Кровельные работы - Евгения Сбитнева

Рис. 98. Ультразвуковая сварка: 1 – магнитострикционный преобразователь; 2 – волновод; 3 – рабочий наконечник; 4 – соединяемые изделия; 5 – опора.

При контактной сварке, которая, в свою очередь, делится на точечную и стыковую, происходит сварка давлением. Здесь соединяемые заготовки зажимаются электродами. В зоне контакта под действием сварочного тока происходит сильный разогрев, затем сжатие заготовок и, как результат, образование сварного соединения (рис. 99).

Рис. 99. Контактная сварка: 1 – соединяемые заготовки; 2 – электроды; 3 – зона контакта.

Если при соединении изделия используют радиочастотную сварку, то свариваемые заготовки нагреваются с помощью высокочастотного индуктора. В результате этого происходит оплавление кромок заготовок. Сварное соединение получается в результате сжимающего действия роликов (рис. 100). Сердечник из феррита повышает эффективность процесса.

Рис. 100. Радиочастотная сварка: 1 – высокочастотный индуктор; 2 – свариваемые части; 3 – ролики; 4 – ферритовый сердечник.

Лазерная сварка осуществляется световым лучом, получаемым от специальных твердых и газовых излучателей. Вакуум при сварке лазером не нужен, и ее можно выполнять на воздухе даже на значительном расстоянии от генератора (рис. 101).

Рис. 101. Лазерная сварка: 1 – излучение лазера; 2 – линза; 3 – свариваемые заготовки; 4 – лампа накачки; 5 – рубиновый стержень.

Сварка трением осуществляется с помощью вращения одного из стержней и соприкосновения его торца с торцом закрепленного стержня; концы стержней разогреваются и с приложением осевого усилия свариваются.

Холодная сварка базируется на свойстве металла схватываться при значительном давлении.

В зависимости от механизации процесса сварку можно разделить на ручную, механизированную и автоматическую.

Виды сварных соединений и швов при дуговой сварке

Сварные швы можно разделить на 4 вида: стыковые, тавровые, угловые и нахлесточные.

Сам по себе шов представляет закристаллизовавшийся металл, который в процессе сварки находился в расплавленном состоянии.

Стыковой шов предназначен для соединения торцевых поверхностей деталей, причем толщина их может быть различной (рис. 102).

Рис. 102. Стыковой шов.

Стыковые швы широко применяют в машиностроении, а также при сварке больших емкостей и труб.

В тавровом шве торец одной заготовки приваривается к боковой поверхности другой (рис. 103).

Рис. 103. Тавровый шов.

Обычно такие соединения имеют вид буквы «Т» (отсюда и название).

Элементы в тавровом соединении можно соединять как под прямым, так и под любым другим углом.

Угловой шов соединяет два элемента, которые находятся под любым углом друг к другу (рис. 104).

Рис. 104. Угловой шов.

Такие швы получили распространение в строительстве.

При соединении 2 листов металла, в котором один лист накладывается на другой с нахлестом, образуется нахлесточный шов (рис. 105).

Рис. 105. Нахлесточный шов.

Нахлесточные швы применяются в конструкциях металлических форм, резервуаров и пр.

Подготовительные работы включают в себя правку, разметку, резку, подготовку кромок под сварку и холодную или горячую гибку.

Правку выполняют на станках или вручную. При правке устраняются деформации металла. Металл небольшой толщины правится в холодном состоянии, а толстый предварительно подогревается до 250–300 °C.

Целью разметки является нанесение размеров детали на металл. Обычно ее наносят по шаблонам из алюминиевого листа. При разметке используют линейку, угольник, рулетку, чертилку.

Резка может быть как механической, так и термической. Наиболее производительной является механическая. Термическая же, уступая ей, является более универсальной, так как позволяет с большей точностью выкроить заготовки различной геометрической формы.

Подготовка кромок, как и резка, ведется 2 способами: механическим и термическим. В основном используется механический способ. Используя 2 или 3 резака, расположенных под разными углами, можно получить кромки с односторонним или двусторонним скосом.

Кроме классической гибки, осуществляемой на листогибочных вальцах, существует множество других способов.

В подготовительные работы, кроме вышеперечисленных, входит также очистка металла от масла, ржавчины, окалины, влаги и различных неметаллических загрязнений. Присутствие этих загрязнений часто является причиной образования в сварных швах пор, трещин, шлаковых включений, что ведет к снижению прочности сварного соединения.

Дуговая сварка металлическими электродами с покрытием остается самым распространенным методом, применяемым при изготовлении и монтаже конструкций. В начале работы следует зажечь (возбудить) дугу, установив нужное значение сварочного тока. Оно зависит от марки электрода и типа сварного соединения.

Зажигать дугу можно разными способами. При первом способе электрод приближают перпендикулярно к поверхности изделия и, коснувшись металла, быстро отводят вверх на необходимую длину дуги. При втором способе электродом вскользь чиркают по поверхности металла.

Существует такое понятие, как длина дуги. Она напрямую зависит от марки и диаметра электрода, разделки свариваемых кромок.

Нормальная длина дуги составляет 0,5–1,1 диаметра электрода. Если длину увеличить, то качество наплавленного металла шва снижается ввиду его интенсивного окисления и азотирования; глубина проплавления основного металла уменьшается, ухудшая внешний вид шва. Сварку можно вести в разных направлениях: от себя, к себе, слева направо, справа налево (рис. 106).

Рис. 106. Направление движения электродов: а – движение электрода вправо; б – движение электрода влево; в – движение электрода вверх; г – движение электрода вниз.

Независимо от этого электрод всегда должен быть наклонен к оси шва таким образом, чтобы основной металл проплавлялся на наибольшую глубину. Для получения гладкого и плотного шва необходимо, чтобы угол наклона электрода в сторону ведения шва составлял 15°.

Существует 3 основных направления движения электрода. Первое из них – поступательное вдоль оси. Движение вдоль оси позволяет обеспечить постоянство длины дуги и связать это со скоростью плавления электродов.

Второе движение электрода – перемещение вдоль оси образуемого валика в направлении наплавки для образования шва. Образуется узкий валик, ширина которого зависит от скорости перемещения дуги по поверхности и сварочного тока. Узкий валик накладывают, проваривая корень шва или сваривая тонкие листы.

Третье движение включает в себя поперечные колебательные движения электрода (рис. 107).

Рис. 107. Виды поперечных движений электрода при различных режимах прогрева: а – при слабом прогреве кромок; б – при усиленном прогреве кромок; в – при усиленном прогреве одной кромки; г – при хорошем прогреве корня шва.

При этом положении можно получить сварные швы наиболее высокого качества, так как в этом случае значительно облегчаются условия выделения неметаллических включений и газов из расплавленного металла сварочной ванны. Сечение шва можно заполнить в один проход, многослойно и в несколько проходов.

Однопроходная сварка с v-образной разделкой кромок выполняется с поперечными колебаниями электрода на всю ширину, с выходом дуги со скоса кромок на необработанную поверхность (рис. 108).

Рис. 108. Однопроходное сечение стыкового шва.

Если число слоев равно числу проходов дуги, то шов называют многослойным. Если слой выполняется за несколько проходов, шов называют многопроходным.

При сварке шва с v-образной разделкой за несколько проходов можно обеспечить гораздо лучший провар первого слоя в корне разделки (рис. 109).

Рис. 109. Многослойное сечение стыкового шва.

Сварку ведут без поперечных колебаний с помощью электродов диаметром 3–4 мм. В зависимости от толщины металла последующие слои выполняют электродами большего диаметра, с поперечными колебаниями. Необходимо тщательно очищать от шлака и брызг металла все предыдущие слои: это обеспечит хороший провар и высокое качество шва.

Разделку кромок можно заполнять швами с шириной на всю разделку или отдельными валиками. В многопроходных швах последний валик можно выполнить на всю ширину разделки (рис. 110).

Рис. 110. Многопроходное сечение стыкового шва.

Вышеперечисленные виды швов нашли свое применение в различных соединениях: многослойные швы в стыковых, многопроходные – в угловых и тавровых соединениях. Протяженность швов варьируется от 300 до 1000 мм. В зависимости от этого все швы подразделяются на три группы: короткие – до 300 мм, средние – 300–1000 мм, длинные – свыше 1000 мм.