зительно пропорциональна квадрату тока. Продольное магнитное поле улучшает технологические свойства дуги; под действием поперечного магнитного поля сварочная дуга отклоняется.

На рис. 7, а ~в показаны схемы отклонений сварочной дуги под влиянием магнитного поля в зависимости от положения обратного сварочного провода на свариваемом металле. На рис. 7, а сварочный провод находится непосредственно под дугой. В этом случае дуга находится в равномерном магнитном поле, которое ее уравновешивает; отклонений дуги не будет.

На рис. 7, б сварочный провод присоединен слева от дуги. Магнитные поля, сконцентрированные внутри угла, образованного электродом и токоподводящей

Рис. 7

частью металла, будут отклонять дугу вправо, и, наоборот, - если переместить токопровод вправо от дуги, то магнитное поле будет отклонять дугу влево (рис.7,в).

Угол наклона электрода к поверхности свариваемого металла также влияет на величину отклонения столба дуги. Чем больше угол наклона, тем сильнее га выдувается в сторону, противоположную наклону электрода (рис. 7, г и д). Как видно из рисунка, изменением угла наклона электрода можно регулировать величину отклонения дуги под влиянием магнитного дутья. Наличие вблизи дуги значительных ферромагнитных масс (массивных стальных деталей) оказывает влияние на отклонение дуги.

С явлением магнитного дутья сварщик сталкивается при сварке угловых (рис. 7, е) и стыковых (рис. 7, ж) швов, когда дуга отклоняется на одну из кромок и затрудняет сварку.

При сварке на переменном токе магнитное дутье влияет на дугу значительно слабее. Магнитный поток, создаваемый в сварочном контуре переменным током, индуктирует в массе основного металла токи Фуко (вихревые токи), которые порождают переменное поле, сдвинутое почти на 180° по отношению к свавочному

току. Результирующий магнитный поток, равный геометрической сумме магнитных потоков сварочного и вихревых токов, значительно меньше магнитного потока при постоянном токе; кроме того, он сдвинут по фазе относительно сварочного тока, что ослабляет электромагнитную дилу взаимодействия магнитного поля с током.

Для ослабления нежелательного действия магнитного дутья при сварке рекомендуется применять следующие меры: наклонять электрод; изменять место подключения сварочного провода к изделию; применять переменный ток и т. п.

Влияние размеров сварочной ванны на процессы сварки. Способность ванны деформироваться А. А. Ерохин называет текучестью ванны, которая зависит от запаса теплоты (энтальпии), условий охлаждения вытекающего металла и размеров ванны, так как энтальпия металла в разных зонах ее неодинакова. Наиболее нагретым (а потому наиболее подвижным) является металл головной части ванны, в хвостовой же ее части температура металла снижается и вязкость его нарастает. Вблизи стенок ванны, даже в головной ее части, имеется слой металла, находящийся в твердо-жидком состоянии. Чем больше размер ванны, тем больше ее текучесть.

Отношение F1/F2 (где F-i - площадь наплавленного металла, а F - площадь ванны) может служить характеристикой текучести ванны и является критерием для каждого типа электродов, определяющим их пригодность для сварки в вертикальном и потолочном положениях.

Текучесть сварочной ванны является важным фактором, определяющим формирование шва.

Сопоставляя электроды различных марок по массе ванны (G) при одном и том же режиме сварки, можно подразделить их на три группы: с малым значением G (например, ВИАМ-25), со средним значением G (например, УОНИ-13) и электроды с большим значением G (например, ОЗС-3). Такое подразделение электродов соответствует их разбивке по технологическим свойствам: электроды с наимень шей массой ванны, электроды промежуточного типа и электроды с наибольшей массой ванны. Электроды с наименьшей массой ванны (их иногда называют холодными электродами) позволяют вести сварку в любом пространственном положении; электроды промежуточного типа позволяют вести сварку во всех пространственных положениях. Электроды с наибольшей массой ванны (их иногда называют горячими электродами), не пригодны для сварки в потолочном, вертикальном и наклонном положениях. Таким образом, масса ванны является основным показателем, характеризующим возможность применения сварки в том или ином пространственном положении. В пределах одного процесса масса ванны может значительно изменяться за счет режима сварки.

Изменение массы ванны при одном и том же режиме сварки (при одной силе тока и скорости сварки) для различных типов электродов объясняется разными коэффициентами расплавления р и напряжением дуги.

Массу, которая является предельно допустимой, обеспечивающую сварку вданныхтехнологических условиях, например в потолочном положении, А. А. Ерохин называет критической массой. Установлено, что критическая масса ванны зависит от ее положения в пространстве, от толщины свариваемого металла и глубины проплавления.

Режим сварки, очевидно, надо выбирать исходя из того чтобы при всех условиях (в данном пространственном положении) масса ванны была меньше критической.

Нагрев и охлаждение металла ванны и отчасти свариваемого металла можно просто и достаточно эффективно регулировать с помощью колебательного движения электрода (см. рис. 4). Колебания электрода (поперечные, продольные или комбинированные) позволяют в известных пределах рассредоточить тепловой поток в ванне, охлаждая металл при отводе электрода с того или иного участка ванны и тем самым устраняя течение металла в нежелательном направлении. Колебательные движения электрода уменьшают опасность появления прожогов, возможность отекания металла при наклонном положении сварочной ванны,

а также выпуклость шва со стороны дуги, что облегчает сварку последующих слоев. Сварку в потолочном положении следует выполнять электродами диаметром предпочтительно 4 мм, а сварку в вертикальном положении - электродами диаметром, не превышающим 5 мм, имеющими коэффициент наплавки не выше 10 г/А-ч, исходя из того, что с увеличением диаметра электрода увеличивается объем сварочной ванны, вследствие чего ухудшаются условия ее удержания. Чаще для вертикальной сварки используют электроды диаметром 4 мм.

При сварке высоколегированными электродами сила сварочного тока должна быть на 10-15% ниже, чем при сварке низколегированными электродами. Это обусловлено более высоким омическим сопротивлением высоколегированной проволоки.

Сварка стыковых швов в нижнем положении. Электрод наклоняют вперед по направлению его перемещения под углом 15-30° к вертикали. Такое его положение (Обеспечивает равномерное покрытие жидкого металла сварочного валика слоем расплавленного сварочного шлака и предотвращает затекание шлака на нерасплавленный свариваемый металл перед дугой.

Особенности сварки стыковых швов и подготовки кромок определяются толщиной основного металла.

При сварке стыковых швов необходимо обращать особое внимание на равномерность расплавления обеих кромок для чего концу электрода сообщается поперечное колебательное движение.

Основной трудностью сварки стыкового соединения является правильное проплавление корня шва с обратной его стороны.

При недостаточном токе стыковое соединение не проплавляется на всю толщину, в результате чего получается непровар.

При чрезмерном токе получается сквозное проплавление металла, и расплавленный металл вытекает из корня шва, образуя с обратной стороны натек.

При ручной сварке стыковых соединений практически трудно получить стабильное проплавление корня шва по всей его длине. Такие соединения иногда выполняют с предварительной подваркой корня шва с обратной стороны. Если обратная сторона шва недоступна, применяют подкладки, что дает возможность проварить все сечение шва с одной стороны.

Подкладка - деталь или приспособление, устанавливаемые под кромки свариваемых частей для формирования или защиты от окисления обратной стороны сварного шва или предотвращения протекания металла сварочной ванны.

Сварка с подкладками имеет ряд преимуществ, работа ведется с одной стороны шва; производительность сварки значительно возрастает, так как сварщик-, не опасаясь прожогов и натеков, работает на допустимых повышенных режимах.

Для этой цели можно рекомендовать медно-флюсовые подкладки (медная подкладка с канавкой, заполненной флюсом), керамические, стальные (в этом случае подкладку приваривают) и др., например покрытие подкладки асбестовым картоном.

При выполнении сварочных работ дугу следует возбуждать только на металле, расплавленном при сварке, или на заваренном шве. В начале шва следует несколько уменьшить скорость сварки, в конце шва кратер должен быть заполнен металлом; конец шва не следует выводить на основной металл. Особое внимание должно быть обращено на зачистку кромок перед сваркой.

Для определения числа слоев при стыковой и угловой сварке достаточно удовлетворительно можно пользоваться данными табл 2. При многослойной сварке швы накладываются короткими участками длиной 200-300 мм. Корень шва должен быть тщательно проварен. При сварке последующих слоев каждый валик накладывается несколько уширенным.

Перед наложением каждого валика поверхность предыдущего должна быть тщательно очищена от шлака, брызг и окалины.

Сварка угловых швов. При сварке соединений втавр внахлестку и в угол кромки углового шва несимметричны в отношении отвода тепла.

Например, при сварке таврового соединения одна из кромок, с которой стыкуется под углом другая кромка, отводит тепло примерно в 2 раза интенсивнее и поэтому плавится значительно медленнее. При сварке углового шва электрод ведут в средней плоскости угла раскрытия и для равномерного расплавления металла обеих кроАюк сообщают концу электрода поперечные колебательные движения. При катете шва менее 8 мм шов выполняется за один проход без колебания

электрода с поперечным наклоном его -о ----------.....tn ол

2. Число слоев при сварке

на 40-50° к горизонту и на 10-20 в направлении сварки.

Техника выполнения углового шва определяется величиной его поперечного сечения. Угловые швы сечением >8 мм, как правило, рекомендуется выполнять в несколько слоев (см. табл. 2).

Угловые швы удобно сваривать при положении в лодочку (рис. 8).

Сварка в различных пространственных положениях. При дуговой сварке расплавляемый металл вытесняется из передней части сварочной ванны в ее хвостовую часть (рис. 9).

От характера переноса электродного материала зависит устойчивость процесса сварки, формирование сварного шва, стабильность качества сварного соединения, величина потерь электродного металла и т. п.

При сварке в вертикальном положении металл сварочной ванны стремится под действием силы тяжести стечь вниз. Для удержания жидкого металла в ванне вертикальные швы выполняют короткой дугой при минимальной силе тока. Для сварки вертикальных швов применяют электроды предпочтительно диаметром 3-4 мм. Сварочный ток, например, для электродов диаметром 4 мм устанавли-

Рис. 8

Рис. 9

вают не более 160 А. Сварку вертикальных швов возможно вести двумя способами:

снизу вверх и сверху вниз.

Вертикальные швы выполняют при сварке металла толщиной до 3 мм сверху вниз, при более толстом металле - снизу вверх.

При сварке вертикального шва сверху вниз применяют электроды с небольшим коэффициентом расплавления ар, дуга возбуждается в верхней точке шва. Зажигание дуги производят при вертикальном положении электрода по отношению к шву (положение ], рис. 10, б), затем в момент образования кратера сварку ведут при наклонном положении электрода короткой дугой (положение 2). Скорость сварки выбираютс таким расчетом, чтобы жидкий металл не затекал под дугу. При сварке сверху вниз (рис. 10, б) ее ведут без поперечных колебаний электрода. При сварке

вертикального шва снизу вверх (рис. 10, а) дуга возбуждается в нижней точке шва. Электрод рекомендуется вести с наклоном вверх под углом 45-50° к горизонту. Во время сварки концу электрода сообщают поперечное колебание для получения уширенного валика и обеспечения лучшего провара свариваемых кромок.

Потолочная сварка. Сварку в потолочном положении возможно вести только очень короткой дугой, при этом конец электрода периодически то приближают, то отводят от сварочной ванны. Потолочную сварку ведут электродами диаметром предпочтительно 3-4 мм, сварочный гок выбирают по нижнему пределу, с тем чтобы ванна расплавленного металла была-минимальных размеров. При сварке в потолочном положении амплитуда поперечных колебаний электрода уменьшена, в результате чего получается более узкий шов. Потолочные сварочные работы должен выполнять сварщик высокой квалификации. Поэтому в заводских условиях стараются по возможности избегать потолочной сварки, что достигается установкой свариваемых изделий на различного вида манипуляторах.

Рис. 10

Рис. 11

Сварка встык горизонтальных швов на вертикальной поверхности при односторонней К-образной подготовке кромок показана на рис. 11. Нижнюю кромку делают без стыка.

Сборка и сварка металлоконструкций. Точность заготовок и качество сборки отдельных узлов и изделия должны обеспечить требуемые размеры конструкции, постоянство зазоров по всей длине швов (в пределах допусков и смещения кромок в плоскости свариваемых элементов конструкции изделия сверх установленных ГОСТ 5264-69).

Различают приспособления сборочные, сварочные и комбинированные, т. е, сборочно-сварочные.

Необходимость и целесообразность совмещения сборки и сварки в одном приспособлении решается на основе учета технологических конструктивных и экономических соображений:

возможности наложения всех швов на изделие при наличии элементов сборочного приспособления;

возможности сохранения правильного взаимного положения отдельных деталей после снятия собранного и прихваченного узла со сборочного приспособления;

целесообразности усложнения конструкции приспособления.

При мелкосерийном производстве применяются сборочно-сварочные кондукторы, имеющие поворотный стол для установки изделия в положение в лодочку . При крупносерийном или массовом производстве выгоднее расчленять операции сборки и сварки, так как это дает возможность полнее использовать оборудование, повысить производительность труда сборщиков и сварщиков.

Назначение сборочно-с варочных приспособлеиий и механизмов:

облегчение трудоемких операций по установке и фиксированию деталей при сборке;

исключение разметки перед сборкой, в результате чего упрощается сборка;

уменьшение времени поворота изделия в процессе сварки для установки свариваемых изделий в удобное для сварки положение; обеспечение взаимозаменяемости сварных узлов;

возможность использования менее квалифицированной рабочей силы в результате упрощения процессов сборки и сварки;

упрощение контрольно-приемочных операций при наличии выверенной и периодически контролируемой оснастки.

Термины и определения сборочных, сварочных и комбинированных приспособлений (ГОСТ 2601-74):

сварочный позиционер - устройство для закрепления и поворота заготовок в удобное для сварки пространственное положение;

сварочный манипулятор - устройство карусельного типа для вращения заготовок при сборке и сварке с различными углами наклона оси вращения;

сварочный вращатель - устройство для вращения вокруг постоянной оси свариваемых частей со скоростью сварки;

роликовый вращатель - сварочный вращатель, в котором вращение объекта сварки обеспечивается приводными роликами;

сварочный кондуктор - приспособление для сборки и закрепления относительно друг друга свариваемых частей в определенном положении.

Стандарты на механическое и сварочное оборудование:

ГОСТ 19140-73 - вращатели сварочные горизонтальные двухстоечные (вращатели со сварочной скоростью, обеспечивающие вращение свариваемого изделия вокруг горизонтальной оси при автоматической сварке; вращатели с маршевой скоростью, обеспечивающие поворот свариваемого изделия вокруг горизонтальной оси в положение, удобное для сварки);

ГОСТ 19141-73- вратателя сварочные вертикальные (вращатели со сварочной скоростью, обеспечивающие вращение свариваемого изделия вокруг вертикальной оси при автоматической сварке; вращатели с маршевой скоростью, обеспечивающие поворот свариваемого изделия вокруг вертикальной оси в положение, удобное для сварки);

ГОСТ 19142-73 - кантователи сварочные двухстоечные с подъемными

центрами;

ГОСТ 19143-73 - манипуляторы сварочные (манипуляторы со сварочной скоростью, обеспечивающие наклон и вращение свариваемого изделия при автоматической сварке; манипуляторы с маршевой скоростью, обеспечивающие наклон и поворот свариваемого изделия в положение, удобное для сварки).

На рис. 12-15 показаны схемы соответственно: манипуляторов; кантова телей (пяти типов); кондуктора; позиционера. Освоен серийный выпуск манипу ляторовмод. Ml 1020, М-0,12, Ml 1030, Ml 1050, Т-25М, М-1, М-2, Ml 1070, УСМ-5000 вращателей горизонтальных мод. МЗЮЗО, М31050, МЗ-070; вращателей верти кальных мод. М21030, М21050, М21070; кантователей двухстоечных мод. КД-1 Чертежи на указанное оборудование разработаны Всесоюзным проектно-кон структорским институтом сварочного производства. Технические характеристики сварочных манипуляторов приведены в табл. 3.

Основные рабочие, инструменты сварщика: элект-рододержатель, стальная щетка зубило, специальный молоток.

Для защиты лица и глаз сварщика от воздействия мощного невидимого ультрафиолетового излучения столба дуги, ослепляющих световых лучей и инфракрасных лучей, брызг и расплавленного металла служат специальные щитки и маски.