Мерилом мастерства древних зодчих считалось умение построить здание без единого гвоздя. Тогда в ходу были дерево и топор, а как поступают современные умельцы в наш "железный" век? Без болта и заклепки они возводят небоскребы, мосты, плотины, туннели и трубопроводы. Одним из самых надежных и долговечных способов крепления является электросварка. Быстрота, экономичность и прочность - вот главные преимущества, которые позволили ему получить широкое распространение не только в промышленности, но и в быту. Электросварка - это ведущий вид сварки в нашей промышленности. Сваркой называется неразъемное соединение двух или более деталей, с помощью электрического тока присадочного материала (электрод). Первым кто применил сварочную дугу для сварки металла, был русский изобретатель Н.Н.Бенардос. На протяжении многих десятилетий сварку улучшали и совершенствовали, пока, наконец, она прочно не вошла в нашу промышленность. И вот уже целый век нам служит сварочное оборудование.
Cовременные технологии позволяют соединять стали различного уровня легирования и многие цветные сплавы. При этом тип решаемых задач определяет и методы, выбор которых влияет не только на качество, но и на стоимость работ.
В нашей стране используются очень много видов сварки: автоматическая сварка под флюсом, электрошлаковая сварка, газовая сварка, световая сварка, термическая сварка, контактная сварка, диффузионная сварка, газопрессовая сварка и многие другие виды.
В зависимости от характера и интенсивности сварочных работ и размеров свариваемых деталей выпускают большой ассортимент оборудования с различными техническими характеристиками, однако две из них обязательны для аппаратов бытового потребления. Первая - это максимальный сварочный ток, вторая - время, на протяжении которого в 10-минутном рабочем цикле этот ток вырабатывается. Например, аппарат, рассчитанный на 120-амперный ток при 60 %-ном рабочем цикле, должен обеспечивать 120 А в течение не более 6 минут из каждых 10 минут эксплуатации. Остальные 4 минуты отведены на режим холостого тока, при котором аппарат отдыхает.
Приборы и методы современной сварки
Сварка применяется практически во всех отраслях - в промышленности, строительстве, на транспорте. О современных масштабах ее использования свидетельствует тот факт, что более половины валового национального продукта страны получают с привлечением сварочных и родственных им технологий. Всего разработано более 100 видов сварки. С помощью сварки удается соединять любые металлы и сплавы, пластмассы, керамику, стекло. Столь широкая популярность сварочных процессов предопределила большой интерес к мероприятиям по этой тематике, таким как специализированные выставки.
Сварка в промышленных условиях. Завод "Электрик" (г. Санкт-Петербург) -российский производитель сварочного оборудования. Накопленный предприятием многолетний опыт помог его специалистам создать новый сварочный трактор ТС-80 для автоматической дуговой сварки и наплавки стальной электрической проволоки с применением флюса на протяженные швы разных типов. За счет новых технических решений агрегат поддерживает стабильность сварочных режимов в процессе работы при любых условиях эксплуатации.
В нем применены усовершенствованная система управления, новые мощные электродвигатели (180 Вт) с тахогенераторами и токоподвод, обеспечивающий надежный контакт с электродной проволокой. Схема управления трактором позволяет предварительно выставлять необходимые режимы и плавно их корректировать во время сварки. Трактор может работать автоматически с зависимой или независимой от напряжения на дуге скоростью подачи проволоки.
В новой модели увеличен размах настроечных перемещений сварочной головки: по высоте - до 300 мм, по горизонтали - до 150 мм. Разворот головки под разными углами позволяет вести сварку в любых положениях: в колее, вне колеи, в "лодочку", в угол и т. д. Прозрачная труба флюсоподвода очень удобна для визуального контроля наличия флюса. Каретка трактора - полноприводная, поэтому перемещение трактора по изделию происходит без пробуксовок. Сцепление и расцепление колес с приводом оперативно осуществляется с помощью зубчатой муфты.
На тракторе предусмотрены места для крепления копиров (регулируемых направляющих устройств) и флюсоотсоса. Ток сварки при постоянном включении нагрузки (продолжительность включения нагрузки ПН - 100%) достигает 1250 А. Для сварного шва можно использовать электродную проволоку диаметром 2-5 мм. Скорость ее подачи - 4-6 м/мин., скорость сварки - 0,1-2 м/мин. Масса трактора - не более 85 кг.
Предприятие выпустило новую модификацию известного источника ВДУ-505-1 - универсальный сварочный выпрямитель ВДУ-505-2 с более широкими технологическими возможностями. Это устройство можно применять для автоматической и полуавтоматической сварки, для ручной сварки штучным электродом и сварки в среде аргона неплавящимся электродом. ВДУ-505-2 оснащен новым блоком управления с возможностью регулирования угла наклона внешней вольтамперной характеристики (ВАХ). В зависимости от ожидаемых параметров дуги электрода в заданном режиме (ручном, полуавтоматическом, аргоновой дугой) выбирается один из пяти вариантов, различаемых углами наклона ВАХ.
Таким образом, при колебаниях сварочного тока дуговое напряжение изменяется в допустимых пределах. Процесс протекает стабильно, обеспечивая мелкокапельный перенос электродного металла. При этом значительно снижается процент разбрызгивания: коэффициент потерь не превышает 4%. ВДУ-505-2 обеспечивает сварочный ток 500 А при ПН 60% и 385 А при ПН 100%. Диапазон его регулирования составляет от 60 до 500 А на жесткой и от 50 до 500 А на падающей ВАХ. Диаметр штучных электродов может быть от 2 до 6 мм. Масса агрегата - не более 290 кг при габаритах 760_700_900 мм.
Еще одна новинка завода - универсальная установка УДГУ-2510, предназначенная для ручной сварки неплавящимся электродом в среде инертных газов. Она позволяет производить сварку алюминия и его сплавов с использованием переменного тока, а с использованием постоянного - изделий из нержавеющих сталей, титановых и медно-никелевых сплавов.
Установка состоит из силового блока, возбудителя-стабилизатора сварочной дуги, сварочных горелок, пульта дистанционного управления. К ней прилагается комплект принадлежностей. Компактный и удобный в переноске блок возбуждения дуги, к которому подключается горелка, дает возможность работать на расстоянии до 50 м от источника. С помощью дистанционного пульта управления осуществляется регулирование сварочного тока на месте сварки.
Система управления позволяет предварительно устанавливать сварочный ток по цифровому индикатору и плавно его регулировать в процессе работы. Аппарат может работать в постоянном и импульсном режимах. Токи импульса и паузы регулируются по отдельности. В УДГУ-2510, разработанной для промышленных условий эксплуатации и рассчитанной на длительную непрерывную работу, предусмотрена схема защиты от перегрузки.
Установка обеспечивает мягкую устойчивую дугу, хорошо регулируемую во всем диапазоне токов. Пределы подстройки сварочного тока - от 5 до 250 А на постоянном токе и от 10 до 250 А - на переменном. Благодаря такому широкому диапазону удается сваривать материалы толщиной от 0,3 до 8 мм. Установка обеспечивает сварочный ток 250 А при ПВ 60% и продолжительности цикла 10 минут.
Электродуговая сварка
Источником теплоты при дуговой сварке служит электрическая дуга, которая горит между электродом и заготовкой. В зависимости от материала и числа электродов, а также способа включения электродов и заготовки в цепь электрического тока различают следующие способы дуговой сварки:
а) Сварка неплавящимся (графитным или вольфрамовым) электродом, дугой прямого действия, при которой соединение выполняется путем расплавления только основного металла, либо с применением присадочного металла.
б) Сварка плавящимся (металлическим) электродом, дугой прямого действия, с одновременным расплавлением основного металла и электрода, который пополняет сварочную ванну жидким металлом.
в) Сварка косвенной дугой, горящей между двумя, как правило, неплавящимися электродами. При этом основной металл нагревается и расплавляется теплотой столба дуги.
г) Сварка трехфазной дугой, при которой дуга горит между электродами, а также между каждым электродом и основным металлом.
Питание дуги осуществляется постоянным или переменным током. При применение постоянного тока различают сварку на прямой и обратной полярностях. В первом случае электрод подключают к отрицательному полюсу (катод), во втором - к положительному (анод).
Ручная дуговая сварка
Ручную дуговую сварку выполняют сварочными электродами, которые вручную подают в дугу и перемещают вдоль заготовки. В процессе сварки металлическим покрытым электродом - дуга горит между стержнем электрода и основным металлом. Стержень электрода плавится, и расплавленный металл каплями стекает в металлическую ванну. Вместе со стержнем плавится покрытие электрода, образуя газовую защитную атмосферу вокруг дуги и жидкую шлаковую ванну на поверхности расплавленного металла. Металлическая и шлаковые ванны вместе образуют сварочную ванну. По мере движения дуги сварочная ванна затвердевает и образуется сварочный шов. Жидкий шлак после остывания образует твердую шлаковую корку.
Электроды для ручной сварки представляют собой стержни с нанесенными на них покрытиями. Стержень изготовляют из сварочной проволоки повышенного качества. Сварочную проволоку всех марок в зависимости от состава разделяют на три группы: низкоуглеродистая, легированная и высоколегированная.
Ручная сварка удобна при выполнении коротких и криволинейных швов в любых пространственных положениях - нижнем, вертикальном, горизонтальным, потолочном, при наложении швов в труднодоступных местах, а также при монтажных работах и сборке конструкций сложной формы. Ручная сварка обеспечивает хорошее качество сварных швов, но обладает более низкой производительностью, например, по сравнению с автоматической дуговой сваркой под флюсом.