WWW.UZIM.RU Справочный сайт о такелаже и сварке

металлическим электродом служит стальная проволока, свернутая в бухту (кассету) и беспрерывно подаваемая в зону дуги специальным механизмом. Таким образом, и перемещение электрода в зону дуги, и перемещение собственно дуги вдоль свариваемых кромок стало не ручным, а механизированным, автоматическим. Электрическая дуга 3, горящая между торцом электродной проволоки 4 и основным металлом 1, расплавляет флюс 5, образуя при этом эластичную шлаковую оболочку 6. Оболочка укрывает все плавильное пространство и надежно защищает жидкий металл сварочной ванны от вредного воздействия кислорода и азота воздуха. Эта эластичная оболочка постоянно поддерживается давлением паров и газов, непрерывно образующихся при горении электрической дуги под слоем флюса. Слой флюса высотой до 60 мм создает еще и статическое давление на жидкий металл ванны 2, обеспечивая этим дополнительные условия для хорошего формирования сварного шва. Это автоматическая электродуговая сварка, очень распространенная в настоящее время.

Способ дуговой электрической сварки монолитной стальной проволокой с защитой зоны дуги сыпучим материалом (флюсом) впервые в мире предложил советский инженер Дульчевский еще в середине 30-х годов. Однако действительное развитие и промышленное   внедрение   этот   способ   получил   несколько   позже, в начале 40-х годов. Причем основная заслуга в этом принадлежит академику Евгению Оскаровичу Патону и его ученикам. Сварка под флюсом стала одним из ведущих технологических процессов, позволившим обеспечить очень высокое качество сварных соединений на корпусах советских танков — броневых машин, развеявших миф о непобедимости  немецких танковых  колонн.

Для сварки строительных и других маталлоконструкций, трубопроводов, монтажных заготовок и изделий строительной индустрии в цеховых условиях наиболее высокопроизводителен способ сварки под флюсом. При этом способе высокая производительность (в 10—40 раз выше, чем при ручной дуговой сварке) обеспечивается за счет возможности применения сварочного тока большой величины, что практически невозможно при ручной сварке.
Если проволока в зону дуги подается автоматически, а саму дугу перемещает человек, то это уже будет полуавтоматическая электродуговая сварка, также имеющая сейчас массовое использование. Для защиты дуги в этом случае часто используют не флюс, а защитные газы, например углекислый (рис. 8). Газы защищают жидкий металл сварочной ванны от проникания вредных примесей окружающего воздуха и способствуют получению чистого, высококачественного наплавленного при сварке металла.
Для защитных целей используют также инертные газы: аргон (рис. 9, 10), гелий, смеси этих газов с углекислым и некоторые другие. Сварка с газовой защитой более мобильна, ее удобно использовать в труднодоступных местах, на вертикальной плоскости, где работать с защитой дуги сыпучим флюсом подчас просто невозможно.
Иногда сварку с газовой защитой (аргоном, гелием или их смесью) ведут не металлическим, а неплавящимся электродом, по способу Бенардоса, заменяя угольный электрод вольфрамовым. К такому способу сварки прибегают тогда, когда требуется сварить детали из цветных металлов, высоколегированную сталь небольшой толщины (5—6 мм) и некоторые другие материалы. Сварку ведут с    применением    прутка    присадочной    проволоки.  

Но    возможна сварка и без присадочного металла — при соединениях деталей внахлестку, когда одна деталь лежит на другой и кромка верхней детали, оплавляясь, приваривается к нижней детали, или некоторых других соединениях. В течение последних лет ученые и инженеры активно развивают способ механизированной электродуговой сварки плавящимся электродом, представляющим собой не монолитную (сплошную), а порошковую проволоку. Эта проволока приготовлена на заводе из металлической тонкой ленты, свернутой в трубку, внутрь которой запрессованы те самые химические соединения, которые обычно используются в обмазке электродов и обеспечивают защиту и легирование сварочной ванны. С завода уходят бухты проволоки, которые можно устанавливать прямо в сварочный аппарат и производить  сварку  без  дополнительной  защиты  ванны  (дуги)   флюсом или газами. Это очень удобно при строительно-монтажных работах, в кораблестроении и в других случаях, где сварное соединение меняет свое пространственное положение, т. е. сварка одного шва ведется и в нижнем, и в вертикальном, и в потолочном положении, что затрудняет применение флюса   для   защиты   ванны,   а   работа на открытом воздухе почти исключает использование защитных газов,  которые могут сдуваться ветром.

Несколько обособленно следует рассматривать электрическую ванно-дуговую сварку, часто используемую при соединении толстых стержней арматурной стали в каркасах строительных железобетонных конструкций. Сварку ведут в инвентарных, т. е. многократного пользования, формах для горизонтальных стержней и для вертикальных. Формы разъемные; они могут быть остающимися (разового использования), но чаще бывают съемными, инвентарными, а подкладки — только разового использования. Формы крепят с помощью специальных хомутов или струбцин. Сварку можно выполнять при нижнем и вертикальном положениях сварного соединения. Основные способы ванно-дуговой сварки — полуавтоматическая под флюсом и полуавтоматическая порошковой проволокой. Возможна и ручная сварка обмазанными электродами. Вместо медных инвентарных форм иногда применяют графитовые, однако они быстро выходят из строя.
Электричество используют для сварки не только в виде дугового разряда, т. е. электрической дуги. Например, во всем мире известна разработанная в СССР электрошлаковая сварка. Для расплавления кромок соединяемых деталей 2 и электродной проволоки 4 вместо тепла электрической дуги используют теплоту, выделяемую расплавленным флюсом (шлаком) 3, плавающим на поверхности жидкой металлической ванны 1. Можно подобрать такой состав флюса, шлак которого будет обладать сравнительно со сталью (основным металлом сварного соединения) меньшим электрическим сопротивлением и меньшим удельным весом, а температура плавления шлака будет выше температуры плавления основного металла. При этих условиях замыкание сварочной цепи на шлаковую ванну, как бы плавающую на поверхности расплавленного металла сварного соединения, будет обеспечивать оплавление кромок основного металла и стального электрода, пополняя тем самым сварочную ванну, которая, постепенно кристаллизуясь, образует сварное соединение электрошлаковой сварки.

Электрошлаковой сваркой (ЭШС) сваривают детали (изделия) большой толщины —40—250 см. Изделия такой толщины сваривать электрической дуговой сваркой долго и дорого. Сварные соединения ЭШС располагают вертикально или под большим углом к горизонту. В зазор между свариваемыми деталями сверху вниз вводят электрод в виде проволоки (или нескольких проволок) или пластины из того же металла, что и изделие. С обоих боков зазор закрывают перемещающимися снизу вверх, по мере подъема ванны жидкого металла, водоохлаждаемыми ползунами, предотвращающими вытекание ванны. Электрический ток от источника питания по электроду попадает в слой расплавленного флюса (шлака), где и выделяется нужная для сварки теплота.

Электрическая сварка сейчас основной способ создания неразъемных соединений в машиностроении, в судостроении — одном из старейших отраслей промышленности: еще в XVII—XVIII вв. строилось много кораблей, главным образом военных. В судостроении раньше, чем в других отраслях, начали широко использовать сварку. Еще в 1932 г. в СССР был спущен на воду первый сварной буксирный пароход, а теперь мы по праву гордимся атомными ледоколами «Ленин» (первым в мире невоенным судном с атомным двигателем) и «Арктика» (рис. 13), совершившим беспримерный рейс сквозь льды Ледовитого океана к Северному полюсу. При сооружении этих ледоколов были широко использованы новейшие достижения отечественной сварочной науки и техники. Ежегодно со стапелей отечественных судостроительных заводов сходят сотни океанских и речных пассажирских лайнеров, рыболовецких судов, огромных сухогрузных морских кораблей, нефтеналивных танкеров и т. п. Среди корабелов одна из главных профессий — сварщики. И эти корабелы строят не только мирные теплоходы или ледоколы, но и грозное боевое оружие нашего военно-морского флота — атомные подводные лодки. О больших возможностях советского подводного флота, о высоком качестве сварочных работ, выполненных при сооружении этих атомоходов, свидетельствует кругосветное плавание отряда таких подлодок, при котором корабли, не всплывая на поверхность, прошли под водой около 40 тыс. км, в том числе и в районе Северного полюса.
Итак, сварное соединение безотказно работает на глубинах 500—600 м. В то же время и на высоте более 500 м над уровнем моря также отлично работают сварные швы, выполненные при сооружении верхней (металлической, антенной) части Останкинской телевизионной башни в Москве. Смелость замысла и точность инженерного   расчета   выдвинули   эту   башню   в   число   уникальных строительных сооружений современности. На высоте 533 м Останкинская башня — полюс современного телевизионного мира — гордо несет алый стяг Страны Советов. Всего за 57 с лифты этой башни поднимут вас на высоту 337 м, где есть верхняя смотровая площадка и где начинается металлическая, сварная часть башни, венчающая железобетонную нижнюю часть.
Широкое использование электрической сварки в строительстве началось задолго до сооружения Останкинской телевизионной башни. Еще в годы первых пятилеток советские электросварщики участвуют в сооружении промышленных объектов Магнитки, Кузбасса и др. Свариваются стержни арматуры монолитных железобетонных конструкций, например плотин гидроэлектростанций (рис.   14),   элементы   металлических   конструкций   каркасов   зданий.

Наиболее ярким примером зданий со сварным металлическим каркасом  являются высотные здания, сооруженные в 1951—1953 гг. ■ столице нашей Родины. Самое большое по объему и массе сварных конструкций — здание Московского Государственного университета на Ленинских горах (рис. 15).
Очень долго проектировщики «не допускали» электрическую сварку при сооружении мостов, но в конце концов электросварка «прорвалась» и здесь: в 1953 г. в Киеве на месте временного (послевоенной постройки) моста через Днепр был сооружен новый мост — первый в мировой практике мостостроения мост из цельносварных конструкций, которому было присвоено имя академика Е. О. Патона. Общая длина моста 1500 м, ширина проезжей части 21 м; по бокам —3-метровые тротуары для пешеходов. Въезд на мост с правого берега Днепра оформлен пропилеями дорического ордера, а со стороны Дарницы (левый берег)— двумя колоннами 20-метровой высоты на береговом устое. Перила выполнены художественным чугунным литьем. Развязка транспортного движения на съездах с моста решена в двух уровнях.
Однако львиная доля сварных конструкций в строительстве падает не на мосты, конечно, а на здания и сооружения, а также на магистральные трубопроводы и трубопроводы промышленных объектов. В общей сложности сейчас в СССР ежегодно в строительстве используют более 8 млн. т сварных конструкций; абсолютное их большинство изготовляют и монтируют с использованием электрической сварки. С каждым годом усложняются задачи, которые надлежит решать сварщикам в строительстве: появляются новые материалы, не всегда отвечающие требованиям сварщиков, усложняются конструктивные решения и т. п. И такое усложнение сварочного  производства  происходит  не  только в  строительстве.