РУЧНАЯ СВАРКА И НАПЛАВКА ДЕТАЛЕЙ

ВОССТАНОВЛЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ РУЧНОЙ И ДУГОВОЙ СВАРКОЙ И НАПЛАВКОЙ

Под сваркой понимают процесс получения неразъемных соединений при местном нагреве свариваемых частей до расплавления или пластического состояния без приложения или с приложением усилий.

В зависимости от температурных и механических воздействий на свариваемые изделия различают сварки плавлением и давлением.

Сварка плавлением. При сварке плавлением расплавленный металл образует прочное соединение из материала свариваемых частей детали и присадочного материала без приложения внешних усилий на свариваемые части деталей. Кристаллические решетки шва смешиваются в жидком состоянии.

Сварка давлением. При сварке давлением неразъемное соединение образуется вследствие совместного пластического деформирования металлов под давлением. Общая кристаллическая решетка образуется диффузией материалов.

Наплавка — это разновидность сварки плавлением, в результате которой на изношенную поверхность детали наносят слой металла.

В ремонтном производстве ручная сварка и наплавка применяются в основном для устранения дефектов в корпусных деталях сельскохозяйственных машин, которые изготавливаются из мало- и среднеуглеродистых сталей, серого и ковкого чугуна и алюминиевых сплавов.

По источнику энергии различают электродуговую и газопламенную сварку.

Электроды. При дуговой сварке плавлением применяют неплавя- щиеся, плавящиеся электроды и некоторые другие вспомогательные материалы (флюсы, защитные среды).

Неплавящиеся электроды изготовляют из вольфрама, синтетического графита или электротехнического угля.

Наиболее распространенный материал для плавящихся электродов — стальная проволока диаметром от 0,3 до 12 мм, а также порошковая проволока, электродные ленты и пластины.

Сварочная проволока подразделяется на низкоуглеродистую, легированную и высоколегированную.

Условные обозначения марок проволоки состоят: из индекса «Св» — сварочная и следующих за ним цифр, показывающих содержание углерода в сотых долях процента, а также буквенных значений элементов, входящих в состав проволоки. Например, сварочная проволока марки Св-08ГС содержит 0,08% углерода, 1,4—1,7% марганца и 0,6—0,85% кремния.

Электроды выпускают со стабилизирующими (тонкими) покрытиями и качественными (толстыми) покрытиями.

Стабилизирующие покрытия облегчают возбуждение дуги и способствуют ее устойчивому горению, особенно при сварке на переменном токе. Они состоят из 70—80% молотого мела и 20—30% жидкого стекла.

Качественные покрытия предохраняют наплавленный слой от кислорода и азота окружающего воздуха и одновременно за счет легирующих элементов, входящих в состав покрытия, позволяют получить сварной шов, не уступающий по механическим свойствам основному металлу.

Для увеличения количества наплавляемого металла в единицу времени в электродные покрытия вводят железный порошок, который облегчает повторное зажигание дуги, уменьшает скорость охлаждения наплавленного металла.

По назначению электроды делятся на три группы: для дуговой сварки конструкционных сталей, высоколегированных сталей с особыми свойствами и для наплавки поверхностных слоев с особыми свойствами.

Основная характеристика электрода каждого типа — временное сопротивление разрыву металла шва. Оно указывается в наименовании типа электрода. Например, электроды типа Э42 дают соединение с временным сопротивлением разрыву 42 кгс/см2, или 420 МПа.

Полное условное обозначение электрода содержит последовательно: марку, тип, диаметр стержня, тип покрытия и номер государственного стандарта (ГОСТа). Например, обозначение УОНИ-13/45- Э42А-5,0-Р, ГОСТ 9467—75 расшифровывается так: УОНИ-13/45 — марка электрода; Э42А — тип; Э — электрод для дуговой сварки, 42 — минимальное гарантируемое сопротивление шва, А — гарантируемые повышенные пластические свойства металла шва; 5,0 — диаметр электрода в миллиметрах; Р — рутиловые покрытия и последнее — номер ГОСТа.

Для сварки конструкционных и низколегированных сталей обычной прочности предназначены электроды типов Э38, Э42, Э46, Э50, Э42А, Э46А, Э50А, Э55 и Э60; для конструкционных сталей повышенной прочности — Э70, Э85, Э100, Э125, Э150.

Для наплавки поверхностей изношенных деталей ГОСТ 10051—75 устанавливает 44 типа покрытых металлических электродов, различаемых по химическому составу наплавляемого слоя и его механическим свойствам. Обозначения типа электрода включает букву «Э» и следующие за ней буквы и цифры, указывающие основные химические элементы, входящие в состав наплавляемого слоя, и их содержание в процентах. Наибольшее распространение для наплавки деталей получили электроды марок ОЗН-250У (тип Э10Г2), ОЗН-400У (тип Э15Г5), РН-70 (тип Э30Г2ХМ).

Для получения наплавленных слоев высокой твердости применяют порошковые электроды в виде трубчатых стержней диаметром 2—8 мм из малоуглеродистой стали с наполнителем. В качестве наполнителя используют твердые сплавы, чаще всего сормайт, ферросплавы, карбид вольфрама. К трубчатым наплавочным электродам относятся ЭТН-1, ЭТН-2, ЭТН-3, ЭТН-4, ЭТН-5.

При отсутствии поперечных колебательных движений конца электрода ширина валика составляет 0,8—1,5 ширины электрода. Такие швы называют узкими и применяют при сварке тонкого металла или при наложении первого слоя в многослойном шве.

В зависимости от толщины свариваемого металла сварные швы выполняют однопроходными, многослойными и многопроходными (рис. 12.1).

Сварочную дугу возбуждают путем прикосновения торца электрода к детали и последующего отвода его вверх на расстояние 2—5 мм.

В процессе сварки (наплавки) одновременно с подачей плавящегося электрода ему сообщают поступательное движение вдоль оси шва и поперечно-колебательное движение при необходимости получения уширенного валика.

Рис. 12.1. Схемы сварных швов: а — однопроходный; б — многослойный; в — многопроходный

При многослойной сварке каждый нижележащий валик при наложении последующего термически обрабатывается, что позволяет получить более высокие механические свойства сварного соединения. Многослойную сварку следует применять при соединении металла толщиной более 20—25 мм.

Силу сварочного тока устанавливают в зависимости от диаметра и марки электрода. При этом учитывают положение шва в пространстве, вид соединения, толщину и химический состав свариваемого металла. С учетом всех названных факторов необходимо работать на максимально возможной силе тока.

Для сварки стали в нижнем положении шва силу тока можно определить, пользуясь данными табл. 12.1.

Таблица 12.1

Зависимость силы сварочного тока от диаметра электрода

Диаметр электрода, мм

Сила сварочного тока, А

Диаметр электрода, мм

Сила сварочного тока, А

1,5

25-40

6

280-360

2

60-70

7

370-450

3

100-140

8

440-560

4

160-200

10

750-850

5

200-280

—

—

Поверхность детали в зоне сварки или наплавки очищают до металлического блеска. Перед заваркой трещины ее концы засверли- вают сверлом диаметром 3—4 мм.

При толщине стенок свариваемой детали более 4 мм кромки разделывают, а при толщине менее 4 мм сварку ведут без разделки кромок.

Массивные детали сваривают либо на переменном токе, либо на постоянном прямой полярности («+» на деталь), выбирая электрод соответствующей марки. Сварку тонкостенных деталей и наплавку ведут на токе обратной полярности («+» на электрод).

Авторы: Стребков С.В., Сахнов А.В.