Текст книги "Сварка, пайка и виды соединений"

● не требуются флюс и электродная обмазка, а также очистка наплавленного металла от шлаковой корки;

● уменьшилась склонность металла к образованию пор при сварке умеренно ржавых деталей за счет создания защитной среды;

● дефицитные карбид кальция и кислород заменены более дешевыми и недефицитными электроэнергией и углекислым газом;

● отсутствие вредных выделений в процессе сварки создает наиболее благоприятные условия для рабочих;

● снижен расход электродного материала за счет уменьшения отходов и применения более тонкой электродной проволоки;

● деформация свариваемых деталей почти полностью исключена, так как процесс сварки ведется короткой дугой в защитном газе, что ограничивает распространение тепла по поверхности металла; вследствие этого уменьшились трудозатраты на правку и рихтовку лицевых поверхностей.

Некоторые рекомендации по сварке в защитном газе.

При сварке сплошным швом.

При установке катушки с проволокой следует убедиться, что тормоз установлен правильно, чтобы катушка поворачивалась лишь под действием разматывателя (при остановке катушка не должна проворачиваться по инерции). Обрезают конец электродной проволоки и пропускают ее между приводными роликами, которые отрегулированы так, что осуществляют прижатие проволоки без проскальзывания. Приводят электрическую схему агрегата в состояние пуска и нажимают на управление горелкой до момента появления проволоки из ее конца. С помощью кусачек отрезают излишек проволоки, чтобы ее конец, выходящий из горелки, имел длину 6-8 мм. Контактная трубка, навинченная на горелку, должна соответствовать диаметру проволоки. Сопло должно быть всегда чистым.

Регулирование напряжения и скорости размотки обычно производится на основании рекомендаций изготовителей сварочных агрегатов в зависимости от толщины свариваемых кромок, типа соединения, толщины электродной проволоки. Эти регулирования могут быть выполнены с помощью переключателей с цифровой градуировкой. (Изготовители приводят значения напряжения и скорости перемещения проволоки для каждого режима.) В процессе работы эти параметры дадут постоянные результаты при условии, что длина проволоки, выходящей из сопла, сохраняется постоянной.

Следует тщательно подсоединить провод массы. При отсутствии массы электрическая дуга не возникает, а проволока, разматываясь, отталкивает горелку.

Если параметры сварки соответствующим образом согласованы, то дуга сопровождается легким потрескиванием.

При горизонтальной сварке выполняют действия немного схожие с кислородно-ацетиленовой сваркой, однако сопло удерживают наклоненным под углом 75° по отношению к поверхности уже сваренного металла. Сварщик располагается таким образом против горелки кабеля питания, чтобы ему был хорошо виден расплав. Горелку держат в двух руках.

Так как руки расположены очень близко к очагу нагрева и происходит интенсивный вылет металлических частиц, необходимо надевать перчатки с длинными манжетами.

При сварке внутреннего угла для лучшего распределения металла горелку следует слегка покачивать в боковом направлении. Если прожигается отверстие или имеется зазор между свариваемыми кромками, то следует удерживать горелку на одном месте и совершать последовательные остановки сварки на короткое время. Остановки на более длительное время делаются для того, чтобы расплавленный металл не стекал на изнаночную поверхность сварки.

Если напряжение сварки и скорость размотки слишком большие, то происходит слишком быстрое плавление, в итоге образуются отверстия.

Если напряжение нормальное, но скорость размотки очень маленькая, то сварочный шов получается выпуклым и либо плохо проварен, либо совсем непроварен. В этом случае горение дуги сопровождается не потрескиванием, а шипением. Проволока расплавляется в виде крупных медленно падающих капель.

Если скорость размотки нормальная, но напряжение слишком большое, то потрескивание дуги становится медленнее, происходит более быстрое плавление в глубину, что приводит к прожиганию отверстия.

Если скорость размотки нормальная, но напряжение слишком низкое, дуга сопровождается нормальным потрескиванием, сварочный шов получается выпуклым с небольшим непроваром и несколько более узкий.

Если напряжение и скорость размотки недостаточны, то плавление металла происходит в виде крупных, относительно медленно плавящихся капель. Потрескивание становится более медленным с легким шипением. Сварочный шов получается узким и плохо проваренным.

Сварка точками используется для соединения тонких листов. При ремонте кузовов автомобилей точечная сварка применяется в следующих случаях:

● когда нельзя применить сварочные клещи для осуществления точечной сварки из-за невозможности доступа к двум поверхностям линии сварки;

● когда можно произвести кислородно-ацетиленовую стыковую сварку, однако она не устраивает либо из-за необходимости точной подгонки свариваемых кромок, либо потому, что вся зона сварки будет отожжена, а следовательно, будет иметь меньшую прочность, либо по причине возникающих в результате сварки деформаций, которые впоследствии надо исправлять. Этот способ сварки предполагает наличие доступа к противоположной поверхности сварочного шва для размещения наковаленки.

При стыковой сварке сварщик подгоняет свариваемые кромки и производит сварку последовательными маленькими точками для закрепления точного расположения свариваемых деталей. После этого производят сварку маленькими точками между предварительно выполненными точками. Такое расположение сварочных точек называют цепочным. При этом способе возникает минимальное расширение металла.

Подготовка кромок для точечной дуговой сварки аналогична подготовке при точечной сварке сопротивлением. Необходимо помнить, что кромки должны находить друг на друга, быть зачищены очень тщательно, чтобы обеспечить хороший электрический контакт. Контакт должен обеспечиваться, с одной стороны, между проволочным электродом и первым листом, с другой стороны, между двумя наложенными друг на друга листами и, наконец, между нижним листом и массой. Величина нахлестки зависит от толщины свариваемых листов. Расплав металла верхнего листа растекается дальше, чем при точечной сварке сопротивлением. Несмотря на это, при точном центрировании величина перекрытия кромок, равная 15 толщинам верхнего листа, является достаточной. В то же время сварочные точки несколько выступают над основным металлом, что является нежелательным для внешнего вида кузова. Поэтому, чтобы соединение не было заметно (после шпаклевки и краски), после вырезки поврежденной зоны необходимо выполнить параллельную отбортовку кромки кузова. Это небольшое смещение металла может быть выполнено механически с использованием инструмента, устанавливаемого на конце пневматического пистолета. Нужно следить также за тем, чтобы обеспечивалась хорошая пригонка этих деталей между собой.

Вырезают новую деталь, подвергаемую сварке, и подгоняют ее в углубление, выполненное отбортовкой.

Если используется бывшая в употреблении деталь, нужно очистить сопрягаемые поверхности от краски, мастики, инородных частиц по всей ширине отбортовки.

Надо иметь в виду, что для точечной сварки не подходит наконечник горелки, применяемый для непрерывной сварки. Детали соединяются с горелкой резьбой и легко снимаются. Подготовка агрегата производится в следующей последовательности:

● снимают сопло и контактную трубку, используемые для непрерывной сварки;

● устанавливают контактную трубку (более короткую) и сопло, предназначенные для точечной сварки;

● отрезают конец электродной проволоки заподлицо с торцом сопла;

● открывают кран баллона с защитным газом и регулируют его расход так же, как для непрерывной сварки;

● производят регулировку напряжения и скорости размотки. Значения этих параметров намного выше, чем при непрерывной сварке листов такой же толщины;

● настраивают регулятор времени, который определяет время, в течение которого происходит размотка проволоки. Установка времени осуществляется в долях секунды;

● соединяют с массой нижний лист, зачищенный до чистого металла.

Перед началом работы следует испытать, и в случае необходимости, настроить агрегат. Это можно осуществить выполнением нескольких точек на отходах листов из металла той же толщины, что и металл свариваемых деталей.

Если напряжение и скорость размотки проволоки нормальные, время отрегулировано правильно, то сварная точка имеет небольшую выпуклость, а на обратной стороне листа заметен центр провара. Если точка не проварена, надо увеличить время сварки.

Так как сварочные точки имеют выпуклость, их необходимо срезать обычными механическими способами. При постоянном времени размотки проволоки происходит следующее:

–если напряжение и скорость размотки очень высокие, то интенсивное плавление может привести к прожиганию отверстий в листах. В противном случае точка слишком размазана с очень глубоким проваром. В горелке проволока расплавляется до уровня контактной трубки;

● если напряжение нормальное, однако очень маленькая скорость размотки, то точка получается узкой, нижний лист либо слабо, либо совсем не расплавляется;

● если скорость размотки нормальная, а напряжение очень высокое, то точка размазана и немного выпуклая, провар нормальный;

● если скорость размотки очень маленькая, напряжение очень низкое, то точка немного размазана и либо слабо проварена, либо совсем не проварена.

Сварочный агрегат для точечной полуавтоматической сварки можно использовать для выполнения усадочных нагревов. Эта операция выполняется в следующем порядке:

● снимают сопло и контактную трубку;

● немного вытягивают проволоку;

● поднимают прижимной ролик для прижима проволоки (нельзя открывать при этом защитный газ);

● заменяют контактную трубку медным электродом или угольным, вставленным в медную трубку, которая припаяна твердой пайкой на бывшую обрезанную контактную трубку (при отсутствии медного электрода);

● регулируют напряжение (по инструкции изготовителя агрегата, при отсутствии инструкции надо начинать со среднего значения напряжения);

● регулируют силу тока вторичной обмотки (40-60 А) по скорости размотки проволоки (проволока не должна разматываться);

● производят нагрев коротким контактом, точками или дорожками с последующим охлаждением с помощью ветоши, смоченной в воде.

Контактная сварка

Контактную сварку называют также сваркой сопротивлением. Заметим, что именно она своей высокой производительностью и отсутствием деформаций после сварки позволила обеспечить в свое время массовое производство кузовов легковых автомобилей. Используются следующие способы сварки сопротивлением:

● точечная сварка, наиболее широко распространенная в производстве кузовов;

● роликовая сварка, применяемая для выполнения герметичных соединений (баков для горючего, глушителей и т. д.);

● стыковая сварка, применяемая для горизонтальной стыковой сварки, например, ободов колес и некоторых панелей.

● Машины для сварки сопротивлением могут выполняться:

● стационарными для сварки отдельными точками или многоточечной сварки, роликовой сварки, стыковой сварки. Свариваемые детали перемещаются под машину, чтобы произвести на ней сварку;

● переносными, которые называют сварочными клещами. В этом случае свариваемые детали также закрепляют, а сварочная машина перемещается для установки в положение сварки. Портативные машины осуществляют только точечную сварку. При ремонте обычно применяют точечную сварку с помощью сварочных клещей.

Регулируют сварочный агрегат и устанавливают его в рабочее положение. Концы свариваемых листов накладывают внахлестку, затем они устанавливаются между электродами и сжимаются. Между электродами пропускают большой силы низковольтный ток.

Металл, сжатый между электродами, представляет собой проводник электрического тока, обладающий определенным сопротивлением. Если производится сварка листов из мягкой стали толщиной 1 мм и диаметром сварной точки 4 мм, что дает площадь, равную 12,5 мм², то необходимая сила тока будет около 5000 А (при напряжении 4 В), а интенсивность или плотность тока будет 400 А/мм² сечения точки. Такая нагрузка вызывает быстрый нагрев листов. Однако максимальный нагрев происходит в плоскости контакта листов между собой, так как теплота, создаваемая в точках контакта с электродами, частично отводится в медь электродов, которые часто подвергаются охлаждению проточной водой. Металл свариваемых листов разогревается до плавления, которое мгновенно распространяется на всю его толщину. Однако реле времени, настроенное на момент включения тока, выключает электрический ток. Расплавленный сжатый металл образует сплошной стержень, который быстро затвердевает. По окончании затвердевания усилие сжатия листов можно снять. Небольшое углубление на поверхности листов определяет положение точки сварки.

Основными частями машины для точечной сварки независимо от ее типа являются:

● трансформатор тока, вторичная обмотка которого соединена с электродами. К вторичной обмотке подключается прибор для регулирования силы тока в соответствии с выполняемыми точками сварки;

● механизм сжатия электродов;

● прибор, обеспечивающий включение и выключение сварочного тока. Момент выключения тока регулируется с помощью реле времени.

Для облегчения сварочные клещи обычно состоят из двух частей, соединенных между собой гибким электрическим кабелем:

● сварочного зажима, состоящего из плеч держателей электродов и самих электродов, механизма сжатия электродов и трансформатора тока;

● шкафа управления, обеспечивающего регулирование силы тока вторичной обмотки и времени протекания сварочного тока.

У некоторых сварочных машин небольшой мощности, не требующих высокой точности, а также с целью снижения их стоимости, шкаф управления отсутствует. В этом случае время пропускания сварочного тока определяется опытным путем.

Регулирование времени прохождения тока, а также силы тока вторичной обмотки обеспечивается посредством многопозиционного контактного переключателя. Регулировка усилия сжатия электродов осуществляется натяжением пружины с помощью гайки с накаткой, навинчиваемой на тягу управления подвижного электрода. Одно плечо держателя электрода является неподвижным, другое подвижное. Острия электродов имеют угол при вершине, приблизительно равный 120°. Конец электрода выполнен в форме усеченного конуса с плоской круговой поверхностью, диаметр которой выбирается равным диаметру сварочной точки и является функцией толщины свариваемых листов.

В процессе работы острия электродов раздавливаются, что приводит к увеличению их диаметра. Результатом этого является уменьшение концентрации тока сварки, приходящегося на 1 мм² площади. Следовательно, необходимо осуществлять постоянный контроль за состоянием электродов. Плоскость контакта электродов с листами следует многократно зачищать либо полотняной шлифовальной шкуркой, либо плоским напильником, которые слегка зажимаются между электродами и перемещаются возвратно-поступательно в направлении, перпендикулярном к электродам.

Практичнее применить небольшой напильник, толщина которого соответствует толщине свариваемых листов. С помощью напильника удаляются налипы металла и других материалов, оседающих на остриях электродов. Далее правят диаметр острия путем опиливания конической части. Из-за более сильного нагрева электродов быстрее сплющиваются острия электродов у сварочных клещей, неохлаждаемых водой.

Применяются два варианта расположения электродов:

● друг против друга. Электроды одновременно сжимают листы и создают точку сварки. При этом плечи держателей электродов и сами электроды могут иметь различные формы;

● параллельное (рядом друг с другом). Электроды опираются на одну сторону листа. Такие сварочные клещи называют двухточечными, так как они выполняют одновременно две точки сварки. Электрический ток частично проходит по верхнему листу, являясь током утечки и не производящим сварку. Другая часть тока течет по нижнему листу и называется рабочим током, производящим сварку.

При необходимости применяют контр-электрод из массивной медной пластины, которую устанавливают в нижней части листов. Контр-электрод поддерживает и облегчает протекание сварочного тока.

В большинстве случаев производится точечная сварка листов из мягкой стали. В равной степени можно сваривать коррозионно-стойкие стали, латуни и легкие сплавы. При достаточной мощности сварочного аппарата можно производить сварку круглых стальных прутков, прутков крестообразного сечения или других профилей. Необходимо, чтобы металлы могли деформироваться, чтобы их можно было установить друг относительно друга, исключая тем самым получение двух элементов литьем. Желательно, чтобы металлы на сопрягаемых поверхностях были зачищены и обезжирены. Нормальное напряжение сварки в несколько вольт настолько слабое, что даже тонкий слой краски, а в некоторых случаях даже мела, является достаточным препятствием прохождению электрического тока.

При ремонте окрашенных листовых деталей их зачищают до металла. Чтобы свариваемые металлы были надежно установлены друг относительно друга, их следует удерживать в закрепленном состоянии с помощью струбцин или ручных тисков, так как рычаги сварочных клещей не обладают большой жесткостью. Такое крепление разгружает сварочные клещи от большого усилия для обеспечения сжатия.

Как и во всех других процессах сварки, сначала необходимо произвести регулировку сварочного аппарата, а после этого производить сварку.

Речь идет об обычных сварочных аппаратах, в которых производится регулировка следующих параметров:

● усилия сжатия;

● силы сварочного тока;

● времени сварки.

Регулировка усилия сжатия клещей. Если свариваемые черные металлы имеют чистые поверхности, то нет необходимости прикладывать очень большие усилия сжатия, за исключением случаев, когда время сварки маленькое. Если металлы недостаточно хорошо зачищены, надо увеличить усилие сжатия.

При работе со сварочными клещами усилие сжатия определяется вручную, что требует большого практического опыта. Однако на стационарных сварочных аппаратах пневматических или гидравлических эти усилия выражаются цифрами.

Можно применять большую силу тока, если свариваемые черные металлы хорошо зачищены и плотно прилегают друг к другу. Если металлы плохо зачищены, следует уменьшить силу сварочного тока, компенсируя это увеличением усилия сжатия и времени сварки.

Время сварки. Для хорошо очищенных и подогнанных металлов принимают очень небольшое время сварки. Если же металлы недостаточно хорошо зачищены, то время сварки увеличивают, компенсируя его одновременно соответствующим регулированием силы сварочного тока и усилия сжатия.

При использовании наиболее простых сварочных клещей время сварки определяется приблизительно сварщиком, который включает, а затем выключает контактный переключатель. Если сварочные клещи снабжены шкафом управления, то предварительное регулирование времени прохождения тока производится с помощью реле времени. Включение тока осуществляется с помощью контактора, управляемого рычагом механизма сжатия в процессе сварки. Однако остановка процесса сварки производится автоматически по истечении установленного времени прохождения тока.

Раньше сварку сопротивлением производили с большим временем прохождения тока, что приводило к сильному нагреву деталей и их деформации. В настоящее время существует тенденция к уменьшению времени сварки, что снижает нагрев соседнего со сварными точками металла и уменьшает деформацию. Время сварки измеряется долями секунды.

Опыт показывает: если сила тока и время прохождения тока отрегулированы правильно, то при отключении сварочного тока поверхность наиболее тонкого из свариваемых листов на короткое время слегка краснеет. Если покраснение металла сохраняется более длительное время, это значит, что время прохождения электрического тока слишком большое либо очень большая сила тока.

Выполнение сварки производится в три этапа:

1. Стыковка – свариваемые листы зажимаются между двумя электродами. При необходимости имеется возможность подгонки их расположения.

2. Сварка – электрический ток пронизывает толщину свариваемых металлов в течение определенного времени, необходимого для плавления стержня металла.

3. Прессование – после выключения электрического тока усилия сжатия продолжают действовать на затвердевающий металл и в процессе охлаждения.

Прессование необходимо производить при увеличении усилия сжатия. Сварочные клещи не позволяют обеспечить такого прессования, но могут удержать усилие сжатия, предотвращающее нарушение точки сварки. Действительно, при снятии сжимающего усилия листы стремятся сдвинуться друг относительно друга. Если же усилие сжатия снимается в тот момент, когда металл сварной точки жидкий или пастообразный, то происходит разрушение точки сварки.

При точечной сварке необходимо точно определить расстояние между последовательно расположенными по одной линии точками, т.е. шаг сварки, и расстояние между осью точки сварки и краем листа.

Не рекомендуется уменьшать шаг сварки, так как это приводит к отклонению пути прохождения сварочного тока и к ухудшению качества сварных точек в процессе выполнения сварки.

Если сварку выполняют очень близко к краю листа, то сильно сжатый расплавленный металл может прорвать удерживающий его твердый металл и выплеснуться наружу. Кроме возможного при этом несчастного случая, пустая из-за выжатого жидкого металла точка сварки не будет обладать механической прочностью.

Если говорить о защите сварщика, то отметим, что обычное напряжение сварки очень слабое и не представляет никакой опасности. Тем не менее для обеспечения защиты от напряжения питающей сети при нарушении изоляции заземление установки необходимо выполнить. Для защиты от отлетающих раскаленных частиц при сварке листов с окалиной необходимо применять прозрачный экран или очки. Не рекомендуется носить на пальцах кольца, которые могут нагреваться при касании листа.