Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Способ — бенардос
Для сварки токопроводящих шин обычно применяют способ Бенардоса благодаря его высокой лроизводительности и возможности использовать электрическую дугу большой мощности. [16]
Наплавка сталинита производится угольной дугой по способу Бенардоса . Газовая горелка малопригодна для наплавки, так как газовое пламя сдувает порошок с места наплавки. Деталь, подлежащую наплавке, подогревают до начала красного каления, после чего на поверхность детали насыпают сталинит равномерным слоем толщиной 2 — 3 мм. Для получения правильных краев и граней наплавки применяют специальные шаблоны и ограничители из красной меди, графита или угля. [17]
При сварке угольным электродом ( сварка по способу Бенардоса ) дуга горит между основным металлом и стержнем из графита или угля, называемого угольным электродом. [18]
При сварке непокрытыми электродами или при сварке по способу Бенардоса рекомендуется применять флюсы. [19]
Сварку можно производить и по способу Славянова, и по способу Бенардоса . [20]
Сварка выполняется двумя способами, носящими имена русских изобретателей: способом Бенардоса и способом Славянова. [21]
Использование электрической дуги для сварки металлов впервые было предложено Н. Н. Бенардосом в 1882 г. По способу Бенардоса сварку производят угольным электродом ( сварка неплавящимся электродом); дуга, образующаяся между электродом и свариваемыми деталями, расплавляет их материал в зоне сварки и подводимый к месту сварки присадочный материал. [22]
Русский горный инженер Н. Г. Славянов ( 1854 — 1897) предложил способ сварки, отличающийся от способа Бенардоса тем, что вместо угольного электрода берется металлический электрод, обычно из того же металла, что и металл свариваемого изделия. Таким образом, оплавляемый электрод является одновременно и присадочным сварочным материалом. [23]
Металлические плавящиеся электроды применяют при сварке по способу Славянова; угольные, графитовые — по способу Бенардоса , вольфрамовые — при атомноводородной и аргонодуговой сварке. [24]
На листе V, I и 2 ( см. вклейку) показаны структуры сталинита и вокара, наплавленных вольтовой дугой по способу Бенардоса . [25]
Электрическая дуговая сварка изобретена русскими инженерами Николаем Николаевичем Бенардосом и Николаем Гавриловичем Славяно-вым. Дуговая сварка по способу Бенардоса производится голым угольным электродом, а по способу Славянова на плавящийся металлический электрод наносится покрытие из материалов, способствующих устойчивому горению дуги. [26]
Порошкообразные твердые сплавы применяются для наплавки быстроизнашивающихся деталей, не требующих чистой обработки после наплавки ( щеки камнедробилок, бегуны, зубья экскаваторов, щеки землечерпалок и пр. Наплавка выполняется угольной электрической дугой по способу Бенардоса . [27]
Для осуществления сварки по способу Сла-вянова электрод 1 зажимается в электродо-держатель 2нс помощью гибкого кабеля 3 присоединяется к одному из полюсов источника тока 4, а свариваемые детали 5 — ко второму полюсу. Дуга зажигается так же, как и при способе Бенардоса . [28]
При электродуговой сварке тепло, необходимое для расплавления металла, получается от электрической дуги. Электродуговая сварка может осуществляться двумя способами: способом Славянова с применением металлического электрода и способом Бенардоса с угольным электродом. [30]
Источник
Технология ручной дуговой сварки
Способы Славянова и Бенардоса
Электрическая ручная дуговая сварка для большинстве отраслей промышленности, в том числе для судостроения и других видов работ Военно-Морского Флота, имеет наиболее важное значение и чаще всего применяется на практике.
Рис. 11. Схема сварки по способу Беаардоса:
1—угольный электрод; 2-присадочный материал
Рис. 12. Схема сварки по способу Славянова
Электрической она называется потому, что нагрев места сварки- производится электрическим током. Дуговой она называется потому, что нагрев производится пламенем вольтовой дуги. По состоянию металла электрическая сварка является сваркой плавлением, так как металл места сварки расплавляется и переходив в жидкое состояние.
Первый практически пригодный способ дуговой сварки изобрел русский инженер Бенардос в 1885 г. По способу Бенардоса. (рис. 11) положительный полюс (плюс) источника постоянного] тока присоединяется проводом достаточного сечения к металлу, который требуется подвергнуть сварке; отрицательный полю (минус) присоединяется к держателю электрода, находящемуся в руке сварщика. В держатель вставляется стержень из электро технического угля или графита (электрод, похожий на угольный электроды, применяемые в прожекторах и киноаппаратах). Между электродом и основным металлом зажигается мощная вольтова дуга в 200—500 ампер, которая расплавляет металл и образует на нем жидкую ванну. Другой рукой сварщик вводит в пламя дуги ; конец прутка присадочного металла, который расплавляется и смешивается в ванне с основным металлом. Угольная дуга при этом способе сварки питается постоянным током, причем на электрод всегда приходится минус, а на основной металл — плюс источника сварочного, тока. Такая полярность в технике сварки называется прямой или нормальной. Способ Бенардоса иначе называется дуговой сваркой угольным электродом, или угольной дугой.
В 1893 г. русский инженер Славянов вместо угольного электрода предложил применить металлический стержень.
По способу Славянова (рис. 12) сварочная дуга может питаться как постоянным, так и переменным электрическим током. При постоянном токе, минус может присоединяться к электроду, а плюс—к основному металлу и наоборот (обратная полярность).
Долгое время способы дуговой сварки Славянова и Бенардоса имели весьма малое практическое применение. Но впоследствии они были освоены и стали применяться в широких размерах, сначала в американской промышленности, а затем (с 1929 г.) в СССР. В настоящее время на практике применяется почти исключительно способ Славянова, иначе называемый дуговой сваркой металлическим электродом или сваркой металлической дугой.
Сварочная дуга
Плавление металла при ручной дуговой сварке производится пламенем вольтовой дуги, при которой электрический ток проходит через небольшой газовый промежуток между электродом и основным металлом.
К веществам, хорошо проводящим электрический ток, так Называемым проводникам электрического тока, относятся металлы, уголь, графит, растворы кислот, солей, морская вода и, т. д. К непроводникам электрического тока, так называемым изоляторам, относятся стекло, фарфор, резина, минеральные масла, сухое дерево. Промежуточное положение занимают так называемые полупроводники—пресная вода, сырое дерево, тело человека и т. д. Электропроводность объясняется наличием в проводниках большого количества мельчайших, электрически заряженных свободно движущихся частиц. В непроводниках таких частиц очень мало.
Все газы, в том числе и воздух, при обычной комнатной температуре содержат очень мало электрически заряженных частиц и являются непроводниками электрического тока (изоляторами).
Но, искусственно создав в газах большое количество электрически заряженных частиц, мы можем сделать их проводниками электрического тока, для чего достаточно довести газ до температуры в несколько тысяч градусов. При нагревании все газы, в том числе и воздух, образуют электрически заряженные частицы и начинают хорошо проводить электрический ток.
Кратковременное прохождение электрического тока через газовый промежуток, продолжающееся очень малую долю секунды, называется электрической искрой (примером естественной очень мощной искры является молния). Длительное прохождение электрического тока через сильно нагретый газ образует вольтову дугу или дуговой разряд, примером которого может служить сварочная дуга .
Рассматривая сварочную дугу через густо окрашенные защитные стекла, можно различить в ней центральную часть, или сердцевину, которая имеет наибольшую яркость и наивысшую температуру. Вокруг сердцевины располагается пламя дуги, или ореол, со значительно меньшей температурой (рис. 13). На поверхности электродов, в тех местах, где они соприкасаются с сердцевиной дуги, наблюдаются пятна ослепительной яркости с весьма высокой температурой, вызывающей кипение и быстрое испарение металла. Сердцевина нормальной сварочной дуги имеет величину, примерно равную спичечной головке. Эта часть дуги является наиболее важной и практически производит плавление металла и сварку. Нагрев металла дугой : происходит главным образом вследствие бомбардировки поверхности металла быстро движущимися электрически заряженными частицами. Наивысшей температурой (6000 — 8000 градусов применяемой в современной технике, обладает сердцевина сварочной дуги.
Развивая высокую температуру, дуга дает небольшое количество тепла (малое число калорий), меньше, чем обыкновенная бензиновая паяльная лампа. Поэтому предметы, подвергаемые действию дуги (например, корпус корабля), во время сварки мало нагреваются и остаются холодными уже на расстоянии в несколько сантиметров от дуги.
Дуга расплавляет, не только основной металл, но и конец 11 электрода. Расплавленный металл электрода переходит с конца электрода в ванну.
Развивая высокую температуру, дуга излучает яркий свет, содержащий невидимые химические или ультрафиолетовые лучи.
Рис. 13. Схема металлической сварочной дуги:
1—ванна; 2—кратер; 3—положительный столб (сердцевина); 4—пламя (ореол)
Они сильно действуют на человеческий организм, вызывая воспаление глаз и ожоги кожи. Поэтому на дугу можно смотреть только через специальные темные стекла. Лицо же сварщика защищается щитком или шлемом, кисти рук—рукавицами.
Зажигание дуги
Сварщик начинает работу с зажигания дуги. Для упражнений в зажигании дуги рекомендуется взять электрод диаметром в 4 мм и установить силу сварочного тока в 160—180 ампер.
Для зажигания дуги применяются два способа: а) сварщик быстро подает электрод вперед и слегка касается концом электрода поверхности металла (рис. 14, а), затем он тотчас же медленно отводит электрод назад на расстояние около 2—3 мм; если дуга не загорится, указанный прием повторяется; б) второй способ зажигания дуги (рис. 14, б) напоминает зажигание спички; сварщик быстро проводит („чиркает») концом электрода по поверхности металла и медленно отводит его на небольшое расстояние (около 2 мм).
Ошибки сварщика
- Обычная ошибка сварщика, производящего зажигание дуги, состоит в слишком продолжительном прикосновении, вследствие чего конец электрода приваривается к поверхности металла, или, как говорят сварщики, примерзает, прилипает к нему. В случае примерзания не следует отрывать и тянуть электрод на себя. Рекомендуется отделять его быстрым боковым отламывающим движением, как это показано на рис. 15.
- Вторая ошибка состоит в том, что сварщик дает электроду слишком быстрое обратное движение и отводит конец электрода на чересчур большое расстояние от поверхности металла. В этом случае дуга, вспыхнув на мгновение, тотчас же обрывается и гаснет.
По мере освоения зажигания дуги сварщик приучается поддерживать одинаковую длину ее при непрерывном сгорании электрода. Дуга расплавляет электрод довольно быстро. Нормальный электрод длиной в 450 мм полностью сгорает за 1—2 мин.
Для успеха сварки совершенно необходимо поддерживать строго постоянную небольшую длину дуги (около 2—3 мм). Поэтому сварщик должен приучиться автоматически подавать электрод вперед по мере сгорания, с тем, чтобы длина дуги оставалась постоянной.
Дуга расплавляет основной металл, образуя на его поверхности ванну жидкого металла (шириной 10—12 мм, глубиной 2-4 мм), и выдавливает углубление в жидком металле, которое называется кратером (рис. 13). Одновременно дуга расплавляет и электрод, конец которого принимает форму капли жидкого металла. Расплавленный металл электрода отдельными мелкими каплями (по нескольку десятков в секунду) переходит в ванну. Отдельные капли следуют одна за другой настолько быстро, что глаз не может уловить процесса перехода металла с электрода в ванну.
Вследствие высокой температуры дуги металл ванны частично кипит, давая значительное количество паров металла, которые заполняют дугу и сгорают в ее пламени. Сгорающие пары металла дают значительное количество дыма вокруг дуги, который образует желтоватый налет на поверхности свариваемого металла и окружающих предметах. Этот налет состоит из мельчайших частиц окислов металла.
Сгорание паров металла вызывает частичную потерю металла на угар. Кроме того, вследствие бурного кипения металла в сварочной ванне дуга разбрасывает в стороны отдельные брызги его (от мельчайших частиц до крупных капель величиной с мелкую горошину).
В зависимости от качества электрода общая потеря металла на угар и разбрызгивание может составлять от 10 до 50°0 от веса электрода.
Большое разбрызгивание и наличие крупных капель служат признаком плохого качества электрода или неправильного ведения процесса сварки слишком длинной дугой.
Слишком длинная дуга дает наплавленный металл плохого качества вследствие усиленного воздействия на него кислорода и азота воздуха. Поэтому сварщик должен всегда поддерживать короткую дугу. Длина дуги должна быть меньше диаметра электрода.
Так как сварщик обычно смотрит вдоль электрода и ему трудно оценить длину дуги, то важно с самого начала научиться правильно определять длину дуги по косвенным признакам. Короткая дуга дает небольшое количество мелких капель и брызг, горение же ее сопровождается равномерным искрением; кратер на ванне имеет значительную глубину; на конце электрода не образуется больших капель. Длинная дуга выбрасывает большое количество крупных капель и брызг, образуя на конце электрода крупные капли; она издает резкий и свистящий звук, более громкий, чем короткая дуга; кратер при этом имеет незначительную глубину.
По окончании сварки можно судить о длине дуги по внешнему виду наплавленного металла и прилегающей поверхности основного металла. При длинной дуге металл покрывается большим количеством желтого налета и на поверхности основного металла образуется много крупных затвердевших брызг. При короткой дуге количество налета и число брызг незначительны.
Наплавка валика
После того как сварщик освоил зажигание дуги и поддержание неизменной ее длины, он может перейти к изучению основного приема сварки именующейся как наплавка валика. Как только дуга загорелась,пламя ее стало ровным, необходимо перемещать ее по линии сварки, иначе металл ванны начинает усиленно кипеть, перегревается и после затвердевания оказывается пористым.
Ряс. 16. Валик наплавленного металла:
1—наплавленный металл; 2—зона влияния; 3—основной металл,’ 4— конечный кратер
Перемещая дугу равномерно по линии сварки с постоянной скоростью, мы наблюдаем, что электрод быстро плавится и укорачивается, а на поверхности основного металла вслед за движением дуги образуется полоска наплавленного металла. Эта полоска наплавленного металла называется валик (рис. 16).
Обучение сварщиков рекомендуется начинать с наплавки прямолинейных валиков электродом диаметром в 4 мм, при токе в 160-180 ампер, на пластинах котельного железа толщиной в 8 —10 мм. Подходящей величиной можно считать пластину длиной в 200—400 мм, шириной в 100 — 200 мм. Поверхность пластины должна быть предварительно зачищена стальной проволочной щеткой до металлического блеска. Зачистка повторяется после наплавки каждого валика. Основное внимание следует обратить на правильную равномерную скорость перемещения сварочной дуги по линии сварки и прямолинейность полученного валика.
Существенное значение для процесса сварки имеет угол наклона электрода к поверхности основного металла. Этот угол должен составлять 20—30° с линией, перпендикулярной к поверхности изделия, или 60—70° к указанной поверхности, как показано на рис. 17.
Капли расплавленного электродного металла переносятся по направлению оси электрода и при правильном угле его наклона попадают в ванну расплавленного основного металла, сплавляясь и сливаясь с ним в одно целое.
Не следует держать электрод перпендикулярно к поверхности основного металла. В этом случае часть капель электродного металла может попасть на нерасплавленную поверхность и не сплавиться с ней.
Нельзя вести электрод с наклоном против направления движения дуги, так как тогда значительная часть капель электродного металла окажется на нерасплавленной поверхности и не попадет в ванну, что значительно понизит качество сварки. При упражнениях в наплавке валика необходимо поддерживать правильный и постоянный угол наклона электрода.
При проведении первоначальных упражнений следует брать такую скорость перемещения дуги, чтобы длина наплавки приблизительно равнялась сожженной длине электрода. Для облегчения первых упражнений можно намечать направление валика, проводя мелом черту на поверхности пластины. 1;осле приобретения достаточного опыта предварительную наметку мелом не применяют.
Перемещая дугу по линии сварки, не следует забывать и о подаче электрода вперед по мере сгорания для поддержания . неизменной длины дуги. Валик, наплавленный прямолинейным движением конца электрода, без боковых перемещений, называется узким валиком.
Рис. 17. Наклон электрода
Рис 18. Путь конца электрода при наплавке широкого валика
Обычно на практике применяется более сложный способ наплавки валика: концу электрода придаются равномерные небольшие колебательные движения поперек линии сварки. Путь конца электрода в этом случае схематически может быть представлена зигзагообразной линией, изображенной на рис. 18. Из трех способов движения электрода (показанных на рисунке) большинство сварщиков наилучшим для обыкновенных электродов считают второй. Третий способ (показанный на том же рисунке) применяется главным образом при сварке так называемыми качественными электродами с толстой обмазкой.
Рис. 19. Наплавка трех параллельных валиков валика:
а—хороший; б— плохой (кругом брызги металла)
Рис. 20. Внешний вид
Ширина составляет приблизительно 1 диаметра электрода; наплавка валика с поперечными колебательными движениями .конца электрода может значительно увеличить эту ширину, поэтому валик, наплавленный с поперечными колебательными движениями конца электрода, называется широким валиком. Ширина его в зависимости от размаха поперечных колебаний может составлять 2—-3 диаметра электрода.
Упражнения в наплавке широкого валика производят до тех пор, пока не будет достигнуто постоянство ширины валика по всей длине при полной прямолинейности. После освоения наплавки широкого валика можно перейти к следующему, более трудному упражнению— наплавке трех параллельных валиков с расстоянием друг от друга в 15—20 мм, как это показано на рис. 19.
После твердого усвоения наплавки прямолинейных валиков постоянной ширины во всех направлениях (от себя, к себе, слева направо и справа налево) сварщик может перейти к изучению приемов простейших производственных работ. Валик является основным элементом сварки металлическим электродом. Всякая сварочная работа сводится к наплавке в правильной последовательности необходимого количества валиков.
Внешний вид валиков хорошо и плохо наплавленных показан на рис. 20. Поверхность валика неровная и состоит как бы из отдельных чешуек, что объясняется быстрым затвердеванием | кипящего металла ванны по удалении дуги.
На конце валика обычно наблюдается небольшое углубление» носящее • название конечный крагер. Происхождение конечного i кратера может быть объяснено следующим образом. Как уже упоминалось выше, дуга выдавливает ямку-кратер на поверхности жидкой ванны. Кратер заполняется металлом, переходящим с конца электрода в ванну, и валик получает выпуклую поверхность. Обрывая дугу у конца валика, мы оставляем кратер (существовавший в этот момент на поверхности ванны) не заполненным электродным металлом. Вследствие быстроты затвердевания I металла поверхность кратера не успевает выровняться, почему и остается углубление в конце валика.
Источник
