Восстановление деталей сваркой

Непровар. Возникновение этого дефекта кроется в малом угле скоса свариваемых кромок и небольшом зазоре между ними. Загрязнение кромок тоже может быть причиной непроваров. При самом процессе сварки непровар может дать недостаточный сварочный ток, завышенная скорость сварки, неточное направление электродной проволоки. Обычно место образования непровара -- корень шва. Если применялась автоматическая сварка, то непровары образуются обычно в самом начале шва. Поэтому при автоматической сварке советуем начало сварки проводить на специальных входных планках.

Прожог (сквозное проплавление) возникает из-за большого тока при малых скоростях сварки, из-за наличия большого зазора между кромками. Наиболее часто прожоги образуются при выполнении первого прохода многослойного шва и при сварке тонкого металла. Если под свариваемый шов плохо поджата флюсовая подушка или медная подкладка -- тоже может возникнуть прожог.

Наплыв представляет собой затекание жидкого металла непосредственно из сварочной ванны на кромки холодного основного металла. Наиболее часто наплывы возникают при сварке горизонтальных швов на вертикальных плоскостях. Обычные причины наплывов -- большой сварочный ток, неправильный наклон электрода, излишне длинная дуга.

Трещины -- самые опасные дефекты, так как создают резкую концентрацию напряжений. Трещины появляются при сварке высокоуглеродистых и легированных сталей в результате слишком быстрого охлаждения. Часто трещины образуются в сварных соединениях жестко закрепленных конструкций. Иногда трещины возникают при охлаждении сварных конструкций на воздухе. Они могут располагаться вдоль и поперек сварного соединения, а также в основном металле, в местах сосредоточения швов и приводить к разрушению сварной конструкции. Причинами образования трещин являются большие напряжения, возникающие в сварных соединениях при сварке. На образование трещин влияет повышенное содержание серы и фосфора. Сера увеличивает склонность металла шва к образованию горячих трещин, а фосфор -- холодных. Горячие трещины возникают в процессе кристаллизации металла шва, т. е. при высоких температурах, а холодные -- при относительно низких температурах (ниже 100--300°С).

Кратеры образуются при обрыве дуги в виде углублений в застывшей сварочной ванне. Место кратера должно быть заварено. При автоматической сварке шов обычно заканчивают на выводной планке, где и появляется кратер. Поры появляются вследствие того, что газы, растворенные в жидком металле, при быстром охлаждении шва не успевают выйти наружу и остаются в нем в виде пузырьков. Размер пор колеблется от нескольких микрометров до нескольких миллиметров. Обычная форма возникающих пор -- сферическая. Если поры выходят на поверхность -- это свищи. Причины образования пор: масло, краска, окалина, ржавчина, всякие другие загрязнения. Причиной может быть и использование сырых непросущенных электродов. Это же относится и к сырым флюсам и к примесям в защитных газах. Излишне большая скорость сварки нарушает газовую защиту сварочной ванны, что тоже ведет к появлению пор. Поры появляются и при неверном выборе сварочной проволоки, особенно в том случае, если сварка осуществляется в углекислом газе.

Включения шлака в сварочном шве. Речь идет о неметаллических включениях (несколько миллиметров) в линиях шва. Формы включений могут быть самые разные. Обычно такие включения располагаются на границе соединения основного металла с наплавленным. Причины возникновения шлаковых включений -- грязь на кромках, малый сварочный ток и большая скорость сварки.

Несплавления. Это означает, что металл сварного шва не сплавился с ранее наплавленным металлом или не сплавляется с основным металлом. Причины -- плохая зачистка свариваемых кромок, грязь, большая длина дуги, недостаточная сила тока, большая скорость сварки

Последствия дефектов сварки

Как уже было упомянуто в начале раздела, если допущенные в изделии отклонения не превышают установленных допусков, изделие (сварной шов) может быть принято в эксплуатацию. Здесь важно знать, на что влияет допущенное отклонение, как при этом изменяется характеристика изделия (конструкции). К примеру, усиление шва не снижает прочности при статических нагрузках, однако сильно влияет на вибрационную прочность. Чем больше усиление шва и, следовательно, меньше угол перехода от основного металла к наплавленному, тем сильнее оно снижает предел выносливости.

Кратеры, как и прожоги, во всех случаях -- недопустимые дефекты и подлежат исправлению. Часто кратер является очагом развития трещин.

Наплывы, резко изменяя очертания швов, образуют концентраторы напряжений и тем самым снижают выносливость конструкций. Наплывы, имеющие большую протяженность, следует считать недопустимыми дефектами, так как они нередко сопровождаются непроварами. Небольшие местные наплывы считают допустимыми дефектами.

Опасным дефектом является подрез. Он не допускается в конструкциях, работающих на выносливость. Подрезы небольшой протяженности, ослабляющие сечение шва не более чем на 5% в конструкциях, работающих под действием статических нагрузок, можно считать допустимыми.

Трещины -- наиболее опасный дефект сварных швов. Они являются сильными концентраторами напряжений. Выявленные трещины оставлять без исправления (подварки) обычно не разрешается. Сварные швы с трещинами исправляют по специальной технологии, гарантирующей надежную работу сварного соединения.

Непровары снижают работоспособность сварного соединения за счет ослабления рабочего сечения, создают концентрацию напряжений в шве. При вибрационных нагрузках мелкие непровары снижают прочность соединения до 40%. Большие непровары корня шва могут снизить прочность на 70%.

Поры, газовые и шлаковые включения. Этот вид дефекта незначительно влияет на прочность соединения в целом. Но расположенные в виде цепочки поры уже представляют опасность, существенно снижая прочность. Так что здесь очень важно геометрическое расположение пор и включений, чем более они упорядочены, тем большую опасность представляют. Если шлаковые включения расположены в глубине шва, это тем более опасно.

В заключение следует сказать, что изготовить ряд швов, не имеющих дефектов вообще, практически невозможно. Все дело в том, чтобы было минимум допустимых дефектов.

Техника безопасности при дуговой сварке и резке

При выполнении работ по дуговой сварке и резке на человека воздействуют вредные газы и испарения, облучение сварочной дугой, опасность поражения электрическим током.

При работе с электрической дугой возникают летучие соединения (сварочная пыль). В состав такой пыли входят оксиды марганца, кремния, железа, хрома, фтористых соединений. Первое место среди них по вредному воздействию занимают хром и марганец. Кроме всего перечисленного воздух при сварке загрязняется оксидами азота, углерода, фтористым водородом. Наряду с кратковременным отравлением, которое проявляется в виде головокружения, головной боли, тошноты, рвоты, слабости, отравляющие вещества могут откладываться в тканях организма человека вызывать хронические заболевания.

Больше всего воздух загрязняется при работе с покрытыми электродами. Меньше всего выделений при автоматических способах сварки.

Вредное воздействие сварочной дуги заключается в том, что она является источником светового, инфракрасного и ультрафиолетового излучений.

Инфракрасное излучение при длительном действии вызывает помутнение хрусталиков глаз (катаракту), что может привести к ослаблению и потере зрения, тепловое действие этих лучей вызывает ожоги кожи.

Защита органов зрения и кожи лица при дуговой сварке обеспечивается с помощью щитков, масок или специальных шлемов со светофильтрами.

Для того, чтобы защитить тело, необходимо работать в одежде из плотного брезента или аналогичного материала.

Световые лучи оказывают ослепляющее действие, так как их яркость значительно превышает допустимые нормы. Ультрафиолетовое излучение даже при кратковременном действии (в течение нескольких секунд) вызывает заболевание глаз, называемое электроофтальмией. Оно сопровождается острой болью, резью в глазах, слезотечением, спазмами век. Продолжительное действие ультрафиолетового излучения приводит к ожогам кожи.

Чтобы избежать опасности поражения электрическим током необходимо соблюдать ряд условий. В общем и целом безопасность обеспечивается:

1. Надежной изоляцией, применением защитных ограждений, автоблокировками, заземлением электрооборудования и его элементов, ограничением напряжения холостого хода источников питания (генераторов постоянного тока -- до 80 В, трансформаторов -- до 90 В);

2. Индивидуальными средствами защиты (работа в сухой спецодежде и рукавицах, в ботинках без металлических шпилек и гвоздей);

3. Соблюдением условий труда (прекращение работы при дожде и сильном снегопаде, если отсутствуют укрытия; использование резинового коврика, резинового шлема и галош при работе внутри сосудов, а также переносной лампы напряжением не более 12 В; проведение ремонта электросварочного оборудования и аппаратуры специалистами-электриками).

Лазерная сварка. Это принцип использования светового луча, который генерирует оптический квантовый генератор. В чем его суть? За счет поступления электрической, химической или другой энергии атомы активного вещества переходят в возбужденное состояние. Через некоторое время возбужденный атом сам начинает излучать полученную энергию в виде фотона и затем возвращается в свое исходное состояние.

Из всех генераторов излучения (лазеров) для сварки наиболее подходят их газовые и твердотельные модификации. На рис. дана принципиальная схема твердотельной лазерной сварочной установки.

Рис.. Компоновка лазерной установки

Сама установка состоит из рабочего тела 3, лампы накачки 1, обеспечивающей световую энергию для возбуждения атомов активного вещества-излучателя. Полученное излучение фокусируется и направляется с помощью оптической системы 2 на свариваемое изделие 4

Такая установка может осуществлять сварку через прозрачные оболочки. Сегодня лазерный аппарат может обеспечить глубину проварки до 15 мм. Лазерный сварщик будет применяться более широко, когда будут устранены его недостатки: низкий КПД, недостаточная мощность, высокая стоимость.

Электронно-лучевая сварка

Основной компонент -- электронный луч, который создается специальным прибором -- электронной пушкой, которая схематично представлена на рис.

Рис. Установка электронно-лучевой сварки

Пушка имеет катод 2 который может нагреваться до высоких температур. Катод размещен внутри прикатодного электрода 3. На некотором расстоянии от катода находится ускоряющий электрод (анод) 4 с отверстием. Электроны, выходящие из катода, фокусируются с помощью электрического поля между прикатодным и ускоряющим электродами в пучок диаметром, равным диаметру отверстия в аноде 4. Положительный потенциал ускоряющего электрода может достигать нескольких десятков тысяч вольт, поэтому электроны, испускаемые катодом, на пути к аноду приобретают значительную скорость и энергию. Питание пушки электрической энергией осуществляется от высоковольтного источника постоянного тока 5.

Для увеличения плотности энергии в луче после выхода электронов из первого анода электроны фокусируются магнитным полем в специальной магнитной линзе 6, Сфокусированные в плотный пучок летящие электроны ударяются с большой скоростью о малую площадку (пятно нагрева) на изделии 1, при этом кинетическая энергия электронов вследствие торможения превращается в теплоту, нагревая металл до очень высоких температур.

Для перемещения луча по свариваемому изделию на пути электронов помещают магнитную отклоняющую систему 7, позволяющую устанавливать луч точно по линии сварки. Сам по себе электронный луч может достигать таких значений, что делает возможным применение его при сварке больших толщин -- до 500 мм.

Размещено на Allbest.ru