Евгения Сбитнева - Кровельные работы
Организация рабочего места
В зависимости от характера работы сварку можно вести, находясь на одном месте или периодически передвигаясь по рабочей площадке. Поэтому рабочее место сварщика может быть как мобильным, так и постоянным. Независимо от этого существует строго определенный набор необходимых приспособлений и инструментов. Среди них выделяют: источник электропитания, сварочный трансформатор, сварочные провода, держатель электрода, защитный щиток для лица, брезентовая защитная одежда, оградительные щиты, средства пожаротушения, необходимые инструменты, асбестовый лист.
Если сварочные работы ведутся в кабине, то стены кабины лучше окрасить в светло-серый цвет. Такой тип окраски способствует лучшему поглощению ультрафиолетовых лучей. Кроме того, в кабине должно быть хорошее освещение и вентиляция.
Полы по требованиям противопожарной безопасности должны быть из кирпича, бетона или цемента. Размеры кабины – 2 х 2,5 м. Ее стенки изготавливают из тонкого металла, фанеры, брезента. И фанера, и брезент пропитываются огнестойким составом.
Рабочий стол сварщика не должен превышать высоту 0,6–0,7 м. Материал столешницы – толстая листовая сталь.
Фибровые маски и щитки защищают глаза и лицо сварщика от вредных излучений. Внутренняя сторона корпусов щитков и масок должна иметь матовую гладкую поверхность черного цвета.
Защиту от излучений обеспечивают и темно-зеленые светофильтры (тип С). Если сварочные работы выполняются покрытыми электродами, то лучше выбирать следующие светофильтры: при токе 100 А – светофильтр С5, 200 А – С6, 300 А – С7, 400 А – С8, 500–600 А – С9.
Если сварка проводится в двуокиси углерода при токе 50–100 А, то применяют светофильтр С1, 100–150 А – С2, 150–250 А – С3, 250–300 А – С4, 300–400 А – С5.
Электродержатели нужны для закрепления электрода и подвода к нему тока при ручной дуговой сварке. Различают электродержатели пассатижного, винтового, пружинного, рычажного и других типов. Электродержатели позволяют закреплять электрод в одном из трех положений: под углом 0, 60, 90° относительно продольной оси рукоятки.
Сварочные кабели служат для подвода тока к электродержателю и, соответственно, к изделию от источника питания. Наиболее распространены кабели марок РГД, РГДО, РГДВ. Рекомендуемая длина кабеля – 2–3 м, остальную часть можно заменить кабелями марок КРПНТ и КРПСН. Если длина кабеля превышает 30–40 м, то происходит значительное падение напряжения в сварочной цепи, что, естественно, плохо влияет на качество сварки. При силе тока дуги 200 А площадь сечения кабеля должна быть 40 мм2, 300 А – 70 мм2, 400 А – 120 мм2.
Комплекты для сварочных работ включают в себя три разновидности: КИ-50, КИ-315, КИ-125. Кроме того, существуют наборы ЭНИ-300 и ЭНИ-300/1. Они включают в себя следующие инструменты: электродержатель с запасными частями, соединительная муфта, клемма заземления, щетка-зубило, отвертка с диэлектрической ручкой, две диэлектрические ручки, плоскогубцы комбинированные, ключ гаечный разводной, клеймо сварщика, молоток, два защитных светофильтра, стекло покровное для щитка сварщика, отрезок кабеля марки РГД длиной 3 м.
Типы электродов
При дуговой сварке плавлением применяют плавящиеся электроды, выполненные из холоднотянутой калиброванной или горячекатаной проволоки диаметром 0,3–12 мм, или порошковой проволоки. В качестве электродов используют также электродные ленты и пластины.
Электроды классифицируют по материалу, назначению для сварки определенных сталей, по толщине покрытия, нанесенного на стержень, видам покрытия, характеру шлака, образующегося при расплавлении, техническим свойствам металла шва и пр.
На все электроды наносится определенный состав – покрытие. Общее назначение электродных покрытий – обеспечение стабильности горения сварочной дуги и получение металла шва с заранее заданными свойствами. Наиболее важными свойствами являются пластичность, прочность, ударная вязкость, стойкость против коррозии.
Покрытие выполняет множество важных функций.
Во-первых, это газовая защита зоны сварки и раплавленного металла, которая образуется при сгорании газообразующих веществ. Она предохраняет раплавленный металл от воздействия кислорода и азота. Такие вещества вводятся в покрытие в виде древесной муки, целлюлозы, хлопчатобумажной ткани.
Во-вторых, раскисление металла сварочной ванны элементами, обладающими большим родством с кислородом, чем железо. К таким элементам относятся марганец, титан, молибден, хром, кремний, алюминий, графит. Раскислители входят в покрытие не в чистом виде, а в виде ферросплавов.
В-третьих, шлаковая защита. Шлаковое покрытие уменьшает скорость охлаждения и затвердения металла шва, способствуя тем самым выходу газовых и неметаллических включений.
Шлакообразующие компоненты покрытий представляют собой титановые и марганцевые руды, каолин, мрамор, кварцевый песок, доломит, полевой шпат и др.
В-четвертых, легирование металла шва для придания ему специальных свойств (повышение механических свойств, износостойкости, жаростойкости, сопротивления коррозии).
В качестве легирующих компонентов используются хром, никель, молибден, вольфрам, марганец, титан.
Кроме того, для повышения производительности сварки в электродные покрытия вводят железный порошок. Такой порошок облегчает повторное зажигание дуги, уменьшает скорость охлаждения наплавленного металла, что благоприятно сказывается на сварке в условиях низких температур. Содержание порошка может достигать до 60 % массы покрытия.
Для закрепления покрытия на стержне электрода обычно используют связующие компоненты – такие, как жидкое стекло.
Для придания покрытию лучших пластических свойств в него вводят формующие добавки – такие, как бетонит, каолин, декстрин, слюда и пр.
В зависимости от свариваемых материалов все электроды делятся на следующие группы:
Л – для сварки легированных конструкционных сталей с временным сопротивлением разрыву свыше 600 МПа (пять типов: Э70, Э85, Э100, Э125, Э150);
У – для сварки углеродистых и низкоуглеродистых конструкционных сталей;
В – для сварки высоколегированных сталей с особыми свойствами;
Т – для сварки легированных теплоустойчивых сталей – 9 типов;
Н – для наплавки поверхностных слоев с особыми свойствами – 44 типа.
Гарантируемый предел прочности металла шва обозначается в марке электродов цифрами. Например, название электрода, обозначенное Э42, говорит о том, что он предназначен для дуговой сварки; минимальный предел прочности металла шва – 420 МПа.
Основные виды сварки
Дуговая сварка представляет собой соединение расплавленных металлов между собой с помощью электрической дуги (рис. 95).
Рис. 95. Дуговая сварка: 1 – соединяемые детали; 2 – электрод; 3 – дуга; 4 – сварочная ванна.
Этот тип сварки включает в себя такие виды, как плазменная, электрошлаковая, электронно-лучевая и термитная.
Плазменная сварка основана на пропускании электрического тока большой плотности через газовую среду, находящуюся под некоторым давлением. Ионизированный газ называют плазмой. Температура плазменной струи достигает 50 000 °C.
В электрошлаковой сварке плавление металла происходит за счет теплоты, выделяемой электрическим током, проходящим через расплавленный шлак (рис. 96).
Рис. 96. Электрошлаковая сварка: 1 – электрод; 2 – электропроводный шлак; 3 – образуемый шов; 4 – сварочная ванна; 5 – перегородки, формирующие шов; 6 – металл.
Энергия электронного луча нашла свое применение в электронно-лучевой сварке. Теплота выделяется в результате бомбардировки поверхности металла электронами, имеющими большие скорости; анодом служит свариваемая деталь, катодом – вольфрамовая спираль (рис. 97).
Рис. 97. Электронно-лучевая сварка: 1 – катод; 2 – пучок; 3 – соединяемые заготовки; 4 – магнитная линза; 5 – катушка.
Поверхность катода испускает электроны, формируемые в пучок, который фокусируется на соединяемые заготовки магнитной линзой. Перемещает луч специальная катушка.
Использование теплоты, выделяемой нагретой смесью оксида железа и алюминия, лежит в основе термитной сварки. Свариваемые детали находятся в огнеупорной форме, а в тигле, находящемся сверху, находится смесь металлов. При горении температура этой смеси (по-другому, термита) достигает более 2000 °C. В результате образуется жидкий металл, который при заполнении формы оплавляет кромки свариваемых изделий, заполняет зазор, образуя тем самым шов.
В ультразвуковой сварке ультразвуковые колебания передаются по волноводу от преобразователя к рабочему наконечнику.
Соединяемые изделия помещают между наконечником и специальной опорой.
Под действием вертикального сжимающего усилия и ультразвуковых колебаний в заготовках возникают силы трения, достаточные для получения сварного соединения (рис. 98).
