Текст
.hipmaker.ru
Р-Т»Гаинулин
Chipmaker.rul
|ГА/^//7^елл/|
Электросварщик
монтаэкник
1
V
Chipmaker.ru
J Chipmaker.ru'
Ю)кко*Уралс»ское
книжное Jjgam лсхтво
Че лнбинск *
chipmaker.ru
Р»Т*Гсн.нулин
Электросварщик-монтаЯсник
ИЗДАНИЕ ВТОРОЕ
ПЕРЕРАБОТАННОЕ
И ДОПОЛНЕННОЕ
Chipmaker.ru
ЮЖНО-УРАЛЬСКОЕ
КНИЖНОЕ
ИЗДАТЕЛЬСТВО
ЧЕЛЯБИНСК 1978
chipmaker.ru
П4
Научный редактор
доцент П. Н. Березкин
Подготовлено совместно
с областной секцией сварки
ЧелябНТОмашпрома
Г14
Гайнулин Р. Т.
Электросварщик-монтажник. Изд. 2-е, пере-
раб. и доп. Челябинск, Юж.-Урал. кн. изд-
во, 1978.
270 с. с ил. Библиогр.: с. 261—262.
В книге рассмотрены основные вопросы металловедения, элек-
тротехники, черчения, сварочного оборудования, сварочных мате-
риалов и технологии производства сварных конструкций.
Описаны современные приемы и методы организации техноло-
гических процессов, применительно к стационарным и монтажным
сварочным участкам по производству и монтажу металлических
конструкций. Рассмотрены вопросы технического нормирования я
экономики сварочных участков. Даны рекомендации по подготовке
и проверке квалификации сварщиков. Книга соответствует програм-
ме подготовки и повышения квалификации сваршнков и рассчитана
на рабочих, сварщиков, мастеров и ИТР.
31206—062
Г -------------- 20—78
М 162(03)—78
(С) Южно-Уральское книжное издательство, 1978.
6П4.3
ВВЕДЕНИЕ
Chlpmaker.ru
Сварка металлов в настоящее время широко приме-
няется в народном хозяйстве. Трудно найти такую от-
расль, где бы обходились без сварки, а во многих отрас-
лях она является ведущим технологическим процессом.
Эти позиции сварка завоевала благодаря неоспори-
мому преимуществу перед старым способом соединения
металлов — клепкой. Сварная металлическая конструк-
ция легка, технологична и изящна. Широкое внедрение
сварки сокращает сроки выполнения работ, дает эконо-
мию металла, улучшает условия труда, а следовательно,
и экономически целесообразно.
В настоящее время в промышленности и строитель-
стве используется около 150 различных способов сварки.
Однако в строительно-монтажных организациях преоб-
ладающей пока является ручная дуговая сварка, так
как монтажники не имеют достаточного количества пор-
тативных полуавтоматов (типа ПМР-1) для сварки от-
крытой дугой (в среде углекислого газа, порошковой
проволокой, голой легированной пли керамическими
стержнями) и источников питания, которые дали бы воз-
можность механизировать сварочные работы в монтаж-
ных условиях и на строительных площадках при монта-
же металлоконструкций оборудования и трубопроводов,
чтобы полностью вытеснить ручную дуговую сварку.
Промышленное применение электросварки относится
к концу XIX столетия, хотя В. В. Петров впервые в мире
в 1802 г. использовал электрическую дугу для расплав-
ления металла и тем самым заложил основы дуговой
сварки металлов.
Впервые в 1882 г., применяя электрическую дугу
В. В. Петрова, инженер Н, Н. Бенардос осуществил
сварку металлов угольным электродом, а поздйее он
r.ru
получил патенты на изобретение электрической дуговой
сварки в России и ряде других стран. В 1888 г. горным
инженером Н. Г. Славяновым была изобретена сварка
металлическим электродом, которую он применил для
ремонтных целей. Н. Г. Славянов разработал первый
сварочный генератор и автоматический регулятор длины
дуги.
Широкое применение дуговой сварки в нашей стране
началось после Великой Октябрьской социалистической
революции. Развитие сварки в СССР можно разделить
на четыре этапа:
Первый —с 1924 по 1935 г., когда сварка осуще-
ствлялась вручную электродами без покрытия или с тон-
кими ионизирующими покрытиями. Завод «Электрик»
стал выпускать отечественное сварочное оборудование.
Сварка начинает применяться не только в ремонте обо-
рудования, но и для производства металлических кон-
струкций как в строительстве, так и в машиностроении.
Второй — с 1935 по 1940 г. В эти годы сварка ши-
роко внедрялась во всех отраслях промышленности на
базе применения электродов со специальным покрытием,
которые улучшили механические свойства металла шва.
В этот период были созданы в ряде политехнических и
машиностроительных институтов кафедры по подготовке
инженеров сварочного производства, которые обеспечили
промышленность первыми специалистами.
Третий—с 1941 по 1950 г. характеризуется мак-
симальным внедрением механизации, а также открытием
новых способов сварки и наплавки. Под руководством
Е. О. Патона разработана автоматическая сварка под
слоем флюса. При производстве конструкций начинают
широко применять качественные конструкционные стали.
Четвертый — с 1950 г. по настоящее время. Этот
период характеризуется освоением сварки легированных
сталей, цветных металлов на базе новых способов свар-
ки в газозащитиой среде, электрошлаковой сварки,
электрической контактной сварки, сварки трением. Соз-
дан целый ряд различных совершенных сварочных авто-
матов, полуавтоматов и источников питания. Сварка в
ряде отраслей промышленности стала основным техно-
логическим процессом. Благодаря ей появились новые
отрасли промышленности (трубная, прокладка трубопро-
водов и др.).
4
С 1972 года начинает осваиваться космическая свар-
ка. Во время полета корабля «Союз-6» космонавт Вале-
рий Кубасов впервые выполнил сварку в космосе, а
в 1975 г. при совместном полете кораблей «Союз» и
«Аполлон» он участвовал в эксперименте с универсаль-
ной печью. Оба эксперимента относятся к области
металлургии в космосе. За ними большое будущее в соз-
дании космических станций-лабораторий, в получении но-
вых металлов и сплавов с иным, чем на Земле качест-
вом.
Большие заслуги в совершенствовании теории и прак-
тики сварочного производства имеют коллективы инсти-
тутов им. Е. О. Патона, АН УССР, ЦНИИТМаш, ЛПИ
им. Калинина, МВТУ им. Баумана, ВНИИАвтоген,
внииэсо.
Широкое применение сварки во всех отраслях про-
мышленности, и особенно в строительстве, привлекло
значительный круг рабочих, ИТР, экономистов и других
специалистов. Повышаются требования к квалификации
рабочих-сварщиков, которые должны хорошо знать це-
лый ряд технологических особенностей того или иного
процесса.
Целью данной работы было собрать, обобщить и си-
стематизировать накопившийся материал по производст-
ву сварных конструкций промышленного типа с тем, что-
бы рабочий-сварщик, мастер при небольших затратах
времени могли бы получить необходимые сведения. Кро-
ме того, в книге намечены пути применения наиболее
передовых технологических процессов, не получивших
еще широкого распространения, но с успехом использу-
емых на ряде строительных участков Урала и Сибири.
Второе издание переработано и дополнено в соответ-
ствии с новыми правилами и ГОСТом по каждому раз-
делу.
Автор признателен коллективу кафедры сварочного
производства Челябинского политехнического института
и областному бюро сварки ЧелябНТОмашпром за по-
мощь и ценные указания при подготовке рукописи.
В связи с тем, что настоящая работа должна будет
служить пособием по подготовке и переподготовке рабо-
чих-сварщиков, характер и последовательность изложе-
ния соответствуют программе технического минимума
для рабочих-сварщиков строительной промышленности.
5
chipmaker.ru
ГЛАВА I
СПОСОБЫ СВАРКИ
Г"варкой называется процесс получения неразъ-
^емного соединения металлических деталей с
применением местного нагрева и использованием сил
молекулярного сцепления.
Кроме металлов, сварке могут подвергаться и неме-
таллические материалы — пластмассы, стекло. Во время
сварки металл в сварочной зоне может быть твердым или
жидким. При твердом состоянии металла для осуществ-
ления процесса сварки необходимо создать пластическую
деформацию. Если металл жидкий в сварочной зоне, то
соединение происходит без приложения давления, в ре-
зультате перемешивания расплавленных частей основно-
го и присадочного металла. По этим признакам все суще-
ствующие способы можно разделить на две условные
группы (рис. 1): сварка плавлением и сварка давлением,
которые отличаются друг от друга источниками нагрева,
степенью механизации, способом защиты зоны сварки
и др.
Сварка плавлением. Электрическая сварка
плавлением получила широкое применение в промыш-
ленности, и в особенности в строительной индустрии. По-
вышение производительности труда и изыскание новых
способов сварки и до сегодняшнего дня не снимается с
повестки дня ученых, рационализаторов и работников
сварочного производства. Появляются такие способы
сварки плавлением, как сварка лежачим и наклонным
электродом, сварка двумя или пучком электродов, трех-
фазная, автоматическая и полуавтоматическая сварка
под слоем флюса, электрошлаковая сварка, автоматиче-
ская и полуавтоматическая сварка в среде защитных
газов и легированной проволокой. Все эти способы в ос-
6
ca
co
CD
ш
со
_ ивндоиоу ютмишгц
nanaad}
nogiidcg
wgimadwat)] -
- HDgoufigsDdum/
UOHlUHOlUUOy
hQl
r gsdiw подаМо/
L напuai/gouuo j -J
г №Hltl34L'S(j ддйгвн родоиод
моаош
muuanadsu
я
я
иоимьо/
uogomuj p
mcndo2
xnugnm fiMOdou
папгвж
по'июмивд
кодау
bVtDuy j
c
я
тиеигш
madw mi гйф1 ~
Шшнаи-е
" Г ianninngDuuag
мдойшиж
ижтдоиц
я
к
я
MDgOCDJ отинэипшапу
- погадпоттпии
досвг yiqh ШПГМЯ 8Qdd3 Q
юдогИдтогф -
Ш№3 -зыМимэимау J-
! a»fiiiuog д под
-ahfivmntidu)U3UE
, нт
Qodo{josonmjy
- HDQ0Zfig0(}UjH3U£
нодоашиж ___
й/5и?игх
L юдоюитойшш£
mpoduuauc
Chlpmaker.ru
p oifig тмдмщ
ипдшзпзр огни
luamngfiiintlu огиу
- изтиф нзшз доц
дармшда | теий'-01'вь'эи]1
nogodiuwtie
nrQLUlQdUCUC'HHO/
я
я
•е
я
ч
я
новном применяются для сварки швов в нижнем положе-
нии и способствуют повышению производительности тру-
да сварщиков.
Несмотря на малую производительность и большую
трудоемкость сварочных работ, ручная дуговая сварка
плавящимся металлическим электродом иа монтаже,
благодаря своей универсальности и простоте, является
пока основным способом. Это обусловливается тем, что
на монтаже сварка производится в сложных условиях,
Рис. 2. Схема сварного соединения:
I — шов; 2 — свариваемые детали; 3 — сварочная Ьанна;
4 — металл шва
на больших высотах, в стесненных местах, и приходится
выполнять сварку во всех пространственных положениях
шва, при различных климатических условиях.
Одновременно в монтажных организациях применя-
ют почти все способы механизированной сварки как на
монтаже непосредственно, так и при изготовлении уз-
лов конструкций в стационарных производственных ус-
ловиях.
Широкое применение получили автоматическая и по-
луавтоматическая сварки под слоем флюса, Эти виды
сварки наиболее эффективны при сварке конструкций с
большой протяженностью швов, различного рода цилин-
дрических аппаратов, сосудов, резервуаров, узлов, тру-
бопроводов, цементных вращающихся печей, диффузион-
ных аппаратов, декомпозеров и т. п. Сварка произво-
дится в нижнем положении швов. Сварку под флюсом
ведут одностороннюю и двустороннюю, однослойную и
8
многослойную в зависимости от толщины свариваемого
металла, типа сварного соединения и мощности свароч-
ного оборудования.
Сваркой под флюсом трудно получить высокое каче-
ство швов при изготовлении тонкостенных изделий из
алюминиевых, медных и других сплавов, нержавеющих
и жаропрочных сталей и сплавов. В этом случае для ме-
ханизации процесса применяют сварку в среде защитных
газов. Сварка в среде углекислого газа дает возможность
вести Процесс во всех пространственных положениях
шва, что открывает большие возможности для примене-
ния этого способа в строительно-монтажных организа-
циях. В среде углекислого газа в настоящее время свари-
ваются почти все рядовые конструкции: технологические
трубопроводы, технологические металлоконструкции —
рамы под оборудование, лестницы, колонны, опоры, бун-
кера, течки, лотки, воронки и т. д. Большая возможность
применять сварку в среде защитных газов обусловлива-
ется еще и тем, что она позволяет сваривать швы любой
протяженности, разные по форме и видам, и процесс
сварки осуществляется открытой дугой.
Электр ошлакован сварка является одним из совре-
менных видов сварки плавлением. Она производится в
вертикальном положении при толщине металла более
50 мм, например, при сварке бандажей вращающихся
печей и толстостенных негабаритных аппаратов, шаро-
вых резервуаров, стоек мартеновских печей. С ростом
толщины металла производительность и экономичность
электрошлаковой сварки быстро растут.
Применение порошковой проволоки позволяет вести
сварку во всех пространственных положениях. Но в на-
стоящее время она производится только в нижнем поло-
жении ввиду отсутствия порошковой проволоки малых
диаметров и специальных источников питания. Однако
при усовершенствовании технологии изготовления порош-
ковой проволоки и наличии соответствующих источников
питания сварка порошковой проволокой будет одним из
основных способов сварки в монтажных условиях.
Сварка давлением. Особое развитие этот вид
сварки получил при массовом и крупносерийном произ-
водстве, так как он легко поддается автоматизации,
обеспечивает высокую культуру производства и более
экономичен, чем дуговая сварка.
9
chipmaker.ru
Рис. 3. Электродуговая сварка металлическим элек-
тродом
1 — электрод: 2 — свариваемые детали; з — электрическая дуга
Рис. 4. Схема точечной сварки:
/, 2, — свариваемые листы; 3 — элек-
троды; 4 — трансформатор; 5 — места
сварки
10
Широкое распространение этот способ получил в ав-
тостроении, вагоностроении, тракторостроении, машино-
строении и успешно используется в сельскохозяйствен-
ном машиностроении. Например, контактная сварка при-
меняется при сварке арматуры, листовой обшивки,
ободов колес, узлов шасси, изготовлении баков для го-
рючего, кабины, рамы и т. и.
Сварка ультразвуком аналогична контактной, только
имеет ряд преимуществ: возможность сварки металлов
очень малой толщины (фольги) или приварки их к ме-
таллам большой толщины, отсутствие в соединениях за-
калочных структур, малую деформацию свариваемой
точки, возможность сварки металлов с неметаллически-
ми материалами.
За последние годы получила применение сварка тре-
нием, преимущественно при производстве деталей и кон-
струкций стержневого типа, круглого сечения, диаметром
до 50 мм. Процесс сварки механизирован, обеспечивает
высокое качество при значительно меньшем удельном
расходе электроэнергии, чем при электрической контакт-
ной сварке.
Все способы сварки давлением машинные и легко
поддаются механизации и автоматизации. Вот почему
применение этих способов наиболее рационально в ста-
ционарных условиях при производстве заготовок и свар-
ных узлов. С помощью электрической контактной стыко-
вой сварки можно более рационально "использовать
сортовой прокат, утилизируя почти все отходы от резки
уголка, швеллера, двутавра и т. д.
Вопросы к главе I
1. Что такое сварка?
2. Кто является основоположниками способов электрической
сварки?
3. Какими этапами характеризуется развитие сварки в СССР?
4. Какие преимущества сварки перед клепкой?
5. Какие способы сварки вы знаете?
6. Чем характеризуется сварка давлением и какие способы
сварки относятся к этому виду?
7. Чем характеризуется сварка плавлением и какие способы
сварки относятся к этому виду?
chipmaker.ru
ГЛАВА II
Chipmaker.ru
ОСНОВЫ МЕТАЛЛОВЕДЕНИЯ
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О МЕТАЛЛАХ
Dee окружающие нас вещества состоят из дви-
гкущихся мельчайших частиц, называемых мо-
лекулами, а каждая молекула, в свою очередь, состоит
еще из более мелких подвижных частиц, которые назы-
ваются атомами.
В зависимости от строения различают вещества про-
стые и сложные. Простые состоят из одинаковых, одно-
родных атомов, а сложные включают в себя атомы раз-
личных веществ. Простые вещества называются элемен-
тами. В настоящее время известно более 100 элементов,
из которых около 80 являются металлами (железо, медь,
алюминий, олово, цинк и т. д.), а остальные — неме-
таллами, или, как их называют, металлоидами (угле-
род, кислород, сера, фосфор и др.). Отличительные осо-
бенности металлов: металлический блеск, способность
коваться, свариваться, непрозрачность, хорошие тепло-
проводность и электропроводность, в то время как ме-
таллоиды не имеют металлического блеска, не куются,
плохо проводят тепло и электрический ток.
Сложные вещества образуются путем сочетания про-
стых элементов. К ним относятся металлические сплавы,
чугун, сталь, бронза и другие, которые образуются путем
сплавления отдельных металлов или металлов с метал-
лоидами.
Все металлы, в свою очередь, подразделяются на чер-
ные, цветные и редкие. К черным относятся железо и
его сплавы — чугун, сталь. К цветным — медь, алюми-
ний, олово, цинк, свинец, никель, хром, магний и т. д. К
редким — золото, серебро, платина.
Чистые металлы обладают малой прочностью и поэ-
тому в технике применяются реже, чем сплавы. Чистые
12
металлы используются только в тех случаях, когда от
материала требуются высокие показатели теплопровод-
ности, высокая температура плавления, так как эти свой-
ства всегда выше, чем у сплавов. Чистая медь применя-
ется для проводов, кабелей, обмоток электрических ма-
шин. Чистый вольфрам, как самый тугоплавкий металл,
используется на производстве нитей электрических лам-
почек для электродов при сварке в аргоне или гелие.
Основными материалами, применяемыми в машино-
строении и строительстве, являются сплавы со следую-
щими по сравнению -с чистыми металлами преимущест-
вами: 1) высокой прочностью; 2) способностью изменять
свойства npir изменении химического состава; 3) способ-
ностью улучшать свойства под влиянием термической
обработки; 4) более низкой температурой плавления;
5) большей жидкотекучестью в расплавленном состоя-
нии; 6) меньшей усадкой.
Указанные свойства сплавов имеют большое практи-
ческое значение, так как они позволяют получать дета-
ли машин, отвечающие различным условиям работы.
Они применяются в машиностроении, паровозостроении,
строительстве и вообще сегодня трудно назвать какую-
либо отрасль промышленности, где бы они не приме-
нялись.
ПОНЯТИЕ О ВНУТРЕННЕМ СТРОЕНИИ
МЕТАЛЛОВ
Огромное влияние на свойства материалов оказыва-
ет их внутреннее строение — взаимное расположение
атомов. Тела разделяются па аморфные и кристалличе-
ские в зависимости от внутреннего строения. Аморфные
(воск, эбонит) характеризуются хаотическим (беспоря-
дочным) расположением атомов, а в кристаллических
телах атомы всегда располагаются в строго определенном
порядке, образуя кристаллическую решетку. Все метал-
лы— тела кристаллические. На рис. 5 показаны наибо-
лее распространенные виды кристаллических решеток,
встречающихся в металлах: а — центрированный куб;
б — гранецёнтрированный куб; в — гексагональная.
В узлах кристаллической решетки находятся не ней-
тральные атомы, а положительно заряженные ионы, ок-
руженные отрицательно зараженными электронами. По-
13
chipmaker.ru
следние не закреплены постоянно за каждым атомом и
«свободно» перемещаются в кристаллической решетке
металла. Связь между атомами обусловливается взаимо-
действием ионов и электронов. Притягиваясь одновре-
менно к нескольким положительно заряженным нонам,
электроны обеспечивают связь между ними.
Прочность этой связи зависит от расстояний между
атомами и от температуры нагрева металла. Чем меньше
расстояние между атомами, тем больше силы взаимо-
действия. При повышении температуры металла ампли-
туда колебаний атомов возрастает, что ведет к ослабле-
нию связи между ними. После достижения температуры
Рис. 5. Типы кристаллических решеток:
а) центрированный куб; б) гранецентрированный куб; в) гексаго-
нальная
плавления атомы получают настолько большую амплиту-
ду колебаний, что сила связи между ними резко ослабе-
вает и решетка разрушается. Размеры а, с рис. 5 крис-
таллических решеток металлов очень малы и измеряются
ангстремами: (1 А = 0,00000001 см). Процесс перехода
жидкого тела (металла) в твердое с образованием кри-
сталлов называется кристаллизацией.
При затвердевании металла образуются зерна. Число
центров кристаллизации, а также скорость, с которой
растут кристаллы, сильно влияют на величину зерна. С
увеличением центров кристаллизации возрастает число
зерен, а размер зерна уменьшается.
В сварном шве также имеются зерна разной величи-
ны. Характер, величина и строение их зависят от спосо-
ба сварки и свариваемого металла.
14
ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ
И СПЛАВОВ
Чтобы обеспечить долговечность и надежность рабо-
ты машин в различных эксплуатационных условиях,
необходимо их детали изготовлять из материалов, имею-
щих определенные свойства.
Различают следующие свойства металлов: физиче-
ские, механические, химические и технологические.
Физические свойства
К физическим свойствам металлов относятся цвет,
удельный вес, теплопроводность, температура плавления,
расширение при нагревании, электропроводность.
Все металлы непрозрачны. У каждого свой характер-
ный цвет: у меди — красный, у алюминия — белый, у
стали — светло-серый. При нагреве все металлы, кроме
алюминия, меняют цвет.
По цвету металла можно примерно определить, до
какой температуры он нагрет.
Удельный вес—вес одного кубического сантиметра ве-
щества в граммах. Углеродистая сталь имеет удельный
вес 7,8 г/см3, алюминий — 2,7, магний — 1,8, золото—19,5,
ртуть—13,6 г/см3. Чем больше удельный вес металла,
тем более тяжелым (при равном объеме) получается из-
делие.
Теплопроводность — способность металла проводить
тепло.
Температура плавления — температура, при которой
металл переходит из твердого состояния в жидкое.
Расширение — свойство металлов расширяться при на-
гревании. Оно проявляется при сварке и часто при нару-
шении ее технологии приводит к большим внутренним
напряжениям и к короблению изделия, а иногда к по-
явлению невидимых, мелких трещин, опасных при эк-
сплуатации.
Электропроводность-—способность металлов прово-
дить электрический ток.
Хорошей электропроводностью обладает медь, алю-
миний и их сплавы.
15
chipmaker.ru
Механические свойства
К механическим свойствам металлов и сплавов отно-
сятся твердость, прочность, упругость, пластичность,
вязкость. Эти свойства обычно являются решающими
показателями, определяющими способность металлов со-
противляться прилагаемым к детали внешним нагрузкам.
Твердость — способность металла сопротивляться
внедрению в его поверхность другого, более твердого те-
ла. Твердость оказывает влияние на выбор сплава, так,
например, для высоконагруженных деталей, работающих
в условиях истирания, берут более твердые сплавы.
Прочность-— способность металла сопротивляться
разрушению при действии на него нагрузки. Прочность
является наиболее ценным свойством сплавов, так как
высокая прочность обеспечивает надежность и долговеч-
ность машины в работе.
Упругость — способность металла принимать пер-
воначальную форму и размеры после прекращения дей-
ствия нагрузки.
Пластичность — способность металла изменять
форму и размеры, не разрушаясь под действием внешних
нагрузок, и сохранять новую форму и размеры после сня-
тия нагрузки. Пластичность — свойство, обратное упруго-
сти. Чем больше пластичность, тем легче металл куется,
штампуется, прокатывается.
Вязкость — способность металла оказывать сопро-
тивление действию ударных нагрузок.
Химические свойства
Под химическими свойствами металлов понимается
их способность вступать в соединение с различными ве-
ществами, в первую очередь с кислородом. Чем легче ме-
талл вступает в соединение с другими элементами, тем
легче он разрушается. К химическим свойствам метал-
лов относятся: коррозиостойкость, окалиностойкость, жа-
роупорность, жаростойкость, кислотостойкость.
Технологические свойства
К технологическим свойствам относятся сваривае-
мость, ковкость, жидкотекучесть, обрабатываемость ре-
занием, прокаливаемость.
16
Свариваемость — способность металлов давать
качественное сварное соединение без трещин, пор и дру-
гих пороков не только в процессе сварки (при переходе
из твердого состояния в жидкое с последующим затвер-
деванием) , но и в процессе эксплуатации сварного соеди-
нения при изменяющихся нагрузках, температурах.
Жидкотекучесть — способность расплавленных
металлов и сплавов заполнять литейную форму (шов),
не вытекая из формы (разделки) особенно в вертикаль-
ном, горизонтальном и потолочном положениях шва.
Ковкость — способность металлов изменять свою
форму при обработке давлением.
Обрабатываемость резанием — способность
металла более или менее легко обрабатываться режу-
щим инструментом (резцом, фрезой) при различных
операциях механическрй обработки (резание, фрезеро-
вание).
ЧУГУН
Передельный чугун получают в доменных печах. В ка-
честве исходных материалов для получения чугуна ис-
пользуют железную и марганцевую руду, топливо, флю-
сы и воздух (дутье).
Железная руда представляет собой соединение желе-
за с кислородом и примесью пустой породы (песок, гли-
на и т. п.).
Топливом для доменной плавки служит чаще всего
кокс и древесный уголь.
Флюсы — материалы, способствующие переводу в
шлак вредных примесей, пустой породы и золы топлива.
В качестве флюса используется известняк. Воздух (ду-
тье) необходим для осуществления процесса горения
топлива. Для ускорения плавки воздух, вдуваемый в
домну, предварительно подогревается до 850° С.
В результате доменного процесса получается сплав
железа с углеродом с содержанием углерода от 2 до 6%.
Этот сплав называется передельным чугуном, он идет
для выплавки чугунных деталей в специальных печах,
называемых вагранками, и для выплавки стали в марте-
новских печах.
По структуре чугун разделяют на белый, серый, ков-
кий и высокопрочный.
17
chipmaker.ru
Белым чугуном называется такой, у которого
большая часть углерода химически соединена с железом
в форме цементита. Белый чугун очень хрупкий и твер-
дый, в изломе белого цвета. Применяется в технике весь-
ма ограниченно, преимущественно для получения отли-
вок из ковкого чугуна. Сварка белого чугуна сильно за-
труднена в связи с образованием трещин при нагреве и
охлаждении, а также из-за неоднородности структуры в
месте сварки.
Серым чугуном называется чугун, у которого
большая часть углерода находится в свободном состоя-
нии в виде графита. Серый чугун мягкий, хорошо обра-
батывается режущим инструментом. В изломе серый. Об-
ладает малой пластичностью, его нельзя ковать, так как
содержащийся в нем графит способствует раскалыванию
металла. Серый чугун значительно лучше работает на
сжатие, чем на растяжение. Широкое распространение
получил серый чугун с содержанием углерода 2,8—3,5%,
кремния — 1,6—3%, марганца — 0,5—1%, фосфора —
0,2—0,8% и серы—0,05—0,12%- Серый чугун широко при-
меняется в технике для отливок различных деталей
машин. Он хорошо сваривается, особенно после предва-
рительного подогрева до 650—700° С, с последующим
медленным охлаждением. Недостаток серого чугуна —
хрупкость, мешающая его использованию для изготовле-
ния деталей машин, подвергающихся ударным нагруз-
кам.
Ковкий чугун получают из отливок белого чугу-
на путем длительной выдержки при температуре около
1000° С. После такой обработки чугун приобретает вяз-
кость, почему и называется ковким. Детали из ковкого
чугуна можно править молотком или прессом. Сварка
ковкого чугуна затрудняется в связи с возможностью от-
беливания в зоне сварки (образование химического сое-
динения Fe3C).
Высокопрочный чугун получают специальной
обработкой серого чугуна или добавлением магния, фер-
росилиция, церия и других элементов, благодаря кото-
рым форма графита видоизменяется (модифицируется).
Такой чугун иногда называют модифицированным. При
такой обработке графит в чугуне имеет форму мелких
шариков (в обычном чугуне графит выделяется в виде
отдельных чешуек).
18
Влияние примесей
на свойства чугуна
В состав чугуна, кроме железа и углерода, входит
ряд примесей, которые могут существенно влиять на его
структуру и свойства.
Кремний особенно сильно влияет на структуру чугу-
на, способствуя графитизации. В серых литейных чугу-
нах содержание его от 1,25 до 4,25%.
Марганец способствует отбеливанию чугуна.
Сера присутствует в чугуне в количестве от 0,08 до
0,12%, способствует отбелу и сильно снижает жидкоте-
кучесть чугуна, увеличивает усадку и затрудняет его
сварку.
Фосфорае. влияет на графитизацию чугуна, сильно
повышает жидкотекучесть, но повышает твердость и
хрупкость.
Водород является вредной примесью, способствует от-
беливанию.
Маркировка чугуна
Марки чугунов, например СЧ12-28, читаются следую-
щим образом: СЧ — серый чугун, первые двузначные ци-
фры— 12, 15, 18 и т. д.— средняя величина прочности
при испытании на разрыв в кг/мм2, а вторые — 28, 32 и
т. д.— то же при изгибе. Марки ковкого чугуна; КЧ37-12,
КЧ35-4, КЧ40-3. Марки высокопрочного чугуна: ВЧ60-2,
ВЧ45-5. У ковких и высокопрочных чугунов обозначения:
КЧ — ковкий чугун; ВЧ — высокопрочный чугун. Первые
двузначные цифры —37, 45, 40, 60, 45 — обозначают
допускаемое значение предела прочности при растяже-
нии в кг/мм2, вторые — минимальное допускаемое значе-
ние относительного удлинения в процентах. Например,
ВЧ60-2 имеет предел прочности при растяжении
60 кг/мм2 и относительное удлинение более 2% (табл. 1).
СТАЛЬ
Сталь — сплав железа, с углеродом при содержании
углерода до 1,7%.
Основными исходными материалами для получения
ее являются расплавленный (белый) чугун и стальной
19
r.ru
Марки чугуна и его свойства
Механические свойства (не менее)
лом. Чугун отличается от стали большим содержанием
углерода, кремния, марганца, фосфора, серы, а поэтому
процесс получения стали из чугуна сводится к пониже-
нию количества указанных примесей.
Сталь имеет более высокие физико-механические
свойства по сравнению с чугуном: ее можно закаливать,
ковать, прокатывать,— а также более высокую прочность
и значительную пластичность, хорошо сваривается, об-
рабатывается резанием. Сталь получают в конверторах,
мартеновских и электрических дуговых печах.
Классификация сталей
Стали классифицируются по способу производства,
методу изготовления, по химическому составу, по проч-
ности и назначению.
По способу производства различают сталь мартенов-
скую, бессемеровскую, томасовскую и электросталь.
По методу изготовления — литую, кованую и катаную
(рис. 6).
По химическому составу — низкоуглеродистую с со-
держанием углерода до 0,25%, среднеуглеродистую — с
содержанием углерода от 0,25% до 0,6%, высокоуглероди-
стую— с содержанием углерода свыше 0,6%, легирован-
ную (специальную). По прочности стали различаются:
обычной прочности, повышенной и высокой прочности.
Рис. 6. Сортовой прокат профилей
21
Таблица 2
Классы стали и соответствующие им марки
Г руппа прочности Класс Марка Ударная вязкость не менее, КГС/М Приме- чание
-20 -40 -70 после механи- ческого старе- ния
Обычная с ВСт. ЗГпсб 3 3
38/23 В18Гпс5 3 — — 3
ВСт. Зсп5 3 — 3
ВСт. Зпсб — —— — 3
ВСт. кп2 — — — —
М16С 3,5 — — 3,5
Ст. 3 мост. — — — —
Повы- С Ст. Тпс — 3 3 —
шейная 46/29 09Г2С — — 3 3
09Г2 — — 3 3
С 141'2 — 3 — 3 —
46/33 10Г2С1 — 3 — 3
15ХСНД — 3 — 3
Высокая С 10Г2С1 — 5 — 3 Термо-
35/40 10ХСНД — — 3 3 упроч-
14Г2АФ — 4 — 4 ненная
18Г2АФпс — 3 — 3
15Г2СФ — 3 — 3
С 15ХСНД — 4 3 То же
60/45 16Г2АФ — 4 —- 4
18Г2ЛФпс -— 3 —- 3
15Г2СФ — 5 — 3
С 12Г2СМФ — 3,5 — — То же
70/60 14ГСМФР — 3 — —.
Обычной прочности — предел текучести сгт = 23 кгс/мм2 и
временное сопротивление ов = 38 кгс/мм2.
Стали повышенной прочности — от = 29—40 кгс/мм2,
Ов = 44—52 кгс/мм2. Стали высокой прочности (низколе-
гированные и термически упрочненные) — от = 45—
75 кгс/мм2, ов = 60—85 кгс/мм2.
По показателям временного сопротивления и преде-
ла текучести стали разделены на семь классов (табл. 2).
Каждому из них присвоен индекс С, в числителе указы-
22
вается наименьшее значение временного сопротивления,
а в знаменателе предел текучести в кгс/см2 (например,
С 38(23).
Углерод истая-'сталь. По ГОСТ 380—71 выпу-
скается обыкновенного качества. В зависимости от наз-
начения подразделяется на три группы: А — поставляе-
мую по механическим свойствам; Б — поставляемую по
химическому составу; В — поставляемую по химическим
свойствам и химическому составу.
В зависимости от нормируемых показателей сталь
каждой группы подразделяют на категории: группу А
разделяют на три группы, группу Б — на две группы и
группу В—-на шесть. К группе А относится сталь следую-
щих марок: СтО, Ст.1, Ст.2, Ст.З, Ст.4, Ст.5, Ст.6. Стали
1, 2, 3, 4 изготавливаются кипящей (кп), полуспокойноп
(пс), спокойной (сп), а стали с номерами 5, 6 — полуспо-
койными и спокойными. К группе Б относятся стали:
Ст.0, Ст.2, Ст.З, Ст.4, Ст.5, Ст.6. К группе В — Ст.2, Ст.З,
Ст.4, Ст.5.
Нормируемые показатели групп А и В приведены в
табл. 3, а для группы Б нормирующими показателями
Таблица 3
Марки стали по
степени раскисле-
ния и с повышен-
ным содержанием
марганца
Сталь
группы А
1
2
3
4
5
6
Ст. 0—Ст. 6
3
1
2
3
+
23
chipmaker.ru
являются в первой категории Ст.1 — Ст.6 по содержанию
углерода, марганца, фосфора, серы, мышьяка и азота, а
во второй категории то же, что и в первой, и дополни-
тельно по содержанию хрома, никеля и меди. Содержа-
ние углерода и предела прочности углеродистых сталей
приведены в табл. 4 и 5.
Углеродистые стали выплавляются трех видов: кипя-
щая, спокойная, полуспокойная.
Спокойная сталь полностью раскислена в печи
марганцем, кремнием и алюминием и в изложнице за-
твердевает спокойно. Такая сталь применяется для от-
ветственных конструкций (мостов, кранов, котлов), она
не содержит газов и окислов железа, хорошо свари-
вается.
Кипящая сталь в печи или ковше раскисляется
не полностью, процесс ведется методом выжигания крем-
ния, марганца и углерода воздухом или кислородом, при
заливке и остывании ее в изложнице не прекращаются
реакции раскисления, поэтому сталь бурлит от выделяю-
щихся газов (окиси углерода). Кипящая сталь менее
качественна, чем спокойная. Она при -отрицательных
температурах теряет свойства.
Полуспокойная сталь (успокоенная) выплав-
ляется так же, как и кипящая, но при заливке сталь ус-
покаивают добавлением в ковш кусков чистого алюми-
ния и ферросилиция. Количество растворенных окислов
(особенно тугоплавких AI2O5 с температурой плавления
около 2050° С) увеличивается. Такая сталь по сваривае-
мости хуже кипящей и для производства ответственных
сварных конструкций не должна применяться.
В зависимости от химического состава сталь разделя-
ют на две группы:
Группа I — сталь с нормальным содержанием мар-
ганца (марки 08кп, 08, Юкп, 15кп, 15, 20кп, 20, 25, 30, 35
и т.д. до 85).
Группа II — сталь с повышенным содержанием
марганца (марки 15Г, 20Г, ЗОГ, 40Г, 50Г, 60Г, 20Г, 10 Г2,
15Г2, 20Г2 и т. д. до 50Г2).
Инструментальная высокоуглеродистая сталь
содержит углерода 06—1,4%. После закалки приобрета-
ет высокую твердость. Применяют ее для изготовления
режущего и мерительного инструмента. Из этих сталей
изготовляют сверла, метчики, плашки, зубила и т. д.
25
chipmaker.ru
Сварка инструментальных сталей затруднена и требует
особых приемов. Всего семь марок инструментальной
стали У7, У8, У9, У10, УН, У12, У13. Эти стали могут
быть и с индексом А, указывающим на повышение каче-
ства стали. Например, У7А, У8А и т. д. В табл. 6 приве-
дены химический состав и твердость инструментальной
стали.
Легированными сталями называются такие, в
которых, кроме обычных примесей, имеются элементы,
специально введенные для обеспечения требуемых свойств
в определенных количествах. Эти специальные элемен-
ты и называются легирующими. К ним относятся: хром,
никель, молибден, вольфрам, ванадий, марганец, медь,
титан и т. д. В зависимости от их присутствия леги-
рованные стали классифицируются на никелевые, хро-
мистые, хромоникелевые, хромоникельмолибденовые и
т. д. Легирующие элементы позволяют получать сталь с
различными сочетаниями свойств. Применяются эти ста-
ЛИ ДЛИ ‘ТРУБОПРОВОДОВ И С<УП7ТТГ‘В, ппп ВЫСО-
КИХ температурах и давлениях, для хранения и перевозок
агрессивных сред. Наиболее распространенные из них —
нержавеющие и жароупорные.
По свариваемости низколегированные стали с содер-
жанием легирующих примесей до 5% и углерода до
0,30% относятся к группе ХСК и УСК: хорошо или удов-
летворительно. Свариваются при обычных производствен-
ных условиях и температуре не ниже + 12° С.
Нержавеющие стали не окисляются на воздухе,
не разъедаются кислотами и растворами солей. Антикор-
розийные свойства нержавеющих сталей объясняются
влиянием хрома и никеля, а также улучшением структуры
стали и ее свойств при термической обработке. Хими-
ческий состав отдельных нержавеющих сталей приводит-
ся в табл. 7.
Жароупорные стали обладают способностью
сохранять высокие механические свойства при воздей-
ствии высоких температур. Жаропрочность в сталях
обеспечивается комплексным влиянием таких элементов,
как хром, кремний, никель и др.
В табл. 8 приводится химический состав отдельных
жаропрочных сталей, успешно работающих в интервале
температур 650—1000° С.
26
chipmaker.ru
Влияние примесей
на свойства стали
Углерод. С увеличением содержания углерода повы-
шаются предел прочности, твердость и хрупкость стали,
свариваемость ухудшается, так как повышается склон-
ность к закалке и, следовательно, склонность к трещино-
образованию в зоне термического влияния.
Марганец. Обычное содержание марганца в углероди-
стых сталях 0,35—1%. С увеличением содержания мар-
ганца повышается пучность и сильно увеличивается
прокаливаемость, снижается свариваемость.
Кремний, подобно марганцу, является раскислителем.
С увеличением содержания кремния повышаются твёр-
дость и прочность стали, но увеличивается прокаливае-
мость и снижается свариваемость.
Фосфор — вредная примесь, придает стали хрупкость
в холодном состоянии (склонность к образованию тре-
щип в шве или в зоне тег?мтлаер1^пгг' рпиапия).
Сера — вредная примесь, придает стали хрупкость в
горячем состоянии (склонность к образованию горячих
трещин в период охлаждения).
Хром повышает твердость и прочность стали, а также
обеспечивает большую устойчивость против ржавления,
образует тугоплавкие окислы.
Никель придает стали высокую пластичность и вяз-
кость.
Вольфрам повышает твердость и теплоустойчивость
стали, снижает свариваемость.
Медь повышает коррозийные свойства стали.
Маркировка сталей
Углеродистые стали. Обозначаются буквенно-
цифровыми знаками. Ст.— обозначает «сталь», цифры
от 0 до 6 — условный номер марки в зависимости от хим-
состава и механических свойств. Буквы Б и В перед
обозначением марки означают группу стали; группа А в
обозначении марки стали не указывается. Например:
БСт.З; Ст.З. Для обозначения степени раскисления к
обозначению марки добавляют индексы: кп — кипящая,
пс — полуспокойная, сп — спокойная. Например: Ст.Зкп,
Ст.Зпс, ВСт.Зсп. Для обозначения категории стали к
28
обозначению марки стали добавляют в конце номер со-
ответствующей категории. Например: БСт.Зкп2, ВСт.3-2,
первую категорию в обозначении марки стали не указы-
вают. Например: БСт.Зкп. Для обозначения полуспокой-
ной стали с повышенным содержанием марганца после
обозначения марки стали ставят букву «Г». Например:
Ст.ЗГсп. Марки качественных конструкционных сталей
обозначаются двузначным числом, указывающим на
среднее содержание углерода в сотых долях процента.
Например, Ст. 20 означает углеродистую сталь с содер-
жанием 0,2% углерода.
Инструментальные стали обозначаются бук-
вой «У» и цифрами, указывающими среднее содержание
углерода в десятых долях процента. Например, марка
У12 означает углеродистую и инструментальную сталь с
содержанием 1,2% углерода. Буква «А», стоящая в конце
марки, указывает на высокое качество стали (У8А).
Маркировка лег и рованныхста л ей. Согла-
сно ГОСТу, .пегпповянныр конструкционные стали мар-
кируются сочетанием цифр и букв, которые указывают
на химический состав стали. При этом первые две цифры
обозначают среднее содержание углерода в сотых долях
процента, стоящие далее буквы означают присутствую-
щие легирующие элементы, а цифры, следующие за эти-
ми буквами,— среднее содержание *в процентах обозна-
ченного буквой элемента. Если содержание легирующего
элемента меньше 1%, то цифра после буквы не ставится.
Для отдельных легирующих элементов приняты сле-
дующие буквы обозначения:
н — никель М — молибден
X — хром Г — марганец
в — ф — вольфрам ванадий Д — медь
к — кобальт Т — титан
с — кремний Ю — алюминий
Сталь Х18Н9МЗТ содержит хрома 18%, никеля 9,
молибдена 3, титана около 1 % (среднее количество).
Определение стали по искре
В условиях практики иногда определение марок ста-
лей и их сортировку производят искровой пробой. При
этом кусок стали прижимают к быстровращающемуся
29
наждачному кругу, в результате чего образуется пучок
искр и звездочки. Марки стали и ее химический состав
(с точностью до 0,1—0,2% углерода) могут быть опре-
делены по длине и окраске искры, а также по числу и
форме звездочек (табл. 9).
Таблица 9
Ориентировочное определение содержания
углерода и стали по искре
ЦВЕТНЫЕ МЕТАЛЛЫ И СПЛАВЫ
Цветные металлы и сплавы по своему составу, по фи-
зическим, химическим и техническим характеристикам
отличаются большим разнообразием и менее изучены,
чем сплавы на основе железа. Наибольшее применение
в технике имеют цветные металлы на основе меди или
алюминия. Кроме них, широко применяются свинец,
цинк, никель, магний и их сплавы.
Медь — металл красновато-розового цвета, темпе-
ратура плавления 1083° С, обладает высокой электропро-
водностью, теплопроводностью, пластичностью и весьма
30
устойчива против атмосферной коррозии. Прочность на-
клепанной меди достигает 45—50 кг/мм2. Применяется
пять марок меди: МО, Ml, М2, М3, М4. Чем больше циф-
ра в марке меди, тем больше в ней примесей. Марка МО
содержит 99,95% меди. Сварка меди затруднена ввиду
большой теплопроводности. Применяется медь в элек-
тропромышленности и химическом машиностроении. Вви-
ду малой прочности чистой меди в технике широко ис-
пользуются медные сплавы — латунь и бронза.
Латунь — сплав меди с цинком. Содержание цинка
в латуни 20—45%. Температура плавления 880—950° С.
Марки латуни Л68. Л — латунь, цифры после буквы
указывают среднее содержание меди (68% меди). Если,
кроме меди и цинка, латунь содержит примеси других
элементов, то за буквой Л следует буква, принятая для
условного обозначения примеси. В этом случае после ци-
фры, указывающей содержание меди, через дефис сле-
дует цифра, указывающая содержание примеси. Принято
рее элементы пбозмячять русскими буквами: О — ОЛОВО,
С — свинец, Ж — железо, Мц — марганец, Н — никель,
К—кремний, А — алюминий, Ф— фосфор. Например:
ЛМцА-57-3-1—латунь с содержанием 57% меди, 3%
марганца и 1% алюминия, остальное — цинк. Латуни с
большим содержанием меди — Л96, Л90 — называют
томпаками, а Л85, Л80 — полутомпаками. Латунь доста-
точно хорошо сваривается.
Бронза — сплав меди с оловом, марганцем, алюми-
нием и другими примесями. Наиболее известны оловяни-
стые бронзы с содержанием олова от 3 до 7%. Темпера-
тура плавления оловянистых бронз 900—950° С. Бронза
хорошо сваривается. Марки БрОЦС-4-4-2,5, Бр — брон-
за, олова — 3—5%, цинка — 3—5%, свинца — 1,5—7,5%.
Бронза применяется в промышленности, главным обра-
зом, в качестве литейного материала для изготовления
подшипников и деталей, работающих на трение, а также
для различного рода арматуры котлов, аппаратов и т. д.
Алюминий — серебристо-белый металл. Почти в
три раза легче стали. Имеет высокую теплопроводность,
электропроводность благодаря защитному действию
плотной пленки окисла. Температура плавления 658° С.
А^еханические свойства алюминия невысокие, поэтому в
промышленности получили применение сплавы алюми-
ния с медью (дюралюминий), с магнием (электрон), с
31
chipmaker.ru
кремнием (силумин), которые обладают прочностью,
близкой прочности малоуглеродистой стали. Эти сплавы
благодаря своей мягкости и прочности нашли широкое
применение. При сварке алюминиевых сплавов следует
иметь ввиду, что а) алюминий образует тугоплавкий
окисел AI2O3 с температурой плавлений 2050°; б) при
нагреве не имеет цветов побежалости и из твердого со-
стояния переходит в жидкое; в) обладает высокой тепло-
отдачей.
Магний — чистый магний в технике почти не при-
меняется. Широко применяются сплавы магния с алю-
минием, марганцем, цинком. Магниевые сплавы относят-
ся к легчайшим металлам. Температура плавления
650° С.
ТВЕРДЫЕ СПЛАВЫ
В эту группу входят сплавы, обладающие очень вы-
сокой твердостью, износостойкостью и способностью со-
хранять эти свойства при нагревании до высоких темпе-
ратур.
В зависимости от способа получения различают ли-
тые и металлокерамические твердые сплавы.
Литые твердые сплавы (сормайт, сталинит и
др.) применяются в виде прутков 0 5—7 мм, длиной
250—300 мм. Будучи расплавлены ацетилено-кислород-
ным пламенем, эти сплавы покрывают поверхности но-
вых или изношенных изделий, сделанных из обычной
углеродистой стали. Наплавкой литого твердого сплава
можно повысить стойкость деталей, работающих на из-
нос, в несколько раз.
Порошкообразные твердые сплавы типа сталинит, во-
кар и др. применяются для наплавки деталей, работаю-
щих в условиях абразивного износа (землеобрабатываю-
щие машины).
Металлокерамические твердые сплавы
получают путем спекания очень мелких тугоплавких кар-
бидов вольфрама и дитана с порошкообразным метал-
лом — кобальтом. При этом смеси указанных материа-
лов в строго определенных количествах засыпают в ме-
таллические формы, прессуют, а затем спекают при
1350—1400°. Применяются металлокерамические сплавы
следующих марок: ВКЗ, ВК12, Т15К6, Т5К10.
32
ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА
Под термической обработкой понимаются процессы
нагрева и охлаждения, осуществляемые для изменения
физических, механических и технологических свойств ме-
талла. В зависимости от температурных режимов терми-
ческая обработка разделяется на отжиг, нормализацию
закалку и отпуск.
Операции термической обработки складываются из
трех последовательно выполняемых стадий: нагрев до
определенной температуры, выдержка при температуре
нагрева и охлаждение.
Нагрев металла при термической обработке произво-
дится в пламенных печах или печах-ваннах.
Для измерения высоких температур при нагревании
металла пользуются термоэлектрическим термометром.
Иногда для определения температур нагрева пользуются
цветами побежалости (табл. 10), или цветами каления.
Выбор скорости температур нагрева при термической
обработке зависит от марки стали, формы, толщины и
размеров изделия.
Таблица 10
Определение температуры стали цветами побежалости
Цвет Температура нагрева, °C Цвет Температура нагрева, ''С
Светло-желтый 220 Светло-синий 315—325
С оломенио-ж ел- Серый 330
тый 240 Темно-красный 530—580
Коричнево-жел- Коричнево-красный 580—650
тый 255 Темно-красный 650—730
Коричнево-крас- Вишнево-красный 770—800
ный 265 Светло-красный 830—900
Пурпурно-крас- Оранжевый 900—1050
ный 275 Темно-желтый 1050—1150
Фиолетовый 285 Светло-желтый 1150—1250
Темно-синий 295—310 Ослепительно белый 1250—1300
Выдержка при температуре нагрева необходима для
равномерного прогрева всех частей изделий, завершения
изменения величины зерна во всей массе. Время выдерж-
ки зависит от формы и размеров подвергаемых термиче-
ской обработке изделий — чем крупнее и сложнее конфи-
гурация, тем больше время выдержки.
33
chipmaker.ru
Охлаждение является завершающей и наиболее от-
ветственной стадией процесса термической обработки.
От скорости охлаждения зависит получение той или
иной структуры сплава, определяющей его свойства. Ско-
рость охлаждения определяется той средой, в которую
попадает изделие после удаления из нагревательной пе-
чи. При отжиге изделий применяются малые скорости
охлаждения, а при закалке — очень высокие.
Основные операции
термической обработки
Отжиг — нагрев до 800—950° С, выдержка при этой
температуре с последующим медленным охлаждением
(вместе с печью). Отжиг обеспечивает: 1) мелкозерни-
стое строение металла, 2) понижение твердости металла;
3) уничтожение внутренних напряжений металла.
Нормализация — отличается от отжига тем, что ох-
лаждение происходит с большей скоростью (обычно па
спокойном воздухе). Вследствие этого сталь приобретает
более мелкозернистую структуру, повышенную прочность
и более высокую твердость, чем при отжиге.
Отпуск (или отжиг для снятия напряжения) — нагрев
до 600—650° С после выдержки с последующим медлен-
ным охлаждением (вместе с печью). Отпуском достига-
ется не только снятие внутренних напряжений, но и
уменьшение хрупкости, а также получение требуемых
механических свойств.
Закалка применяется для повышения прочности ста-
лей, увеличения твердости и режущей способности ин-
струментальной стали. Закалкой называется нагрев до
температуры отжига, выдержка при этой температуре
и последующее очень быстрое охлаждение. Охлаждаю-
щей средой может быть вода (20° С) для углеродистых
сталей, минеральное масло — для легированных сталей.
Закалка всегда сопровождается отпуском.
Выдержку при подогревах обычно производят из рас-
чета в среднем 1 мин на 1 мм толщины металла, но не
больше 30 минут.
Обработка холодом — процесс охлаждения подверг-
нутых закалке и отпуску изделий до температур, лежа-
щих ниже нуля, —40, до —120° С. Охлаждение создают
жидким кислородом, жидким воздухом и др. Обработку
34
холодом применяют для режущего инструмента с целью
повышения его твердости и режущей способности, а так-
же для стабилизации размеров и форм измерительных
инструментов.
Химико-термическая обработка стали характеризует-
ся тем, что при нагреве изделия происходит насыщение
его поверхности различными веществами (углеродом,
азотом, алюминием), тогда как процессы термической
обработки протекают без изменения химического соста-
ва стали.
К химико-термической обработке стали относятся: це-
ментация, азотирование, алитирование, хромирование.
Цементация — процесс насыщения стального изделия
углеродом для получения высокой поверхностной твердо-
сти. При этом внутренняя часть изделия сохраняет вяз-
кость.
Азотирование — процесс насыщения поверхности
стального изделия азотом для получения поверхностей
твердости. При этом внутренняя часть сохраняет вяз-
кость. Твердость при азотировании выше, чем при цемен-
тации или закалке.
Алитирование представляет собой процесс насыщения
поверхности стали окислами алюминия для повышения
жаростойкости. Выдерживают температуру 850—900° С.
Хромирование заключается в насыщении поверхности
стали хромом для повышения поверхностной твердости,
износостойкости и жаростойкости.
КОРРОЗИЯ МЕТАЛЛОВ
Виды коррозии
Коррозией называется процесс разрушения металлов
под действием окружающей среды: воздуха, влаги, рас-
творов солей, кислот, щелочей. Хорошей стойкостью про-
тив коррозии обладает незначительное число металлов,
среди которых можно отметить платину и золото. Особой
склонностью к коррозии обладают железо, сталь, чугун.
Основной причиной коррозии металлов является их
взаимодействие с кислородом, вследствие чего на поверх-
ности металлических изделий образуется пленка окис-
лов. Причиной коррозии могут быть осаждающиеся на
поверхности металла пыль и грязь. Впитывая влагу,
35
chipmaker.ru
пыль и грязь удерживают ее у поверхности изделия и
тем самым способствуют разрушению деталей машин и
конструкций.
Степень разрушения металла от коррозии зависит от
ряда причин: продолжительности пребывания в корро-
зийной среде, характера разрушающей среды, химиче-
ского состава металла и др. Огромное влияние иа уско-
рение процессов коррозии оказывают повышенные тем-
пературы и давление окружающей среды.
В зависимости от вида разрушающей среды различа-
ют коррозию химическую п электрическую.
Рис. 7. Коррозия металлов:
а) равномерная; б) местная; в) мнтсркристаллнтная
Химическая коррозия происходит при воздейст-
вии сухих газов или жидкостей, не проводящих электри-
ческого тока. Примером химической коррозии может
являться процесс окисления металлов при нагревании
(ржавление железа, образование зеленого налета на по-
верхности меди).
Электрохимическая коррозия бывает при воз-
действии па металл жидкостей, проводящих электриче-
ский ток. Пример: разрушение металлов в растворах со-
лей, кислот и щелочей.
По внешним признакам различают три вида корро-
зии: равномерную, местную и интеркрпсталлитпую (вну-
трикристаллнческая).
Равномерная коррозия (рис. 7а) характерна раз-
рушением всей поверхности изделия.
Местная коррозия (рис. 76) ^характерна разру-
шением металла в отдельных местах изделия.
И и теркристаллит пая (внутрикристалличе-
ская) коррозия (рис. 7в) характерна проникновением
36
коррозийной среды в промежутки между зернами ме-
талла, что вызывает понижение прочности, а иногда и
разрушение.
Коррозия металлов наносит огромные убытки, борьбе
с ней в нашей стране уделяется большое внимание.
В настоящее время основными методами борьбы с
коррозией являются:
1. Неметаллические покрытия (под ними понимают
краски и лаки, защищающие металлы от воздействия ат-
мосферы) .
2. Металлические покрытия (обычно используют оло-
во, цинк, хром, никель).
3. Защита окисными пленками — воздействием на по-
верхность изделия реактивами (кислоты, растворы со-
лей) получают естественные пленки окислов металла,
которые препятствуют разрушению. Называются они по-
разному: воронение, пассивирование, оксидирование.
4. Легирование сплава состоит в том, что в состав
его вводят элементы, которые образуют на его поверхно-
сти прочную, хорошо сопротивляющуюся коррозии плен-
ку окислов. Эти элементы повышают жаростойкость, жа-
ропрочность. К элементам, повышающим стойкость спла-
вов против коррозии, относятся: хром, никель, титан,
кремний, вольфрам и др.
Вопросы к главе II
1. Какими признаками характеризуются металлы?
2. Какие из них относятся к черным, цветным и редким?
3. Какими свойствами обладают металлы?
4. Какой сплав называется чугуном и какие чугуны бывают?
5. Как маркируются чугуны?
6. Какой сплав называется сталью и как классифицируются
стали?
7. Как влияют различные примеси на свойства стали?
8. Как маркируются стали?
9. Какие медные сплавы вы знаете?
10. Какие твердые сплавы вы знаете и каково их применение?
11. Что называется термической обработкой и какие ее операции
вы знаете?
12. Что называется коррозией металлов и какие виды защиты ОТ
коррозии применяются в настоящее время?
ГЛАВА III
ЧТЕНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Chipmaker.ru
ОБЩЕЕ ПОНЯТИЕ О ЧЕРТЕЖЕ
Qведения о форме предмета можно передать
различными способами: описать словами, по-
казать фотографию, рисунок, на которых он изображен.
Но ни фотография, ни рисунок не дают полного представ-
ления о его форме, так как мы видим изображение пред-
метов только с одной стороны.
Полное представление о форме предмета мы можем
получить только с помощью чертежа, куда наносятся
несколько изображений.
Чертеж — это язык техники. Он служит средством вы-
ражения и передачи технической мысли и является ос-
новным техническим документом, по которому изготов-
ляется то или иное изделие. Современное производство
немыслимо без чертежей. Поэтому любой производствен-
ный чертеж выполняется, чтобы по нему можно было
наглядно представить форму изделия, размеры, марку
материала и т. д.
Чтобы изготовить изделие, необходимо сначала про-
читать чертеж. Процесс чтения чертежа заключается в
постепенном уяснении формы, размеров и конструктив-
ных особенностей изображаемых изделий, а-также после-
довательности операций и предметов, необходимых для
изготовления этих изделий. В некоторых случаях в каче-
стве задания для разработки чертежей делаются эс-
кизы.
Эскизом называют чертеж, выполненный от руки без
применения чертежных инструментов. Чаще всего эскизы
выполняют с натуры для переноса на чертеж всех разме-
ров детали. При этом удобно пользоваться миллиметро-
вой бумагой.
Технический рисунок—это изображение предметов,
38
выполненных в аксонометрических проекциях от руки в
глазомерном масштабе.
В художественном рисунке построение производится
на основе перспективных проекций, а в техническим рисо-
вании применяют аксонометрические проекции.
В отличие от технического рисунка на чертеже пред-
меты изображаются не в том виде, в каком мы привыкли
их видеть в жизни, а по особым правилам. На чертеже
форму предмета изображают не одним, а несколькими
видами-—проекциями. Количество проекций, разрезов и
сечений применяют в зависимости от сложности изобра-
жаемого предмета.
ЕДИНАЯ СИСТЕМА КОНСТРУКТОРСКОЙ
ДОКУМЕНТАЦИИ (ЕСКД)
С 1 января 1971 года в СССР введена в действие Еди-
ная система конструкторской документации (ЕСКД)-
Это комплекс новых Государственных стандартов, содер-
жащих единые требования к выполнению, оформлению
и ведению конструкторской документации для всех от-
раслей промышленности и строительства.
Введение ЕСКД значительно облегчило правильное и
единообразное выполнение чертежей. Каждый стандарт,
входящий в ЕСКД, имеет свой номер; так, например,
ГОСТ 2311—68 устанавливает правила изображения
резьбы, а ГОСТ 2301—68 — форматы чертежей. Две по-
следние цифры в данном случае указывают год утверж-
дения ГОСТа, а первые — его порядковый номер.
Все здания, сооружения, машины или просто детали
изготовляют на основании разработанного чертежа. В
технике, в основном, существует две системы чертежей:
машиностроительные и строительные. В каждой из этих
двух систем свои методы оформления, на которых под-
робно остановимся в следующем разделе.
Чертежи выполняют чертежной бумаге в каранда-
ше, а затем после проверки копируют тушью на кальку,
подписывают их и размножают на светочувствительной
бумаге. В последнее время широко стали применять без-
калькированпый метод исполнения чертежей. При этом
методе чертежи делают сразу на кальку марки Д, а пос-
ле оформления подписями сразу отправляют на размно-
жение, минуя процесс копирования.
39
chipmaker.ru
ФОРМАТЫ ЧЕРТЕЖЕЙ
ГОСТ 2301—68 устанавливает размеры чертежей —
форматы (табл. 11). На рис. 8 показано, как располага-
ются рамки и штампы на чертеже формата № 11.
Таблица 11
Форматы чертежей
Обозначение формата 11 12 22 24 44
Размеры сторон листа, мм 297x210 297x420 594X420 594x841 1189X841
Часть листа бумаги, заключенная в пределах рамки
чертежа, называется рабочим полем чертежа.
Основную подпись, так называемый штамп, помеща-
ют в специальный прямоугольник в правом нижнем углу
чертежа. В штампе должны быть указаны наименование
чертежа, его масштаб, фамилии исполнителей и лиц,
утверждающих чертеж, и другие сведения.
Линии чертежа
ГОСТ 2303—68 устанавливает несколько типов ли-
ний, из которых составляются чертежи: сплошная осно-
вная, сплошная тонкая, сплошная волнистая, штриховая,
разомкнутая, штрих-пунктирная тонкая, штрих-пунктир-
ная утолщенная и сплошная топкая с изломами. За эта-
лон взята сплошная линия S = 0,6—1,5 мм. Толщина
остальных зависит от толщины сплошной линии. Толщи-
S S
на тонкой линии принимается от — до — мм<
3 2
Сплошные--------- S = 0,6—1,5 мм.
S S
Штриховые------------Т до Т мм‘
О £
S S
Штрих-пунктирные-----------— до ~
мм-
S — толщина сплошной линии. Каждая из этих линий
имеет свое назначение. Сплошные применяются для об-
водки линий видимого контура, штриховые — для обвод-
ки невидимого контура его, а штрих-пунктирные,— в ос-
новном, для изображения центровых и осевых линий
(рис. 9).
40
2Ю
Рис. 8. Положение чертежа и надписей
Рис. 9. Толщина обводки линий
41
chipmaker.ru
ОСНОВЫ ПРОЕКЦИОННОГО ЧЕРЧЕНИЯ
Прямоугольные проекции. Ла технических чертежах
изображения объектов производства строятся с помощью
проектирования. При проектировании изделие или его
составную часть (деталь, узел) располагают между на-
блюдателем и соответствующей плоскостью, на которой
хотят получить вид изделия. Если вообразить, что от на-
блюдателя исходит поток параллельных лучей, то на
плоскости как бы получится тень изделия. Однако’проек-
ция отличается от тени тем, что все контуры и элементы
изделия, расположенные со стороны, обращенной к на-
блюдателю, на.ней видны во всех подробностях. Такой
метод проектирования, когда проектирующие лучи пер-
пендикулярны к плоскости проекции, называется прямо-
угольным (ортогональным) проектированием (рис 10)
Объекты производства (детали, узлы, изделия и пр ) на
строительных и машиностроительных чертежах изобра-
жают чаще всего в двух или трех проекциях.
РАСПОЛОЖЕНИЕ ПРОЕКЦИЙ
НА ЧЕРТЕЖАХ
-Пусть имеются три взаимно перпендикулярные плос-
кости: Пь П2, Пз. Линии, по которым они пересекаются
называются осями проекций и обозначаются X, У 7
(рис. 10)- Точка 0, в которой пересекаются оси в плоско-
сти проекций, называется началом координат. Располо-
жим деталь в пространстве так, чтобы наибольшее чис-
ло граней, ребер, осей, плоскостей симметрии и т. п бы-
ло либо перпендикулярно, либо параллельно плоскостям
проекций. При такохм расположении соответствующие
грани, ребра и другие элементы детали будут изобра-
жаться на параллельных им плоскостях проекций без ис-
кажения формы и размеров. Путем прямоугольного проек-
тирования ПОЛ) чаем все три изображения детали на
плоскостях Пь П2, П3. Проекция на плоскости П( назы-
вается горизонтальной, проекция на плоскости П2 —
фронтальной, а проекция па плоскости П3 — профильной
Фронтальная проекция детали представляет собой вид
гетали спереди и называется главным изображением, го-
ризонтальная проекция является видом сверху, а про-
фильная — видом слева. ’ F
42
Проектируя на плоскость Hi расположенную выше
деталь, изображают вид на деталь снизу. Аналогич-
ным образом вычерчивают виды справа и сзади.
Как было уже сказано, для получения двух или трех
изображений детали необходимо использовать две или
три взаимно перпендикулярные плоскости проекций. Рас-
смотрим теперь, как нужно переместить эти плоскости в
пространстве, чтобы получить плоский"'чертеж. С этой
целью плоскость П] с имеющейся на ней горизонтальной
рование:
П| — горизонта пьная; П_. — фронталь-
ная; П?— профильная
проекцией детали вращают вокруг оси X вниз до тех пор,
пока опа не совпадет с плоскостью П2, которая остается
неподвижной. Подобным же образом совмещают с П2 и
плоскость П3 — путем вращения вокруг оси вправо. На
рис. 11 изображены три проекции рассматриваемой дета-
ли после совмещения всех плоскостей.
На технических чертежах оси и плоскости, а также их
обозначения и линии, связывающие соответственные точ-
ки на проекциях (линии связи), не изображаются.
Следует учесть, что одна проекция не дает возмож-
ности представить форму проектируемого предмета, ес-
ли о нем нет каких-либо дополнительных сведений. При
наличии дополнительных данных некоторые виды дета-
лей могут изображаться на чертежах в одной проекции.
43
chipmaker.ru
Например, если деталь представляет собой тело враще-
ния, то форму его поперечных сечений показывают при
помощи условного знака 0. Плоские детали, изготовля-
емые из листового материала, также изображают в од-
ной проекции с указанием на чертеже толщины листа.
Количество изображений (видов) на чертеже зависит
от сложности узла или детали: оно должно быть наи-
меньшим, но достаточным для полного уяснения формы
и конструктивных особенностей изображаемого изделия.
Однако проекций (видов) должно быть не менее
двух. Для изображения сложных деталей может потребо-
ваться значительно большее число проекций. На рис. 12
показано взаимное расположение всех основных проек-
ций деталей на чертежах, установленное ЕСКД (ГОСТ
2305—68).
ВИДЫ, РАЗРЕЗЫ И СЕЧЕНИЯ
Для того, чтобы понять устройство изображенного на
чертеже предмета, часто бывает недостаточно одних
только проекций. Чтобы полнее представить его форму и
выявить внутреннее строение, пользуются дополнитель-
ными видами, а также разрезами и сечениями.
Видом называется изображение обращенной к наблю-
дателю видимой части предмета. Виды разделяются иа
три группы: основные, дополнительные и местные. Основ-
ными являются виды, которые получаются при проекти-
ровании на основные плоскости проекций ГД, Г1г и Пз.
Если какой-либо из видов смещен относительно главного
изображения, то он отмечается на чертеже надписью.
Дополнительными называются виды, получаемые на
плоскостях, не параллельных ни одной из основных пло-
скостей проекций (рис. 13). Направление проектирования
на дополнительную плоскость указано стрелкой А, Б, В.
Местным видом называется изображение отдельного
места на поверхности предмета. Он отмечается на черте-
же подобно дополнительному виду стрелкой и соответ-
ствующей надписью.
Разрезом называется условное изображение предме-
та, мысленно рассеченного одной или несколькими плос-
костями. Разрезы служат для выявления формы и вну-
тренних очертаний изображаемых предметов. Техника
выполнения разрезов заключается в следующем. Деталь,
44
вид А павермуто Ъ . О' & Вид Б фланец - /х \ (v 1 //' \\ ; । Eg. .'- | । ЛД ВиВ В J |
Рис. 13. Дополнительные виды
chipmaker.ru
Рис. 14. Разрез
целая деталь; б Разрезная деталь
узел мысленно рассекают плоскостью, затем часть пред-
мета, расположенную между наблюдателем и секущей
плоскостью, условно удаляют, а оставшуюся часть изо-
бражают на чертеже. В зависимости от положения се-
кущей плоскости относительно плоскостей проекций раз-
резы подразделяются на горизонтальные, фронтальные
(вертикальные), профильные. Например, вертикальный
разрез показан на рис. 14. В зависимости от числа се-
кущих плоскостей они подразделяются на простые и
сложные.
Сечением называется изо-
бражение фигуры, получаемой
при мысленном рассечении
предмета одной или несколь-
кими плоскостями. Сечения слу-
жат для выявления поперечной
формы отдельных элементов.
Несмотря на одинаковый спо-
соб образования разрезов и се-
чений, между ними есть суще-
ствениое различие. Ойо состоит
в том, что при выполнении се-
чения изображается лишь то,
что находится непосредственно
в самой секущей плоскости, а
Рис. 15. Сечения
при выполнении разреза — так-
же и то, что находится за ней.
Таким образом, всякий разрез включает в себя сечение.
Сечения могут быть наложенные и выносные. Нало-
женные— изображение располагают непосредственно на
том месте, где было произведено сечение (рис. 15). Вы-
носные— либо на продолжении линии сечения, либо на
произвольном месте чертежа (рис. 15). При обозначении
разрезов и сечений положение секущих плоскостей ука-
зывается на чертеже линией сечения (разомкнутая линия).
Выносным элементом называется дополнительное от-
дельное изображение какой-либо части конструкции, тре-
бующей графического и иных пояснений в отношении
формы, размеров и других данных. Для обозначения вы-
носного элемента соответствующее место на чертеже
обводится тонкой сплошной линией (окружностью или
овалом) с простановкой цифры на «полке» линии-вы-
носки.
47
chipmaker.ru
РАЗМЕРЫ И ОБОЗНАЧЕНИЯ
НА ЧЕРТЕЖАХ
Правила простановки размеров
Одним из важнейших условий правильного изготов-
ления деталей является умение безошибочно прочесть
размеры на ее чертеже. ГОСТ 2307—68 устанавливает
общее правило нанесенпя размеров на чертежах.
Рис. 16. Правило расстановки размеров:
а — линейных; б — наклонных
1. Размеры всегда указываются действительные, не-
зависимо от того, в каком масштабе изображена деталь.
2. Каждый размер проставляется на чертеже один
раз.
3. Размерную линию всегда проводят параллельно
отрезку, размер которого указывается (рис. 16а).
4. Размерные линии всегда ограничиваются стрелка-
ми. В случае недостатка места для стрелок их можно за-
менять точками или штрихами (рис. 16 а).
48
При нанесении размеров используют следующие ус-
ловные знаки и надписи:
0 — окружность (0 20 мм) Рис. 17а
□ —квадрат (□ 30) » »
R, г —радиус (R5) » »
L —уголок (L 90X60X6—300) » 176
i[ — швеллер ([ 65X40X4,8) » »
«Уклон» — проставляют знак > » 17в
«Конусность» — проставляют знак, вершина
которого направлена в сторону вершины конуса Д »17а
5. Для обозначения на монтажных чертежах расстоя-
ния конструкции или ее элемента от какого-либо отсчет-
ного (нулевого) уровня установлен знак уровня, кото-
Рис. 17. Условные знаки и обозначения
49
chipmaker.ru
рый наносится вместе с размерным числом, как показано
на рис. 176.
6. При равномерно расположенных по всей окружно-
сти одинаковых элементах детали (например, отверстий)
вместо нанесения цепочки угловых размеров указывают
количество элементов и размер одного из них (рис. 17е).
7. Правило расположения цифр при различных на-
клонах размерных линий указано на рис. 166.
МАСШТАБЫ ЧЕРТЕЖЕЙ
Как правило, предметы не могут быть изображены на
листе бумаги в натуральную величину. Например, чтобы
уместить изображение здания или сооружения (домен-
ной печи или трассы трубопровода) на листе, все разме-
ры их приходится уменьшить в 100, 200, 5000 или более
раз по сравнению с натуральной величиной. Это означа-
ет, что каждая линия чертежа должна быть в 100, 200,
5000 и т. д.-раз меньше соответствующей ей линии само-
го 'здания или сооружения.
В другом случае, при изображении на чертеже дета-
лей очень малых размеров, например, деталей ручных ча-
сов, все размеры последних приходится увеличивать в
5,10 и более раз по сравнению с натуральной величиной;
здесь каждая линия чертежа должна быть в пять, де-
сять раз больше соответствующей ей линии самой де-
тали.
Масштабом называется отношение размеров изобра-
жения к соответствующим действительным размерам из-
делия. Масштабы нельзя брать произвольно. ГОСТ
2302—68 рекомендует следующие:
а) ^масштаб уменьшения:
1:2; 1:2,5; 1:4; 1:5; 1:10; 1:15; 1:20; 1:25; 1:40; 1:50;
1:75; 1:100; 1:200; 1:400; 1:500; 1:800; 1:1000.
б) масштаб увеличения:
2:1; 2,5:1; 4:1; 5:1; 10:1; 20:1; 40:1; 50:1; 100:1. Обоз-
начаются масштабы короткими надписями М1:1; М1:2;
М2:1, М5:1; и т. д. Эти обозначения обычно помещаются
в угловом штампе чертежа и читаются так: масштаб один
к одному, масштаб два к одному и т. д.
50
УСЛОВНОЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ
СВАРНЫХ ШВОВ НА ЧЕРТЕЖЕ
Условное обозначение сварных швов на чертежах
производится по ГОСТ 2312—72. Структура условного
обозначения стандартного шва приведена на рис. 18.
Вспомогательные знаки для обозначения сварных
швов приводятся в табл. 12.
Буквенные обозначения способов сварки:
Э — электродуговая, Г — газовая, КТ — контактная,
А — автоматическая, 3 — дуговая сварка в защитных га-
Рис. 18. Стандартный шов
1 — вспомогательные знаки шва по замкнутой линии и монтажного шва;
2 — знаки «дефис»; 3— вспомогательные знаки; 4 — для прерывчатого шва;
5 — знак и размер катета; 6 — условное обозначение способа сварки; 7 —
буквенно-цифровое обозначение стандарта на шипы и конструктивные эле-
менты швов сварных соединений; 8 — обозначение стандарта на шипы и
конструктивные элементы швов сварных соединений
зах, Ш — электрошлаковая, У3 — ультразвуковая, Тр—
трением, X — холодная, П3 — плазменная, Вэ—взрывом,
Л3 — лазером. Графическое изображение швов приведе-
но в табл. 13; примеры условных обозначений стандарт-
ных швов сварных соединений — в табл. 14.
УКАЗАНИЯ ПО ЧТЕНИЮ
ЧЕРТЕЖЕЙ
Для того, чтобы хорошо и быстро прочитать чертеж,
то есть ясно себе представить изображенную конструк-
цию и ее работу, нужно соблюдать определенную после-
довательность при чтении чертежей: а) изучить основ-
ную надпись на чертеже, откуда выяснить наименова-
ние детали, в какой узел она входит; б) полностью
уяснить формы и конструктивные особенности детали.
51
chipmaker.ru
Таблица 12
Значение
Усиление шва снять
Наплывы и неров-
ности шва обрабо-
тать с плавным пе-
реходом к основ-
ному металлу
Шов выполнить прн
монтаже; по мон-
тажному чертежу
Шов прерывистый
иди точечный с
цепным располо-
жением. Угол на-
клона ^60°
Шов прерывистый
илн точечный с
шахматным распо-
ложением
Шов замкнутой
линии. Диаметр зна-
ка — 3,5 мм
Шов по незамкнутой
ЛИНИН
Вспомогательные знаки
Условное
обозначение
Примечание. 1. За лицевую сторону одностороннего шва сварного
соединения принимают сторону, с которой производят сварку.
52
Таблица 13
Графическое обозначение сварных швов
Наименование Обозначение
Сварной заводской- стыковой шов (не- видимый) ШИШ ULlLLLt until till Illi HUI 111 III 1 in
То же, монтажный (невидимый) Ц у/
Шов сварного соединения — углово- го, таврового или внахлестку сплош- ной (заводской, видимый) <1HII111II11I1HI1I!>
То же, монтажный (видимый)
То же, прерывистый, заводской UH UH Illi IIH
То же, монтажный XXX XXX У XX
Сварной заводской стыковой шов (видимый) ННШП1111НН11Н111
То же, монтажный (видимый) X-X-X X X X X
Шов сварного соединения внахлестку точечный. Электрозаклепки + +
Для этого рассмотреть все проекции и понять их взаимо-
связь; изучить разрезы и сечения; выяснить примененные
условные изображения; в) прочитать имеющиеся на чер-
теже размеры и установить, к каким элементам детали
они относятся. Обратить особое внимание на размеры
53
Характеристика
Условные обозначения сварных швов
Таблица 14
Форма попереч- ного шва Сторона чертеж?
лицевая оборотная
chipmaker.ru
Шов стыкового соединения с криволиней-
ным скосом одной стороны кромки выпол-
няется электродуговой ручной сваркой при
монтаже изделия. Усиление снято с обеих
сторон
Шероховатость поверхности шва;
с лицевой стороны Д5,
с оборотной ДЗ
Шероховатость обработанной пЬверхиости
V4
Шов стыкового соединения без скоса кро-
мок, односторонний, на отстающей подклад-
ке, выполняемый газом с присадкой
тт1бзю-70-м-нт
Продолжение табл. 14
Характеристика
Форма
попереч-
ного шва
Сторона’.чертежа
лицевая • оборотная
Шов таврового соединения без скоса кро-
мок, двусторонний, прерывистый с шахмат-
ным расположением, выполняемый электро-
дуговой сваркой по замкнутой линии:
катет шва 6 мм, длина провариваемого
участка 50 мм, шаг 100 мм
ГОСТ 14606-69-75Pn3t^30/D0
Г0СП4806-69- 15-РнШ-502Ю0
Одиночные точки соединения внахлестку,
выполняемые контактной сваркой:
расчетный диаметр точки 5 мм
Шов соединения внахлестку без скоса кро-
мок, односторонний, выполняемый электро-
дуговой полуавтоматической сваркой в за-
щитных газах плавящимся электродом:
шов по незамкнутой линии
катет шва 5 мм
ГОСПЧвОб-МНШПЗ
chipmaker.ru
элементов детали, для которых указаны допуски и посад-
ки; г) внимательно прочитать и уяснить все условные
обозначения и технические требования, относящиеся к
чистоте поверхностей, совместной обработке, отклонениям
от геометрической формы.
Строительные чертежи
На строительных чертежах все изображения имеют
свои названия: вид на здание или сооружение спереди
называют фасадом, или главны^ фасадом, вид сзади —
дворовым фасадом, вид сверху — планом здания, а виды
справа и слева — боковыми, или торцевыми фасадами.
Все строительные чертежи состоят из фасадов, пла-
нов и разрезов. Проектирование зданий и сооружений
должно осуществляться в две стадии: технический про-
ект и рабочие чертежи — или в одну стадию — технора-
бочий проект.
В техническом проекте указывается назначение дан-
ного объекта, место его строительства, объем производ-
ства, а также планы, разрезы, фасад и, если необходимо,
архитектурно-строительные чертежи. К техническому
проекту также прикладывается пояснительная записка и
смета стоимости строительства.
В состав рабочего проекта входят архитектурно-стро-
ительные чертежи, планы, разрезы и фасады здания, пла-
ны перекрытий и фундаментов зданий, отдельные детали
конструкций здания, монтажные схемы и чертежи на
производство специальных работ (отопление и вентиля-
ция, электрика и т. д.).
К рабочему проекту так же, как и к техническому,
прикладывается пояснительная записка и уточненная
смета стоимости строительства.
Технорабочий проект содержит только рабочие чер-
тежи здания. Рабочий, строительный проект состоит из
следующих разделов, которым присваиваются определен-
ные марки:
Архитектурные чертежи........................ АР
Железобетонные конструкции....................КЖ
Стальные конструкции (общие)..................КМ
Стальные конструкции (деталировочные) . . КМД
Деревянные конструкции........................КД
Водопровод и канализация......................ВК
56
Отопление и вентиляция.......................ОВ
Электроосвещение ............................ЭО
Разновидностью строительных чертежей являются
монтажные чертежи, которые выполняются по правилам
строительного черчения. К монтажным чертежам отно-
сится: проекты организации строительства (ПОС), про-
екты производства работ (ППР), чертежи технологиче-
ских трубопроводов (КТД) и чертежи нестандартного
оборудования и монтажных приспособлений. При монта-
же используют и применяют чертежи технологических и
строительных металлоконструкций — КМ (конструкции
металлические) и КМД (конструкции металлические, де-
талировочные чертежи).
С ними, в основном, приходится сталкиваться монтаж-
нику при монтаже строительных и технологических кон-
струкций, а также при монтаже оборудования и трубо-
проводов. До настоящего времени ГОСТа на выполнение
монтажных чертежей не существует.
В строительных чертежах в проекциях показывают
все видимые детали, а при изображении невидимых —
только те, которые располагаются непосредственно за
видимыми (вплотную). Если невидимые детали отделя-
ются от видимых воздушной прослойкой, то их не пока-
зывают, а в случае необходимости их изображения дают
в разрезе. Обычно все изображаемые конструкции вы-
черчиваются так, как они находятся в проектном поло-
жении. Например, если балка наклонная, то ее вычерчи-
вают наклонно.
После выполнения основного вида спереди выполняют
все необходимые виды и разрезы. Если нужно при стро-
ительном проектировании показать вид справа, то его
справа и располагают, а не слева, как в машинострои-
тельных чертежах. Вид слева располагают с левой сто-
роны, вид сверху — сверху, а вид снизу — снизу. В этом
основное отличие расположения видов в машинострои-
тельных и строительных чертежах.
Согласно ГОСТ 2410—68, при обработке чертежей
КМД, по которым металлоконструкции будут изготавли-
ваться на машиностроительных предприятиях всех от;
раслей промышленности, виды располагаются в соот-
ветствии с требованием ЕСКД.
В случае расположения на чертежах металлокон-
струкций:
57
chipmaker.ru
Таблица 15
Условные графические обозначения строительных материалов
Материал । Обозначение
Грунт в сечении
Жидкость в сечении
Засыпка в сечении '// 'Л 'Л f// 'Л !// ft) 'и 'Л
Глина в сечении •
Кладка из бутового камня в сечении
Кладка из кирпича, клинкера, керами- ки, терракоты, искусственного и есте- ственного камня правильной формы
Кладка из огнеупорного, кислотоупор- ного и других специальных видов кир- пича В сечении В фасаде
в® = — _
Бетон (бутобетон) в сечении -
Армированный бетон в сечении 1*77/М]77\
Сталь и прочие металлы В сечении Вф ушшииа ||Ц | icoSe
58
Продолжение табл. 15
Материал 'Обозначение
Асфальт в сечении 01111111111111111
Резина в сечении уя/шп
Волокнистые Монолитные
Термоизоляционный, звукоизоляцион- и плитные
ный (кроме засыпок) в сечении шшш
Песок, асбестоцемент, гипсовые изде-
лия и штукатурка в сечении
Поперек волоков ввело волокон
Древесина в сечении
В сечении в фасаде
Стекло
ттпнптгт .U || || ЦП III
ЩЩШШ
Сталь угловая равнобокая 1
То же, неравнобокая L
Балка двутавровая
Швеллер с
Сталь круглая •
Сталь квадратная
59
chipmaker.ru
Таблица 16
Условные обозначения, применяемые в чертежах
технологических металлоконструкций КМ и КМД
Наименование
Обозначение
Прокатные профили
Уголок равнобокий (bXd)
Балка двутавровая (№ профиля)
Швеллер (№ профиля)
Сталь квадратная (сторона квадрата)
СТаль круглая (диаметр)
Лист, полоса, универсал (ЬХб)
Сталь листовая рифленая
То же, просечно-вытяжная
(марка листа X ширину листа)
Сталь листовая волнистая
Рельс железнодорожный (тип рельса)
Заклепки
С круглыми головками
С потайной или полупотайной голов-
кой с ближней стороны
Болты
Постоянный (нормальный н повышен-
ной точности)
Труба наружная (диаметр на толщину)
\_100*Ю
116
С 24
• ф!8
—100*3
Ронбичесш/ Чечевичная
-т ю-б -ршрЪоё^
чечевичной
-ПВ5Ю*800
В0‘35’&БЮ
РОЗ
Пошноя Вмутайная
трпз-в
(или 02/6 $)
60
Наименование
Обозначение
Таблица 17
Условные обозначения элементов трубопроводов и арматуры
Трубопровод (общее назначе-
ние)
Соединение трубопроводов
Перекрещивание трубопрово-
дов (без соединения)
Трубопровод с вертикальным
стояком
Трубопровод гибкий (шланг)
Изолированные участки трубо-
проводов
Трубопровод в трубе
Соединение элементов трубопро-
водов разъемное:
общее назначение
фланцевое
Конец трубопровода под разъ-
емное соединение (общее на-
значение)
Переход, переходник, патрубок
переходной
Компенсатор: П-образныи
линзовый
61
chipmaker.ru
Продолжение табл. П
Наименование
Опора трубопровода: неподвиж- '
пая
скользящая
упругая
Подвеска неподвижная
Тройник переходной прямой
Вентиль (клапан) запорный про-
ходной
Вентиль (клапан) трехходовой
Клапан обратный (проходной)
Клапан дроссельный
Клапан редукционный
Клапан воздушный автомати-
ческий
Задвижка
Манипулятор трехходовой
Обозначение
62
Таблица 18
Условные обозначения, применяемые в монтажных чертежах
Наименование Обозначение
Существующее здание или сооружение
Здание в плане
Дверь (ворота) однопольная
Площадка для складирования и ук-
рупнительной сборки
Уровень
Отвес
Проем в существующем перекрытии,
проектируемый • -
И
Монтажный проем
Канал подпольный или подземный
63
chipmaker.ru
Продолжение табл. 18
Наименование Обозначение
Железнодорожный путь:
ПОСТОЯННЫЙ
временный ь -1
Временная автодорога, проектируемая
для нужд монтажа г
Лебедка рычажная
Ручная лебедка (вид в плане)
Электрическая лебедка (вид в плане) г
То же (вид сбоку)
Якорь
Домкрат
WW
Монтажная мачта
64
Продолжение табл. 18
Наименование
Обозначение
Кран-балка на путях, уложенных по
вертикальным опорам
Площадка с козловым краном
Автомобильный кран
Передвижной компрессор
Ацетиленовый генератор
Пункт раздачи газа
Групповой пункт раздачи газа
ффф|
65
chipmaker, ru
Продолжение табл. 18
Наименование
Обозначение
Кислородная рампа
Сварочный трансформатор
Электросварочный аппарат
Пост свавки
вида сверху в проекционной связи — над главным
видом;
вида снизу — под главным видом;
вида справа — справа от главного вида.
вида слева — слева от главного вида.
Над каждым видом (кроме главного) делают надпись
по типу «Вид А», а направление взгляда указывают
стрелкой, обозначенной соответствующей буквой. В таб-
лицах 15, 16, 17, 18 приводятся условные обозначения
часто встречающихся материалов и деталей иа чертежах.
Вопросы к главе III
1. Что такое чертеж и какие виды чертежей бывают?
2. Что называется эскизом, его отличие от чертежа?
3. Какие бывают линии чертежа?
4. Что называется прямоугольной проекцией и какие виды про-
екций бывают?
5. Что называется видом, размером, сечением, их различие?
6. Что называется масштабом и какие масштабы бывают?
7. Как графически обозначаются сварные швы на чертеже?
8. Как буквенно обозначаются сварные швы на чертеже?
9. Какие вспомогательные знаки применяются при обозначении
сварных швов?
ГЛАВА IV
ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ
ПОНЯТИЕ ОБ ЭЛЕКТРИЧЕСТВЕ
Рее вещества состоят из весьма малых частиц,
и невидимых в самый сильный микроскоп и на-
зываемых молекулами. Известно, что молекула вещества
состоит из атомов. Середину атома занимает ядро, яв-
ляющееся главной частью массы атома. Ядро состоит из
о)
б)
Рис. 19. Схема строения атома:
а —модель атома водорода; б — модель атома алюминия
положительно заряженных частиц, называемых протона-
ми, и нейтронов, которые электрических зарядов не со-
держат (рис. 19). Вокруг ядра вращаются мельчайшие
частички — электроны, несущие отрицательный заряд
(рис. 19а). Атомы разных химических элементов содер-
жат различное число электронов (рис. 196).
Электроны везде одинаковой величины, в какой бы
атом они ни входили в качестве составной части. Ядра
разных элементов — различны, но для данного атома
67
chipmaker, ru
положительный заряд постоянен и в то же время по ве-
личине равен отрицательному заряду всех электронов.
Между электронами и ядром существуют силы взаимо-
действия, в нормальных условиях заряды атома находят-
ся в состоянии электрического равновесия, и сам атом
электрически себя не проявляет.
Если у атома отнять один или несколько электронов,
то в нем будет преобладать положительный заряд ядра,
и наоборот: если к атому присоединить каким-либо обра-
зом некоторое количество электронов, то в атоме будет
преобладать отрицательный заряд. Следовательно, заряд
Рис. 20. Силовые линии электрического поля заряженных
частиц
5)
того или другого знака определяется количеством элек-
тронов в атомах данного тела. Опыты показывают, что
одноименные электрические заряды отталкиваются друг
от друга (рис. 20а), а разноименные притягиваются
(рис. 206).
ПРОВОДНИКИ И ИЗОЛЯТОРЫ
В металлах электроны наиболее слабо связаны с ато-
мами, а поэтому атомы могут терять часть своих элек-
тронов, которые выходят из сферы действия положитель-
ного ядра. Такие электроны называются свободными.
Свободные электроны находятся в состоянии беспорядоч-
ного (хаотического) движения между атомами провод-
ника. В процессе этого движения электроны сталкива-
ются с молекулами, в результате чего из молекулы
выбиваются новые свободные электроны. На место выле-
тевших электоонов становятся электроны, вызвавшие это
68
явление. Если на проводник действует внешнее электри-
ческое поле, то беспорядочное движение свободных элек-
тронов сменяется движением, направленным в одну сто-
рону. Все тела, имеющие свободные электроны, способ-
ные проводить электричество, называют электрическими
проводниками. К ним относятся все металлы, уголь, ра-
створы солей, кислот и щелочей в воде, сырая земля,
мокрые деревянные доски, мокрые тряпки и т. д.
Целый ряд веществ не имеет свободных электронов.
В них электроны под действием электрического поля
только отклоняются от своего обычного пути — движения
вокруг ядра, не оставляя атома. Такие вещества называ-
ются непроводниками — диэлектриками (изоляторы). К
ним относятся: стекло, мрамор, фарфор, резина, эбонит,
воск, сухие деревянные доски и т. д.
Кроме этих двух видов веществ, имеются и такие, ко-
торые занимают промежуточное положение. Их называ-
ют полупроводниками. К ним относятся: селен, закись
меди, свинец и т. д.
Не следует забывать, что в природе не существует ни
идеальных проводников, ни идеальных изоляторов.
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК
Свободные электроны в телах, проводящих электри-
чество, находятся в постоянном движении, но это движе-
ние не имеет определенного направления. Электроны без
какой-либо закономерности перемещаются между моле-
кулами с различной скоростью в разные стороны. Если
концы проводника соединить с источником электрической
энергии, то все свободные электроны направятся вдоль
проводника в одну сторону.
Перемещение электронов в проводнике в определен-
ном направлении называется электрическим то-
ком.
В электротехнике условно принято считать, что элек-
трический ток имеет направление от положительного по-
люса к отрицательному.
Электрическая цепь. Путь, по которому прохо-
дит электрический ток, называется электрической цепью
(рис. 21). Сюда входят соединительные провода, измери-
тельные приборы, выключатели, потребители электри-
ческой энергии (электрические лампы, электродвигатели
69
chipmaker.ru
и т. д.). Все перечисленное составляет внешнюю часть
электрической цепи. Кроме этого, электрический ток про-
ходит внутри самого источника тока (элемента, аккуму-
лятора, генератора). Это составляет внутреннюю часть
электрической цепи. Постоянный электрический ток мо-
жет проходить только по замкнутой цепи. Разрыв цепи в
любом месте вызывает прекращение электрического тока.
источник тока
-----1------0-------------
I Амперметр Лампочка
Сопротивление
У
Вольтметр
Двигатель
Рубильник
Рис. 21. Простейшая схема электрической цепи
ЭЛЕКТРОДВИЖУЩАЯ СИЛА Э.Д. С.
И НАПРЯЖЕНИЕ
Чтобы электрический ток проходил по цепи продол-
жительное время, нужно непрерывно поддерживать на
полюсах источника тока разность потенциалом, т. е. на
одном конце проводника иметь избыток электронов, а на
другом — их недостаток. Аналогично этому, если соеди-
нить трубкой два сосуда с различными уровнями воды,
то вода будет переходить из одного сосуда в другой до
тех пор, пока уровни в сосудах не сравняются. Доливая
воду 'в один сосуд и убирая воду из другого, можно до-
биться того, чтобы движение воды по трубке между сосу-
дами продолжалось непрерывно.
При работе источника тока электроны с «минуса»
(катода) переходят на «плюс» (анод). Если не попол-
нять убыль электронов на катоде и не убирать электроны
с анода, то через некоторое время электрический ток
прекратится. Следовательно, внутри источника тока
действует сила, которая должна непрерывно поддержи-
вать ток в цепи.
Причина, которая устанавливает и поддерживает раз-
ность потенциалов, двигает электроны по цепи, преодоле-
70
вая ее внешнее и внутреннее сопротивление, называется
электродвижущей силой (сокращенно э. д. с.).
Разность потенциалов, затрачиваемая на преодоление
сопротивления участка электрической цепи, называется
напряжением этого участка. Обозначается буквой
V. Э. д. с. и напряжение измеряются в вольтах. (В).
Э. д. с. и напряжение в тысячу раз больше вольта —ки-
ловольт (кВ). Приборы для измерения э. д. с. и напряже-
ния называют вольтметрами. Вольтметры при измерении
включаются параллельно (рис. 21).
СИЛА ТОКА
Одним количеством электричества, прошедшим по
проводнику, мы' еще не можем полностью охарактеризо-
вать электрический ток, так как оно не дает представле-
ния о том, насколько интенсивно перемещались по про-
воднику электроны. Так, например, количество электри-
чества, равное одному кулону (заряд в 1 кулон равен
заряду в 6,25-1018 электронов), может проходить по про-
воднику в течение одного часа, и то же самое количество
может быть пропущено в течение секунды. Очевидно, что
интенсивность электрического тока во втором случае бу-
дет больше, чем в первом случае.
Для характеристики интенсивности электрического
тока принято количество электричества, проходящее по
проводнику, относить к единице времени (секунде).
Количество электричества, проходящее через попе-
речное сечение проводника за одну секунду, называется
Q
силой тока. Обозначается буквой I = у, где Q — ко-
личество электричества, t — время (с). За единицу силы
тока.принят ампер (А). Ампер — количество электриче-
ства в один кулон, проходящее через поперечное сечение
проводника в одну секунду. Приборы для измерения си-
лы тока называются амперметрами. Они включаются в
цепь последовательно (рис. 21).
СОПРОТИВЛЕНИЕ ПРОВОДНИКОВ
Электрический ток представляет собой упорядочен-
ное движение свободных электронов между атомами про-
водника, поэтому движущиеся электроны на своем пути
71
chipmaker, ru
сталкиваются с атомами, которые препятствуют их даль-
нейшему перемещению. Препятствие, которое оказывает-
ся электрическому току, называется электрическим
сопротивлением проводника и обозначается бук-
вой R. Сопротивление проводника — величина, завися-
щая от длины поперечного сечения, материала и темпе-
ратуры проводника.
Длинный проводник малого сечения создает току
большое сопротивление и, наоборот, при коротком про-
воднике и большом сечении сопротивление будет наи-
меньшим. Самыми лучшими проводниками тока в техни-
ке считают медь и алюминий.
С повышением температуры сопротивление металлов
увеличивается, а жидкостей и угля уменьшается. За ис-
ключением константана, никелина и др., при увеличении
температуры сопротивление почти не меняется.
Сопротивление проводника, имеющего длину один
метр и площадь поперечного сечения в один квадратный
миллиметр, называется удельным сопротивлением и обо-
значается буквой р.
Если известно удельное сопротивление проводника р,
его длина I и площадь поперечного сечения S, то полное
сопротивление R определяется:
R = р —, Ом.
r S
Единицей измерения сопротивления служит Ом.
Сопротивление в один Ом равно сопротивлению ртут-
ного столба высотой 106,3 см и площадью поперечного
сечения 1 мм2 при температуре 0°С. Для измерения со-
противления применяются специальные приборы, назы-
ваемые омметрами.
ТЕПЛОВОЕ ДЕЙСТВИЕ ТОКА
Свободные электроны при своем движении в провод-
нике сталкиваются с атомами и молекулами, и при их
столкновениях механическая энергия движущихся элек-
тронов превращается в тепловую.
В результате любой участок цепи, потребители и
включенные в цепь приборы, по которым проходит элек-
трический ток, нагреваются. Это нагревание и связанное
с ним выделение тепла оказываются неодинаковыми для
72
отдельных участков цепи и зависят от нескольких при-
чин. После ряда опытов ученые Ленц и Джоуль устано-
вили следующий закон: количество тепла, выделяемое
проводником при прохождении через него электрическо-
го тока, пропорционально квадрату силы тока, сопротив-
лению и времени его прохождения
Q = 0,2412 Rt, кал,
где Q — выделяемое количество тепла, калорий;
I — величина силы тока, А;
R — сопротивление, Ом;
t — время прохождения тока, с;
0,24 — постоянное число (коэффициент).
При увеличении тока, времени его прохождения и со-
противления проводника будет выделяться большее ко-
личество тепла.
На принципе нагрева проводника при прохождении
через него электрического тока основано устройство теп-
ловых приборов (электрические печи, тепловые реле и
т. п.), процессы электрической сварки, а также и пла-
вящиеся предохранители. Такие предохранители рассчи-
таны на определенную силу тока. Если же сила тока
становится больше той, на которую рассчитан предо-
хранитель, то проволока или пластинка предохраните-
ля расплавится, и электрическая цепь будет разомкнута.
Плавкие предохранители применяются для предохране-
ния от перегрева и коротких замьГканий.
ЗАКОН ОМА
Между электрическим током, напряжением и сопро-
тивлением электрической цепи существует определенная
зависимость.
При увеличении напряжения увеличивается скорость
перемещения электронов по проводнику. А это значит,
что пройдет большее количество электронов, т. е. сила
тока увеличится.
При увеличении сопротивления электрической цепи
скорость перемещения электронов по проводнику умень-
шится, следовательно, через поперечное сечение•провод-
ника за единицу времени пройдет меньшее количество
электронов, т. е. сила тока уменьшится. Такая зависи-
73
chipmaker.ru
мость была впервые установлена известным физиком
Омом.
Сила тока, протекающего по электрической цепи, пря-
мо пропорциональна напряжению и обратно пропорцио-
нальна его сопротивлению:
где I — сила тока, А,
V — напряжение, В,.
R — полное сопротивление электрической цепи, Ом.
Рис. 22. Закон Ома (для запоминания)
Пользуясь законом Ома, можно по двум заданным
величинам определить третью величину:
V = I-R, В,
т. е. напряжение на участке цепи равно произведению
силы тока на сопротивление этого участка. Сопротивле-
ние участка цепи можно определить, поделив падение на-
пряжения на этом участке на величину силы тока в той
же части цепи Все соотношения, которые можно
получить из закона Ома, легко составить, пользуясь тре-
угольником рис. 22. В этом треугольнике надо закрыть
пальцем ту величину, которую необходимо определить.
Тогда взаимное расположение двух величин покажет,
какбе действие необходимо выполнить, чтобы найти
третью величину.
МОЩНОСТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА
Движущиеся по проводнику электрические заряды
способны выполнять ту или иную работу (вращать элек-
трические моторы, расплавлять металл, 'нагревать элек-
трические плиты, печи и т. п.). Величина работы, выпол-
74
няемой при помощи электрического тока, зависит от
количества проходящих по проводнику электрических за-
рядов и от напряжения, под которым они перемещаются.
Работа, которую выполняет ток за единицу времени,
называется мощностью. Мощность электрического
тока измеряется в ваттах (Вт).
Ваттом называется мощность, развиваемая электри-
ческим током силой в один ампер при напряжении в один
вольт. Существуют более крупные единицы мощности:
гектоватт (гВт) и киловатт (кВт).
Мощность постоянного тока определяется формулой
P = I-V,
где Р — мощность тока, Вт, кВт,
I —- сила тока, А,
V — напряжение, В.
Мощность переменного тока состоит из активной (по-
лезной) и индуктивной мощностей. Активная мощность
переменного тока определяется по формуле:
P = I 'V-costf,
где cos ср — коэффициент мощности.
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ
ПРОВОДНИКОВ
Последовательным называется такое соединение про-
водников, при котором конец (К) первого соединяется с
началом (Н) второго проводника, конец второго — с на-
чалом третьего проводника и т. д. Примером последова-
тельного соединения может служить цепь, составленная
из последовательно включенных сопротивлений (рис. 23).
Нетрудно прийти к заключению, что электрическому току
при последовательном соединении необходимо поочеред-
Рис. 23. Последовательное соединение сопротивления
75
chipmaker.ru
но проходить через каждое сопротивление (Rt, R2, R3),
встречая со стороны последнего определенное сопротив-
ление. Вследствие этого общее сопротивление будет сла-
гаться из сопротивлений каждого (Ri, R2, R3), т. е. будет
равно их сумме:
R = Ri + R2+R3-+R1V
Сила тока в последовательном соединении всегда
остается постоянной.
Напряжение на зажимах цепи равняется сумме на-
пряжений на отдельных ее участках.
V=Vi-f-V2+V34-...Vn
ПАРАЛЛЕЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ
ПРОВОДНИКОВ
Параллельным называется такое соединение провод-
ников, при котором начала (Н) всех потребителей присо-
единяются к одному проводу (полюсу) источника питания
или сети, а концы (К) к другому. На рис. 24 приведен
пример параллельного соединения сопротивлений.
я, Kz к3
Рис. 24. Параллельное соединение сопротивлений
При параллельном соединении ток разветвляется,
проходя одновременно по нескольким сопротивлениям.
Все сопротивления параллельной цепи находятся под
одним напряжением, поэтому
V=Vi=V2=V3;
т. е. напряжение при параллельном соединении постоян-
но, а сила тока равна сумме токов, протекающих по каж-
дому сопротивлению Rb R2, R3,
1=114-12+1з+—In-
F6
Пользуясь законом Ома, можно вывести формулу
для подсчета общего сопротивления:
R Ri R, Rn
Выностя V в правой части равенства за скобки, по-
Сокращая обе части равенства на V, получим формулу
подсчета общей проводимости:
JL = _L+_L + _L+
R Ri R2 R3 Rn
Смешанным называют такое соединение, при котором
в цепи имеются сопротивления, включенные последова-
тельно и параллельно. Пример приведен на рис. 25,
КОРОТКОЕ ЗАМЫКАНИЕ
Коротким, замыкарием называется присоединение од-
ной фазы к другой без сопротивления. При коротком за-
мыкании сопротивление равно нулю, напряжение падает
до нуля, а сила тока сильно возрастает по закону Ома.
Происходит выделение тепла, в результате чего наруша-
ется нормальная работа потребителей. Для предупреж-
дения коротких замыканий в цепь включают плавкие
предохранитель. Основной частью предохранителей яв-
ляется тонкая проволока, изготовленная из олова, свин-
ца. При коротком замыкании проволочка предохраните-
ля расплавляется и разрывает цепь.
77
ПОНЯТИЕ О МАГНИТАХ
Л^агнитами называются тела, которые способны при-
тягивать железо и его сплавы. Различают три их вида:
1. Кусок руды магнитного железняка, обладающий
магнитными свойствами, называют естественным
магнитом.
2. Если куском магнитного железняка натереть поло-
су из твердой стали, то она намагнитится и станет сама
притягивать другие стальные предметы. Такой магнит
называют искусственным.
Рис. 26. Магниты:
а—железные опилки притягиваются у полюсов магнита; б—од-
ноименные отталкиваются, разноименные притягиваются
3. Соленоид (катушка), внутри которого имеется же-
лезный сердечник, называется электромагнитом.
Каждый магнит, независимо от его формы, имеет два
полюса. Северный обозначается буквой «С», а южный
обозначается буквой «Ю».
Линия, делящая магнит пополам, называется ней-
тральной. Магнит в нейтральной линии магнитных
свойств не проявляет. Полюсы магнитов, имеющие оди-
наковую полярность, отталкиваются (рис. 26).
Притягивание и отталкивание магнитов происходит
благодаря наличию магнитных сил. То пространство, в
котором можно обнаружить действие магнитных сил, на-
зывают магнитным полем. Линии, в направлении кото-
рых действуют магнитные силы, называют магнитными
силовыми линиями, которые всегда замкнуты.
МАГНИТНОЕ ПОЛЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА
Если по проводнику пропустить электрический ток и
приблизить к нему магнитную стрелку, то она будет от-
клоняться. Это указывает на то, что вокруг проводника
78
с током образуется магнитное поле. Если продеть через
картон толстый проводник и пропустить по нему элек-
трический ток, то стальные опилки, насыпанные на кар-
тон, располагаются вокруг проводника в виде концент-
рических окружностей (рис, 27а). При передвижении
картона вниз или вверх по проводнику расположение
опилок не меняется, это указывает на то, что магнитное
поле возникает вокруг проводника по всей его длине.
Направление магнитных силовых линий вокруг про-
водника, по которому протекает ток, зависит от направ-
ления тока и определяется по «правилу буравчика». Если
Рис. 28. Соленоид
ч- Рис. 27. Магниты:
а — расположение железных опилок
в магнитном поле прямолинейного
тока; б — к «правилу буравчика»
буравчик ввинчивать так, чтобы его перемещение совпа-
дало с направлением электрического тока, то направле-
ние вращения его рукоятки укажет направление магнит-
ных силовых линий (рис. 276).
Если проводник свернуть спиралью, то получим не-
сколько витков, расположенных один за другим. Такой
спиральный проводник образует катушку и называется
соленоидом (рис. 28). Конец соленоида, из которого си-
ловые линии выходят, будет северным полюсом. Проти-
воположный конец, в который силовые линии входят, на-
зывается южным. Полюсы соленоида можно определить
«правилом буравчика» в измененном виде. Если располо-
жить буравчик вдоль оси соленоида и вращать его по на-
правлению тока в витках соленоида, то поступательное
движение буравчика покажет направление магнитного
поля. Полярность соленоида можно еще определить на-
ложением правой руки таким образом, чтобы четыре
пальца совпали с направлением тока в витках. Тогда
79
chipmaker.ru
отогнутый в сторону большой палец будет указывать се-
верный полюс соленоида.
Магнитное поле соленоида усиливается, если увели-
чивается ток, проходящий по виткам, а также при одном
и том же токе, но при большем количестве витков.
Если к соленоиду приблизить железный стержень, то
он будет втягиваться внутрь соленоидной катушки. Стер-
жень, оказавшийся в магнитном поле соленоида, намаг-
ничивается и сам становится магнитом. На принципе
намагничивания железа, находящегося в магнитном по-
ле соленоида, основано устройство электромагнитов,
электрических моторов и генераторов.
ДЕЙСТВИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ
НА ПРОВОДНИК с током
Если поместить проводник с током в магнитное поле,
то он будет перемещаться в определенном направлении,
пересекая силовые линии этого поля (рис. 29). Движение
объясняется тем, что магнитное поле, возникающее во-
круг проводника с током, взаимодействует с внешним
магнитным полем. В результате этого взаимодействия с
одной стороны произойдет сложение магнитных полей
магнита и проводника, т. е. общее магнитное поле уси-
лится, а на противоположной стороне ослабнет, так как
силовые линии здесь имеют разное направление. В ре-
зультате действия двух суммарных магнитных полей про-
водник будет выталкиваться в сторону ослабленных маг-
нитных полей.
Если изменить направление тока в проводнике на об-
ратное, то проводник будет двигаться в направлении,
противоположном первому. Направление движения про-
водника с током в магнитном поле можно определить по
«правилу левой руки» (рис. 29).
Если левую руку расположить в магнитном поле так,
чтобы магнитные силовые линии входили в ладонь, а вы-
тянутые четыре пальца показывали направление тока в
проводнике, то большой отогнутый палец руки укажет
направление движения проводника.
Сила, с которой выталкивается проводник с током из
магнитного поля, тем больше, чем больше величина ин-
дукции поля, ток, текущий по проводнику, и длина про-
водника, находящегося в магнитном поле. Движение про-
80
водника в магнитном поле находит широкое применение
в технике. На этом принципе работают электронагрева-
тели, измерительные приборы и т. п.
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ
Если перемещать замкнутый проводник в магнитном
поле так, чтобы он пересекал магнитные силовые линии,
то в проводнике появится электродвижущая сила и, как
следствие ее, электрический ток. Эта э. д. с. называется
Рис. 29. К «правилу
левой руки»
Рис. 30. К «прави-
лу правой руки»
индукционной, а ток — индукционным. Он возникает в
проводнике только при перемещении замкнутого провод-
ника (рис. 30). Если этот проводник находится в покое,
то и тока в нем никакого не будет. Сила индукционного
тока зависит от: 1) величины индукции магнитного поля
(чем гуще расположены магнитные индукционные линии,
тем больше их пересечет проводник за единицу времени);
2) скорости движения проводника в магнитном поле;
3) длины проводника (длинный проводник сможет пере-
сечь больше индукционных линий в секунду); 4) угла
пересечения проводником магнитных индукционных ли-
ний. Направление э. д. с. индукции можно определить
«правилом правой руки».
Если правую руку расположить так, чтобы магнитные
силовые линии входили в ладонь, а большой отогнутый
палец показывал направление движения проводника, то
четыре вытянутых пальца будут показывать направление
индуктированной э. д. с. в проводнике (рис. 30).
На явлении электромагнитной индукции построен
принцип работы генераторов электрического тока.
81
chipmaker.ru
САМОИНДУКЦИЯ
При замыкании выключателя «В» по цепи потечет
электрический ток, его направление указано большими
стрелками на рис. 31. С появлением тока возникает маг-
Рис. 31. Э. д. с. самоин-
дукции
магнитное поле. Это
нитное поле, индукционные линии которого пересекают
проводник и индуктируют в нем э. д. с., которая назы-
вается электродвижущей силой самоиндукции. В момент
включения э. д. с. самоиндукции будет направлена про-
тив э. д. с. источника тока. На-
правление э. д. с. самоиндукции
показано на рис. 31 маленькими
стрелками.
Таким образом, ток опреде-
ленной величины в цепи устанав-
ливается не сразу, а позже, когда
магнитный поток установится и
э. д. с. самоиндукции исчезнет, то-
гда по цепи потечет установив-
шийся ток.
При размыкании цепи исче-
зающий ток, направление кото-
рого показано большой стрелкой
на рис. 31, будет уменьшать свое
поле, уменьшаясь от некоторой
величины до нуля, будет вновь пересекать проводник
и индуктировать в нем э. д. с. самоиндукции, которая
в этом случае будет направлена в ту же сторону, что и
э. д. с. источника тока. В результате действия э. д. с. са-
моиндукции ток в цепи при размыкании ее исчезает не
сразу, а постепенно. Величина э. д. с. самоиндукции зави-
сит от скорости изменения магнитного потока, от коэф-
фициента самоиндукции или же индуктивности.
ВЗАИМОИНДУКЦИЯ
Если две катушки расположены рядом и в каждой из
них изменяется ток, то они будут взаимно влиять друг на
друга. Изменение величины тока в первой вызывает по-
явление индуктированной э. д. с. во второй и, наоборот,
изменение тока и магнитного поля второй катушки будет
причиной появления индуктированной э. д. с. в первой.
Это явление называется взаимоиндукцией, а э. д. с., воз-
82
никающую вследствие влияния катушек друг на друга,
называют электродвижущей силон взаимоиндукции. Яв-
ление взаимоиндукции используется в электротехнике
для повышения и понижения напряжения переменного
тока. Такие устройства называют трансформаторами.
ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК
Переменным называется
чением времени изменяется
нию. Переменный ток имеет
такой ток, который с те-
ло величине и по направле-
более широкое применение
Рис. 32. Схема простейшего генератора
а — переменного тока; б — постоянного тока
для дуговой сварки, чем постоянный. С экономической и
эксплуатационной стороны сварка на переменном токе
представляет преимущества вследствие простоты кон-
струкции сварочных трансформаторов, меньшей их стои-
мости и меньших расходов на ремонт и обслуживание по
сравнению со сварочными машинами постоянного тока,
а также меньшего расхода электроэнергии на сварку.
ААашины, превращающие механическую энергию в энер-
гию электрического тока, называются генераторами. Схе-
ма простейшего генератора переменного тока приведена
на рис. 32а.
Принцип работы простейшего генератора основан на
явлении электромагнитной индукции, когда в проводни-
ке, двигающемся в магнитном поле и пересекающем его
магнитные силовые линии, индуктируется э. д. с.
Если виток (рамку) провода вращать в магнитном
83
chipmaker.ru
поле вокруг оси 00 (рис. 32а), то он будет пересекать маг-
нитные силовые линии, в результате этого в нем возни-
кает э. д. с., направление которой определяется по «пра-
вилу правой руки». За время одного оборота э. д с. в
рамке изменяется как по величине,.так и по направле-
нию. Наибольшего значения она достигает в тот мо-
мент, когда проводники рамки находятся под полюсами.
При положении проводников рамки между полюсами
(рис. 32а) э. д. с. в рамке равна нулю, так как проводни-
ки рамки в этот момент не пересекают линии магнитного
поля. Кривая изменения индуктированного тока за один
Рис. 33. Графическое изображение переменного тока
(синусоида)
оборот рамки показана на рис. 33. Эта кривая является
графическим изображением переменного тока и носит
название синусоида. Промышленный переменный ток
меняет свое направление 100 раз в секунду, т. е. имеет
частоту 50 периодов в секунду, или 50 герц. Таким обра-
зом, при переменном токе знаки (+) и (—) на зажимах
генератора будут меняться 100 раз в секунду.
ПОСТОЯННЫЙ ток
Постоянным называется ток, который с течением вре-
мени не меняется по величине и имеет одинаковое на-
правление.
Постоянный ток получается в таких же генераторах,
что и переменный, только роль переменного тока, индук-
тирующегося в проводниках генератора в ток постоян-
ный, выполняет коллектор (рис. 326).
В нашем примере, когда магнитное поле пересекает-
ся только двумя проводниками, образующими рамку,
коллектор будет представлять одно кольцо, разрезанное
84
на две части, изолированные одна от другой. В общем
случае каждое полукольцо носит название коллекторной
пластины. Начало и конец рамки присоединяются каж-
дый к своей коллекторной пластине. Неподвижные щет-
ки располагаются таким образом, чтобы одна щетка
была всегда соединена с проводником, который будет
двигаться у северного полюса, а другая — с проводником,
который будет двигаться у южного полюса. Тогда, когда
рамка проходит нейтральную линию, ток во внешней
цепи будет протекать только в одну сторону, т. е. ток бу-
дет одного знака. Графически это показано на рис. 34а.
Рис. 34. Графическое изображение постоянного тока:
а пульсирующий; б — нормальный
При увеличении коллекторных пластин кривая пульса-
ции будет настолько мала, что практически ее принима-
ют за прямую линию, как показано на рис. 34б.
В промышленных генераторах магнитное поле созда-
ется не постоянным магнитом, а электромагнитами, ко-
торые имеют вид катушек, надетых на стальные полюс-
ные наконечники неподвижной части генератора. Между
электромагнитами вращается якорь, в пазы которого
заложено много витков: концы этих витков в определен-
ном порядке соединены с коллекторными пластинами,
изолированными друг от друга. На цилиндрическую по-
верхность коллектора накладываются медно-графитовые
щетки, с которых отводится ток во внешнюю сеть.
ТРАНСФОРМАТОРЫ
Трансформатор представляет собой электрический ап-
парат для увеличения или уменьшения напряжения и ра-
ботает на принципе взаимоиндукции. Схема простейшего
85
r.ru
трансформатора приведена на рис. 35. Трансформатор
имеет железный сердечник и две обмотки, изолиро-
ванные как от сердечника, так и друг от друга. Же-
лезный сердечник представляет собой пакет, собранный
из тонких изолированных листов трансформаторной ста-
ли. Обмотка трансформатора, которая подключается к
источнику тока, называется первичной, а та обмотка, к ко-
торой подключаются потребители, называется вторичной.
Рис. 35. Схема трансформатора
В зависимости от формы сердечника обмотки располага-
ются или отдельно, или одна поверх другой (на общем
каркасе).
Работа трансформатора протекает следующим обра-
зом. Если по первичной обмотке пропустить переменный
ток, то в железном сердечнике трансформатора возник-
нет магнитный поток, изменяющийся по величине и по
направлению. При этом вторичная обмотка, расположен-
ная на том же сердечнике, будет пронизываться этим
изменяющимся магнитным потоком, и в ее витках будет
индуктироваться э. д. с. Величина индуктированной э. д. с.,
а следовательно, и напряжение на зажимах вторичной
обмотки трансформатора будут пропорциональны числу
ее витков.
Во сколько раз число витков вторичной обмотки боль-
ше числа витков первичной, во столько же раз напряже-
ние в ней будет выше. Такой трансформатор называется
повышающим. На понижающем трансформаторе, наобо-
рот, во сколько раз число витков вторичной обмотки
86
меньше числа витков первичной, во столько же раз на-
пряжение в ней ниже. На основании этого можно запи-
сать следующую зависимость между напряжениями и
числом витков обмотки:
V2 w2
где Vi — первичное напряжение (напряжение сети), В,
V2 — вторичное напряжение, В,
Wi — число первичных витков, шт,
W2 — число вторичных витков, шт,
К — коэффициент трансформации.
Эта зависимость называется коэффициентом транс-
формации.
Например, в первичной обмотке 120 витков, во вто-
ричной — 20. Следовательно, вторичная обмотка имеет в
6 раз меньшее количество витков, чем первичная (120:
20 = 6). Включив первичную обмотку этого трансфор-
матора на напряжение 380 В, получим во вторичной
обмотке 380:6 = 63,3 В. Сварочные трансформаторы—
все понижающие.
Трансформировать постоянный ток нельзя, так как
при пропускании его по первичной обмотке созданный
ею магнитный поток не будет изменяться по величине, а
значит, не будет и индуктирования э. д. с. во вторичной
обмотке.
ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ
Для измерения электрических величин служат раз-
личные электроизмерительные приборы. По роду изме-
ряемой величины все электроизмерительные приборы
можно разделить на служащие для измерения:
тока — амперметры,
напряжения -— вольтметры,
мощности — ваттметры,
энергии — счетчики,
коэффициента мощности — фазометры,
частоты — частомеры,
сопротивления — омметры.
В зависимости от рода тока электроизмерительные
приборы можно разделить на приборы постоянного то-
ка, переменного тока, постоянного и переменного токов.
87
chipmaker.ru
Электроизмерительные приборы можно разделить
также по физическому принципу, на котором основано их
действие: магнитоэлектрические, электромагнитные, элек-
тродинамические, тепловые, индукционные, вибрацион-
ные.
Вопросы к главе IV
1. Что называется электрическим током и почему электрическая
цепь должна быть замкнута?
2. Какие вы знаете проводники и изоляторы?
3. В чем состоит тепловое действие тока?
4. Что выражает закон Ома?
5. Что называется параллельным соединением проводников и
какое напряжение и сила тока при параллельном соединении?
6. Что называется последовательным соединением проводников
и какое напряжение и сила тока при последовательном напряжении?
7. Что определяет «правило буравчика»?
8. При каких условиях возникает индукционный ток и от каких
параметров он зависит?
9. Что называется переменным и постоянным током и их графи-
ческое изображение?
10. Из чего состоит трансформатор, и принцип его работы?
11. Принцип работы генератора?
Chipmaker.ru
ГЛАВА V
источники ПИТАНИЯ
СВАРОЧНОЙ ДУГИ
ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СВАРОЧНАЯ ДУГА
И ЕЕ СВОЙСТВА
Электрической сварочной дугой называется дли-
тельный электрический разряд в газовой среде
между двумя электродами или’электродом и сваривае-
мым изделием. Электрическая свдрочная дуга характе-
ризуется двумя основными особенностями: выделением
большого количества тепла и сильным световым эффек-
том. Температура обычной сварочной дуги около 6 000° С.
В зависимости от среды, в которой происходит дуговой
разряд, различают: 1) открытую дугу. Горит в воз-
духе (ручная сварка электродом); 2) закрытуюдугу.
Горит под слоем флюса (автоматическая и полуавто-
матическая сварка под слоем флюса); 3) дугу, горя-
щую-в защитных газах (сварка в среде углекис-
лого газа, в среде аргона и т. п.).
В случае применения постоянного тока различают
дуги: прямой и обратной полярности.
Прямая полярность — когда «минус» источни-
ка питания на электроде, а «плюс» на основном металле.
Обратная полярность — когда «плюс» на элек-
троде, «минус» на основном металле.
При сварке дуга может быть прямого действия, когда
она горит между электродом и изделием, косвенного дей-
ствия — когда дуга горит между двумя электродами^
Для- возникновения дугового разряда необходимо,
чтобы воздух, который в обыкновенных условиях явля-
ется непроводником электричества, стал в промежутке
между электродами проводником. Для этого воздушный
промежуток между электродами необходимо ионизиро-
вать, т. е. создать в нем электрически заряженные части-
цы — ионы,
Ионами называются атомы, которые имеют электри-
89
chipmaker, ru
ческий заряд — отрицательный, если в нем преобладают
электроны, и положительный, если электронов меньше,
чем протонов. Кроме ионов, в ионизированной среде при-
сутствуют также свободные электроны.
При дуговой сварке ионизация достигается за счет
сильного разогрева газового промежутка между электро-
дами, заполненного в значительной степени парами ме-
талла и окислами.
Д^еханизм возникновения электрической дуги при
этом можно представить следующим образом. При
Рис. 36. Схема зажига-
ния дуги:
а — спичкой; б — впритык
соприкосновении двух металлических электродов, присо-
единенных к источнику тока (примем источник постоян-
ного тока), в месте контакта происходит интенсивное
выделение тепла. При этом нагреваются как концы элек-
тродов, так и окружающий воздух.
Известно, что с повышением температуры увеличива-
ется скорость движения свободных электронов. При на-
гревании скорость их достигает такой величины, что они
начинают вылетать из отрицательного электрода (като-
да) в воздушный промежуток. Встречая здесь на своем
пути молекулы и атомы газа, они расщепляют их, выби-
вая из них электроны и образуя таким образом ионы
и свободные электроны. Ионизированный газовый про-
межуток получает способность проводить электрический
ток. Если теперь развести электроды на небольшое рас-
стояние, то между ними возникнет сварочная дуга и дви-
жение заряженных частиц в промежутке между элек-
тродами упорядочится: отрицателчные частицы будут
двигаться к положительному полюсу (аноду), а поло-
жительные— к отрицательному (катоду).
Зажигание дуги. Зажигание дуги производится двумя
способами: впритык и спичкой (рис. 36). Отдельные эта-
пы процесса зажигания дуги впритык показаны на рис.
37. При соприкосновении электрода с изделием происхо-
90
дит короткое замыкание (рис. 37а), и из-за шероховато-
сти поверхности электрода и изделия касаются только
отдельные выступающие участки (точки), которые под
действием большого тока, а следовательно, и тепла по-
чти мгновенно расплавляются, и жидкий металл запол-
няет пространство между электродами и изделием (рис.
376). При отводе электрода от изделия жидкая прослой-
ка металла растягивается (рис. 37в), сечение ее умень-
шается, сопротивление и температура возрастают еще
больше. При дальнейшем отводе электрода от изделия
Рис. 37. Схема возникновения дугового разряда
а — момент короткого замыкания; б — образование
жидкой прослойки; в — образование шейки; г — воз-
никновение и горение дуги
«жидкий мостик» металла разрывается и происходит
вскипание металла (взрыв). Разрядный промежуток в
этот момент (рис. 37г) заполняется нагретыми, легко
ионизирующимися частицами паров металла, электрод-
ного покрытия, воздуха, и возникает сварочная дуга.
Процесс возникновения дуги длится доли секунды.
Сварочная дуга делится на три области: катодную,
анодную и столб дуги (рис. 38).
Катодная область (рис. 38а) является источником
электронов, которые поддерживают газы дугового про-
межутка в возбужденном ионизированном состоянии и
переносят основную массу заряда.
Анодная область (рис. 38а)—скопление положитель-
ных ионов. Электрон, пришедший на анодную поверх-
ность, отдает металлу полнйй запас кинетической энер-
гии, поэтому температура анода всегда рыше, чем като-
да, и на нем больше выделяется тепла.
Столб дуги (рис. 38а)—смесь электронов, положи-
тельных и отрицательных ионов, а также нейтральных
атомов. В электрическом отношении столб нейтрален,
91
т. е. сумма зарядов отрицательных частиц равна сумме
зарядов положительных частиц.
Процесс сварки заключается в обеспечении постоян-
ства длины дуги (/д) и перемещении дугового разряда.
При этом образуется, сварочный шов 1 (рис. 386), состоя-
щий из металла расплавленного электрода 2 и расплав-
ленного основного металла 3 на глубину h.
Рис. 38. Сварочная дуга:
а — области дуги; б — продольный разрез сварочной
ванны; 1 — наплавленный металл; 2 — электрод; 3 —
изделие
Горение электрической сварочной дуги необходимо
поддерживать напряжением определенной величины. Ве-
личина этого напряжения меняется в зависимости от ма-
териала электродов, длины дуги, а также рода газа, в
Рнс. 39. Статическая ха-
рактеристика дуги
котором горит дуга. Между на-
пряжением дуги, величиной то-
ка и длиной дуги существует
определенная зависимость, ко-
торую можно выразить графи-
чески.
Кривая, показывающая за-
висимость изменения напряже-
ния от величины тока в дуге
при определенной ее длине, на-
зывается статической характе-
ристикой дуги (рис. 39). Чем
меньше сила тока, тем большее
напряжение нужно для горе-
ния. Если ток превышает 50 А, то напряжение дуги не
зависит от силы тока, а зависит от длины дуги.
92
ВЛИЯНИЕ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ
НА СВАРОЧНУЮ ДУГУ
Столб сварочной дуги можно рассматривать как газо-
вый проводник большой гибкости, который под влиянием
различных сил, действующих на него, может отклонять-
ся от своего нормального положения. При взаимодейст-
вии электромагнитного поля’появляющегося вокруг сва-
рочной дуги, с собственным полем сварочной цепи и фер-
ромагнитными материалами часто возникает сильное
Рис. 40. Магнитное дутье:
а — влияние подключения тока; б—влияние ферромагнитных
масс
отклонение дуги, нарушающее нормальный ход процесса
сварки. Явление отклонения сварочной дуги называется
магнитным дутьем.
Распределение магнитного поля в сварочном контуре
зависит от места подвода тока к свариваемому изделию,
конфигурации изделия, наличия зазоров в стыке. На
рис. 40я дуга отклоняется вправо, так как магнитные
силовые линии располагаются перпендикулярно линии
прохождения тока, в связи с чем со стороны токоподвода
магнитное поле усиливается. Известно, что проводник
выталкивается из места более сгущенных силовых линий,
93
chipmaker.ru
следовательно, дуга, как гибкий проводник, отклоняется
вправо.
Отклонение сварочной дуги вызывают ферромагнит-
ные массы (железо, сталь). Они имеют в тысячи раз
большую магнитную проницаемость, чем воздух, а маг-
нитные силовые линии всегда стремятся пройти через
среду с наименьшим, сопротивлением, что обеспечивает
создание максимального магнитного потока. Поэтому
сварочная дуга, расположенная близко от ферромагнит-
ной массы, отклоняется к ней (рис. 406).
Наиболее распространенными способами уменьшения
магнитного дутья являются: 1) наклон электрода в сто-
рону отдувания дуги; 2) изменение места подключения
провода к изделию (ближе к месту сварки); 3) ведение
сварки короткой дугой; 4) временное размещение ферро-
магнитного материала для создания симметричного маг-
нитного поля; 5) замена постоянного тока переменным.
ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ СВАРОЧНОЙ ДУГИ
И ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К НИМ
Для дуговой электрической сварки необходимы спе-
циальные источники питания, которые должны отвечать
определенным требованиям. Использовать обычные ис-
точники тока путем непосредственного включения дуги в
питающую силовую сеть постоянного или переменного
тока, с обычным стандартным напряжением (220 Б или
380 В) невозможно по следующим причинам:
А. Напряжение питающей сети имеет стандартную
величину выше допустимой по условиям техники безо-
пасности производства сварочных работ.
Б. Напряжение сети может изменяться в небольших
пределах при изменении нагрузки, вследствие чего ко-
роткое замыкание вызывает аварию. Между тем при ду-
говой сварке весь процесс горения дуги сопровождается
частыми короткими замыканиями.
В. Сила тока для сварки электродами должна быть в
пределах 100—500 А (для ручной и полуавтоматической
сварки) и 400—1200 А (для автоматической сварки под
флюсом), что вызвало бы необходимость применять мощ-
ные сети с большим сечением силовых проводов.
Эти основные причины заставляют применять для
дуговой сварки специальные источники питания постоян-
94
ного и переменного тока, которые должны отвечать сле-
дующим требованиям:
1. Иметь напряжение холостого хода в момент зажи-
гания дуги, достаточное для легкого возбуждения ее (не
выше 80 В для переменного тока и 90 В — для постоян-
ного) .
2. Противостоять короткому замыканию, поскольку
рабочий режим протекает при частых коротких замыка-
ниях.
3. Иметь подающую внешнюю характеристику (на-
пряжение должно возрастать при увеличении длины ду-
ги и'уменьшаться при ее уменьшении).
4. Иметь достаточную мощность для обеспечения свар-
ки на наиболее распространенных сварочных режимах.
5. Иметь специальные регулирующие устройства, с
помощью которых сварщик мог бы регулировать плав-
но ток дуги в пределах от минимального до макси-
мального.
6. Время восстановления напряжения после коротко-
го замыкания от нуля до 25 В должно быть не более
0,05 с.
7. Быть надежными и простыми в эксплуатации, лег-
ко перемещаемыми, иметь небольшие габариты, вес и
стоимость.
КЛАССИФИКАЦИЯ ИСТОЧНИКОВ ПИТАНИЯ
Источники питания сварочной дуги разделяются по
следующим признакам:
а) по роду тока —на источники постоянного и пере-
менного тока;
б) на однопостовые и многопостовые;
в) по назначению —для ручной,сварки, автоматиче-
ской, под флюсом, в COs, электрошлаковой, плазменной
и ряд специальных источников (3-фазная сварка);
г) по принципу действия и конструктивному выполне-
нию— сварочные трансформаторы; преобразователи, вы-
прямители и сварочные агрегаты с двигателями внут-
реннего сгорания;
д) по характеру привода — с электрическим и двига-
телем внутреннего сгорания;
е) по способу установки — на стационарные и пере-
движные.
Выбор источника сварочной дуги производится в за-
95
chipmaker, ru
висимости от способа сварки, свариваемых материалов,
применяемых электродов, характера производства и ус-
ловий работы источника.
По способу сварки подбирается электрическая внеш-
няя характеристика источников питания. Источники пи-
тания могут иметь четыре вида внешних характеристик
(рис. 41о): крутопадающую (кривая 1), пологопадаю-
щую (кривая 2), жесткую (кривая <3) и возрастающую
(кривая 4).
Рис. 41. Внешние характеристики источников питания
сварочной дуги:
1 — крутопадающая; 2 — пологопадающая; 3 — жесткая; 4 — воз-
растающая. Статические вольт-амперные характеристики элек-
трической дуги при длине /1 и Z2; п — изменение тока в зависи-
мости от изменения длины дуги
Для ручной дуговой сварки наилучшая характеристи-
ка источника крутопадающая. Из рис. 416 видно, что при
довольно частых изменениях дуги (/i—/2), а следователь-
но, напряжения (т), сварочный ток меняется незначи-
тельно (п), устойчивость дуги высокая, а это повышает
качество сварного шва.
Для механизированной сварки под флюсом рекомен-
дуется пологопадающая характеристика. Для сварки в
среде углекислого газа — жесткая характеристика.
источники постоянного ТОКА
Источники постоянного тока разделяются на преобра-
зователи (преобразователь состоит из сварочного гене-
ратора и приводного электродвигателя), сварочные аг-
регаты (с приводом от двигателей внутреннего сгорания)
и сварочные выпрямители.
96
Сварочные преобразователи
Сварочный преобразователь служит для преобразо-
вания переменного электрического тока в постоянный
для питания сварочной дуги. Устройство одпопостового
сварочного преобразователя представлено на рис. 42.
Преобразователь состоит из двигателя и генератора по-
стоянного тока, собранных в одном корпусе. Ротор двига-
теля и якорь генератора находятся на одном валу. В кор-
пусе 1 генератора расположены подшипники, в которых
вращается вал с насаженными на нем якорем (ротором)
5 и коллектором 6. Якорь набран из тонких плйстин элек-
тротехнической стали толщиной до 1 мм и снабжен про-
дольными пазами, в которых уложены изолированные
витки-обмотки. Концы обмотки якоря выведены нару-
жу и припаяны к соответствующим пластинкам кол-
лектора 6. Па полюсах магнита 4, укрепленного' в кор-
пусе, расположены катушки с обмотками (называемые
обмотками возбуждения), которые включены в цепь ге-
нератора.
Рис. 42. Сварочный преобразователь постоянного
тока:
1 — корпус; 2 — электродвигатель; 3 — вентилятор; 4 —
катушка полюсов; 5 — якорь генератора; 6 — коллектор;
7 — токосъемники; 8 — регулятор тока; 9 — сварочные
клеммы; 10—пуск генератора
4 Р- Гайнулин
97
chipmaker.ru
Технические данные однопостовых сварочных
Характеристика
с независимым возбуждением и последовательной ннчивающей обмот
ПСО-120 ПСО-ЗООА ПД-303 ПСО-500 АСО-2000
Тип генератора ГСО-120 ГСО-ЗООА — ГС О-500 СГ-1000-П
Номинальный сварочный ток, А 120 300 300 500 1000 x2
Напряжение хо- лостого хода, В 48-65 55—80 65 58-86 —
Предель! регули- рования свароч- ного тока, А 30—120 75-300 80-300 125-600 300- -1200X2
Мощность пре- образователя, кВт 7,3 12,5 10,0 28,0 56,0
Скорость враще- ния якоря, об/мин 2900 2890 2890 2930 1460
К- п. д. преобра- зователя 55 60 — 59 60
Габаритные раз- меры, мм:
длина 1055 1015 1052 1275 4000
ширина 550 590 508 770 935
высота 730 980 996 1080 1190
Масса, кг 155 400 331 540 4100
Примечания.
1. Для всех преобразователей ПР = 05%; для ПД-303
2. Выпускались до 1965 г.
98
Таблица 19
преобразователей с падающей характеристикой
Тип
размаг- кой с самовозбуждением и последовательной размагничивающей обмоткой
ПС-1000-111 ПД-101 ПС-300-1 ПСО-ЗООМ ПС-500 ПСУ-300 ПСУ-500
ГС-1000-111 ГД-101 ГСО-ЗОО ГСО-ЗООМ ГС-500 ГСУ-300 ГСУ-500
1000 125 300 300 500 300 500
— 80 75 60 62-80 48 20-J-48
300— 1200 15-135 75—320 100—300 120—600 75-300 120ч-500
55,0 7,5 14,0 17,0 28,0 10 28
1460 2910 1450 2910 1450 2930 2890
60 60 70 70 55 65 65
1465 — 1026 1120 1400 1160 1055
770 — 590 600 770 490 580
910 — 838 780 1100 740 920
1600 222 430 350 940 315 545
и ПСО-ЗООМ — 60%.
99
chipmaker.ru
Якорь генератора 5 вращаете# электродвигателем 2.
работающим на переменном токе. Якорь электродвига-
теля размещен в общем корпусе 7 на одном валу с яко-
рем генератора 5.
Генератор работает по принципу электромагнитной
индукции. Прн вращении якоря 5 обмотка его пересекает
силовые,линии магнитного поля магнита 4, и в обмотке
якоря 5 вследствие пересечения индуктируется перемен-
ный ток. При помощи коллектора 6 он преобразуется в
постоянный. Постоянный ток щетками токосъемника 7
снимается с коллектора и отводится во внешнюю цепь к
сварочным клеммам 9. Регулирование сварочного тока
плавное и производится маховичком 8. Пуск генератора
производится маховичком 10. Технические характеристи-
ки сварочных преобразователей приведены в табл. 19.
В зависимости от питания обмоток возбуждения выпу-
скают генераторы с независимым питанием намагничи-
вающей обмотки (питание от сети) и генераторы с само-
возбуждением.
Генераторы, в которых питание обмоток возбуждения
происходит током от якоря самого генератора, называ-
ются генераторами с самовозбуждением. Такне генерато-
ры в основном применяются на сварочных агрегатах с
двигателями внутреннего сгорания. Сварочные агрегаты
с двигателями внутреннего сгорания применяются в по-
левых и монтажных условиях, там, где нет электрической
сети или невозможно к ней подключиться. Агрегат может
быть установлен в кузове автомашины, на автовышке, на
автомобильном или тракторном прицепе. Технические
данные сварочных агрегатов приведены в табл. 20.
СВАРОЧНЫЕ ВЫПРЯМИТЕЛИ
ДЛЯ РУЧНОЙ ДУГОВОЙ СВАРКИ
В связи с развитием производства полупроводников в
сварочной технике все большее применение находят сва-
рочные выпрямители как источники постоянного тока.
Преимущество выпрямителей: меньший вес и габари-
ты, несколько больший к. и. д., меньший удельный рас-
ход электроэнергии, более простой уход и обслуживание,
бесшумность.
Недостатком является то, что режим сварки изменя-
ется при измененнн напряжения питающей сети.
100
chipmaker, fu
(Источник тока
Рис. 43. Трехфазная схема
выпрямителя
По сравнению co сварочными трансформаторами трех-
фазные сварочные выпрямители обеспечивают большую
стабильность дуги, особенно на малых токах, вследствие
чего напряжение холостого хода их несколько ниже.
Сварочные выпрямители бы-
вают трех типов:
а) с крутопадающей внеш-
ней характеристикой (типа
ВСС или ВКС) применяется
для ручной дуговой сварки;
б) с пологопадающей или
жесткой характеристикой (ти-
па ВС) применяется для свар-
ки в углекислом газе плавя-
щимся электродом;
в) универсальные выпрями-
тели с крутопадающей и жест-
кой внешней характеристикой
(типа ВСУ).
Принцип действия выпрямителей. Выпрямительные
сварочные установки собирают из полупроводниковых
элементов — вентилей. Как известно, полупроводниковый
вентиль обладает свойством проводить ток только в одном
направлении, называемом прямым. В прямом направле-
нии электропроводность вентиля очень высока, т. е. со-
противление его невелико. В обратном направлении полу-
проводниковый вентиль практически не пропускает элек-
трический ток, так как его проводимость очень мала.
На рис. 43 приведена трехфазная система выпрями-
теля. В этой схеме вентили включены в шесть плечей
моста. В трех плечах соединены между собой все катоды
(—), образующие катодную группу, а в остальных трех
соединены все аноды (+), составляющие анодную груп-
пу выпрямителя. От общих точек этих соединений
делаются выводы для подключения к сварочному
посту.
ОДНОПОСТОВЫЕ СВАРОЧНЫЕ ВЫПРЯМИТЕЛИ
ДЛЯ РУЧНОЙ ДУГОВОЙ СВАРКИ
Для ручной дуговой сварки постоянным током выпу-
скаются сварочные выпрямители серии ВСС (рис. 44).
Сварочная установка ВСС состоит из понижающего
трехфазного трансформатора 1, выпрямительного селе-
102
нового блока 4, пускорегулирующей аппаратуры и вен-
тилятора 6.
Понижающий трехфазный трансформатор изготов-
лен с увеличенным рассеиванием, которое создается за
счет изменения расстояния между первичной и вторич-
ной обмотками трансформатора. Этим самым обеспечи-
вается создание падающих внешних характеристик. Об-
мотки трансформатора выполнены из алюминия.
Рис. 44. Селеновый выпрямитель:
1 — сердечник трансформатора; 2 — катушки первичной обмотки;
3 — катушки вторичной обмотки; 4 — блок селеновых выпрями-
телей; 5 — рукоятка регулировки тока; 6 — вентилятор
Выпрямительный селеновый блок состоит из селено-
вых пластин 100X400 мм и выполнен по трехфазной мо-
стовой схеме.
Выпрямительный блок и понижающий трансформа-
тор охлаждаются вентилятором. Пускорегулирующая
аппаратура обеспечивает управление сварочной установ-
кой и защиту трансформатора и выпрямительного блока
от перегрева. Регулирование сварочного режима выпря-
мителей осуществляется двумя ступенями. Наличие двух
ступеней регулирования позволяет уменьшить ход
103
Технические данные сварочных выпрямителей
Характеристика
BCC-120-4 ВСС-300-3 ВКС-500 ВКС-500-1
Первичное напряжение, В Выпрямленное напря- жение холостого хода, В Номинальный свароч- ный ток, А Номинальное выпрям- ленное напряжение, В Номинальный ПР, % Пределы регулирова- ния сварочного тока, А Полезная мощность, кВт Коэффициент полезно- го действия, % Коэффициент мощнос- ти, Потери холостого хода, Вт Масса, кг 220/380 63-57 12Щ? 25.. . 65 v‘ 15-130 3,0 68 0,58 300 180 220/380 61—58 300 30 ’65 40-320 9,0 66 0,6 650 240 220 или 380 65-74 500 40 60 60-550 20,0 75 0,74 1000 410 220 или 380 65-78 500 40 60 80 -550 20,0 75 0,74 1000 385
Примечание. Выпрямитель ВД-303 может быть использован для
подвижных обмоток понижающего трансформатора. Тех-
ническая характеристика сварочных выпрямителей при-
ведена в табл. 21, 22.
ИСТОЧНИКИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
Наиболее распространенным источником питания сва-
рочной дуги переменным током являются сварочные
трансформаторы. Устройство и принцип работы транс-
форматоров подробно рассматривались в разделе IV (Ос-
новы электротехники).
104
Таблиц/a 21
с падающими характеристиками
Тип
ВД-303 ВКС-120 ВКСУ-500-1 ВКСУ-500-2 ВД-101 ВД-102 ВД-301 ВД-302
220 или 220 или 380 380 220 или 220 или
380 380 380 380
64 65
75-85 65-55 78 78 61 61
300 120 500 1000 125 300
32 30 40 40 25 32
60 65 60 60 60 60
40-300 15-130 75—395 150—1150 20-125 55-310
9,6 3,0 20,0 40,0 3,5 9,6
73 73 75 75 73 63
— 0,65 0,74 0,64 0,65 0,65
600 300 1000 2000 300 ' 650
170 230
240 142 420 850 -
160 220
плазменной сварки.
К сварочным трансформаторам, как и к сварочным
генераторам постоянного тока, предъявляются следую-
щие требования:
1. Трансформатор должен иметь крутопадающую
внешнюю характеристику.
2. Ток короткого замыкания не должен быть больше
полуторного значения рабочего тока.
3. Напряжение холостого хода не должно превышать
80 В.
4. Регулирование тока должно быть плавным и осу-
ществляться в широких пределах.
105
chipmaker, ru
Таблица 22
Технические данные многопостовых сварочных выпрямителей
Характеристика Тип
BKCM-1000-1 ВДМ-1601 ВДМ-3001
Номинальный сварочный ток, Л 1000 1600 3000
Выпрямленное напряже- ние холостого хода, В 70 60 60
Выпрямленное напряже- ние при нагрузке, В 60 60 60
Ток, потребляемый от се- ти, А 115 182 340
Коэффициент мощности при номинальной нагрузке (cos <р) 0,89 0,89 0,89
Коэффициент полезного действия 0,88 0,88 0,89
Количество подключае- мых постов 6 9 18
Продолжительность ра-_ боты ПР, % 100 100 100
Габаритные размеры, мм: высота 1500 1630 1773
ширина 1055 1035 2175
глубина 820 820 835
Масса, кг 510 750 1750
Примечания. 1. Номинальный сварочный ток поста — 300А при
ПР = 60%.
2. При раздельной работе каждая половина выпрямителя ВДМ-3001 может
питать 9 г.остов.
5. Коэффициент полезного действия должен быть воз-
можно большим.
6. Конструкция должна предусматривать защиту его
частей от атмосферных осадков, пыли и др.
Для автоматической и ручной сварки имеются сва-
рочные трансформаторы трех типов с воздушным охлаж-
дением: 1) с увеличенным магнитным рассеиванием,
2) с отдельной реактивной катушкой, 3) в комбинации
с реактивной катушкой на одном сердечнике.
106
Сварочные трансформаторы с отдельным дросселем
типа СТЭ. Сварочные трансформаторы типа СТЭ имели
наиболее широкое применение для ручной ^дуговой
сварки. В настоящее время они выпускаются в неболь-
шом количестве.
Принципиальная электрическая схема показана на
рис. 45. Трансформатор состоит из сердечника стержне-
вого типа, на котором размещены первичные и вторич-
ные обмотки, причем на каждом из стержней трансфор-
матора помещается по половине первичной и вторичной
Рис. 45. Электрическая схема
трансформатора СТЭ с регулято-
ром:
I — трансформатор; 2 — регулятор
обмоток. Такое расположение обмоток позволяет умень-
шить потоки рассеяния, поэтому индуктивное сопротив-
ление трансформатора невелико.
Катушки первичной обмотки состоят из двух слоев
изолированной обмоточной меди, катушки вторичной об-
мотки и обмотки дросселя выполнены из голой шинной
меди. Первичные обмотки соединяются при 380 В между
собой последовательно, а при 220 В — параллельно.
Сердечники трансформатора и дросселя собираются
из трансформаторной стали толщиной 0,5 мм.
Дроссель 2 в цепь включается последовательно. Сер-
дечник дросселя состоит из неподвижной части и подвиж-
ного пакета, которые отделяются воздушными зазорами.
Дроссель имеет отдельный корпус и служит для созда-
ния падающей внешней характеристики трансформатора
и регулирования сварочного тока. В момент короткого
замыкания обмотка дросселя поглощает избытки тока в
сварочной цепи и тем самым создает падающую харак-
теристику.
107
chipmaker.ru
Регулирование сварочного тока осуществляется дрос-
селем 2 при помощи винтового механизма, связанного с
подвижным пакетом. При повороте рукоятки по часовой
стрелке воздушный зазор увеличивается, магнитный по-
ток в сердечнике уменьшается, ток самоиндукции, обра-
зующийся в обмотке дросселя и направленный навстречу
основному сварочному току, уменьшается, сила свароч-
ного тока увеличивается. При уменьшении воздушного
зазора (вращение рукоятки против часовой стрелки) в
сердечнике дросселя магнитный поток увеличивается,
ток самоиндукции в обмотке дросселя возрастает, и та-
ким образом, усиливается препятствие прохождению ос-
новного сварочного тока, сила сварочного тока умень-
шается. Регулирование сварочного тока плавное.
Недостатки: большие электродинамические усилия,
воздействующие на подвижный сердечник дросселя, что
приводит к его вибрации и перекосу, а также к ударным
нагрузкам на винтовой механизм; недостаточная надеж-
ность изоляции обмоток дросселя; неустойчивый режим
работы сварочной дуги при малых токах вследствие на-
сыщения сердечника дросселя при малом зазоре. Техни-
ческие данные приведены в табл. 23.
СВАРОЧНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ В КОМБИНАЦИИ
С ДРОССЕЛЕМ ТИПА СТН
Трансформатор типа СТН разработан академиком
В. П. Никитиным в 1924 г. и получил название сварочный
трансформатор Никитина. Схема приведена па рис. 46.
Сердечник трансформатора, набираемый из листов'
трансформаторной стали, состоит из двух связанных об-
щим ярмом сердечников — основного и вспомогательного.
На основном сердечнике размещены первичная 1 и вто-
ричная 2 обмотки собственного трансформатора, а на
вспомогательном сердечнике 4, имеющем подвижный
пакет и изменяющийся воздушный зазор, размешена об-
мотка дросселя, которая соединяется последовательно со
вторичной обмоткой сварочного трансформатора. Каж-
дая из катушек первичной обмотки состоит из двух сло-
ев изолированной меди, а катушки вторичной обмотки —
из одного слоя голой шинной меди. Катушка дросселя
выполнена из голой .шинной меди с асбестовыми проклад-
ками, пропитанными теплостойким лаком.
108
Таблица 23
Технические данные сварочных трансформаторов
с нормальным рассеянием и реактивной обмоткой
Характеристика Тип трансформатора
СТЭ-34У СТН-500-1 ТСД-500-1 ТСД-1000-4 ТСД-2000-2
Напряжение хо- лостого хода, В 60 60 80 71 79
Продолжитель- ность работы ПР, % 65 60 60 60 60
Номинальный сварочный ток, А 500 500 500 1000 2000
Номинальная мощность, кВА 30 32 42 78 162
Пределы регули- рования свароч- ного тока, А 150—700 150-700 200-600 400-1200 800-2200
Коэффициент мощности (cos <р) 0,53 0,52 0,6 0,6 0,64
Габаритные раз- меры, мм:
длина ОУи 670 775 950 950 950
ширина 370 545 410 818 818 818
высота 660 1005 1215 1242 1382
Масса, кг 160 1 100 1 275 420 510 675
Примечания. 1. Для трансформаторов типа СТЭ указаны размеры,
а также масса трансформатора н дросселя.
2. Трансформатор СТН-500-1 с алюминиевыми обмотками.
Регулирование сварочного тока осуществляется с по-
мощью подвижного пакета 5. Пакет перемещается при
помощи винтового механизма с рукояткой. Вращение ру-
коятки по часовой стрелке вызывает увеличение воздуш-
ного зазора, уменьшение индуктивного сопротивления
сварочной цепи и, следовательно, увеличение сварочного
тока. Вращение рукоятки против часовой стрелки вы-
зывает уменьшение сварочного тока. Регулирование
109
chipmaker.ru
сварочного тока плавное. Устойчивость дуги при сварке
на малых токах ухудшается, а вибрация подвижного па-
кета сердечника усиливается.
Трансформаторы типа СТН имеют ряд преимуществ
по сравнению с трансформаторами типа СТЭ. Благодаря
однокорпусному исполнению, снижению намагничиваю-
щего тока и уменьшению потерь в сердечнике в трансфор-
Рис. 46. Электрическая
схема трансформатора
типа СТН:
1 — первичная обмотка; 2 —
вторичная обмотка; 3 — об-
мотка дросселя; 4 — вспомо-
гательный магнитопровод;
5 — передвижной пакет
Рис. 47. Принципиаль-
ная схема трансформато-
ров СТШ:
1 — сердечник; 2 — первич-
ная обмотка; 3 — вторичная
обмотка; 4 — магнитный
шунт
маторах СТН достигается экономия активных материа-
лов, повышаются коэффициенты полезного действия и
мощности. Недостатки трансформатора СТН те же, что
и у СТЭ. Для ручной сварки применяются трансформа-
торы СТН-350, СТН-500.
СВАРОЧНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ
С ПОДВИЖНЫМ МАГНИТНЫМ ШУНТОМ
К сварочным трансформаторам с подвижным шун-
том относятся — СТАН-0, СТАН-1, ОСТА-350, СТШ-250,
СТШ-300, СТШ-500, СТШ-500-8.
Принципиальная схема трансформатора типа СТШ
приведена на рис. 47. Первичная обмотка 2 закреплена в
нижней части сердечника 1, а вторичная 3 — в верхней.
Магнитный шунт 4, расположенный между обмотками,
состоит из двух половин, которые могут раздвигаться или
110
chipmaker.ru
сдвигаться. Когда половины шунта раздвинуты, магнит-
ный поток рассеяния уменьшен и сварочный ток будет
максимальным.
При сдвинутых же половинах шунта сварочный ток
минимальный. Технические данные сварочных трансфор-
маторов с увеличенным магнитным рассеянием (с по-
движным шунтом) приведены в табл. 24.
СВАРОЧНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ ТИПА ТС
Они отнйЬятся к новой серии сварочных трансформа-
торов н выпускаются трех типов: ТС-120, ТС-300, и
ТС-500, на токи 120, 300,500 А. Разработаны также транс-
форматоры этой серии на 300 и 500 А с компенсацией
реактивной мощности типа ТСК-300 иТСК-500.
В трансформаторах этого типа внешние падающие
характеристики создаются за счет увеличенного магнит-
ного рассеяния обмоток трансформатора, что приводит к
повышению их индуктивного сопротивления. Регулиро-
вание магнитных потоков рассеяния осуществляется пу-
тем изменения расстояния между первичной и вторичной
обмотками (трансформаторы с подвижными обмотками).
На рис. 48 приведена конструктивная схема транс-
форматора типа ТСК-500. На сердечнике магнитопрово-
да 3 расположены неподвижная первичная 6 и подвиж-
ная вторичная 5 обмотки трансформатора, выполненные
из алюминиевого провода. Каждая обмотка состоит из
двух катушек, которые располагаются на обоих стер-
жнях.
Катушки первичной и вторичной обмоток могут со-
единяться параллельно или последовательно. Номиналь-
ные данные пределов сварочных токов относятся к па-
раллельному (нормальному) соединению катушек обмо-
ток. Катушки вторичной обмотки 5 перемещаются вдоль
сердечника ходовым винтом 8 при помощи рукоятки 4.
Внизу ходовой винт удерживается в гнезде. Шкала сва-
рочного тока градуирована в амперах, расположена
сверху на крышке кожуха, перемещение стрелки указа-
теля осуществляется с помощью зубчатой передачи.
На сердечнике с торцевых сторон закреплены доски
зажимов 2 для присоединения проводов питающей сети
и сварочных проводов.
Регулирование сварочного тока в трансформаторах
112
Рис. 48. Сварочный трансформатор ТСК-500:
— KODnvc а —свалочные клеммы; 3 — сердечник трансформатора; 4 — рукоятка регулировки тока; 5 —катущ
ка вторичной обмотки; 6 — катушка первичной обмотки; 7 — компенсирующий конденсатор; 8 ходовой вин
Chlpmaker.ru
chipmaker.ru
Технические данные сварочных траж.форматоров с увелич
магнитным рассеянием (с подьижнным/обмо/ка„и)
ТС осуществляется путем изменения расстояния между
первичной и вторичной обмотками. При увеличении рас-
стояния потоки рассеяния возрастают, так как магнит-
ное сопротивление на пути этих потоков уменьшается.
Индуктивное сопротивление трансформатора при этом
увеличивается, а ток и напряжение дуги соответственно
уменьшаются. При уменьшении рассеяния между обмот-
ками индуктивное сопротивление трансформатора умень-
шается, соответственно ток и напряжение увеличивают-
ся. Регулирование тока плавное.
При необходимости сварки на малых токах переходят
на последовательное соединение катушек первичной и
вторичной обмоток. В этом случае сварочные токи умень-
шаются примерно в четыре раза. Для переключения ка-
тушек необходимо отключить внешние провода и снять
кожух трансформатора.
Реактивная мощность компенсируется путем парал-
лельного подключения к первичной обмотке конденса-
торов емкостью 190 МКФ. Трансформаторы с компен-
сацией реактивной мощности изготовляются только на
напряжение 38<3 снабжены фильтрами для устра-
нения радиопомех.
Техническая характеристика трансформаторов се-
рии ТС и других приведена в табл. 25.
Таблица 26
Технические данные сварочных трансформаторов
с неподвижным шунтом и обмоткой управления
Характеристика Тип
ТДФ-1001 ТДф-2001
Номинальный сварочный ток, А Пределы регулирования свароч- ного тока в диапазонах, А: 1000 2000
малых токов 400—700 . 800—1500
больших токов Напряжение холостого хода при сварочном токе, В: 700—1200 1500—2200
минимальном В8 74
максимальном 71 79
Номинальная мощность,'кВА 82 . 170
Масса, кг 720 980
115
chipmaker.ru
ОСЦИЛЛЯТОРЫ
Для устойчивого горения сварочной дуги применяют-
ся осцилляторы (стабилизаторы). Осциллятор преобра-
зует переменный ток обычной частоты (50 Гц) низкого
напряжения в ток высокой частоты (150 000—500 000 Гц)
и высокого напряжения (2000—6000 В), вследствие чего
дуга может зажечься даже без прикосновения электрода
к изделию. Ввиду большой частоты тока большое напря-
жение безопасно в эксплуатации. Осциллятор состоит из
повышающего трансформатора и колебательного конту-
ра, в который входят конденсатор, катушка самоиндук-
ции и искровой разрядник.
Осциллятор включается параллельно сварочному
трансформатору. Широкое применение осцилляторы на-
шли при сварке в среде защитных газов, при сварке ма-
лых толщин на токе до 30 А. Технические данные приве-
дены в табл. 27.
Таблица 27
Технические данные осцилляторов
Характеристика Тип
м-з OC-I ОСЦВ-2 ОСПЗ-2М
Первичное напряжение, В 40—65 65 220 220
Вторичное напряжение, В 2500 2500 2300 6000
Потребляемая мощность, Вт 150 130 80 45
Частота, кГц 250 250 260
Габаритные размеры, мм 350Х 350х 300X 250Х
Х290Х Х290х Х215Х Х170Х
Х240 Х240 Х296 Х1Ю
Масса, кг 15 15 16 6,5
ЭКСПЛУАТАЦИЯ СВАРОЧНЫХ ГЕНЕРАТОРОВ
Для бесперебойной работы генераторов необходимо:
1. Содержать генератор в чистоте, протирать его еже-
дневно, удаляя пыль и грязь.
2. Следить за смазкой подшипников, раз в месяц про-
мывать с последующей заменой масла.
3. Следить за коллектором и щеточным механизмом.
При правильной работе генератора на коллекторе не
должно быть следов нагара. Чистить нагар рекомендует-
ся пемзой.
116
4. Выступающую со временем между пластинами кол-
лектора изоляцию — удалять.
5. Щеточный механизм регулярно осматривать, при
обнаружении поломок заменять.
6. Если генератор длительное время бездействует и
находится ла открытом воздухе или в сыром помещении,
то перед пуском в работу его следует просушить.
7. Все зажимы должны быть затянуты и иметь хоро-
ший контакт.
8. Корпус генератора заземлить.
При установке генераторов на строительной площад-
ке следует защищать их от дождя брезентом или другим
непромокаемым материалом.
ЭКСПЛУАТАЦИЯ СВАРОЧНОГО
ТРАНСФОРМАТОРА
Перед пуском трансформатора необходимо:
1. Осмотреть и тщательно очистить его "от пыли и
грязи.
2. Проверить меггером все обмотки на обрыв.
3. Корпус трансформатора заземлить.
Нельзя перегружать трансформатор. В трансформа-
торах с отдельной дроссельной катушкой не допускается
производить работу с дроссельной катушкой, выключен-
ной из цепи дуги, это может привести к повреждению
первичной обмотки.
Нельзя тянуть за сварочные провода при перемеще-
нии трансформатора.
В процессе работы сварщик не должен касаться.
токоведущих частей первичной обмотки трансформа-
тора.
Все соединения нужно выполнять проводом надле-
жащего сечения и затянуть все зажимы. Плохие контак-
ты вызывают перегревы и большие падения напряжения.
Большинство трансформаторов выходит из строя из-за
плохого подключения сварочного кабеля к зажимам
трансформатора.
Правильный уход, обслуживание до и в процессе экс-
плуатации обеспечат нормальную работу источников
питания сварочным током. Возможные неисправности в
системе питания, причины и способы их устранения при-
ведены в табл. 28.
Таблица 28
Неисправности источников питания сварочной дуги и их устранение
№ пп. Неисправность Причина Устранение неисправности
1 Электродвигатель (трехфаз- А. Машины постоянного, тока Перепутаны фазы Поменять местами концы подводя-
2 иый) вращается в обратную сторону Электродвигатель не враща- а) обрыв в обмотке статора щих проводов двух любых фаз а) найти и устранить обрыв
3 ется и при этом ненормально гудит Щетки на коллекторе генера- б) перегорел предохранитель в од- ной из фаз сети в) неисправность рубильника, па- кетного выключателя — отсутст- вие контакта в одном из ножей а) повышенная твердость материа- б) заменить предохранитель в) устранить неисправность в пуска- ющем устройстве а) и б) заменить щетки
4 тора сильно гудят Сварочный генератор не воз- ла щеток б) щетки выкрошились в) поверхность коллектора грязная г) выступает слюда между медны- ми пластинами коллектора д) щетки плохо пришлифованы к коллектору е) коллектор принял эллиптическую форму а) нарушен контакт в цепи парал- в) протереть коллектор стеклянной бумагой г) зачистить выступающую слюду на глубину 1 мм д) пришлифовать щетки к поверх- ности коллектора е) коллектор проточить а) исправить контакт
буждается (нет напряжения на зажимах) лельной обмотки возбуждения б) обрыв обмотки возбуждения б) обнаружить обрыв и устранить
№ пп. Неисправность Причина Устранение неисправности
5 Якорь генератора сильно на- в) нет контакта в щетках вследст- вие грязной поверхности коллек- тора г) обрыв в цепи возбуждения в ре- гулирующем реостате д) генератор размагнитился а) сварочный ток продолжительное в) прочистить коллектор г) найти обрыв и устранить д) намагнитить генератор, для чего обмотку возбуждения размагни- ченного генератора присоединить к другой сварочной машине пос- тоянного тока. При этом необ- ходимо дать правильное направ- ление тока, чтобы не получить обратного намагничивания а) прекратить работу, дать якорю
6 гревается Перегревается обмотка воз- время превышает допустимый ток для данного генератора б) короткое замыкание между вит- ками обмотки якоря в) короткое замыкание между кол- лекторными пластинами а) большой ток возбуждения вслед- остыть и после этого работать только допустимым для данного генератора током б) и в) сдать генератор в ремонт а) заменить регулирующий реостат
буждення ствие малого сопротивления ре- гулирующего реостата б) короткое замыкание между дву- ' мя обмотками возбуждения (па- раллельной и последовательной) реостатом с большим сопротив- лением или добавить к имеюще- муся реостату б) ремонт обмоток возбуждения
Продолжение табл. 28
№ пп. Неисправность Причина Устранение неисправности
7 В подшипниках слышны уда- ры и стук Повреждены шарики Б. Сварочные трансформаторы Неисправный подшипник заменить новым
1 Трансформатор сильно гудит, и обмотка греется Внтковое замыкание в первичной обмотке трансформатора Устранить внтковое замыкание. В случае необходимости перемотать об- мотку а) устранить замыкание в витках регулятора б) устранить замыкание между за- жимами' регулятора
2 Трансформатор дает слишком большой ток Регулирование тока регуля- тором не уменьшает свароч- ного тока а) короткое замыкание в обмотке регулятора б) замыкание между зажимами ре- гулятора
3 Регулятор при сварке ненор- мально гуднт а) расстройство винтового привода б) ослабление натяжения пружины а) укрепить винтовой привод б) затянуть пружины
4 Чрезмерный нагрев сердечни- ка и скрепляющих его шпилек Порча изоляции сердечника и изо- ляции шпилек Восстановить изоляцию сердечника и шпилек
5 Сильный нагрев контактов в соединениях Нарушение электрического контакта Разобрать греющиеся соединения, зачистить, плотно пригнать контакт- ные поверхности н затянуть до от- каза зажимы.
S«
E-S
Я
я
S
я
я
о
л
я
я
о
я
я
я
я
о
я
о
я
о
я
о
л
я
я
я
я
п Ч -S-
я о о
* о та S
. Е и S
я
я
о
S
и о я
я
я
я
я
о
я
я
я
о
о
g
я
я
я
я
я
я
S
о
о
я
я
о
о
я
о
я
о
§
5 s
s
о
я
SS= '
5 И -I й
t; 7 о я
5.® » о
V ы —
Н S
та Е
о 2
s’
я
о
я
к
я *
£
я я
я
я
я
я
s’
я
я
bt
я
-3
я
5
я
о
3
я
я
я
о
л
я
я
я
я
S
я
я
я
и
05
о
Е
я
я я
го
5
я а
£4
я
о
2 ~
о я
ОК о
а
(Т>
Я
Я
Е
CD
Я
Я
я
£а
я
и
о
chipmaker.ru
ГЛАВА VI
ТЕХНОЛОГИЯ ДУГОВОЙ СВАРКИ
МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ
ПРИ ДУГОВОЙ СВАРКЕ
Металлургическим процессом называется про-
цесс расплавления и затвердевания металла,
сопровождающийся изменением химического состава и
кристаллического строения.
Процесс сварки имеет много общего с металлургиче-
ским. При сварке к металлургическим процессам отно-
сят процессы взаимодействия жидкого металла с газами
и сварочными шлаками.
Металлургические процессы дуговой сварки очень
сложны и отличаются от обычной металлургии следу-
ющим:
а) высокой температурой сварочной дуги, создающей
условия активного протекания многих физико-химиче-
ских процессов. При этом может происходить окисление,
восстановление различных элементов и легирование ме-
талла шва;
б) малым объемом расплавленного металла и быст-
рым его охлаждением, в связи с чем химические реакции
не успевают полностью закончиться;
в) в зоне сварки на расплавленный металл интенсив-
но, действуют окружающие его газы и шлаки.
Вышеуказанные особенности затрудняют получение
сварных швов высокого качества, особенно для металлов,
чувствительных к быстрому нагреву и охлаждению. Для
сварки таких металлов приходится применять специаль-
ную технологию и режим, использовать предварительный
и сопутствующий подогрев, а также термическую обра-
ботку сварных швов.
122
ПЕРЕНОС МЕТАЛЛА С ЭЛЕКТРОДА
НА ИЗДЕЛИЕ. СВАРОЧНАЯ ВАННА
Применением скоростной киносъемки сварочной дуги
(5800 кадров в с) установлено, что переход электродного
металла на изделие независимо от положения сварки
происходит в виде капель различных размеров.
В переносе расплавленного электродного металла
участвуют:
1. Сила тяжести капли (стремление капли переме-
щаться сверху вниз) способствует переносу только при
сварке в нижнем положении, в остальных положениях
она'противодействует.
2. Сила, поверхностного натяжения проявляется в
стремлении жидкости уменьшить свою поверхность. По-
верхностное натяжение придает капле форму шара и
удерживает жидкий металл ванны при потолочной свар-
ке, создавая условия хорошего формирования шва.
3. Электромагнитные силы также влияют’ на перенос
металла, так как электрический ток, проходящий по элек-
троду, создает вокруг него магнитное поле, оказывающее
на поверхность электрода сжимающее давление в попе-
речном сечении электрода (пинч-эффект). Сила пинч-
эффекта оказывает действие только на образовывающую-
ся жидкую каплю, а на твердую поверхность электрода
действия не оказывает.
Электромагнитные силы способствуют переносу ме-
талла при всех положениях сварки.
4. Силы внутреннего давления газов также участвуют
в переносе капли. Эти газы образуются в процессе хими-
ческих реакций на конце электрода. Продуктом некото-
рых реакций являются газы. Удаляясь из расплавленно-
го металла, они вызывают бурное кипение его и отрыв от
конца электрода крупных и мелких капель. В промежут-
ке столба дуги реакция выделения газов продолжается и
сопровождается взрывообразным дроблением более круп-
ных капель, часть металла при этом вылетает за пре-
делы жидкой ванны, покрывая поверхность изделия
брызгами. Давление газов перемещает главным обра-
зом расплавленную каплю металла от электрода к
изделию.
Энергией дугового разряда плавится не только металл
электрода, но и металл свариваемого изделия (основ-
123
chipmaker.ru
ной). Участок расплавления основного и электродного
металла носит название сварочной ванны.
При сварке сварочная ванна перемешается вдоль
шва с определенной скоростью, равной скорости сварки.
Размеры ванны зависят от вида сварки, режимов и фи-
зических свойств свариваемых материалов. При ручной
дуговой сварке объем сварочной ванны доходит до 5 см3,
при автоматической под слоем флюса объем сварочной
ванны составляет 10—30 см3.
В сварочной ванне происходят следующие процессы:
а) перемешивание шлака с основным и электродным
металлом;
б) газовая и шлаковая защита металла ванны;
в) окисление, раскисление и легирование металла
ванны;
г) растворение газов в металле ванны;
д) образование пор и шлаковых включений;
е) кристаллизация металла и формирование шва.
Металл шва представляет собой сплав основного и
электродного металла, количества которых в среднем
принимаются в следующем соотношении (табл. 29). В ре-
зультате химический состав металла шва значительно из-
меняется в зависимости от применяемого электродного и
основного металла, вида защиты ванны, режима сварки.
Таблица 29
Процентное соотношение расплавления основного
и присадочного металла при разных видах сварки
Металл Ручная дуговая сварка, % Автоматическая под слоем флюса, %
Основной 30—50 60—70
Присадочный (электрод- ный) 70—50 40—30
Одним из основных условий для получения сварного
шва высокого качества является защита расплавленного
металла сварочной ванны от кислорода и азота воздуха.
Кислород — наиболее вредная примесь, так как, со-
единяясь с расплавленным металлом, она образует окис-
лы. Растворенные в жидком металле окислы образуют
при затвердевании твердый раствор. При наличии вклю-
124
чений окислов или твердого раствора ухудшаются меха-
нические свойства металла шва, снижается его стойкость
против коррозии, металл делается хладноломким и крас-
ноломким.
На содержание кислорода при сварке влияют: длина
дуги, сила тока, химический состав электрода. Чем длин-
нее дуга, тем больший путь совершает капля расплавлен-
ного металла, и время взаимодействия с кислородом
атмосферы увеличивается. Поэтому сварка короткими
дугами дает наплавленному металлу лучшие механиче-
ские свойства. Нормальная длина дуги /д= (0,5-Ь1)^эмм
(с?э — диаметр электрода). Чем больше сила тока, тем
больше количество мелких капель, переносимых на изде-
лие. Общая площаць контакта с кислородом увеличива-
ется, и чем больше в электродном металле марганца и
кремния, тем чище получится металл шва. В настоящее
время защита сварочной ванны от кислорода и других
примесей ведется двумя способами. Первый — защита
путем создания вокруг расплавленного металла капель и
ванны защитной среды из газов и шлаков. Данным спосо-
бом полностью защитить металл не удается. Поэтому
прибегают ко второму способу — раскислению: удаляют
кислород из наплавленного металла с помощью химиче-
ских элементов (алюминия, титана, ванадия, кремния,,
углерода, марганца и хрома). Эти элементы поступают в
сварочную ванну из присадочного металла, покрытия
электродов или флюса и вступают в химическое соедине-
ние с окислами металла, большей частью переходят в
шлак, покрывающий металл шва, и после сварки удаля-
ются вместе с ним.
Окислы разделяют на кислые и основные. К кислым
относятся окись кремния SiC>2 и двуокись титана TiO2. К
основным относятся окись кальция СаО, закись железа
FeO, закись марганца МпО, окись натрия NaOs, окись
калия К2О и окись магния MgO.
Если в шлаке преобладают кислые окислы, то элек-
тродные покрытия, флюсы называются кислыми. Соот-
ветственно, электродные покрытия и флюсы, дающие
основные шлаки, называются основными. Основные элек-
тродные покрытия дают наплавленный металл с высо-
кими механическими свойствами.
Азот поступает в расплавленный металл из воздуха.
Под действием высокой температуры дуги азот раство-
125
chipmaker.ru
ряется частично в жидком металле. При' охлаждении
азот выделяется из раствора и, взаимодействуя с метал-
лом и его окислами, образует химические соединения,
называемые нитридами, которые повышают прочность и
твердость стали и сильно уменьшают ее пластичность.
С увеличением силы тока содержание азота в металле
шва уменьшается. Увеличенное содержание углерода и
марганца в присадочной проволоке или покрытии элек-
трода также снижает содержание азота в металле шва.
Водород так же, как и азот, является вредной при-
месью. В сварочную ванну водород поступает в момент
переноса капель металла в дугу, а также из влаги, со-
держащейся в электродных покрытиях, на поверхности
свариваемого изделия в виде воды, снега, инея. Ржавчи-
на также способствует насыщению шва водородом. При
высокой температуре водород легко соединяется с жид-
ким металлом сварочной ванны и при затвердевании не
успевает полностью выделиться из металла и вызывает
в нем пористость и мелкие трещины (флокены). Присут-
ствие флокенов в металле шва делает сталь хрупкой.
При сварке на постоянном токе обратной полярности
насыщение шва водородом меньше, чем при сварке на
переменном. При сварке на переменном токе в момент
перехода тока через нулевое значение жидкий металл не
защищен действием электрического поля дуги и доступен
для растворения в нем атомов водорода, несущих отри-
цательный заряд электричества.
Чтобы получить шов с наименьшим содержанием во-
дорода, необходимо:
а) прокаливать электроды и хранить их в сухом
1иесте;
б) при сварке на монтаже под дождем и снегом ме-
ста сварки должны быть надежно защищены, а кромки
свариваемых изделий тщательно просушены (резаком)
после удаления губчатой рыхлой ржавчины;
в) чистить кромки свариваемых изделий до металли-
ческого блеска;
г) желательно применять однослойную сварку, при
’многослойной нижележащие слои насыщаются водоро-
дом в момент расплавления металла.
Сера — вредная примесь в стали. При соединении с
жидким металлом она образует сернистое железо с темпе-
ратурой плавления 1193°. Поэтому при кристаллизации
126
стали сернистое железо остается еще в жидком виде в про-
слойках между кристаллами сплава и является одной из
причин возникновения горячих трещин при сварке. Серу
удаляют введением марганца, который образует с ней
химическое соединение — сернистый марганец. Послед-
ний не растворяется в жидком металле и полностью пере-
ходит в шлак.
Фосфор также представляет собой вредную при-
месь. Присутствие фосфора в металле шва вызывает не-
однородность металла, рост зерен и снижение пластично-
сти, особенно при низких температурах, и является одной
из причин хладноломкости металла. Удаление фосфора
происходит в результате его окисления. Получаемые хи-
мические соединения фосфора переходят в шлак. Основ-
ные шлаки удаляют фосфор из металла лучше, чем
кислые.
СТРОЕНИЕ СВАРНОГО ШВА
И ОКОЛОШОВНОИ ЗОНЫ
Строение сварного шва и околошовной зоны можно
выявить при рассмотрении макро- и микроструктуры.
Под макроструктурой подразумевают структуру, види-
мую невооруженным глазом или при небольших (поряд-
ка 30-кратного) увеличениях. Структуру, которую можно
наблюдать при увеличениях свыше 60 или 100 раз, под
микроскопом, называют микроструктурой.
При рассмотрении макро- или микроструктур наблю-
дается резкая зона сварного шва. Сварные швы образу-
ются за счет плавления присадочного и основного
(свариваемого) металла. Металл шва отличается от при-
садочного и основного своим строением, свойствами.
Образование первых кристаллов начинается в жид-
ком металле у поверхностей охлаждения и вокруг так
называемых центров кристаллизации, образующихся в
процессе затвердевания сварочной ванны. Центрами кри-
сталлизации являются твердые и сравнительно холодные
стенки основного металла, окружающие ванну. Кристал-
лы растут в направлении обратном отводу тепла, т. е.
от стенок свариваемого металла к центру ванночки. На
рис. 49 показана схема кристаллизации сварного шва
при ручной (а) и автоматической сварке (б).
В структуре наплавленного металла при автоматиче-
127
chipmaker.ru
ской сварке (рис. 496) под флюсом размер зерен и столб-
чатость еще больше, чем в структуре металла, наплав-
ленного качественным электродом. Скорость охлажде-
ния металла шва здесь более замедленная. В металле
шва, как правило, отсутствуют шлаковые и неметалличе-
ские включения, что обеспечивает высокие механические
свойства.
Рис. 49. Схема строения сварного шва:
а — схема кристаллизации металла при ручной сварке
покрытыми электродами;
1 — кристаллы, обладающие большой скоростью роста;
2 — неметаллические включения, шлаки; 3 — линия рас-
плавления; 4 — кристаллы нерасплавленного металла:
5 — кристаллы, обладающие малой скоростью роста;
б — схема кристаллизации шва, выполненного автома-
тической сваркой под флюсом;
1 — основной металл; 2—металл шва; 3 — зерна металла
= шва
При сварке большая часть выделяемого тепла пере-
носится в свариваемое изделие. Происходит передача
тепла в глубь холодных слоев; чем дальше от оси шва,
тем меньшую температуру имеет основной металл. При-
чем сначала происходит быстрое нарастание темпера-
туры, затем с меньшей скоростью наступает охлаждение
металла. При удалении от шва максимальные темпера-
туры нагрева основного металла падают, вначале резко,
а затем более плавно. Такая своеобразная термическая
ооработка при сварке вызывает различные структурные
изменения металлов, оказывая серьезное влияние на
свойства металла в околошовных участках.
Поэтому структуру околошовной зоны сварного сое-
динения делят на зоны (рис 50): а) расплавленного ме-
талла; б) неполного расплавления; в) термического
влияния; г) основного металла, не претерпевшего изме-
нений.
Зона неполного расплавления непосредственно при-
легает ко шву и является переходной от наплавленного к
128
основному. В малоуглеродистых сталях она очень труд-
но различима.
Зона термического влияния состоит из отдельных
участков:
а) нагрева с крупным зерном и пониженными механи-
ческими свойствами;
Рис. 50. Строение около-
шовной зоны:,
1 — наплавленный металл;
2 — участок неполного рас-
плавления; 3 — участок пе-
регрева; 4 — участок норма-
лизации; 5 — участок непол-
ной перекристаллизации; 6—
основной металл
I
б) нормализации — характерен мелким зерном и,
следовательно, повышенными механическими свойства-
ми; в) неполной перекристаллизации — участок, в ко-
тором часть зерен находится в измельченном состоянии,
а часть в прежнем состоянии.
Величина и размеры зон термического влияния в зна-
чительной степени зависят от способа сварки, а точнее
от термического цикла, т. е. от силы тока, напряжения,
скорости сварки.
СВАРИВАЕМОСТЬ СТАЛЕЙ
Свариваемость—-это способность металлов образо-
вывать качественное сварное соединение, обладающее
близкими или равными свойствами с основным ме-
таллом.
Под свариваемостью понимают комплекс нескольких
одновременно протекающих процессов, основными из
которых являются: процесс теплового воздействия на ме-
талл в околошовных участках, процесс плавления, ме-
таллургические процессы, кристаллизация металла шва.
На свариваемость стали в основном влияет химиче-
ский состав и в особенности углерод.
Углерод является основой железоуглеродистых
сплавов. Стали с содержанием углерода до 0,25% свари-
129
r.ru
ваются хорошо. Дальнейшее повышение содержания угле-
рода в стали ухудшает свариваемость, вызывает пори-
стость металла шва и трещины как результат закалки
в зоне термического влияния.
Кремния в обычных углеродистых сталях 0,02 —
0,3%, а в специальных 0,8—1,5%. Если его количество
превышает 1,6%, свариваемость ухудшается, увеличи-
вается жидкотекучесть сплавов, металл шва легко окис-
ляется, дает тугоплавкие окислы и шлаковые включения.
Марганец в обычных сталях содержится в преде-
лах 0,3—0,8% и не затрудняет сварку. В специальных
низколегированных сталях содержание марганца дости-
гает 1,8—2,5%. При содержании до 1,6% марганца он
положительно влияет на прочность и пластичность ста-
ли. При увеличении содержания марганец повышает за-
каливаемость стали и может способствовать образованию
трещин.
Хром — легирующий элемент, повышает прочность
стали и склонность ее к закалке. В обычных сталях со-
держится 0,2—0,3%, в хромистых— 12—18%.
Никель вводится в сталь для повышения прочно-
сти, пластичности и измельчения зерна. В обычных ста-
лях содержание его колеблется от 0,2 до 0,3%, в легиро-
ванных от 8 до 35%. Никель не ухудшает свариваемость
стали.
Молибден. Содержание его в стали от 0,15 до
0,8%- Он увеличивает несущую способность стали при
ударных нагрузках и высоких температурах, измельчает
зерно, увеличивает прочность и ударную вязкость. Мо-
либден активно окисляется и выгорает, затрудняет свар-
ку, так как способствует образованию трещин в наплав-
ленном металле и зоне термического влияния.
Ванадия в специальных сталях 0,2—0,8%, в неко-
торых штамповых сталях— 1—1,5%. Сильно окисляется,
способствует увеличению закаливаемости стали, затруд-
няет процесс сварки.
Вольфрам в инструментальных и штамповых ста-
лях находится в пределах от 0,8 до 18%. Резко увеличи-
вает твердость стали и ее работоспособность при высо-
ких температурах (красностойкость), затрудняет про-
цесс сварки ввиду сильного окисления.
Титан, ниобий содержатся в сталях от 0,5 до 1 %.
Они вводятся в нержавеющие и жаропрочные стали для
130
повышения коррозиоустойчивости. При сварке нержавею-
щих сталей типа 18—8 ниобий способствует образованию
горячих трещин.
Меди в сталях от 0,3 до 0,5%. в некоторых сплавах
содержание ее достигает 0,8%. Медь повышает проч-
ность, пластичность, ударную вязкость и стойкость про-
тив коррозии.
Все конструкционные стали по свариваемости услов-
но разделяются на четыре группы: хорошо, удовлетвори-
тельно, ограниченно и плохо свариваемые.
Определение свариваемости стали по содержанию уг-
лерода с учетом суммы содержания других элементов
(марганца, кремния, хрома, никеля и учетверенного ко-
личества молибдена) показано в табл. 30.
Таблица 30
Свариваемость стали в зависимости от отношения суммы
легирующих элементов к содержанию углерода
Сумма элементов Свариваемость-при .содержании углерода, %
хорошая удовлетво- рительная ограниченная плохая
До 1 До 0,25 0,25—0,30 0,30—0,45 Свыше 0,45
1—3 , 0.20 0,20—0,30 0,30—0,40 « 0,40
Свыше з . 0,18 0,18—0,28 0,28—0,38 « 0,38
Классификация свариваемости наиболее распростра-
ненных конструкционных и теплостойких сталей приведе-
на в табл. 31.
В настоящее. время разработано несколько методов
определения свариваемости сталей. Наиболее эффектив-
ными являются технологические пробы или испытания на
свариваемость.
Ниже описывается один из способов определения на
свариваемость.
Из свариваемой стали толщиной 12 мм вырезается
образец размером 130X130 мм. В нем делается выточка
диаметром 80 мм, глубиной 2,4—6 мм (рис. 51). Внутри
выточки по ее диаметру наплавляется валик теми элек-
тродами, которыми будет свариваться сталь в производ-
стве. При более жестких испытаниях наплавляют внутри
131
chipmaker, ru
Таблица 31
Сводные данные о свариваемости сталей
Группа стали по свариваемости Марка стали Условия сварки
Хорошо свари- Ст.1, Ст.2, Ст.З, Ст.4, Сварка возможна в лю-
ваемая 08, 10, 15, 20, 25, БСт.З, БСт.4, МСт.2, МСт.З, МСт.4, 15Г, 15Х, 20ХГ бых температурных ус- ловиях без предвари- тельного подогрева и последующей термооб- работки, при Любых толщинах, конфигура- ции и жесткости кон- струкции В низколегированных сталях при содержании углерода свыше 0,16%, толщине более 25 мм и большой жесткости ре- комендуется предвари- тельный подогрев до 100—150°
Удовлетвори- Ст. 5, БСт. 5, 30, ЗЙ, Сварка возможна толь-
тельно сваривав- 12ХН2, ЗХ, ЗОХМ, ко при положительных
мая 12Х2Н4А, 27СГ температурах (не ниже 5° С). -Для изделий из металла большой тол- щины при жесткой кон- струкции необходим предварительный по- догрев .до температуры 100—150° С
Ограниченно сва- МСт.5, МСт.6, Ст.6, Необходим подогрев до
риваемая Ст. 7, 40, 45, 50, температуры 150—
20ХНЗА, 20ХГС, 40Х, 35СГ, ЗОХГС, ЗОХ 850° С. Желателен вы- сокий отпуск при —650° С. Для изделий с большой жесткостью не- обходим общий нагрев перед сваркой до 200— 450° С. Обязателен вы- сокий отпуск после сварки. Для ответствен- ных изделий рекоменду- ется термическая обра- ботка
Плохо сварива- 55, 60, 65, 70, 80, 85, Необходимы общий наг-
емая 45Г, 50Г, 60Г, ин- струментальные ста- ли, ЗОХНЗА, ЗЗХС, 50ХН рев до 200—'500°, под- держание этой темпера- туры в процессе свар- ки, последующая тер- мообработка соответст- венно марке стали
132
выточки два валика, пересекающихся перпендикулярно.
В процессе сварки образец снаружи охлаждается водой.
Свариваемость определяется по результатам испытаний.
Если сталь хорошо сваривающаяся, то она не дает тре-
щин при любых охлаждениях. Удовлетворительно свари-
вающаяся сталь может дать трещины при охлаждении
Рис. 51. Образец на испытание свариваемости металла
водой и не дает трещин при охлаждении на воздухе. Ог-
раниченно сваривающаяся сталь не дает трещин при подо-
греве ее перед сваркой на 100—150° С. Сталь сваривает-
ся плохо, в обычных условиях возникают трещины, и они
отсутствуют при подогреве перед сваркой до 200—450° С
с последующей термической обработкой.
ЭЛЕКТРОДЫ ДЛЯ ДУГОВОЙ СВАРКИ
Электроды для ручной дуговой сварки разделяют на
две группы: неплавящиеся и плавящиеся. К первой груп-
пе относятся угольные, графитовые и вольфрамовые
электроды, ко второй — электроды, имеющие стержень
из стали, меди, чугуна и различных сплавов.
Сварочная проволока. Плавящийся металлический
электрод для ручной сварки и наплавки стали представ-
ляет собой металлический проволочный стержень, по-
крытый специальной обмазкой.
Для изготовления электродных стержней применяют
калиброванную проволоку, называемую сварочной или
электродной.
ГОСТ 2246—70 предусматривает выпуск проволоки
следующих диаметров: 0,3; 0,5; 0,8; 1,0; 1,2; 1,4; 1,6; 2,0:
2,5; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0; 8,0; 10,0; 12,0 мм. Всего выпускает-
ся 77 марок проволоки, в том числе: низкоуглеродистой—
6 марок, легированной — 30 марок и высоколегирован-
ной— 41 марка.
133
chipmaker.ru
Таблица 32 фосфор, не более о о о о о С> О О О о ю о ю СОСЧСЧСЧ СЮОООС ООО оооо о О О О о О О О О О ООО
СХ<у ч g я о 'Ч'СО СЧ СЧ СЧ СО ООО 000 с о о о о о счсч сч ООО o' o' o’* оооо о о~ о о
алюминий, не более s-3-5-1 1 1 ООО 1 1 1 Ниобий 1,2-1,5
46-70) никель, не более ою ЮЮО О со СЧСЧ СЧ со СО о о о о о О Ю OlQ СЧ СО СЧ о"о о"~ LO 00^0 —< 7—< Г— СЧ 1111 ООО счь-
1я (ГОСТ 22 ский состав, % хром, не более проволока Ю СЧ о О о О '71^’1’104 СЧ о О о О о о сЗ О ч о и ООО 04 04 СЧ ООО проволока 18—20 18,5—20,5 24—26,5 24—26,5
ЕС О сг сЗ И Q К сЗ ЕС V S S к X марганец сч 03 и S о сх о ч Г-< о о о О о о со О О 'sb О О О О ——Г —4 1 1 1 1 1 1 10ЮЮООО СО СО СО СО —< L0 О О О О'— сх к Я «С ЕС ЕС сЗ О сх о о о 7сч 1 1 1 ООО со со — К Й Оооо щ Оооо S3 СЧ СЧ СЧ С4 §1111 СХ QOOO В5 О too о - —ч —ч _
Проволока стал! кремний о « 55 К Не более 0,03 » 0,03 » 0,03 » 0,03 » 0,03 » 0,03 ) S о I 0,60—0,85 0,60—0,90 0,70—0,95 ' г» высоко.) 0,40—1,00 Не более 0,70 0,50—1,00 Не более 0,50
углерод Не более 0,10 » 0,10 » 0,10 » 0,10 » 0,12 » 0,12 | Не более 0,10 » 0,14 0,05—0,11 t Не более 0,08 ' 0,05—0,09 Не более 0,09 » 0,15
. Марка СО СО О0 ОО О о о о о о CQ CQ И CQ rn сц UUUUuU О О сч СО СЧ СО О —< О CQCQ СО UUU СВ 06X19Н9Т СВ07Х19Н10Б СВ 07Х25Н13 СВ 13Х25Н18
Химический состав некоторых марок электродной про-
волоки приведен в табл. 32.
При маркировке сварочной проволоки в основном со-
хранен принцип маркировки сталей. Обозначение свароч-
ной проволоки следующее: 5СВ08ГА. Цифра 5 — обоз-
начает диаметр сварочной проволоки. Буквы СВ — сва-
рочная. Цифра 08 — показывает содержание углерода в
сотых долях процента. Г — марганец в пределах 1%.А—
указывает, что содержание серы и фосфора не более
0,03%.
Проволока' поставляется в мотках весом не более
40 кг углеродистой проволоки и не более 20 кг высоколе-
гированной. Вес катушек с проволокой для использова-
ния в сварочных автоматах и полуавтоматах (ГОСТ
2246—70) 80—100 кг.
Поверхность сварочной проволоки должна быть чис-
той, без окалины, ржавчины, грязи и масла. К каждой
партии проволоки прилагается сертификат, где указы-
вается результат химического анализа стали и результа-
ты механических испытаний.
Классификация электродов. Металлические плавя-
щиеся электроды для сварки и наплавки классифициру-
ются по следующим признакам: 1. По назначению — для
сварки углеродистых, теплоустойчивых, нержавеющих
сталей, чугуна, меди, алюминия для наплавки различных
металлов. 2. По способу изготовления — нанесение по-
крытия опрессовкой, окунанием. 3. По технологическим
свойствам — для сварки в различных пространственных
положениях, для сварки в нижнем положении, для свар-
ки с глубоким проплавлением. 4. По типу покрытия —
руднокислое, фтористо-кальциевое, рутиловое и газоза-
щитное.
ГОСТ 9466—75 делит все электроды для ручной свар-
ки на следующие классы:
а) для сварки углеродистых и легированных конст-
рукционных сталей; б) для сварки легированных тепло-
устойчивых сталей; в) для сварки легированных сталей
с особыми свойствами; г) для наплавки поверхностных
слоев с особыми свойствами.
Для сварки малоуглеродистых и низколегированных
сталей ГОСТ 9467—75 предусматривает 8 типов электро-
дов (Э34, Э42, Э42А, Э46, Э46А, Э50, Э50А, Э55), 7 ти-
пов электродов для сварки легированных сталей повы-
135
chipmaker.ru
Требования к электродам для сварки углеродистых и
выпускаемые
Тип
электрода
по ГОСТ
9467-60
Металлические свой-
ства металла шва для
электродов диаметром
более 2,5 мм
Марки электродов, выпускаемых
стабилизи- рующие рудио-кислые типа Р рутиловые ти- па Т для свар- ки во всех про- странственных гтл TTrtwnUMrrv >
Для сварки малоуглеродистых
Э34 34 — — 30 Меловая А-1, МТ-КЗ — —
Э42 42 18 8 120 ОММ-5, ЦМ-7, ОМУ-1, УНЛ-1, KH3-32
Э42А 42 22 14 180 — — ОЗС-2
Э46 46 18 , 8 180 — — АНО-3, АНО-4, МР-3, МР-1, ОЗС-З РБУ-4
Э46А 46 22 14 180 — — —
Для сварки среднеугл еродистых
Э50 50 16 6 90 — 1— —
Э50А 50 20 13 150 — — —
Э55 55 20 12 120 —- — —
Для сварки низколег ированных
Э60 60 18 10 .— - -
Э70 70 12 6 — _— ь —.
Э85 85 12 5 — — •— —
Э100 100 10 5 —
Э125 125 6 4 — .. .
Э145 145 5 4 — — — —
136
Таблица 33
конструкционных сталей по ГОСТ 9467—75 и марки электродов,
промышленностью
промышленностью с покрытиями
gsg ' sh!*» S « С1,Л'Х> я Е U Л й Sr g О н * к к Ч S ч о etc И Чи с фтористо- кальциевые типа Ф органические типа 0 Область применения
и низколс АНО-1, ИМЕТ-3, ОЗС-З, ЭРС-1 :гированных сталей УОНИ-13/45, СМ-11, БН-48, ЦУ-1, ЦУ-1/45, УП-2/45 ВСН-5, ОЗЦ-1, ВСЦ-1, ВСЦ-2, БСЦ-3 —। Для конструкций неот- ветственного назначения Для конструкций из углеродистых сталей об- щего назначения Для конструкций из уг- леродистых сталей, рабо- тающих в тяжелых усло- виях Для конструкций из уг- леродистых и низколеги- рованных сталей общего назначения
и низколе сталей по УОНИ-13/55, ИМЕТ-3 тированных сталей К-5А УОНИ-13/55, - УОНИ-13/55А, ЦУ-1, ДСК-50, У-340/55, К-5 УОНИ-13/55А, ЦЛ-23А вышенной прочности УОНИ-13/65 К-70, ЛКЗ-70 УОНИ-13/85, У-340/105, к-80, ЦЛ-18, ЦЛ-18МО ЦЛ-18 НИ-ЗМ НИ-3 III III [ 11 1 То же, для конструкций ответственного назначе- ния Для конструкций об- щего назначения Для особо ответствен- ных конструкций Для особо ответствен- ных конструкций, изго- товленных из низколеги- рованных и высокопроч- ных сталей
137
chipmaker.ru
шейной прочности (Э60, Э60А, Э70, Э85, ЭКЮ, Э125,
Э145) и 7 типов электродов для сварки теплоустойчивых
сталей (Э-М, Э-МХ, Э-ХМ, Э-ХМФБ, Э-Х2МФБ и
Э-Х5МФ).
Наиболее распространенные электроды представле-
ны в табл. 33.
Требования к электродам
К металлическим электродам для ручной дуговой
сварки предъявляется целый ряд требований. Основные
из них:
1. Обеспечивать получение наплавленного металла
требуемого химического состава и свойств.
2. Обеспечивать получение плотных беспористых
швов, стойких против образования трещин.
3. Обеспечивать хорошие технологические свойства,
т. е. устойчивое горение дуги во всем диапазоне приме-
няемых режимов, позволять вести сварку в заданном
пространственном положении, обеспечивать легкое отде-
ление шлака, хорошее формирование шва.
4. Обеспечивать высокую производительность свар-
ки, характеризуемую коэффициентом наплавки.
5. Не содержать по возможности в составе покрытия
дорогостоящих и дефицитных материалов.
6. Не оказывать вредного действия на св'арщиков и
вспомогательных рабочих. .
Все эти требования обеспечиваются подбором элект-
родного стержня и покрытия.
ЭЛЕКТРОДНЫЕ ПОКРЫТИЯ (ОБМАЗКА)
На металлический стержень наносят специальные по- ,
крытия. По толщине различают тонкие покрытия, тол-
стые или качественные.
Тонкие покрытия применяют для устойчивости горе-
ния электрической дуги, т. е. ее стабилизации. В качест-
ве материалов применяют минералы или химические сое-
динения, содержащие калий или натрий. Несколько худ-
шими, но более дешевыми стабилизаторами являются
материалы, содержащие кальций, например, мел. Стаби-
лизирующий материал в виде порошка смешивается с
растворенным силикатом натрия (жидким стеклом) и на-
138
носится тонким слоем (0,1—0,3 мм) па электродные
стержни, после чего они просушиваются. Электроды с
тонким покрытием не обеспечивают защиты расплавлен-
ного металла от кислорода и азота воздуха, и швы име-
ют низкие механические свойства. Вследствие этого элек-
троды с тонким покрытием на монтаже не применяются.
Толстые покрытия используют для защиты расплав-
ленного металла сварочной ванны от кислорода и азота
воздуха, для раскисления дегазации и легирования на-
плавленного металла. Покрытия наносятся на электрод-
ные стержни толстым слоем (0,5—1,5 мм на сторону), и
вес их составляет 20—40% от веса стержня. Швы, выпол-
ненные электродами с толстым покрытием, отличаются
высоким качеством, поэтому все электроды, применяе-
мые на монтаже, имеют толстые покрытия.
Компоненты, входящие в состав качественного покры-
тия, по их действию и назначению разделяют на шлако-
образующие, газообразующие, стабилизирующие, рас-
кисляющие, легирующие и связующие.
1. Шлакообразующие — мрамор, гранит, марганцевая
руда, полевой шпат, плавиковый шпат, мел, титановая ру-
да и двуокись титана.
2. Газообразующие — крахмал, пищевая и древесная
мука, бумага, декстрин, мрамор, целлюлоза, извест-
няк и др.
3. Стабилизирующие — мел, поташ, хромат калия или
натрия и др..
4. Раскисляющее — марганец, кремний, алюминий,
уголь, графит. Вводятся в виде ферросплавов или чис-
тых металлов в порошке.
5. Легирующие — ванадий, молибден, марганец, хром,
графит, титан вводятся обычно в виде размолотых ферро-
сплавов.
6. Связующие — декстрин, жидкое стекло, бентонит,
крахмал и др.
Электродные покрытия должны удовлетворять сле-
дующим требованиям: а) обеспечивать стабильность ду-
ги без значительного разбрызгивания металла; б) иметь
температуру плавления ниже температуры плавления
металла (1100—1200°С); в) удельный-вес жидкого шла-
ка должен быть меньше удельного веса жидкого метал-
ла; г) создавать активную защиту расплавленного ме-
талла от кислорода и азота воздуха; д) шлаки должны
139
chipmaker, ru
Таблица 34
Технологические данные некоторых электродов, применяемых для сварки углеродистых и конструкционных сталей
быть газопроницаемыми и не задерживать газы на гра-
нице между металлом и шлаком; е) шлаки должны быть
жидкотекучими и иметь хороший контакт с металлом,
чтобы обеспечить протекание нужных реакций за корот-
кий промежуток времени; ж) состав покрытий должен
обеспечивать санитарно-гигиенические условия труда;
з) прочно держаться на электроде, покрывая его плот-
ным и равномерным слоем, обеспечивая возможность
транспортировки на большие расстояния; и) шлаки
должны быть «короткими», т. е. переходить в узком ин-
тервале температур из жидкого состояния в твердое. Это
необходимо при выполнении сварки во всех пространст-
венных положениях без стекания шлака со шва; к) для
легкого удаления шлаков с поверхности шва после свар-
ки они при затвердевании должны иметь усадку боль-
шую, чем металл; л) состоять из компонентов, не явля-
ющихся остродефицитными.
Технологические свойства электродов для сварки кон-
струкционных сталей приведены в табл. 34, 35.
ТИПЫ ПОКРЫТИЙ ЭЛЕКТРОДОВ
В зависимости от металлургических и технологиче-
ских свойств различают типы покрытий: руднокислые,
рутиловые, фтористокальциевые, органические.
Руднокислые (условное обозначение Р) покры-
тия содержат в своем составе окислы железа и марганца,
способные активно окислять металл. Газовая защита
расплавленного металла обеспечивается разложением
органических веществ, составляющих покрытия. Ме-
талл шва отличается повышенной окисленностью и
приближается к кипящим и успокоенным сталям.
Электроды дают плотный металл швов и позволяют
вести сварку на постоянном (прямая и обратная поляр-
ность) и переменном токе. При сварке жестких узлов
швы склонны к образованию трещин. Применяются эти
электроды для сварки малоуглеродистых сталей во всех
пространственных положениях.
Недостатками этих электродов являются: повышен-
ное разбрызгивание металла, при сварке выделяется
большое количество аэрозоля (дыма), в котором содер-
жится много окислов марганца, вредных для здоровья
сварщиков.
141
chipmaker.ru
Механические свойства, химический состав наплавленного
Механические свойства при 20°, не менее Химический
Тип электродов временное сопротивление разрыву, кгс/мм3 относительное удлинение, % ударная вязкость, кгсм/см2 углерод кремний марганец
Э-М 50 18 8 0,08—0,12 0,35 0,4-0,8
Э-МХ 50 18 8 0,06—0,12 0,35 0,4-0,8
э-хм 50 16 8 0,06—0,12 0,15—0,35 0,5-0,9
Э-ХМФ 50 16 8 0,08—0,13 0,15—0,45 0,5-0,9
'Э-ХМФБ 55 14 6 0,08—0,13 0,15—0,45 0,5-0,9
Э-Х2МФБ 55 14 6 0,08—0,13 0,15—0,45 0,5-0,9
Э-Х5МФ 55 14 6 0,08—0,13 0,15—0,35 0,5-0,9
Примечание. Для электродов Э-М и Э-МХ содержание серы и фос
К группе с руднокислым покрытием относятся элек-
троды 0ММ5 и ЦМ-7.
Состав покрытия электродов ЦМ-7, %
Шлакообразующие вещества — гематит (же-
лезная руда)...........................33
Гранит...................................32
Ферромарганец (раскислитель).............30
Крахмал (газообразующее вещество) ... 5
Их не рекомендуется применять для сварки сталей с
повышенным содержанием серы и углерода.
Рутиловые (условное обозначение Т) покрытия
содержат значительное количество двуокиси титана в ви-
де рутила. Газовая защита обеспечивается разложением
142
Таблица 35
металла и марки электродов для сварки теплоустойчивых сталей
состав, % Марки электродов, выпускае- мые про- мышлен- ностью Для сварки каких сталей рекомен- дуется
хром молибден ванадий ниобий
— 0,40—0,65 — — ЦЛ-6, ЦУ-2м 15М, 20М
0,3-0,6 0,40—0,65 — —- ЦУ-2ХМ 12МХ
0,7-1,0 0,40—0,65 — ЦЛ-14, ' ЦЛ-30 15ХМ, 20ХМ, 20ХМ-Л, ЗОХМ, 34 ХМ
0,8-1,2 0,40—0,7 0,10-0,35 — ЦЛ-20, ЦЛ-20А, ЦЛ-20Б 12Х1МФ, 20ХМФ-Л, 20ХМФ
1,0—1,4 0,7—1,0 0,15-0,35 0,10-0,25 ЦЛ-27, ЦЛ27А ЦЛ-27Б 15Х1МФ-Л 12Х1М1Ф, 15Х1М1Ф
2,4-3,0 0,7—1,0 0,20-0,45 0,35-0,65 ЦЛ-26М 12Х2МФБ, ЭИ-531
1,5-5,0 0,40—0,65 0,10-0,25 — ЦЛ-16, ЦЛ-17 15Х5МФА, Х5М
фора не более 0,05% каждого, для остальных типов не более 0,04.
органических составляющих и карбонатов. Электроды с
рутиловым покрытием дают плотный шов, стабильное го-
рение дуги, легкое отделение шлака, хорошее формиро-
вание шва, минимальное разбрызгивание и незначитель-
ное выделение вредных газов. Наплавленный металл
меньше насыщен кислородом и азотом, благодаря чему
рутиловые покрытия могут быть использованы для высо-
копроизводительных электродов. В этом случае в состав
покрытия вводят железный порошок до 50% от веса
стержня. Расплавляясь при плавлении покрытий, поро-
шок переходит в ванну и увеличивает количество наплав-
ленного металла. К рутиловым относятся электроды
АНО-1, ОЗС-З, предназначенные только для сварки в
143
chipmaker.ru
нижнем положении (с железным порошком в покрытии).
Рутиловые электроды МР-3 предназначены для сварки во
всех пространственных положениях ответственных кон-
струкций на постоянном и переменном токе.
Состав покрытия МР-3, %
Шлакообразующие вещества:
Рутил............................ 50
Тальк........................ 10
Мрамор . ... ... 18
Каолин........................ 5
Ферромарганег (раскислитель) 15,5
Целлюлоза ЭЦ (газообразую-
щее) ........................ 1,5
Жидкое стекло.............20—22
(к сухой
смеси)
Механические свойства металла шва: временное соп-
ротивление разрыву—46—51 кг/мм2, ударная вязкость—
13—20 кгсм/см2, относительное удлинение—18—31%.
Угол загиба —180°.
Фтористокальциевые покрытия (условное
обозначение Ф). В основе этих покрытий фтористый
кальций (плавиковый шпат) и карбонаты кальция (мра-
мор, мел). Газовая защита обеспечивается разложением
карбонатов. Шлаки имеют основной характер. Фтористо-
кальциевые покрытия иногда называются бескислород-
ными. Они обеспечивают легирование металла шва в ши-
роких пределах, дают наплавленный металл с высокими
прочностными свойствами и высокой ударной вязкостью,
обеспечивают надежную работу конструкции при t до 70°.
Сварка обычно ведется постоянным током обратной
полярности, короткой дугой, козырек покрытия должен
быть опущен в ванну шлака, свариваемые кромки долж-
ны быть тщательно очищены от грязи, окалины, ржавчи-
ны. Желательно производить сварку уширенными шва-
ми, чтобы дольше выдерживать ванну в жидком состоя-
нии. Перед сваркой электроды просушиваются до удале-
ния влаги, способствующей появлению пористости. Пред-
ставителями этой группы являются электроды УОНИ
13/55.
Состав покрытия УОНИ 13/55, %
Шлакообразующие и газообразующие вещества:
Мрамор..............................54
Плавиковый шпат.....................15
Кварцевый песок.......................9
144
Раскислители и легирующие вещества
Ферросилиций........................5
Ферромарганец.......................5
Ферротитан..........................15
Жидкое стекло берут в количестве 30 вес. частей на
100 частей покрытия.
Механические свойства металла шва: временное соп-
ротивление разрывам—50—55 кгс/мм2, относительное уд-
линение— 25—28%, ударная вязкость—18—25кгсм/см2.
Применяется для сварки ответственных конструкций и
трубопроводов, в особенности больших толщин.
Органические покрытия (условное обозначе-
ние 0). В их состав входит до 60% различных органиче-
ских соединений, которые, сгорая в дуге, образуют угле-
кислоту, водород и другие вещества. Эти покрытия обра-
зуют на шве тонкий шлак, удобны для монтажных работ,
когда приходится производить сварку во всех простран-
ственных положениях на постоянном и переменном токах.
Дают небольшое разбрызгивание металла. Относятся к
типу Э42-50. Представителями этих типов электродов,
являются электроды марки ВСЦ-1, ВСЦ-2, ВСЦ-3,
ВСП-Б. Покрытие электродов ВСП-Б изготовляется на ба-
келитовом лаке и обладает высокой влагоустойчивостью.
Применяется для сварки металлоконструкций и труб.
Обозначение электродов производится по марке, ти-
пу, диаметру стержня, по типу покрытия и ГОСТу. На-
пример, МР-3-Э46-4-Т ГОСТ 9467—75; Расшифровывает-
ся так: МР-3 — марка, Э46 — тип электрода; 4 — диаметр
электрода в мм;,Т — рутиловый тип покрытия.
Нормальная длина электродов для 0 2 мм — 250 —
350 мм, для 0 4 и выше — 450 мм. Электроды поставля-
ются в ящиках из сухой древесины или картона, упако-
ванные в водонепроницаемую бумагу. Вес пачки до 3 кг
при 0 3 мм и 5—10 кг свыше 0 3 мм. На каждой пачке
ярлык с указанием марки, типа, диаметра, номера пар-
тии, ГОСТа и технологической рекомендацией.
СВАРНЫЕ ШВЫ И СОЕДИНЕНИЯ
Сварные швы. Все сварные швы делятся по сле-
дующим признакам (рис. 52):
1) расположению в пространстве; 2) степени усиле-
ния; 3) по отношению к действующим усилиям; 4) типу
145
chipmaker.ru
соединений; 5) протяженности; 6) числу слоев; 7) уча-
стию в работе сварного соединения; 8) прочности и плот-
ности. ’
По расположению в пространстве швы делятся на
нижние, вертикальные, горизонтальные, потолочные
(рис. 58а). Границы разделения положений приведены на
рис. 586. Наиболее простым для выполнения является
нижний шов и наиболее трудным — потолочный. Сварка
вертикальных и горизонтальных швов несколько слож-
нее, чем сварка в нижнем положении.
По степени усиления швы делятся на усиленные, нор-
мальные и ослабленные (рис. 58в). Широкое распростра-
нение получили нормальные швы. Швы с большим уси-
лением ведут к лишнему расходу электродов, способст-
вуют концентрации напряжений и отрицательно влияют
на работоспособность сварного соединения. Величина
нормального усиления шва, выполненного качественным
электродом,— 0,5—3 мм, в вертикальном и потолочном по-
ложении может допускаться до 5 мм. Ослабленные швы
применяются в менее ответственных конструкциях.
По отношению к действующим усилиям — косые и
комбинированные (рис. 52г). Лобовой шов — когда ось
шва перпендикулярна к действующим усилиям. Фланго-
вый шов направлен параллельно действующим усили-
ям. Косой направлен под углом к действующим усили-
ям. Комбинированный шов состоит из лобовых, флан-
говых, косых.
По типу соединения швы делятся на стыковые и угло-
вые (рис. 526). Стыковые швы применяются при соеди-
нении в стык. Угловые — при соединении угловых, тавро-
вых, нахлесточных швов.
По протяженности делятся на непрерывные или сплош-
ные и прерывистые. Прерывистые швы, в свою очередь,
могут быть цепными и шахматными (рис. 52з).
Швы однослойные и многослойные (рис. 52е). Одно-
слойный шов выполняется в один проход, а многослой-
ный в несколько проходов. Многослойная сварка приме-
няется обычно при деталях с большой толщиной или вы-
зывается технологическими особенностями.
По участию в работе сварного соединения швы делят-
ся на рабочие и связующие (рис. 52ж). Рабочие швы вос-
принимают полностью усилие, действующее на сварное
соединение. Связующие швы служат для соединения эле-
146
6*
chipmaker.ru
ментов и почти не рассчитываются на воздействие усилия.
По прочности и плотности швы делятся на прочные и
прочно-плотные. Прочный шов должен обладать соответ-
ствующей прочностью и может не удовлетворять услови-
ям герметичности. Прочно-плотный шов помимо прочно-
сти должен обладать и хорошей герметичностью, т. е. не-
проницаемостью для газов и жидкостей.
Рис. 53. Виды сварных соединений:
а — стыковые; б — с отбортовкой кромок; в — внахлестку; г — с на-
кладками; д — угловые; е — тавровые; ж — торцевые; з — прорез-
ные; и — пробочные
При изготовлении сварных конструкций помимо свар-
ных швов применяются прихватки, которые представ-
ляют собой короткие швы 20—40 мм, служащие для
скрепления свариваемых элементов при сборке. Длина и
число прихваток выбираются исходя из технологических
и конструктивных соображений.
Сварным соединением называется неразъемное сое-
динение, выполненное сваркой. Они бывают нескольких
видов: стыковые, с отбортовкой кромок, внахлестку, с на-
кладками, угловые, тавровые, торцевые, прорезные, про-
точные или электрозаклепочные.
Стыковые соединения (рис. 53д)—сварные соедине-
ния двух элементов, расположенных в одной плоскости
148
или одной поверхности. Стыковые швы просты, экономич-
ны, дают наименьшую деформацию изделий.
Соединения с отбортовкой кромок (рис. 536) применя-
ются при сварке малых толщин (до 3 мм). Эти швы мо-
гут выполняться без присадочного материала угольным
электродом, или газовой сваркой, или методом оплавле-
ния кромок ручной дуговой сваркой металлическим элек-
тродом.
Соединения нахлесточные (рис. 53е)—сварные сое-
динения, в которых свариваемые элементы расположены
параллельно и перекрывают друг друга. Они не эконо-
мичны (большой расход металла, электродов) по сравне-
нию со стыковыми швами, поэтому применяются редко.
Соединение с накладками (рис. 53г). Это разновид-
ность соединения внахлестку. Имеет пониженную проч-
ность, особенно при динамических нагрузках. Соединение
не экономично, применяется очень редко. Основное при-
менение"— при ремонте старых конструкций.
Угловые соединения (рис. 536) — сварные соединения
двух элементов, расположенных под прямым углом и сва-
ренных в месте примыкания их краев. Они довольно рас-
пространенные. Могут выполняться с разделкой и без
разделки кромок. В большинстве случаев угловые сое-
динения применяются в качестве соединительных.
Тавровые соединения — сварные соединения, в кото-
рых к боковой поверхности одного элемента примыкает
под углом и приварен торцом другой элемент (рис. 53е).
Тавровые соединения также применяются очень ши-
роко. Обладают большой прочностью, сварка может про-
изводиться как с одной, так и с двух сторон, с разделкой
или без разделки кромок.
Торцевые соединения (рис. 53ж). Листы соединяют
своими поверхностями и свариваются по смежным тор-
цам. Соединения могут быть с разделкой и без разделки
кромок.
Прорезные соединения (рис. 53з) применяются тогда,
когда расчетная длина шва внахлестку не обеспечивает
достаточной прочности, а размер элемента увеличить
нельзя. Прорези могут быть открытыми и закрытыми,
наиболее рациональны открытые.
Недостатком этих соединений является то, что в ре-
зультате прорези частично ослабляется сечение привари-
ваемого изделия.
149
chipmaker.ru
Пробочные или электрозаклепочные (рис. 53ы) соеди-
нения осуществляются путем заплавления отверстий в
одной или двух свариваемых деталях. Соединения полу-
чаются прочные, но неплотные. В некоторых случаях от-
верстия просверливаются в обеих свариваемых деталях.
При малых толщинах обычно сварку ведут проплавлени-
ем, так как верхний лист вначале как бы прожигается и
при этом проваривается нижний лист, который сварива-
ется с верхним.
ПОДГОТОВКА КРОМОК
СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
При изготовлении и монтаже металлоконструкций и
трубопроводов, кроме сварки одинаковых толщин, очень
часто приходится сваривать металл разной толщины.
Для получения качественного соединения необходимо
в обоих случаях перед сваркой тщательно подготовить
кромки свариваемого
металла. Вид подготов-
ки кромок зависит в
основном от толщины
свариваемых деталей,
конструктивных особен-
ностей, от способа и
технологических осо-
бенностей сварки. Ос-
новными элементами
подготовки кромок яв-
ляются: угол раскры-
Рис. 54. Элементы подготовки кромок:
а — при одинаковых толщинах; б при
разных толщинах
тия или скоса, при-
тупление и отбортовка
(рис. 54а). Угол рас-
крытия необходим для
провара по всему сече-
нию свариваемых дета-
лей. Притупление пред-
отвращает прожог де-
талей в нижней части разделки. При сварке деталей с
подкладкой притупление не делается. Зазор оставляется
при сборке конструкций. Он способствует хорошему про-
вару корня шва. Размеры элементов подготовки кромок
при сварке одинаковых толщин приведены в табл. 36.
150
Если при сварке в стык разность толщин Si—-S не
превышает 3—7 мм, где S-—толщина тонкого листа,
Si—толщина толстого листа, то подготовку кромок ве-
дут по табл. 36. Если разность свариваемых толщин Si—
S превышает 7 мм, то на толстом листе делается скос с
одной или двух сторон длиной L=5(Si—S) (рис. 546).
Для того, чтобы кромки свариваемых листов имели
одинаковые размеры, смещение свариваемых кромок от-
носительно друг друга допускается до 10% толщины ме-
талла. В особо ответственных конструкциях и трубопро-
водах смещение кромок допускается 10% толщины сва-
риваемого изделия, но не более 3 мм.
Подготовка кромок под сварку выполняется механи-
ческой и газовой резкой. Наибольшая точность обработ-
ки кромок обеспечивается механическим способом (на
кромкострогальных станках). В монтажных условиях в
настоящее время разделку производят ручной газовой
резкой. Легированные стали, цветные металлы и их спла-
вы в монтажных условиях обрабатывают воздушно-дуго-
вой и плазменной резкой.
СБОРКА конструкции
ПОД СВАРКУ
До производства сварочных работ производят сборку
конструкции. Обычно ведут ее по рабочим чертежам или
эскизам. Качество сборки предопределяет качество свар-
ной конструкции, так как при сборке должны учитываться
и по возможности предотвращаться сварочные деформа-
ции. Поэтому сборка является весьма ответственной опе-
рацией в общем технологическом процессе изготовления
сварных конструкций и должна проводиться в соответ-
ствии с технологией изготовления и техническими усло-
виями.
Особое внимание при сборке необходимо обращать на
зазоры между свариваемыми изделиями и смещение кро-
мок относительно друг друга. Зазоры и смещения долж-
ны оговариваться в технических условиях на изделие.
Как правило, сборка осуществляется с помощью прихва-
ток. Места расположения прихваток, их длина и количе-
ство указываются в технологии. Выполнение прихваток
должно производиться теми же электродами, какими
будут вести сварку.
151
Таблица 36
Основные типы и конструктивные элементы швов сварных соединений
Характер
выполнения
Услов-
ные
обоз-
начения
Конструктивные элементы
Размеры, мм
1 кромок свариваемых
деталей
шва сварного
соединения
Односто-
ронний, без
- скоса кро-
ьо мок
С2
s=s. b, h 1 г
1-1,5 0±0,5 б±2 1±0,5
2 1± 1,0 63 1,5±1,0
3
2±1,0
4 р+1,0 —0,5
5-6 9±|
Двусторон-
ний, с сим-
метричны-
ми скоса-
ми одной
кромки
С 11
Двусторон-
ний сим-
метричный,
со скосами
двух кро-
мок
С 21
Сваривают в вертикальном и пото-
лочном положении на толщине бо-
лее 3 мм
12-14 5-6 18 —
20-22 9—10 22 —
28-30 13-14 28 —
432- 34 15-16 32 О.5±о2,5
1 40—42 19—20 38 0>5^,5
60 29 50
12-14 5-6 15 —
16-5-18 7-8 18 0,5±^
24-26 11-12 24
32-34 15-16 28 —
40-42 19-20 32 o.5io:s_
48—50 23-24 36 —
60 29 42 1 -
Характер выполнения Условные обозначен. Конструктивные элементы
кромок свариваемых деталей шва сварного соединения
Двусто-
ронний,
со скосом
двух кро-
мок
С 18
Уеловые соединения
Двусто-
• ронний,
без скоса
кромок
У5
Двусто-
ронний,
со скосом
— двух кро-
gj мок
У 10
Продолжение табл. 36
Размеры, мм
S=S, c=b 1, не более Ч
3-4 6-8 1±1 10 14 8±2
14-16 2±* 24_ ю+| 0.5±$
18-20 30
30-5-32 44 12±j
38—40 54
42-44 58
50 66
S Sj не менее ш. К
2-ьЗО 0,75 0,55—S 0,55—S
S S1} не менее Z,, не 1 более
12-14 0,7 S 22
16-18 28
20-5-22 32
24-26 36
28-30 42
32—34 46
36-38 52
40-42 56
44-46 60
48-50 64
Продолжение табл. 36
От
о
Тавровые соединения
Характер
выполне-
ния шва,
форма
кромок
Конструктивные элементы
м
о
S
Я О
§ §
я ~
аз
§ S
о °
5 m
5 д>
О <о
кромок свариваемых шва сварного
деталей соединения
Размеры, мм
S Si, не менее 1 t b К
2,0—2,5 0,7S 20-25 40-79 0+1 3+2
3,0—4,5 0+2
4+2
5,0-6,0
5±1
7,0—9,0
6±?
10,0—15,0
16,0—21,0 0+з 7±2
22,0—30,0
8±2
Размеры К, I и f относятся к нерасчетным швам
2,0—2,5 0,75 ,20—25 40-79 0+1 3+2
3,0—4,5 40—45 80-99 0+2 0+з
5,0-6,0 4±?
7,0—9,0 5±?
10,0—15,0 50—60 100-200 6±i
16,0—21,0 7±2
22,0—30,0 8+2
Размеры К, 1 и t относятся к нерасчетным швам.
При расчетных швах К, при проектировании 1 и t устанавливаются
сл 00 Продолжение табл. 36
Характер выполне- ния шва, форма кромок Условное обозначе- ние шва Конструктивные элементы Размеры, мм
кромок свариваемых деталей шва сварного соединения S Sj, не менее s=h /, не более g
‘симметричными ромки 12—16 4-5 16 з±з
18-22 6—7 20
24—28 8-9 22 5i3
30—34 10—11 26
.5 36-40 12—13 28 6±3
42-46 14—15 30
chipmaker.ru
Двусторонний, скосами «5 ш 00—04 20—21 40
66-70 22—23 42 11 ±3
72-76 24-25 46
78-82 26—27 48
84—88 28—29 52 13±3
90-92 30—31 54
94-98 32—33 58
100 33 60
Продолжение табл. 36
Соединения внахлестку
Характер выполнения шва, форма кромок Условные обозначе- ния Конструктивные элементы Размеры
кромок свариваемых деталей шва сварного соединения S S1 к ь
2—5 s s+b 0+1
6-4-60 0+2
Размеры I и t устанавливают-
ся при проектировании
S S. ь к b
не менее
2—5 S 2(S-} SJ S+b 0+1
6-60 0+2
chipmaker.ru
В особенности необходимо это соблюдать при сборке
металлоконструкций и трубопроводов на монтаже.
Сбо,рку деталей, узлов и конструкций под сварку осу-
ществляют по разметке на стеллажах и с применением
сборочно-сварочных приспособлений. Последние обеспе-
чивают большую точность, чем разметка. В монтажных
условиях чаще всего сборку ведут по разметке ввиду ра-
зовой продукции, поэтому для одной детали или узла
неэкономично изготовлять специальное приспособление и
шаблоны.
Все сборочно-сварочные приспособления разделяют-
ся на две группы — универсальные и специальные. К уни-
версальным относятся: сборочно-сварочные стеллажи,
плиты, роликовые передвижные стеллажи, манипуля-
торы, поворотные стенды, цепные кантователи, скобы
с клиньями, стяжки, винтовые распорки, упоры-фиксато-
ры и т. п.
К специальным относятся такие приспособления, ко-
торые применяются при сборке и сварке однотипных уз-
лов. Используются в массовом производстве. Основные
сборочно-сварочные приспособления и области их приме-
нения приведены в табл. 37.
ТЕХНИКА РУЧНОЙ ДУГОВОЙ СВАРКИ
СТАЛЕЙ
Для получения сварочного соединения высокого каче-
ства сварщик должен:
1) правильно отрегулировать величину сварочного
тока в зависимости от диаметра и марки электрода, по-
ложение сварки (нижнее, вертикальное, потолочное) и
толщины свариваемого металла;
2) поддерживать в процессе сварки возможно корот-
кую дугу;
3) избегать отрывов дуги до расплавления всего элек-
трода и хорошо проваривать кратеры после обрыва дуги;
4) выдерживать правильную и постоянную скорость
движения электрода по всем трем направлениям;
5) наплавлять шов только по тщательно подготовлен-
ной, хорошо очищенной поверхности свариваемого ме-
талла.
160
Таблица 37
Основные сборочно-сварочные приспособления
Тип поворотного
п риспособления
Эскиз
Область приме-
нения
Роликовые опо-
ры:
а — приводные,
б — ручные, ста-
ционарные, пере-
движные
Сборка и сварка про-
дольных и кольцевых
швов в различных ци-
линдрических изделиях
(сосуды, котлы, трубы
большого диаметра)
Сборка и сварка раз-
личных деталей в ма-
шиностроении, бараба-
нов небольшой длины
и других сложных из-
делий весом до 12 т
Т елескоп ический
стенд
Для сварки труб в
плети
Поворотные
стенды: ручные и
механические
Возможен поворот ус-
тановки на любой угол
Цепные кантова-
тели
Манипуляторы:
° — ручные, б —
механические
Сборка н сварка раз-
личных балок и других
громоздких и длинных
изделий нецилйндри-
ческого сечения
Сборка и сварка мел-
ких и средних изделий;
применение манипуля-
торов особенно целесо-
образно в условиях
массового производства
161
I chipmaker.ru
Продолжение табл. 37
Тип поворотного
приспособления
Эскиз
Область применения
Стяжки винтовые
и ручные для
сближения кро-
мок
Кольцо стяжное
с ручным зажи-
мом на болтах
Хомут с гибкой
стальной лентой
и эксцентриком
Распорно-стяж-
ное винтовое уст-
ройство
Крюк с ломом —
ручное устрой-
ство для подтя-
гивания различ-
ных элементов
конструкций
Скоба клиновая
Скоба пружинная
Сборка и сварка лис-
товых конструкций (ци-
линдров, резервуаров)
и плоскостных кон-
струкций из листового
и профильного металла
Сборка и сварка обе-
чаек, труб большого
диаметра, цилиндров.
Удобно применять сов-
местно с внутренним рас-
пором
Сборка и сварка про-
дольных швов обечаек
из металла малой тол-
щины. Удобен как бы-
стродействующее при-
способление для мас-
совых работ
Для сборки крупных
деталей сварных конст-
рукций^— мостов, 'Стен-
дов, балок
Монтажная сборка
крупных листовых кон-
струкций и резервуаров
Сборка листового й
профильного материала
Сборка различных из-
делий из тонкого ме-
талла
162
Продолжение табл. 37
Наименование
Эскиз
Область применения
Струбцина винто-
вая откидная
Угольники стяж-
ные, прихватыва-
емые болтами
Скоба, привари-
ваемая к собира-
емым изделиям
Скоба с ломиком
Скоба упориаи
винтовая
Сборка различных де-
талей, стяжка и креп-
ление различных на-
кладок
Сборка стыковых со-
единений, фиксация за-
зоров, стяжка листов
Фиксация зазоров при
сборке толстостенных
изделий для электро-
шлаковой сварки
Сборка различных ли-
стовых конструкций
из тонкого металла
Фиксация отдельных
элементов конструкции
Упор односторон-
ний винтовой
Сборка различных про-
филей и решетчатых
конструкций
163
Chipmaker.ru
I chlpmaker.ru
Продолжение табл. 37
Наименование Эскиз Область применения
Распор винтовой
Сборка толстостенных
сосудов, обечаек кот-
лов, плоскостных и
пространственных из-
делий
Резьба левая-
Распор клиновой
Универсальный
клиновой зажим
с планкой, фикси-
рующей зазор
Сборка различных де-
талей сварочных изде-
лий
Сборка и сварка раз-
личных конструкций
при стыковых соедине-
ниях. Широко приме-
няют при сборке кау-
перов, доменных кожу-
хов и другого обору-
дования
Режимы дуговой сварки
Под режимом сварки понимается совокупность основ-
ных характеристик сварочного процесса, обеспечиваю-
щих получение сварного шва заданных размеров и форм.
Основными характеристиками являются: диаметр элек-
трода, сила тока, напряжение, скорость перемещения
электрода вдоль свариваемых кромок, род тока, поляр-
ность.
Диаметр электрода выбирают в зависимости от тол-
щины свариваемых изделий. Рекомендуемые значения
приведены в табл. 38.
При сварке многослойных швов первый слой для обес-
печения хорошего провара должен выполняться электро-
дом диаметром 3—4 мм.
После выбора диаметра электрода определяют силу
сварочного тока по эмпирической формуле:
164
1СВ = (354-60) d3JI,
где 1Св — величина сварочного тока;
(1ал—диаметр электрода, мм.
Коэффициент 35 при диаметрах электрода 2—3 мм.
Таблица 38
Рекомендуемые диаметры электродов в зависимости
от толщины металла
Толщина свариваемых
деталей, мм 1,5—3 4—5 6—8
Рекомендуемый диа-
метр электрода, мм 1,6—3 3—4 4—5
9—12 13—25
5—6 6-10
Рис. 55. Влияние тока на форму шва
От силы тока зависят форма шва и глубина проплав-
ления в основном металле.’ На рис. 55 показан разрез ва-
ликов, наплавленных при разных токах:
а) при правильно выбранном токе края валика плав-
но сливаются с основным металлом и имеют достаточную
глубину проплавления;
б) при слишком малом токе основной металл недо-
статочно прогрет, и электродный металл сплавился толь-
ко посередине валика, и то на небольшую величину. Края
валика имеют закругленную форму с резким переходом
на основной металл. Такой шов непрочен;
в) вследствие большого тока при наплавке валика
сварной шов не заполнен металлом полностью, у краев
валика образовались углубления, так называемые под-
резы, которые уменьшают толщину основного металла и
понижают прочность конструкции. Напряжение дуги
при ручной дуговой сварке изменяется в узких пределах
и поэтому существенного влияния на провар не оказыва-
ет. При увеличении напряжения ширина шва увеличива-
ется и уменьшается при его понижении. Нормальная ши-
рина шва находится в пределах 2—3 диаметров приме-
няемого электрода.
165
chipmaker.ru
Скорость передвижения электрода (ско-
рость сварки) определяется с учетом необходимости по-
лучения слоя наплавленного металла, имеющего опреде-
ленную площадь поперечного сечения. При слишком мед-
ленном перемещении электрода образуется большое
количество жидкого металла, который затекает перед ду-
гой, препятствует воздействию ее, вызывает непровар
корня шва и неудовлетворительное его формирование.
Быстрое ведение электрода также может вызывать
непровар из-за недостаточного количества тепла и полу-
чение слоя наплавленного металла малого сечения, в ко-
тором при охлаждении могут образовываться трещины.
Рис. 56. Сварка в нижнем положении:
а — движение электрода; б — перемещение электрода при сварке «к себе»,
в — перемещение электрода при сварке «от себя»
При сварке на постоянном токе необходимо учиты-
вать его полярность. Ток обратной полярности
применяется приз ,
а) сварке тонколистового металла (во избежание
прожога);
б) сварке с применением электродов с тугоплавкими
покрытиями;
в) сварке сталей, особенно легированных, чувстви-
тельных к перегреву;
г) наплавке угольной дугой для повышения твердости
и сварке алюминия.
Движение электрода. Сварку можно вести
двумя способами: с уклоном электрода вдоль шва углом
вперед («к себе») или назад («от себя») по отношению
к направлению сварки. В обоих случаях движение элек-
трода происходит в трех направлениях (рис. 56).
166
Первое направление — к дуге
по оси электрода. Скорость пода-
чи в этом случае зависит от ско-
рости плавления электрода. Если
подавать его медленнее, чем он
плавится, то длина дуги будет
увеличиваться и может произой-
ти ее разрыв, т. е. дуга погаснет.
При быстрой подаче электрода
произойдет замыкание его со сва-
риваемым металлом. Электрод
«замерзает», приваривается, и его
приходится отрывать от шва.
Второе направление — вдоль
шва. От скорости движения элек-
трода в этом направлении зави-
сит качество свариваемого шва.
При быстром движении возможен
непровар, при медленном — ши-
рокий усиленный шов, что умень-
шает производительность и ведет
к перегреву металла. При пере-
мещении электрода вдоль шва без
поперечных движений с правиль-
но выбранными режимами свар-
ки ширина шва будет на 1—2 мм
больше диаметра электрода. Этот
шов называется ниточным.
Третье направление движения
электрода — поперек шва (коле-
бательное) — позволяет получить
шов любой ширины. На рис. 57
Рис. 57. Схема перемеще-
ния конца электрода
при ручной сварке
показаны одиннадцать видов ко-
лебательных движений электро-
да, применяемых в различных
пространствах и для различных
сварных соединений.
Сварка стыковых швов производится со скосом и без
скоса кромок, а также с одной или двух сторон. При
сварке стыковых швов тонких листов применяются под-
кладки (съемные или отстающие). В этом случае свар-
щик работает более уверенно, не боится прожогов.
Сварка в стык со скосом кромок при толщине 6—
167
I chipmaker.ru
8 мм производится в один слой. Шов должен иметь усиле-
ние до 2 мм. Дугу следует зажечь в точке а на краю ско-
са и затем, спустившись вниз, начать проплавление корня
шва (рис. 58). При сварке в нижнем положении коле-
бательное движение электрода рекомен-
дуется проводить, как показано на рис. 57
(1, 2, 3, 4).
При многослойном заполнении швов
необходимо хорошо очищать каждый
слой от шлака и брызг. После заполне-
ния разделки шва с обратной стороны в
корне шва вырубается зубилом неболь-
шая канавка, которая проваривается
тонким швом. На монтаже чаще -всего
доступа с обратной стороны изделия нет,
в этом случае необходимо тщательно пер-
Рис. 58. Движе-
ние электрода
при сварке в
стык со скосом
кромок
вым слоем проваривать корень шва.
Сварка угловых швов ведется с разделкой кромок и
без нее, однослойная и многослойная. Однослойная свар-
ка применяется для швов с катетом до 8 мм.
При .сварке многослойного углового шва сначала на-
кладывают узкий ниточный валик электродом 3—4 мм
Рис. 59. Сварка угловых швов:
а — наклон электрода: б — место зажигания; в — шов в «лодочку»;
/ — электрод; 2 — изделие
для обеспечения провара корня шва (рис. 59). Для пре-
дупреждения непровара нижнего листа дугу зажигают
на нижнем листе в точке а (рис. 596) и электрод держат
под углом 45° к поверхности листов, слегка наклоняя его
в процессе сварки то к одной, то к другой плоскости
(рис. 59а). При сварке угловых швов жидкий металл сте-
кает на нижнюю плоскость, поэтому сварку лучше вести
в нижнем положении в «лодочку» (рис. 59в). Движения
168
электродов при сварке этих швов рекомендуется произ-
водить методами, показанными на рис. 57:
2, 3, 8, 9— при сварке без разделки кромок;
4, 5, 6, 8 — при сварке односторонних тавровых швов
с разделкой кромок;
3, 5, 6, 7 — при сварке внахлестку.
Сварка нижних
и вертикальных швов
Сварка швов в нижнем положении легка и удобна
вследствие того, что расплавленный металл с электрода
под действием силы тяжести переходит в шов сверху
вниз. Все выше рассмотренные режимы относятся к
сварке в нижнем положении.
Сварка вертикальных швов несколько затруднена по
сравнению с нижними, так как при вертикальной сварке
расплавленный металл под действием силы тяжести стре-
мится вытечь из кратера. Поэтому вертикальная сварка
выполняется возможно короткой дугой, и при этом не-
обходимо отводить электрод вверх или в сторону от кра-
тера, при отводе наплавленный металл затвердевает,
образуя полочку для удерживания следующей капли.
Силу тока при сварке вертикальных швов принимают
на 10—15% меньше, чем при сварке в нижнем поло-
жении.
Сварку вертикальных швов можно производить двумя
способами: снизу вверх и сверху вниз (рис. 60). Чаще
всего вертикальные швы выполняются снизу вверх. Спо-
соб же сварки сверху вниз значительно труднее его, так
как ухудшает провар и может применяться там, где нуж-
но его уменьшить (при сварке тонких листов).
Рекомендуемые движения электродов при вертикаль-
ной сварке (рис. 57): сверху вниз — 1,4,11, снизу вверх —
1, 3, 9, 10.
Сварка вертикальных швов труднее, чем горизонталь-
ных. Чаще всего в горизонтальном положении (на вер-
тикальной плоскости) приходится сваривать стыковые
швы. Сварка горизонтальных угловых швов ничем не
отличается от нижней сварки.
При сварке в стык горизонтальных швов (рис. 61)
подготовка кромок делается большей частью только с
одним скосом верхней кромки. Дуга возбуждается на
169
chipmaker.ru
нижней горизонтальной кромке, затем перемещается на
скошенную. При многослойной сварке горизонтальных
швов наплавляются валики, после каждого прохода
которых необходимо тщательно очищать промежуточные
слои от окалины, шлака, брызг и т. д.
Рекомендуемое движение электрода при горизонталь-
ной сварке — 5, 6, 8 по рис. 57. Последний, завершающий
fl) б)
Рис. 60. Сварка вертикальных швов:
а — сверху вниз; б — снизу вверх
Рис. 61. Сварка швов в горизонтальном
положении
слой (декоративный), наплавляется поперечными движе-
ниями электрода под углом 45° к направлению шва, что
облегчает откладывание металла и придает поверхности
шва хороший вид.
Сварка потолочных швов представляет наи-
большие трудности вследствие того, что расплавленный
металл стремится вытечь из кратера. Незастывший ме-
талл поддерживается в кратере концом электрода, кото-
рый, плавясь, в свою очередь образует капли металла,
тоже стремящиеся упасть вниз. Потолочную сварку необ-
ходимо вести только при самой короткой дуге. Прочность
170
направленного металла при потолочной сварке обычно
ниже, чем при сварке в других положениях. Это объясня-
ется: неудобством работы, повышенным содержанием не-
металлических включений, меньшей шлаковой защитой.
Потолочную сварку обычно производят электродами диа-
метром 3—4 мм при силе сварочного тока меньшей на
Рнс. 62. Схемы последовательного наложения швов при ручной
сварке:
а — на проход; б — от середины к краям; в — обратной ступенью от края и
обратной ступенью от середины; г — горкой; д — каскадом
Рис. 63. Способы заполнения разделки:
а — слоями; б — валиками
15—20%, чем при сварке в нижнем положении. В завод-
ских условиях потолочной сварки стараются избегать, а
на монтаже в общем объеме она составляет 20—30%. Как
правило, выполняют ее высококвалифицированные свар-
щики.
Сварка длинных швов. Способ выполнения
швов зависит от их длины и толщины свариваемого ме-
талла. Условно считают швы длиной до 250 мм коротки-
171
chipmaker.ru
ми, длиной от 250—1000 мм — средними и более 1000 мм —
длинными. Короткие швы сваривают на проход (рис.
62а). Швы средней длины сваривают либо на проход, ли-
бо от середины к краям (рис. 626). Длинные швы свари-
вают обратно ступенчатым способом (рис. 62в). В зави-
симости от толщины металла длина участков может быть
100—300 мм.
При сварке металлов большой толщины швы выпол-
няются в несколько проходов. Разделку можно заполнять
слоями или валиками (рис. 63). При заполнении разделки
слоями каждый слой шва выполняется за один проход. За-
полнение разделки валиками каждый слой может выпол-
няться за два прохода и более.
При сварке толстого металла не рекомендуется каж-
дый слой выполнять на проход, так как первый слой шва
перед наложением второго успевает почти полностью ос-
тыть, что может привести к трещинообразованию. Чтобы
предотвратить образование трещин, рекомендуется про-
изводить многослойную сварку «горкой», что обеспечива-
ет равномерный нагрев и охлаждение, а следовательно,
минимальную концентрацию напряжений. При выполне-
нии швов больших толщин рекомендуется ставить не-
сколько сварщиков, равномерно разместив их на сборной
конструкции.
При сварке толстого металла разделку следует за-
полнять с малым интервалом времени между наложени-
ем отдельных слоев. Это достигается применением «кас-
кадного» метода или заполнения разделки «горкой»
(рис. 62а, д).
НАПРЯЖЕНИЕ И ДЕФОРМАЦИЯ
ПРИ СВАРКЕ
Причины образования напряжений
и деформаций
Деформацией называется изменение формы и разме-
ров твердого тела под действием какого-либо усилия.
Размеры деформации определяются величиной прило-
женного усилия. Чем больше усилие, тем больше дефор-
мация. О величине усилия судят по напряжению. Напря-
жением называется внутренняя сила, приходящаяся на
единицу площади поперечного сечения тела. Следова-
172
тельно, между напряжением и деформацией существует
неразрывная связь.
Внутренние напряжения возникают только в том слу-
чае, когда свободному расширению и сокращению дета-
ли (узлу) что-либо препятствует. Таким препятствием
при сварке являются соседние холодные участки метал-
ла вследствие неравномерного его нагрева. Основные при-
чины возникновения напряжений и деформаций при свар-
ке: неравномерный нагрев основного металла, литейная
усадка и структурные изменения металла.
До сборки После сворки
Рис. 64. Деформация металла:
а — продольная усадка при симметричном наложении шва;'б — при несиммет-
ричном наложении шва; в — поперечная усадка
в)
Неравномерный нагрев металла. Элек-
тродуговая сварка характеризуется высоким и быстрым
разогревом небольшого объема металла, который при
расширении оказывает давление на прилегающий к нему
нагретый металл. После прекращения действия источни-
ка нагрева нагретые и наплавленные объемы металла
начнут охлаждаться и уменьшаться в объеме, т. е. будут
стягивать прилегающие слои металла, вызывая деформа-
цию изделия или коробление.
Усадка наплавленного металла — это уменьшение
объема металла при переходе из жидкого состояния в
твердое. При затвердевании металл становится более
плотным, объем его сокращается. При сварке происхо-
дит продольная и поперечная усадка (рис. 64).
Продольная усадка вызывает сокращение длины ли-
стов при сварке продольных швов (рис. 64а, б). Попе-
речная усадка приводит к короблению листов (рис. 64в)
в сторону большего объема наплавленного металла. Ве-
личина деформации зависит от величины зоны нагрева.
Вот почему газовая сварка дает большую деформацию,
чем ручная дуговая металлическим электродом.
173
I chlpmaker.ru
Размеры и положение швов также влияют на вели-
чину деформации. Наибольшие деформации вызывают
длинные- швы, расположенные несимметрично относи-
тельно сечения свариваемого профиля. Чем больше швов
на узле, тем больше деформации при сварке.
Структурные изменения наплавленного
металла. При изменении структуры металла меняют-
ся размеры и .взаиморасположение его зерен (кристал-
лов), причем меняется, и плотность металла. Эти измене-
ния вызывают возникновение внутренних напряжений.
При сварке легированных сталей структурное изменение
оказывает более сильное влияние, чем при сварке низко-
углеродистой стали, где эти изменения незначительны и
почти не принимаются в расчет.
Мероприятия по уменьшению
напряжений
и деформаций при сварке
Сварочные напряжения и деформации доставляют не-
мало трудностей при изготовлении и эксплуатации свар-
ных конструкций, так как они могут вызывать: а) измене-
ние запроектированных размеров свариваемых деталей и
узлов; б) искажение и изменение формы отдельных свар-
ных узлов и конструкций; в) появление трещип и разры-
вов в процессе изготовления сварных конструкций; г) раз-
рушение сварных конструкций в процессе эксплуатации,
особенно при пониженных температурах.
Поэтому мероприятиям по уменьшению напряжений
и деформации уделяется большое внимание, и заклады-
ваются они с начала проектирования Конструкции и пра-
вильного выбора технологии изготовления.
Мероприятия для уменьшения напряжений по сварке
можно разделить на конструктивные и технологические.
Для осуществления конструктивных необхо-
димо:
1. При выборе основного металла и электродов для
изготовления проектируемой конструкции руководство-
ваться следующим: основной металл не должен иметь
склонности к образованию закалочных структур при
остывании на воздухе; электроды должны давать на-
плавленный металл, пластические свойства которых
должны быть не ниже свойств основного металла.
174
2. Не допускать скопления швов в конструкции и из-
бегать их пересечений.
3. Не допускать короткозамкнутых швов.
4. Ограничивать применение косынок, накладок.
5. При расстановке ребер жесткости располагать их
так, чтобы при сварке нагреву подвергались одни и те
же места основного металла (рис. 65), так как это умень-
шает поперечную усадку стенки, а следовательно, и всей
конструкции.
6. Применять преимущественно стыковые швы, кото-
рые являются менее жесткими, чем узловые.
П пл, ^11 Л IL ,
'и о г и ‘ и
щ ?
Рис. 65. Расстановка ребер жесткости:;
а — правильное; б — неправильное
7. Проектируя сложные конструкции, предусматри-
вать их изготовление в виде отдельных узлов, которые
после соединяются в целую конструкцию.
8. В сложных сварных конструкциях применять штам-
пованные и литые узлы.'
9. Расположение швов не должно затруднять меха-
низацию сварочных работ..
10. Предусматривать сборку и сварку в приспособле-
ниях, обеспечивающих точную сборку и правильную по-
следовательность сварочных работ.
Технологические мероприятия
1. Выбор правильного теплового режима сварки в ча-
сти нагрева основного металла.
2. Выбор правильной последовательности наложения
швов. Этот порядок должен быть таким, чтобы сваривае-
мые детали находились в свободном состоянии, особенно
это относится к стыковым швам. Поэтому в первую оче-
редь свариваются стыковые швы балок, а затем угловые.
При сварке цилиндрических резервуаров или полотнищ
вначале сваривают стыки каждого пояса, а затем — поя-
са между собой (рис. 66а). Сварку производить напро-
175
chipmaker.ru
ход от середины изделия к краям, но ни в коем случае
не варить от краев к его середине. Нельзя ставить прихват-
ки на пересечении швов.
3. Уменьшение зазоров во избежание поперечных
усадок.
Рис. 66. Порядок наложения швов:
а —лри сварке емкостей; б — при сварке тавровых балок
4. Выполнение швов больших сечений в несколько
слоев, с применением метода «горки» или «каскадного».
5. Чем выше температура окружающей среды, тем
равномернее и медленнее происходит остывание шва.
Сварка на морозе, на сильном ветре,
сквозняке часто приводит к трещи-
нам. Место сварки должно быть за-
щищено от атмосферных осадков,
холода и сквозняков.
а)
5)
Рис. 67. Способ об-
ратной деформации:
а — до сварки; б — после
сварки
6. Применение обратных дефор-
маций (рис. 67). Перед сваркой из-
делие подвергается выгибу.
7. Обратно ступенчатая сварка.
8. Проковка швов. Уплотняет
шов, в результате чего уменьша-
ет действие усадки шва. Последний
слой его проковывать не рекомен-
дуется, чтобы не вызвать трещину на поверхности шва.
9. Искусственное охлаждение разогретого металла.
10. Сварка деталей в закрепленном положении.
11. Точность сборки. Она гарантирует равномерное
сечение швов и уменьшает напряжения.
12. Предварительный нагрев.
13. Глубокий провар корня шва.
176
Перечисленные мероприятия способствуют уменьше-
нию напряжений и деформаций при сварке, гарантируют
предотвращение трещин в процессе сварки и эксплуа-
тации.
После сварки деформированные детали правят. При-
меняются два вида правки — холодная и горячая.
Холодная правка производится домкратами,
прессом, кувалдой или молотком. Метод громоздки# и
требует много усилий, возможно образование трещин и
разрывов в швах в процессе правки.
Горячая правка производится местным нагре-
вом до пластического состояния выпуклой стороны изде-
лия. После остывания в местах нагрева появляются ос-
таточные напряжения растяжения, которые распрямляют
изделие. При горячей правке местный нагрев производят
газопламенной горелкой. Горячая правка более проста
и эффективна, чем холодная. После правки, если этого
требует технология, производят отжиг.
СВАРКА ПРИ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ
При выполнении сварки при минусовых температурах
возникают трудности, которые приводят к ухудшению
механических свойств сварного соединения. При сварке
на морозе увеличивается скорость охлаждения, что за-
трудняет удаление газов и шлаков из сварочной ванны;
повышается хрупкость металла и понижается его сопро-
тивляемость к распространению микротрещин; повыша-
ется возможность образования пор вследствие попада-
ния снега или инея в сварочную ванну. Несмотря на эти
трудности, лри соблюдении соответствующих условий
можно получить шов хорошего качества.
Улучшению качества сварки при низких температу-
рах способствуют:
1. Тщательная заварка кратеров.
2. Тщательное удаление влаги и снега на расстоянии
0,8—1 м от места сварки и зачистка от ржавчины.
3. Предварительная сушка зоны сварки горелками
или нагревательными устройствами.
4. Прокалка электродов до полного удаления влаги.
5. Применение повышенной энергии сварки на 5—20%
против нормальной с предварительным и сопутствующим
подогревом в процессе сварки.
177
chipmaker.ru
6. Защита рабочего места от ветра и снега.
7. Применение последовательной сварки, обеспечи-
вающей минимальное внутреннее напряжение в зоне шва.
8. Обеспечение сварщиков теплой спецодеждой и
обувью (в некоторых случаях применять одежду с элек-
трическим обогревом).
9. Устройство мест обогрева сварщиков вблизи от
свариваемого объекта.
Дефекты швов при низкой температуре следует уда-,
лять без приложения ударных нагрузок с помощью ре-
зака.
Условия выполнения сварных швов
различных металлоконструкций
Решетчатые и сплошностенные конструкции из низ-
коуглеродистой стали толщиной до 30 мм можно выпол-
нять без подогрева до —30° С. При толщине более
30 мм необходим подогрев не ниже 100° С.
Листовые конструкции (резервуары,. газгольдеры,
цистерны, кожухи доменных печей и воздухонагревате-
лей) толщиной до 16 мм можно сваривать до —20° С без
подогрева. При более низких температурах необходим
подогрев до 100—120° С. При толщинах более 16 мм
сварка без подогрева производится до — 10°С. При свар-
ке ниже —10° С требуется подогрев до 100—200° С.
Наружные трубопроводы из малоуглеродистой стали
при толщине 16 мм можно сваривать до —20° С без подо-
грева, с повышением режимов сварки на 5% на каждые
10° мороза. Трубопроводы высокого давления с толщи-
ной стенки более 20 мм следует сваривать при темпера-
туре не ниже 0° С. Сварка при отрицательной температу-
ре в зависимости от содержания углерода и толщины
стенки должна выполняться с соблюдением требований,
приведенных в табл. 39.
При применении электродов марки УОНИ-13, УП-2,
СМ-11, ВСР-50 допускается вести сварку с понижением-
минусовой температуры до —10° С.
Для предварительного и сопутствующего подогрева
при сварке в монтажных условиях применяют различные
нагревательные устройства, индукционные нагреватели,
специальные многофакельные горелки, работающие на
газах, газовые резаки и керосинорезы.
178
Таблица 39
Температурные режимы при сварке трубопроводов
Свариваемая сталь Сварка разрешается при температуре окружающего воздуха не ниже при .толщине свариваемого металла, мм
до 16 выше 16
Углеродистая с содер- жанием углерода до 0,2% Углеродистая с содер- жанием углерода от 0,21 до 0,28% Углеродистая с содер- жанием углерода от 0,28 до 0,33%; как-ис- ключение, молибдено- вая 15М и 20М Хромомолибденовая марок 12МХ, 15ХМ Стали типа 18—8 (1XI8H9T и др.) — 20° С без подо- грева стыка — 10° С без подо- грева стыка — 10° С без подо- грева стыка г — 10° С с подо- гревом стыка до 250—400° С По техническим условиям — 20° С с подо- гревом стыка до 100—200° С — 10° С с подо- гревом стыка до 100—200° С — 10° С с подо- гревом стыка до 250—400° С
СВАРКА МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ
Большинство технологических металлоконструкций и
нестандартного оборудования изготовляется из низко-
углеродистой стали. Технологический процесс изготовле-
ния сварных конструкций состоит из следующих основ-
ных операций: 1) подготовка металлопроката; 2) размет-
ка; 3) обработка деталей конструкций; 4) сборка; 5) свар-
ка; 6) отделка; 7) огрунтовка, покраска конструкций и
отгрузка их на монтаж.
Весьма ответственным и трудоемким процессом явля-
ется сборка конструкции. Особое внимание при сборке
необходимо обращать на подготовку и обработку свари-
ваемых кромок (зазор, притупление, угол раскрытия),
они должны быть очищены от грязи, шлака, ржавчины
и масла.
Прихватки не должны превышать 30—50 мм. В боль-
шинстве случаев прихватки не вырубаются, а перекры-
ваются швами. Если в местах наложения прихваток, яв-
179
chipmaker, ru
ляющихся частью сварного шва, окажется непровар, то
он останется и после перекрытия прихваток швами. По-
этому при постановке прихваток необходимо обеспечи-
вать хороший провар собираемых элементов. Хорошее
качество сборки — первое и необходимое условие высо-
кого качества сварки.
Сварку конструкций из углеродистых сталей произ-
водят электродами типа Э-42, Э-46. Диаметр и режимы
сварки подбираются в зависимости от свариваемого ма-
териала. При изготовлении конструкций сварка в основ-
ном производится в нижнем положении в «лодочку».
Потолочная и вертикальная сварка при изготовлении
применяется в исключительных случаях, так как пред-
ставляется возможность конструкцию поворачивать.
Особенности сварки на монтаже
Сварка стала основной операцией при монтажных ра-
ботах. Применение ее на монтаже имеет ряд особенно-
стей по сравнению со сваркой в цехах. Если при сварке
в стационарных условиях 90—95% выполняется в ниж-
нем положении, то в монтажных условиях сварку прихо-
дится вести во всех пространственных положениях,
связанных с различными трудностями: сварка в труднодо-
ступных местах, на открытом воздухе в различных атмос-
ферных условиях, при отрицательных температурах до
•—30° С, на высоте в неудобных положениях, значитель-
ная удаленность рабочего места от источника пи-
тания.
При монтаже конструкций даже небольшой участок
сварного шва должен иметь полный провар, хорошую
плотность и высокие механические свойства. Поэтому
получение высококачественного шва в монтажных усло-
виях зависит не только от тщательно подготовленных
кромок, правильно выбранных режимов сварки, а в ос-
новном от квалификации сварщика-монтажника.
Сварка ответственных
металлоконструкций
К сварке ответственных конструкций допускаются
электросварщики, сдавшие теоретические и практиче-
ские экзамены согласно программе, утвержденной Госгор-
технадзором СССР 22/VI-1971 г. К ответственным отно-
180
сятся конструкции, подведомственные Госгортехнадзору
(сварка конструкций кранов, сосудов и трубопроводов,
работающих под давлением и т. п.). Сосуды емкостью не
более 25 л, у которых произведение емкости в литрах на
рабочее давление в атмосферах не свыше 200, не отно-
сятся к группе сосудов, работающих под давлением, не-
зависимо от величины рабочего давления в них.
Применяемые электроды и металл должны иметь сер-
тификаты, удостоверяющие их качество. При сборке свар-
ных сосудов и их элементов прихватки должны выпол-
няться сварщиками той же квалификации и, по возмож-
ности, теми же сварщиками, которые будут сваривать
основные швы. Кромки элементов сосудов, подготовлен-
ные для сварки, должны быть зачищены перед сваркой
на ширину не менее 10 мм до металлического блеска.
Неровности или подрезы нужно выровнять подрубкой
или наждачными кругами. При сборке не допускается
применение методов подгонки, вызывающих наклеп или
дополнительные напряжения в металле.
После наложения каждого слоя (валика) наплавлен-
ного металла его поверхность необходимо тщательно
очистить от шлака и брызг металла. Все обнаруженные
дефекты в процессе изготовления исправляются путем
вырезки или выплавки дефектных участков с последую-
щей заваркой. Сварка при температуре окружающего
воздуха ниже нуля разрешается в соответствии с табл. 39.
Технология сварки при отрицательной температуре
должна предусматривать: а) максимальное уменьшение
числа прихваток с заменой их сборочными приспособле-
ниями; б) уменьшение объема наплавленного металла;
в) полное заполнение многослойных швов без прекраще-
ния сварки.
Термообработку производят согласно техническим
условиям на изделие.
Контроль сварных швов осуществляют в зависимости
от вида конструкции и согласно техническим условиям
на данный вид конструкции. Например, при сварке ме-
таллоконструкций грузоподъемных машин контроль осу-
ществляется следующими методами:
а) внешним осмотром сварных соединений с остужи-
ванием швов молотком весом не более 0,5 кг. Этот метод
контроля должен осуществляться на всех швах;
б) просвечиванием гамма-лучами и рентгеновскими
181
chipmaker.ru
лучами не более 25% от длины стыковых швов или дру-
гими видами физического контроля по согласованию с
Госгортехнадзором;
в) механическое испытание контрольных образцов,
сваренных в условиях, полностью отвечающих условиям
изготовления элементов. Испытания проводятся на рас-
тяжение, угол загиба. Образцов должно быть не менее
двух для каждого вида испытаний. Результаты испы-
таний считаются удовлетворительными, если: 1) времен-
ное сопротивление Tie ниже предела временного сопро-
тивления металла, установленного для данной марки
стали ГОСТом или техническими условиями; 2) угол за-
гиба не менее 100°.
Указанные показатели механических свойств понима-
ются как средние. Дефектные места сварных швов, вы-
явленные при контроле, должны быть вырублены и пере-
варены.
СВАРКА ТРУБОПРОВОДОВ
Трубопроводами называют устройства, представляю-
щие собой непрерывные линии труб с различными эле-
ментами, предназначенные для транспортирования жид-
ких, газообразных и сыпучих продуктов. Распростране-
ны следующие две группы сварных трубопроводов:
1) больших диаметров, сваренные из листовой стали;
2) средних и малых диаметров, сваренные из готовых
труб.
Сварка трубопроводов первого типа имеет много об-
щего со сваркой резервуарных конструкций из листового
металла. Эти трубопроводы свариваются продольными и
поперечными швами из обечаек, которые предварительно
вальцуются из листов. Обычно такие трубопроводы ра-
ботают под невысоким давлением, которое не превышает
0,7 атм. Поэтому они свариваются из тонколистовой ста-
ли и не подлежат сдаче инспекции Госгортехнадзора.
Основным требованием, предъявляемым к сварным швам
этих конструкций, является их плотность и газонепрони-
цаемость.
Трубопроводы из готовых стандартных труб приме-
няют для пара, газа, воды и различных жидкостей. В этих
трубопроводах приходится сваривать только поперечные
швы в стык с V-образной разделкой. В тех случаях, ког-
182
да проварка корня шва с внутренней стороны невозмож-
на, применяют подкладные, кольца. Они изготовляются
из Ст. 2 или Ст. 3 толщиной 1,5—3 мм, шириной 30—50 мм.
Кромки труб на заводах, изготовляющих трубы, обра-
батывают, снимая фаски под сварку. Перед сваркой кон-
цы труб должны быть предварительно собраны в стык.
При сборке стыков необходимо следить за тем, чтобы
зазор по всему периметру стыка был равномерным и что-
бы кромки собираемых труб в стыке совпадали. При под-
гонке концов труб под сварку различие в толщине стенок
и смещение их кромок не должно превышать 10% от
толщины стенки и не должно быть более 3 мм. Собранные
Рис. 68. Порядок сварки труб с поворотом
стыки прихватывают короткими швами, высота при-
хватки должна составлять 40—50% толщины стенки тру-
бы. Прихватки выполняются теми же электродами, кото-
рыми свариваются трубы. Нельзя, чтобы качество метал-
ла прихваток было ниже качества шва.
Сварку труб производят в поворотном и неповорот-
ном (монтажном) положении.
Сварка труб с поворотом выполняется в нижнем или
полувертикальном положении. Порядок сварки поворот-
ного стыка приведен на рис. 68а. Весь стык разбивается
на четыре участка: А, Б, В, Г. Сначала заваривают пер-
вые слои участков Г — В и А — Б (фиг. 686). Сварку
ведут снизу вверх электродом диаметром 4 мм. Первый
слой является более ответственным, так как он должен
обеспечить полный провар корня шва. После заварки
этих участков звено труб поворачивают на 90°. Затем за-
варивают первые слои на участках В — Б и Г — А (фиг.
68в). Второй слой при сварке труб диаметром до 600 мм
накладывают в одном направлении по всей длине окруж-
ности стыка, вращая свариваемую секцию в направлении,
указанном стрелкой (фиг. 68г). Третий слой накладыва-
ла
chipmaker.ru
ется так же, как и второй, но в обратном направлении.
Сварка второго и третьего слоев производится электро-
дом диаметром 5 мм (рис. 686).
Сварка поворотных стыков трубопроводов произво-
дится для соединения секций между собой при укладке
трубопровода, для сварки монтажных стыков или при
сварке труб, когда поворот около оси невозможен. Сбор-
ка стыка труб выполняется подобно описанному выше,
но в более трудных условиях, поэто-
му прихватки и сборочные устрой-
ства, закрепляющие концы труб в
требуемом положении, должны быть
более надежными. Сварку непово-
ротных стыков труб до 600 мм про-
изводят, как показано на рис. 69.
Весь стык разделяется на три участ-
ка. Наложение первого слоя произ-
водят снизу вверх от точки П до точ-
ки А, затем заваривают участок от
Б к А, после чего проваривают уча-
сток от П к Б снизу вверх. Такая
разбивка по участкам снижает усадочные напряжения и
удобна для сварщика. Второй слой наваривают двумя
участками, равными половине длины окружности от К до
Т с одной стороны стыка и от К до Т с другой стороны в
направлении снизу вверх.
Если сварка в три слоя, то третий слой заваривается
так же, как и второй, но начало будет в точке П и конец
в точке М. Весь первый слой выполняется электродами
диаметром 3,4 мм, а последующие слои — диаметром 5 мм.
ПРИВАРКА ШТУЦЕРОВ
И СВАРКА ТРОЙНИКОВ
При сопряжении деталей равнопроходных тройников
кромки отверстия делают вертикальными. Врезаемый
штуцер в верхней части упирают в стенку основной тру-
бы (рис. 70а, I). Если это возможно, снимают фаску с
переменным углом скоса, как у основной трубы, так и у
врезаемого штуцера (рис. 70а, II).
У разнопроходных (переходных) тройников вырез в
основной трубе выполняют с вертикальными кромками
(рис. 766), а скос делают только у врезаемого штуцера.
184
Рис. 70. Сварка тройников:
а равнопроходные тройники; б — разнопроходные тройники
СВАРКА ОТВЕТСТВЕННЫХ ТРУБОПРОВОДОВ
К сварочным работам по изготовлению и монтажу
ответственных трубопроводов допускаются сварщики,
которые выдержали испытания в соответствии с прави-
лами, утвержденными Госгортехнадзором СССР.
Сварочные работы при температуре ниже нуля сле-
дует проводить согласно табл. 39. Места сварки необхо-
димо защищать от дождя и снега. Смещение сваривае-
мых труб и смещение кромок не должно превышать 10%
от толщины стенки и не должно быть более 3 мм. Под-
готовку кромок можно производить любым способом
(механической, газовой обработкой), обеспечивающим
необходимую форму, размеры и качество обрабатывае-
мых элементов. Перед сваркой концы труб очищаются
от грязи, ржавчины по скошенным кромкам и прилегаю-
щей к ним поверхности трубы на ширину не менее 10 мм.
Сертификаты электродов должны соответствовать
сертификатам свариваемых труб. Прихватки выполня-
ют сварщики такой же квалификации и по возможности
те, которые будут сваривать стык, с применением тех же
электродов и присадочной проволоки, что и при сварке
стыков. Прихватки не вырубаются, а остаются как часть
металла шва.
При изготовлении трубопроводов допускается при-
менение в одном и том же шве ручной и автоматической
сварки. Сварка стыков из углеродистой и низколегиро-
ванной сталей должна выполняться без перерывов в ра-
боте до полной заварки всего стыка. При вынужденных
перерывах допускается прекращение сварки стыка при
заполнении до 0,5—0,6 его толщины. При этом необходи-
мо обеспечить медленное охлаждение. До возобновления
сварки стыков, выполняемых с подогревом, их следует на-
греть до соответствующей температуры и поддерживать
185
chipmaker.ru
I
эту температуру до окончания сварки. Термообработка и
режим термообработки сварных соединений устанавли-
ваются техническими условиями или специальными про-
изводственными инструкциями.
На монтаже трубопроводов сварные стыки распола-
гаются на расстоянии не менее . 50 мм от края опоры.
Расстояние от ближайшего поперечного сварного шва
до начала закругления трубопровода должно быть не
менее наружного диаметра трубы и не менее 100 мм.
При установке крутозагнутых колен допускается рас-
положение сварных швов у начала закругления.
Длина прямого участка между сварными швами двух
соседних гибов или крутозагнутых колен, а также между
сварными швами при сварке вставок должна быть не
менее 200 мм при условном проходе трубы 150 мм и выше;
не менее "100 мм при условном проходе до 150 мм. Допу-
скается сварка крутозагнутых колен без прямого участ-
ка между ними. Вварка штуцеров, бобышек, дренажных
труб и т. п. в сварные швы трубопровода не допус-
кается.
Помимо межоперационного контроля, в процессе из-
готовления и монтажа трубопровода осуществляются
следующие методы контроля:
1) внешний осмотр всех сварных соединений;
2) механическое испытание образцов, вырезанных из
контрольных стыков или сварных соединений;
3) металлографические исследования образцов, вы-
резанных из контрольных стыков;
4) просвечивание гамма-лучами или рентгеновскими
лучами;
5) гидравлическое испытание.
Каждый сварной стык трубопровода, выполненный в
заводских или монтажных условиях, должен иметь клей-
мо сварщика.
СВАРКА ГАЗОПРОВОДОВ
При сварке газопроводов применяются методы свар-
ки и материалы, обеспечивающие прочность и плотность
сварного соединения и следующие механические свойст-
ва: 1) предел прочности сварного соединения не менее
нижнего предела прочности основного металла труб по
ГОСТу; б) угол загиба не менее 120° при всех видах
186
электродуговой сварки и не менее 100° — при газовой и
контактной.
На все сварочные материалы (электроды, проволоку,
флюсы) должны быть сертификаты, при их отсутствии
использование материалов не допускается.
К сварке газопроводов допускаются сварщики, имею-
щие удостоверение о сдаче экзаменов и испытаний в соот-
ветствии с «Правилами испытания сварщиков», утвер-
жденных Госгортехнадзором.
Сварщик, приступающий впервые к сварке газопро-
вода или имевший перерыв в работе более двух месяцев,
перед допуском к работе независимо от наличия удосто-
верения сваривает пробный стык в условиях, аналогич-
ных тем, в которых будет производиться работа на мон-
таже. Сварка пробных стыков необходима при перемене
марок стали труб или электродов в процессе работы свар-
щика. Сваренный стык подвергается контролю (осмотр,
механические испытания и просвечивание).
При получении неудовлетворительных результатов по
какому-либо виду испытаний производится повторное
испытание по' этому виду на удвоенном количестве образ-
цов. При получении неудовлетворительных результатов
при повторном испытании сварщик отстраняется от ве-
дения сварки газопровода.
Все требования подготовки'кромок, смещение труби
свариваемых кромок, прихватки выполняются так же, как
и при сварке паропроводов рассмотренных выше. Сварку
труб с толщиной стенок до 6 мм выполняют не менее чем1
в два слоя, при толщине 6—11 мм — не менее чем в три
слоя. Первый слой следует накладывать так, чтобы
был обеспечен полный провар корня шва, перед наложе-
нием второго слоя — тщательно очистить кромки от шла-
ка и брызг металла. Начало и конец каждого слоя шва
должны быть смещены по отношению к началу и концу
предыдущего слоя не менее чем на 15 мм.
Сварной шов должен иметь слегка Выпуклую поверх-
ность с плавным переходом к поверхности основного ме-
талла. Высота усиления шва выполняется одинаковой
по всему периметру в пределах от 1 до 3 мм, но не более
40% от толщины стенки трубы, а ширина не более 2,5
толщины стенки труб. При сооружении газопроводов из
сварных труб швы при стыковке труб должны смещать-
ся один относительно другого на 50 мм и более.
187
chipmaker.ru
ДУГОВАЯ СВАРКА АРМАТУРЫ
Применение сварки при изготовлении арматуры дало
возможность широко использовать индустриальные ме-
тоды ее гцюизводства. Сварная арматура по сравнению с
вязаной более экономична и обладает повышенной жест-
костью. Благодаря этому оказалось возможно заводское
изготовление арматуры в виде укрупненных блоков и
пространственных конструкций, не изменяющих формы
при транспортировке, что в свою очередь резко снизило
трудоемкость работ при установке их на месте бетони-
рования.
Сварку арматуры можно разделить на два вида: в ста-
ционарных (цеховых) и монтажных условиях.
. В цеховых условиях преобладает контактная, стыко-
вая и точечная сварка, сварка трением.
Рис. 7,1. Основные типы соединений прутковой
арматуры
188
В монтажных условиях в основном применяется ду-
говая сварка—-ванная (одноэлектродная и многоэлек-
тродная), ванно-шлаковая, электрошлаковая (ручная и
полуавтоматическая сварка). Основные типы соединений
прутковой арматуры приведены на рис. 71.
Таблица 40
Режимы сварки стержней в нижнем положении
Диаметр стержня, мм До 12 12-25 Более 24
Диаметр в электрода, мм 3 4 5 6 & 5 6 8
Ток, А 80-120 140— 160 ISO- 225 200— .300 150— 225 900— 300 300- 400
Примечания. I. Режим сварки устанавливают в соответствии с зара-
нее разработанным технологическим процессом.
2. При сварке в вертикальном положении значение сварочного тока, при-
веденное в таблице, уменьшают на 10—20%.
Электр оду говая сварка применяется в основном на
монтаже. Для увеличения прочности стыка в соединении
применяют накладки или прокладки. Диаметр электрода
для сварки стержней выбирают в зависимости от диа-
метра свариваемого стержня, а сварочный ток — по диа-
метру электрода, а также по положению шва. Ориенти-
ровочные пределы тока для электродов разных диамет-
ров при сварке в нижнем положении приведены в табл.
40. Из-за большого расхода электрода и металла на
накладки этот вид сварки вытесняется более экономич-
ным способом — ванной и электрошлаковой'сваркой.
Ванный способ сварки получил широкое рас-
пространение. Перед сваркой торцы стержней зачищают
от ржавчины, окалины, грязи. Свариваемые стержни
должны быть собраны в стыке так, чтобы их оси совпа-
дали. Нельзя, чтобы зазор между торцами в зависимо-
сти от диаметра арматуры превышал 9—15 мм. Для
удержания ванны расплавленного металла применяют
отстающие стальные, съемные медные и керамические
формы. Процесс сварки ванным способом заключается в
следующем: зажигание дуги происходит на дне собранно-
го стыка. Образовавшаяся ванна расплавленного метал-
ла сохраняется в течение всего процесса. Металл поддер-
живается в расплавленном состоянии теплом сварочной
189
chipmaker.ru
Рис. 72. Схема ванного
способа сварки гребен-
кой электродов:
1 — свариваемые стержни;
2 — медная форма; 3 — гре-
бенка электродов
дуги. Расплавленный металл ван-
ны, оплавляет торцы стержней ар-
матуры и после затвердевания об-
разует сварной шов. Сварку вы-
полняют одиночным электродом
или гребенкой, составленной из
нескольких электродов. Схема
сварки показана на рис. 72.
Режимы сварки ванным спо-
собом представлены в табл. 41, с
одиночным электродом, в табл. 42
с гребенкой электродов. При ван-
ном способе сварки лучшими элек-
тродами являются для всех ма-
рок стали электроды марки УОНИ
13/55А. Для вывода усадочной
раковины (рыхлости) из рабочего
сечения сварного шва сварку стыка заканчивают усиле-
нием высотой 2—3 мм.
Таблица 41
Режимы ванной сварки стержней одиночным электродом
Диаметр, мм Зазор, мм Сварочный ток при температуре окружающего воздуха, А
свариваемых стержней электродов положительной отрицательной
,20 5 9 250 270
30 5 10 275 300
40 6 И 300 330
50 6 12 330 350
60 7 13 420 450
70 8 14 500 540
80 8 14 500 550
90 8 15 500 550
Электрошлаковая сварка.. Сварка стыков
арматуры выполняется с применением стальных, медных
или песчаных форм. Стыки, свариваемые в стационар-
ных условиях, центрируют в специальном приспособле-
нии; монтажные стыки — в переносном (швеллер и две
струбцины).
На установленном с зазором стыке монтируют пере-
носную форму. Сварку выполняют пластинчатым элек-
190
Таблица 42
Режимы ванной сварки стержней гребенкой электродов
Диаметр стыкуемых стержней, мм Зазор между торцами свариваемых стержней, мм Число электродов в гребенке при диаметре электродов, мм Сварочный ток, А
минимальный и рекомен- дуемый наи- боль- ший 4 5 6
254-32 ‘ 9 12 4 250
35 10 15 5 5 — 300—500
404-45 11 18 — 8 — 650
504-55 12 21 — 7 5 350—500
60 13 25 — 10 7 700
70 14 28 — *— 9 700
Таблица 43
Режимы ручной' электрошлаковой) сварки арматуры
Сварочный ток, А
Диаметр свари-
ваемого стержня,
мм
I
Величина зазора
между стыкуемыми
кромками стержней,
мм
Сечение или
диаметр электрода,
мм
Электроды из толстых пластин
30—40 14—18 (34-4) X 40 420—560
40—50 14—20 (44-5) X 45 700—800
50—60 14—20 (54-6) X 55 900—1000
60—70 14—20 (64-8) X 65 1000—1700
70—80 14—20 (54-7) X 75 1150—1900
Электроды из тонких пластин
30—40 12—15 2 X 40 230—280
40—50 12—15 2Х 45 280—315
50—60 12—15 2 X 55 320—385
60—70 12—15 2.Х 65 400—460
70—80 12—15 2 X 75 470—525
80—80 12—15 2 X 85 500—700
Электроды из отходов арматуры
30—40 25—30 012—36 600—800
40—50 25—30 012—36 600—800
50—60 25—30 012—36 600—800
60—70 25—30 016—40 1000—1260
70—80 25—30 018—40 1000—1260
191
cHipmaker.ru
тродом. Флюс ОСЦ-45 или АН-348А, трансформатор лю-
бой системы, которая может обеспечить требуемую мощ-
ность. Сварка происходит следующим образом. В зазор
вставляют электрод и засыпают небольшое количество
флюса. Дуга зажигается при касании электродом ниж-
ней кромки торца стержня арматуры. Через 15—20 с
после начала горения дуги на дне ванны скапливается
большое количество жидкого металла и флюса и процесс
Рис. 73. Место клейма сварщика
сварки переводят из дугового в электрошлаковый. Для
этого электрод погружают в жидкий шлак. Переход в
шлаковый процесс определяется по вольтметру — напря-
жение увеличивается с 20—25 до 25—40 В. Это напряже-
ние сохраняется до.конца процесса. В дальнейшем свар-
щик медленно погружает электрод в ванну. Режимы
электрошлаковой сварки стержней приведены в табл. 43.
За последнее время разработана полуавтоматическая
электрошлаковая сварка.
Каждый сваренный стык сварщик клеймит присвоен-
ным ему клеймом. Место простановки клейм указано на
рис. 73 и в каждом отдельном случае определяется тех-
нологическим процессом.
СВАРКА ЗАКЛАДНЫХ ПЛАСТИН
И АРМАТУРЫ
К сварке закладных пластин и арматуры крупнопа-
нельных зданий и сооружений допускаются сварщики,
сдавшие экзамены по правилам испытаний сварщиков и
получившие соответствующее удостоверение.
При подготовке закладных деталей под сварку предъ-
являются следующие требования:
1. Кромки и прилегающие к ним поверхности в обе
стороны от узлов соединений необходимо очищать на
расстоянии 15 мм от грата, заусенцев, ржавчины, биту-
ма, краски, шлака и наплывов бетона.
2. Необходимо, чтобы стальные элементы закладных
деталей, собираемые внахлестку или в тавр, плотно при-
192
легали друг к другу. Зазор в местах сварки между при-
легающими элементами не должен превышать 0,5 мм.
3. При сборке железобетонных элементов применение
подкладок или прокладок, не предусмотренных черте-
жом/ не допускается. Установка прокладок разрешается
только с предварительным согласованием с проектной
организацией.
_4. Снег, влага, имеющаяся на свариваемых кромках,
должны быть осушены газовыми горелками.
5. Длина прихваток при сборке узлов не должна пре-
вышать 15—20 мм и находиться в пределах, предусмот-
ренных чертежом. На арматурные стержни в местах, где
они не будут переплавлены при последующей сварке,
прихватки не накладываются. Выполняются прихватки
теми же электродами, которыми будет производиться
сварка. Поверхность прихваток и соседних с ними участ-
ков соединения тщательно очищается от шлака и брызг
металла.
6. Вслед за сборкой железобетонных элементов выпол-
няется сварка ранее прихваченных элементов с наложе-
нием всех швов, предусмотренных чертежами.
7. Монтаж следующего этажа начинается после окон-
чания всех сварочных работ предыдущего этажа.
8. При неудовлетворительной подготовке сварных уз-
лов сварка не производится.
При сварке применяются электроды типа Э-42, Э-50.
Рекомендуемые электроды для сварки закладных плас-
тин и арматуры приведены в табл. 44 согласно ГОСТ
9467—75 и применяются в зависимости от свариваемого
материала. Сварку можно вести постоянным и перемен-
ным током. Места сварки должны быть защищены от
ветра, снега, дождя. Контроль сварных швов осущест-
вляется производителем работ или мастером (внешним
осмотром). При этом необходимо, чтобы шов удовлетво-
рял следующим требованиям:
а) имел гладкую или мелкочешуйчатую поверхность
(без наплывов, подрезов, прожогов и перерывов) и плав-
ный переход к основному металлу;
б) наплавленный металл должен быть плотным, по
всей длине шва, не иметь трещин, пор;
в) подрезы основного металла допускаются при тол-
щине металла до 10 мм не более 0,5 мм, а свыше 10 мм
не более 1 мм;
193
chipmaker.ru
г) все кратеры заварены.
Помимо внешнего осмотра 1% соединений каждого
типа может быть проверен по требованию представителя
проектной организации, заказчика или инспекции путем
засверливания. Дефекты сварных швов вырезают газо-
пламенной резкой с последующей заваркой. Удаление
дефектов сварных швов механическим путем (зубило,
молоток и т. п.) не допускается.
Таблгща44
Рекомендуемые марки электродов
Марка закладных
деталей
Тип
электрода
Марка электрода
Ст. 3
Ст. 5
Сталь 35ГС
Э-42
Э-46
Э-42А
Э-50А
ОММ-5
ЦМ-7
ЦМ-7С
МЭЗ-04
ЦНИЛСС-Э42
МР-3
ОЗС-4
yfl-1/45
УП-2/45
CM-1J
УОНИ-13/45
УОНИ-13/55
УОНИ-13/55А
(
I
I
РЕМОНТНАЯ СВАРКА
Электродуговая сварка широко применяется для ис-
правления поломанных изделий, для заварки брака литья
и т. п. Сварка в ремонтном деле характеризуется тем, что
подготовка поврежденных мест под сварку в каждом от-
дельном случае отличается своими особенностями,зави-
сящими от вида повреждения, места его расположения,
конструкции, марки металла и т. п. Наибольшие трудно-
сти представляет заварка трещин.
Подготовка трещин под сварку произво-
дится весьма тщательно. Для дальнейшего предотвраще-
ния распространения трещины во время сварки на рас-
стоянии 30 мм от концов трещины высверливают сквоз-
ные отверстия диаметром 15—10 мм (рис. 74). По всей
194
длине трещины до засверленных 'отверстий разделывают
кромки металла под сварку с соответствующим скосом,
причем место трещины тщательно вырубают до здорово-
го металла. После этого заваривают трещину между
засверленными отверстиями, а затем заваривают отвер-
стия. Перед заваркой трещины целесообразно подо-
греть участки А и Б (рис. 74) для уменьшения остаточ-
ных напряжений и во избежание появления новых- тре-
щин.
Рис. 74. Ремонтная сварка:
а — заварка трещин; б — подготовка пробоины под сварку;
/ — контур выреза; 2 — контур пробоины
При заварке пробоин, разрывов и трещин
большой ширины прибегают к вставке заплат. Дефектное
место вырезают и полностью удаляют. Вырез делают
круглой или овальной формы, чтобы не было острых
углов (рис. 74). Если размеры повреждений превышают
200 мм, то вставка (заплата) может иметь несимметрич-
ную форму, однако края ее должны быть закруглены по
радиусу не менее 150 мм. Для уменьшения остаточных
напряжений и во избежание новых трещин целесообраз-
но выгнуть заплату перед заваркой.
Заплату вставляют так, чтобы зазоры во всех местах
были одинаковыми, прихватывают, а затем заваривают.
Вопросы к главе VI
1. Какими силами осуществляется перенос металла с электрода
на изделие?
2. Какие' вредные примеси влияют на качество сварного шва?
,3. Из каких зон состоит структура околошовной зоны сварного
соединения?
4. Что называется свариваемостью сталей и как влияет углерод
на свариваемость?
5. Какие марки электродной проволоки применяются при сварке
углеродистой стали?
о. Как классифицируются электроды и требования, предъявляе-
мые к ним?
195
chipmaker.ru
7. Какие бывают электродные покрытия и для чего они служат?
8. Какие виды сварных швов и типы сварных соединений при-
меняются при сварке?
9. Как производится подготовка кромок под сварку?
10. Как производится подбор режимов при дуговой сварке?
11. Какие особенности сварки вертикальных и потолочных швов?
12. Чем вызывается возникновение деформаций и напряжений в
металле при сварке?
13. Какие существуют способы уменьшения деформаций при
сварке?
14. Какие особенности сварки при отрицательной температуре?
15. Кто допускается к ответственным сварочным работам?
16. Как производится сварка поворотных и неповоротных стыков
труб?
ГЛАВА VII
КОНТРОЛЬ качества сварки
Q сновными задачами технического контроля сва-
рочных работ являются: выявление производ-
ственного брака и установление причин его возникнове-
ния; указание методов устранения и исправления брака.
Различают три вида контроля:
1. Предварительный. Для предупреждения брака, ко-
гда проверяют качество основного металла, сварочных
материалов (электродов, сварочной проволоки, флюса и
т. д.), заготовок, поступающих на сборку, состояние сва-
рочной аппаратуры и качество сборки, а также квалифи-
кацию сварщиков.
2. Текущий (контроль в процессе сварки). В процес-
се сварки проверяют внешний вид шва, его геометрию,
режимы и порядок сварки, исправность сварочного обо-
рудования и приспособлений.
3. Контроль готового узла. Контроль швов готовой
продукции проводится следующими способами: а) внеш-
ний осмотр и обмер сварных соединений; б) испытание
на плотность; в) просвечивание рентгеновскими или гам-
ма-лучами; г) контроль ультразвуком; д) магнитные ме-
тоды контроля; е) металлографические исследования;
ж) механические испытания.
Вид контроля выбирают в зависимости от назначе-
ния изделия и требований, предъявляемых техническими
условиями или ГОСТом.
ДЕФЕКТЫ СВАРНЫХ ШВОВ
В настоящее время швы, получаемые при помощи
влектродуговой сварки, по прочности почти не уступают
основному металлу. Однако по целому ряду причин в
197
chipmaker.ru
сварных швах встречаются дефекты, ухудшающие меха-
нические свойства, герметичность и портящие внешний
вид сварных швов и соединений.
Дефекты сварных швов можно разделить на следую-
щие группы: наружные, внутренние и дефекты подготов-
ки и сборки изделий под сварку.
Первой причиной снижения качества сварных швов и
конструкции в целом являются дефекты • подготовки и
сборки изделий под сварку.
Характерные дефекты заготовок и сборки изделий под
сварку плавлением: 1) неправильный угол скоса кромок
в стыковых швах с У-, Х-.и К-образной разделкой кро-
мок; 2) непостоянство угла скоса кромок в стыковых и
угловых швах по длине свариваемых элементов; 3) слиш-
ком большое или малое притупление по длине соединяе-
мых кромок; 4) слишком большой зазор между кромка-
ми для данной толщины материала; 5) непостоянство
зазора между кромками по длине соединяемых элемен-
тов; 6) несовпадение стыкуемых плоскостей кромок (сме-
щение кромок).
Причинами появления указанных дефектов могут
быть неисправности станков, на которых обрабатывали
заготовки и приспособления для сборки; низкая квали-
фикация резчика; недоброкачественность материала,
ошибки в чертежах и низкая квалификация сборщиков.
К наружным дефектам относятся: неравномерность
размеров и формы сварного шва, подрезы, незаплавлен-
ные кратеры, трещины, поры, наплывы, прожоги.
Неравномерность размеров
и формы сварного шва
Уменьшение основных размеров шва по сравнению с
ноомальными или запроектированными может вызвать
разрушение сварного соединения, увеличение расхода
электродов и увеличение веса конструкции. Характерны-
ми дефектами являются: ослабление стыкового соедине-
ния, чрезмерное усиление шва, неравномерность высоты
и ширины шва по его дл'ине (рис. 75а).
Причины указанных дефектов следующие: неравно-
мерное передвижение электрода, неправильная подгонка
кромок, несоблюдение режима сварки, низкая квалифи-
кация сварщика. Устраняют дефекты дополнительным
198
Chlpmaker.ru
С
к:
chipmaker.ru
наложением швов или вырубкой с последующей сваркой.
П одрезы представляют собой углубления (канав-
ки) в основном металле, идущие по краям шва (рис. 756).
Подрезы получаются при сварке на повышенном токе, а
также от неправильного угла наклона электрода. Они
уменьшают рабочую толщину металла, вызывают кон-
центрацию напряжений и могут быть причиной разруше-
ния швов. Подрезы устраняют заваркой с предваритель-
ной расчисткой завариваемого места.
Незаплавленные кратеры. Кратеры обра-
зуются при обрыве дуги, остаются на шве в виде углуб-
лений. Кратер уменьшает рабочее сечение шва и являет-
ся очагом концентрации усадочных и температурных на-
пряжений из-за! вогнутой поверхности, малого объема
расплавленного металла, повышенной скорости охлаж-
дения, обилия пор и раковых включений. Вследствие это-
го в кратерах чаще, чем в" других местах, возникают тре-
щина, разрушающие сварное соединение. Устраняют
дефекты тщательным заплавлением кратеров швов.
Трещины — наиболее опасный вид брака, ведущий
к разрушению сварного соединения. Они бывают про-
дольные и поперечные. Продольные трещины в большин-
стве случаев располагаются около шва, в зоне термичес-
кого влияния (рис. 75 в).
Причины образования трещин:
1. Закалка и изменение структуры основного металла
в зоне термического влияния. Чем выше в свариваемом
изделии содержание углерода и легирующих элементов,
тем больше возможность образования трещин.
2. Неравномерный нагрев и охлаждение.
3. Усадка металла шва.
4. Неправильный выбор способа сварки.
5. Сварка при низкой температуре.
6. Химический состав электродного и основного ме-
талла не одинаков.
7. Повышенное содержание фосфора и серы в стали.
8. Наличие дефектов сварки (поры, шлаковые вклю-
чения, непровары, подрезы).
9. Сосредоточение нескольких швов на небольшом
участке сварного соединения (конструктивный недо-
статок) .
Меры борьбы с трещинообразованием:
применение электродов, дающих пластичный металл шва,
200
сборка в приспособлениях, обратно ступенчатый метод
сварки, при сварке многослойных швов — метод сварки
«горкой» или «каскадный». Применение прерывистых
швов вместо сплошных, предварительный подогрев до
200—300°, низкотемпературный отжиг.
При исправлении трещин концы их засверливают, де-
фект вырубают, разделывают, как кромки стыкового
шва, и заваривают.
Поры образуются вследствие перенасыщения ванны
расплавленного металла газами, которые при охлажде-
нии металла шва не успевают выделиться в шлак и в
атмосферу. Причины появления пор: загрязненность сва-
риваемых кромок, ржавчина, влага на свариваемых
кромках, влажность обмазки электродов и флюса, боль-
шая длина дуги. Поры нарушают плотность и прочность
швов. В шве поры могут располагаться группами, равно-
мерно по всей длине или в виде цепочки (рис. 75г). Ус-
траняют их вырубкой с последующей заваркой.
Наплывы или натеки образуются в результате стека-
ния расплавленного электродного металла на нерасплав-
ленный основной металл (рис. 75 д). Наплывы могут быть
местными или по. всей длине шва. Причиной их образо-
вания являются нарушения в режиме сварки, чрезмерная
сила тока и большая скорость сварки шва. В местах на-
плывов часто бывает непровар. Наплывы удаляют ме-
ханическим путем Или газовым резаком. Места среза по
необходимости проваривают вновь.
Прожоги образуются при сварке металла небольшой
толшины и при заварке первого слоя в многослойных
швах. Причины: очень большая сила тока и недостаточ-
ная скорость перемещения электрода, большой зазор, ма-
лая величина притупления, тонкий основной металл. Ме-
ста прожогов вырубают и заваривают вновь.
К внутренним дефектам относятся: не-
провар, внутренние трещины, внутренние поры, шлако-
. вые включения, пережог металла.
Непровар — местное несплавление основного и на-
плавленного металла или отдельных валиков шва между
собой, нарушающее прочность сварного соединения. Раз-
личают непровары притуплений, вершин углов разделки
кромок, а также несплавление смежных валиков много-
слойных швов.
Причины непровара: малая сила сварочного тока и
201
chipmaker.ru
большая скорость ведения электрода; большая длина ду-
ги; дефекты заготовительных работ (малый угол скоса,
завышена величина притупления); смещение и перекосы
свариваемых элементов; малая величина зазора и боль-
шой Диаметр электрода для данной разделки шва; зате-
кание шлака в зазоры между свариваемыми кромками:
магнитное дутье; неправильный выбор полярности тока;
неудовлетворительная зачистка кромок от ржавчины,
окалины и других загрязнений. Неполное удаление шла-
ка с отдельных валиков при наложении многослойной
сварки, неправильная техника наложения шва (низкая
квалификация сварщика) и др.
Непровар устраняется вырубкой и последующей за-
варкой шва. Причины возникновения внутренних трещин
и пор в металле шва такие же, как и при наружных де-
фектах.
Шлаковые включения — полости в металле шва, за-
полненные неметаллическими веществами. Шлаковые
включения уменьшают рабочее сечение шва и приводят
к ослаблению сварного соединения. Обычно шлаковые
включения наблюдаются в местах непровара. Причина
появления шлаковых включений — кратковременность
остывания малого объема расплавленного металла за-
трудняет полное выделение шлака на поверхность сва-
рочной ванны, тугоплавкость, затекание шлака в зазоры,
растрескивание и неравномерность плавления электрод-
ного покрытия, частицы которого механически засоряют
металл шва, длинная дуга, неправильная техника веде-
ния сварки, окалина, ржавчина на свариваемых кромках.
Пережог характеризуется окисленной поверхностью
шва. Шов при этом приобретает серый оттенок, рыхлое
строение и пониженные механические свойства. Пере-
жженные участки шва следует полностью вырубать до
здорового металла и вновь заваривать. При дуговой
сварке этот дефект встречается очень редко, чаще — при
газовой сварке.
МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ
Внешним осмотром выявляются все видимые дефекты
сварки и подготовки кромок под сварку. Контроль произ-
водится невооруженным глазом, в некоторых случаях
применяется лупа с увеличением в 20 раз.
202
Испытание на плотность сварных швов производят
различными 'методами.
Испытание керосином. При испытании керосином ис-
пользуют его свойство проникать сквозь мельчайшие по-
ры в металле. При испытании одна сторона шва окраши-
вается водным меловым раствором, после высыхания ко-
торого обратная сторона шва смачивается керосином.
Неплотности шва обнаруживаются по появлению темных
пятен керосина на поверхности, покрытой мелом. Шов
в зависимости от толщины металла, выдерживают под
действием керосина от 15 минут до 12 часов. После уда-
ления керосина дефектные участки вырубают и завари-
вают повторно.
Испытание аммиаком. Сущность этого метода заклю-
чается в том, что испытуемые швы покрываются бумаж-
ной лентой или марлей, пропитанной 5%-ным водным
раствором азотнокислой ртути пли фенолфталеином. В
изделие нагнетается воздух до определенного давления и
одновременно подается некоторое количество газа (ам-
миака). Проходя через поры шва, аммиак оставляет на
бумаге черные (бумага пропитана азотнокислой ртутью)
или красные (фенолфталеиновая бумага) пятна.
Гидравлическое испытание при проверке смонтиро-
ванных резервуаров, трубопроводов, сосудов и емкостей
проводится двумя способами: наливом воды и гидравли-
ческим давлением.
Наливом воды испытываются вертикальные резервуа-
ры и другие емкости. Для испытания резервуар заполня-
ется водой на полную высоту, после чего выдерживают
не менее 2 часов. В течение этого времени ведется на-
блюдение за появлением дефектов. Если они обнаружи-
ваются, сливают воду до уровня дефекта, устраняют его
и вновь заливают водой. Если в течение 24 часов в свар-
ных швах дефекты не обнаруживаются, резервуар счи-
тают выдержавшим испытание. Мелкие дефекты в виде
пор исправляют после испытания. Категорически запре-
щается производить во время гидравлического испыта-
ния обстукивание швов корпуса резервуара во избежа-
ние его разрушения.
Гидравлическое испытание применяют при проверке
плотности и прочности различных котлов, трубопрово-
дов и сосудов, работающих под давлением.
Повышенное давление в трубопроводах создается
203
chipmaker.ru
Рис. 76. Схема вырезки образцов:
/ — отход; 2 — заготовка для образцов на ударную вязкость; 3 —
то же» на растяжение; 4 — то же» на коррозию (общую, межкри-
сталлитную); 5 — то же, на изгиб; 6 — то же, на макро- и микроис-
следования
Рис. 77. Образцы для механических испытаний:
а — на растяжение; б — на изгиб; в — на ударную
вязкость
гидравлическими насосами. Величина давления при ис-
пытании обычно берется 1,25—2 рабочего давления.
Пневматические испытания проводятся сжатым воз-
духом или газом. Этот метод значительно удобнее, чем
гидравлическое испытание, но ввиду опасности взрыва в
строительно-монтажных организациях он почти не при-
меняется.
Механические испытания. При механических испыта-
ниях определяется прочность сварных соединений. Об-
разцы свариваются сварщиками в тех же условиях, что
и изделие, или вырезаются из изделия. Порядок вырезки
показан на рис. 76. Образцы изготовляются в зависимо-
сти от технических условий на изделие. Размеры и фор-
мы образцов приведены в табл. 45 и на рис. 77.
Таблице 45
Размеры образцов для испытаний сварочных соединений
Толщина металла S, мм Ширина Длина рабочей части образца, 1 мм
рабочей части образца Ь, мм захватной час- ти образца blt мм
ьЗйг -S&
До 4,5 15±0,5 . 25 50
Более 4,5 до 10 20 ±0,5 30 60
» 10 до 25. 25 ±0,5 35 100
» 25 до 50 30±0,5 40 150
Примечания. 1. Длина захватной части образца устанавлива-
ется в зависимости от конструкции испытательной машины.
2. Размеры образца при толщине металла более 50 мм устанавлива-
ются соответствующими техническими условиями.
3. Общая длина образца — 24 мм.
Засверливание шва применяют для определения де-
фектов шва или кромки наиболее сомнительных мест, вы-
явленных просвечиванием или дефектоскопией. В иссле-
дуемом месте шов засверливают сверлом диаметром на
3 мм больше ширины шва. Поверхность засверленного
места протравливают 10—12%-ным йодным раствором
двойной соли хлористой меди и аммония. При этом де-
фекты хорошо видны. После испытания засверленное ме-
сто заваривают.
Исследование макро- и микроструктуры производят
на специально подготовленных образцах называемых
макро- и микрошлифами. Поверхность образцов долж-
205
chipmaker.ru
на быть тщательно отполирована и протравлена. Испы-
тания проводятся в лабораториях, и по их результатам
судят о правильности режимов сварки.
Просвечивание швов. Контроль просвечивания швов
производят рентгеновскими или гамма-лучами, не разру-
шая сварного шва. Эти лучи, невидимые человеческим
глазом, способны проникать через толщу металла, дейст-
вуя на светочувствительную фотопленку, приложенную
к шву с обратной стороны. В местах, где имеется дефект
(поры, трещины и др.), поглощение лучей металлом бу-
дет меньше, и они окажут более сильное воздействие на
Рис. 78. Схема просвечивания
р ентгеновски ми лучами:
1 — рентгеновская трубка; 2 — кас-
сета; 3 — фотопленка; 4 — экраны
чувствительную пленку. По-
этому в этом месте после про-
явления будет более темное
место, соответствующее по
размерам и форме имеюще-
муся дефекту.
Источником рентгенов-
ских лучей служит рентгенов-
ская трубка. Рентгеновские
аппараты, применяемые в
строительстве: РУП-120-5-1;
РУП-200-5-1; ИРА-1. В ка-
честве источников гамма-лу-
чей применяют радиоактив-
ный кобальт, цезий, иридий.
Рентгеновские и гамма-
лучи при больших дозах об-
лучения вредны для организ-
ма человека, поэтому рент-
генотрубку или ампулу по-
мещают в свинцовую оболочку. В ней делают узкую
щель, через которую просвечивают участок шва. Просве-
чивание рентгеновскими и гамма-лучами выполняется
специально обученным персоналом. Схема просвечива-
ния швов показана на рис. 78.
Ультразвуковой контроль — основан на способности
высокочастотных колебаний (50 000 Гц) проникать в ме-
талл. Эти колебания, проходя через металл шва, отража-
ются от поверхности пор, трещин и других дефектов.
Отражение колебания улавливаются искателем и пре-
образуются в электрические импульсы, которые на спе-
циальном приборе дают сигнал о наличии дефекта в
206
сварном шве. Данный метод определяет только место
дефекта, не давая точных данных о его характере и раз-
мерах. Характер дефекта выявляется засверловкой.
Магнитный контроль осуществляется путем намагни-
чивания изделия. Суть метода — магнитные силовые ли-
нии, проходя через сварной шов, отклоняются в местах
дефекта от своего пути. В этих местах возникает поток
рассеяния, который выходит на поверхность изделия. Раз-
личают три метода: метод магнитных порошков, метод
магнитной суспензии, магнитографический метод.
Метод магнитных порошков. На намагниченный учас-
ток шва наносится сухой магнитный порошок. Крупинки
порошка втягиваются в зоны рассеивания магнитных по-
токов и, скопляясь там, четко обрисовывают контуры де-
фектов. В качестве магнитных порошков применяют из-
мельченную железную окалину.
Метод магнитных суспензий. Магнитной суспензией
называют жидкость (керосин, трансформаторное или ве-
ретенное масло, воду, спирт) со взвешенными в ней ча-
стицами магнитного порошка. Суспензия наносится на
намагниченный шов кистью или окунанием. Выявление
дефектов происходит так же, как и при порошковом ме-
тоде. Эти два метода позволяют надежно обнаруживать
трещины глубиною до 8 мм и непровары до 6 мм. После
контроля изделия размагничиваются.
Магнитографический метод основан на записи пото-
ков рассеивания намагниченного шва, возникающих в зо-
не расположения дефектов с помощью ферромагнитной
пленки, а затем дефекты воспроизводятся с ленты на эк-
ране электроннолучевой трубки. Метод прост и удобен,
дает большую производительность (5—6 м/мин).
Области применения того или иного метода контроля
качества сварки показаны в табл. 46.
Вопросы к главе VII
1. Каково назначение контроля при сварке?
2. Какие виды контроля применяются при сварке?
3. Какие дефекты относятся к наружным, причины их образова-
ния и способы их устранения?
4. Какие дефекты относятся к внутренним, причины их образо-
вания и способы их устранения?
5^ Какими методами контроля определяют плотность сварных
6. Как производится контроль керосином?
207
Таблица 46
Разрешающая способность и область применения различных методов контроля качества сварных соединений
Метод контроля
Выявляемый дефект
Примерный размер выявляе-
мых дефектов и допускаемые
отклонения
Рекомендуемая область применения
Внешний осмотр шва
Проверка размеров свар-
ных швов
ьэ
оо Люминесцентный метод
Технологические пробы
на изгиб н скручивание;
контроль швов методом
засверловки
Механические испытания
образцов из сварных со-
единений на различные
виды нагрузок
Металлографические ис-
следования структуры
сварных соединений
603
Испытание коррозийной
стойкости сварных со-
единений
Просвечивание сварных
швов рентгеновскими лу-
чами
Просвечивание сварных
швов гамма-лучами ра-
диоактивных изотопов
Дефекты формирования
наплавленного металла,
подрезы, наружные тре-
щины и поры, прожоги,
отсутствие усиления при
прессовых методах сварки
Отсутствие усиления илн
излишняя его высота
Наружные трещины или
излишняя его высота
Внутренние макродефекты
швов (трещины, несплавле-
ния, поры, шлаковые вклю-
чения, непровары и др.)
Внутренние макродефекты
швов
Внутренние макродефекты
швов. Внутренние микро-
дефекты в .наплавленном
металле. Структурные не-
однородности в шве или
околошовной зоне
Степень стойкости свар-
ных соединений против кор-
розии
Внутренние макродефекты
(трещины, непровары, под-
резы, поры, шлаковые вклю-
чения)
То же
0,3—0,5 мм и выше
±0,3 мм
При 'высоте 0,03 —
0,04 мм, по ширине
0,01 мм
0,3—0,5 мм
Контроль всех сварных кон-
струкций
При исследовании мак-
роструктуры — дефекты
размером более 0,5 мм
и микроструктуры — бо-
лее мелкие дефекты, не-
однородность строения и
структура' закалки
1—3% от толщины про-
свечиваемых швов
3—6% от толщины про-
свечиваемых швов
Контроль расчетных швов
сварных металлоконструкций
Контроль сварных швов высо-
колегированных аустенитовых
сталей, меди и ее сплавов, алю-
миния и алюминиевых сплавов
Проверка квалификации свар-
щиков. Проверка выбранной
технологии (режима) сварки.
Проверка сварочных материа-
лов (электродов, проволоки,
флюса и защитных газов)
Проверка квалификации свар-
щиков. Проверка выбранной
технологии (режима) сварки.
Проверка сварочных материа-
лов. Контроль равнопрочности
сварных швов с основным ме-
таллом. Выборочные испытания
контрольных стыков при прес-
совых методах сварки
Проверка выбранной техноло-
гии (режима) сварки и после-
дующей термообработки, в ча-
стности, при сварке закаливаю-
щихся и высоколегированных
сталей. Проверка сварочных
материалов. Выборочные иссле-
дования контрольных образцов
Проверка квалификации свар-
щиков, сварочных материалов
и выбранной технологии сварки
при монтаже аппаратуры хими-
ческих, нефтеперерабатываю-
щих и других заводов из спе-
циальных сталей, работающих
в агрессивных средах
Сплошной или выборочный
контроль качества сварных
швов трубопроводов, резервуа-
ров, аппаратов, конструкций,
доменных цехов и других кон-
струкций ответственного назна-
чения при толщине металла до
70 мм
То же, при толщине металла
до 300 мм
Продолжение табл. 46
Метод контроля Выявляемый дефект Примерный размер выявляе- мых дефектов и допускаемые отклонения Рекомендуемая область применения
Магнитным порошком Наружные и внутренние макродефекты, лежащие иа глубине до 5—6 мм от по- верхности Макротрещины Контроль сварных швов при толщине до 6—8 мм. Контроль стыковых швов со снятым уси- лением
Магнитографический Наружные и внутренние трещины, непровары, под- резы, цепочки и скопления газовых пор и шлаковые включения Макротрещины, осталь- ные дефекты глубиной 5—10% от толщины кон- тролируемых изделий Сплошной или выборочный контроль стыков трубопрово- дов, сварных швов резервуа- ров, аппаратов и других ли- стовых конструкций при тол- щине металла от 4 до 12 мм
Электромагнитный Непровары, цепочки газо- вых пор и шлаковых вклю- чений Внутренние дефекты раз- мером около 10% от тол- щины контролируемых изделий Сплошной или выборочный контроль сварных швов листо- вых конструкций
Ультразвуковой Внутренние трещины, не- провары, газовые поры и шлаковые включения Макротрещины и другие дефекты размером 3— 5% от толщины деталей (при толщинах свыше 15-25%) Сплошной или выборочный контроль сварных швов трубо- проводов, резервуаров, аппара- тов, конструкций доменных це- хов и других объектов ответ- ственного назначения при тол- щине металла от 8 до 1000 мм; наиболее эффективные резуль- таты при толщине от 20 мм и выше
Контроль параметров Непровар, связанный с на- Проверка точечных и стыковых
сварочного режима рушением режима нагрева соединений при изготовлении
и сжатия свариваемых де- каркасов железобетонных кон-
талей струкций; контроль стыков тру-
Проверка плотности < бопроводов, свариваемых элек- трокоитактиой сваркой
Сквозные неплотности (по- Неплотности размером Проверка однослойных швов ли-
швов промазкой, керо- сином ры, свищи, пропуски) 0,1 мм и выше стовых конструкций (10 мм) при изготовлении и монтаже резервуаров, аппаратов и дру- гих объектов
Проверка плотности То же То же То же, а также проверка плот-
сварных швов вакуумка- мерой и галоидным те- ности стыков трубопроводов
чеискателем £ Пневматическое испыта- Сквозные неплотности и Сквозные макротрещины Испытание воздухом, негорю- чими и природными газами
ние сварных соединений значительные дефекты, вы- (трещины, поры и др.)
иа прочность и плотность зывающие разрушения сты- сварных трубопроводов, резер-
КОВ вуаров и других емкостей под высоким и низким давлением
Гидравлическое испыта- ние сварных соединений иа прочность и плотность То же То же Испытание водой и другими жидкостями сварных трубопро- водов, резервуаров и других
емкостей под испытательным давлением
chipmaker.ru
ГЛАВА VIII
ОРГАНИЗАЦИЯ СВАРОЧНЫХ РАБОТ
РАБОЧЕЕ МЕСТО СВАРЩИКА
^алогом высокой производительности и высоко-
го качества выполнения сварных конструкций
является правильная организация сварочных работ и ра-
бочего места.
Рабочее место сварщика должно быть оснащено ис-
правным оборудованием, инструментом и обеспечено ма-
териалами. Перед началом работ сварщику необходимо
выдать наряд на выполняемую работу с указанием рас-
ценки. Сварщик должен своевременно получить техноло-
гическую карту с указанием порядка выполнения сва-
рочных работ, режимов сварки и размеров швов. На
протяжении всего рабочего дня сварщика следует бес-
перебойно обеспечивать работой. На его рабочем месте
всегда необходим запас сварочных материалов. Сбороч-
но-сварочные работы должны быть обеспечены универ-
сальными быстродействующими приспособлениями, по-
зволяющими собирать и сваривать различные узлы.
Изделия необходимо своевременно подавать на рабо-
чее место и немедленно убирать после сварки. Сварщи-
ка не следует загружать вспомогательными работами
(транспортировка изделий, сборка деталей, кантовка).
Все это должны выполнять вспомогательные рабочие.
Рабочие места необходимо оборудовать приточной и от-
сасывающей вентиляцией.
Рациональная организаций труда предполагает:
1) максимальную механизацию производственных и
вспомогательных операций; 2) целесообразное располо-
жение рабочих мест, оборудования, инструмента; 3) вы-
полнение правил техники безопасности и охраны труда.
В зависимости от габаритных размеров сварных узлов,
их веса, характера производства рабочие места могут
212
быть стационарными или передвижными. Стационарные
рабочие места организуются при массовом, крупносерий-
ном и серийном производстве сварных конструкций. При
изготовлении деталей небольшого размера сварку обыч-
но ведут в отдельных сварочных кабинах (рис. 79). Сва-
рочные работы на изделиях с большими габаритами
Рис. 79. Сварочная кабина
производят в пролетах цеха, без выделения постоянных
рабочих мест. Сборка и сварка конструкций в этих слу-
чаях выполняются на специальных стеллажах, сбороч-
ных плитах или в приспособлениях.
Передвижные рабочие места организуются в строи-
тельно-монтажных и ремонтных работах. При этом необ-
ходимо особое внимание обращать на безопасное разме-
щение сварочного оборудования. В помещении, в котором
будет выполняться работа, не должно быть поблизости
легковоспламеняющихся материалов. При сварке в ус-
ловиях монтажа рабочее место в случае необходимости
должно быть защищено от ветра, дождя, снега, а также
от попадания брызг расплавленного металла на горючий
материал. При работе на высоте электроды следует хра-
213
chipmaker.ru
нить в специальных пеналах или в брезентовых сумках,
подвешиваемых к поясу сварщика. К местам сварки
должны быть сделаны безопасные подходы (подмостки,
лестницы) с соответствующими ограждениями или подве-
шена люлька, которые дают сварщику возможность ра-
ботать, не держась рукой.
Методы получения экономии в производ-
стве. Одним из основных методов получения экономии
в производстве является совершенствование его организа-
ции как важнейшего источника роста производительности
труда, повышения качества и снижения себестоимости
продукции.
Достичь этого можно следующими путями: 1) внедре-
нием новой техники и передовой технологии; 2) распрост-
ранением опыта передовых предприятий; 3) изучением,
обобщением и внедрением опыта новаторов производства;
4)" модернизацией существующего оборудования; 5) ме-
ханизацией отдельных операций, связанных с изготовле-
нием детали.
Для планомерного совершенствования организации
производства составляются планы организационно-тех-
нических мероприятий в целом по тресту, управлению,
сварочному участку или по каждому рабочему .месту.
К числу мероприятий, способствующих росту производи-
тельности труда сварщика, относятся:
1. Совершенствование рабочего места (более удоб-
ное размещение оборудования, деталей, электродов, ос-
новного и вспомогательного инструмента).
2. Освобождение сварщика от подсобных работ
(очистка швев, сборка деталей, транспортировка конст-
рукций, их кантовка).
3. Своевременная подача необходимых материалов,
электродов, присадочной проволоки.
4. Применение более легких электрододержателей,
позволяющих осуществлять более быструю смену элект-
родов.
5. Внедрение безогарковых электродов.
6. Применение более современной конструкции при-'
способлёний.
7. Применение полуавтоматической и автоматической
сварки (под слоем флюса, в среде защитных газов, по-
рошковой проволокой).
214
СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫЙ СВАРОЧНЫЙ
УЧАСТОК
За последнее время широко стали внедряться новые
виды организации сварочных работ — создание при уп-
равлениях и трестах сварочных участков, работающих
на внутрихозяйственном хозрасчете. Такой участок орга-
низуется в целях оперативного и качественного руковод-
ства сварочными работами (с максимальным примене-
нием прогрессивных-способов сварки), более полной за-
грузки сварщиков и эффективной организации системы
технического контроля качества сборки и сварки на мон-
таже. Участок выполняет все сварочные работы на мон-
таже, а также при изготовлении металлоконструкций и
нестандартного оборудования.
Основными предпосылками к созданию сварочного
участка явилась низкая производительность труда элект-
росварщиков в результате закрепления их в бригадах за
монтажными участками. Такая организация работ свар-
щиков имеет много недостатков:
1. Наличие высококвалифицированных сварщиков (5,
6-го разряда) в монтажных бригадах, хотя 80% сва-
рочных работ могут выполнять сварщики 3—-4-го раз-
ряда.
2. Сварщиков часто задерживают на монтажных уча-
стках даже при отсутствии сварочных работ. В результа-
те— неполная загрузка и использование рабочего вре-
мени.
3. Неудовлетворительная подготовка объектов под
сварку (большие зазоры, нет притуплений, большие сме-
щения свариваемых кромок, не очищенные от грязи и
ржавчины кромки изделий). Сварщик, находясь в под-
чинении начальника монтажного участка, вынужден сва-
ривать такие изделия, что отрицательно сказывается не
только на производительности труда, но и на качестве
сварных соединений.
4. Низкий уровень механизации сварочных работ. Не-
удовлетворительное внедрение механизированных спосо-
бов сварки и плохое использование оборудования для
автоматической и полуавтоматической сварки из-за от-
сутствия квалифицированных кадров, способных разра-
ботать технологию, подобрать режимы сварки и освоить
новое сварочное оборудование.
215
chipmaker.ru
5. Отсутствие квалифицированного руководства, а
также низкий уровень организации сварочных работ, от-
рицательно сказываются на решении вопросов, касаю-
щихся "технологии сварки и качества сварных соеди-
нений.
Создание сварочного участка ставит целью:
а) повысить производительность труда сварщиков за
счет уплотнения рабочего дня;
б) повысить качество сварочных работ путем улуч-
шения надзора, контроля и приемки работ со стороны ма-
стеров по сварке;
в) увеличить удельный вес применения механизиро-
ванных способов сварки.
СТРУКТУРА И ВЗАИМООТНОШЕНИЯ
С МОНТАЖНЫМИ УЧАСТКАМИ,
УПРАВЛЕНИЯМИ
Выделение специализированного сварочного участка
в строительно-монтажных организациях сопряжено с
трудностями. Это связано с тем, что сварочные работы,
заложенные в строительно-монтажных работах, не вы-
делены, что усложняет планирование сварочных работ и
взаиморасчеты с монтажными участками.
Ниже приводятся структура, метод планирования и
взаимоотношения сварочного участка с монтажными.
Структура. Для комплектования сварочного участка
рабочими переводят сварщиков 3—6-го разряда с мон-
тажных участков. Инженерно-технические работники
специализированного сварочного участка комплекту-
ются согласно штатному расписанию линейного персо-
нала.
Сварочный участок возглавляет начальник (ст. про-
раб), который назначается начальником управления.
Начальник участка руководит всей его деятельностью,
соблюдая все права и обязанности, вытекающие из
возложенных на участок задач, и несет ответствен-
ность за результат производственной деятельности уча-
стка.
Взаимоотношения с монтажными участками. Выпол-
нение сварочных работ на монтажных участках начина-
ется только после предварительной приемки объекта ма-
стером сварочного участка. Сборка конструкций должна
216
строго соответствовать техническим требованиям на под-
готовку кромок под сварку. Все расчеты участков-заказ-
чиков со сварочным участком за выполненные работы
производятся на основании актов приемки сварочных
работ один раз в месяц в сроки, установленные вышестоя-
щей организацией. Подготовка рабочего места и приспо-
соблений, вызываемых особенностями производства сва-
рочных работ (устройство лесов, навесов, установка
решеток, люлек и т. д.) по выполняемому заказу, осу-
ществляется силами участка-заказчика. Электрослужба
участка-заказчика обеспечивает объекты сварки точками
питания сварочных постов, электроэнергией и освещени-
ем рабочих мест. Подключение сварочных аппаратов про-
изводится электриком заказчика. Отдел главного меха-
ника комплектует сварочный участок необходимым обо-
рудованием и производит планово-предупредительный
ремонт его в соответствии с графиком. Все работы
по доставке сварочного оборудования к месту про-
изводства сварочных работ и обратно, монтаж и де-
монтаж производятся сварочным участком и за его счет.
Расчеты между монтажными участками и сварочным
за выполненные работы осуществляются внутренним по-
рядком, а с другими организациями Минмонтажспец-
строя—через местные отделения Стройбанка в соответст-
вии с действующими «Правилами финансирования».
Расчеты за потребляемую сварочным участком элект-
роэнергию производятся по установленной мощности то-
коприемников с учетом количества отработанных маши-
но-часов и соответствующих коэффициентов спроса
(в случае организации постоянно действующих свароч-
ных постов расход электроэнергии определяется по пока-
зателям счетчиков, установленных сварочным участком).
Охрана сварочного оборудования и инвентаря, находяще-
гося на месте производства сварочных работ, осущест-
вляется силами участка-заказчика. За соблюдение тех-
ники безопасности при производстве сварочных работ
участок несет полную ответственность. На работы, не под-
дающиеся строгому учету и необходимые по техническим
условиям (прихватка поднадзорных котлонадзору конст-
рукций, трубопроводов и др.), расчет производится за
человеко-день. Поквартально сварочный участок делает
анализ сварочных работ и дает справку в управление и
трест по установленной форме.
217
chipmaker.ru
ПЛАНИРОВАНИЕ РАБОТ
СВАРОЧНОГО УЧАСТКА
Методика планирования
Планирование объемов сварочных работ производит-
ся ежемесячно на основе планов монтажных участков с
пересчетом физических объемов работ монтажных участ-
ков по каждому виду работ в денежный, путем перемно-
жения физических объемов на величину стоимости сва-
рочных работ по видам.
План сварочного участка — последняя стадия низо-
вого планирования, й составляется после окончательного
формирования планов всеми мастерами, производителя-
ми работ и старшими производителями работ, участки
которых обслуживает сварочный участок. После опреде-
ления объемов сварочных работ в денежном выражении
соответствующая сумма снимается с объемов всех уча-
стков, что отражается записью в планах мастеров, про-
рабов и старших прорабов.
В практике при производстве строительно-монтажных
работ номенклатура физических объемов не всегда соот-
ветствует плановым цифрам, но тем не менее основные
показатели плана (объем строительно-монтажных работ,
фонд заработной! платы, задание по выработке на одного
работника) остаются директивными, подлежащими не-
уклонному выполнению.
Учет выполненных объемов работ
и отчетность по сварочному
участку. Заработная плата
Расчет выполняемых сварочным участком работ про-
изводится по журнальной системе путем занесения еже-
дневного выполнения объемов в тоннах, по металлокон-
струкциям, трубопроводам и оборудованию в соответст-
вии с проектом на выполняемые работы.
Ведёт журнал объемов работ мастер сварочного уча-
стка. По окончании месяца все выполняемые объемы
согласно журналу сводятся в акты по форме № 2 по каж-
дому прорабскому монтажному участку в отдельности.
После занесения физических объемов фактически выпол-
ненных работ производится обсчет стоимости ихвденеж-
218
ном выражении по той же методике, по которой планиру-
ется работа в начале месяца. По каждому монтажному
участку подсчитывается итоговая денежная сумма, после
чего акт (форма № 2) подписывается обеими сторонами-
руководителями монтажного и сварочного участков. Де-
нежная сумма, внесенная в акт, характеризует объем
строительно-монтажных работ, выполненных сварочным
участком за месяц. Эта сумма снимается с монтажного
участка и передается сварочному участку.
Оплата труда сварщиков производится по сдельной
системе при условии строгого учета выполненных работ.
Нормы времени и расценки на сварочные работы прини-
маются согласно сборнику 22 ЕНиР (Единые нормы и
расценки).
Заработная плата АТП определяется штатным распи-
санием монтажного управления.
Все необходимые для производства работ материалы
получаются участком с центрального материального
склада и находятся в подотчете сварного участка. Спи-
сание материалов производится в соответствии с утверж-
денными нормами расхода на выполненный объем, сог-
ласно акту йо форме № 2.
ПОДВЕДЕНИЕ ИТОГОВ ХОЗЯЙСТВЕННОЙ
ДЕЯТЕЛЬНОСТИ УЧАСТКА ЗА МЕСЯЦ
Итоги работы сварочного участка подводятся соглас-
но сданным в плановый отдел актам (форма №2) и дан-
ным отдела труда и заработной платы по начисленной за
месяц заработной плате.
Сводные плановые .и фактические данные, отражаю-
щие все основные показатели работы участка (объем
работ, численность, выработка на одного рабочего в
месяц, использование фонда заработной платы) за-
носятся в «Справку о выполнении плана», в которой
сварочный участок фигурирует как самостоятельная еди-
ница.
Результаты хозяйственной деятельности сварочного
участка так же, как и всех монтажных участков, выно-
сятся на обсуждение в профсоюзную организацию,
так как сварочный участок по всем видам показате-
лей может участвовать в социалистическом соревно-
вании.
219
chipmaker.ru
ОБОРУДОВАНИЕ И ИНСТРУМЕНТ
ЭЛЕКТРОСВАРЩИКА
К оборудованию рабочего места сварщика относятся:
1) рабочий стол; 2) щиты и кабины для защиты от лу-
чей сварочной дуги; 3) приспособления для защиты
сварщика от лучей сварочной дуги и брызг расплавлен-
ного металла (щиток); 4) сборочно-сварочные приспо-
собления; 5) источники питания сварочной дуги, свароч-
ные провода.
Щиты служат для ограждения рабочего места свар-
щика. Изготовляются из огнестойкого, прочного токоне-
проводящего материала. Высота щита должна быть око-
ло 2 м.
Источниками питания могут быть трансформаторы
переменного тока (типа СТЭ-34; ТС-500, ТСК-500; СТШ-
500, ТД-500, ТСП-2 и т. д.), преобразователи постоян-
ного тока (типа ПС-300, ПСУ-300, ПСО-ЗОО, ПС-500,
ПСУ-500, ПСО-500, ПСГ-500, АСБ-300, АСДП-500,
АДД-301, АДД-305 и т. д.) и выпрямители (типа ВС-200,
ВС-300, ВКС-300, ВС-600, ВКСМ-1000 и т. д.).
Сварочные провода — ток от источников питания к
месту производства передается по изолированным прово-
дам. Для этой цели используются гибкие провода марки
ПРГД и КРПТ для электрической сварки. Сечение гиб-
ких сварочных проводов подбирается по силе сварочно-
го тока из условия их ненагреваемости.
Сварочный ток, А — 200, 300, 400, 600.
Сечение сварочного кабеля, мм2—1X35, 1X50, IX
Х70, 1X90.
Длина гибкого провода марки ПРГД, к которому
прикреплен электрододержатель, может быть ограничена
до 2—3 м, а остальная часть может быть взята из марки
КРПТ. Сварочный провод длиной более 30 м применять
не рекомендуется, так как при увеличении длины проис-
ходит падение напряжения в сварочной цепи. К свари-
ваемому изделию обратный провод крепят струбциной,
обеспечивающей хороший контакт.
К инструменту сварщика относятся: электрододержа-
тель, стальная щетка, молоток, зубило, секач, клеймо,
шаблоны и др.
Электрододержатель является основным инструмен-
том сварщика, так как от его конструкции во многом за-
220
Рис. 80. Э л ектродо держатели
Рис. 81. Инструмент сварщика:,
а — металлическая щетка; б — зубило; в — молоток; г —'
шаблоны; д — секач; е — клеймо
висит производительность сварщика. Электрододержатель
должен отвечать следующим требованиям: быть легким
(не более 0,5 кг) и удобным в обращении, иметь надеж-
ную изоляцию от тока, не нагреваться, прочно удержи-
вать электрод, позволять быстро освобождаться от огар-
ков и заменять электрод, иметь простое и надежное со-
221
chipmaker.ru
единение со сварочным проводом. Конструкции применя-
емых электрододержателей приведены на рЦс. 80.
Стальные щетки (рис. 81а) используют для очист-
ки кромок свариваемых изделий от ржцВЧины, грязи
до сварки и для очистки шлака сварного шва после
сварки.
ЗубилЬ (рис. 816), молоток (рис. 81в), сеКач (рис. 816)
применяются для зачистки, шва и мест еколо шва от
брызг, подрубки наплывов, отбивки шлака после сварки.
Шаблоны (рис. 81а), применяемые сварщиками,слу-
жат для контроля формы и размеров шва.
Клеймо (рис. 81е) служит для клейменця швов, сва-
ренных сварщиком, с целью установления ег0 личной от-
ветственности за качество сварки. Стальные клейма мо-
гут быть буквенными или цифровыми. Перечисленный
инструмент сварщика показан на рис. 81.
НОРМИРОВАНИЕ РУЧНОЙ ДУГОВОЙ
СВАРКИ
Т^.х.н.инег.кш' .шулм-цплиание .пу1едуг.мдду\1т9с?<?г уСТЗВс>в-
ление обоснованных норм времени на выполнение раз-
личных сварочных работ. Такие нормы позВОЛЯют свар-
щику производительно использовать время и полностью
загрузить сварочное оборудование. Применяя рациональ-
ные приемы, сварщик имеет все возможности перевыпол-
нять установленные нормы.
В норму времени на сварочные работы входит:
— основное время (или машинное), используемое
непосредственно на сварку, т. е. на горение дуги;
— подготовительно-заключительное вреыя — на полу-
чение задания, инструктаж, ознакомление с работой, на-
стройку и наладку аппаратуры, сдачу рабС)ТЫ. Это вре-
мя дается на партию изделий и составляет 4—8% основ-
ного времени;.
— вспомогательное время, необходимее на смену
электродов, установку детали, осмотр и ЗдЧНстку шва,
настройку режимов и т. п.;
— время обслуживания рабочего места, уборку ин-
струмента, отдых и личные нужды.
Основное время зависит от квалификации сварщика,
веса наплавленного металла, величины тока и коэффици-
ента наплавки.
222
Вес наплавленного метала определяют по размерам
швов, заданных в чертежах по формуле
Q = L-F-7,
где Q — вес наплавленного металла, г;
L — длина шва, см2;
F — площадь сечения шва, см2;
у—удельный вес металла, равный 7,85 г/см2 для
сталей.
Величина тока зависит от диаметра электрода, поло-
жения шва в пространстве и толщины свариваемого из-
делия. Коэффициент наплавки зависит от марки приме-
няемых электродов. Например: электроды марки МР-3
имеют коэффициент наплавки 8,5—9 г/А-ч, ОММ-5-7,25
г/А-ч, УОНИ 13/45—9,8 г/А-ч. Зная вес наплавленного
металла, силу тока и коэффициент наплавки, можно
определить основное время сварки:
t =-£-
1ОСН - - >
1-°н
где ^осн — основное время сварки, ч;
Q — вес наплавленного металла, г;
I —сила сварочного тока, А;
ан — коэффициент наплавки, г/А-ч.
Подготовительно-заключительное, вспомогательное и
время обслуживания рабочего места при ручной дуговой
сварке составляет в заводских условиях 30—50% основ-
ного времени и 40—60% при строительно-монтажных ра-
ботах.
Расход электродов определяют по формуле
Qsfl — QH-K3,
где Q3n — расход электродов;
QH — количество наплавленного металла;
Кэ— коэффициент, учитывающий потери на огар-
ки, разбрызгивание, угар и т. п.; Кэ для каче-
ственных электродов равен .1,40—1,60.
Расход электроэнергии на 1 кг наплавленного метал-
ла составляет: при сварке на переменном токеЗ—4 кВт-ч
и при постоянном токе — 4—6 кВт-ч.
Вес наплавленного металла на 1 пог. м шва приведен
в табл. 47, а на один стык — в табл. 48.
223
chipmaker.ru
Таблица 47
Вес'наплавленного металла на 1 пог. м шва, кГ
Тип шва Эскиз Толщина металла S или размер катета к шва мм
4 5 6 8 10 12 14 16 18 20
Стыковой шов без ско. са кромок, двустОрОН. — <2, Л’ — — — — — ' — —
Стыковой, с V-o^pa3. ИЫМ СКОСОМ Кромок с подваркой — 0,44 0,51 0,76 0,92 1,14 1,59 1,82 2,16 2,54
Угловой, тавровый или нахлесточный без ско. са кромок, одностсрон. НИЙ 0,1 0,15
% К “0,22 0,39 0,61 0,88 0,18 1,54 1,95 2,41
Нормы расхода электродов на один стык (поворотный) трубопрОВОДОВ1 при сварке неповоротных стыков применять К= 1,1 Таблица 48
Наружный диаметр труб, мм Толщина стенки трубы, мм
3 4 5 6 7 8 9 10 п 12 14 16 подварка
Расход электродов на один стык, кг
32 0,025 0,034 0,044 0,055 0,068 0,083 — — — '
42 0,03з 0,044 0,058 0,073 0,073 0,091 0,13 0,171 — .—- —
57 0,04^ 0,06 0,078 0,10 0,124 0,152 0,182 0,24 0,27 0,31
76 — 0,079 0,104 0,133 0,167 0,2 0,25 0,32 0,37 0,43 0,57 0,70
К 89 — 0,093 0,122 0,157 0,196 0,24 0,29 0,38 0,14 о;5о 0,67 0,83 .
S 102 — 0,106 0,14 0,18 0,23 0,28 0,33 0,43 0,5 0,58 0,78 0,96
108 — 0,113 0,148 0,19 0,24 0,29 0,35 0,46 0,53 0,62 0,82 0,99
159 — — 0,22 0,28 0,46 0,54 0,62 0,75 0,85 0,95 1'57 Ь84
158 — .— 0,23 0,3 0,49 0,57 0,65 0,79 0,39 1,0 1'86 1,96
219 — — — 0,39 0,69 0,74 0,86 1,04 1,17 1,32 2,2 2j6
273 - — — — — 0 82 0,93 1,07 1,31 1,47 1,65 2,8 3,3 —
377 — — — —. — — 1,49 1,81 2,0 2,3 3,8 4,5
426 — —. —. — — — 1,68 2,0 2,3 2,6 4,3 5,1 —
530 — — — — 2,1 2 5 2,9 3,1 3,4
630 — — — , — — — 2,5 3,0 3,4 3,8 ( ,5 1,07
720 — — — — — — 2,9 3,5 3,9 4,4 7,4 1,23
820 —“ —_ — — — — 3,3 4,0 4,5 5,0 8,4 1,4
1020 — —. — 3,5 — 4,9 — 6,3 1,74
1220 — — — — — 4,2 —. 5,9 — 7,5 2; 085
1420 — — — — 4,9 — 6,9 — 8,7 14,7 — 2,43
chipmaker.ru
Для нормирования сварочных работ пользуются дей-
ствующими нормами выработки и расценок на свароч-
ные работы. В них в виде таблиц даются нормы в часах
и расценки для различных видов швов, толщин и поло-
жений в пространстве, а также указывается разряд
работы. Согласно этим нормам и расценкам выписывают-
ся рабочие наряды, в которых проставляется вид шва, ко-
личество метров, разряд работы и расценки. Ниже при-
ведены существующие разряды сварщиков-монтажников
и набор работ, соответствующих разряду.
Электросварщики ручной сварки
Электросварщик 3-го разряда
Характеристика работ. Ручная электродуго-
вая и газоэлектрическая сварка во всех пространствен-
ных положениях сварного шва, кроме потолочного, дета-
лей, узлов и конструкций из углеродистых сталей. Руч-
ная электродуговая воздушная строжка деталей средней
сложности из малоуглеродистых легированных, специ-
альных сталей, чугуна, цветных металлов в различных
положениях. Наплавка простых инструментов. Наплавка
изношенных деталей из углеродистых сталей.
Должен знать. Устройство применяемых электро-
сварочных машин. Требования, предъявляемые к сваро-
чному шву; свойства и значение обмазок электродов;
основные виды контроля сварных швов. Способы под-
бора марок электродов в зависимости от марок сталей.
Причины возникновения внутренних напряжений и де-
формаций в свариваемых изделиях и меры их преду-
преждения.
Примеры работ. Конструкции строительные и
технологические простые из углеродистых сталей (про-
стые стойки, бункерные решетки,, переходные площадки,
лестницы, перила ограждений, трапы, настилы, обшивка
котлов и т. и.) —сварка. Кузова автосамосвалов — свар-
ка. Трубы дымовые высотой до 30 000 мм и вентиляци-
онные из листовой углеродистой стали — сварка. Трубо-
проводы безнапорные для воды (кроме магистральных) —
сварка. Трубопроводы наружных и внутренних-сетей во-
доснабжения и теплофикации — сварка в цеховых усло-
виях.
226
Электросварщик 4-го разряда
Характеристика работ. Ручная электродуго-
вая и газоэлектрическая сварка во всех пространственных
положениях сварного шва аппаратов, узлов, конструк-
ций и трубопроводов из углеродистых и конструкци-
онных сталей, цветных металлов и сплавов. Ручная элек-
тродуговая, воздушная строжка деталей из высокоугле-
родистых специальных сталей, чугуна и цветных металлов
в любом положении. Сварка конструкций из чугуна.
Заварка дефектов деталей, машин, механизмов и конст-
рукций. Наплавка сложных деталей, узлов и сложных
инструментов.
Должен знать. Устройство различной электро-
сварочной аппаратуры; особенности сварки и электроду-
говой строжки на переменном и постоянном токе; основ-
ные законы электротехники; способы испытания сварных
швов; виды дефектов в сварных швах и методы их пре-
дупреждения и устранения; подбор режима сварки по
приборам; марки и типы электродов; механические свой-
ства свариваемых металлов; чтение чертежей сложных
.сварных металлоконструкций.
Примеры работ. Баки трансформаторов — при-
варка патрубков, сварка коробок под выводы, коробок
охладителей, установка тока и крышек баков. Аппара-
ты, сосуды и емкости из углеродистой стали, работающие
без давления,—сварка. Каркасы промышленных печей и
котлов ДКВР — сварка. Корпусы компрессоров, цилинд-
ры низкого и высокого давления воздушных компрессо-
ров— наплавка и заварка трещин. Крепления и опоры
для трубопроводов — сварка. Листы больших толщин —
сварка. Мачты, вышки буровые и эксплуатационные —
сварка в цеховых условиях. Нижние картеры моторов —
сварка. Плиты фундаментные — сварка. Пыле-, газовоз-
духопроводы, узлы топливоподачи и электрофильтров —
сварка. Рамы транспортеров — сварка. Резервуары для
нефтепродуктов емкостью менее 1000 м3 — сварка. Рель-
сы и сборные крестовины — наплавка концов. Станины
дробилок — сварка. Трубопроводы наружных и внутрен-
них сетей водоснабжения и теплофикации — сварка на
монтаже. Трубопроводы наружных и внутренних сетей
газоснабжения низкого давления — сварка в цеховых ус-
ловиях. Трубопроводы технологические V категории —
227
chipmaker.ru
сварка. Фахверки, связи, фонари, прогоны, монорельсы—
сварка. Цилиндры блока автомашин — заварка раковин.
Цистерны автомобильные — сварка.
Электросварщик 5-го разряда
Характеристика работ. Ручная электродуго-
вая и газоэлектрическая сварка ответственных аппара-
тов, узлов, конструкций и трубопроводов из различных
сталей, цветных металлов и сплавов. Ручная электродуго-
вая и газоэлектрическая сварка ответственных сложных
строительных и технологических конструкций, работаю-
щих в тяжелых условиях. Ручная электродуговая воз-
душная строжка особо ответственных деталей из высоко-
углеродистых, легированных и специальных сталей и
чугуна в любом положении. Сварка ответственных конст-
рукций в блочном исполнении во всех пространственных
положениях сварного шва. Заварка дефектов ответствен-
ных деталей машин, механизмов и конструкций. Наплав-
ка наиболее сложных и ответственных деталей и
узлов.
Должен знать. Электрические схемы и конст-
рукции .различных типов сварочных машин; технологи-
ческие свойства свариваемых металлов, включая высо-
колегированные стали, металла, наплавленного электро-
дами различных марок, и отливок, подвергающихся
электрострожке; выбор технологической последователь-
ности наложения швов и режимов сварки; способы конт-
роля и испытания ответственных сварных швов; чтение
чертежей особо сложных сварных пространственных ме-
таллоконструкций.
Примеры работ. Аппараты и сосуды из углеро-
дистых сталей, работающие под давлением, и из легиро-
ванных сталей, работающие без давления,— сварка. Ар-
матура мартеновских печей — сварка при ремонте дейст-
вующего оборудования. Арматура несущих железобетон-
ных конструкций (фундаменты, колонны, перекрытия
и т. п.)—сварка. Балки-и траверсы тележек кранов и
балансиры — сварка. Балки пролетные мостовых кранов
грузоподъемностью менее 30 т — сваркй. Блоки строи-
тельных и технологических конструкций из листового ме-
талла (воздухонагреватели, скрубберы, кожухи домен-
ных печей, сепараторы, реакторы, газоходы доменной
228
печи и т. п.) —сварка. Блоки цилиндров и водяные кол-
лекторы дизелей-—сварка. Валы коленчатые крупные—-
сварка. Газгольдеры и резервуары объемом 5000 м3 и
более — сварка в цеховых условиях. Газо- и нефте-
продуктопроводы— сварка да стеллаже. Кессоны для
мартеновских печей, работающих при высоких температу-
рах,— сварка. Колонны, бункера, стропильные и подстро-
пильные фермы, балки, эстакады и т. и. — сварка. Конст-
рукции радиомачт, телебашен и опор ЛЭП-—сварка в
цеховых условиях. Мачты, вышки буровые и эксплуата-
ционные— сварка на монтаже. Рамы и узлы автомоби-
лей и дизелей — сварка. Резервуары емкостью от 1000 м3
до 5000 м3 — сварка на монтаже. Стыки выпусков арма-
туры элементов несущих сборных железобетонных конст-
рукций— сварка. Трубопроводы наружных и внутренних
сетей' газоснабжения низкого давления — сварка на мон-
таже. Трубопроводы наружных сетей газоснабжения
среднего и высокого давления — сварка в цеховых усло-
виях. Трубопроводы технологические III и IV категорий
(группы), а также трубопроводы пара и воды III и IV
категорий—сварка. Шины, ленты, компенсаторы к ним
из цветных металлов — сварка.
Электросварщик 6-го разряда
Характеристика работ. Ручная электродуговая
и газоэлектрическая сварка особо ответственных аппара-
тов, узлов, конструкций и трубопроводов из различных
сталей, цветных металлов и сплавов. Ручная электроду-
говая и газоэлектрическая сварка особо ответственных
строительных и технологических конструкций, работаю-
щих под динамическими и вибрационными нагрузками, и
конструкции особо сложной конфигурации. Сварка экс-
периментальных конструкций из металлов и сплавов с
ограниченной свариваемостью, а также из- титана и ти-
тановых сплавов. Сварка особо ответственных конструк-
ций в блочном исполнении во всех пространственных по-
ложениях, сварного шва.
Должен знать. Разновидности титановых спла-
вов, их сварочные й механические свойства, виды корро-
зий и факторы, вызывающие ее; методы специальных ис-
пытаний свариваемых изделий и назначение каждого из
них; основные виды термической обработки сварных90-
229
chipmaker, ru
единений; необходимые сведения по металлографии свар-
ных швов.
Примеры работ. Балки рабочих площадок мар-
теновских цехов, конструкции бункерных л разгрузочных
эстакад металлургических предприятий, балки подкрано-
вые под краны тяжелых режимов работы, стрелы шага-
ющих экскаваторов — сварка. Балки пролетные мосто-
вых кранов грузоподъемностью 30 т и выше — сварка.
Газгольдеры и резервуары объемом 5000 м3 и более —
сварка на монтаже. Газо- и нефтепродуктопроводы ма-
гистральные— сварка на монтаже. Емкости, колпаки,
сферы и трубопроводы вакуумные и криогенные — свар-
ка. Емкости и покрытия сферические и каплевидные —
сварка. Колонны синтеза аммиака — сварка. Конструк-
ции радиомачт, телебашен и опор ЛЭП — сварка на мон-
таже. Конструкции из легких алюминиево-магниевых
сплавов — сварка. Нефте- и газопроводы —сварка при
ликвидации разрывов. Обвязка трубопроводами нефтя-
ных и газовых скважин и скважин законтурного за-
воднения— сварка. Резервуары и конструкции из двух-
слойной стали и других биметаллов — сварка. Стержни
арматуры железобетонных конструкций в разъемных
формах — сварка ванным способом. Строения пролетные
металлических и железобетонных мостов — сварка. Тру-
бопроводы напорные, камеры спиральные и камеры ра-
бочего колеса турбин гидроэлектростанций — сварка.
Трубопроводы наружных сетей газоснабжения среднего
и высокого давления — сварка на монтаже. Трубопрово-
ды технологические I и II категорий (группы), а также
трубопроводы пара и воды I и II категорий — сварка.
Примечания к тарифн о-к в а л и ф и к а ц и о н-
ным характеристикам профессий рабочих,
выполняющих сварочные работы:
1. Неудаляемые прихватки при сборке ответственных
и особо ответственных конструкций, узлов и деталей вы-
полняются сварщиком той же квалификации, которая
установлена для сварки этих конструкций, узлов и де-
талей.
2. Исправление дефектов сварных швов, а также за-
варка дефектов в основном металле конструкций, узлов
и деталей, приварка различных деталей, технологических
приспособлений (опоры трубопроводов, приспособления
для сборки и Монтажа, подвески, кронштейны и т. п.) к
230
ответственным и особо ответственным конструкциям, уз-
лам н деталям выполняются сварщиком, имеющим ква-
лификацию не ниже той, которая установлена для свар-
ки этих конструкций узлов и деталей.
Вопросы к главе VIII
1. Каким должно быть рабочее место сварщика?
2. Что дает организация сварочных участков?
3. Какой инструмент должен иметь электросварщик?
4. Что входит в оборудование сварочного поста электросвар-
щика?
chipmaker.ru
ГЛАВА IX
ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ
ГАхрана труда, забота о здоровье трудящихся
^является предметом постоянной заботы Ком-
мунистической партии и Советского правительства. Со-
ветские законы о труде и технике безопасности — самые
передовые в мире, они обеспечивают максимальную ох-
рану здоровья трудящихся и создают безопасные условия
труда.
Поэтому советское трудовое законодательство для
сварщиков предусматривает ряд льгот. К сварочным ра-
ботам допускаются лица не моложе 18 лет. Предусмот-
рен дополнительный отпуск по вредности для электро-
сварщиков, газосварщиков, бензорезчиков, работающих
в закрытых помещениях,— 12 рабочих дней; рабочим этих
же профессий, занятым на наружных работах,— 6 рабо-
чих дней; подручным, постоянно работающим с электро-
сварщиками и газосварщиками,—6 рабочих дней. Выда-
ется бесплатная спецодежда, спецобувь и предохрани-
тельные приспособления. В табл. 49 приведены нормы
выдачи спецодежды сварщикам.
Все вновь поступающие сварщики должны пройти
вводный инструктаж. Проводит его ответственное лицо
предприятия по технике безопасности и знакомит посту-
пающих с условиями работы и общими правилами внут-
реннего распорядка на предприятии. Ответственность за
обеспечение безопасных условий работы и соблюдение
действующих норм по технике безопасности несет адми-
нистрация предприятия.
При электродуговой сварке возможны травмы:
1) поражение электрическим током;
2) поражение лучами электрической дуги глаз и от-
крытых поверхностей кожи;
232
Таблица 49
Нормы выдачи спецодежды сварщикам
Профессия Спецодежда, спецобувь, предохранительные приспособления Срок носки, мес.
Газосварщик Костюм брезентовый 12
Ботинки кожаные 12
Рукавицы брезентовые Зимой на наружных работах: 3
костюм ватный 24
валенки 24
Электросварщик Костюм брезентовый 12
Ботинки кожаные 12
Рукавицы брезентовые Зимой на наружных работах: 2
костюм ватный 24
валенки 24
3) ожоги и повреждения каплями расплавленного ме-
талла и шлака;
4) отравление вредными газами, выделяющимися
при сварке;
5) пневмокониоз;
6) поражение при взрывах сосудов;
7) пожары от искр и капель расплавленного метал-
ла или шлака;
8) ушибы и ранения.'
ПОРАЖЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ТОКОМ
Поражение сварщика электрическим током возможно
от прикосновения к неизолированным токоведущим час-
тям электрической цепи, находящимся под напряжением.
При этом могут быть повреждены нервная система
(электрический удар) или наружный кожный покров
(ожоги). Характер и степень поражения зависят от ве-
личины тока, а также от сопротивления тела человека.
Сопротивление человеческого организма электрическому
току сильно понижается при нервном и нетрезвом состоя-
нии, усталости. Мокрая или пропитанная металлической
пылью одежда, изношенная обувь, пребывание на сыром
полу также снижают сопротивление организма сварщи-
ка. Сухая одежда и обувь, сухой пол повышают сопро-
тивление организма прохождению электрического тока.
233
chipmaker.ru
При понижении сопротивления организма напряжение
в 24 В может быть опасно. Ток до 0,01 А не опасен для
жизни, но вызывает болезненные ощущения, а ток выше
0,1 А является смертельным.
В сухих помещениях при нормальных условиях ра-
боты, исправной сухой одежде и обуви напряжение ни-
же 36 В, а в сырых помещениях ниже 12 В безопасно. На-
пряжение выше указанных цифр считается опасным.
В зависимости от степени опасности поражения элек-
трическим током все помещения делятся на три кате-
гории:
1. Помещения без повышенной опасности (деревян-
ный пол, нормальная температура, чистый воздух и т. д.).
2. Помещения с повышенной опасностью могут быть с
одним фактором, повышающим опасность поражения
электрическим током: наличие сырости или токопроводя-
щей пыли, токопроводящих полов (металлических, зем-
ляных, железобетонных). Высокая температура (выше
30°С), возможность одновременного прикосновения че-
ловека к металлическим частям электрооборудования,
с одной стороны, и к металлоконструкциям, технологи-
ческим аппаратам, имеющим заземление с землей,— с
другой.
3. Особо опасные помещения имеют два или более
признаков повышенной опасности: 'влажность, сырость
(влажность воздуха до 100%, пол, стены, предметы по-
крыты влагой); активную химическую среду, могущую
влиять разрушительно .на электрические устройства.
Наиболее опасным является включение человека в
электрическую цепь. Это возможно при смене электро-
дов, когда полное напряжение холостого хода источника
питания имеется между электродом и свариваемой де-
талью. В это время сварщик вынужден прикасаться ру-
кой к электроду и оголенным частям электрододержате-
ля, находящимся под напряжением.
Для того, чтобы предупредить возможность пораже-
ния электрическим током, электросварщик обязан:
1. Следить за исправностью заземления источников
питания и свариваемых конструкций. Заземление долж-
но быть выполнено по схеме, показанной на рис. 82. Не-
обходимо следить не только за заземлением корпуса
трансформатора, но и за заземлением вторичной цепи
трансформатора и генератора с возбуждением от сети
234
Рис. 82. Схема подключения свароч-
ного трансформатора:
/ — рубильник; 2 — сварочный трансформа-
тор; '3—регулятор; 4—электрододержатель;
5 — питающий ' шланговый трехжильный
провод с заземляющей жилой; 6 — свароч-
ный провод; 7 — заземляющий болт; 8
соединение с нулевым проводом сети
питания и свариваемых г4~+т
конструкций. Заземле- • 1 Ь I
ние должно быть вы- fix 1
полнено по схеме, пока- * Ш Ш I
занной на рис. 82. Не- > Tl
обходимо следить не ' I L+-lJ
только за заземлением
корпуса трансформато-
ра, но и за заземлением
вторичной цепи транс-
форматора.
2. Не производить
сварочных работ в про-
мокшей спецодежде,
обуви и рукавицах.
3. Сварочные прово-
да необходимо изолиро-
вать и защищать от ме-
ханических поврежде-
ний и периодически
контролировать изоля-
цию провода.
4. Исправление сварочной цепи должно производить-
ся при выключенном рубильнике.
5. Не прикасаться голыми руками к токоведущим
частям сварочной машины.
6. По окончании сварки, или уходя на обед с рабоче-
го места, выключать источник питания.
В случае поражения электрическим током необхо-
димо:
1. Отсоединить пострадавшего от проводов (предва-
рительно приняв меры по дальнейшей его безопасности).
Отсоединение производить в резиновых рукавицах, или
встав на резиновый коврик, или в резиновых калошах;
брать пострадавшего следует только за одежду. В слу-
чае отсутствия коврика, резиновых рукавиц и калош не-
обходимо выключить рубильник или вывернуть пробки,
если это возможно, или отсоединить провод, пользуясь
сухой деревянной палкой или доской. При этом надо пом-
нить, что, оказывая помощь, не следует самому попадать
под напряжение.
2. Обеспечить пострадавшему доступ свежего возду-
ха: открыть окна, дверь или вынести на улицу.'
235
chipmaker.ru
3. Если пострадавший потерял сознание, нужна не-
медленная медицинская помощь. До прибытия врача по-
страдавшему необходимо делать искусственное дыхание.
Проведение искусственного
дыхания
Перед тем как начать искусственное дыхание, необ-
ходимо пострадавшего вынести на свежий воздух, осво-
бодить от стесняющей дыхание одежды: расстегнуть во-
рот, распустить пояс и т. п. Рекомендуется два способа
искусственного дыхания.
П ервый способ (рис. 83н). Положить пострадав-
шего спиной вверх, головой на одну руку, лицом в сто-
рону; другую его руку вытянуть вдоль головы. Вытянуть,
Рис. 83. Проведение искусственного дыхания:
а — первый способ; б — второй способ; в — метод искусственного дыхания
«изо рта1 в рот»; г —массаж сердца (непрямой — наружный)
если можно, язык, но не удерживать его. Встать па ко-
лени над пострадавшим, как бы верхом, лицом к его го-
лове так, чтобы бедра пострадавшего были между коле-
нями оказывающего помощь. Положить ладони на спину
пострадавшего, на нижние ребра, охватив их с боков
сложенными пальцами.
Считая «раз, два, три», наклоняться постепенно впе-
ред так, чтобы весом своего тела наваливаться на свои
вытянутые руки и таким образом нажимать на нижние
236
ребра пострадавшего (выдох). Не снимая рук со спины
пострадавшего, откинуться назад (вдох). Сосчитав «че-
тыре, пять, шесть», вновь постепенно наваливаться тя-
жестью своего тела на вытянутые руки, считая «раз, два,
три» и т. д.
Второй способ (рис. 836) применяется при нали-
чии у спасающего помощников.
Пострадавшего кладут на спину, подложив под ло-
патки сверток одежды, чтобы грудь возможно больше
расширилась. Вытягивают его язык и удерживают его в
вытянутом положении. Далее встают на колени над голо-
вой пострадавшего, захватив его руки в локтях, прижи-
мают их без усилия к боковым сторонам груди постра-
давшего (выдох).
Считая «раз, два, три», поднимают руки пострадавше-
го кверху и закидывают их за голову (вдох). Считая «че-
тыре, пять, шесть», вновь прижимают руки к груди и так
до восстановления дыхания.
Кроме описанных выше способов имеется еще способ,
получивший название «изо рта в рот». При этом способе
пострадавшего укладывают на спину так же, как при
проведении искусственного дыхания по второму способу
(рис. 83в)..£от его рсвобождают от слизи (носовым плат-
ком или краем рубашки). Оказывающий помощь подво-
дит левую руку под затылок пострадавшего, делает два-
три глубоких вдоха и затем с силой вдувает воздух из
своего рта непосредственно в рот пострадавшего (можно
через марлю или специальную трубку). Частота вдува-
ния воздуха не должна превышать 12—16 раз в минуту.
Этот способ применяется одновременно с воздействием
на работу сердца пострадавшего путем непрямого (на-
ружного) массажа сердца. Массаж проводится одновре-
менно с искусственным дыханием путем ритмичных на-
жатий (40—50 раз в минуту) двумя руками на нижнюю
часть грудной кости — грудины. Для проведения таких
комбинированных мер спасения нужны два человека.
Новый метод оказания помощи дает хорошие результаты.
При производстве строительно-монтажных работ
электросварщики должны иметь вторую группу электро-
квалификации и знать технику безопасности, соблюдать
меры предосторожности при работах на электрических
установках и уметь оказывать первую помощь при трав-
мировании электрическим током.
237
r.ru
Сварочные трансформаторы, установленные в одном
месте, должны отстоять друг от друга на расстоянии не
меньше 0,35 м и быть ограждены. Если источники питания
сварочной дуги расположены на высоте выше одного ме-
тра от земли или перекрытия, они оборудуются рабочими
площадками, лестницами, перилами и имеют освеще-
ние. Размещение сварочного оборудования должно обес-
печивать безопасный и свободный доступ к нему. Свароч-
ное оборудование подключается от отдельного рубиль-
ника. Включение и отключение сварочного оборудования
от сети высокого напряжения производится только элек-
триком.
СВЕТОВОЕ ДЕЙСТВИЕ
электрической дуги
Видимые световые лучи производят ослепляющее
действие, поражая сосудистую и сетчатую оболочку гла-
за. В спектре сварочной дуги имеются еще и невидимые
лучи — ультрафиолетовые и инфракрасные (тепловые).
Ультрафиолетовые лучи оказывают наи-
большее действие на глаза и кожу человека. Эти лучи
даже при кратковременном действии на глаза вызыва-
ют воспалительное заболевание наружных частей глаза,
ощущение насыпанного в глаза песка, светобоязнь, сле-
зоточение и спазмы век.
Инфракрасные лучи могут вызвать ожоги, а
при длительном действии на
Рис. 84. Щиток (а) и шлем (б)
для защиты лица и глаз электро-
сварщика
глаза — потемнение хруста-
лика. Для защиты лица и
глаз от воздействия элект-
рической дуги применяют-
ся щитки или маски со
специальными затемняю-
щими стеклами (рис. 84).
Стекла подбираются свар-
щиком в зависимости от
остроты зрения и приме-
няемой силы тока при
сварке (табл. 50). С на-
ружной стороны стекло не-
обходимо закрывать обы-
кновенным (сменным)
238
Таблица 50
Защитные стекла для электросварщиков
Обозначение светофильтра Марка стекла и размеры Классифи- кационный номер При сварке током, А
Э-1 тс-з 9 30—75
Э-2 Прямоугольное, размером 10 75—200
э-з 102X52 мм и толщиной 11 200—400
Э-4 1—4 мм 12 более 400
стеклом для защиты от брызг расплавленного металла.
Сборщик, работающий рядом, должен иметь очки, а ра-
бочие, находящиеся в цехе, отгораживаются щитами или
ширмами. Возбуждая дугу, сварщик обязан предупредить
окружающих его лиц словами: «берегите глаза». При
поражении глаз немедленно следует обратиться в меди-
цинский пункт, а если пункт далеко, то промывать глаза
слабым содовым раствором.
При ремонтных работах в цехах места, где произво-
дится сварка, ограждают светонепроницаемыми щитами
или занавесями из несгораемого материала высотой не
менее 1,8 м;
ОЖОГИ КАПЛЯМИ ЖИДКОГО МЕТАЛЛА
Брызги и капли расплавленного металла и шлака
при сварке могут попасть в складки одежды, карманы,
ботинки, прожечь одежду и причинить ожоги. Во избе-
жание ожогов каплями жидкого металла сварщику вы-
дается спецодежда из трудновоспламеняющегося мате-
риала (брезент, грубое ворсистое сукно). При этом
необходимо соблюдать следующие правила:
а) в любое время года сварщик должен носить спец-
одежду;
б) карманы куртки должны плотно закрываться кла-
панами;
в) запрещается вправлять куртку в брюки, так как
за пояс брюк могут попасть капли металла;
г) брюки должны быть длинные, и носить их надо
поверх обуви;
д) ботинки должны быть с глухим верхом и плотно
зашнурованы;
239
chipmaker.ru
е) в спецодежде, щитке, шлеме не должно быть дыр;
ж) куртка должна застегиваться на все пуговицы,
надевать рукавицы надо так, чтобы они плотно прикры-
вали концы рукавов куртки. Для плотного прилегания
рукавов часто применяют резники или веревочки.
Головной убор должен быть без козырька.
ВЕНТИЛЯЦИЯ
При горении электрической дуги выделяются газы и
мельчайшая пыль, которая засоряет воздух. Удаление
этих газов и пыли с мест сварки и подачу чистого возду-
ха обеспечивает вентиляция. Она может быть обшей и
местной. Общая вентиляция бывает в небольших свароч-
ных цехах. В больших сварочных цехах создать много-
кратность воздухообмена практически невозможно, по-
этому здесь рациональна местная вентиляция. Нормы
обшеобменной вентиляции приведены в табл. 51.
При сварке цинка, свинца, меди и их сплавов необхо-
димо работать в респираторах с химическим фильтром
ввиду большого выделения ядовитых газов. Так как пол-
ностью очистить воздух в котельно-сварочных цехах
практически невозможно, строительными нормами и
Таблицfl 51
Нормы общеобменной вентиляции
Вид работ Принятая расчетная единица Норма удаляе- мого воздуха, м3/ч
Сварка электродами:
ОММ-5 1 кг расплавлен- 4000
ЦМ-7, УОНИ, СМ-11, К-5 У ЭЗ-04 ных электродов 5000 6000
Сварка рутиловыми электродами:
МР-1, МР-3, ЭРС-1 То же 2400
Сварка покрытыми электродами » 2000—2500
в замкнутых пространствах Сварка под флюсом:
ОСЦ-45, АН-348, ФЦЛ-2, ФЦ-6 1 кг расплавлен- 150
и др. ного металла 100
Сварка в среде защитных газов То же 1000
Газовая сварка и резка 1 м3 ацетилена или другого го- рючего газа 1000—1500
240
правилами Госстроя СССР (СНиП II-M..2-62) установ-
лены предельно допустимые концентрации вредных га-
зов, паров и пыли в воздухе рабочей зоны производст-
венйых помещений (табл. 52).
Таблица 52
Предельно допустимые концентрации
вредных газов, паров и пыли в воздухе
Вещество
Предельно
допустимая
концентрация,
мг/м®
Аммиак
Бензин, керосин (в пересчете на С)
Бензол
Марганец'и его соединения в пересчете
на МпО2
Окислы азота в пересчете на NajOg
Окись цинка
Окись углерода
Свинец и его неорганические соедине-
ния
Сероводород
Фосфористый водород ,
Фтористый водород
Пыль, содержащая более 70% SiOs
в ее кристаллической модификации
(кварц и др.)
Пыль, содержащая больше 10% и до
70% свободной .
200
300
20
0,3
5
5
20
0,01
10
0,1
0,5
1
2
СВАРКА В ЗАКРЫТЫХ РЕЗЕРВУАРАХ,
ГЛУБОКИХ ТОННЕЛЯХ И КОЛОДЦАХ
Для создания нормальных условий электросварщику
в резервуаре необходимо устроить вентиляцию или воз-
духодувку. Сварку производить при всех открытых лю-
ках. За сварщиком, работающим в закрытых резервуа-
рах и помещениях, должно быть установлено постоянное
наблюдение подручного, находящегося вне резервуара,
который должен иметь I группу электроквалификации по
технике безопасности. Подручный должен быть обучен
и проинструктирован о своих обязанностях. Сигнализа-
цией служит веревка, которая прикреплена к спасатель-
ному поясу сварщика, второй конец ее — у подручного.
Работать надо в сухой спецодежде, прн этом сварщику
chipmaker.ru
Рис. 85.Лам-
па со шле-
мом
дополнительно выдаются коврик резиновый или калоши,
резиновый шлем, защищающий затылочную часть голо-
вы, подлокотники резиновые и переносная электрическая
лампа на 12 В.
Сварочные трансформаторы и устройства должны
быть оснащены устройствами автоматического отключе-
ния напряжения холостого хода или ограни-
чения его до напряжения 12 В, с выдержкой
времени не более 0,5 с.
Каждый раз, перед тем как спуститься
работать в колодцы или в глубокие тоннели,
необходимо убедиться, что там нет горючих
газов или углекислоты. Наличие горючих
газов можно определить с помощью специ-
альной бензиновой лампы с сеткой, защи-
щенной шлемом (рис. 85). При этом руко-
водствуются следующим:
1. Если в воздухе имеется углекислота
в количестве 3%, лампа будет гореть плохо;
при 3,5—4% —она потухнет.
2. Если горючих газов в воздухе мало,
пламя лампы удлинится, но будет гореть,
показывая, что опасности взрыва нет.
3. Лампа, опущенная во взрывчатую га-
зовоздушную смесь, потухает, однако внут-'
ри сетки будет гореть проникший газ. Это
очень опасно, может произойти взрыв. Лампу нужно мед-
ленно поднимать на поверхность земли: если поднимать
быстро, может произойти взрыв в лампе. Чтобы наруж-
ный воздух проникал медленнее в лампу, необходимо
иметь двойную сетку.
Электросварщик, работающий на высоте, обязан:
1. Пользоваться предохранительным ремнем и подвя-
зываться к элементам конструкции.
2. Пользоваться пеналами, сумками для хранения
электродов, огарков, инструмента и предупреждать воз-
можность их падения вниз.
- 3. Предупреждать работающих внизу о работе, про-
водимой на высоте.
4. Не оставлять и не складировать на высоте неза-
крепленные инструмент и сварочные материалы.
5. Применять только исправные предохранительные
приспособления.
242
6. Работы в неудобных местах, на высоте выполнять
только с лесов или подмостей.
7. По окончании работ на-высоте убирать инструмент,
остатки сварочных материалов.
При производстве работ в несколько ярусов над ра-
ботающими ниже должен быть устроен навес, защищаю-
щий от искр, инструментов и деталей, которые могут
упасть сверху.
Переходные лестницы должны быть исправны и на-
дежно прикреплены верхней и нижней частью к какому-
либо неподвижному предмету.
Запрещается выполнять работу стоя на случайных
предметах, ящиках, бочках и т. д., а также на ступенях
лестниц.
Запрещается производить сварку сосудов, трубопро-
водов, находящихся под давлением.
Категорически запрещается производить- сварку тары
из-под горючих веществ, кислот и т. п. до принятия не-
обходимых мер, предупреждающих возможность взрыва.
Для предупреждения взрывов сварочные работы долж-
ны производить не ближе 10 м от взрывоопасных веществ
и легковоспламеняющихся жидкостей.
Сварку сосудов из-под горючих жидкостей можно
проводить только после тщательной промывки водным
раствором каустической соды. Разрешается продув-
ка острым паром. Например, емкость из-под бензи-
на 200 л следует продувать острым паром в течение двух
часов.
В исключительных случаях разрешается сварка тары
из-под горючего без предварительной подготовки. Для
этого сосуд заполняют водой и этим сокращают объем
пространства, где может образоваться взрывчатая смесь.
В верхней части сосуд оставляют открытым для сообще-
ния с атмосферой.
Работе, производящие промывку резервуара внутри,
надевают маски или противогазы, а также брезентовую
или прорезиненную спецодежду и непромокаемые сапоги.
При работе в районе действующих газопроводов свар-
щик обязан:
1. Перед началом работы потребовать от мастера
письменное разрешение технической администрации
предприятия, эксплуатирующего газопровод, а также
243
chipmaker.ru
разрешение пожарной и газовой инспекции на производ-
ство сварочных работ.
2. Сварочные провода Должны быть требуемого сече-
ния и надежно изолированы. Второй провод должен
быть подсоединен в месте сварки.
3. Строго выполнять требования правил техники без-
опасности на производстве сварочных работ, действую-
щих на предприятии, эксплуатирующем газопровод.
ПРОТИВОПОЖАРНЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ
• 1. Перед началом работы необходимо убедиться, что
вблизи места работы нет легковоспламеняющихся ве-
ществ. Особенно тщательно осмотр надо производить
при работе на высоте, так как с высоты искры могут ле-
теть на относительно большое расстояние.
2. При производстве сварочных работ на деревянных
настилах на них надо укладывать асбестовые или метал-
лические листы, а рядом ставить ведро с водой.
3. При сварке на лесах, подмостях следует применять
необходимые противопожарные меры, согласованнее с
пожарной охраной, и устранить возможность ожогов про-
ходящих людей путем установки ограждений и предупре-
дительных надписей.
Места сварки и расположенные ниже их площадки
необходимо тщательно очищать от стружки дерева, пак-
ли и прочего горючего материала. Проходы под местом
сварочных работ должны быть надежно перекрыты. Го-
рение дерева, опилок, стружек, тряпок прекращают, по-
ливая водой, засыпая песком или заливая пеной обычно-
го огнетушителя.
При воспламенении бензина, керосина и других горю-
чих жидкостей, а также карбида кальция пламя, тушат
песком, пеной огнетушителя, углекислотой или накрывают
пламя брезентовым или асбестовым полотном. «Запреща-
ется применение воды для ликвидации огня при горении
карбида кальция и горючих жидкостей.
При проведении сварочных, газорезных и паяльных
работ з а п р е щ а е т с я:
а)'приступать к работе при неисправной аппаратуре;
б) производить сварку, резку или пайку свежеокра-
шенных конструкций и изделий;
244
в) ’ пользоваться при огневых работах одеждой и ру-
кавицами со следами масел и жиров, бензина, керосина
и других горючих жидкостей;
г) хранить в сварочных кабинах одежду, горючую
’жидкость и другие легкосгораемые предметы или мате-
риалы;
д) допускать к работе учеников и рабочих, не сдав-
ших испытаний по сварочным и газопламенным работам
и без предварительной проверки их знаний правил по-
жарной 'безопасности.
е) допускать соприкосновение электрических прово-
дов с баллонами со сжатыми, сжиженными и раство-
ренными газами;
ж) производить сварку, резку, пайку или нагрев от-
крытым огнем аппаратов и коммуникаций, заполненных
горючими и токсичными веществами, а также находя-
щихся под давлением негорючих жидкостей, газов, па-
ров и воздуха или под электрическим напряжением.
Лица, занятые на огневых работах, в случае пожара
или загорания обязаны немедленно вызвать пожарную
часть (ДПД) и принять меры к ликвидации загорания
или пожара имеющимися средствами пожаротушения.
Лицо, ответственное за проведение огневых работ,
обязано проверить наличие на .рабочем месте средств по-
жаротушения, а после окончания работы осмотреть ра-
бочее место, нижележащие площадки и этажи и обеспе-
чить принятие мер, исключающих возможность возник-
новения пожара.
• Огневые работы должны немедленно прекращаться
по первому требованию представителя Госпожнадзора,
Госгортехнадзора, технической инспекции совета проф-
союза, профессиональной или ведомственной пожарной
охраны, начальника добровольной пожарной дружины,
пожарно-сторожевой охраны.
Во избежание ушибов, ранений, порезов необходимо:
1) подвесные устройства делать на прочных тро-
сах и хорошо закреплять их в верхних точках подвеса;
2) настил на подмостках должен быть прибит гвоздями
и обставлен перилами требуемого размера; 3) при под-
готовке кромок под сварку, вырубку и очистку шва, при
очистке деталей от ржавчины, перестановке деталей с
острыми краями и заусенцами следует надевать рукави-
цы и предохранительные очки.
245
I chipmaker.ru
После окончания работы сварщик обязан выключить
сварочную установку, привести в порядок свое рабочее
место и подготовить его к сдаче сменщику или мастеру.
Спецодежду и спецобувь гйужно сдать на хранение. Пос-
ле работы рекомендуется7 вымыть руки и лицо или при-
нять душ.-
О всех ненормальностях, обнаруженных во время ра-
боты, следует сообщить мастеру или сменщику.
Вопросы к главе IX
1. Какие травмы возможны при.электродуговой сварке?
2. Какой ток опасен для жизни?
3. Как подразделяются помещения в зависимости от степени
опасности?
4. Для чего заземляется сварочный трансформатор?
5. За чем необходимо следить во избежание поражения электри-
ческим током?
6. Как оказывать первую помощь пострадавшему от электриче-
I ского тока?
7. Как правильно сварщик должен надевать спецодежду?
8. Какие особенности техники безопасности необходимо соблю-
дать при сварке на высоте и в глубоких тоннелях?
9. Какие требования необходимо выполнять во избежание по-
жара?
Cnipmaker.ru
ПРАВИЛА АТТЕСТАЦИИ
СВАРЩИКОВ
Аттестация сварщиков производится по правилам
Госгортехнадзора, утвержденным 22 июня 1971 года.
Эти правила обязательны для всех министерств и ве-
домств.
Указанные правила устанавливают порядок аттеста-
ции.сварщиков на право выполнения сварочных работ
при изготовлении, монтаже и ремонте объектов котло-
надзора, газового надзора и подъемных сооружений.
К аттестации допускаются сварщики в возрасте не
моложе 18 лет, прошедшие специальную подготовку в
профессионально-техническом училище или курсы по
сварке, проработавшие по этой специальности не менее
шести месяцев по ручной сварке. Перед аттестацией
сварщики должны пройти специальную теоретическую и
практическую подготовку, учитывающую специфику
выполнения р.абот, к которым сварщики готовятся. Под-
готовка проводится по специальным .программам, утвер-
жденным соответствующим министерством (ведомст-
вом). Программа должна содержать разделы по свароч-
ному оборудованию (назначение, устройство, принцип
действия, правила эксплуатации), по свойствам основных
и сварочных материалов, технологии сварки, контролю
качества сварных соединений, способам исправления де-
фектов, а также по правилам безопасности при выполне-
нии сварочных работ:
— Аттестация сварщиков производится постоянно
действующими комиссиями на предприятиях (организа-
циях) путем проверки их теоретических знаний и практи-
ческих навыков.
— Комиссии по аттестации сварщиков создаются на
предприятиях (организациях), располагающих необхо-
247
ker.ru
димой производственной базой и инженерно-технически-
ми работниками по сварочному производству, по согла-
сованию с местным органом Госгортехнадзора. Органи-
зация и руководство работой комиссии осуществляются
администрацией предприятий.
В состав комиссии должны входить:
а) главный сварщик или руководитель сварочных
работ предприятия (организации)—председатель ко-
миссии;
б) представитель отдела технического контроля пред-
приятия (организации), ведающий контролем сварки
(представитель 'лаборатории сварки монтажной органи-
зации) ;
в) представитель руководства цеха (монтажного уча-
стка) ;
г) преподаватель по сварке, проводивший обучение;
д) представитель отдела техники безопасности пред-
приятия (организации).
Кроме того, в состав комиссии могут быть включены
другие специалисты по сварочному производству.
ПОРЯДОК АТТЕСТАЦИИ
Проверка теоретических знаний сварщика осущест-
вляется в объеме установленной программы. При этом
оценка знаний производится по четырехбалльной систе-
ме (отлично, хорошо, удовлетворительно, неудовлетво-
рительно) :
— При проверке практических знаний (навыков) вы-
является умение подготовить и ввести в работу свароч-
ное оборудование, вести сварку на заданном режиме, а
при ручной и полуавтоматической сварке — умение про-
изводить сварку во всех пространственных положениях.
Если на производстве сварщиком будут выполняться
сварные соединения только в одном пространственном
положении, допускается проверка практических навыков
при ручной и полуавтоматической сварке в этом же по-
ложении. Сварщики должны также уметь определять и
устранять видимые дефекты сварки.
— Выбор основных и сварочных материалов (элек-
тродов, сварочной проволоки, флюсов, газов и т. п.) про-
изводится постоянно действующей комиссией примени-
тельно к изделиям, которые должны сваривать сварщики
248
на производстве, подготовка материалов под сварку
контрольных соединений и предварительная термообра-
ботка должны быть такими же, как и при сварке изделий,
и производиться по указанию комиссии. Проведение про-
верки практических навыков на материалах, не соответ-
ствующих стандартам или техническим условиям, не до-
пускается.
— При проверке практических навыков сварщик
должен сварить контрольные соединения по указанию и
в присутствии не менее двух членов комиссии — предста-
вителя отдела технического контроля и специалиста по
сварочному производству.
— Сварка контрольных соединений должна выполня-
ться в соответствии с требованиями действующей на дан-
ном предприятии производственной инструкции на свар-
ку изделия. Все виды сварки должны производиться с
применением исправного оборудования и инструмента.
— Сварка контрольных соединений должна произво-
диться в тех положениях, в каких сварщики будут вы-
полнять швы при изготовлении изделий. При ручной и
полуавтоматической сварке для получения права ведения
работ во всех пространственных положениях допускает-
ся сварка образцов в двух наиболее трудных положениях.
Количество и размеры контрольных соединений, свари-
ваемых в каждом пространственном положении, должны
быть достаточными для проведения всех контрольных
испытаний, предусматриваемых настоящими Правилами.
— Контрольные соединения должны соответствовать
типовым, свариваемым при изготовлении изделий. Если
типовыми контрольными соединениями будут угловые
или тавровые, сварщиком дополнительно должны быть
выполнены стыковые соединения.
— На контрольных соединениях и готовых образцах
для определения фамилии сварщика и положения шва
при сварке должны быть нанесены клейма (цифровые
или буквенные), располагаемые вне рабочей части образ-
ца и сохраняемые на нем после испытания.
— Сварщики подвергаются испытаниям по одному
из способов сварки (ручной электродуговой,' газовой,
полуавтоматической и автоматической в среде защитных
газов, контактной, трением, прессовой и др.), а также по
одному из видов работ (сварка корпусов котлов и сосу-
дов и их элементов; сварка металлоконструкций грузо-
249
chipmaker, ru
подъемных машин; сварка трубопроводов газа, пара и
горячей воды, а также трубчатых элементов подконт-
рольных Госгортехнадзору объектов и др.) применитель-
но к конкретным маркам свариваемых материалов.
Несколько марок свариваемых материалов, близких
по химическому составу и свариваемых по одинаковой
технологии, могут быть объединены в одну группу со
сваркой для нее одного контрольного соединения.
С разрешения комиссии сварщики могут допускаться
к проверкам по несколькимЧн^особам сварки и видам ра-
бот при условии, что их подготовка и стаж работы по
каждому виду сварки будут соответствовать требовани-
ям ст. 2 настоящих Правил:
i— Сварщикам, успешно прошедшим проверку теоре-
тических знаний и практических навыков, администра-
цией предприятия (организации) выдаются удостовере-
ния за подписью председателя и одного из чденов комис-
сии по форме согласно Приложению 1.
— Сварщики, получившие неудовлетворительную
оценку по одному из видов проверки (теоретической или
практической), могут быть допущены к новой проверке
после дополнительного обучения, но не ранее чем через
1 месяц.
— Повторная проверка знаний должна проводиться
постоянно действующими комиссиями:
а) периодически, не реже одного раза в 12 месяцев1;
б) при перерыве в работе по своей специальности
свыше 6 месяцев;
в) перед допуском к работе после временного отстра-
нения сварщика за нарушение технологии и низкое каче-
ство работ.
— При проведении повторной проверки по решению
постоянно действующей комиссии для оценки практиче-
ских знаний могут быть допущены контрольные сварные
соединения, выполненные сварщиками при изготовлении
производственных изделий и конструкций.
— Дополнительные проверки знаний сварщика долж-
ны проводиться:
1 Сварщики, непрерывно работающие по своей специальности и
зарекомендовавшие себя высоким качеством выполненных в течение
последнего года работ, подтвержденным результатами контроля, по
решению комиссии могут освобождаться от повторных испытаний
сроком на 1 год, но не более трех раз подряд.
250
а) при переходе на новые для него способы сварки
или виды работ;
б) при сварке изделий из новых материалов или при
существенном изменении технологии сварки.
Дополнительная проверка знаний должна проводить-
ся в объеме программы, утвержденной главным инжене-
ром предприятия (организации).
— Результаты первичных, повторных и дополнитель-
ных проверок знаний, а также решения комиссии об ос-
вобождении сварщиков от повторных проверок знаний
оформляются протоколом за подписью председателя и
членов комиссии по форме, приведенной в Приложении 2,
и записываются в удостоверение сварщика.
КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА
КОНТРОЛЬНЫХ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
— Сваренные при проверке стыковые контрольные
соединения подвергаются:
а) внешнему осмотру и измерениям;
б) физическому методу контроля (ультразвуковой
дефектоскопии или просвечиванию проникающим излу-
чением и др.);
в) механическим испытаниям;
г) металлографическому исследованию;
д) другим дополнительным методам, обеспечиваю-
щим качественное проведение контроля сварных соеди-
нений (технологическая проба, замер твердости, травле-
ние, цветная дефектоскопия и т. п.), если они предусмот-
рены технологическим процессом или производственной
инструкцией по сварке изделий.
Другие сварные соединения подвергаются контролю
методами, которые предусмотрены технологическим про-
цессом или производственной инструкцией по сварке для
этих видов соединений.
Внешний осмотр и измерение
— Внешнему осмотру и измерению подлежат конт-
рольные сварные соединения на всем протяжении для
выявления следующих возможных дефектов:
' а) излома или неперпендикулярности осей соединяе-
мых элементов;
251
I chipmaker.ru
б) отступлений по размерам и форме швов, стандар-
тов, чертежей, ТУ и инструкций по сварке изделий;
в) смещения кромок соединяемых элементов;
г) поверхностных трещин всех видов и направлений;
д) наплывов, подрезов, прожогов и незаваренных
кратеров, непроваров, пористости и др..
— Осмотр сварных швов производится по всей их
протяженности с двух сторон невооруженным глазом или
с применением лупы с увеличением до 10 раз. Перед
контролем сварной шов и прилегающая к нему поверх-
ность основного металла на ширину не менее 20 мм по
обе стороны шва должны быть очищены от шлака и дру-
гих загрязнений, затрудняющих осмотр. Определение
. границ выявленных трещин производится путем шлифов-
ки дефектного участка наждачной бумагой и травлением.
Ультразвуковая дефектоскопия
или просвечивание
— Ультразвуковой контроль и просвечивание произ-
водятся по всей протяженности сварного соединения для
выявления в сварных соединениях возможных внутрен-
них дефектов (трещин, непроваров, пор, шлаковых
включений и др.).
— Ультразвуковой контроль сварных соединений
образцов должен производиться в соответствии с ГОСТ
14782—69 и утвержденными министерством (ведомст-
вом) инструкциями, разработанными специализирован-
ными организациями.
— Контроль сварных соединений просвечиванием
должен проводиться в соответствии с ГОСТ 7512—69 и
утвержденными министерством (ведомством) инструкци-
ями по рентгено-геммаграфированию, разработанными
специализированными организациями.
Механические испытания
— Механическим испытаниям подвергаются конт-
рольные пластины, не имеющие недопустимых дефектов,
для проверки соответствия прочностных и пластических
свойств контрольных сварных соединений требованиям
настоящих Правил,
— При механических испытаниях должны прово-
диться:
252
а) испытание на статическое растяжение;
б) испытание на статический изгиб или сплющивание;
в) испытание на ударную вязкость в случаях, пред-
усмотренных правилами Госгортехнадзора СССР, техни-
ческими условиями и инструкциями по сварке изделий.
— Механические испытания должны проводиться в
соответствий с ГОСТ 6996—66.
Металлографическое исследование
—- Металлографическому исследованию подвергают-
ся стыковые, тавровые и угловые соединения образцов в
случаях, предусмотренных правилами Госгортехнадзора
СССР и ТУ на изготовление изделий, для выявления воз-
можных внутренних дефектов (трещин, непроваров, пор,
шлаковых и неметаллических включений и др.), а также
для установления глубины проплавления, структуры ме-
талла шва. Контроль производится путем исследования
поверхности шлифа, вырезанного поперек сварного шва
или в другом направлении, если это предусмотрено тех-
ническими условиями на изделия. Контролируемая по-
верхность должна включать сечение шва с зоной тер-
мического влияния и прилегающим к ней участком
основного металла.
— Вырезка заготовок для шлифов производится
режущим или абразивным инструментом.
Допускается газовая или плазменная резка, если бу-
дут'исключены структурные изменения металла в иссле-
дуемом сечении.
ОЦЕНКА КАЧЕСТВА
КОНТРОЛЬНЫХ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
— Качество контрольных сварных соединений счи-
тается неудовлетворительным, если при любом виде
контроля будут обнаружены внутренние или наружные
дефекты, выходящие за пределы норм, установленных
настоящими Правилами, соответствующими стандарта-
ми, техническими условиями на изготовление изделия и
инструкциями по сварке и контролю сварных соеди-
нений.
— В контрольных сварных соединениях не допу-
скаются следующие дефекты:
253
chipmaker.ru
а) отступления от заданных размеров;
б) трещины всех видов и направлений, расположен-
ные в металле шва и в околошовной зоне основного Me-
Таблица 53
Таблица браковочных показателей
Наименование Браковочный показатель
Д. Внутренние дефекты, выявляемые
при любых видах контроля:
поры, шлаковые и другие вклю- чения непровары в корне шва стыко- вых сварных соединений с одно- сторонней разделкой кромок, вы- полненных без подкладок, а так- же угловых и тавровых сварных соединений, выполненных с раз- делкой кромок Б. Механические испытания Временное сопротивление раз- рыву при испытании образцов на статическое растяжение Угол статического изгиба для сталей: углеродистых низколегированных: марганцови- стых и кремнемарганцовистых при толщине стенки: до 20 мм свыше 20 мм низколегированных: хромомолиб- деновых и хромомолибдеиоваиа- диевых, а также высоколегиро- ванных хромистых при толщине стеикиа до 20 мм свыше 20 мм аустенитного класса 1 Сплющивание Нормы, установленные ТУ на изготовление изделия Свыше 75% норм, устано- вленных ТУ на изготовле- ние изделия Ниже нижнего предела временного сопротивления разрыв^' основного металла Менее 120 град. Менее 80 град. « 60 град. Менее 60 град. « 50 град. « 100 град. Образование трещин при расстоянии между сплю- щивающимися поверхнос- тями трубы Н менее опре- деленного по формуле2
254
Продолжение табл. 53
Наименование Браковочный показатель
Ударная вязкость Минимальное значение ударной вязкости металла шва при температуре ис- пытания 20° С должно быть: 5 кгсм/скй для всех сталей, кроме аустенитно- го класса и 7 кгсм/см2 для сталей аустенитного клас- са
В. Дефекты, не указанные выше, происходящие при иных способах сварки Нормы, установленные ТУ на изготовление изделия
1 При изготовлении образцов из двух материалов показатели угла статиче-
ского изгиба должны быть не ниже норм, установленных ТУ на изготовление
изделий из этих материалов.
2 Формула для определения Н:
н (1 4- Д) s
где s — номинальная толщина стенки, мм;
DH — номинальный наружный диаметр трубы, мм;
а — деформация на единицу д<риы (для углеродистых.и легированных ста-
лей а == 0,08, для стали 1Х18Н12Т а = 0,09).
талла, в том числе и микротрещины, выявляемые при
микроисследовании;
в) непровары (несплавления), расположенные на по-
верхности и по сечению сварного соединения (между
отдельными валиками и слоями шва и между основным
металлом и металлом шва);
г) непровары в вершине (корне) угловых и тавровых
сварных соединений, выполненных без разделки кромок,
а также стыковых сварных соединений, выполненных на
подкладках;
д) поры, расположенные в виде сплошной сетки;
е) наплывы (натеки);
ж) незаваренные кратеры;
з) свищи;
и) подрезы, прожоги и подплавления основного ме-
талла (при стыковой контактной сварке труб);
к) другие дефекты, указанные в табл. 53.
255
chipmaker, ru
— Результаты практической проверки считаются
неудовлетворительными, если хотя бы по одному виду
испытаний показатели не соответствуют нормам.
— Контроль за соблюдением настоящих Правил осу-
ществляется местными органами Госгортехнадзора, путем
проведения не реже одного раза в год проверки работы
постоянно действующих комиссий.
— Лица, виновные в нарушении настоящих Правил,
привлекаются к ответственности в соответствии с дейст-
вующим законодательством.
Отбор образцов
Образцы для испытаний отбирают из проб, вырезан-
ных непосредственно из контролируемой конструкции,
или из специально сваренных для проведения испытаний
контрольных соединений. Если форма сварного соедине-
ния исключает возможность изготовления образцов дан-
ного типа (детали сложной конфигурации, трубы и др.),
то образцы могут быть отобраны из специально сварен-
ных плоских контрольных соединений. При сварке конт-
рольных соединений условия подготовки под сварку,
состав основного металла и сварочных материалов, ре-
жимы сварки и термообработки должны быть такими,
как при сварке контролируемой конструкции, или соот-
ветствовать особому назначению испытаний. Сварку
контрольных соединений, предназначенных для испыта-
ния сварочных материалов (электродов, сварочных про-
волок, присадочных прутков, флюсов и др.), если нет
специальных требований, производят с остыванием меж-
ду наложением отдельных слоев. Температура, до кото-
рой должен остывать металл, устанавливается стандар-
том или другой технической документацией.
Размеры пластин для изготовления контрольных
соединений определяются следующими требованиями.
Для контрольных соединений, выполняемых дуговой,
электрошлаковой и газовой сваркой из плоских элемен-
тов, ширина каждой свариваемой пластины, если нет
иных указаний в стандартах или другой технической
документации, должна быть не менее:
50 мм при толщине металла до 4 мм
70 мм » » » свыше 4 до 10 мм
100 мм » » > » 10 до 20 мм
256
150 мм при толщине свыше
200 мм » » »
250 мм » » »
20 до 50 мм
» 50 до 100 мм
» 100 мм
Ширина контрольного соединения, выполненного из
круглого или фасонного проката, должна быть не менее
двух диаметров или ширин элементов. Длина свариваё--
мых кромок пластин определяется размерами и количе-
ством подлежащих изготовлению образцов с учетом
припусков на ширину реза и последующую обработку и
с добавлением длины неиспользуемых участков шва.
Размеры неиспользуемых участков принимают равными:
— при ручной дуговой сварке покрытыми электрода-
ми и при газовой сварке — не менее 20 мм в начале и не
менее 30 мм в конце шва;
— при автоматической и полуавтоматической сварке
с любым типом защиты, кроме флюса, при толщине ме-
талла до 10 мм — не менее 15 мм в начале и не менее
30 мм в конце шва, а при толщине металла более 10 мм —
не более 30 мм в начале и не менее 50 мм в конце шва.
Размеры пластин для контрольных соединений, вы-
полняемых способами сварки, не указанными выше,
устанавливаются соответствующими техническими усло-
виями. В случаях сварки пластин с применением при-
ставных планок для вывода начала и конца шва можно
отбирать образцы по всей длине контрольного соедине-
ния. Приставные планки изготовляют из того же мате-
риала, что и пластины. Длина приставных планок должна
быть не менее размера неиспользуемых участков шва.
Размеры проб, вырезаемых из контролируемой конст-
рукции, определяются количеством и размерами образ-
цов. При кислородной вырезке размеры проб определяют
с учетом припуска на последующую механическую обра-
ботку, обеспечивающую отсутствие металла, подвергше-
гося термическому влиянию при резке с рабочей части
образцов.
Вырезку заготовок для образцов из проб и контроль-
ных соединений рекомендуется производить на металло-
режущих станках. Можно вырезать заготовки ножница-
ми, штампами, кислородной, электродуговой, анодно-
механической и другой резкой. При этом должен быть
предусмотрен припуск, обеспечивающий удаление из
рабочей части образца зоны металла с измененными
257
chipmaker.ru
свойствами. Величина припуска должна быть указана в
стандартах или другой технической документации на
данный вид продукции или на метод отбора проб. Вырез-
ка образцов из заготовок должна производиться механи-
ческим способом, при этом расположение образца по
отношению и направлению прокатки оговаривается
стандартами или другой технической документацией.
Правка контрольного соединения или пробы, отбирае-
мой от контролируемой конструкции, не допускается.
Разрешается править готовые образцы вне их рабочей
части. При испытании сварных соединений из труб допу-
стимость правки образцов оговаривается стандартами
или другой технической документацией.
Термическая обработка, если она оговорена стандар-
тами илгидругой технической документацией, проводит-
ся, как правило, до чистовой обработки образцов. Поря-
док проведения термической обработки при изготовлении
образцов из материалов с пределом прочности ов
более 100 кгс/мм2 (1000 Мн/м2) оговаривается стандар-
тами или другой технической документацией.
Клеймение проб, контрольных соединений и готовых
образцов можно производить любым способом так, что-
бы клеймо располагалось вне рабочей части образца и
сохранялось на нем после испытания.
Условия проведения испытаний
и оценка их результатов
Образцы, имеющие отступления от заданных на чер-
теже размеров по чистоте обработки, а также механиче-
ские повреждения в рабочей части, к испытаниям не
допускаются и заменяются таким же числом новых об-
разцов, изготовленных из той же пробы или контрольного
соединения. Если размеры пробы или контрольного
соединения исключают возможность изготовления новых
образцов, производят вырезку новой пробы или сварку
нового контрольного соединения. Все виды испытаний,
кроме испытаний сварного соединения на статический
изгиб и измерения твердости, если нет других указаний
в соответствующих стандартах или другой технической
документации, проводят не менее чем на трех образцах;
испытание сварного соединения на статический изгиб
проводят не менее чем на двух образцах, а измерение
258
твердости — не менее чем в пяти точках для каждого
участка сварного соединения. Испытание сварных соеди-
нений, выполненных точечной и шовной контактной
сваркой, если нет других указаний в стандартах, прово-
дят не менее чем на 10 образцах.
Результаты по всем видам испытаний определяют как
среднее арифметическое результатов, полученных при
испытаниях всех образцов. Если нет указаний в соответ-
ствующих стандартах или другой технической докумен-
тации, то для всех видов испытаний, кроме испытаний на
статический изгиб и при изменении твердости, допускает-
ся снижение результатов испытаний для одного образца
на 10% ниже нормативного требования, если средний
арифметический результат отвечает нормативным тре-
бованиям. Допускаемое снижение результатов испытания
образцов на статический изгиб и при измерении твердо-
сти должно оговариваться в соответствующих стандар-
тах: или другой технической документации. При испыта-
нии на ударный изгиб допускаемое снижение ниже
нормативных требований устанавливается не более
0,5 кгсм/см2 (0,05 Мдж/м2). 4
Испытания на статическое растяжение, статический
изгиб, ударный разрыв и на измерение твердости прово-
дят при нормальной температуре, равной 20+10° С. Тем-
пература образца принимается равной температуре
помещения, в котором проводят испытания. Испытания
на статическое (кратковременное) растяжение, ударный
изгиб (на надрезанных образцах) и на-стойкость против
механического старения проводят при нормальной темпе-
ратуре или по требованию, оговоренному в соответствую-
щих стандартах или другой технической документации,
при повышенных или пониженных температурах. При
испытании при пониженных или повышенных температу-
рах температуру образца принимают равной температуре
среды, в которой проводят нагрев или охлаждение. До-
пускается определение температуры на образцах-свиде-
телях.
Результаты испытаний считают неудовлетворительны-
ми при невыполнении вышеизложенных указаний (кроме
температурных), а также при наличии в изломе образца
или на его поверхности кристаллизационных или холод-
ных трещин (кроме тех случаев, когда наличие трещин
Допускается соответствующими стандартами или другой
259
chipmaker.ru
технической документацией). При неудовлетворительных
результатах испытания повторяют на удвоенном количе-
стве образцов. Общие результаты испытаний определяют
по показаниям, полученным при повторных испытаниях,
результаты которых являются окончательными.
Методика определения размеров образцов, требова-
ния, предъявляемые к оборудованию для испытаний,
условия проведения испытаний и подсчет результатов
должны соответствовать:
при испытании на статическое растяжение при нор-
мальной температуре—- ГОСТ 1497—61, при понижен-
ной— ГОСТ 11150—65, при повышенной — ГОСТ
9651—61;
при испытании на ударный изгиб при нормальной
температуре — ГОСТ 9454—60, при пониженной —
ГОСТ 9455—60; при повышенной — ГОСТ 9456—60;
при измерении твердости —ГОСТ 2999-— 59, ГОСТ
9013—59 и ГОСТ 9012—59.
Другие требования к проведению испытаний, опреде-
лению размеров образцов, оборудованию для испытаний
и подсчету результатов должны оговариваться стандар-
том пли другой технической документацией, в протоколе
испытания указывают тип образца, место его отбора,
место разрушения (для сварных соединений), температу-
ру и результаты испытания для всех образцов и наличие
дефектов в изломе образцов.
Удостоверение сварщика приведено в Приложении 1,
а форма протокола — в Приложении 2.
ЛИТЕРАТУРА
I. Абдулаев М. К. Техника безопасности при производстве
сварочных работ. М., Обороигиз, 1954.
2. Амосов Б. В. Устройство и эксплуатация сварочных гене-
раторов и трансформаторов. М.— Л., Госэнергоиздат, 1960.
3. А и т и к а й н П. А. Металловедение. М., «Металлургия», 1965.
4 Барсуков П. В. Строительное черчение. М.,«Высшаяшко-
ла», 1966.
» 5. Б е р е з к и и П. Н. Ручная дуговая сварка и наплавка. М.,
Машгиз, 1960.
6. Б е л е и я Е. И. Металлические конструкции. М, «Строитель-
ство», 1973.
7. Бондарь В. X.', Шкуротовский Г. Д. Справочник
сварщика-строителя. Киев, «Будивельник», 1974.
8. Г а й н у л и н Р. Т. Электросварщик-монтажник. Челябинск,
Южно-Уральское книжное издательство, 1967.
9. Г а й н у л и и Р. Т. Организация и планирование сварочных
работ на монтаже. Челябинск, Южио-Уральское книжное издатель-
ство, 1970.
10. Г л и з м а и е н к о Д. А. Сварка и резка металлов. М., Проф-
техиздат, 1962.
11. Демидов В. С. Электротехника. М., Оборонгиз, 1938.
12. Девяткин К- А. Основы электротехники. М., Воениздат,
1973.
13. 3 в я г и и Б. Б. Строительное черчение. М, Росвузиздат,
1963.
14. К и ч и х и н Н. Н. Чтение монтажных чертежей. М., Строй-
издат, 1973.
15. Коган Г. Е. Ручная дуговая сварка металлов. М., Проф-
техиздат, 1956.
16. Красильников А. Д. Чтение строительных чертежей.
М., Госстройиздат, 1956.
17. Ку.зиецов М. И. Основы электротехники. М., «Высшая
школа», 1964.
18. Кузнецов Б. В., Мех едко Ф.-В. Сварочные транс-
форматоры и генераторы., Минск, «Беларусь», 1964.
19. Лебедев Н. Н. Элементарная электротехника. М., «Тех-
ника», 1965.
20. Люблин И. С. Генераторы и трансформаторы для дуго-
вой сварки. М., Машгиз, 1957.
21. Мих и ев М. М. Чтение машиностроительных чертежей. М.,
Обороигиз, 1962,
261
chipmaker.ru
22. Малышев Б. Д. и др. Сварка в строительстве. М., Строй-
издат, 1966.
23. Назаров С. Т. Методы контроля качества сварных соеди-
нений. М., «Машиностроение», 1964.
24. Н е й ф е л ь д И. Е. и др. Контроль качества сварки ь строи-
тельстве. М., Госстройиздат, 1960.
25. О с т а п ч е н к о Н. Н., Кириллов Н. П. Материалове-
дение. М., Трудрезервиздат, 1956.
26. Пасечник Н. Д. Элементарная электротехника. М., «Тех-
ника», 1965.
27. Правила аттестации сварщиков. Утвержденные 22 июня
1971 года, «Металлургия», 1971.
28. Радунский Л. Д. Развитие техники электрической дуго-
вой сварки металлов в России. М., Госэнергоиздат, 1959.
29. Рабинович И. Я- Оборудование для дуговой электриче-
ской сварки. М., Машгиз, 1958. *
30. Рудаков А. С. Эксплуатация электросварочного оборудо-
вания. Челябинск, Южно-Уральское книжное издательство, 1961.
31. Руководящие материалы по Госгортехнадзору. М., «Энер-
гия», 1970.
32. Сарафанов С. Г. и др. Электросварочное оборудование
и автоматизация сварочных работ в строительстве. М., Госиздат,
1963.
33. С а х н о в с к и й М. М. Технологичность строительных свар-
ных стальных конструкций. Киев, «Будивельник», 1966.
.34 . Сергеев Н. П. Справочник молодого электросварщика.
М., «Высшая школа», 1975.
35. Справочник рабочего-сварщика под редакцией А. Т. Галак
тионова и др. М., Машгиз, 1961.
36. Справочник по сварке под редакцией Е. В. Соколова. Т. 2,
М., Машгиз, 1961.
37. -Справочник по специальным работам в строительстве. Сва-
рочные работы. М., Госстройиздат, 1962.
38. Строительные нормы и правила. СНиП 111-А П-70. М.,
Стройиздат, 1975.
39. Справочник электросварщика. М, Машгиз, 1961.
40. Тарифно-квалификационный справочник работ и профессий
рабочих, занятых в строительстве и на ремонтно-строительных рабо-
тах. М., Стройиздат, 1969.
41. X а и а п ет о в. М. В., Фоминых В. П. Электросварщик
ответственных сварочных работ. М., Госстройиздат, 1964.
42. Фридман Р. Н. Умей читать рабочий чертеж. Пензенское
книжное издательство, 1963.
43. Ц е г е л ь с к и й В. Л. Электросварщик. М., «Высшая шко-
ла», 1965.
44. Ч е р н я к В. С., В а щ а н о в Л., П. Справочник молодого
сварщика. М., «Высшая школа», 1966.
Приложение I
Титульный лист
Наименование министерства
или ведомства
УДОСТОВЕРЕНИЕ СВАРЩИКА* 1
Стр. 1
Удостоверение Jfe
Выдано гр._________________________________________
года рождения, имеющего стаж работы по сварке лет,
в том, что он согласно Правилам аттестации сварщиков, утвержден-
ным Госгортехнадзором СССР 19 г. прошел атте-
стацию постоянно действующей комиссией при
наименование предприятия (организации)
ПО_____________________________________
(указать способ сварки)
При проверке сваривались: пластины толщиной мм
трубы диаметром мм с толщиной стенки мм
из основного металла марки
с выполнением швов__________________________в положениях
(стыковых, тавровых и Др.)
с применением сварочных материалов
1 В виде книжки в переплете форматом 85 у 120 мм.
263
chipmaker.ru
Продолжение приложения 1
Стр. 2
При проверке теоретических и практических знаний сварщик
т. получил следующие оценки;
теоретические знания_______________________________________________
(отлично, хорошо, удовлетворительно)
практическая
подготовка ______________________________________________________
(отлично, хорошо, удовлетворительно)
и допущен к___________.________. ___________________________________
(способ и положение сварки, вид работ и тип металла)
-Удостоверение выдано на основании протокола постоянно действую-
щей комиссии _________________________________
№от „“19_________________________г.
Удостоверение действительно по
Председатель комиссии___________
Член комиссии___________________
Печать предприятия
Личная подпись
сварщика
264
Продолжение приложения 1
Стр. 3—6
ПОВТОРНЫЕ ИЛИ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ПРОВЕРКИ
19 г._____________. постоянно действующей комиссией при
. были проведены повторные
или дополнительные проверки сварщика
При проверке сваривались ________________________________
из стали марки ________________________________________________
с выполнением швов_____________________________________________
с применением присадочного материала
Вид термообработки образцов де испытания
На основании проверки теоретических И практических знаний
сварщик получил следующие оценки: .
теоретические знания___________________________________________
(отлично, хорошо, удовлетворительно)
практическая
подготовка ____________________________________________________
(отлично, хорошо, удовлетворительно)
и допущен к_________2______________________________________________
(способ и положение сварки, вид работы и тип металла)
согласно протоколу № от ,_________________• 19 г.
Удостоверение действительно по
Председатель комиссии ________________________________
Член комиссии _______________________________________
Печать предприятия
265
to
СП
<5Э
а
о
□
£
(Ъ
Ж
Й
Й
Й
5?
§
?;
I
й
а
й
Я
•о
£
Я
*«
я
м
к
я
5?
съ
Й
й
I
Й
Й
Й
я
о
Й
Й
§
??
§
Й
я
о
5?
§
maker.ru
Продолжение приложения 1
заседания постоянно действующей комиссии при__________________________________________
наименование предприятия (организации)
по аттестации, произведенной в соответствии с Правилами аттестации сварщиков
от »___________________________“_______________________19____г.
Фамилия, имя и отчество сварщика | Год рождения | 0) X я и о я я о, «э О Стаж работы по сварке Клеймо, присво- енное сварщику при проверке Способ сварки Материалы образцов Сварочные материалы Положение шва при сварке Режим предва- рительного и со- путствующего подогрева
| № п. п. пластина, труба или другие । марка 1 металла толщина, мм диаметр, мм предел проч- ности по ТУ или ГОСТу, кгс/мм3 электрод или присадочная проволока, марка и тип 1 марка флюса I защитный газ
ьэ м 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
. Продолжение протокола
Режим термо- обработки Результаты испытания сварных образцов Другие методы испытания Заключение комиссии (указать рабо- ты, к выполне- нию которых допускается сварщик)
Оценка прак- тической про- верки (отлич- но, хорошо, удовлетвори- тельно) Оценка теоре- тических зна- ний (отлично, хорошо, удов- летворитель- но)
внешний осмотр и изме- рение физические методы контроля металло- графиче- ские иссле- дования предел прочности, кгс/мм2, (место разрыва) угол заги- ба, град. ударная Вязкость. кгсм/см3
17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27
Председатель комиссии.———————_______________(подпись)
Члены комиссии: 1.____________________________ (подпись)
(должность)
2. __________________________________ (подпись)
3.____________;________________________ (подпись)
Прилож ение 3
ФОРМУЛЯР №
Сварщик_________________________________ Клеймо Удостоверение №
(фамилия, имя и отчество полностью)
Вид сварки________________________________________________
Время и результаты проверки теоретических знаний
268
№ п.п. Назначение проверки Номер протокола Год, месяц и число Оценка Председатель комиссии Примечания
теоретич. знаний I пробы
-
Продолжение приложения 3
Время испытаний образцов и результаты испытания
№ п/п. Назначение испытания образца Клеймо на образце Образец Дата Положение шаа в пространстве Толщина стенки тр. или пластины Тип, марка электродов Материал Результат испытания Примеча- ния
сварки образца испытания образца и № протокола марка стали предел прочности
предел прочности угол загиба
1 2 м з Оз СО 4 5 6 7 8 9 10 11 ,12 — — < 1 — — ———-
chipmaker.ru
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение < .................................. .......... 3
ГЛАВА 1. Способы сварки................................ 6
ГЛАВА 11. Основы металловедения....................... 12
Общие сведения о металлах.................. 12
Понятие о внутреннем строении металлов .... 13
Основные свойства металлов................. 15
Чугун ......................................... 17
Влияние примесей на свойства чугуна .... 19
Маркировка чугуна...................... 19
Сталь ..........................................19
Классификация сталей . .....................21
Влияние примесей на свойства стали .... 28
Маркировка сталей.......................28
Определение стали по искре..............29
Цветные металлы и сплавы....................30
Твердые сплавы.............................'32
Термическая обработка.......................33
Основные операции термической обработки . . 34
Коррозия металлов...........................35
Виды коррозии...........................35
ГЛАВА III. Чтение чертежей.............................38
Общее понятие о чертеже ........................38
Единая система конструкторской документации
(ЕСКД)..........................................39
Форматы чертежей............................40
Основы проекционного черчения...............42
Расположение проекций на чертежах...............42
Виды, разрезы и сечения.........................44
Размеры и обозначения на чертежах.............. 18
Правила простановки размеров................48
Масштабы чертежей...............................50
Условное изображение сварных швов на чертеже . 51
Указания по чтению чертежей...................51
Строительные чертежи . . .'.....................56
ГЛАВА IV. Основы электротехники ...........................67
Понятие об электричеств’е.......................67
Проводники н изоляторы..........................68
Электрический ток...............................69
Электродвижущая сила э. д. с. и напряжение ... 70
Сила тока.......................................71
Сопротивление проводников ..................... 71
Тепловое действие тока..........................72
Закон Ома.......................................73
Мощность электрического тока....................74
Последовательное соединение- проводников ... 75
Параллельное соединение проводников ........... 76
Короткое замыкание..............................77
•Понятие о магнитах.............................78
Магнитное поле электрического тока..............78
270
Действие магнитного поля на проводник с током . 80
Электромагнитная индукция ....................... 81
Самоиндукция .................................... 82
Взаимоиндукция ...................................82
Переменный ток....................................83
Трансформаторы ........................... . 85
Электроизмерительные приборы......................87
ГЛАВА V. Источники питания сварочной дуги....................89
Электрическая сварочная дуга и ее свойства . , . 89.
Влияние магнитных полей на сварочную дугу . . 93
Источники питания сварочной дуги и требования,
предъявляемые к ним...............................94
Классификация иточников питания...................95
Источники постоянного тока........................96
Сварочные преобразователи..................97
Сварочные выпрямители для ручной дуговой свар-
ки ..............................................100
Однопостовые сварочные выпрямители для ручной
дуговой сварки ................................. 102
Источники переменного тока .................... 104
Сварочные трансформаторы в комбинации с дрос-
селем типа СТН . ............................ 108
Сварочные трансформаторы с подвижным магнит-
ным шунтом........................................ПО
Сварочные трансформаторы типа ТС.................112
Осцилляторы......................................116
Эксплуатация сварочных генераторов...............116
Эксплуатация сварочного трансформатора . . . . 117
ГЛАВА VI. Технология дуговой сварки.........................122
Металлургические процессы при дуговой сварке . . 122
Перенос металла с электрода на изделие. Свароч-
ная ванна.................................. . 123
Строение сварного шва и околошовной зоны . . . 127
Свариваемость сталей...........................129
Электроды для дуговой сварки ................. 133
Требования к электродам..................138
Электродные покрытия (обмазка)...............138
Типы покрытия электродов................. . . Г41
Сварные швы и соединения .......................145
Подготовка кромок сварных соединений .... 150
Сборка кострукций под сварку .................. 151
Техника ручной дуговой сварки сталей .......... 160
Режимы дуговой сварки....................-164
Сварка нижннх и вертикальных швов . . . 169
Напряжение и деформация при сварке............172
Причины образования напряжений и дефор-
маций . . . . '............................172
Мероприятия по уменьшению напряжений п
деформаций при сварке......................174
Технологические мероприятия................175
Сварка при низких температурах ............... 177
271
chipmaker.ru
Условия выполнения сварных швов различных
металлоконструкций .........................178
Сварка металлических конструкций................179
Особенности сварки на монтаже...............180
Сварка ответственных металлоконструкций . 180
Сварка трубопроводов .......................... 182
Приварка штуцеров и сварка тройников .... 184
Сварка ответственных трубопроводов..............185
Сварка газопроводов ........................... 186
Дуговая сварка арматуры.........................188
Сварка закладных пластин и арматуры.............192
Ремонтная сварка .............................. 194
ГЛАВА VII. Контроль качества сварки........................197
Дефекты сварных швов............................197
Неравномерность размеров и формы сварного
шва.........................................198
Методы контроля.................................202
ГЛАВА VIII. Организация сварочных работ....................212
Рабочее место сварщика..........................212
Специализированный сварочный участок .... 215
Структура и взаимоотношения с монтажными уча-
стками, управлениями............................216
Планирование работ сварочного участка .... 218
Подведение итогов хозяйственной деятельности
участка за месяц................................219
Оборудование и инструмент электросварщика . . 220
Нормирование ручной дуговой сварки..............222
Электросварщики ручной сварки...............226
ГЛАВА IX. Техника безопасности.............................232
Поражение электрическим током..................• 233
Проведение искусственного дыхания .... 236
Световое действие электрической дуги .......... 238
Ожоги каплями жидкого металла...................239
Вентиляция......................................240
Сварка в закрытых резервуарах, глубоких тонне-
лях и колодцах..................................241
Противопожарные мероприятия.....................244
Правила аттестации сварщиков...................-247
Порядок аттестации..............................248
Контроль качества контрольных сварных соедине-
ний ............................................251
Внешний осмотр и измерение..................251
Ультразвуковая дефектоскопия или просвечи--
ванне.......................................252
Механические испытания......................252
Металлографическое исследование........... 253-
Оценка качества контрольных сварных соединений 253
Отбор образцов . ...........................256
Условия проведения испытаний и оценка их
результатов.................................258
Литература ............................................. ,26k
Chipmaker.ru
Рудольф Тавкалеевич Гайнулин,
канд. техн, наук
ЭЛЕКТРОСВАРЩИК-МОНТАЖНИК
Редактор М. Е. Николаева
Оформление М. Ф. Юрьева
Худож. редактор Я. Н. Мельник
Техн, редактор Г. Г. Амирова
Корректоры В. И. Мельник,
С. М. Кадошникова
ИБ 22
Сдано в набор 30.03.78 г.
Подписано к печати 04.10.78 г.
ФБ04250. Формат бумаги 84X108/32 —
8,5 физ. п. л., 14,28 усл. п. л.,
13,03 уч. изд. л.
Тираж 25 000 экз.
Бумага № 3.
Южно-Уральское книжное издательство,
г. Челябинск,
пл. Революции, 2.
Областная типография
Челяб. обл. управления издательств,
полиграфии и книжной торговли,
г. Челябинск,
ул. Творческая, 127. Заказ № 1529.
Цена 60 коп.