II. Передовые методы труда, прогрессивные инструменты и приспособления
I. Введение
Первые способы сварки возникли у истоков цивилизации — с началом использования и обработки металлов. В железном и бронзовых веках на нынешней территории РФ люди научились выплавлять изделия из железа и цветных металлов. Изготовление металлических изделий было распространено в местах залегания железных руд и руд цветных металлов. Так на территории Республики Башкортостан, богатой рудным сырьем, обнаружены многочисленные рудные горны времен железного, бронзового веков. Рудные мастера Башкортостана выплавляли в больших количествах оружие, удила, топоры, боевые колесницы.
Первым сварочным процессом была ковка металла. Необходимость ремонта, выпуска более совершенных изделий приводила к необходимости разработки и совершенствованию металлургических и сварочных процессов.
Сваркой называется процесс получения неразъёмных соединений посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при их местном или общем нагреве или пластическом деформировании, или совместном действии того и другого.
В 1802 году впервые в мире профессор физики Санкт-Петербургской медико-хирургической академии В.В.Петров (1761-1834гг.) открыл электрическую дугу и описал явления, происходящие в ней, а также указал на возможность её практического применения.
В 1881 году русский изобретатель Н.Н.Бенардос (1842-1905гг.) применил электрическую дугу для соединения и разъединения стали. Дуга Н.Н. Бенардоса горела между угольным электродом и свариваемым металлом. Присадочным прутком для образования шва служила стальная проволока. В качестве источника электрической энергии использовались аккумуляторные батареи. Сварка, предложенная Н.Н. Бенардосом, применялась в России в мастерских Риго-Орловской железной дороги при ремонте подвижного состава. Н.Н. Бенардосом были открыты и другие виды сварки: контактная точечная сварка, дуговая сварка несколькими электродами в защитном газе, а также механизированная подача электрода в дугу.
В 1888 году русский инженер Н.Г.Славянов (1854-1897гг.) предложил дуговую сварку плавящимся металлическим электродом. Он разработал научные основы дуговой сварки, применил флюс для защиты металла сварочной ванны от воздействия воздуха, предложил наплавку и сварку чугуна. Н.Г.Славянов изготовил сварочный генератор своей конструкции и организовал первый в мире электросварочный цех в Пермских пушечных мастерских, где работал с 1883 по 1897г. Н.Н.Бенардос и Н.Г.Славянов положили начало автоматизации сварочных процессов. Однако в условиях царской России их изобретения не нашли большого применения. Только после Великой Октябрьской социалистической революции сварка получает распространение в нашей стране. Уже в начале 20-х гг. под руководством профессора В.П.Вологдина на Дальнем Востоке производили ремонт судов дуговой сваркой, а также изготовление сварных котлом, а несколько позже – сварку судов и ответственных конструкций.
Развитие и промышленное применение сварки требовало разработки и изготовления надёжных источников питания, обеспечивающих устойчивой горение дуги. Такое оборудование – сварочный генератор СМ-1 и сварочный трансформатор с нормальным магнитным рассеянием СТ-2 – было изготовлено впервые в 1924 году Ленинградским заводом «Электрик». В том же году советский учёный В.П. Никитин разработал принципиально новую схему сварочного трансформатора типа СТН. Выпуск таких трансформаторов заводом «Электрик» начал с 1927г.
В 1928 году учёный Д.А. Дульчевский изобрёл автоматическую сварку под флюсом.
Новый этап в развитии сварки относится к концу 30-ых годов, когда коллективом института электросварки АН УССР под руководством академика Е.О.Патона был разработан промышленный способ автоматической сварки под флюсом. Внедрение его в производство началось с 1940г. Сварка под флюсом сыграла огромную роль в годы войны при производстве танков, самоходных орудий и авиабомб. Позднее был разработан способ полуавтоматической сварки под флюсом.
В конце 40-ых годов получила промышленное применение сварка в защитном газе. Коллективами Центрального научно-исследовательского института технологий машиностроения и Института электросварки имени Е.О. Патонова разработана и в 1952 году внедрена полуавтоматическая сварка в углекислом газе.
В сварочном производстве комплексная механизация и автоматизация сварки, применение поточных и конвейерных линий, внедрение прогрессивных технологических процессов и оборудования будут способствовать повышению производительности труда, улучшению и стабилизации качества сварных конструкций, уменьшению расхода электроэнергии и сварочных материалов, улучшению условий труда.
Сварные соединения по прочности, как правило, не уступают прочности того металла, из которого сделаны изделия. Сварные конструкции хорошо работают при знакопеременных и динамических нагрузках, при высоких температурах и давлениях. Особо следует подчеркнуть, что условия труда при сварке с точки зрения как гигиены, так и безопасности значительно лучше, чем при клёпке и особенно при литье.
Рис 1 Сварка лежачим электродом.
а- стыкового соединения; б- углового соединения «в лодочку»: 1- конец электрода;2- разделка; 3- угловой шов; 4- медный жрус;5- изолирующая прокладка; 6- оголенная часть электрода;7- токоповод;8- шов.
Длина устанавливается по длине шва с припуском на подсоединение токопровода. Процесс заключается в том, что электрод укладывают в разделку стыкового шва или «лодочку» таврового шва и прижимают к изделию тяжёлым медным бруском, которые изолируют от изделия бумажной лентой. Брусок имеет продольную канавку. Припуск электрода, непокрытый бруском, подсоединяют к токопроводу, а с другой стороны зажигают дугу, замыкая конец электрода на изделие. Дуга горит под бруском самостоятельно, расплавляя электрод и основной металл и образуя валиковый шов сечением, равным примерно сечению электрода. При необходимости сварщик может обслуживать несколько постов, поэтому производительность повышается до 1,5-2 раза по сравнению с ручной сваркой. Однако эти способы регулировать сечение шва возможно, но только при использовании электродов диаметром до 8 мм.
Другим способом по механизированной сварке является сварка наклонным электродом (рис 2).
Рис 2 Сварка наклонным электродом.
1- Электрод; 2-электрододержатель с токоповодом; 3-обойма; 4-стойка;5- изолирующая подкладка;6- изделие.
При этом способе покрытый электрод закрепляют в специальном приспособлении в наклонном положении по отношению к изделию. Приспособления в виде штатива с электрододержателем и обоймой устанавливают на изделие, а электрод опирают краем покрытия на разделку стыкового или в угол таврового соединения. Штатив изолируют от изделия прокладкой сварочный ток, подбирают так же, как при ручной сварке. Затем возбуждают дугу угольным электродом, и дальше сварка идёт автоматически так как тяжёлая обойма «или пружина» отпускает электрод по мере плавления. Сечение шва регулируют наклонным электродом. Применяют электроды диаметром 5-6 мм.и длиной 700мм. сварку ведут переменным током, особенно угловых швов, что предупреждает блуждание дуги от магнитного дутья. В случае образования незаделанного кратера или других дефектов их исправляют вручную. Сварщик может обслуживать несколько установок для сварки наклонным электродом, что увеличивает производительность труда.
Автоматическая сварка под флюсом (рис 3)- это дуговая сварка, в котором механизированы основные движения, выполняемые сварщиком при ручной сварке- подача электрода 1 в зону дуги 2 и перемещение его вдоль свариваемых кромок изделия 7 при полуавтоматической сварке механизирована подача электрода в зону дуги, а перемещение электрода вдоль свариваемых кромок производится сварщиком вручную. Жидкий металл сварочной ванны 5 защищают от воздействия кислорода и азота воздуха расплавленным шлаком 4, образованным от плавления флюса 3, подаваемого в зону дуги. После затвердевания металла в сварочной ванне образуется сварной шов 6. Хорошее качество швов и высокая производительность обеспечили автоматической и полуавтоматической сварке под флюсом широкое применение.
Рис. 3 Автоматизированная сварка под флюсом.
1- Электрод; 2-зона дуги;3-флюс; 4-расплавленный шлак; 5- жидкий металл сварочной ванны; 6-сварной шов; 7-свариваемые кромки изделия.
Дуговая сварка в защитном газе выполняется неплавящимся (вольфрамовым) (рис 4а) или плавящимся (рис4б) электродом 3. В первом случае сварной шов формируется за счёт металла расплавляемых кромок изделия. При необходимости в зону дуги подаётся присадочный металл 4. Во втором случае подаваемая в зону дуги проволока 3 расплавляется и участвует в образовании сварного шва 1. Расплавленный металл защищает от окисления и азотирования струёй защитного газа 2, оттесняющий атмосферный воздух из зоны дуги.
Рис 4 а
Рис 4 б
Рис. 5 Вращатель
Рис. 6 Кантователь
Характеристика стали
Алюминий – светлый, мягкий и легкий металл с полностью 2,7 г/см3 (в 3 раза меньше плотности железа ), температура плавления 660 0С, обладающий высокой пластичностью, тепло- и электропроводимостью, а также коррозионной стойкостью. Чистый алюминий ввиду низкой прочности используется ограниченно.
Алюминий выпускается следующих марок:А995,А99,А97,А95 (99,95%Al) ,технической чистоты -А85,А8,А7,А6,А5,А0 (99,0%Al).
Применение алюминия:
1)высокая пластичность позволяет производить из алюминия глубокую штамповку, прокатку до тонких толщин (фольга);
2)электротехнические цели (проводниковый металл);
3)высокая коррозионная стойкость приводит к использованию
его в быту для транспортировки и хранения продуктов питания.
Технологические алюминиевые сплавы подразделяются на деформируемые и литейные. Деформируемые сплавы подразделяются на неупрочняемые термической обработкой и упрочняемые.
Больше распространение получили сплавы алюминия с магнием, марганец, кремнием, титаном, бериллием и цинком. Сплавы алюминия в зависимости от способа получения и обработки подразделяется на литье, используемые для литых деталей, и деформируемы, которые могут быть прессованными и катаными различного профиля, коваными и штампованными требуемой формы. Термическое упрочнение – закалка и искусственное или естественное старение – повышает прочность некоторых сплавов до значительных величин, превышающих прочность низкоуглеродистых и даже низколегированных сталей.
Рис. 7. Сварной шов электродом ОЗА-2
3. УАНА. Электроды, которыми производится сваривание сплавов на основе алюминия:
первая серия (УАНА-1) – для марок АД (0, 00, 1);
вторая (УАНА-2) – для АД31 (33, 35), АЛ9 (11, 34);
третья (УАНА-3) – для АЛ2 (4, 30);
четвертая (УАНА-4) – для марок сплавов ММ, АМЦ, АМцС;
пятая (УАНА-5) – Амг (2 – 5);
шестая (УАНА-6) – для сплавов Амг (3 – 6),а также чистого алюминия.
Для сварки деталей, выполненных из алюминия и сплавов на его основе, используется алюминиевая проволока, с помощью которой также выполняется наплавка заготовок из данного металла. Все работы с использованием такой проволоки осуществляются в среде защитного газа, в качестве которого чаще всего применяется аргон. Алюминиевая сварочная проволока, если она подобрана правильно, способна обеспечить высокое качество и надежность формируемого сварного шва, стабильность его механических характеристик.
Выбирая сварочную проволоку для сварки алюминиевых сплавов с различным химическим составом, лучше остановить свой выбор на универсальных типах такого расходного материала. Кроме высокой надежности получаемого соединения, такая проволока позволяет обеспечить:
Ø устойчивость сварного шва к образованию горячих трещин;
Ø высокую прочность формируемого шва;
Ø пластичность полученного соединения;
Ø способность сварного шва успешно противостоять коррозионным процессам.
Рис. 8 Технология сварки алюминия аргоном
Особенности методики аргонно-дуговой сварки заключаются в правильном комбинировании: подачи проволоки, воздействия вольфрамового электрода, интенсивности подачи аргона и скорости наложения шва. Регулировать все эти составляющие станет проще по мере получения опыта.
После того как оборудование для сварки алюминия аргоном приведено в рабочее состояние, нужно подготовить свариваемые детали.
С поверхности необходимо удалить грязь, жир и остатки машинного масла. Делается это с помощью любого растворителя на верстаке из нержавейки.
Когда толщина свариваемых деталей больше четырех миллиметров, необходимо разделать кромки.
В соответствии с рекомендациями специалистов и техническими условиями, листовой алюминий толщиной от 4 мм рекомендуется сваривать только встык.
При получении задания на сварку алюминия, исполнителю нужно сразу же поинтересоваться толщиной листа и сколько миллиметров составит ширина кромки.
Кромка зачищается напильником или на наждачном станке. Если деталь имеет сложную форму, то место сварки зачищается с помощью переносной шлифовальной машинки.
В любом случае, с поверхности металла необходимо удалить оксидную пленку.
Чтобы качественно выполнять сварку алюминия полуавтоматом, нужно использовать электроды из вольфрама. Диаметр электродов выбирается в пределах от 1,5 до 5,5 мм.
В процессе работы надо следить за тем, как ориентирован электрод относительно свариваемой поверхности. Электрод необходимо держать под углом 80 градусов.
Присадочная проволока по отношению к электроду должна находиться под прямым углом.
Допускается максимальная длина дуги 3 мм. В таком положении расход материалов будет оптимальным. В процессе работы присадочная проволока должна перемещаться впереди горелки.
Электрод и присадочная проволока в процессе сварки алюминия аргоном должны двигаться только вдоль сварного шва.
При работе с тонкими листами алюминия в качестве подкладки можно использовать лист нержавейки. При таком положении будет выполняться интенсивный отвод тепла от рабочей зоны через лист нержавейки и вероятность прожога резко уменьшится. Уменьшится и расход энергии, поскольку работа будет выполнена быстрее.
Рис. 9 Сварка аргоном
Преимущества и недостатки
Сварка алюминиевых изделий полуавтоматом в среде, заполненной аргоном, имеет ряд существенных преимуществ по сравнению с другими способами.
Первое, что следует отметить, малую область нагрева свариваемой детали. Это важно при соединении деталей со сложной объемно-пространственной структурой.
Сколько требуется газа и какая нужна проволока, подсчитать можно. Однако спрогнозировать внутреннюю деформацию детали очень трудно.
Сварка изделий в среде инертного газа позволяет получить прочное соединение без пор, примесей и посторонних включений. Сварной шов имеет одинаковую глубину проплавления по всей длине.
К числу недостатков сварки аргоном можно отнести сложность оборудования.
При сварке полуавтоматом требуется тонкая настройка всех составляющих устройства. Важно, чтобы проволока подавалась в рабочую зону постепенно.Для этого необходимо правильно настроить аппарат подачи. Если проволока будет подаваться не ритмично, то горение дуги будет прерываться. В таком случае увеличится расход электроэнергии и аргона. Чтобы качественно выполнить соединение алюминия, сварщик должен обладать сноровкой и навыками этого ремесла.
Рис.10 Оборудование для сварки аргоном
Инвертор является современной разновидностью сварочного трансформатора, который используется для понижения напряжения, его преобразования под нужные рабочие параметры и передачи на рабочие элементы. Он является основным источником тока при сварке, а также может регулировать режимы проведения работ. В наше время существует масса разновидностей, как относительно слабых и компактных, так и весьма массивных, которые могут справиться с заготовками большой толщины.
Рис. 12 Шаблоны
Для работы сварщику необходим набор инструмента, включающий инструменты для зачистки ( проволочную щетку, зубила, молоток), разводной ключ, шаблоны и др. имеются наборы инструмента ЭНИ – 300, КИ – 500, куда входят кроме перечисленного инструмента, электрододержатель, приспособления для соединения кусков сварного кабеля и для заземления, пассатижи и другие инструменты и приспособления. Весь этот комплект размещен в инструментальном ящике с ручкой и переноситься по мере необходимости с одного поста на другой.
Такой комплект каждому сварщику желательно иметь, однако есть инструменты, без которых сварщик вообще не должен работать: стальная проволочная щетка, зубило, молоток, зубило с рукояткой, имеющие один заостренный конец и другой, заточенный, как зубило, пассатижи. Другие необходимые инструменты должны быть у мастера (разводной ключ, измерительные расчеты и т.п.).
Сечение сварочного кабеля, присоединяющего источник питания к электрододержателю, подбирают в зависимости от наибольшей величины сварочного тока: при токе до 240А – 25 мм; до 300 А – 35 мм; до 400 А – 50 мм; до 500А – 70 мм. Гибкий (медный) кабель используют на напряжение до 220 В. В случае использования негибкого кабеля конец его, подсоединяемый к электрододержателю, длиной не менее 1,5- 3 м должен быть обязательно гибким. Общая длина сварочного кабеля должна быть не более 30 – 40 м, так как при более длинном кабеле ухудшается процесс сварки из –за падения напряжения в сварочной цепи.
Для подсоединения сварочного кабеля к источнику питания используют специальный концевой соединитель заводского изготовления или приваренную к кабелю клемму. Сращивание коротких кусков кабеля осуществляют соединителями заводского изготовления МС – 2, предназначенными для соединения кабелей сечением 35, 50 и 70 мм. Соединитель МС- 2 состоит из двух частей, которые соединяются вставкам и закрепляются поворотом одной из частей. Разъединение совершается аналогично закреплению поворотом в обратную сторону. Перед соединением к каждой половине соединителя прикрепляется сварочный кабель путем заклинивания жил его оголенной части между корпусом гайки, вставками и конусом. Соединитель покрыт резиновой изоляцией. Существуют другие типы соединителей, имеющих конструктивные особенности, принципиально не отличающиеся от МС-2. соединение отрезков сварочного кабеля скрутками его оголенных жил, а так же подсоединения кабеля к сварочному аппарату без специального подсоединителя или наконечника категорически запрещается, так как это может привести к поражению рабочих, случайно прикоснувшихся с скрутке, током, а также вызвать пожар в случае контакта нагревшейся скрутки с пожароопасными материалами. Кроме того, такой способ соединения кабеля вызывает его перегрев вследствие плохого контакта в местах соединения, что приводит к преждевременному износу кабеля.
Спецодежда электросварщика. Спецодежда (куртка и брюки или комбинезон, а также рукавицы) изготовляются из плотного брезента, сукна, асбестовой ткани и других материалов. Спецодежда выдается бесплатно в соответствии с защиты глаз от лучистой энергии сварочной дуги применяются защитные маски сварщика. Защитная маска изготовлена из материала с низкой теплопроводностью, не пропускающего ультрафиолетовые лучи и не воспламеняющегося от искр. Обычно в качестве материала применяется листовая фибра. В лицевой части маски сделан прямоугольный вырез, в который вставлено защитное стекло-светофильтр. В масках применяются пассивные или электронные (самозатемняющиеся) светофильтры.
Наружную сторону светофильтра закрывают сменным прозрачным стеклом, защищающим светофильтр от брызг расплавленного металла и шлака. Светофильтры представляют собой пластинку из темного стекла размером 121х69 мм. Они совершенно не пропускают ультрафиолетовых лучей, а инфракрасные – проникают в пределах от 0,1 до 4% от общего количества.
Наиболее удобна для сварщика защитная маска с самозатемняющимися светофильтром обычно имеющая название «Хамелеон», прозрачность которого изменяется в зависимости от интенсивности света. При использовании автоматического светофильтра сварщик может выполнять все стадии сварочных работ, не поднимая маску. Автоматический светофильтр имеет потенциометр для плавного нормами и сроками носки. Брюки носят навыпуск, а куртку - не заправляя в брюки. Чтобы избежать попадания расплавленного металла, карманы куртки должны закрываться клапанами, куртка должна застегиваться на все пуговицы. В резиновой спецодежде, обуви и перчатках, за исключением особенно сложных условий, работать нельзя, так как брызги металла прожигают резину. Головной убор должен быть без козырька, а обувь - на резиновой подошве. В холодное время года разрешается надевать валенки. Для регулирования степени затемнения. Электропитание комбинированное: от литиевого элемента и солнечной батареи.
Для защиты органов дыхания сварщика выпускаются защитные маски с системой поддува очищенного воздуха (с респирацией). Подобные маски обладают такими же возможностями по конфигурации и свойствами, как обычные маски, но поставляются в комплекте с принадлежностями для системы фильтроподдува.
Система очистки воздуха и его поддува в зону дыхания сварщика применяется совместно с защитной маской и предназначена для защиты органов дыхания сварщика в условиях сильного задымления рабочей зоны.
Экономический расчет
Определить режим сварки для металла толщиной 5 мм
Таблица 2
| Толщина металла S, мм | 1,5 | 4-5 | 6-8 | 9-12 | 13-15 | 16-20 | ||
| Диаметр D э, мм | 1,6 | 3-4 | 4-5 | 5-6 |
Таблица 3
| Диаметр Эл Dэ/мм | |||||
| Коэфициент К | 25-30 | 35-40 | 35-50 | 40-55 | 45-65 |
К режиму сварки относятся. Толщина свариваемого металла, диаметр сварочного электрода, сила сварочного тока.
Диаметр электрода выбираем взависимости от толщины свариваемого металла. Для расчета силы сварочного тока необходимо коэффициент, который выбирается взависимости от диаметра электрода по формулам рассчитываем силу сварочного тока:
1) I = k * dэ = для нижнего положения
2) I = 0.9 * k * dэ = для верхнего положения
3) I = 0.8 * k * dэ = для потолочного положения
Толщина металла S = 5 мм
По таблице №4 подбираем dэ
d э = 4
По таблице №5 подбираем K
d э = 4 тогда 35-50
режим сварки для металла
Бст3 толщиной 5 мм составляет
1) Для нижнего положения
I = 35*4 = 140A
I2 = 50*4 = 200A
I = 140A – 200A
2) Для вертикального положения
I = 0.9 * 35 * 4 = 126A
I = 0.9 * 50 * 4 = 180A
I = 126A – 180A
3) Для потолочного положения
I = 0.8 * 35 * 4 = 112A
I = 0.8 * 50 * 4 = 160A
I = 112A – 160A
Рис.14 Правила техники безопасности.
Рис.15 Пожарный щит
VI. Список используемой литературы.
1. В.П.Фоминых, А.П.Яковлев «Ручная дуговая сварка»
2. В.Д.Малышев, В.И.Мельник, И.Г.Гетия «Ручная дуговая сварка»
3. М.П.Сучкова «Электродуговая и газовая сварка»
4. Л.П.Шебеко «Оборудование и технология дуговой автоматической и механизированной сварки»
5. А.И.Герасименко «Основы электрогазосварки»
6. А.И.Геросименко «Электрогазосварка»
7. А.А.Николаев, А.И.Герасименко «Электрогазосварщик»
8. Н.И.Никифоров «Справочник молодого газосварщика и газорезчика»
9. Б.Д.Малышев, И.Г.Гетия «Безопасность труда при выполнении сварочных работ в строительстве»
10. Н.П.Алешин, В.Г.Щербинская «Контроль качества сварочных материалов»
I. Введение
Первые способы сварки возникли у истоков цивилизации — с началом использования и обработки металлов. В железном и бронзовых веках на нынешней территории РФ люди научились выплавлять изделия из железа и цветных металлов. Изготовление металлических изделий было распространено в местах залегания железных руд и руд цветных металлов. Так на территории Республики Башкортостан, богатой рудным сырьем, обнаружены многочисленные рудные горны времен железного, бронзового веков. Рудные мастера Башкортостана выплавляли в больших количествах оружие, удила, топоры, боевые колесницы.
Первым сварочным процессом была ковка металла. Необходимость ремонта, выпуска более совершенных изделий приводила к необходимости разработки и совершенствованию металлургических и сварочных процессов.
Сваркой называется процесс получения неразъёмных соединений посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при их местном или общем нагреве или пластическом деформировании, или совместном действии того и другого.
В 1802 году впервые в мире профессор физики Санкт-Петербургской медико-хирургической академии В.В.Петров (1761-1834гг.) открыл электрическую дугу и описал явления, происходящие в ней, а также указал на возможность её практического применения.
В 1881 году русский изобретатель Н.Н.Бенардос (1842-1905гг.) применил электрическую дугу для соединения и разъединения стали. Дуга Н.Н. Бенардоса горела между угольным электродом и свариваемым металлом. Присадочным прутком для образования шва служила стальная проволока. В качестве источника электрической энергии использовались аккумуляторные батареи. Сварка, предложенная Н.Н. Бенардосом, применялась в России в мастерских Риго-Орловской железной дороги при ремонте подвижного состава. Н.Н. Бенардосом были открыты и другие виды сварки: контактная точечная сварка, дуговая сварка несколькими электродами в защитном газе, а также механизированная подача электрода в дугу.
В 1888 году русский инженер Н.Г.Славянов (1854-1897гг.) предложил дуговую сварку плавящимся металлическим электродом. Он разработал научные основы дуговой сварки, применил флюс для защиты металла сварочной ванны от воздействия воздуха, предложил наплавку и сварку чугуна. Н.Г.Славянов изготовил сварочный генератор своей конструкции и организовал первый в мире электросварочный цех в Пермских пушечных мастерских, где работал с 1883 по 1897г. Н.Н.Бенардос и Н.Г.Славянов положили начало автоматизации сварочных процессов. Однако в условиях царской России их изобретения не нашли большого применения. Только после Великой Октябрьской социалистической революции сварка получает распространение в нашей стране. Уже в начале 20-х гг. под руководством профессора В.П.Вологдина на Дальнем Востоке производили ремонт судов дуговой сваркой, а также изготовление сварных котлом, а несколько позже – сварку судов и ответственных конструкций.
Развитие и промышленное применение сварки требовало разработки и изготовления надёжных источников питания, обеспечивающих устойчивой горение дуги. Такое оборудование – сварочный генератор СМ-1 и сварочный трансформатор с нормальным магнитным рассеянием СТ-2 – было изготовлено впервые в 1924 году Ленинградским заводом «Электрик». В том же году советский учёный В.П. Никитин разработал принципиально новую схему сварочного трансформатора типа СТН. Выпуск таких трансформаторов заводом «Электрик» начал с 1927г.
В 1928 году учёный Д.А. Дульчевский изобрёл автоматическую сварку под флюсом.
Новый этап в развитии сварки относится к концу 30-ых годов, когда коллективом института электросварки АН УССР под руководством академика Е.О.Патона был разработан промышленный способ автоматической сварки под флюсом. Внедрение его в производство началось с 1940г. Сварка под флюсом сыграла огромную роль в годы войны при производстве танков, самоходных орудий и авиабомб. Позднее был разработан способ полуавтоматической сварки под флюсом.
В конце 40-ых годов получила промышленное применение сварка в защитном газе. Коллективами Центрального научно-исследовательского института технологий машиностроения и Института электросварки имени Е.О. Патонова разработана и в 1952 году внедрена полуавтоматическая сварка в углекислом газе.
В сварочном производстве комплексная механизация и автоматизация сварки, применение поточных и конвейерных линий, внедрение прогрессивных технологических процессов и оборудования будут способствовать повышению производительности труда, улучшению и стабилизации качества сварных конструкций, уменьшению расхода электроэнергии и сварочных материалов, улучшению условий труда.
Сварные соединения по прочности, как правило, не уступают прочности того металла, из которого сделаны изделия. Сварные конструкции хорошо работают при знакопеременных и динамических нагрузках, при высоких температурах и давлениях. Особо следует подчеркнуть, что условия труда при сварке с точки зрения как гигиены, так и безопасности значительно лучше, чем при клёпке и особенно при литье.
II. Передовые методы труда, прогрессивные инструменты и приспособления
Повышение производительности ручной дуговой сварки является весьма актуальной задачей в связи с тем, что в промышленности, строительстве и других отраслях народного хозяйства ручной сварки занимается ещё десятки тысяч рабочих-электросварщиков.
К чисто организационным мероприятиям, повышение производительности труда сварщиков относится: своевременное обеспечение сварщиков исправным, подключенным к сети сварочным оборудованием, сварочными материалами (электродами, защитным газом) сварочным инструментом, шлангами, кабелями, спецодеждой, средствами индивидуальной защиты; предоставление сварщику оборудованного рабочего места и обеспечения безопасных подходов к нему; своевременное предоставление сварщику подготовленных для сварки деталей, конструкций и технологической документации (инструктивных указаний) по технологии сварки; обеспечение сварщика необходимыми производственно-бытовыми условиями.
К организационно-техническим мероприятиям относится: своевременное и быстрое обслуживание сварщика. Квалифицированным электромонтажником для подключения оборудования и устранения неисправностей; обеспечения наиболее рациональным инструментом (электрододержателем, инструментом для зачистки швов и другое) обеспечение приспособлением для быстрого поворота изделий или их кантовки; изготовление наиболее эффективных конструкций с минимальным количеством наплавленного металл в готовом изделии. Чёткое выполнение организационных и организационно-технических мероприятий наряду с внедрением прогрессивных форм организации труда (бригадный подряд, внедрение оплаты с учётом КТУ и другое) обеспечивает повышение производительности труда не менее чем на 15-20%.
Важным техническим мероприятием является внедрением электродов с повышенным коэффициентом наплавки. Их изготовление несколько затруднено в виду наличия и покрытия железного порошка, однако эти трудности, безусловно, окупятся резким повышением производительности труда сварщиков примерно на 30-40%.
Широко применяется сварка способом опирания (погруженной дугой, ультракороткой дугой). При сварке этим способом электрод опирался на деталь чехольчиком покрытия и затем под лёгким нажимом сварщика самостоятельно плавился полузакрытой дугой, наплавляя валик металла в стыковое или угловое соединение. Для сварки опиранием не требовалось высокое квалификации сварщика, нужны были только его небольшие практические навыки. Электроды для этой сварки применялись с повышенной толщиной покрытия (отношение D/d>1,8), сила сварочного тока допускалась на 20-40% выше обычной по формуле Iсв=(60-70)dэ. В результате скорость сварки увеличивалась примерно на 40-50%, увеличилась глубина провара, разбрызгивание было минимальным. Этот способ успешно применялся, особенно для сварки однопроходных угловых и стыковых швов.
Для соединения стыков в арматурных каркасах и железобетонных конструкциях широко применяют ванный способ сварки в стальной, медной или графитовой форме, при этом соединяемые стержни арматуры закрепляются стальной форме прихватками. В случае применения или графитовых форм концы стержней выравнивают для совпадения осей и закрепляют в инвентарной форме. Дугу возбуждают на торцах стержней в нижних углах и по мере расплавления электрода образуя ванну расплавленного металла, которую поддерживают до конца сварки, быстро меняя электроды. При окончании сварки погружают электрод в ванну несколько раз, добиваясь образом усиления.
Сварку можно ввести гребёнкой из 2-4 электродов на большом токе, что значительно ускорят процесс образования шва. Для сварки арматуры класса 1 применяют электроды Э42, Э46, Э42А и Э46А; класса 2 электроды Э50А. Э55; класса 3- электроды Э55, Э60А. Сварочный ток при ванной сварке применяют: для нижней сварки Iсв=(50-55) dэ, А для вертикальной Iсв=(45-50) dэ. В случае сварки гребёнкой электродов ток соответственно увеличивают. Ванная сварка в формах (особенно в инвентарных медных или графитовых) увеличивает производительность труда в 2-3 раза по сравнению со сваркой с накладками, а также обеспечивает экономию электроэнергии и металла. Ещё большой эффект механизированная ванная сварка.
Повышение производительности труда при сварке однопроходных вертикальных швов способом сверху вниз обеспечивает применение новых электродов марки АНО-25М. Эти электроды Э46 имеют покрытие лютин-целлюлозного типа и предназначены для сварки низкоуглеродистых сталей постоянным или переменным током. Положительным свойством этих электродов является возможность сварки вертикальных швов сверху вниз на таком же токе, как при нижней сварке. При этом достигается увеличение катета и площади углового шва, повышается скорость сварки, а вследствие более глубокого проплавления экономится металл. Электроды имеют гибкое покрытие позволяющие свернуть электрод кольцом, для возможности сварки в труднодоступных местах.
При сварке трёхфазной дугой выделяется большое количество тепла, и производительность наплавки растёт, так как ток подводится к изделию. Одновременно от трёх фаз трансформаторов. Для осуществления ручной сварки нужно применять спаренные изолированные электроды и специальные электрододержатели, позволяющие, подводить ток к каждому электроду отдельно от каждой фазы. Наиболее эффективно этот способ ручной сварки применяют для заварки дефектов стального литья и наплавки, где требуются большие объёмы направленного металла. Ручная сварка деталей применяется редко, так как удобно обеспечивать равномерность провара и качество шва, в основном применяют автоматизированную сварку трёхфазной дугой.
Одним из способов полумеханизированной сварки является сварка лежачим электродом(рис 1), которая производится покрытым электродом различной длины, но не более 1200 мм. и диаметром до 8 мм (рис 1).
Рис 1 Сварка лежачим электродом.
а- стыкового соединения; б- углового соединения «в лодочку»: 1- конец электрода;2- разделка; 3- угловой шов; 4- медный жрус;5- изолирующая прокладка; 6- оголенная часть электрода;7- токоповод;8- шов.
Длина устанавливается по длине шва с припуском на подсоединение токопровода. Процесс заключается в том, чт