траекторий движений конца электрода при слабом прогреве (А, Б, В, Г), усиленном прогреве середины (Д), свариваемых кромок (Е-Ж) , усиленном прогреве одной кромки (З, И), прогреве корня шва (К).

а) углом назад, б) углом вперед, в) на подъем, г) на спуск

Рисунок 26 – Способы выполнения сварки

При прочих равных условиях количество расплавляемого электродного металла, приходящегося на единицу длины шва, остается постоянным, но распределяется на большую ширину шва и поэтому высота его усиления уменьшается. При наплавке или сварке тонколистового металла (толщина до 3 мм) для уменьшения глубины провара и предупреждения прожогов рекомендуется сварку выполнять на спуск (наклон до 15°) или углом вперед без попереч­ных колебаний электрода. Для сборки изделия под сварку (обеспечения заданного зазора в стыке, положения изделий и др.) можно применять специ­альные приспособления или короткие швы — при­хватки. Длина прихваток обычно составляет 20— 120 мм (больше при более толстом металле) и расстояние между ними 200—1200 мм (меньше при большей толщине металла для увеличения жесткости). Сечение прихваток не должно превы­шать ¹/₃ сечения швов. При сварке прихватки необходимо пол­ностью переплавлять.

Техника сварки в нижнем положении. Это пространственное положение позволяет получать сварные швы наиболее высокого качества, так как облегчает условия выделения неметаллических включений, газов из расплавленного металла сварочной ванны. При этом также наиболее благоприятны условия формирования металла шва, так как расплавленный металл сварочной ванны от вытекания удерживается нерасплавившейся частью кромок.

Стыковые швы сваривают без скоса кромок или с V-, Х- и U-образным скосом. Положение электрода относительно поверхности изделия и готового шва показано на рисунке 27. Стыковые швы без скоса кромок в зависимости от толщины сваривают с одной или двух сторон. При этом концом электрода совершают поперечные колебания (см. рисунок 3) с амплитудой, определяемой требуемой шириной шва. Следует тщательно следить за равномерным рас­плавлением обеих свариваемых кромок по всей их толщине и осо­бенно стыка между ними в нижней части (корня шва).

Однопроходную сварку с V-образным скосом кромок обычно выполняют с поперечными колебаниями электрода на всю ширину разделки для ее заполнения так, чтобы дуга выходила со скоса кромок на необработанную поверхность металла. Однако в этом случае очень трудно обеспечить равномерный провар корня шва по всей его длине, особенно при изменении величины притупления кромок и зазора между ними.

Однопроходную сварку с V-образным скосом кромок обычно выполняют с поперечными колебаниями электрода на всю ширину разделки для ее заполнения так, чтобы дуга выходила со скоса кромок на необработанную поверхность металла. Однако в этом случае очень трудно обеспечить равномерный провар корня шва по всей его длине, особенно при изменении величины притупления кромок и зазора между ними.

а) поперек оси шва, б) сбоку

Рисунок 27 - Положение электрода при сварке в нижнем

положении

При сварке шва с V-образным скосом кромок за несколько проходов обеспечить хороший провар первого слоя в корне раз­делки гораздо легче. Для этого обычно применяют электроды диаметром 3—4 мм и сварку ведут без поперечных колебаний. Последующие слои выполняют в зависимости от толщины металла электродом большего диаметра с поперечными колебаниями. Для обеспечения хорошего провара между слоями предыдущие швы и кромки следует тщательно очищать от шлака и брызг металла. Заполнять разделку кромок можно швами с шириной на всю раз­делку или отдельными валиками (рисунок 28). В многопроходных швах последний валик (11 на рисунке 5, в) для улучше­ния внешнего вида ино­гда можно выполнять на всю ширину разделки (декоративный слой).

Сварку швов с Х- или U-образным скосом кромок выполняют в общем так же, как и с V-образным скосом. Однако для уменьшения остаточных деформаций и напряжений, если это возможно, сварку ведут, накладывая каждый валик или слой попеременно с каждой стороны. Швы с Х- или U-образным скосом кромок по сравнению с V-образным имеют преимущества, так как в первом случае в 1,6—1,7 раза уменьшается объем наплавленного металла (повы­шается производительность сварки). Кроме того, уменьшаются угловые деформации, а возможный непровар корня шва образуется в нейтральном по отношению к изгибающему моменту сечении. Недостаток U-образного скоса кромок — повышенная трудоем­кость его получения.

Сварку стыковых швов можно выполнять различными способа­ми (рисунок 29). При сварке на весу и выполнения корневого шва при многослойной сварке наиболее трудно обеспечить удержание расплавленного металла в сварочной ванне и формирование хорошего обратного валика по всей длине стыка.

Для предупреждения вытекания расплавленного металла из сварочной ванны применяют стальные, медные, керамические или асбестовые подкладки, устанавливаемые под корень шва; обходятся без сквозного проплавления с последующей подруб­кой и подваркой корня шва с противоположной стороны; флюсовые, флюсо-медные и газовые подушки, устанавливаемые под корень шва; при стыковой сварке — соединения «в замок».

Подкладки позволяют увеличивать величину сварочного тока, способствуя сквозному проплавлению свариваемых кро­мок и обеспечивая при этом 100%-ный провар свариваемых деталей. Для предупреждения вытекания рас­плавленного металла из сварочной ванны подкладки должны плотно прилегать к свариваемым кромкам.

а) однопроходных, б) многослойных, в) многопроходных

1- V1 – слои, 1-11- проходы

Рисунок 28- Поперечные сечения стыковых швов

а) на весу, б) на медной съемной подкладке, в) на остающейся стальной подкладке, г) с предварительным подварочным швом, д) удаление непровара в корне шва для последующей подварки; 1- медная подкладка, 2- остающаяся подкладка, О - основной шов, П - подварочный шов.

Рисунок 29 - Схемы сварки

Иногда по заранее продуманной технологии не делают сквозного проплавления свариваемых кромок, а затем с обрат­ной стороны делают канавку газовой или воздушной - дуговой строжкой или механическими методами (рисунок 6, д) накладывают подварочный шов, обеспечивая при этом 100%-ный провар свариваемых кромок в корне шва.Если с обратной стороны возможен подход к корню шва и до­пустимо усиление обратной стороны шва, целесообразна (рисунок 6, г) подварка корня швом небольшого сечения с последующей укладкой основного шва.

Расплавленный металл сварочной ванны в корне шва удержи­вают применением различных подушек. Флюсовые и флюсо-медные подушки применяют при сварке под флюсом. Газовую подушку используют при ручной дуговой сварке, ручной и авто­матической аргонодуговой сварке с использованием в качестве поддувочного газа аргона, азота или углекислого газа. Сущность газовой подушки состоит в том, что под расплавлен­ный металл сварочной ванны подается один из выше упомянутых газов с избыточным давлением 0,5 —2кПа.

Сварку угловых швов в нижнем положении можно выполнять двумя приемами. Сварка вертикальным электродом в лодочку (рисунок 30, а) обеспечивает наиболее благоприятные условия для провара корня шва и формирования его усиления. По существу этот прием напоминает сварку стыковых швов с V-образным скосом кромок, так как шов формируется между свариваемыми поверхностями. Однако при этом способе требуется тщательная сборка соединения под сварку с минимальным зазором в стыке для предупреждения выте­кания в него расплав­ленного металла.

При сварке наклон­ным электродом (рисунок 30, б- г) трудно обе­спечить провар шва по нижней плоскости (вви­ду натекания на нее расплавленного металла) и предупредить подрез на вертикальной плоскости (ввиду стекания расплавленного металла). Поэтому таким способом обычно сваривают швы с катетом до 6—8 мм.

При сварке угловых швов наклонным электродом трудно также обеспечить глубокий провар в корне шва, поэтому в односторонних или двусторонних швах без скоса кромок может образоваться непровар (рисунок 31, а), который при нагружении шва послужит началом развития трещин. Для предупреждения этого в ответст­венных соединениях при толщине металла 4 мм и более необходим односторонний скос, а при толщине 12 мм и более - двусторонний скос кромок.

а) в лодочку; б) таврового соединения; в) внахлестку; г) углового

соединения

Рисунок 30 – Положение электрода и изделия при сварке

1 - 6 последовательность наложения швов

Рисунок 31 – Сварка угловых швов

При сварке наклонным электродом многопроходных швов первым выполняют шов на горизонтальной плоскости (рисунок 31, б). Формирование последующего валика происходит с частичным удержанием расплавленного металла сварочной ванны нижележащим валиком. При сварке угловых швов применяют поперечные колебания электрода. Особенно важен правильный выбор их траектории при сварке наклонным электродом с целью предупреждения возникновения указанных выше дефектов.

Техника сварки на горизонтальной и потолочной плоскостях. Сварка швов в положениях, отличающихся от нижнего, требует повышенной квалификации сварщика в связи с возможным под действием сил тяжести вытеканием расплавленного металла из сварочной ванны или падением капель электродного металла мимо сварочной ванны. Для предотвращения этого сварку следует вести по возможности наиболее короткой дугой, в большинстве случаев с поперечными колебаниями.

Расплавленный металл в сварочной ванне от вытекания удерживается в основном силой поверхностного натяжения. Поэтому необходимо уменьшать ее размер, для чего конец электрода периодически отводят в сторону от ванны, давая возможность ей частично закристаллизоваться. Ширину валиков также уменьшают до двух-трех диаметров электродов. Применяют пониженную на 10-20% силу тока и электроды уменьшенного диаметра (для вертикальных и горизонтальных швов не более 5 мм, для потолочных не более 4 мм).

Сварку вертикальных швов можно выполнять на подъем или на спуск (рисунок 32). При сварке на подъем (рисунок 32,а) нижележащий закристаллизовавшийся металл шва помогает удержать расплавленный металл сварочной ванны. При этом способе облегчается возможность провара корня шва и кромок, так как расплавленный металл стекает с них в сварочную ванну, улучшая условия теплопередачи от дуги к основному металлу. Однако внешний вид шва - грубочешуйчатый. При сварке на спуск (рисунок 32,б) получить качественный провар трудно: шлак и расплавленный металл подтекают под дугу и от дальнейшего стекания удерживаются только силами давления дуги и поверхностного натяжения. В некоторых случаях их оказывается недостаточно, и расплавленный металл вытекает из сварочной ванны.

Сварка горизонтальных стыковых швов (рисунок 33) более затруднена, чем вертикальных, из-за стекания расплавленного металла из сварочной ванны на нижнюю кромку. В результате возможно образование подреза по верхней кромке. При сварке металла повышенной толщины обычно делают скос только одной верхней кромки, нижняя помогает удерживать расплавленный металл в сварочной ванне. При сварке стыковых швов с разделкой последний декоративный слой выполняют придвижении дуги под углом 45^о к оси шва (рисунок 33, б). Сварка горизонтальных угловых швов в нахлесточных соединениях не вызывает трудностей и по технике не отличается от сварки в нижнем положении.

а) сварка на подъем, б) сварка на спуск

Рисунок 32 – Формирование ванны и шва при ручной дуговой сварке вертикальных швов

Сварка швов в потолочном положении (рисунок 34) наиболее сложна и ее по возможности следует избегать. Сварку выполняют периодическими короткими замыканиями конца электрода на сварочную ванну, во время которых металл сварочной ванны частично кристаллизуется, что уменьшает объем сварочной ванны. В то же время расплавленный электродный металл вносится в сварочную ванну. При удлинении дуги образуются подрезы. При сварке этих швов ухудшены условия выделения из расплавленного металла сварочной ванны шлаков и газов. Поэтому свойства металла шва несколько ниже, чем при сварке в других пространственных положениях.

а) б) в)

а) за один проход , б) валиками с декоративным швом,

в) валиками без декоративного шва

Рисунок 33 – Ручная дуговая сварка горизонтальных швов

Техника сварки пробочных и прорезных соединений практически не отличается от рассмотренной выше техники сварки стыковых или угловых швов.

Порядок выполнения швов различной протяженности и толщины. Все сварные соединения по протяженности различают на три группы:

от 250 до 300 мм — короткие;

от 300 до 1000 мм — средней длины;

от 1000 мм и более — длинные.

Рисунок 34 – Формирование ванны и шва при ручной дуговой сварке швов в потолочном положении

В зависимости от протяженности шва, толщины и марки металла, жесткости конструкции и т. д. применяют различные приемы последовательности сварки швов и заполнения разделки (рисунок 35). Сварку напроход обычно применяют при сварке коротких швов. Швы средней длины лучше сваривать от середины к концам или обратноступенчатым методом. При последнем способе весь шов разбивают на участки по 150-200 мм, которые должны быть кратны длине участка, наплавляемого одним электродом. Сварку швов в ответственных конструкциях большой толщины выполняют блоками, каскадом или горкой, что позволяет влиять на структуру металла шва и сварного соединения и его механические свойства.

При сварке горкой сначала в разделку кромок наплавляют первый слой небольшой длины 200-300 мм, затем второй слой, перекрывающий первый и имеющий в 2 раза большую длину. Третий слой перекрывает второй и длиннее его на 200-300 мм. Так наплавляют слои до тех пор, пока на небольшом участке над первым слоем разделка не будет заполнена. Затем от этой горки сварку ведут в разные стороны короткими швами тем же способом. Таким образом, зона сварки всё время находится в горячем состоянии, что позволяет предупредить появление трещин. Каскадный метод является разновидностью горки.

а) напроход, б) от середины к концам, в) обратноступенчато,

г) блоками, д) каскадом, е) горкой, А – направление заполнения

разделки. Стрелками указаны последовательность и направление

сварки в каждом слое (1-5)

Рисунок 35 – Сварка протяженных швов

Техника сварки кольцевых стыков труб. Сварка кольцевых стыков трубопроводов имеет некоторые специфические особенности. Обычно сваркой выполняют швы на трубах диаметром от десятков миллиметров до 1440 мм при толщине стенки до 16 мм и более. При толщине стенки труб из низкоуглеродистых и низколегированных сталей до 8-12 мм сварку можно выполнять в один слой. Однако многослойные швы имеют повышенные механические свойства, определяемые положительным влиянием термического цикла последующего шва на металл предыдущего шва, поэтому сварку труб преимущественно выполняют в два слоя и более. Рекомендуемое число слоев шва зависит от толщины стенки.

Наиболее распространена сварка труб с V- образной разделкой кромок с суммарным углом скоса кромок 50 – 60^о. Перед сваркой стыки собирают в специальном приспособлении или на прихватках.

Стыки труб можно сваривать в поворотном, когда трубу можно вращать, или в неповоротном положении. Сварку швов первого типа выполняют обычно в нижнем положении без особых трудностей, хотя сложно проварить корень шва, так как его формирование ведется чаще всего на весу. Сварка неповоротного стыка требует высокой квалификации сварщика, так как весь шов выполняют в различных пространственных положениях. Можно сваривать двумя способами: каждое полукольцо сверху вниз или снизу вверх. Первый способ возможен при использовании электродов диаметром 4 мм, дающих мало шлака (с органическим покрытием), короткой дугой с опиранием образующегося на конце электрода козырька на кромки без поперечных колебаний электрода или с небольшими его колебаниями. При сварке снизу вверх процесс ведут со значительно меньшей скоростью с поперечными колебаниями электрода диаметром 3-5 мм.

При окончании сварки — обрыве дуги следует правильно заварить кратер. Кратер является зоной с наибольшим количеством вредных примесей ввиду повышенной скорости кристаллизации металла, поэтому в нем наиболее вероятно образованно трещин. По окончании сварки не следует обрывать дугу, резко отводя электрод от изделия. Необходимо прекратить все перемещения электрода и медленно удлинять дугу до обрыва; расплавляющийся при этом электродный металл заполнит кратер. При сварке низкоуглеродистой стали кратер иногда выводят в сторону от шва — на основной металл. При случайных обрывах дуги или при смене электродов дугу возбуждают на еще не расплавленном основном металле перед кратером и затем проплавляют металл в кратере.