2. Кислородно-дуговая резка (рис. 74). В данном случае металл расплавляют электрической дугой, которую возбуждают между изделием и стержневым электродом из низко углеродистой или нержавеющей стали (наружный диаметр – 5–7 мм, внутренний – 1–3,5 мм), после чего он сгорает в струе кислорода, подаваемого из отверстия трубки и окисляющего металл, и выдувается. Кислородно-дуговую резку применяют в основном при подводных работах.
Рис. 74. Схема оборудования поста для кислородно-дуговой резки: 1 – источник питания (трансформатор); 2 – регулятор; 3 – рубильник; 4 – кабель; 5 – электродержатель; 6 – электрод; 7 – резак РГД-1–56; 8 – кислородный шланг; 9 – кислородный баллон; 10 – редуктор
3. При воздушно-дуговой резке (рис. 75) металл расплавляют электрической дугой, возбуждаемой между изделием и угольным электродом (пластинчатым или круглым), и удаляют струей сжатого воздуха.
Рис. 75. Схема осуществления воздушно-дуговой резки: 1 – резак; 2 – струя воздуха; 3 – канавка; 4 – электрод
Процесс резки проводят при использовании постоянного тока обратной полярности (при прямой полярности зона нагрева более широкая, что создает трудности при удалении металла) или переменного тока.
Величину тока определяют по формуле:
I = K·d,
где I – ток;
K – коэффициент 46–48 и 60–62 А/мм для угольных и графитовых электродов соответственно;
d – диаметр электрода.
Для этого способа применяют особые резаки, которые бывают двух типов и поэтому предполагают разные режимы резки:
✓ резаки с последовательным расположением струи воздуха;
✓ резаки с кольцевым расположением струи воздуха.
Воздушно-дуговая резка подразделяется на два типа, которым соответствуют разные режимы (табл. 41 и 42):
✓ поверхностная строжка, используемая для разделки образовавшихся в металле или сварном шве дефектов, подрубки корневого шва и снятия фасок;
✓ разделительная резка, применяемая при обработке нержавеющей стали и цветных металлов.
Таблица 41
Примерные режимы поверхностной воздушно-дуговой резки
Таблица 42
Примерные режимы разделительной воздушно-дуговой резки
4. Плазменно-дуговая резка, суть которой заключается в том, что металл проплавляется мощным дуговым разрядом, сконцентрированным на небольшом участке поверхности разрезаемого металла, и удаляется из зоны реза высокоскоростной газовой струей. Холодный газ, проникающий в горелку, обтекает вольфрамовый электрод и в зоне разряда превращается в плазму, которая затем истекает через небольшое отверстие в медном сопле в виде яркосветящейся струи с высокой скоростью и температурой, доходящей до 30 000 °C (или больше). Принципиальная схема плазменно-дуговой резки показана на рис. 76.
Плазменная резка может осуществляться независимой или зависимой дугой. В таком случае говорят о плазменной дуге прямого или косвенного действия.
Режимы резки, на которые можно ориентироваться, наглядно представлены в табл. 43.
Рис. 76. Схема процесса плазменно-дуговой резки: 1 – электрод; 2 – водоохлаждемое сопло; 3 – наружное сопло; 4 – струя плазмы; 5 – металл; 6 – изоляционная шайба; 7 – балластное сопротивление; 8 – источник питания
5. Дуговая резка под водой. В жидкой среде, например в воде, можно создать мощный дуговой разряд, который, обладая высокой температурой и значительной удельной тепловой мощностью, сможет испарять и диссоциировать жидкость. Дуговой разряд сопровождает образование паров и газов, которые заключат сварочную дугу в газовую оболочку, т. е. фактически дуга будет находиться в газовой среде.
Таблица 43
Примерные режимы плазменно-дуговой резки двух видов материала
Стабильную сварочную дугу от стандартных источников питания дадут угольные и металлические электроды.
Для осуществления резки под водой на них должно быть нанесено толстое водонепроницаемое (пропитанное парафином) покрытие, которое, охлаждаясь снаружи водой, будет плавиться медленнее, чем стержень электрода. В результате этого на его конце образуется небольшой чашеобразный козырек, благодаря которому будет обеспечиваться устойчивость газовой оболочки и горения дуги.
Величина тока выставляется из расчета 60–70 А на 1 мм диаметра электрода.
Описанный способ резки применяют при ремонте судов и т. п.
Техника безопасности при дуговой сварке и резке
Сварочные работы сопряжены с определенными факторами, которые могут быть опасными для здоровья человека.
К ним относятся:
✓ поражение электрическим током;
✓ отравление токсичными газами и пылью;
✓ ожоги расплавленным металлом, который разбрызгивается при сварке;
✓ поражение глаз и незащищенной поверхности кожи лучами сварочной дуги;
✓ ушибы и порезы, которые возможны при подготовке изделия под сварку;
✓ взрывы находящихся под давлением сосудов или взрывоопасных веществ;
✓ пожар. Чтобы обезопасить свое здоровье, необходимо:
1) скрупулезно выполнять инструкции по обращению со сварочным оборудованием (об ознакомлении с ними в условиях производства надо расписаться в соответствующем журнале);
2) следует знать порядок включения и выключения питающей сети высокого напряжения, проверять заземление и сопротивление изоляции коммутационных проводов и электродержателей (на производстве такой контроль осуществляется ежегодно, о чем составляются соответствующие акты);
3) работать только в специальной одежде, надевать рукавицы, в подошве не должно быть металлических гвоздей, набоек и проч.;
4) ухаживать за оборудованием и следить за его исправностью. Это означает, что рабочий день должен начинаться с ряда определенных мероприятий, а именно:
✓ с проверки наличия заземления;
✓ с очищения источника питания перед включением от пыли, огарков электродов и проч. Если при его включении замечены неисправности, нужно отключить источник и предпринять меры по их устранению (на производстве следует поставить об этом в известность мастера);
✓ с проверки надежности изоляции проводов, их стыков. Если потребуется, надо заменить изоляцию, затянуть крепление и т. д. Ремонтировать оборудование должен профессиональный электрик;
5) по окончании работы положить электродержатель таким образом, чтобы контакт с токоведущими частями сварочного поста был исключен;
6) при сварке внутри сосудов иметь резиновый коврик и двенадцативольтовую лампу;
7) не работать во время дождя или снегопада при отсутствии укрытия.
При осуществлении сварочных работ запрещается:
✓ использовать дефектные сварочные щитки и маски;
✓ работать с треснувшими и сильно потертыми светофильтрами;
✓ производить сварку при нефункционирующей или неисправной вентиляции.
В процессе плазменно-дуговой резки надо соблюдать правила эксплуатации электроустановок.
Напряжение холос того хода при ручной резке составляет 180 В, при машинной – 500 В.
Кроме того, процесс резки сопровождается различными негативными факторами:
✓ повышенным шумом до 110–115 дБ, (необходимо применять средства для защиты слуха);
✓ интенсивным излучением (надо пользоваться щитками и очками со светофильтрами типа В-2, В-3);
✓ образованием вредных газов и паров (все работы должны проводиться при общей и местной вентиляции).
Сварные швы и соединения
Неразъемное соединение, которое было выполнено с помощью сварки, называется сварным. Оно состоит из нескольких зон (рис. 77):
✓ сварного шва;
✓ сплавления;
Рис. 77. Зоны сварного соединения: 1 – сварного шва; 2 – сплавления; 3 – термического влияния; 4 – основного металла
✓ термического влияния;
✓ основного металла.
По протяженности сварные соединения бывают:
✓ короткими (250–300 мм);
✓ средними (300–1000 мм);
✓ длинными (более 1000 мм). В зависимости от длины сварного шва выбирают и способ его выполнения. При коротких соединениях шов ведут в одном направлении от начала к концу; для средних участков характерно наложение шва отдельными участками, причем его длина должна быть такой, чтобы для его завершения хватило целого числа электродов (два, три); длинные соединения сваривают обратноступенчатым способом, о котором говорилось выше.
По типу сварные соединения (рис. 78) подразделяются на:
1. Стыковые. Это наиболее часто встречающиеся соединения при различных способах сварки. Им отдают предпочтение, потому что они характеризуются наименьшими собственными напряжениями и деформациями. Как правило, стыковыми соединениями сваривают конструкции из листового металла.
Рис. 78. Виды сварных соединений: а – стыковые; б – тавровые; в – угловые; г – нахлесточные
Рис. 78 (окончание). д – прорезные; е – торцовые; ж – с накладками; 1–3 – основной металл; 2 – накладка: 3 – электрозаклепки; з – с электрозаклепками
Основными достоинствами данного соединения, рассчитывать на которые можно при условии тщательной подготовки и подгонки кромок (благодаря притуплению последних предотвращаются прожог и протекание металла в процессе сварки, а соблюдение их параллельности обеспечивает ка чественный равномерный шов), являются следующие:
✓ минимальный расход основного и наплавленного металла;
✓ наименьший временной промежуток, необходимый для сварки;
✓ выполненное соединение может по своей прочности не уступать основному металлу.
В зависимости от толщины металла кромки при дуговой сварке могут быть обрезаны под разными углами к поверхности:
✓ под прямым углом, если соединяют стальные листы толщиной 4–8 мм. При этом между ними оставляют зазор в 1–2 мм, что облегчает проваривание нижней частей кромок;
✓ под прямым углом, если соединяют металл толщиной до 3 и до 8 мм при одно– или двусторонней сварке соответственно;
✓ с односторонним скосом кромок (V-об разно), если толщина металла составляет от 4 до 26 мм;