Металлические электроды изготавливаются толщиной 2–6 мм и длиной 350–450 мм. Они подразделяются на электроды для сваривания углеродистых и легированных конструкционных сталей, для сваривания легированных жаропрочных сталей, для сваривания высоколегированных сталей с особыми свойствами и для наплавки поверхностей. Диаметр электрода зависит от толщины свариваемого металла (табл. 27).
Таблица 27При сварке металлов необмазанным электродом в связи с окислением сварного шва и насыщением его азотом шов получается хрупким, с газовыми включениями. При применении обмазки электрода металл не поглощает азот и не окисляется. Это ведет к улучшению механических свойств шва. Кроме того в металл шва из обмазанного электрода проникают такие составляющие, как марганец, никель, хром, кремний, титан и др.
Обмазка электрода, расплавляясь, оставляет на поверхности сварного шва шлак, который защищает металл от воздуха, что ведет к постепенному охлаждению металла и, в свою очередь, к свободному выделению газов из шва, а также к уменьшению напряжений в шве. В зависимости от соединяемых материалов используются электроды с обмазкой различного химического состава.
По толщине обмазки электроды делятся на тонкообмазанные (0,2–0,4 мм), среднеобмазанные (от 0,5–до 0,8 мм) и толстообмазан-ные (0,9–1,5мм).
Для сварки малоуглеродистых сталей широко применяются электроды марок АНО-4, УОНИ-13/45 и др. В обмазку этих электродов входит 53 % мрамора, 18 % плавикового шпата, 9 % кремнезема, 15 % фер-ротитана, 3 % ферросилиция и 2 % ферромарганца.
Используются также специальные обмазанные электроды, предназначенные для сварки меди, бронзы, чугуна, алюминия, жаропрочной и нержавеющей стали. Химический состав таких электродов близок к химическому составу свариваемого материала.
Ручной дуговой сваркой можно получить следующие сварочные соединения: стыковое, внахлестку, угловое, тавровое а также ряд других, в том числе опорное, крестообразное. Различают следующие виды швов: отбортованные, стыковые, угловые, с отверстием, прорезные, а также одно– и многослойные.
Сварочное оборудование к источнику тока должен подключать квалифицированный электрик.
Силу тока при сварке подбирают в зависимости от толщины и вида электрода, вида и толщины свариваемого материала, вида соединения и положения сварки, а также от температуры плавления свариваемого изделия.
Сварка стали с малым содержанием углерода (мягкая сталь) при правильно подобранных электродах и силе тока не представляет особых затруднений.
Сталь с содержанием углерода выше 0,25 % сваривать сложнее. Материал вокруг шва во время сварки нагревается, а затем быстро охлаждается, становясь твердым и хрупким. Устранить эти недостатки сварки, как и перегрев материала, можно путем отжига при температуре 900 °C.
Для сварки углеродистой стали с содержанием углерода выше 0,35 % следует применять соответствующие электроды.
Легированные стали следует сваривать после предварительного ознакомления с их механическими свойствами и химическим составом, температурой нагрева и охлаждения, используя правильно подобранные электроды.
Дуговую сварку чугуна при ремонте изделий или устранении литейных дефектов выполняют без нагрева или с нагревом свариваемого изделия. При сварке с подогревом изделия нагревают до температуры 500–700 °C и сваривают чугунными электродами. После окончания сварки изделие нужно постепенно охладить.
Частично ограничить деформации, возникающие при сварке, можно следующими способами: уложить или установить свариваемые элементы перед сваркой под таким углом, чтобы после сварки под влиянием усадки металла они приняли нужное положение; установить или уложить свариваемые элементы в приспособления так, чтобы они не подвергались деформации (при этом, правда, могут появляться пузырьки в шве); сваривать элементы так, чтобы происходило взаимное гашение напряжений, появившихся в швах в результате прихватки элементов. При этом большое значение имеет правильный выбор швов, а также соблюдение последовательности операций при формировании шва.
6.3. Газокислородное резание металла
Для газокислородного резания металлов применяют водород, ацетилен, природный и нефтяной газ и др. При этом используются специальные резаки с мундштуками на конце, позволяющие смешивать газы и формировать необходимую форму пламени.
Перед газокислородной резкой необходимо отрегулировать пламя горелки для нагревания металла при закрытом газопроводе, по которому поступает кислород. После регулировки пламени металл нужно подогреть до 1200–1300 °C (ярко-красный цвет), а затем открыть кран дополнительного кислородного газопровода и начать резку металла. Продвижение горелки при резке металла должно быть постепенным и равномерным. Скорость продвижения горелки зависит от толщины разрезаемого материала. Разрезаемый металл должен быть очищен от грязи и коррозии. Горелка должна быть исправной, а мундштук следует подбирать по толщине разрезаемого материала.
Используются два способа газокислородного резания металла: ручное и машинное.
Ручное газокислородное резание производится резаком инжекторного типа. При давлении ацетилена 0,001–0,15 Мн/м2 (0,01–1,5 ата) и давлении кислорода 0,3–1,2 Мн/м2 (3–12 ата) можно разрезать сталь толщиной до 300 мм.
Машинное резание металла толщиной 3–100 мм производится с помощью специальных переносных приспособлений и газорезательных машин типа ПЭЛ-60, ПВЛ-60.
Автоматическое газокислородное резание может производиться газорезательными автоматами АСШ-2, АСШ-70, «Одесса» и др.
Для получения ровной линии резки при газовой резке металла применяется каретка. Она крепится к наконечнику горелки и передвигается вдоль линейки или шаблона.
Резать газокислородным пламенем можно не все металлы, а только те, которые удовлетворяют следующим требованиям: температура сгорания металла должна быть ниже, чем его температура плавления; температура плавления окислов металла должна быть ниже температуры плавления металла. Это углеродистые стали с содержанием углерода до 0,7 %. Стали с большим содержанием углерода, а также чугуны и высоколегированные стали, цветные металлы и их сплавы обычными способами не режутся.
6.4. Требования безопасности и охраны труда[5]
Большое количество карбида кальция следует хранить в специально построенных и оборудованных для этой цели помещениях. В местах использования ацетилена количество карбида не должно превышать дневной нормы расхода. Ни на складах карбида, ни вблизи них нельзя курить и зажигать огонь.
Газовые баллоны нужно транспортировать с соблюдением всех мер предосторожности: не бросать и не катить, предохранять от ударов и сотрясений. При транспортировке на дальние расстояния по железной дороге или автотранспортом газовые баллоны нужно устанавливать в специальные рамы. При транспортировке на короткое расстояние следует использовать специальные тележки.
Газовые баллоны при хранении на складах должны быть установлены вертикально и закреплены (от падения) пояском, цепочкой или штангой.
Следует избегать длительного нахождения баллона на солнце; если он нагрелся – охлаждать водой.
Недопустима смазка вентиля кислородного баллона и приближение к нему с загрязненными смазкой руками. Смазка или масло в соприкосновении со сжатым кислородом и горючим газом могут привести к возникновению взрывоопасной смеси.
Вентиль баллона после окончания работы и при транспортировке следует закрывать колпаком.
Если в помещении вспыхнул пожар, следует как можно быстрее вынести газовые баллоны в безопасное место. Газовые баллоны, а также ацетиленовые генераторы следует устанавливать на расстоянии не менее 5 м от открытого огня.
Поврежденные цистерны, в которых транспортировались или хранились легковоспламеняющиеся вещества, можно ремонтировать с применением сварки только после их очистки и мойки. Для предохранения от возможного взрыва находящихся внутри остатков горючих веществ или их паров желательно перед сваркой заполнить их инертным газом или водой.
Цистерны для легковоспламеняющихся веществ, даже много лет не используемые, представляют наибольшую опасность для сварщика. Такие цистерны необходимо как следует очистить, промыть, наполнить водой и только после этого сваривать.
Необходимо контролировать герметичность мест соединения резиновых газовых шлангов и отдельных частей генератора. Наиболее простой и безопасный способ проверки герметичности состоит в смазке проверяемых мест мыльной водой. При утечке газа в мыльной воде сразу же появляются пузыри.
Помещение сварочного участка должно быть светлым, просторным и хорошо вентилируемым. Сварка в маленьких и плохо проветриваемых помещениях очень вредна для здоровья работающих, особенно сварка цинка, олова или изделий, покрытых суриком или смазками.
