Сварка меди угольным электродом
Дуговая сварка угольным электродом (способ Бенардоса) принципиально отличается от сварки металлическим электродом. При дуговой сварке угольным электродом дуга горит между свариваемыми элементами и электродом. Электрод в этом случае является только проводником электричества, присадочный же металл по мере надобности вводится в сварочную ванну дополнительно. Род тока. Сварку меди угольной дугой выполняют только с применением постоянного тока на прямой полярности (положительный полюс машины присоединяется к изделию, а отрицательный — к электроду). На переменном токе сварку выполнить невозможно, так как дуга горит неустойчиво. Сварка меди угольной дугой на обратной полярности не выполняется, так как в этом случае дуга горит неустойчиво и происходит быстрое сгорание угольного (графитового) электрода. При обратной полярности положительный полюс машины подключается к держателю, а отрицательный — к изделию. После запуска сварочной машины необходимо проверить ее полярность, не доверяясь маркировке на главных зажимах, так как генераторы часто перемагничиваются. Каждый сварщик должен уметь определять полярность машины. Внешними признаками для определения полярности являются: а) при обратной полярности затруднено возбуждение дуги, дуга горит неустойчиво — «блуждает» по изделию, поддержание дуги возможно при небольшой ее длине, наблюдается чрезмерно быстрый разогрев электрода до светлокрасного каления, и на поверхности пробной планки образуется черный налет угольных частиц; б) при прямой полярности дуга горит устойчиво, дугу можно «растягивать» примерно до 50 мм, в процессе сварки конец электрода «самозатачивается», в то время как при обратной полярности конец электрода делается тупым. При прямой полярности угольный налет отсутствует. Электроды. Сварку меди угольной дугой можно выполнять угольным и графитовым электродами. Необходимое поперечное сечение электродов зависит от материала, из которого они изготовлены, и силы применяемого сварочного тока. Рекомендуемые в литературе сечения для угольных и графитовых электродов в зависимости от силы сварочного тока приведены в табл. 15. Таблица 15. Диаметр присадочных прутков для сварки меди угольным электродом
Угольные электроды применяются круглого сечения, а графитовые — прямоугольного или квадратного и реже круглого сечения. Длина электродов может быть различной и зависит главным образом от площади их поперечного сечения, а также от удобства выполнения сварки. Чем больше площадь поперечного сечения, тем больше может быть длина электрода. Практикой установлена длина электрода порядка 120—150 мм. При слишком большой длине рабочей части возрастает омическое сопротивление электрода, что вызывает его перегрев и быстрое сгорание. В целях экономии времени на перестановку электродов в держателе, а также меньшего нагрева электрода в процессе сварки электрод может быть заточен с обоих концов. По мере сгорания или чрезмерного нагрева одного конца электрода держатель поворачивается, и сварка производится другим концом. При сварке угольной дугой целесообразно применять два параллельно подключенных электрододержателя, что дает возможность избежать перегрева электрода и держателя, так как сварка в этом случае производится попеременно то одним, то другим держателем. Присадочный металл. Из рекомендуемых марок присадочного металла для сварки меди угольной дугой широкое применение получила бронза марки БрОФ9-0,3, как обеспечивающая высокие механические свойства сварного соединения; худшие результаты дает применение бронзы марки БрКМцЗ-1 и меди марки M1. Все сварные соединения, в которых требуется высокая механическая прочность и плотность сварного шва, должны выполняться с присадкой марки БрОФ9-0,3. Применение марки БрКМцЗ-1 в качестве присадочного металла может быть рекомендовано для приварки вспомогательных элементов, штуцеров и наварышей. Сварка контактов тока проводящих шин выполняется с присадкой марки M1, так как в этом случае металл шва мало чем будет отличаться от основного, что имеет большое значение для электропроводности. На качество сварного соединения оказывает существенное влияние сечение присадочного прутка, которым выполнялась сварка. При больших сечениях прутка возможен непровар кромок, а при малых — пережог наплавленного и основного металла. Выбор диаметра прутка зависит от толщины свариваемых деталей и формы подготовки кромок под сварку. В литературе рекомендуются диаметры прутков в зависимости от толщины свариваемых деталей (табл. 15). Там же рекомендуется пользоваться следующими формулами: для малой толщины (до 4 мм) d=S/2 + 1; для большой толщины (больше 4 мм) d = S/2 + 2, где d — диаметр присадочной проволоки в мм; S — толщина свариваемой меди в мм. Длина присадочных прутков может быть различной: для литых — не менее 300 мм; для проволоки — порядка 450—500 мм. Применяемые прутки перед сваркой должны быть освобождены от окислов, масла, жира и других загрязнений, иначе неизбежно появление пор в металле шва. В процессе сварки необходимо следить, чтобы флюс полностью расплавлялся и не оставался в металле шва, а равномерно покрывал Шов и околошовную зону на расстояние не менее 10—15 мм по обе стороны. Режимы сварки. Сила сварочного тока не является величиной постоянной и не может быть заранее задана для всех случаев сварки. Сварочный ток колеблется в значительных пределах и определяется в зависимости от толщины и размеров свариваемых элементов, формы подготовки кромок под сварку, удобства выполнения сварки и квалификации сварщика. В процессе выполнения сварочных работ ток корректируется самим сварщиком. Режимы сварки меди угольным и графитовым электродом, с применением в качестве присадки медных прутков, рекомендуемые в литературе, приведены в табл. 16. Рекомендуемые режимы сварки меди встык угольной дугой с применением присадочного металла марки БрOФ9-0,3 и БрКМцЗ-1 даны в табл. 17. Режимы, приведенные в табл. 17, несколько отличаются от данных табл. 16 в сторону снижения тока, что может быть объяснено более низкой температурой плавления марок БрОФ9-0,3 и БрКМц3-1. Таблица 16. Режимы для ручной сварки меди угольным и графитовым электродом
Таблица 17. Режимы сварки меди встык угольной дугой
Приемы сварки стыковых швов. Сварка стыковых соединений может быть выполнена только в «нижнем» положении или при небольшом угле подъема — до 15—20° с обязательной подфор-мовкой вершины шва и предварительным местным или общим подогревом до температуры 250÷350° С. Сварку необходимо выполнять длинной дугой порядка 25÷40 мм при напряжении на дуге 35÷45 в. Выполняя сварку длинной дугой, следует увеличивать ее мощность, так как с увеличением длины дуги растет напряжение на ней, а мощность находится в прямой зависимости от напряжения. При сварке на короткой дуге в зоне, находящейся на расстоянии порядка до 12 мм от конца электрода, выделяется окись углерода, которая при высокой температуре легко проникает внутрь твердой меди и при наличии в ней закиси меди восстанавливает ее, образуя углекислый газ. Углекислый газ нерастворим в меди; находясь под высоким давлением, он разрывает металл, образуя крупные и мелкие межкристаллические трещины. При сварке на длинной дуге образовавшаяся окись углерода успевает сгореть в углекислый газ, который, находясь снаружи, не оказывает вредного влияния на сварное соединение. Сварку меди угольной дугой можно выполнять «правым» и «левым» способом сварки. При «правой» сварке электрод движется слева направо вдоль оси шва, а присадочный пруток находится между швом и электродом. При «левой» сварке электрод движется справа налево, присадка находится впереди электрода, а шов позади электрода. Схема «левой» и «правой» сварки показана на рис. 21. 
Рис. 21. Схема сварки:
а — „левая" сварка; б — „правая" сварка. 1 — присадка; 2 — угольный (графитовый) электрод. Несмотря на то, что «правая» сварка в сравнении с «левой» сваркой имеет некоторые преимущества, например наиболее эффективное использование тепла электрической дуги и возможность сваривать медь большей толщины без разделки фаски, что повышает скорость сварки на 20—25%, в практике наиболее широко применяется «левая» сварка. При «левой» сварке сварщику лучше наблюдать за процессами, происходящими в сварочной ванне; держа присадочный пруток в левой руке, сварщик его концом может легко удалять с поверхности жидкого металла окислы и шлаки. В процессе сварки дугу необходимо направлять на сварочную ванну, не выходя на основной металл; в момент подачи присадочного металла в дугу следует делать небольшие петлеобразные движения электродом. Конец присадочного прутка должен быть погружен в сварочную ванну и должен расплавляться под действием теплоты металла ванны и дуги. По мере расплавления присадка подается в сварочную ванну; одновременно с присадкой сварочная ванна перемешивается. Если присадка находится вне сварочной ванны, возможно окисление присадочного металла в момент перехода его в сварочную ванну через воздушный промежуток. Скорость сварки должна быть такой, при которой свариваемые кромки только слегка оплавляются по поверхности, а жидкий металл во время сварки не должен забегать на холодный основной металл. Для предупреждения возможных ожогов теплом электрической дуги руки сварщика, а которой находится присадочный металл, и более полного использования последнего, необходимо пруток присадочного металла зажимать в держатель, свободный от провода, тем самым удаляя руку от пламени электрической дуги. Выполнить сварку угловых швов угольным электродом качественно не представляется возможным. Хорошее качество сварки может быть получено только при положении шва «в лодочку». При сварке угольная дуга легко отклоняется от своей продольной оси под действием магнитных полей. Особенно это проявляется, когда сварка ведется на больших силах тока. Отклонение дуги от продольной оси затрудняет и осложняет выполнение сварки. Для уменьшения «блуждания» дуги могут применяться специальные держатели с соленоидом. Эти держатели практического применения не находят, так как вес держателя увеличивается, и сварщик быстрее утомляется. В процессе сварки магнитное «дутье» может быть уменьшено путем изменения наклона электрода и места подключения обратного провода. Для уменьшения магнитного дутья приспособления, применяемые при сварке угольной дугой, должны изготовляться из немагнитного материала. Источник: "Электрическая дуговая сварка меди", А.И. Мальмстрем. Машгиз, 1954 См. также:
| 
