Спрощені способи напівавтоматичного зварювання
Повна механізація і автоматизація процесу дугового зварювання не завжди здійсненна і доцільна. Автоматичне зварювання вельми вигідна і доцільна в масовому і великосерійному виробництві виробів з досить довгими прямолінійними або круговими швами. Величезна кількість зварних виробів не задовольняє зазначеним вимогам. Зварні шви короткі, складної криволінійної конфігурації, незручно розташовані для автоматичного зварювання, виконують ручного дугового зварювання. Крім того, автоматична дугова зварка вимагає досить складного і дорогого обладнання і кваліфікованого обслуговування. Тому винахідники і раціоналізатори розробляють пристрої і пристосування, які не потребують великих витрат і дозволяють в деякій мірі механізувати дугове зварювання та полегшити працю зварника. Зазначимо деякі подібні пристрої і способи.
а) Зварювання лежачим електродом - оригінальний спосіб, створений більше 30 років тому на заводі «Електрик». Електрод з товстої обмазкой кладуть на виріб, прикривають смужкою паперу, а поверх усього накладають масивний притискної мідний брусок з поздовжньою канавкою для приміщення електрода. Досліди останнього часу показали, що застосування паперової смужки необов'язково. Зварювальний струм підводиться до електрода затискачем, надітим на вільний від обмазки кінець, відігнутий для зручності приєднання. Шар обмазки ізолює електродний стержень від вироби.
Мал. 1. Схема зварювання лежачим електродом
Запалювання дуги проводиться короткочасним замиканням кінця електрода на виріб (шляхом дотику вугільним або металічним запальним стрижнем). Зажевріли дуга йде під притискною брусок, стаючи невидимою, і повзе уздовж електрода, розплавляючи електрод і основний метал і утворюючи наплавлений валик. Довжина електрода може доходити до 1200 мм, діаметр - до 8 мм. Для зміни перетину наплавлення необхідно змінити діаметр електрода.
б) Зварювання похилим електродом, - спосіб, створений працівниками уральських заводів, - відомий в двох різновидах: з постійним кутом нахилу, що не мінливих у процесі зварювання; зі змінним кутом нахилу.
У першому варіанті електрод з товстої обмазкой закріплюють в затиску з обоймою, вільно переміщається по стійці і прагне пересуватися по стійці вниз до обмежує упору, але утримуваної від переміщення електродом, впирається своїм кінцем в виріб. Після запалювання дуги електрод плавиться і коротшає, обойма пересувається вниз по стійці, електрод переміщається паралельно самому собі, зберігаючи постійний кут нахилу а до поверхні виробу. кінець електрода з дугою переміщається по поверхні виробу, утворюючи валик наплавленого металу. Встановлюючи електрод під різними кутами а, можна в певних межах змінювати перетин наплавленого металу.
У другому варіанті затиск електрода встановлено на стрижні, скріпленому зі стійкою шарніром і вільно повертається близько осі шарніра. Стрижень утримується від повороту електродом, кінець якого впирається в виріб.
Мал. 2. Схема зварювання похилим електродом:
а - постійний кут нахилу; б - змінний кут нахилу; в - зварювальний дуга
Після запалювання дуги електрод плавиться і коротшає, стрижень поступово повертається донизу разом з електродом. Кінець електрода з дугою переміщається по поверхні виробу, утворюючи валик наплавленого металу. Кут нахилу електрода до поверхні виробу а не залишається постійним і поступово збільшується в процесі зварювання.
В обох варіантах електрод в процесі зварювання спирається об поверхню виробу і стрижень електрода ізолюється від вироби виступаючим краєм шару обмазки - «козирком».
Способи зварювання лежачим і похилим електродами дають наплавлений метал високої якості; зварювальний струм застосовується приблизно такий ж, як і при ручному зварюванні. Незважаючи на досить високу якість зварювання, ці способи використовуються в дуже обмежених розмірах. Обидва способи знайшли деякий застосування в зарубіжних країнах і іноді з'являються в закордонному літературі як нові оригінальні винаходи.
в) Зварювання опертий електродом - спосіб подібний зі способом зварювання похилим електродом (рис. 3) і займає проміжне положення між ручним і напівавтоматичним способами. Електрод з товстим шаром механічно міцною обмазки, розташований під гострим кутом до поверхні виробу, спирається краєм шару обмазки об поверхню виробу, аналогічно способу зварювання похилим електродом. Відмінність полягає в тому, що електрод закріплений не в штативі, а в звичайному тримачі електродів, що знаходиться в руці зварника; автоматично підтримай-лается постійна довжина дуги і автоматично відбувається подача електрода в зону дуги в.о. міру його плавлення. Сталість довжини дуги забезпечується постійною величиною козирка, який майже не змінюється в процесі зварювання.
Мал. 3. Зварювання опертий електродом
Робота зварника зводиться до переміщення дуги але шву при збереженні приблизно постійного кута нахилу електрода. Цей спосіб має ряд переваг, крім деякої автоматизації процесу. Як видно з рис. 3 дуга горить в просторі, майже повністю замкнутому і ізольованому від атмосферного повітря козирком на кінці електрода і товстим шаром розплавленого шлаку. Товстий шар обмазки на електроді дає велику кількість шлаку, і по досконалості захисту ванни і зменшення втрат на чад і розбризкування спосіб наближається до зварювання під флюсом. Зменшення розбризкування дозволяє значно підвищити силу зварювального струму при хорошому формуванні валика наплавленого металу. Висока якість наплавленого металу, глибоке проплавлення основного металу, знижені вимоги до кваліфікації зварника і велика продуктивність зварювання надають способу виробничу цінність; в ряді випадків цей спосіб може успішно конкурувати не тільки з ручною дугового зварюванням, а й з автоматичного і напівавтоматичного зварювання під флюсом.
Зварювання опертий електродом застосовується на багатьох заводах; при цьому використовують електроди діаметром 8-10 мм при товщині шару обмазки близько половини діаметра електродного стрижня; сила зварювального струму доводиться до 500-700 а. Техніко-економічні показники способу можна порівняти з показниками шлангової напівавтоматичного зварювання під флюсом. Цей спосіб іноді називається зварюванням з глибоким проваром, зварюванням ультракороткою дугою, що вважає автор маловдалими і не відповідає дійсності. Дуга в даному випадку не є особливо короткої, вона лише значно поглиблена в основний метал внаслідок великої глибини ванни і кратера, аналогічно зварюванні під флюсом, де спостерігається подібне ж явище.
Мал. 4. Пістолет для приварювання шпильок
Шпильку вставляють в затиск пістолета, пружина притискає шпильку до виробу. Після кожного натискання кнопки на пістолеті зварювальник включає зварювальний струм контактором, що знаходяться в апаратній ящику, які не показаному на малюнку. Зварювальний струм проходить в замкнутій зварювального кола через шпильку і обмотку електромагніта, включену послідовно зі шпилькою. Втягується сердечник електромагніта стискає пружину і відсмикує шпильку від вироби, запалюючи дугу. Час горіння дуги опредеет реле часу; після закінчення встановленого часу, зазвичай нс, більше 1 сек, реле впливає на контактор і вимикає зварювальний струм, електромагніт перестає утримувати шпильку і вона оплавленим кінцем пружиною вдавлюється в розплавлену ванну, міцно приєднуючись до виробу. Пістолет працює на постійному струмі 250-1000 а; діаметр шпильок 4-12 мм; вага пісто-літа 25 кг. Є пістолети і більшої потужності, для шпильок діаметром до 20 мм. Місце зварювання зазвичай засипають невеликою кількістю флюсу, зварювання виробляється в нижньому положенні. Використовуючи спеціальні пресовані флюсові і керамічні шайби, можна приварювати шпильку у всіх просторових положеннях.
Мал. 5. Електрозаклепочнік
З'єднання електрозаклепкамі досить часто використовується в зварних конструкціях. При значних товщинах металу у верхньому Приєднуйтесь елементі попередньо просвердлюють отвір, через яке дугою оплавляют нижній елемент; отвір у верхньому листі заповнюється розплавляється електродним металом. При невеликих товщинах приєднується елемента в ньому можна не робити попередньо отвори, дуга проплавляющей всю його товщину і оплавляє нижній елемент. Електрозаклепкі можна виконувати ручним зварюванням, автоматами і полуавтоматами, що плавиться і не плавиться.
Якщо постановка електрозаклепок має серійний або масовий характер, іноді виявляється раціональним застосування простих переносних апаратів - електрозаклепочніков, розроблених різними організаціями. У найпростіших з них голий стрижневий електрод, вставлений в заклепочник, призводять до зіткнення з виробом, і місце зварювання засипають невеликою кількістю флюсу. Після включення зварювального струму дуга загоряється і горить при нерухомому електроді до природного обриву внаслідок подовження, ніж та закінчується зварювання електрозаклепкі.