Услуги 

Виды сварки в строительстве и виды сварных соединений. Сварочные работы в строительстве Виды сварочных работ на стройке

В настоящее время внедряются такие процессы, как электронно-лучевая, плазменная, лазерная и другие виды сварки. Пластичность используемых в строительстве материалов, размеры элементов конструкций и характер внешних воздействий на конструкции позволяют использовать в основном в строительстве электродуговую сварку, реже газовую и контактную.

Длинномерные швы в конструкциях (поясные швы балок, колонн и др.) выполняются в заводских условиях автоматической сваркой под флюсом. Флюс защищает изделие от вредного воздействия окружающей среды на металл соединения. При этом механизированы два рабочих движения: подача

электродной проволоки и относительное перемещение дуги и изделия. К недостаткам автоматической сварки можно отнести затруднительность выполнения швов в вертикальном и потолочном положении, что ограничивает ее применение на монтаже.

Короткие швы (приварка ребер, сварка узлов в решетчатых конструкциях) выполняют полуавтоматической сваркой. При этом автоматически подается сварочная электродная проволока, а передвижение дуги по изделию производится вручную. Полуавтоматическую сварку стальных конструкций чаще выполняют в среде защитного газа (углекислый газ). Реже применяют сварку порошковой проволокой.

В ряде случаев используют ручную сварку качественными электродами, т.е. с качественным покрытием (толстым покрытием). При ручной дуговой сварке оба главных рабочих движения – подача электродной проволоки и передвижения дуги по изделию – выполняются вручную.

Ручная электродуговая сварка универсальна и широко распространена, так как может выполняться в любом положении. К недостаткам ручной сварки относятся меньшая глубина проплавления основного металла, меньшая производительность процесса из-за относительно низкой величины применяемого сварного тока, а также меньшая стабильность ручного процесса по сравнению с автоматической сваркой под флюсом.

Электрошлаковая сварка - разновидность сварки плавлением; этот тип сварки удобен для вертикальных стыковых швов металла толщиной от 20 мм и более. Процесс сварки ведется голой электродной проволокой под слоем расплавленного шлака, сварочная ванна защищена с боков медными формирующими шов ползунами, охлаждаемыми проточной водой. Качество шва получается очень высокое.

Ванная сварка – разновидность электрошлаковой, применяется в некоторых случаях при сварке арматуры большой толщины в железобетонных конструкциях.

Конец работы -

Эта тема принадлежит разделу:

Основы металлических конструкций

Основы металлических конструкций.. учебное пособие.. для студентов специальности..

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Изгибаемого элемента
по высоте балки в упругой стадии будет существенно отличаться от предыдущего случая, а при дальнейшем увеличении нагрузки вплоть до появления пластического шарнира (Ơпр = Ơ

Основы расчета центрально сжатых стержней
Исчерпание несущей способности длинных гибких стержней, работающих на осевое сжатие, происходит от потери устойчивости (рис.2.4,а). Поведение стержня под нагрузкой х

Характеристика основных профилей сортамента
Первичным элементом стальных конструкций является прокатная сталь, которая выплавляется на металлургических заводах. Прокатная сталь, применяемая в стальных конструкциях, делится на две группы:

Листовая сталь
Листовая сталь широко применяется в строительстве, поставляется в пакетах, рулонах и классифицируется следующим образом. Сталь толстолистовая (ГОСТ 19903- 74). Сор

Двутавры
Двутавры – основной балочный профиль – имеют наибольшее разнообразие по типам (см. рис. 3.1,г-ж), которые соответствуют определенным областям применения.

Холодногнутые профили
Гнутые профилиизготовляются из листа, ленты или полосы толщиной от 1 до 8 мм и могут иметь самую разнообразную форму (рис. 3.3). Наиболее употребительны уголки равнополочные (ГОСТ

Различные профили и изделия из металла, применяемые в строительстве
В сравнительно меньшем объеме применяются в металлических конструкциях профили других конфигураций и стальные материалы разного назначения (стальные канаты и высокопрочная проволока): двутавровые п

Профили из алюминиевых сплавов
Строительные профили из алюминиевых сплавов (рис.3.4), получают прокаткой, прессованием или литьем. Листы, ленты и плиты прокатываются в горячем или холодном состояниях. Листы прока

Конструкциях
1. При проектировании строительных стальных конструкций следует компоновать каждый элемент и весь объект в целом из минимально необходимого числа различных профилей. 2. Применяемые в одном

Виды сварных швов и соединений
Сварным швом (в дуговой сварке) называется конструктивный элемент сварного соединения на линии перемещения источника сварочного нагрева (дуги), образованный затвердевшим после расп

Или с подваркой корня)
Соединение Шов Эскиз Значение

Конструирование и работа сварных соединений
При проектировании сварных соединений необходимо учитывать их неоднородность, определяемую концентрацией напряжений, изменением механических характеристик металла и наличием остаточного и напряженн

Расчет сварных соединений
При расчете сварных соединений необходимо учитывать вид соединения, способ сварки (автоматическая, полуавтоматическая, ручная) и сварочные материалы, соответствующие основному матер

Материалы для сварных соединений стальных конструкций
Сталь Материал Нормативное сопротивле- ние металла шва

Пояса ферм работают на продольные усилия и момент (аналогично поясам
сплошных балок); решетка ферм воспринимает в основном поперечную силу, выполняя функции стенки балки. Знак усилия (минус – сжатие, плюс – растяжение) в элементах решетки ферм с параллельны

Компоновка конструкций ферм
Выбор статической схемы и очертания фермы – первый этап проектирования конструкций, зависящий от назначения и архитектурно – конструктивного решения сооружения и пр

Типы сечений стержней ферм
Наиболее распространенные типы сечений элементов легких ферм, показаны на рис.9.10. По расходу стали наиболее эффективным является трубчатое сечение (рис.9.10,а). Тр

Расчет ферм
Определение расчетной нагрузки.Вся нагрузка, действующая на ферму прикладывается обычно в узлах фермы, к которым прикрепляются элементы поперечной конструкции (прогоны кро

Определение усилий в стержнях ферм
При расчете ферм со стержнями из уголков или тавров предполагается, что в узлах системы – идеальные шарниры, оси всех стержней прямолинейны, расположены в одной плоскости и пересекаются в центрах у

Определение расчетной длины стержней
В момент потери устойчивости сжатый стержень выпучивается, поворачивается вокруг центров соответствующих узлов и вследствие жесткости фасонок заставляет поворачиваться и изгибаться

Предельные гибкости стержней
Элементы конструкций должны проектироваться из жестких стержней. Особенно существенное значение имеет гибкость “

Подбор сечений элементов ферм
В фермах из прокатных и гнутых профилей для удобства комплектования металла принимают не более 5-6 калибров профилей. Из условия обеспечения качества сварки и повышения коррозионной стойко

Подбор сечений сжатых элементов
Предельное состояние сжатых элементов ферм определяется их устойчивостью, поэтому проверка несущей способности элементов выполняется по формуле

Подбор сечения растянутых элементов
Предельное состояние растянутых элементов определяется их разрывом, где

Подбор сечения стержней по предельной гибкости
Ряд стержней легких ферм имеет незначительные усилия и, следовательно, небольшие напряжения. Сечения этих стержней подбирают по предельной гибкости (см. п.9.4.4). К таким стержням обычно относятся

Тяжелых ферм
Стержни тяжелых ферм проектируются, как правило, составного сечения – сплошного или сквозного (см. рис.9.11). Если высота сечения превысит

Конструкция легких ферм
Общие требования к конструированию. Чтобы избежать дополнительных напряжений от расцентровки осей стержней в узлах, их необходимо центрировать в узлах по осям, проходящим через цен

Фермы из одиночных уголков
В легких сварных фермах из одиночных уголков узлы можно проектировать без фасонок, приваривая стержни непосредственно к полке поясного уголка угловыми швами (рис.9.16). Уголки следует прикреплять о

Фермы из парных уголков
В фермах из парных уголков, составленных тавром, узлы проектируют на фасонках, которые заводят между уголками. Стержни решетки прикрепляют к фасонке фланговыми швам (рис.9.17). Усилие в элементе ра

Ферма с поясами из широкополочных тавров
с параллельными гранями полок Тавры с параллельными гранями полок получают путем продольного роспуска широкополочных двутавров. Тавры применяют в поясах ферм; решетка выполняется из спарен

Фермы из труб
В трубчатых фермах рациональны безфасоночные узлы с непосредственным примыканием стержней решетки к поясам (рис.9.22,а). Узловые сопряжения должны обеспечивать герметизацию в

Фермы из гнутых профилей
Фермы из гнутых сварных замкнутых профилей (ГСП) проектируют с бесфасоночными узлами (рис.9.25). Для упрощения конструкции узлов следует принимать треугольную решетку без дополнительных стоек, при

Оформление рабочего чертежа легких ферм (КМД)
На деталировочном (рабочем) чертеже показывают фасад отправочного элемента, планы верхнего и нижнего поясов, вид сбоку и разрезы. Узлы и сечения стержней чертят в масштабе 1

Предварительно напряженные фермы
В фермах предварительное напряжение осуществляется затяжками, в неразрезных фермах – смещением опор. В разрезных фермах затяжки выполняются из высокопрочных материалов (стальных канатов, пучков

В настоящее время в мире существуют несколько методов соединения металлоконструкций, которые бывают разъемными и неразъемными. Разъемными методами соединения являются болтовые соединения с применением высокопрочных болтов, которые широко распространены при выполнении строительных и ремонтных работ. В частности, болтовые соединения применяются при монтаже ферм перекрытия в промышленном строительстве.

К числу неразъемных соединений металлоконструкций относятся соединение при помощи заклепок и сваркой. Несмотря на свою многовековую историю, соединение конструкций и деталей изделий при помощи заклепок до настоящего времени еще применяются в промышленности. Однако наиболее современным и распространенным методом соединений металлоконструкций является электро- и газовая сварка.

Сварка представляет собой технологический процесс неразъемного соединения материалов, в том числе и металлов и термопластиков методом местного или общего их нагрева. С момента открытия метода соединения металла электросваркой, она прошла динамичный путь своего развития, в котором принимали участие многие ученые физики и металловедения. Электросварка по способу производства подразделяется на наименее сложную ручную электродуговую сварку, которая распространена практически повсеместно от промышленности и сельского хозяйства до строительства, ремонта и применения в быту, а также на полуавтоматическую и автоматическую электросварку в стационарных условиях в цехах и мастерских.

Одним из распространенным и востребованным методом электросварки в строительстве и при выполнении различных ремонтных работ является ручная электродуговая сварка, которая применяется при изготовлении и монтаже металлоконструкций, в том числе и нестандартных. Кроме того электродуговая сварка применяется при изготовлении и монтаже металлических каркасов, различных конструкций и размеров ферм, балок, при производстве междуэтажных перекрытий. Наибольшим достоинством ручной сварки является ее мобильность, то есть возможность работы в любых условиях с применением наиболее простого сварочного оборудования-сварочного трансформатора при наличии электроснабжения. При отсутствии сетей электроснабжения применяется любые генераторы электрического тока. В настоящее время на рынке строительных услуг представлен широкий выбор сварочных аппаратов различной мощности и для различного применения.

Одним из основных требований при выполнении сварочных работ является защита шва от атмосферного воздуха, кислород которого способствует окислению металла шва. Такая защита осуществляется специальными присадками сварочных электродов или сварка в среде инертных газов. Наиболее распространенной сваркой в среде инертных газов является аргонодуговая электросварка, которая применяется для тонких сварочных работ, когда нужен эстетический внешний вид сварных конструкций, таких как внутренние лестницы, различные ограждения и другие конструкции.

Сварочные работы могут выполнять только компании, имеющие соответствующий допуск. В своем штате компании должны иметь профессионалов сварщиков высокой квалификации, имеющих аттестационные удостоверение и допуск на выполнение сварочных работ. Сварочные работы широко применяются при прокладке и ремонте наружных инженерных сетей – водоснабжения, тепловых сетей, газопроводов и других сетей.

Для прокладки и ремонта внутренних коммуникаций используется газовая сварка с применением горючего газа, такого как ацетилен с кислородом. Вместе с ручной электродуговой сваркой газовая сварка является также наиболее распространенной в строительстве.

www.stroyrem2010.ru

Капиталстройсервис

Сварочные работы широко применяются практически во всех отраслях народного хозяйства - от микроэлектроники до космической промышленности. Соединение отдельных металлических деталей, создание металлоконструкций и готовых изделий используется при производстве морских судов и наземного автотранспорта, при возведении мостов, дамб, эстакад и небоскребов и т.д. Повсюду нас окружают художественно выполненные металлические ограды, скамейки и балконные решетки. Для создания таких деталей используются электроды, половина выпускаемого ассортимента которых применяется в ручной электродуговой сварке. Это самый распространенный вид сварочных работ. Кроме этого существуют газовая, электрошлаковая, термическая, контактная, диффузионная ультразвуковая и другие виды сварок.

Особенностью ручной электродуговой сварки является то, что в ней используются электроды, которые представляют собой покрытые оболочкой металлические стержни для подвода тока к соединяемым деталям. При этом между электродом и свариваемой поверхностью образуется электродуга, образующая сварочную ванну. Шлаковое покрытие обеспечивает защиту шва от атмосферного воздействия. Большое значение имеет правильный подбор электродов при сварке различных поверхностей, так как используемый в них металл участвует в формировании сварочного шва. В процессе плавления необходимо подавать оставшуюся часть стержня к месту соединения вручную. Широкая распространенность данного вида сварки в строительстве связана с его универсальностью. Это позволяет производить сварочные работы в любом пространственном положении. Так как электроды выпускаются в многочисленных вариантах, есть возможность их применения для сварки различных видов стали.

В строительстве широкое применение находят электроды, выпускаемые специализированной компанией «СпецЭлектрод». Такие марки, как АНО-4. ОЗЛ-8, МР-3, МР-3с, УОНИ-13/45, ОЗС-12, ЦТ-11 заслуженно завоевали широкую популярность, благодаря своим высоким рабочим характеристикам. Данное объединение выпускает электроды цена и качество которых придётся по душе любому покупателю. Компания постоянно обновляет производственные мощности и создает новые образцы. Совершенствуются и старые марки электродов. Ознакомиться и приобрести продукцию «СпецЭлектрод» можно на сайте компании. Здесь можно найти и специальные сварочные электроды цена и характеристики которых представлены в каталоге сварочного оборудования. Широкий ассортимент, неустанная работа с клиентами, привлекательные цены и высокое качество выпускаемой продукции - главная основа деятельности компании «СпецЭлектрод».

kapitalstrojservis.ru

Сварочные работы при изготовлении строительных конструкций

В разделе даны сведения о сварке, сварочных и свариваемых материалах, о квалификационных требованиях к рабочим. Приведены способы повышения производительности труда и организации сварочного производства. Описаны способы сварки металлических конструкций, а также методы контроля качества сварных соединений. Для рабочих строительно-монтажных организаций.

Предисловие Капитальное строительство - одна из важнейших отраслей народного хозяйства - должно обеспечить создание и ускоренное обновление основных фондов народного хозяйства, предназначенных для развития общественного производства и решения социальных задач.

Важным технологическим процессом при строительно-монтажных работах являются сварочные работы. Сложность и ответственность этих работ постоянно возрастает в связи с применением новых марок сталей и с повышением требований к качеству сварных соединений. От качества сварочных работ зависят не только сроки ввода промышленных и жилых объектов в эксплуатацию, но их дальнейшая безаварийная работа.

Для выполнения задач, стоящих перед строителями, в частности перед сварщиками, необходимо повышать производительность труда и качество работ путем внедрения прогрессивного оборудования и передовых форм и методов труда, улучшения организации работ, повышения квалификации рабочих.

Стройиздат выпустил в свет следующие книги по сварке из серии «Повышение мастерства рабочих строительства и промышленности строительных материалов» Доронин Ю. В., Ханапетов М. В. Односторонняя сварка в строительстве.

Рассмотрены механизированные и ручные способы односторонней сварки углеродистых и низколегированных сталей с использованием новых гибких и жестких подкладных лент. Приведена конструкция формирующих подкладок, рассказано об их производстве и области применения, дано технико-экономическое обоснование внедрения этого вида сварки.

Для рабочих и бригадиров строительно-монтажных организаций.

Ханапетов М. В. Сварка конструкций с дополнительной порошкообразной присадкой.

Рассмотрены высокопроизводительные способы автоматизированной сварки под флюсом и электрошлаковой сварки с порошкообразным присадочным металлом. Даны рекомендации по выбору сварочного оборудования, технологии сварки. Рассказано о методах восстановления деталей лежачим электродом с дополнительным порошкообразным присадочным металлом, а также контроле качества сварных соединений.

Для рабочих строительных организаций.

www.stroitelstvo-new.ru

Сварка в строительстве

Сегодня сварка более чем активно используется в промышленном и жилищном строительстве, а также в процессе прокладки дорог и линий электропередач, создания нефте- и газопроводов. При этом каждый из таких процессов предполагает использование своего вид сварки: электрошлаковой, стыковой, газопламенной, термитной, лазерной…

Если углубиться в историю вопроса, то стоит заметить, что процесс сварки в строительстве стал использоваться действительно широко в первой половине двадцатого века. Предпосылками к этому стало: изобретение сначала дуговой электрической, затем контактной, и еще позже газовой сварки; усовершенствование сварочных материалов (проволока, электроды, сварочные аппараты и т.д.) и оборудования; доказанная более высокая эффективность применения именно сварных конструкций, сравнимо с конструкциями из камня и бетона.

На сегодняшний день наиболее широко востребована при реализации различных строительных работ, так называемая электродуговая сварка. Стоит отметить, что этот вид сварки соединяет между собой различные металлоконструкции в процессе стройки и (или) ремонта посредством создания, так называемой, электрической дуги (мощный эклектический разряд, объединяющий электроды и свариваемые конструкции).

Наиболее часто в строительстве сегодня используется ручная электродуговая сварка. Всем, желающим впервые попробовать самостоятельно реализовать эту технологию на практике рекомендуется купить электроды с особым покрытием, образующим при плавке специальный защитный слой.

В общем же, стоит отметить, что в процессе реализации строительных работ для разных сплавов и металлов используются разные электроды (чаще всего вам предложат купить высококачественные электроды АНО-21, АНО-4, ОЗЛ-8, МР-3с, МР-3, ОЗС-12, УОНИ-13/55, ЦТ-11). Кроме того, эти современные материалы на рынке представлены и специализированного назначения – для резки и для наплавки. Причем тут важно учитывать, что и итоговое качество самой сварки, в частности, и готовых строительных объектов, в общем, как раз и определяет начальное качество этих самых электродов.

Учитывая все, приведенное выше, дабы все строительные работы были выполнены на должном уровне, желая купить электроды, делать это необходимо лишь у проверенных продавцов, к примеру, у компании «СпецЭлектрод», сварочные материалы которой всегда отличаются высочайшим качеством.

Пусть ваше строительство будет легким!

Сварка – процесс создания неразъемного соединения путем установления межмолекулярных и межатомных связей за счет взаимной диффузии молекул и атомов соединяемых деталей.

Сварка осуществляется за счет нагрева или пластического деформирования механическим воздействием на молекулы и атомы в зоне соединения, или тем и другим совместно.

1.Классификация по физическим признакам.

Класс сварки определяется формой энергии, используемой для сварки. Термический класс основан на использовании тепловой энергии. Механический класс – механической энергии. Термо м еханический класс – используется тепловая энергия и давление.

В каждом классе сварка подразделяется на виды по источнику энергии. К термическому классу относятся следующие виды: дуговая, газовая, электрошлаковая, плазменная и т.д.

К механическому классу относятся: сварка трением (для пластмасс), взрывная, холодная давлением (для специальных видов пластмасс). К термомеханическому классу относятся: контактная, экструзионная, кузнечная и др.

2.Классификация по степени автоматизации и механизации : дуговая сварка бывает ручная, механизированная (полуавтоматическая), автоматизированная, автоматическая.

3.Классификация по технологическим признакам : контактная сварка бывает стыковая, точечная, шовная.

4.Классификация по степени защиты металла в зоне сварки: сварка в защитном газе, в вакууме, под флюсом, по флюсу.

28. Мероприятия по снижению остаточных сварочных напряжений и деформаций.

Остаточными напряжениями называются внутренние напряжения сварочных конструкций, которые возникают после остывания.

Остаточные деформации – деформации, которые возникают после остывания.

Причинами возникновения остаточных деформаций и напряжений являются неравномерная усадка соединяемых деталей при остывании.

Мероприятия по снижению напряжений и деформаций:

    высокий отпуск – нагрев конструкции до температуры 300-350С и медленное остывание. Это самый эффективный способ, позволяет снизить до 80% напряжений и деформаций.

    Местный отпуск – нагрев до 200-250С зоны сварного соединения и медленное остывание.

    Термическая правка – нагрев деформируемого участка до 200-250С и механический воздействие.

    Создание предварительных деформаций, обратных ожидаемым.

    Использование минимальных катетов и толщин швов.

    Регулирование погонной энергии сварки

    Создание припусков увеличенных размеров заготовок на величину ожидаемой деформации

    Рациональная технология сборки и сварки

    Сварка тонколистовой конструкции на жесткие каркасы.

29. Дефекты сварных швов и причины их возникновения.

Дефекты бывают явные и скрытые, значительные и малозначительные, устранимые и неустранимые.

Дефектом называется каждое отдельное несоответствие параметров шва нормативным требованиям.

Виды дефектов :

    Нарушение формы шва: завышенная толщина, чрезмерная выпуклость угловых швов, чрезмерная вогнутость, заниженная толщина. Причины : низкая квалификация сварщика, нарушение скорости сварки, неправильная подача электрода.

    Подрез – углубление на границе между металлом шва и основным металлом. Приводит к концентрации напряжений. Причины : неправильное ведение электрода, большая сила тока.

    Непровар – отсутствие сплошного соединения между металлом шва и основным металлом. Т.е. жидкий металл затекает в зазор между деталями, а основной металл не расплавляется. Причины : не достаточная глубина оплавления, слабая сила тока, быстрое ведение электрода, низкая квалификация сварщика.

    Наплывы – натекание жидкого металла на основной металл или ранее выполненный валик шва. Причины : замедленное движение электродом, избыточное количество наплавленного металла.

    Прожог – местное сквозное отверстие в соединении. Причины : большая сила тока, большой диаметр электрода.

    Пережог – окисление металла шва и околошовной зоны. Причины : большая сила тока, большая длина дуги.

    Трещины холодные и горячие. Холодные трещины возникают после полного остывания. Горячие – в процессе остывания. Причины : закалочные явления, малый температурный интервал хрупкости, снижение способности к пластическому деформированию.

    Пористость – наличие газовых пузырей внутри металла шва и шероховатости на поверхности. Нарушается герметичность швов. Причины : наличие влаги на металле и на электродах.

    Шлаковые включения – остатки частиц тугоплавкого защитного покрытия электродов и окислов в металле шва. Снижает прочность шва.

Общие причины дефектов: низкая квалификация сварщика, нарушение технологии сварки, плохое качество сварочных материалов.

ЗАЙЦЕВ Е. И., НАЗИМ Я. В., БУСЬКО М. В.

СВАРОЧНЫЕ РАБОТЫ
В СТРОИТЕЛЬСТВЕ

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ

Часть І

Диффузия" href="/text/category/diffuziya/" rel="bookmark">диффузия металла соединяемых частей. При сварке деталей из разных металлов могут образовываться непрерывные твердые растворы (Fe-Ni; Fe-Cr; Ni-Mn и др.), металлы могут иметь неполную взаимную растворимость (Fe-Cu; Fe-Zn) или практически не растворяться друг в друге (Fe-Ag; Fe-Mg; Fe-Pb и т. д.) Следует иметь в виду, что и в последнем случае могут успешно свариваться металлы.

Все имеющееся многообразие способов сварки (более 50) по способу устранения факторов, препятствующих межатомному взаимодействию, можно разделить на две группы:

1. Сварка плавлением (в жидкой фазе)

2. Сварка давлением (в твердой фазе).

("3") При сварке плавлением металл соединяемых частей в зоне сварки расплавляется, переходит в жидкое состояние. При этом расплавляется и присадочный материал; таким образом образуется сварочная ванна из основного и присадочного металла (рис.1.1).

При этом не требуется предварительной особо тщательной очистки поверхности металла; нагрев расплавляет металл и загрязнения поверхности, всплывающие в сварочной ванне.

Затвердевающий металл зоны сварки претерпевает значительные изменения в химическом составе и структуре, приобретая характерную структуру литого. Температура нагрева значительно превышает температуру плавления свариваемого металла, что исключает значительный нагрев обеих деталей и увеличивает скорость сварки.

В зависимости от источника нагрева сварка плавлением подразделяется на пять основных видов: дуговую, газовую, термитную, электрошлаковую и электронным лучом.

При дуговой сварке нагрев и плавление осуществляется за счет тепла электрической сварочной дуги; при газовой – используется тепло сгорания газа или паров жидких горючих; при термитной – тепло, выделяемое при сгорании термитной смесью; при электрошлаковом процессе тепло для сварки образуется от прохождения тока через расплавленный слой шлака; при электронно-лучевой – нагрев и плавление металла производится теплом от бомбардировки электронами луча металла изделия, помещаемого в вакуум .

Сварка давлением может производиться без предварительного или с предварительным местным нагревом деталей (рис.1.2). При этом состав металла и его структура не изменяются. Этот вид сварки требует тщательней подготовки и зачистки соединяемых поверхностей, требует обязательного приложения осадочного давления. При этом сила осадки обратно пропорциональна температуре нагрева свариваемых элементов. В зависимости от рода источника местного нагрева различают сварку: контактную (электросопротивлением), термитную давлением, газопрессовую, индукционную (электропрессовую), трением и вакуумно-диффузную.

Каждый вид сварки подразделяется на способы, отличающиеся между собой технологическими особенностями.

1.1.2. Пайка

Этот процесс соединения металлов занимает промежуточное положение между сваркой и склеиванием. Соединение производится с помощью сравнительно легкоплавкого металла, называемого припоем, температура плавления которого ниже, чем соединяемого металла. Расплавленный припой наносится на хорошо зачищенные кромки соединяемых частей, смачивает их и после затвердевания образует соединение. Припой и соединяемые металлы весьма разнообразны, что обуславливает резкие различия в процессе пайки и характере получаемых соединений. Основная составная часть припоев - олово, медь, серебро.

В этом способе соединения существенную роль играет способность припоя хорошо смачивать основной металл, т. е. адгезия (прилипание) припоя к металлу должна превышать когезию (сцепление) частиц припоя. Основной металл не расплавляется. Здесь почти всегда применяются флюсы для очистки поверхности металла от окислов и других загрязнений и усиления адгезии жидкого припоя к твердому металлу.

Слой расплавленного припоя практически не оказывает сопротивления сдвигу. Прочность соединения возникает скачком образно при затвердевании припоя.

1.1.3.Склеивание

Это самый универсальный способ соединения твердых материалов за счет сил молекулярного сцепления. Можно склеивать дерево, металлы, пластмассы, бетон, стекло, резину и т. д., а также разнородные материалы (металл + дерево; + резина, + пластмассы и т. д.

Между соединяемыми частями клей вводится обычно в жидком виде и, реже, в виде порошка или пластинок, размягчаемых нагреванием. Клей в соединении затвердевает постепенно вследствие испарения растворителей, химических реакций или полимеризации. Склеивание почти полностью основано на адгезии, причем клей почти во всех случаях не взаимодействует с соединяемым материалом. Прочность склеивания довольно высокая, и при правильном склеивании разрушение под нагрузкой происходит или по соединяемому материалу, или по клеевой прослойке.

Преимущество способа такого соединения материалов - простота, небольшая стоимость и высокая универсальность.

("4") Недостатком является снижение прочности при нагреве, старение клеев, в сравнительно короткий срок снижающее их прочность, чувствительность некоторых из них к воздействию сырости.

1.1.4. Соединение цементами

Этот способ соединения материалов, в основном неметаллических, используется в строительной технике . Затвердевание цементов, соединяющих камни, кирпич, бетон происходит за счет химических реакций. Цементы обычно взаимодействуют с соединяемым материалом.

1.2. Развитие сварки в производстве сварных конструкций

Существующие ныне различные способы и виды сварки возникли не одновременно, некоторые из них были известны человечеству еще в далекие времена, другие стали известны совсем недавно.

Еще в бронзовый век человек научился паять и сваривать плавлением, так называемым способом промежуточного литья. Образцы соединенных таким образом изделий из золота, серебра и бронзы имеют возраст лет.

С появлением железа стала быстро развиваться сварка в твердой фазе, или сварка давлением, в виде так называемой кузнечной или горновой сварки. Изделия, сваренные таким образом, имеют возраст до 3500 лет.

Крупный скачок в развитии сварки связан с появлением новых источников тепла для нагрева металла: электрический ток, газокислородное пламя, термитная реакция. Первым был применен электрический нагрев.

Электрический ток для нагрева металла при сварке может быть использован различным способом. По масштабам применения и промышленному значению электродуговая сварка является наиболее важным видом сварки, в создании и совершенствовании которого видная роль принадлежит ученым и инженерам нашей страны.

Основоположниками открытия сварочной дуги и применения ее для сварки являются русские ученые и инженеры, и.

Впервые открытая в 1802г. проф. электрическая дуга долгое время не могла быть примененной на практике из-за отсутствия необходимых источников тока. Только в 1849г. дуга Петрова зажглась на башне Адмиралтейства, осветив Петербургские улицы.

Талантливый изобретатель, является родоначальником всех существующих способов дуговой сварки, а также электрической контактной сварки. В 1882г. он впервые в мире использовал дуговой разряд для соединения и разъединения металлов непосредственным действием электрического тока, т. е. дуговой сварки и резки металлов (дуга между изделием и угольным электродом, питание от специально построенной аккумуляторной батареи). является автором всех основных видов электродуговой сварки, наиболее широко распространенной сейчас, и многих других (~100) изобретений в различных областях техники: сварка металлическим электродом, в т. ч. и с применением флюса; сварка косвенно действующей дугой, горящей между двумя или несколькими электродами; магнитное управление дугой; сварка в струе газа; электрическая контактная точечная и стыковая сварка.

были изобретены автоматы для сварки угольным электродом и металлическим. Дальнейшее совершенствование дуговой сварки связано с именем крупного русского инженера, который в 1888г. предложил способ сварки металлическим электродом, впервые спроектировал и построил специальные сварочные генераторы. Его работы положили начало развитию теории сварочных процессов, в частности, металлургических основ электродуговой сварки.

Отсталость царской России не позволила реализовать возможности, открытые изобретениями и.

Только после Великой Октябрьской социалистической революции электродуговая сварка нашла широкое промышленное применение. Новый этап в истории сварки начинается с 1929г., когда было принято постановление Совета Труда и Обороны о развитии сварочной техники. Это постановление позволило создать материально-техническую базу для разработки и внедрения передовых методов сварки в СССР, начать подготовку кадров специалистов по сварке.

В строительных конструкциях сварку в СССР впервые широко начали применять на новостройках страны (Магнитогорский и Кузнецкий металлургический комбинаты, з-д «Азовсталь» и др.) в гг. Сварные конструкции изготовляли из малоуглеродистых сталей с применением электродов со стабилизирующими покрытиями. Применение сварки давало экономию 10-20%. Для сварки арматуры применяли главным образом контактную сварку..doc/img7.gif" alt="1" width="100" height="24 src=">), покрытия которых выполнены на рудах кислого типа.

В конце тридцатых годов произошел коренной поворот в развитии сварки. Благодаря выдающейся деятельности академика и Института электросварки (ИЭС) АН УССР была разработана автоматическая сварка под флюсом в ее современном виде. С 1940г. в СССР этот способ сварки получил промышленное применение и благодаря высоким технико-экономическим показателям стал основным из механизированных способов сварки (ИЭС разработал технологию изготовления рулонных заготовок резервуаров). В совершенствовании и внедрении этого метода большая заслуга принадлежит также ЦНИИТМаш, ВНИИЭСО, кафедрам сварки УПИ, ЛПИ, МВТУ им. Баумана и передовым заводам страны; зарубежным фирмам США, Англии и т. д.

Разработка электрошлаковой сварки (ИЭС им. Патона) значительно изменила технологический процесс изготовления конструкций из металла больших толщин.

("5") В конце сороковых годов промышленное применение получил метод сварки в среде защитных газов, а в начале 50-х годов - в углекислом газе на основе работ НИАТ, ЦНИИТМаш, ИЭС и др. Кроме того, совершенствовались и другие способы и методы сварки.

Развитие атомной энергетики и ракетостроения потребовало применения в сварных конструкциях новых марок специальных сталей и сплавов. Появились и внедряются новые методы сварки: электроннолучевая, ультразвуковая, диффузионная в вакууме, в контролируемой атмосфере, сварка трением, токами высокой частоты и др. Интенсивное развитие получили прогрессивные способы резки металлов: кислородный, газоэлектрический, газофлюсовый, плазменный и др.

Для этого периода характерным является разработка и внедрение в промышленность механизированных и автоматических поточных линий и участков по изготовлению сварных конструкций.

Выпуск сварочного оборудования в 1962г. по сравнению с 1958г. возрос более чем в 3 раза и превзошел темпы роста США и ФРГ. В 1963г. уровень механизации сварочных работ в строительстве достиг 22%, а в строительной индустрии - 62,4%. К концу 1970г. уровень механизации сварочных работ в строительстве был доведен до 40%.

В 1960г. на Днепропетровском ЗМК им. Бабушкина введена в эксплуатацию поточная линия двутавровых балок, а также участок сборки и сварки газгольдеров постоянного объема.

1.3 Характеристика основных способов сварки

1.3.1. Сварка давлением

Сварка давлением включает следующие способы: холодная сварка, ультразвуковая сварка, кузнечно-горновая, газопрессовая (с последовательным нагревом или с одновременным нагревом), электрическая контактная сварка (стыковая, точечная, шовная), индукционная сварка (при наличии газовой атмосферы или диффузионная в вакууме), термитная давлением и др.

а) Холодная сварка . Две тщательно очищенные у стыка пластины обжимают шайбами, исключающими выпучивание при деформации (дет.1), затем вдавливают пуансоны из твердого металла. При этом металл пластин сильно деформируется и течет вблизи поверхностей раздела. Ювенильные поверхности войдут в соприкосновение и между ними возникнут межатомные силы сцепления. При таком способе степень деформации зависит от свойств металла, свойств пленок окислов и схемы деформирования, а также глубины вдавливания пуансонов. Этот способ применим для пластичных металлов (Al, Cu, Ag, Ni) при соединениях внахлестку и встык (рис. 1.3)

б) Ультразвуковая сварка . Разрушение поверхностных окисных пленок и проявление межатомных сил сцепления может произойти при местной деформации поверхностей в месте контакта при введении в металл ультразвуковых колебаний (рис.1.4).

Генератор 1, дающий частоту 8-15 кГц, и пуансон 2 приводят к разрушению окислов, некоторому местному повышению Т (~350°С) и свариванию. Таким способом сваривают при точечной и шовной контактной сварке тонкие листы (0,05-0,6мм) или тонкие с толстыми.

в) Кузнечно-горновая сварка . Это самый древний способ, имеющий сейчас ограниченное применение. После разогрева в горне металла до температуры сварочного жара (°) осуществляют сварочную операцию ручной или механизированной проковкой. Очистка окислов производится механическим способом и флюсованием (для оставшихся) – бура Na2B4O7, поваренная соль NaCl, речной песок SiO2.

г) Газопрессовая сварка . Принцип газопрессовой сварки аналогичен кузнечно-горновой с использованием для нагрева пламени газообразных горючих. Осуществляется как с последовательным нагревом от участка к участку с соответствующей их проковкой или статическим сдавливанием (чаще продольные швы, газовое пламя Т=1800°С) так и с одновременным нагревом сечения свариваемых элементов и их последующим одновременным сдавливанием (кольцевые швы, ацетилено-кислородное пламя, Т =3000°С).

д) Электрическая контактная сварка . Этот способ сварки один из самых важных и используется преимущественно в массовом иди серийном производстве однотипных изделий. Этот способ основан на разогреве металла проходящим по нему током. Количество выделяемого в металле тепла определяется законом Джоуля-Ленца:

Q=0,24·I·U·t=0,24·I2·R·t,

где Q – кол-во тепла, кал; I – сила тока, А; U – напряжение, B;
R – сопротивление, Ом; t – время, сек.

("6") В последовательной цепи на участке большего сопротивления (место контакта деталей) выделяется и большее количество тепла. Выбором соответствующей мощности для различных деталей можно обеспечить их быстрый нагрев (0,003÷10 сек.) и сварку последующим обжатием. При этом, ввиду большой электропроводности и малого удельного сопротивления металлов необходимо пользоваться большими токами – до нескольких тыс., даже десятков тыс., ампер при очень малом напряжении (U = I·R, U ≈ 2-6 вольт). Обычно используют переменный ток с применением силовых понижающих трансформаторов с регулятором.

Контактная сварка подразделяется на несколько видов, причем электрическая часть машины во всех случаях примерно одинакова. Основные способы: стыковая, точечная и шовная контактная сварка, а также рельефная.

Стыковая сварка осуществляется по двум схемам: сварка сопротивлением и сварка оплавлением. При сварке сопротивлением свариваемые детали 1 соосно зажимают в неподвижном (2) и подвижном (3) устройствах машины. Под некоторым давлением они приводятся в контакт друг с другом и включением трансформатора (4) через контактор (прерыватель) 5 обеспечивается замыкание цепи. После нагрева до температуры сварки (сварочного жара) давление увеличивается до осадочного - происходит пластическое деформирование нагретого металла для осуществления сварки (рис.1.5).

При сварке оплавлением напряжение на детали подается, когда между ними зазор. При медленном сближении элементов 1 появляется контакт между отдельными точками торцов, приводящий к оплавлению всей поверхности. В нужный момент контактором 5 выключают ток и нагретые поверхности сдавливают. При этом выдавливается расплавленный металл, и твердые (в пластическом состоянии) нагретые объемы металла свариваются. Таким способом сваривают стержни, трубы, полосы, рельсы, звенья цепей и т. д.

Точечная сварка . Применяется для соединения деталей внахлестку t ≤ 5-6мм. Детали зажимают между двумя электродами с выпуклой поверхностью до контакта, включают контактором трансформатор; металл разогревается выделенным теплом, образуя ядро литого металла. Ток выключают, увеличивают сдавливание, после затвердевания жидкого металла происходит сваривание в районе литой точки (рис. 1.6).

Шовная сварка. В принципе осуществляется так же как точечная, обеспечивая плотно-прочные герметические швы. Это достигается последовательной постановкой ряда точек с частичным перекрытием последующей точкой предыдущей. Электроды выполнены в виде роликов, которые при вращении протаскивают свариваемые элементы между собой, а периодическое включение тока приводит к последовательной сварке точек.

е) Индукционная сварка . В этом случае металл до сварочной температуры нагревается токами высокой частоты с помощью специального индуктора, имеющего форму, соответствующую форме нагреваемой детали. С помощью индукционного нагрева металл нагревают до расплавления и осуществляют плавлением, но практически требуется приложить осадочное давление, когда достигнута температура сварочного жара (рис.1.7).

ж) Диффузионная сварка в вакууме . Применяется для сварки химически активных металлов. Для защиты от воздействия O2; N2 воздуха применяют вакуумные камеры с вакуумом мм рт. ст. После достижения такого вакуума осуществляют индукционный нагрев и дают осадочное давление.

з) Термитная сварка . Термитами называют порошкообразные или зернистые смеси, состоящие из металла с большой теплотой образования окисла (Al, Mg) и окисла металла с меньшей теплотой образования (Fe, Cu - окислы). Наиболее известный термит – Al и железная окалина Fe3O4.

При сгорании смесь дает восстановленное железо и окись алюминия , нагреваясь до Т =3000°С, с выделением большого количества тепла.

3Fe3O4+8Al=4Al2O3+9Fe+Q.

1кг смеси дает при сгорании 750 ккал тепла. Изделие, которое нужно сварить, заформовывают и нагревают до начала красного каления с одновременной прокалкой формы. Термитную смесь сжигают в тигле, и после отстойки расплав разделяется на два слоя: нижний - жидкое железо, верхний - жидкий шлак, в основном из Al2O3. Этим расплавом заливают заформованное изделие, расплавляя кромки изделий, сплавляя их с металлом из тигля (сварка плавлением) или же только разогревая их кромки до сварочного жара и производит сварку путем сдавливания разогретых частей (сварка давлением). В тигель иногда добавляют присадки: например, ферромарганец. Таким способом сваривают рельсы, стальные трубы, чугунные детали.

1.3.2. Сварка плавлением

Включает следующие способы: газовая сварка, дуговая, электрошлаковая, электронно-лучевая и др.

1) Газовая сварка плавлением . При этом способе источником тепла является высокотемпературное пламя горючих газов, из которых наибольшую температуру дает (свыше 3000°С) ацетилено-кислородное пламя (рис. 1.8, а).

При местном нагреве сосредоточенным пламенем кромки двух деталей могут быть расплавлены, образуя ванну. При движении пламени вдоль стыка металл под ним будет расплавляться, а позади пламени (вследствие охлаждения) затвердевать, образуя сварной шов между деталями. При соответствующем режиме можно получить необходимое проплавление металла и рабочее сечение шва. Для обеспечения равнопрочности соединения требуется сквозное проплавление металла, поэтому при большой толщине листов кромки обрабатывают под сварку, а объем разделки заполняют расплавленным присадочным материалом в виде прутка, подаваемого при сварке в пламя и расплавляющегося вместе с основным металлом.

2) Электрическая дуговая сварка . При дуговой сварке нагрев металла осуществляется сварочной дугой. При устойчивом длительном протекании тока через ионизированный газовый промежуток между двумя электродами, подсоединенными к источнику питания, выделяется тепловая и световая энергия (рис.1.8.б).

("7") Температура, развиваемая дугой очень высока (°С) и значительно превышает температуру плавления различных конструкционных материалов. Дуговой разряд для сварки металлов применяют при различных формах его использования.

Сварка независимой дугой . Осуществляется нагревом металла дугой, горящей между 2-мя или 3-мя неплавящимися электродами, подключенным к разным полюсам источника. Изделие в электрическую цепь не включено, и дуга горит независимо от свариваемого изделия. Нагретые газы столба дуги контактируют с поверхностью металла, нагревают и расплавляют его. Дуга воздействует на изделие аналогично газосварочному пламени, а сама операция сварки производится так же. Сварку ведут как без присадок, так и с добавлением присадки, подаваемой в дугу в виде прутка (рис. 1.9).

Сварка неплавящимся электродом выполняется, когда свариваемое изделие включено в цепь дуги и является одним из его полюсов, а вторым полюсом является неплавящийся (угольный, графитовый или вольфрамовый) электрод. За счет тепла дуги изделие, а также присадочный металл, расплавляются. Эффективность сварки таким способом значительно выше предыдущего способа. Способ имеет довольно широкое применение.

Ручная сварка выполняется человеком с помощью инструмента, получающего энергию от специального источника. В учебнике рассматривается дуговая сварка - сварка плавлением, при которой нагрев осуществляется электрической дугой. Дуговую сварку плавящимся электродом выполняют электродом, который, расплавляясь при сварке, служит присадочным металлом. Суммируя эти три определения, можно сказать, что ручная дуговая сварка плавящимся электродом выполняется сварщиком с помощью инструмента, получающего энергию от специального источника; расплавляемый при сварке электрод, закрепленный в инструменте, служит присадочным металлом, вводимым в сварочную ванну в дополнение к расплавленному основному металлу. Этот вид сварки в настоящее время занимает по объему выполненных сварочных работ первое место в строительно-монтажном производстве.

В начальный период внедрения сварки использовали стальные электродные стержни, нарубленные из проволоки и покрытые высушенным меловым раствором для облегчения возбуждения и горения дуги. В настоящее время используют электроды (рис. 1.3) со стержнями из проволоки определенного химического состава, покрытыми на электродообмазочных прессах специальной обмазкой, составленной из компонентов, предохраняющих расплавляемый дуговой металл от вредного влияния воздуха и обеспечивающих требуемый состав и механические свойства сварного соединения. Покрытие электрода, кроме того, улучшает стабильность горения дуги, расплавляемый металл покрывается шлаком и газами, образующимися при расплавлении покрытия и реагирующими с металлом. Разработано и изготовляется промышленностью большое количество покрытых электродов различных марок для ручной сварки сталей и цветных металлов.

Рис. 1.3. Ручная сварка плавящимся электродом, покрытым обмазкой
1 - стержень; 2 -обмазка; 3 - основной металл

Для образования сварного соединения сварщик возбуждает дугу в месте будущего шва и поддерживает ее горение, расплавляя кромки основного металла и электрод. Пространство между свариваемыми частями заполняется жидким металлом кромок и электрода, происходит перемешивание металлов в одной ванне и образование шва. Сварщик передвигает электрод по направлению к шву и вдоль его, образуя соединение свариваемых частей металла.

При дуговой сварке под флюсом (рис. 1.4) дуга горит под слоем сварочного флюса. Сварку выполняют установками автоматизированной сварки: возбуждение дуги, подача электродной проволоки или присадочного металла и относительное перемещение дуги и изделия осуществляются механизмами без непосредственного участия человека по заданной программе. Сварочная дуга расплавляет основной металл изделия, проволоку и флюс, образуя сварочную ванну, покрытую слоем расплавленного флюса. Горящая под флюсом дуга надежно защищена слоем флюса от воздуха и не видна сварщику. Состав порошкообразного флюса подбирают таким, чтобы он помимо защиты от воздуха, расплавляясь, производил металлургическую обработку расплавленного металла, обеспечивая требуемое его качество. Производительность дуговой сварки под флюсом значительно выше ручной, так как этот вид сварки допускает применение больших сварочных Токов, в результате чего масса наплавленного металла в единицу времени в несколько раз больше, чем при ручной дуговой сварке покрытыми электродами. Сварка под флюсом особенно распространена на заводах, изготовляющих строительные конструкции. Она применяется и при монтаже конструкций для ванной сварки арматуры железобетона.

Рис. 1.4. Автоматическая сварка под флюсом
1 - электродная проволока; 2-» свариваемое изделие; 3 - сварочный флюс; 4 - дуга; 5 - сварочная ванна; 6 - расплавленный флюс; 7 - расплавленный металл

Дуговая сварка в защитном газе (рис. 1.5) - это сварка, при которой дуга и расплавленный металл, а в некоторых случаях и остывающий шов для предохранения от контакта с воздухом находятся в защитном газе, подаваемом в зону сварки с помощью специальных устройств. Этот вид сварки широко применяют при изготовлении строительных конструкций и в меньшей степени при монтаже. Для сварки при изготовлении конструкций используют в качестве защитного углекислый газ. Сварку в углекислом газе (рис. 1.5, а) производят обычно плавящимся электродом, который представляет собой тонкую проволоку, подаваемую по шлангам вместе с газом через горелку в зону сварки специальным механизмом. Такой вид сварки получил название механизированной дуговой сварки. Ручная аргонодуговая сварка (рис. 1.5, б) выполняется с помощью специальной горелки, через которую подается защитный газ (аргон или его смесь с гелием и другими газами). В горелке закреплен неплавящийся электрод из вольфрамового прутка, имеющего высокую температуру плавления (4500°С) и поэтому почти не расплавляющегося и мало расходуемого при сварке Сварка возможна без присадочного и с присадочным металлом, который подается вручную сварщиком или с помощью подающего механизма. В последнем случае - это механизированная сварка.

Рис 1.5. Ручная сварка неплавящимся электродом в защитном газе
без присадочной проволоки (я), с присадочной проволокой (б) 1 - горелка; 2- зона сварки; 3- плавящийся электрод; 4 - неплавящийся электрод; 5 -защитный газ; 6 - присадочный металл

Электрошлаковая сварка (рис. 1.6) разработана и внедрена в производство Институтом электросварки им. Е. О. Патона. Эта сварка осуществляется плавлением, при этом используется тепло, выделяющееся при прохождении электрического тока через расплавленный шлак. Ее применяют для соединения стальных деталей толщиной от 25-30 до 1000 мм и более, расположенных в вертикальном или наклонном до 30° положении. Детали собирают с зазором от 20 мм и более в зависимости от толщины деталей и закрепляют.

Рис. 1.6. Электрошлаковая сварка
1 - детали 2 - медная пластина; 3 - ползун; 4 - расплавленный металл; 5 - шлак; 5 -сварной шов; 7 - электродная проволока

С одной стороны прижимают на всю длину стыка медную пластину, а с другой передвигаемый по мере сварки охлаждаемый медный ползун. Первоначально, на дополнительной входной планке, закрепленной у нижних кромок соединяемых деталей, возбуждается дуга, и создается ванна расплавленного металла и шлака. Затем электродная проволока погружается в щлак, и электрический ток, проходя через шлак в металл, продолжает расплавлять проволоку и кромки металла. Происходит бездуговой электрошлаковый процесс сварки деталей с формированием сварного шва медной пластиной и ползуном. Автоматизирован весь процесс сварки: подача электродной проволоки в зазор, передвижение ползуна вверх, заполнение зазора расплавляемым металлом и шлаком, поддержание оптимального уровня металла и шлака, поддержание принятого режима сварки. Электрошлаковую сварку применяют на заводах строительных металлоконструкций и на стройках при изготовлении и монтаже элементов стальных конструкций кожухов доменных печей, различных емкостей и т. п:

Сварка с принудительным формированием шва (рис. 1.7, а) по способу удержания расплавленного металла от вытекания похожа на электрошлаковую сварку, однако при этом виде сварки идет дуговой процесс, а не электрошлаковый. Сварка осуществляется на установках автоматизированной сварки и возможна во всех положениях. В процессе сварки расплавленный металл удерживается и формируется охлаждаемыми ползунами. При сварке применяют порошковую проволоку, которую изготовляют (рис. 1.7,б) из тонкой стальной ленты, одновременно заполняемой порошком-флюсом и сворачиваемой на специальном станке обжимающими роликами. Этот вид сварки применяют для металла толщиной 10-30 мм при сооружении резервуаров, трубопроводов и других конструкций.

Рис. 1.7. Сварка с принудительным формированием шва
а - положения порошкообразной проволоки при сварке; б - изготовление порошковой проволоки; 1 - расплавленный металл; 2 - ползун; 3 - порошкообразная проволока; 4- стальная лента; 5 -флюс; 6 - обжимающие ролики

Газовая сварка - сварка плавлением, при которой для нагрева используется тепло пламени смеси газов, сжигаемых с помощью горелки. Для сварки применяют горючие газы, чаще всего ацетилен (С 2 Н 2) или его заменители - пропан-бутановые смеси, природный газ, водород, коксовый и другие газы, а также горючие жидкости (бензин, керосин). Высокая температура сварочного пламени достигается сжиганием горючего газа или паров жидкости в кислороде. Температура ацетиленокислородного пламени достигает 3100- 3200°С, пропанокислородного 2600-3750°С, водороднокислородного 2400-2600 °С и т. д.

Кислород - бесцветный прозрачный газ без запаха. Его получают разделением атмосферного воздуха в специальных разделительных аппаратах. В атмосфере содержится 20,95 % кислорода. Он сжижается при атмосферном давлении и температуре минус 182,9 °С. Для сварки и резки поставляется в газообразном виде в баллонах объемом 40 дм 3 , содержащих 6 м 3 кислорода при давлении 15 МПа. Сжатый кислород, соприкасаясь с маслом или другими жирами, окисляет их с большой скоростью, что приводит к их воспламенению и взрыву. Поэтому баллоны с кислородом надо предохранять от загрязнений, а также от ударов и нагревания, так как баллоны взрывоопасны.

Ацетилен - бесцветный газ с неприятным запахом, взрывоопасен при давлении 0,15-0,2 МПа и температуре до 200 °С. Для взрыва достаточно небольшой искры. Поставляется в баллонах, заполненных специальной пористой массой, пропитанной ацетоном, в котором растворен ацетилен. Давление ацетилена в баллоне не должно превышать 1,9 МПа при 20 °С. Для осуществления сварки или резки баллон должен устанавливаться вертикально, чтобы избежать уноса ацетона вместе с ацетиленом. В баллоне объемом 40 дм 3 содержится растворенного ацетилена 5 м 3 . Для обеспечения кислородом и ацетиленом крупных сварочных цехов кислород завозят в жидком виде в специальных танках, затем дегазируют и снабжают сварочные посты по газопроводам, а ацетилен добывают из карбида кальция (СаС 2) в стационарных ацетиленовых генераторах и по трубопроводам подают в цех. Водород поставляют в баллонах объемом 40 дм 3 под давлением 15 МПа, пропан-бутановые смеси - в баллонах в жидком виде.

Газовые баллоны окрашивают в разные отличительные цвета: кислородные - в голубой, ацетиленовые - в белый, водородные - в темно-зеленый, жидкие горючие газы - в красный.

Следует иметь в виду, что смесь ацетилена и других горючих газов с воздухом и особенно с кислородом взрывоопасна, поэтому баллоны с кислородом надо хранить отдельно от баллонйв с горючими газами и следить, чтобы не было утечки газов из баллонов.

При использовании кислорода и горючих газов для сварки давление их снижают с помощью специальных приборов-редукторов, закрепляемых на выпускном штуцере вентиля баллона.

Для газовой сварки (рис. 1.8) используют газокислородное пламя горелки, в которую газ поступает по шлангам. Для образования сварного шва обычно пользуются присадочной проволокой. Сварка осуществляется вручную и используется в строительстве при сантехнических работах для соединения труб небольшого диаметра, воздухопроводов из металла небольшой толщины, а также при ремонтных работах.

Рис. 1.8. Газовая сварка
1 - газокислородное пламя; 2 горелка, 3 - присадочная проволока

Термитная сварка - сварка, при которой для нагрева используется энергия горения термитной смеси. Эту сварку (рис. 1.9) применяют для соединения стыков арматурной стали, рельсов, проводов и т. п. Свариваемые детали помещают в специальную огнеупорную форму. Затем в тигель, расположенный над стыком, засыпают термитный порошок, состоящий из алюминия и железной окалины, и зажигают его. Сгорая при температуре более 2000°С, термит образует из окалины жидкий металл, который расплавляет кромки деталей и сваривает их. Возможны добавление присадочного металла в процессе сварки в виде прутка и перемешивание ванны этим прутком для лучшего удаления шлаковых и газовых включений и формирования шва. Использование заранее приготовленных термитных патронов для сварки проводов и токопроводящих шин заметно повышает ее производительность.

Рис. 1.9. Термитная сварка
1 - свариваемые детали; 2 - огнеупорная форма, 3 - тигель; 4 - электрод

Плазменная сварка - это сварка плавлением, при которой нагрев происходит сжатой дугой (рис. 1.10). Плазмой называют ионизированный и нагретый газ. Для его получения струю газа подают под давлением в сопло плазмотрона - горелки для сварки или резки сжатой дугой, в которой закреплен вольфрамовый электрод. Проходя в сопле через дугу, газ нагревается, ионизируется, при этом стенки сопла увеличивают давление на дугу, и она выходит из сопла в виде плазмы с температурой до 40 000°С. Плазменная струя хорошо режет металл, поэтому в строительном производстве плазмотроны используют главным образом для резки сталей и цветных металлов. Для сварки этот вид осваивается только при использовании в автоматизированных установках.

Рис. 1.10. Плазменная сварка
1 - дуга; 2 - сопло плазмотрона; 3 -электрод

Контактная сварка - сварка с применением давления, при которой используется тепло, выделяющееся в контакте свариваемых частей при прохождении электрического тока. Этот вид сварки, в свою очередь, подразделяется на несколько видов: точечная контактная сварка, рельефная сварка, шовная контактная сварка, стыковая контактная сварка оплавлением и контактная сварка сопротивлением.

Точечная контактная сварка (рис. 1.11, а), - это сварка, при которой сварное соединение получается между торцами электродов 4 и 5, подводящих ток и передающих усилие сжатия. Место контакта 1 соединяемых деталей расплавляется теплом, выделяемым при прохождении электрического тока, электроды сжимаются усилием, в результате чего образуется сварная точка 6. Точечную сварку широко применяют при изготовлении арматурных сеток, в местах пересечения стержней. Для соединения пересекающихся стержней пространственных арматурных конструкций применяют специальные подвесные сварочные клещи.

Рис. 1.11. Контактная сварка
а - точечная, б шовная, в - стыковая сварка оплавлением, 1 - сварное соединение, 2, 3 - соединяемые детали, 4, 5 - электроды, 6 - сварная точка; 7 - усилие сжатия

Рельефная сварка - это контактная сварка, при которой сварное соединение получается на отдельных участках, обусловленных их геометрической формой, в том числе по выступам. Этот вид сварки применяют для соединения стержней арматуры с плоскими закладными пластинами, для чего на пластинах или на стержнях делают один-два выступа. Контактная сварка осуществляется при пропускании тока и сжатии стержня с пластиной специальными электродами, в результате чего места примыкания выступов к стержню разогреваются до оплавления, а при сжатии образуются точечные сварные соединения.

Шовная контактная сварка (рис. 1.11,6), при которой соединение свариваемых деталей происходит между вращающимися роликовыми электродами 4 и 5, подводящими ток и передающими усилие сжатия. Точки 1 перекрывают друг друга, образуя непрерывный шов. Этот вид сварки применяют для соединения строительных конструкций из тонкого металла, воздухопроводов, облицовочных кожухов труб и др.

Стыковая сварка оплавлением (рис. 1.11, в)-это стыковая контактная сварка, при которой нагрев металла сопровождается оплавлением торцов. Свариваемые детали закрепляют в губках контактной стыковой машины, к которым подведен электрический ток. При сближении деталей малым усилием между торцами происходит сильный разогрев, сопровождаемый искрами и брызгами, в результате чего торцы оплавляются, затем усилием детали быстро сближаются, ток выключается, и образуется сварное соединение, окруженное выдавленным гратом, состоящим из окисленного перегоревшего металла, который очищают. Для деталей большого сечения с целью снижения электрической и механической мощности машины применяют стыковую сварку с предварительным подогревом путем периодического сближения деталей с небольшим давлением и нагревом стыка небольшим током. После нагрева до определенной температуры увеличивают ток и осуществляют сварку оплавлением. Этот вид сварки используют для стыкования арматурных стержней и соединения труб.

Стыковая сварка сопротивлением - контактная стыковая сварка, при которой нагрев металла осуществляется без оплавления стыкуемых торцов. Схема сварки аналогична приведенной на рис. 1.11,в. Сперва сжимают детали губками, а затем включают ток. Между торцами создается контактное сопротивление, отдельные выступы на торцах под влиянием температуры сминаются, и дальнейший нагрев происходит за счет сопротивления деталей. Когда температура металла на торцах приблизится к температуре плавления, происходит под влиянием усилия сжатия сварка с образованием плавного утолщения.

Электронно-лучевая сварка (рис. 1.12) - сварка плавлением, при которой для нагрева используют энергию ускоренных электронов. Для получения сварочного луча электронов применяют электронную пушку. Она состоит из вольфрамового или металлокерамического катода, который размещен в фокусирующей головке, на некотором расстоянии находится ускоряющий электрод-анод с отверстием. При пропускании переменного тока низкого напряжения нагретый катод эмитирует (испускает) поток электронов, который, проходя через отверстие анода, приобретает мощное ускорение, а затем формируется магнитной линзой и отклоняющей магнитной системой, в результате чего образуется узкий уплотненный пучок электронов, направленных на небольшую площадку изделия. Положительный потенциал анода достигает нескольких десятков тысяч вольт. При ударе о поверхность металла энергия электронов превращается в тепловую, проплавляя металл узким швом. Сварку выполняют в вакууме, создаваемом в специальной камере, куда помещают пушку и изделие; в основном ее применяют для соединения тугоплавких, химически активных металлов. В строительной индустрии встречается эпизодически.

Рис. 1.12. Электронно-лучевая сварка
1 - катод, 2 - фокусирующая головка, 3 - анод, 4 - поток злектронов, 5 - магнитная линза, 6 - магнитная система, 7 - пучек злектронов, 8 - изделие

Лазерная сварка - сварка плавлением, при которой для нагрева используется энергия излучения лазера. Эта сварка основана на использовании излучения световой энергии, специально усиленной взаимодействием фотонов с атомами системы. В строительной индустрии пока не применяется, однако в перспективе возможно ее внедрение для специальных видов сварки.

Ультразвуковая сварка - сварка давлением, осуществляемым при воздействии ультразвуковых колебаний- для соединения деталей из пластмасс.

Плазменную, кислородно-дуговую и воздушно-дуговую разделительную и поверхностную резку металлов применяют для термической обработки стали и цветных металлов. Плазменную резку осуществляют плазмотронами для раскроя листов стального проката, алюминия и других цветных металлов. В основном это механизированная резка, для ручной резки применяют резаки-плазмотроны.

При кислородно-дуговой резке используют полый (трубчатый) электрод наружным диаметром 6-10 мм и длиной до 400 мм, покрытый специальной обмазкой. По трубке электрода подается под давлением кислород. Резчик, держа электрод в специальном держателе, включает ток, зажигает дугу с края разрезаемого металла и, перемещая электрод вдоль линии реза, постепенно расплавляет металл, который сгорает в струе кислорода и выдувается им, образуя разрез. Кислородно-дуговую резку используют в основном для подводных работ.

Чаще применяют воздушно-дуговую резку стали. При этом виде резки расплавляемый дугой угольного или графитизированного электрода металл выдувается струей сжатого воздуха, таким образом осуществляется разделительная или поверхностная резка. Контрольные вопросы

  1. Что называется сваркой?
  2. Какая разница между плавящимся и неплавящимся электродами, их значение?
  3. Какие виды сварки плавлением вы знаете?
  4. Для чего служат обмазка электрода и защитный газ?
  5. В чем разница между дуговой и электрошлаковой сваркой?
  6. Что такое плазма?
Упражнения
  1. Требуется соединить сваркой две стальные детали, зазоа между ними 4 мм, толщина 5 мм. Какими способами возможна их сварка?
  2. Требуется отрезать куски медного листа толщиной 10 мм и длиной 400 мм. Каким способом можно это сделать?