Рис. 8.31. Соотношение площадей поперечных сечений швов с V-образной и Х-образной разделками
Рис. 8.32. Тавровые соединения листов: 1 – под прямым углом без скоса кромок; 2 – под углом со скосом одной кромки; 3 – под прямым углом со скосом одной кромки; 4 – под прямым углом с двухсторонним скосом кромок
Рис. 8.33. Угловые соединения: 1 – одностороннее с наружным швом; 2 – одностороннее со скосом кромки; 3 – двухстороннее со скосом кромок; 4 – одностороннее с внутренним швом
В соединениях внахлестку элементы накладывают один на другой и выполняют шов по кромке верхнего элемента. К преимуществам соединений внахлестку относятся простота подготовки элементов под сварку и их сборки в конструкцию, а также небольшие усадки и коробления. Недостатки – повышенный расход металла, необходимость сварки с двух сторон, возможность возникновения в соединении очагов коррозии, большие расход электродов и трудоемкость. Соединения внахлестку приемлемы для деталей толщиной от 1 до 10 мм из углеродистых, низколегированных и коррозионно-стойких сталей. Применяют еще соединения в кромку при толщине свариваемых элементов до 3 мм и прорезные соединения, имеющие прорезь в одной из деталей, прикрепляемой внахлестку.
Проплавной сварной шов (со сквозным проплавлением одного из соединяемых элементов) используют в нахлесточном или тавровом соединении (рис. 8.34). Применение проплавных швов ограничивается деталями толщиной до 10 мм. Соединения деталей и узлов сваркой начинают с их взаимной фиксации прихватками («клепками»). В противном случае в процессе сварки соединяемые элементы может «увести» друг от друга. В местах резких переходов, в острых углах, на окружностях с малым радиусом и в других местах концентрации напряжений установка прихваток не разрешается. Прихватки также не следует устанавливать вблизи отверстий, на расстоянии менее 10 мм от отверстия или от края детали.
Рис. 8.34. Проплавные швы
Для фиксации фланцев, цилиндров, шайб, трубчатых соединений (рис. 8.35) и т. п. прихватки следует располагать симметрично. В случае двухсторонней прихватки деталей следует располагать «клепки» в шахматном порядке. Прихватки следует ставить в такой последовательности, которая исключает или сводит до минимума коробление листов. Сварочный ток при прихватке должен быть на 20 – 30% больше сварочного тока, необходимого для сварки тех же материалов. Прихватку следует выполнять электродами меньшего диаметра, чем сварку того же соединения; длина дуги при прихватке должна быть короткой, не более диаметра электрода; дугу следует отрывать не в момент образования кратера, а после полного его заполнения. При прихватке соединений из элементов разной толщины дугу направляют на элемент большей толщины.
Рис. 8.35. Соединения трубчатых элементов между собой и с соединительными деталями
Электроды. О свойствах электродов судят по устойчивости горения дуги, защите металла сварочной ванны, пригодности их для сварки в различных пространственных положениях, качеству сварного шва и т. п. Основные технологические свойства электродов определяются следующими данными: родом тока (постоянным, переменным), для сварки которых предназначены электроды; полярностью (прямой, обратной) постоянного тока; рекомендуемым сварочным током для электродов разных диаметров. Технологические свойства электрода зависят от химического состава металла стержня, состава и качества электродного покрытия. Марка электрода характеризует состав его покрытия, материал стержня, технологические свойства электрода и механические свойства металла сварного шва, образуемого данными электродами. Тонкое покрытие электродов обеспечивает только устойчивое горение сварочной дуги при сварке. Электроды с толстой обмазкой (качественные) при плавлении образуют большое количество газов и шлаков, которые защищают капли металла во время перехода через дугу в шов, а также предохраняют сварочную ванну от вредного влияния кислорода и азота воздуха.
Таблица 7
Источники питания. Выше было сказано, что дуга на постоянном токе более устойчива. Однако источник питания для нее требует дополнительного устройства – выпрямителя. Сильноточные (а именно такие нужны) полупроводниковые приборы для выпрямителя – сами не маленькие, да еще нуждаются в радиаторах для охлаждения. Иногда полученный на выходе выпрямителя ток имеет слишком большой коэффициент пульсации и плохо поддерживает дугу на постоянном токе. Тогда применяют еще и сглаживающий дроссель, а он по массе может быть сравним с трансформатором (самой тяжелой частью). И все это для получения постоянного тока добавляется к трансформатору, который сам по себе уже готовый источник для питания дуги переменного тока.
Стремление как-то ограничить габариты аппарата приводит к размещению его компонентов в тесном корпусе, что плохо для их охлаждения. В то же время при некоторых навыках работы со сваркой и достаточно мощном трансформаторе дуга переменного тока практически не отличается от таковой на постоянном токе. Следующим наиважнейшим свойством источника питания является его вольтамперная характеристика (ВАХ). Дело в том, что для поддержания устойчивой дуги она должна быть падающей (рис. 8.36). Косвенно судить о ней можно по паспортным данным, а именно, зная напряжения холостого хода и номинальное, а также номинальный (рабочий) ток и ток короткого замыкания, можно достаточно точно оценить ее крутизну. Конечно, крутизну ВАХ можно увеличить включением в сварочную цепь балластного сопротивления, но лучше, если у аппарата этот параметр уже в порядке.
Рис. 8.36. Вольтамперная характеристика источника питания
Наконец, весьма важно, какую собственно мощность имеет источник. Нередко в паспорте можно увидеть явно заниженное ее значение – дескать, «во варит, а потребляет энергии всего ничего». Со школьной скамьи известно, что произведение тока на напряжение и есть мощность (в нашем случае, правда, приблизительно). Расхождение же этого произведения с паспортной мощностью должно насторожить, и вот почему. Режим работы источника питания характеризуется продолжительностью его нагрузки ПН или продолжительностью включения ПВ, что практически одно и то же. Эти величины выражаются в процентах и означают долю непосредственно рабочего времени (собственно процесса сварки) в полном цикле (например, сварка плюс пауза). К этому параметру надо отнестись очень внимательно, если есть желание поберечь аппарат.
Опять же про безопасность. Вопрос совсем не так банален, как может показаться. Давайте разберемся, тем более что в случае со сваркой есть с чем разбираться. Предположим, вы купили сварочный аппарат. Зачем? А затем, чтобы извлечь из него пользу, которая может быть весьма велика. Но по незнанию или неосторожности вы получили травму: удар током, ожег электродом или горячим металлом, ослепление дугой... да мало ли еще какую – возможностей хоть отбавляй. А теперь спросим себя: «нам это нужно?» Ответ совершенно очевиден, тем более что травмы, полученные при сварке, могут иметь самые тяжелые последствия. Объясняется это присущим сварке сосредоточением опасных факторов: наличием в источнике питания высокого напряжения, высочайшей температурой дуги и нередко не самыми благоприятными условиями работы (если выражаться очень мягко), избежать которых просто невозможно.
