Главная


Сварка, резка и пайка металлов




Листать книгу
Листать
Страницы: 1 ... 19 ... 57 ... 95 ... 133 ... 171 ... 209 ... 247 ... 285 ... 323 ... 361 ... 389
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37


скачать книгу Сварка, резка и пайка металлов




В книге излагаются основы современной техники сварки, пайки и огневой резки металлов. Даётся описание основных технологических процессов важнейших видов электрической и газовой сварки, а также пайки, огневой резки металлов л необходимого оборудования н материалов. Приводится краткий обзор второстепенных способов сварки, даётся описа­ние особенностей сварки специальных сталей, чугуна, цветных металлов, наплавки твёрдых сплавов н рассматриваются во­просы контроля качества сварки.
...
Книга предназначается для инженерно-технических работ­ников и квалифицированных рабочих, имеющих достаточную подготовку, а также может служить пособием для студентов втузов.
...
В книге излагаются основы современной техники сварки, пайки и огневой резки металлов. Даётся описание основных технологических процессов важнейших видов электрической и газовой сварки, а также пайки, огневой резки металлов л необходимого оборудования н материалов. Приводится краткий обзор второстепенных способов сварки, даётся описа­ние особенностей сварки специальных сталей, чугуна, цветных металлов, наплавки твёрдых сплавов н рассматриваются во­просы контроля качества сварки.
...
Книга предназначается для инженерно-технических работ­ников и квалифицированных рабочих, имеющих достаточную подготовку, а также может служить пособием для студентов втузов.
...
В книге излагаются основы современной техники сварки, пайки и огневой резки металлов. Даётся описание основных технологических процессов важнейших видов электрической и газовой сварки, а также пайки, огневой резки металлов л необходимого оборудования н материалов. Приводится краткий обзор второстепенных способов сварки, даётся описа­ние особенностей сварки специальных сталей, чугуна, цветных металлов, наплавки твёрдых сплавов н рассматриваются во­просы контроля качества сварки.
...
Книга предназначается для инженерно-технических работ­ников и квалифицированных рабочих, имеющих достаточную подготовку, а также может служить пособием для студентов втузов.
...
Широкое применение сварки металлов характерно для совре­менной техники и современных методов промышленного производ­ства. Особенно быстрое и интенсивное развитие промышленного применения сварки началось во второй четверти нашего столетия и продолжается и сейчас со всё нарастающими темпами.
...
Возникновение и начало производственного использования неко­торых простейших способов сварки теряется в глубокой древности. Уже в бронзовом веке возникает искусство спайки металлов, а пер­вобытный способ производства железа основан на применении про­цесса сварки, в результате которого рыхлый губчатый продукт вос­становления железной руды превращался в монолитный кусок ста­ли. В древности способы сварки развивались очень медленно, и на протяжении столетий часто трудно уловить сколько-нибудь замет­ные изменения методов и технических приёмов сварки, применяе­мых приспособлений и оборудования. Резкий перелом в этой отра­сли техники, после многих столетий затишья, наступает лишь в конце XIX и начале XX веков. Быстрое развитие промышленности и всех отраслей техники вызывает появление новых мощных средств, пригодных для сварки металлов, таких, например, как мощные электрические токи, дуговой разряд, ацетилено-кислородное пламя, термитные смеси и т. п. С этого времени почти ежегодно делаются существенные открытия и изобретения в сварочной тех­нике, которая на протяжении двух-трёх десятилетий обогащается во много раз больше, чем на протяжении предшествующих тысяче­летий. Поэтому, хотя основы сварочной техники и заложены не­сколько тысяч лет тому назад, почти всё, чем пользуется сейчас промышленное производство, создано на протяжении всего лишь нескольких последних десятилетий, а поэтому сварочная техника может по праву считаться новой молодой отраслью техники.
...
В развитии всех видов и способов сварки виднейшую роль сыграли русские и советские учёные и техники. Промышленное при­менение новых способов сварки в нашей стране до Октябрьской революции было незначительным, несмотря на то, что родиной мно­гих способов была Россия.
...
Блестящий расцвет сварочной техники в нашей стране наступил после Великой Октябрьской социалистической революции вместе с огромными успехами индустриализации в годы сталинских пятиле-
...
Широкое применение сварки металлов характерно для совре­менной техники и современных методов промышленного производ­ства. Особенно быстрое и интенсивное развитие промышленного применения сварки началось во второй четверти нашего столетия и продолжается и сейчас со всё нарастающими темпами.
...
Возникновение и начало производственного использования неко­торых простейших способов сварки теряется в глубокой древности. Уже в бронзовом веке возникает искусство спайки металлов, а пер­вобытный способ производства железа основан на применении про­цесса сварки, в результате которого рыхлый губчатый продукт вос­становления железной руды превращался в монолитный кусок ста­ли. В древности способы сварки развивались очень медленно, и на протяжении столетий часто трудно уловить сколько-нибудь замет­ные изменения методов и технических приёмов сварки, применяе­мых приспособлений и оборудования. Резкий перелом в этой отра­сли техники, после многих столетий затишья, наступает лишь в конце XIX и начале XX веков. Быстрое развитие промышленности и всех отраслей техники вызывает появление новых мощных средств, пригодных для сварки металлов, таких, например, как мощные электрические токи, дуговой разряд, ацетилено-кислородное пламя, термитные смеси и т. п. С этого времени почти ежегодно делаются существенные открытия и изобретения в сварочной тех­нике, которая на протяжении двух-трёх десятилетий обогащается во много раз больше, чем на протяжении предшествующих тысяче­летий. Поэтому, хотя основы сварочной техники и заложены не­сколько тысяч лет тому назад, почти всё, чем пользуется сейчас промышленное производство, создано на протяжении всего лишь нескольких последних десятилетий, а поэтому сварочная техника может по праву считаться новой молодой отраслью техники.
...
В развитии всех видов и способов сварки виднейшую роль сыграли русские и советские учёные и техники. Промышленное при­менение новых способов сварки в нашей стране до Октябрьской революции было незначительным, несмотря на то, что родиной мно­гих способов была Россия.
...
Блестящий расцвет сварочной техники в нашей стране наступил после Великой Октябрьской социалистической революции вместе с огромными успехами индустриализации в годы сталинских пятиле-
...
ток. Бурное развитие новой советской сварочной техники началось примерно в 1929—1930 гг. и продолжается и сейчас непрерывно возрастающими темпами.
...
В настоящее время Советский Союз, бесспорно, занимает веду­щее место по объёму применений и техническому совершенству сварки. В создании новейшей современной сварочной техники со­вершенно исключительную роль играли и играют советские науч­ные работники, инженеры, стахановцы-сварщики, и по многим спо­собам сварки Советский Союз занимает сейчас первое место в мире.
...
Сваркой называется процесс получения неразъёмного соединения отдельных частей из твёрдых материалов за счёт междуатомных сил сцепления как с применением нагрева, так и без него.
...
Сварка в промышленности особенно широко применяется для со­единения металлов, но могут свариваться и многие другие мате­риалы: стёкла, пластмассы, смолы, некоторые горные породы и т. д. В настоящей книге рассматривается только сварка металлов.
...
Силы сцепления, связывающие в одно целое элементарные ча­стицы, из которых состоят твёрдые или жидкие тела, могут быть объяснены взаимодействием электронных оболочек атомов, состав­ляющих тело. Для осуществления сварки, т. е. соединения твёрдых металлических частей в одно целое, необходимо привести в дей­ствие силы сцепления. Для этого прежде всего нужно достаточно сблизить атомы соединяемых частей на расстояние порядка атом­ного радиуса, а затем активизировать силы сцепления, т. е. заста­вить взаимодействовать электронные оболочки соединяемых частиц.
...
По общим законам термодинамики частицы взаимодействуют так, что в конечном счёте уменьшают свободную энергию системы. К процессам, уменьшающим свободную энергию системы, относя-т-ся, например, распределение атомов в определённом правильном порядке пространственной кристаллической решётки, которая обла­дает известной прочностью. Для деформирования решётки необхо­димо затратить определённую работу, т. е. подвести к твёрдому кристаллическому телу достаточное количество энергии. Деформи­рованная клисталлическая решётка при подходящих условиях воз­вращается к нормальному состоянию, уменьшая свободную энер­гию системы и возвращая работу, затраченную на её деформиро­вание. Во время перестройки деформированной кристаллической ре­шётки частицы приходят во взаимодействие, вызывая срастание в одно целое соединяемых металлических частей.
...
К процессам, идущим самопроизвольно, с уменьшением свобод­ной энергии системы, относятся, например, растворение и диффузия, которые часто играют основную роль в процессе сварки. Важным фактором увеличения свободной энергии системы является нагрев свариваемых тел. С повышением температуры сначала происходит уменьшение прочности твёрдого тела, ослабляются упругие свой­ства, растёт способность к пластическим деформациям, а затем про-
...
ток. Бурное развитие новой советской сварочной техники началось примерно в 1929—1930 гг. и продолжается и сейчас непрерывно возрастающими темпами.
...
В настоящее время Советский Союз, бесспорно, занимает веду­щее место по объёму применений и техническому совершенству сварки. В создании новейшей современной сварочной техники со­вершенно исключительную роль играли и играют советские науч­ные работники, инженеры, стахановцы-сварщики, и по многим спо­собам сварки Советский Союз занимает сейчас первое место в мире.
...
Сваркой называется процесс получения неразъёмного соединения отдельных частей из твёрдых материалов за счёт междуатомных сил сцепления как с применением нагрева, так и без него.
...
Сварка в промышленности особенно широко применяется для со­единения металлов, но могут свариваться и многие другие мате­риалы: стёкла, пластмассы, смолы, некоторые горные породы и т. д. В настоящей книге рассматривается только сварка металлов.
...
исходит плавление металла. При дальнейшем повышении темпера­туры металл переходит в газообразное состояние. Способность объ­ёмов вещества к объединению в одно целое меняется с температу­рой, возрастая с её повышением. Любые газы, приведённые в со­прикосновение и находящиеся в любых соотношениях, самопроиз­вольно образуют смесь, однородную по всему объёму, с наиболее вероятным равномерным распределением различных газовых моле­кул по всему объёму. В жидком состоянии способность к диффузии частиц уже сильно ограничена: существуют многочисленные приме­ры взаимно нерастворимых жидкостей и жидкостей с ограниченной взаимной растворимостью. Все расплавленные металлы являются достаточно однородными жидкостями и обладают хоть и очень ограниченной, но достаточной для осуществления сварки взаимной растворимостью.
...
Нагрев металла облегчает выполнение процесса сварки и приме­няется в широких размерах и разнообразнейших формах в свароч­ной технике, поэтому в обычном представлении сварка неразрывно связана с нагревом металла до высоких температур его плавления или перехода в пластическое состояние. Однако нагрев не является необходимым для осуществления процесса сварки и применяется из соображений практического удобства. Принципиально сварка воз­можна при низких температурах и в некоторых случаях осуще­ствляется в промышленных масштабах. Срастание частиц металла в монолитное твёрдое тело при низких температурах наблюдается достаточно часто, так, например, при комнатной температуре фор­мируются плотные и прочные массы металла при электролитическом его осаждении из водных растворов.
...
Нанося гальваническим путём осадок металла на соединяемые части, можно их соединить в одно целое и принимать осуществля­емый таким образом процесс за сварку. Плотные прочные осадки металлов могут быть получены иногда и посредством химических реакций восстановления металла из его соединений, протекающих при низких температурах. При комнатной температуре возможно превращение металлических порошков в монолитный металл прило­жением значительного давления. За счёт пластической деформации осуществляется холодная сварка многих металлов при комнатной температуре, находящая промышленное применение.
...
Современная промышленность располагает несколькими десят­ками видов и разновидностей способов сварки металлов, для изу­чения, оценки и определения рациональных областей применения которых целесообразно классифицировать их, разделив на две основные группы: ]) сварка давлением (пластическая); 2) сварка плавлением.
...
В первой группе весьма важную, доминирующую роль играет давление, прилагаемое к месту сварки, создающее пластическую деформацию и возбуждающее силы сцепления. Нагрев металла при
...
исходит плавление металла. При дальнейшем повышении темпера­туры металл переходит в газообразное состояние. Способность объ­ёмов вещества к объединению в одно целое меняется с температу­рой, возрастая с её повышением. Любые газы, приведённые в со­прикосновение и находящиеся в любых соотношениях, самопроиз­вольно образуют смесь, однородную по всему объёму, с наиболее вероятным равномерным распределением различных газовых моле­кул по всему объёму. В жидком состоянии способность к диффузии частиц уже сильно ограничена: существуют многочисленные приме­ры взаимно нерастворимых жидкостей и жидкостей с ограниченной взаимной растворимостью. Все расплавленные металлы являются достаточно однородными жидкостями и обладают хоть и очень ограниченной, но достаточной для осуществления сварки взаимной растворимостью.
...
Нагрев металла облегчает выполнение процесса сварки и приме­няется в широких размерах и разнообразнейших формах в свароч­ной технике, поэтому в обычном представлении сварка неразрывно связана с нагревом металла до высоких температур его плавления или перехода в пластическое состояние. Однако нагрев не является необходимым для осуществления процесса сварки и применяется из соображений практического удобства. Принципиально сварка воз­можна при низких температурах и в некоторых случаях осуще­ствляется в промышленных масштабах. Срастание частиц металла в монолитное твёрдое тело при низких температурах наблюдается достаточно часто, так, например, при комнатной температуре фор­мируются плотные и прочные массы металла при электролитическом его осаждении из водных растворов.
...
Нанося гальваническим путём осадок металла на соединяемые части, можно их соединить в одно целое и принимать осуществля­емый таким образом процесс за сварку. Плотные прочные осадки металлов могут быть получены иногда и посредством химических реакций восстановления металла из его соединений, протекающих при низких температурах. При комнатной температуре возможно превращение металлических порошков в монолитный металл прило­жением значительного давления. За счёт пластической деформации осуществляется холодная сварка многих металлов при комнатной температуре, находящая промышленное применение.
...
Современная промышленность располагает несколькими десят­ками видов и разновидностей способов сварки металлов, для изу­чения, оценки и определения рациональных областей применения которых целесообразно классифицировать их, разделив на две основные группы: ]) сварка давлением (пластическая); 2) сварка плавлением.
...
В первой группе весьма важную, доминирующую роль играет давление, прилагаемое к месту сварки, создающее пластическую деформацию и возбуждающее силы сцепления. Нагрев металла при
...
этом играет хотя и важную, но всё же подчинённую роль; в ряде случаев сварка может быть осуществлена и без применения нагрева.
...
Во второй группе процесс сварки основан на расплавлении ме­талла местным нагревом. Давление к месту сварки не прилагается, а если иногда и применяется, то играет второстепенную роль.
...
Группу способов сварки давлением можно, в свою очередь, раз­делить на три подгруппы, в зависимости от степени нагрева места сварки. Первая — холодная сварка давлением, при которой металл в зоне сварки остаётся всё время холодным, например сварка при нормальной комнатной температуре. Вторая — сварка давлением без оплавления, при которой металл не доводится до расплавления, а лишь подогревается до температуры так называемого сварочного жара, при этом несколько снижаются механическая прочность, упругие свойства и повышается пластичность. Процесс сварки дав­лением при этой температуре протекает успешно и даёт хорошие результаты. Понятие сварочный жар выработано практикой и яв­ляется довольно неопределённым. Вообще говоря, любой металл или любая пара разнородных металлов при подходящих условиях (достаточном удельном давлении и пр.) могут быть сварены и при комнатной температуре без всякого подогрева.
...
Переходя от принципиальной возможности сварки к достаточно удобным процессам сварки давлением, пригодным для промышлен­ного использования, следует отметить, что подогрев металла зна­чительно облегчает процесс сварки давлением и в большинстве слу­чаев является практически необходимым. При этом, чем выше тем­пература подогрева, тем лучше протекает процесс сварки, однако повышение температуры ограничивается различными дополнитель­ными соображениями.
...
Обычно металл нагревают до так называемых сварочных тем­ператур, т. е. температур, лежащих лишь немного ниже темпера­туры плавления металла. Дальнейшее повышение температуры не допускается, так как начавшееся плавление металла может нару­шить нормальный процесс сварки, ухудшить структуру металла и т. п. Иногда температура нагрева ограничивается невозмож­ностью дальнейшего её повышения при нагреве в разных горнах, печах и т. п.
...
Во многих случаях оказывается целесообразным усилить подо­грев металла в зоне сварки до оплавления. При этом расплавлен­ный металл в процессе осадки может полностью выдавливаться наружу из зоны сварки, и в соприкосновение войдут и будут свари­ваться слои металла, нагретые лишь до перехода в пластическое состояние. В этом случае при последующем металлографическом исследовании в сварном соединении литого металла не обнаружи­вается. Иногда расплавленный металл удаляется из зоны сварки осадкой не полностью или совсем не удаляется, например при то­чечной контактной электросварке. В этом случае при металлогра­фическом исследовании сварного соединения обнаруживается литой металл.
...
этом играет хотя и важную, но всё же подчинённую роль; в ряде случаев сварка может быть осуществлена и без применения нагрева.
...
Во второй группе процесс сварки основан на расплавлении ме­талла местным нагревом. Давление к месту сварки не прилагается, а если иногда и применяется, то играет второстепенную роль.
...
Группу способов сварки давлением можно, в свою очередь, раз­делить на три подгруппы, в зависимости от степени нагрева места сварки. Первая — холодная сварка давлением, при которой металл в зоне сварки остаётся всё время холодным, например сварка при нормальной комнатной температуре. Вторая — сварка давлением без оплавления, при которой металл не доводится до расплавления, а лишь подогревается до температуры так называемого сварочного жара, при этом несколько снижаются механическая прочность, упругие свойства и повышается пластичность. Процесс сварки дав­лением при этой температуре протекает успешно и даёт хорошие результаты. Понятие сварочный жар выработано практикой и яв­ляется довольно неопределённым. Вообще говоря, любой металл или любая пара разнородных металлов при подходящих условиях (достаточном удельном давлении и пр.) могут быть сварены и при комнатной температуре без всякого подогрева.
...
Переходя от принципиальной возможности сварки к достаточно удобным процессам сварки давлением, пригодным для промышлен­ного использования, следует отметить, что подогрев металла зна­чительно облегчает процесс сварки давлением и в большинстве слу­чаев является практически необходимым. При этом, чем выше тем­пература подогрева, тем лучше протекает процесс сварки, однако повышение температуры ограничивается различными дополнитель­ными соображениями.
...
Обычно металл нагревают до так называемых сварочных тем­ператур, т. е. температур, лежащих лишь немного ниже темпера­туры плавления металла. Дальнейшее повышение температуры не допускается, так как начавшееся плавление металла может нару­шить нормальный процесс сварки, ухудшить структуру металла и т. п. Иногда температура нагрева ограничивается невозмож­ностью дальнейшего её повышения при нагреве в разных горнах, печах и т. п.
...
Во многих случаях оказывается целесообразным усилить подо­грев металла в зоне сварки до оплавления. При этом расплавлен­ный металл в процессе осадки может полностью выдавливаться наружу из зоны сварки, и в соприкосновение войдут и будут свари­ваться слои металла, нагретые лишь до перехода в пластическое состояние. В этом случае при последующем металлографическом исследовании в сварном соединении литого металла не обнаружи­вается. Иногда расплавленный металл удаляется из зоны сварки осадкой не полностью или совсем не удаляется, например при то­чечной контактной электросварке. В этом случае при металлогра­фическом исследовании сварного соединения обнаруживается литой металл.
...
Группа способов сварки плавлением, в свою очередь, может быть разделена на две подгруппы: 1) сварка плавлением, харак­теризующаяся расплавлением основного металла и 2) пайка, основ­ная особенность которой заключается в отсутствии плавления основного металла. Соединение осуществляется за счёт расплавле­ния легкоплавкого присадочного металла, имеющего температуру плавления ниже температуры плавления основного металла. Этот легкоплавкий металл называется припоем, а сам процесс — пайкой, которую можно считать разновидностью сварки плавлением. Од­нако провести резкую границу между собственно сваркой плавле­нием и пайкой, в особенности для цветных металлов, не всегда воз­можно.
...
На основании приведённых определений можно дать краткую характеристику процессам сварки давлением и сварки плавлением и отметить их некоторые особенности.
...
1) нагрева соединяемых частей в зоне сварки соответствующим источником тепла до необходимой температуры, чтобы на поверх­ностях соединения была достигнута температура сварочного жара;
...
2) осадки, состоящей в том, что к соединяемым частям прила­гается давление, вызывающее значительную пластическую дефор­мацию нагретого металла, течение которого вдоль поверхности раз­дела возбуждает силы сцепления и производит сращивание соеди­няемых частей в одно целое. Выдавливаемый нагретый металл при этом образует утолщение в зоне сварки.
...
Выполнение сварки давлением без оплавления не требует осо­бенно высоких температур, поэтому свариваемые изделия могут нагреваться разнообразными источниками тепла. Металл в зоне сварки не расплавляется, поэтому его химический состав и струк­тура остаются практически неизменными или меняются сравнительно мало, вследствие чего в сварном соединении более или менее сохра­няются первоначальные механические свойства основного металла. В благоприятных случаях сварка давлением может дать совершенно однородный металл в зоне сварного соединения и место сварки не может быть обнаружено металлографическим исследованием; металл зоны сварки не отличается от основного металла по химическому составу, структуре и механическим свойствам.
...
Соединяемые поверхности должны быть тщательно очищены пе­ред сваркой, так как отсутствие плавления металла затрудняет уда­ление загрязнений из зоны сварки, в результате чего в процессе осадки часть загрязнений остаётся в сварном соединении и снижает его механические свойства. Иногда целесообразно применять флюсы, переводящие тугоплавкие окислы на поверхности свари­ваемых металлов в легкоплавкие шлаки, легче удаляемые в жидком виде из зоны сварки в процессе осадки.
...
Группа способов сварки плавлением, в свою очередь, может быть разделена на две подгруппы: 1) сварка плавлением, харак­теризующаяся расплавлением основного металла и 2) пайка, основ­ная особенность которой заключается в отсутствии плавления основного металла. Соединение осуществляется за счёт расплавле­ния легкоплавкого присадочного металла, имеющего температуру плавления ниже температуры плавления основного металла. Этот легкоплавкий металл называется припоем, а сам процесс — пайкой, которую можно считать разновидностью сварки плавлением. Од­нако провести резкую границу между собственно сваркой плавле­нием и пайкой, в особенности для цветных металлов, не всегда воз­можно.
...
На основании приведённых определений можно дать краткую характеристику процессам сварки давлением и сварки плавлением и отметить их некоторые особенности.
...
1) нагрева соединяемых частей в зоне сварки соответствующим источником тепла до необходимой температуры, чтобы на поверх­ностях соединения была достигнута температура сварочного жара;
...
Процесс сварки плавлением осуществляется следующим образом. Соединяемые части собираются в нужном положении, к месту со­единения подводится достаточной мощности источник тепла с вы­сокой температурой, расплавляющий металл обеих соединяемых частей. Расплавленный металл свариваемых деталей самопроиз­вольно, без внешних механических воздействий, сливается в общую сварочную ванну. По удалении источника тепла сварочная ванна, охлаждаясь, быстро затвердевает, а наплавленный металл прочно соединяет обе детали в одно целое. Расплавленный металл свароч­ной ванны весьма интенсивно отдаёт тепло в массу изделия вслед­ствие высокой теплопроводности металлов, поэтому для образова­ния сварочной ванны необходимых размеров требуется источник тепла не только достаточной мощности, но и весьма высокой тем­пературы. Опыт показывает, что для сварки плавлением таких металлов, как сталь, медь, чугун средних толщин, источник тепла должен иметь температуру не менее 3000°; при меньших темпера­турах сварка если и возможна, то даёт посредственные результаты и экономически невыгодна вследствие низкой производительности.
...
Такие высокие температуры в промышленном масштабе научи­лись получать относительно недавно (около 70 лет назад), поэтому все виды и разновидности сварки плавлением являются сравнитель­но новыми.
...
В расплавленной ванне различные загрязнения, бывшие на по­верхности металла (окислы, грязь и т. п.), имеют возможность всплыть на поверхность ванны и перейти в шлак, поэтому при свар­ке плавлением требования, предъявляемые к чистоте поверхности металла, могут быть меньше, чем при сварке давлением.
...
Процесс плавления металла и воздействие на ванну очень вы­сокой температуры источника нагрева вызывают резкое изменение химического состава, структуры и механических свойств металла сварного шва, по сравнению с основным металлом. Первоначальные свойства металла сварного соединения, сохраняющиеся при сварке давлением, в этом случае не сохраняются. Испаряются и выгорают составные части металла, поглощаются ванной газы из окружаю­щей атмосферы, в результате чего затвердевший металл ванны по­лучает совершенно иные состав и структуру. Изменение механиче­ских свойств часто проявляется в резком снижении пластичности металла.
...
Для устранения неблагоприятных последствий плавления ме­талла и воздействия на него высоких температур часто прибегают к улучшению металла шва, вводя в ванну различные присадки.
...
После открытия способов сварки плавлением в конце прошлого столетия особое внимание техников того времени привлекало то, что сварка плавлением выполнялась за одну операцию — нагрев; приложения же давления, т. е. операции осадки, не требовалось. Привычные старые способы сварки давлением требовали двух от­дельных операций — нагрева, а затем приложения давления в про­цессе осадки. Основное значение при этом справедливо приписыва­лось осадке.
...
Процесс сварки плавлением осуществляется следующим образом. Соединяемые части собираются в нужном положении, к месту со­единения подводится достаточной мощности источник тепла с вы­сокой температурой, расплавляющий металл обеих соединяемых частей. Расплавленный металл свариваемых деталей самопроиз­вольно, без внешних механических воздействий, сливается в общую сварочную ванну. По удалении источника тепла сварочная ванна, охлаждаясь, быстро затвердевает, а наплавленный металл прочно соединяет обе детали в одно целое. Расплавленный металл свароч­ной ванны весьма интенсивно отдаёт тепло в массу изделия вслед­ствие высокой теплопроводности металлов, поэтому для образова­ния сварочной ванны необходимых размеров требуется источник тепла не только достаточной мощности, но и весьма высокой тем­пературы. Опыт показывает, что для сварки плавлением таких металлов, как сталь, медь, чугун средних толщин, источник тепла должен иметь температуру не менее 3000°; при меньших темпера­турах сварка если и возможна, то даёт посредственные результаты и экономически невыгодна вследствие низкой производительности.
...
Такие высокие температуры в промышленном масштабе научи­лись получать относительно недавно (около 70 лет назад), поэтому все виды и разновидности сварки плавлением являются сравнитель­но новыми.
...
В расплавленной ванне различные загрязнения, бывшие на по­верхности металла (окислы, грязь и т. п.), имеют возможность всплыть на поверхность ванны и перейти в шлак, поэтому при свар­ке плавлением требования, предъявляемые к чистоте поверхности металла, могут быть меньше, чем при сварке давлением.
...
Процесс плавления металла и воздействие на ванну очень вы­сокой температуры источника нагрева вызывают резкое изменение химического состава, структуры и механических свойств металла сварного шва, по сравнению с основным металлом. Первоначальные свойства металла сварного соединения, сохраняющиеся при сварке давлением, в этом случае не сохраняются. Испаряются и выгорают составные части металла, поглощаются ванной газы из окружаю­щей атмосферы, в результате чего затвердевший металл ванны по­лучает совершенно иные состав и структуру. Изменение механиче­ских свойств часто проявляется в резком снижении пластичности металла.
...
Для устранения неблагоприятных последствий плавления ме­талла и воздействия на него высоких температур часто прибегают к улучшению металла шва, вводя в ванну различные присадки.
...
После открытия способов сварки плавлением в конце прошлого столетия особое внимание техников того времени привлекало то, что сварка плавлением выполнялась за одну операцию — нагрев; приложения же давления, т. е. операции осадки, не требовалось. Привычные старые способы сварки давлением требовали двух от­дельных операций — нагрева, а затем приложения давления в про­цессе осадки. Основное значение при этом справедливо приписыва­лось осадке.
...
Чтобы подчеркнуть главную отличительную особенность сварки плавлением, её назвали автогенной сваркой. Слово автогенная об­разовано из греческих корней авто и ген и может быть переведено как самовозникающая. В дальнейшем это слово в разговорной речи стало преимущественно применяться для обозначения лишь одного вида сварки плавле­нием, именно газовой сварки, и отсюда по­степенно образовал­ся своеобразный тех­нически безграмот­ный разговорный жаргоне выражения­ми вроде «он варит автогеном», «автоген­ная резка» и т. п. Поэтому в настоящее время термин «авто­генная сварка» не рекомендуется при­менять в технической литературе.
...
Приведённая на фиг. 1 классификация способов сварки недостаточно удобна для дальнейшего развития и деталировки. Для практических целей гораздо удобнее другая система классификации, в основу которой положен способ нагрева металла при сварке. Классификацию по
...
способу нагрева можно сильно детализировать, охватив все виды и разновидности сварки, имеющие промышленное значение, если вме­сте со способами нагрева при классификации принять во внимание и некоторые другие признаки.
...
Чтобы подчеркнуть главную отличительную особенность сварки плавлением, её назвали автогенной сваркой. Слово автогенная об­разовано из греческих корней авто и ген и может быть переведено как самовозникающая. В дальнейшем это слово в разговорной речи стало преимущественно применяться для обозначения лишь одного вида сварки плавле­нием, именно газовой сварки, и отсюда по­степенно образовал­ся своеобразный тех­нически безграмот­ный разговорный жаргоне выражения­ми вроде «он варит автогеном», «автоген­ная резка» и т. п. Поэтому в настоящее время термин «авто­генная сварка» не рекомендуется при­менять в технической литературе.
...
Приведённая на фиг. 1 классификация способов сварки недостаточно удобна для дальнейшего развития и деталировки. Для практических целей гораздо удобнее другая система классификации, в основу которой положен способ нагрева металла при сварке. Классификацию по
...
способу нагрева можно сильно детализировать, охватив все виды и разновидности сварки, имеющие промышленное значение, если вме­сте со способами нагрева при классификации принять во внимание и некоторые другие признаки.
...
энергии, используемой для нагрева металла в процессе сварки. Со­ответственно этому все виды сварки разбиваются на четыре группы:
...
Если в дальнейшем найдут применение другие виды энергии, например лучистая или световая, то могут быть соответственно вы­делены новые группы способов сварки.
...
В группе химических способов важнейшей будет реакция сжи­гания твёрдого, жидкого или газообразного горючего в воздухе или технически чистом кислороде. К группе химических способов может быть отнесена горновая сварка, когда нагрев места сварки осуще­ствляется в разного рода печах и горнах. Сюда же относится под­группа многочисленных способов и разновидностей газовой сварки, где нагрев производится сжиганием горючего газа в особых сва­рочных горелках. К группе химических способов принадлежит со всеми разновидностями термитная сварка, при которой источником тепла служит порошкообразная горячая смесь — термит, состоящая из частиц металла, например алюминия или магния, с большой те­плотой сгорания и окислов металла с меньшей теплотой сгорания, например железной окалины.
...
Использование электрической энергии для нагрева создало весь­ма обширную и разнообразную группу электрических способов сварки или электросварки, являющихся наиболее важным видом сварки металлов в современной промышленности.
...
Электрическая сварка разделяется на две большие подгруппы: I) дуговая электросварка, при которой нагрев производится элек­трическим дуговым разрядом, и 2) контактная электросварка, когда нагрев производится джоулевым теплом тока, протекающего по металлу.
...
Объём применения и промышленное значение отдельных спосо­бов сварки различны. Из химических способов наибольшее практи­ческое значение имеет газовая сварка, а из видов газовой сварки — ацегилено-кислородная, применяющаяся почти во всех отраслях промышленности. Горновая или кузнечная сварка, являющаяся древнейшим способом, известным с незапамятных времён, заме­няется в настоящее время во многих отраслях промышленности бо­лее производительными и совершенными способами сварки. Тер­митная сварка имеет сравнительно ограниченный круг применения. В нашей практике до недавнего времени этот метод применялся почти исключительно для сварки рельсовых стыков, преиму­щественно трамвайных. С появлением нового, магниевого термита появилась новая, довольно значительная область применения тер­митной сварки — соединение стальных проводов линий телеграфной и телефонной связи.
...
энергии, используемой для нагрева металла в процессе сварки. Со­ответственно этому все виды сварки разбиваются на четыре группы:
...
мышленности является электрическая дуговая сварка. Этот метол, основанный на расплавлении металла электрическим дуговым раз­рядом,
...
Электрическая контактная сварка, после дуговой и газовой, по своему промышленному значению является в настоящее время третьим способом сварки, быстро прогрессирующим и развиваю­щимся. Развитие контактной сварки, требующей значительных элек­трических мощностей, тесно связано с усилением электрификации промышленности и переходом на массовое производство, таи как этот метод сварки, по существу, является наиболее приспособлен­ным к массовому производству однотипных изделий. Процесс кон­тактной сварки значительно механизирован и легко поддаётся пол­ной автоматизации. Характерная особенность контактной сварки за­
...
Промышленное значение механической и холодной групп сварки пока ничтожно. Большое практическое значение имеет пайка. В дальнейшем, в соответствующих главах, приведена более деталь­ная классификация способов сварки.
...
По мнению автора, у нас до сих пор отсутствовала книга, осве­щающая в сжатой форме все основные вопросы сварочной техники. Необходимость в такой книге ощущается давно. Автор взял на себя труд создания этой книги, предназначив её для инженеров, техни­ков,
...
мышленности является электрическая дуговая сварка. Этот метол, основанный на расплавлении металла электрическим дуговым раз­рядом,
...
меняемого источника нагрева, необходимые материалы, машины, аппараты и вспомогательное оборудование. Далее излагается тех­нологический процесс, приводятся примеры промышленного приме­нения данного метода и даются основные технико-экономические показатели. Описание способов начинается с дуговой электросварки как метода, имеющего наибольшее практическое значение. Особен­ное внимание уделено автоматизации процесса дуговой электро­сварки. Далее достаточно детально рассматривается процесс газо­вой сварки, даётся описание применяемых материалов, необходи­мой аппаратуры и рассматривается новый метод газопрессовой сварки. Достаточно полно рассматривается контактна;! электросвар­ка, выделенная в самостоятельную главу. Прочие виды сварки (тер­митная, горновая, сварка токами высокой частоты, механическая, электролитическая и холодная сварка), имеющие сравнительно ограниченный объём применений, описаны в главе V «Второстепен­ные способы сварки».
...
Изложение преимущественно ведётся применительно к усло­виям сварки малоуглеродистой стали, на которой создалась и раз­вилась современная сварочная техника. В настоящее время сварка начинает всё более и более распространяться на другие виды ме­талла: спецстали, цветные металлы и т. д. Поэтому в книгу вве­дена отдельная глава «Особенности сварки специальных сортов ме­талла», где рассмотрены особенности сварки средне- и высокоугле­родистых, легированных сталей, наплавки твёрдых сплавов, сварки чугуна, важнейших цветных металлов.
...
В производстве сварных изделий важную роль играет контроль качества сварки, описанию которого посвящена отдельная глава. Вопросы пайки металлов освещены в специальной главе. Этот давно известный, но мало изученный технологический процесс тре­бует издания отдельной книги. Ввиду бедности специальной лите­ратуры по пайке металлов, в настоящей книге этому процессу по­священа отдельная глава.
...
В конце книги имеется специальная глава, посвященная элек­трической и кислородной огневой резке металлов. Эти процессы, технологически глубоко отличные от процессов сварки, обычно всё же включаются в сварочную литературу, как пользующиеся оборудованием, материалами и приёмами выполнения, весьма близ­кими к существующим в сварочной технике. Разделяя этот обще­принятый взгляд, автор включил в книгу описание процессов огне­вой резки металлов.
...
Существуют ещё некоторые процессы, близкие к сварке по приемам выполнения, применяемым материалам и аппаратуре, на­пример поверхностная термообработка и металлизация распыле­нием. Ввиду ограниченного объёма книги описание этих процессов в книгу не включено.
...
меняемого источника нагрева, необходимые материалы, машины, аппараты и вспомогательное оборудование. Далее излагается тех­нологический процесс, приводятся примеры промышленного приме­нения данного метода и даются основные технико-экономические показатели. Описание способов начинается с дуговой электросварки как метода, имеющего наибольшее практическое значение. Особен­ное внимание уделено автоматизации процесса дуговой электро­сварки. Далее достаточно детально рассматривается процесс газо­вой сварки, даётся описание применяемых материалов, необходи­мой аппаратуры и рассматривается новый метод газопрессовой сварки. Достаточно полно рассматривается контактна;! электросвар­ка, выделенная в самостоятельную главу. Прочие виды сварки (тер­митная, горновая, сварка токами высокой частоты, механическая, электролитическая и холодная сварка), имеющие сравнительно ограниченный объём применений, описаны в главе V «Второстепен­ные способы сварки».
...
Изложение преимущественно ведётся применительно к усло­виям сварки малоуглеродистой стали, на которой создалась и раз­вилась современная сварочная техника. В настоящее время сварка начинает всё более и более распространяться на другие виды ме­талла: спецстали, цветные металлы и т. д. Поэтому в книгу вве­дена отдельная глава «Особенности сварки специальных сортов ме­талла», где рассмотрены особенности сварки средне- и высокоугле­родистых, легированных сталей, наплавки твёрдых сплавов, сварки чугуна, важнейших цветных металлов.
...
В производстве сварных изделий важную роль играет контроль качества сварки, описанию которого посвящена отдельная глава. Вопросы пайки металлов освещены в специальной главе. Этот давно известный, но мало изученный технологический процесс тре­бует издания отдельной книги. Ввиду бедности специальной лите­ратуры по пайке металлов, в настоящей книге этому процессу по­священа отдельная глава.
...
В конце книги имеется специальная глава, посвященная элек­трической и кислородной огневой резке металлов. Эти процессы, технологически глубоко отличные от процессов сварки, обычно всё же включаются в сварочную литературу, как пользующиеся оборудованием, материалами и приёмами выполнения, весьма близ­кими к существующим в сварочной технике. Разделяя этот обще­принятый взгляд, автор включил в книгу описание процессов огне­вой резки металлов.
...
Существуют ещё некоторые процессы, близкие к сварке по приемам выполнения, применяемым материалам и аппаратуре, на­пример поверхностная термообработка и металлизация распыле­нием. Ввиду ограниченного объёма книги описание этих процессов в книгу не включено.
...
меняемого источника нагрева, необходимые материалы, машины, аппараты и вспомогательное оборудование. Далее излагается тех­нологический процесс, приводятся примеры промышленного приме­нения данного метода и даются основные технико-экономические показатели. Описание способов начинается с дуговой электросварки как метода, имеющего наибольшее практическое значение. Особен­ное внимание уделено автоматизации процесса дуговой электро­сварки. Далее достаточно детально рассматривается процесс газо­вой сварки, даётся описание применяемых материалов, необходи­мой аппаратуры и рассматривается новый метод газопрессовой сварки. Достаточно полно рассматривается контактна;! электросвар­ка, выделенная в самостоятельную главу. Прочие виды сварки (тер­митная, горновая, сварка токами высокой частоты, механическая, электролитическая и холодная сварка), имеющие сравнительно ограниченный объём применений, описаны в главе V «Второстепен­ные способы сварки».
...
Изложение преимущественно ведётся применительно к усло­виям сварки малоуглеродистой стали, на которой создалась и раз­вилась современная сварочная техника. В настоящее время сварка начинает всё более и более распространяться на другие виды ме­талла: спецстали, цветные металлы и т. д. Поэтому в книгу вве­дена отдельная глава «Особенности сварки специальных сортов ме­талла», где рассмотрены особенности сварки средне- и высокоугле­родистых, легированных сталей, наплавки твёрдых сплавов, сварки чугуна, важнейших цветных металлов.
...
В производстве сварных изделий важную роль играет контроль качества сварки, описанию которого посвящена отдельная глава. Вопросы пайки металлов освещены в специальной главе. Этот давно известный, но мало изученный технологический процесс тре­бует издания отдельной книги. Ввиду бедности специальной лите­ратуры по пайке металлов, в настоящей книге этому процессу по­священа отдельная глава.
...
Электрическая дуговая сварка в настоящее время является важ­нейшим промышленным видом сварки металлов и занимает первое место среди других способов сварки по числу действующих устано­вок, занятых рабочих, объёму и стоимости выпускаемой продукции.
...
Дуговая электросварка создана почти полностью трудами рус­ских и советских учёных и техников, которые сделали в этой об­ласти больше, чем учёные и техники любой другой страны. Само явление дугового разряда впервые открыл и исследовал в 1802 г. академик В. В. Петров (1761—1834), давший описание дугового разряда в классическом труде «Известие о гальвани-вольтовских опытах», изданном в 1803 г. Среди других явлений, в этой книге описано и плавление металлов дуговым разрядом.
...
Использование дугового разряда для сварки металлов впервые осуществил в 1882 г. русский инженер Н. Н. Бенардос (1842— 1905). Значительные усовершенствования в процесс дуговой элек­тросварки внёс инженер Н. Г. Славянов (1854—1897). В 1888 г. он закончил разработку способа дуговой сварки металлическим электродом, важнейшего способа современной промышленности. Электрическая дуговая сварка всегда выполняется как сварка пла­влением, источником тепла служит электрический дуговой разряд. Дуговая электросварка разделяется на многочисленные виды и раз­новидности, но лишь немногие из них имеют серьёзное промышлен­ное значение.
...
Классификацию способов дуговой сварки можно провести по различным признакам, наиболее существенным из которых является способ воздействия дуги на металл. Действие дуги может быть прямым (фиг. 3, а) или косвенным (фиг. 3,6). В первом случае ме­талл включён в сварочную цепь и является одним из электродов дугового разряда. Металл нагревается главным образом за счёт бомбардировки его поверхности электрически заряженными части­цами. Удельная мощность на нагреваемой поверхности в области электродного пятна весьма высока, нагрев чрезвычайно интенсивен. В этом случае наиболее ярко выявляются характерные особенности процесса дуговой электросварки.
...
Электрическая дуговая сварка в настоящее время является важ­нейшим промышленным видом сварки металлов и занимает первое место среди других способов сварки по числу действующих устано­вок, занятых рабочих, объёму и стоимости выпускаемой продукции.
...
При дуге косвенного действия основной металл не включён в сварочную цепь, не является электродом дуги и нагревается пре­имущественно за счёт теплопередачи от газов столба дуги и её из­
...
лучений. Удельная мощность на нагре­ваемой поверхности в десятки раз ниже, чем в дуге прямого действия. Характер­ные особенности ду­говой сварки выра­жены слабее, техно­логически способ при­ближается к газовой сварке.
...
Комбинированное действие дуги, объ­единяющее особенно­сти прямого и косвен­ного нагрева, может быть осуществлено,, например, по схе­ме, приведённой на фиг. 4. Электроды могут быть плавки­ми, быстро плавящи­мися (материал элек­трода в этом слу­чае принимает суще­ственное участие в; образовании наплав­ленного металла), могут быть и неплав­
...
троды, или же плавя­щимися медленно и не принимающими заметного участия в образо­вании наплавленного металла, например вольфрамовые электроды..
...
Для питания дуги может применяться как постоянный, так и пе­ременный ток. Последний может применяться одно- и многофазный, низкой и высокой частоты. Возможно применение усложнённых схем с одновременным использованием постоянного и переменного' токов, токов разных частот и т. Д.
...
Существенным технологическим признаком является способ за­щиты зоны сварки от окружающей среды и от воздействия окру­жающего атмосферного воздуха. Схема классификации способов; дуговой сварки по этому признаку показана на фиг. 5.
...
и закрытые или погружённые. В открытой дуге сварочная ваннэ может не иметь никакой защиты или может быть защищена слоем*, шлака или струёй защитного газа, вдуваемого в зону сварки,
...
например водорода, . аргона, азота и т. п. Применяется так­же и комбинированная защита шлаком и газом. Закрытая или погружённая дуга находит весь­ма важное промышленное при­менение в способе дуговой свар­ки под флюсом.
...
трического тока и методу защи­ты сварочной ванны в различ­ных сочетаниях образуют десятки разновидностей дуговой электро­сварки, более или менее существенно отличающихся по технологиче­
...
Дуговой разряд является одним из видов электрического раз­ряда в газах, вызываемого прохождением электрического тока че­рез газ. Формы электрических разрядов в газах весьма разнооб­разны; дуговой разряд является высшей, наиболее развитой формой стационарного газового разряда.
...
В нормальных условиях при низких температурах все газы яв­ляются совершенными непроводниками электрического тока — изо* ляторами. Газ может проводить электрический ток лишь в том случае, если в газе появляются электрически заряженные частицы— ионы.
...
Процесс образования заряженных частиц называется иониза­цией, а газ, в котором появились заряженные частицы и который, вследствие этого, получил способность проводить электрический ток, называется ионизированным. На ионизацию газа могут влиять раз­личные факторы. Особенно важно, что ионизацию газа можно про­изводить воздействием электрического тока, протекающего через газ. В этом случае сам проходящий через газ ток определяет сте­пень ионизации газа или его электропроводность. В таких условиях теряет практическое значение понятие об электрическом сопротив­лении газа, так как оно может иметь любую величину — от очень малых значений до бесконечно больших,— и при этом отсутствует определённая зависимость между напряжением, подведённым к га­зовому промежутку, и возникающим электрическим током. Поэтому, например, для дугового разряда не имеет смысла вопрос, какой ток будет в разряде при данном напряжении, так как ток может иметь самые различные значения, в зависимости от параметров питающей цепи.
...
Источниками заряженных частиц в газах могут служить сами молекулы газа, которые при подведении достаточных количеств энергии могут образовывать электрически заряженные частицы, т. е. ионизироваться. Такая ионизация может быть названа ионизацией в объёме, или объёмной ионизацией. Источником заряженных ча­стиц могут также служить твёрдые или жидкие тела, соприкасаю­щиеся с газовым объёмом, в котором происходит разряд. Особенно важна в этом отношении роль отрицательного электрода — катода, который часто служит мощным источником свободных электронов в разряде.
...
Дуговой разряд возникает в газе при достаточной силе тока в цепи. Возникший разряд концентрируется и стягивается опреде­лённым образом, отвечающим минимуму мощности для данной силы тока, чётко отграничивается от окружающей среды и проте­кает обычно при очень высоких плотностях тока.
...
На фиг. 8 схематически изображён дуговой разряд при атмос­ферном давлении, питаемый постоянным током. Между положи­тельным электродом — анодом и отрицательным — катодом располо­жена наиболее важная часть дугового разряда — положительный столб, или просто столб дугового разряда, имеющий обычно кониче-
...
Дуговой разряд является одним из видов электрического раз­ряда в газах, вызываемого прохождением электрического тока че­рез газ. Формы электрических разрядов в газах весьма разнооб­разны; дуговой разряд является высшей, наиболее развитой формой стационарного газового разряда.
...
В нормальных условиях при низких температурах все газы яв­ляются совершенными непроводниками электрического тока — изо* ляторами. Газ может проводить электрический ток лишь в том случае, если в газе появляются электрически заряженные частицы— ионы.
...
Процесс образования заряженных частиц называется иониза­цией, а газ, в котором появились заряженные частицы и который, вследствие этого, получил способность проводить электрический ток, называется ионизированным. На ионизацию газа могут влиять раз­личные факторы. Особенно важно, что ионизацию газа можно про­изводить воздействием электрического тока, протекающего через газ. В этом случае сам проходящий через газ ток определяет сте­пень ионизации газа или его электропроводность. В таких условиях теряет практическое значение понятие об электрическом сопротив­лении газа, так как оно может иметь любую величину — от очень малых значений до бесконечно больших,— и при этом отсутствует определённая зависимость между напряжением, подведённым к га­зовому промежутку, и возникающим электрическим током. Поэтому, например, для дугового разряда не имеет смысла вопрос, какой ток будет в разряде при данном напряжении, так как ток может иметь самые различные значения, в зависимости от параметров питающей цепи.
...
•скую или сферическую форму. Газ столба ослепительно ярко светит­ся и имеет очень высокую температуру, порядка 6000°. Столб окру­жён пламенем или ореолом дуги, имеющим значительные, размеры. Пламя образуется парами и газами, поступающими из столба дуги, взаимодействующими химически с окружающей атмосферой и по­степенно охлаждающимися по мере удаления от оси столба. Газ столба сильно ионизирован.
...
Основным фактором, вызывающим ионизацию, является высо­кая температура газа, поддерживаемая притоком энергии из питаю-, адей электрической цепи. В пламени, окружающем столб, темпера­
...
тура и степень ионизации быстро падают по мере удаления от оси столба. Ионизация идёт главным образом по уравнению: нейтральная газовая мо­лекула + энергия иониза­ции = положительный ион +свободный электрон.
...
Степень ионизации га­за столба очень высока; сильно ионизированный газ столба, часто назы­ваемый электронной плаз­мой, обладает многими
...
водности металлов. Осно­ваниями столба служат резко отграниченные области на поверх­ности электродов — электродные пятна. В дуге постоянного тока различают катодное пятно и анодное пятно. Плотность тока в пят­нах может достигать нескольких тысяч ампер на 1 см2. Электрод­ные пятна выделяются ослепительной яркостью, значительно пре­вышающей яркость столба и поверхности электрода за пределами пятна.
...
В тонком слое у поверхности пятен проходят важные процессы, связанные с образованием и нейтрализацией заряженных частиц, обусловленные переходом электрического тока из материала элек­трода в газовый промежуток и наоборот. Происходит преобразова­ние большого количества электрической энергии разряда в тепло­вую энергию, нагревающую и расплавляющую основной металл, что и производит сварку. Удельная мощность, освобождаемая раз­рядом на поверхности пятен, очень высока и может достигать де­сятков киловатт на 1 см2.
...
Катод разряда эмиттирует в объём положительного столба большое количество свободных электронов. Освобождение или эмиссия электронов на катоде может вызываться нагревом катода, причём плотность эмиссионного тока быстро растёт с повышением
...
температуры катода и для материалов катода, имеющих высокие-температуры плавления и кипения (уголь, вольфрам), электронная эмиссия нагретого катода, или термоэлектронная эмиссия, может до. стИгать очень высоких значений. Для железных и медных катодов-термоэлектронная эмиссия имеет меньшее значение, а для катодов-из цинка, ртути и т. п. термоэлектронной эмиссией можно прене­брегать. В последнем случае решающее значение получает эмиссия холодного катода или автоэлектронная эмиссия, создаваемая по­явлением электрического поля очень высокой напряжённости, по­рядка 106 в/см и выше, в тонком слое у поверхности катода. Дру­гие факторы, вызывающие электронную эмиссию на катоде, в условиях сварочной дуги имеют второстепенное значение и в на­стоящей книге не рассматриваются.
...
Электронная эмиссия поглощает энергию и охлаждает катод. Подводит энергию к катоду и нагревает его главным образом* бомбардировка положительными ионами, поступающими на поверх­ность катода из столба дуги. Общий баланс энергии на катоде-положителен, и в конечном счёте катод получает значительное коли­чество энергии, нагревающей, плавящей и испаряющей материал А
...
Положительный электрод или анод дугового разряда бомбарди­руется электронами, поступающими из столба дуги. Электрон, падающий на анод, проникает в его объём и прекращает своё свободное существование, на поверхности анода электрон отдаёт потенциальную энергию, отвечающую работе выхода анодной по­верхности, и кинетическую энергию, приобретенную в области анод-№го падения. Процесс электронной бомбардировки сообщает аноду значительные количества энергии и интенсивно его разогревает.
...
Общее количество освобождающейся энергии на аноде обычно-больше, чем на катоде, но возможно, и иногда наблюдается в сва­рочных дугах, и обратное соотношение.
...
Наивысшая температура наблюдается в осевой части столба дуги, в нормальной сварочной дуге максимальная температура до­стигает 6000°. На поверхностях электродов в области электродных пятен температура обычно близка к температуре кипения материала электродов. Напряжение дуги, т. fc. напряжение между концами её электродов, является сложной функцией длины дуги и силы токд/ в ней, а также существенно зависит от материала и размеров элек­тродов, состава и давления газа и т. д. Опытная зависимость на­пряжения дуги от тока и её длины может быть выражена кривыми, имеющими форму, показанную на фиг. 9, а.
...
температуры катода и для материалов катода, имеющих высокие-температуры плавления и кипения (уголь, вольфрам), электронная эмиссия нагретого катода, или термоэлектронная эмиссия, может до. стИгать очень высоких значений. Для железных и медных катодов-термоэлектронная эмиссия имеет меньшее значение, а для катодов-из цинка, ртути и т. п. термоэлектронной эмиссией можно прене­брегать. В последнем случае решающее значение получает эмиссия холодного катода или автоэлектронная эмиссия, создаваемая по­явлением электрического поля очень высокой напряжённости, по­рядка 106 в/см и выше, в тонком слое у поверхности катода. Дру­гие факторы, вызывающие электронную эмиссию на катоде, в условиях сварочной дуги имеют второстепенное значение и в на­стоящей книге не рассматриваются.
...
Электронная эмиссия поглощает энергию и охлаждает катод. Подводит энергию к катоду и нагревает его главным образом* бомбардировка положительными ионами, поступающими на поверх­ность катода из столба дуги. Общий баланс энергии на катоде-положителен, и в конечном счёте катод получает значительное коли­чество энергии, нагревающей, плавящей и испаряющей материал А
...
Положительный электрод или анод дугового разряда бомбарди­руется электронами, поступающими из столба дуги. Электрон, падающий на анод, проникает в его объём и прекращает своё свободное существование, на поверхности анода электрон отдаёт потенциальную энергию, отвечающую работе выхода анодной по­верхности, и кинетическую энергию, приобретенную в области анод-№го падения. Процесс электронной бомбардировки сообщает аноду значительные количества энергии и интенсивно его разогревает.
...
Общее количество освобождающейся энергии на аноде обычно-больше, чем на катоде, но возможно, и иногда наблюдается в сва­рочных дугах, и обратное соотношение.
...
Наивысшая температура наблюдается в осевой части столба дуги, в нормальной сварочной дуге максимальная температура до­стигает 6000°. На поверхностях электродов в области электродных пятен температура обычно близка к температуре кипения материала электродов. Напряжение дуги, т. fc. напряжение между концами её электродов, является сложной функцией длины дуги и силы токд/ в ней, а также существенно зависит от материала и размеров элек­тродов, состава и давления газа и т. д. Опытная зависимость на­пряжения дуги от тока и её длины может быть выражена кривыми, имеющими форму, показанную на фиг. 9, а.
...
Подобные кривые называются характеристиками дуги, причём они относятся к установившемуся стационарному состоянию дуги, почему и называются статическими характеристиками.
...
Как видно из диаграммы, напря­жение дуги зависит от силы тока в ней лишь при малых токах до 30— 40 а, для больших же токов, кото­рыми обычно пользуется сварочная техника, можно принять, что напря­жение дуги не зависит от тока. Фи­зически это можно объяснить тем, что площади сечения столба дуги и электродных пятен изменяются про­порционально току, поэтому плот­ность тока и падение напряжения во всех частях дугового разряда со­храняются постоянными.
...
Таким образом, напряжение сварочной дуги длиной 4 мм при стальном электроде с тонкой обмазкой, независимо от применяемой силы тока, будет
...
Для питания сварочной дуги применяются специальные источ­ники тока, отвечающие определённым техническим требованиям. Для оценки источников тока важное значение имеет так называе­мая внешняя характеристика, выражающая зависимость напряже­ния на зажимах источника тока от нагрузки, т. е. от силы тока, отдаваемой источником U = f (/). Эта зависимость обычно выра­
...
жается графически. Источники тока для обычных целей, например питания освеще­ния, электродвигателей и т. д. имеют внеш­нюю характеристику, более или менее при­ближающуюся к прямой, параллельной оси абсцисс, по которой откладываются токи (фиг. 10, а).
...
Такая форма внешней характеристики выбирается потому, что обычные потреби­тели тока ■—• лампы накаливания, электро­двигатели, требуют для нормальной работы постоянства напряжения питающей сети, не­зависимо от изменений нагрузки. Другие требования к источнику тока предъявля­ются при горении сварочной дуги. При по­стоянном напряжении питающего источника тока загоревшаяся дуга будет непрерывно разрастаться, сила тока в ней будет неогра­ниченно увеличиваться, пока не произойдёт
...
одновременно может лишь точка пересечения характеристик, т. е. точка А. Характеристика дуги 2 относится к определённой длине дуги L = const. Если длина дуги будет меняться, например, вслед­ствие обгорания электрода, то будет меняться и режим дуги, как показано на фиг. 12, где длинам дуги L, L\ и L2 отвечают режимы дуги U,
...
грамме точками Л, А\ и А2. Режим дуги постоянной длины L = const можно менять, изменяя внешнюю характеристику источ­ника тока (фиг. 13), к чему и сводится регулирование источников сварочного тока.
...
Процесс дуговой электросварки тре­бует возможно большего постоянства уста­новленного сварочного тока. Отклонения от нормы при колебаниях длины дуги и
...
1КЗ<Л,51Р, Из диаграммы фиг. 12 видно, что колебания тока при изменениях длины дуги будут тем меньше, чем круче внешняя ха­рактеристика источника тока. Таким образом, для питания свароч­ной дуги более всего подходит источник тока с круто падающей внешней характеристикой, что можно признать основным и главным
...
требованием к источнику сварочного тока. Источник тока должен обеспечивать достаточную устойчивость дуги, что зависит от его динамических свойств, для которых пока ещё не установлено вполне определённых технических требований.
...
Для обычных сварочных установок из соображений безопасности максимальное напряжение источника не должно превосходить 90 в для переменного и 100 в для постоянного тока. Источник свароч­ного тока должен иметь удобную и достаточную регулировку — плавную или ступенчатую с достаточным числом ступеней. Кроме
...
Сварочная дуга может питаться как постоянным, так и пере­менным током. Дуговая электросварка возникла в конце прошлого столетия, когда техника получения переменного тока находилась ещё в младенческом состоянии и практически для питания дуги были доступны лишь машины постоянного тока. По инерции долгое время считалось, что качественная сварка может быть выполнена лишь дугой постоянного тока и что переменный ток для целей сварки является лишь неполноценным заменителем — суррогатом постоянного тока. Эта ошибочная точка зрения впервые была опро­вергнута в Советском Союзе. Многочисленные советские заводы, ла­боратории и отдельные исследователи уже в 1930 г. неопровержимо доказали, что для большинства практически важных случаев пере­менный ток рациональнее постоянного тока для питания сварочной дуги. В западно-европейских странах и США недооценка важности использования переменного тока для дуговой сварки продержалась до начала второй мировой войны, и лишь в настоящее время в этих странах переменный ток получил широкое применение для свароч­ных целей, на 15 лет позже, чем в Советском Союзе.
...
Современные заводы, как правило, снабжаются переменным трёхфазным током. Поэтому представляется естественным произ­водить сварку непосредственно переменным током, не преобразуя его предварительно в постоянный ток. Против переменного тока в дуге выдвигались следующие основные возражения: мгновенные значения переменного тока периодически проходят через нуль 100 раз в секунду, поэтому дуга переменного тока будет недоста­точно устойчива. В дуге постоянного тока можно менять распреде­ление тепла, меняя полярность; при переменном токе эта возмож­ность теряется.
...
Многолетний опыт показал, что при современных электродах с хорошей обмазкой устойчивость дуги вполне достаточна как при постоянном, так и при переменном токах. Разница в устойчивости дуги для постоянного и переменного токов становится почти не­ощутимой и возможный некоторый недостаток устойчивости дуги переменного тока может быть всегда скомпенсирован, например, за счёт некоторого повышения напряжения холостого хода свароч­ного трансформатора. Что касается распределения тепла между электродами, то опыт показывает, что для большинства случаев распределение тепла в сварочной дуге переменного тока вполне удовлетворяет требованиям сварочной техники и даёт возможность получить безупречные результаты сварки.
...
В свою очередь, переменный ток имеет некоторые специфические преимущества перед постоянным током, например, можно отметить практически полное отсутствие магнитного дутья при сварке на пе­ременном токе, в то время как при постоянном токе магнитное дутьё часто заметно мешает работе.
...
Сварочная дуга может питаться как постоянным, так и пере­менным током. Дуговая электросварка возникла в конце прошлого столетия, когда техника получения переменного тока находилась ещё в младенческом состоянии и практически для питания дуги были доступны лишь машины постоянного тока. По инерции долгое время считалось, что качественная сварка может быть выполнена лишь дугой постоянного тока и что переменный ток для целей сварки является лишь неполноценным заменителем — суррогатом постоянного тока. Эта ошибочная точка зрения впервые была опро­вергнута в Советском Союзе. Многочисленные советские заводы, ла­боратории и отдельные исследователи уже в 1930 г. неопровержимо доказали, что для большинства практически важных случаев пере­менный ток рациональнее постоянного тока для питания сварочной дуги. В западно-европейских странах и США недооценка важности использования переменного тока для дуговой сварки продержалась до начала второй мировой войны, и лишь в настоящее время в этих странах переменный ток получил широкое применение для свароч­ных целей, на 15 лет позже, чем в Советском Союзе.
...
Современные заводы, как правило, снабжаются переменным трёхфазным током. Поэтому представляется естественным произ­водить сварку непосредственно переменным током, не преобразуя его предварительно в постоянный ток. Против переменного тока в дуге выдвигались следующие основные возражения: мгновенные значения переменного тока периодически проходят через нуль 100 раз в секунду, поэтому дуга переменного тока будет недоста­точно устойчива. В дуге постоянного тока можно менять распреде­ление тепла, меняя полярность; при переменном токе эта возмож­ность теряется.
...
Многолетний опыт показал, что при современных электродах с хорошей обмазкой устойчивость дуги вполне достаточна как при постоянном, так и при переменном токах. Разница в устойчивости дуги для постоянного и переменного токов становится почти не­ощутимой и возможный некоторый недостаток устойчивости дуги переменного тока может быть всегда скомпенсирован, например, за счёт некоторого повышения напряжения холостого хода свароч­ного трансформатора. Что касается распределения тепла между электродами, то опыт показывает, что для большинства случаев распределение тепла в сварочной дуге переменного тока вполне удовлетворяет требованиям сварочной техники и даёт возможность получить безупречные результаты сварки.
...
В свою очередь, переменный ток имеет некоторые специфические преимущества перед постоянным током, например, можно отметить практически полное отсутствие магнитного дутья при сварке на пе­ременном токе, в то время как при постоянном токе магнитное дутьё часто заметно мешает работе.
...
Сварочные трансформаторы просты по устройству, дёшевы, почти не требуют обслуживания и занимают малые площади. Они портативны, обладают малыми размерами и весом, имеют высокий к, п. д., а отсюда и незначительный расход электроэнергии, почти )В
...
Для получения необходимой падающей характеристики на элек­тродах дуги, необходимо' включить последовательно с дугой в сва­рочную цепь достаточное сопротивление. По экономическим сооб­ражениям это сопротивление должно быть по возможности чисто индуктивным с минимальной активной составляющей. Таким об­
...
разом, задача получения необ­ходимой падающей характери­стики сводится к увеличению индуктивного сопротивления в цепи трансформатора. Лучшие результаты получаются при увеличении индуктивности вто­ричной цепи трансформатора, что и применяется на практике.
...
Увеличение индуктивности вторичной цепи трансформато­ра может быть получено вклю­чением последовательно с ду­той индуктивного сопротивле­ния дроссельной катушки, кон­структивно отдельной от транс­форматора. В разновидности .системы дроссельная катушка может быть объединена кон­структивно в одно целое с трансформатором. . Соответ­ствующим конструированием трансформатора индуктивность вторичной цепи трансформато­
...
отдельной дроссельной катушке отпадает, и необходимая падающая характеристика получается за счёт индуктивности самого трансформатора. Таким образом, полу­чается три следующие основные системы сварочных трансформаторов:
...
3) с увеличенной индуктивностью без дроссельной катушки. Все эти три вида трансформаторов, принципиальные схемы ко­торых изображены на фиг. 14, находят практическое применение
...
Сварочные трансформаторы просты по устройству, дёшевы, почти не требуют обслуживания и занимают малые площади. Они портативны, обладают малыми размерами и весом, имеют высокий к, п. д., а отсюда и незначительный расход электроэнергии, почти )В
...
в нашей промышленности. Видоизменения основных схем и объеди­нение элементов отдельных схем образуют громадное количество» возможных систем и конструкций сварочных трансформаторов.
...
Комплектный сварочный аппарат состоит из трансформатора СТЭ и дроссельной катушки или регулятора РСТЭ, включаемого во вторичную цепь последовательно с дугой. Магни-топровод дроссельной катушки сделан
...
структивное выполнение с габаритными размерами — на фиг. 17. Подвижной сердечник магнитопровода мо­жет перемещаться вращением рукоятки регулятора. Перемещение подвижного сердечника меняет воздушный зазор магнитопровода й тем самым индуктивное сопротивление дросселя, а следовательно, и сварочный ток, так как меняется характеристика, отнесённая! к электродам дуги. Величина воздушного зазора и приблизителъ-
...
в нашей промышленности. Видоизменения основных схем и объеди­нение элементов отдельных схем образуют громадное количество» возможных систем и конструкций сварочных трансформаторов.
...
ная величина сварочного тока показывается указателем, скреплён­ным с подвижной частью магнитопровода, на шкале, укреплённой сбоку кожуха дросселя. Сварочный ток изменяется в том же на­правлении, что и воздушный зазор магнитопровода дроссельной катушки. В первом приближении можно принять, что сварочный ток изменяется прямо пропорционально величине воздушного зазора.
...
Трансформаторы СТЭ выпускаются нескольких типов, отличаю­щихся лишь мощностью. Основные технические данные этих транс­форматоров приведены в табл. 1. Небольшие вес и габаритные-
...
Технические данные сварочных трансформаторов СТЭ
...
гразмеры делают сварочные трансформаторы весьма портативными. Для удобства перемещения трансформатор и дроссель поставлены на ролики и снабжены ручками.
...
Вторичное напряжение трансформаторов для ручной дуговой сварки с отдельной дроссельной катушкой, выпускаемых нашей •промышленностью, принято 60—65 в. Повышение вторичного на­пряжения сварочного трансформатора облегчает зажигание дуги и повышает её устойчивость. С другой стороны, увеличение вторич­ного напряжения повышает размеры, вес и стоимость трансформа­тора и дроссельной катушки и увеличивает опасность поражения свар­щика током. Уменьшение напряжения приводит к уменьшению раз­меров, веса и стоимости оборудования и снижает опасность пораже­ния током, но вместе с тем ухудшает зажигание дуги и делает её ме­нее устойчивой. Напряжение 60—65 в, выбранное на основании мно­голетней практики, является приемлемым для большинства случаев.
...
Дуговая сварка, в особенности ручная, создаёт прерывистую нагрузку для источника тока; за горением дуги следуют перерывы на смену электродов, зачистку швов и т. д. Режимом нагрузки определяется максимальный ток, который может быть получен без
...
перегрева обмоток источни­ка. Режим определяется ко­эффициентом ПВ — повтор­ной работы, представляющим собой отношение рабочего периода к продолжитель­ности полного цикла работы, которая не должна превы­шать 5 мин. ПВ 100% озна­чает горение дуги без пере­рывов. ПВ 60% показывает, что в 5-минутном цикле дуга
...
Примером сварочных трансформаторов, конструктивно объеди­нённых в одно целое с дроссельной катушкой, могут служить транс­форматоры СТН, предложенные академиком В. П. Никитиным ещё в 1925 г. и получившие широкое распространение после войны, когда в них был внесён ряд конструктивных изменений и улучшений. Пер­воначальная схема трансформатора СТН показана на фиг. 18.
...
На фиг. 19 показан трансформатор типа СТН-700 в современном исполнении завода «Электрик», а на фиг. 20 приведена его электри­ческая схема. Трансформатор имеет вторичное напряжение холо--стого хода 60 в. Сварочный ток может регулироваться в пределах от 200 до 900 а. Максимально допустимый сварочный ток 540 а при ПВ 100% и 700 а для ПВ 60%. Вес трансформатора 380 кг. Регу­лирование сварочного тока производится перемещением подвиж­ного сердечника в дроссельной обмотке посредством рукоятки, ана­логично трансформаторам СТЭ.
...
гразмеры делают сварочные трансформаторы весьма портативными. Для удобства перемещения трансформатор и дроссель поставлены на ролики и снабжены ручками.
...
Вторичное напряжение трансформаторов для ручной дуговой сварки с отдельной дроссельной катушкой, выпускаемых нашей •промышленностью, принято 60—65 в. Повышение вторичного на­пряжения сварочного трансформатора облегчает зажигание дуги и повышает её устойчивость. С другой стороны, увеличение вторич­ного напряжения повышает размеры, вес и стоимость трансформа­тора и дроссельной катушки и увеличивает опасность поражения свар­щика током. Уменьшение напряжения приводит к уменьшению раз­меров, веса и стоимости оборудования и снижает опасность пораже­ния током, но вместе с тем ухудшает зажигание дуги и делает её ме­нее устойчивой. Напряжение 60—65 в, выбранное на основании мно­голетней практики, является приемлемым для большинства случаев.
...
Дуговая сварка, в особенности ручная, создаёт прерывистую нагрузку для источника тока; за горением дуги следуют перерывы на смену электродов, зачистку швов и т. д. Режимом нагрузки определяется максимальный ток, который может быть получен без
...
перегрева обмоток источни­ка. Режим определяется ко­эффициентом ПВ — повтор­ной работы, представляющим собой отношение рабочего периода к продолжитель­ности полного цикла работы, которая не должна превы­шать 5 мин. ПВ 100% озна­чает горение дуги без пере­рывов. ПВ 60% показывает, что в 5-минутном цикле дуга
...
В настоящее время разработана целая серия трансформаторов СТН на максимальные токи от 500 до 2000 а для ручной и автома­тической сварки. Мощные трансформаторы для автоматической
...
сварки имеют электромоторный привод перемещения сердечника. Управление электромотором может быть сделано дистанционным и вынесено к месту сварки на значительное расстояние от трансфор­
...
вершенными и эко­номичными однопо-еговыми сварочными тр а н с ф о рматорами являются трансфор­маторы без дроссель­ной катушки с уве­личенным внутрен­ним магнитным рас­сеянием. Примером
...
рочные трансформа­торы, впервые раз­работанные С. Т. Назаровым. Повышенное индуктивное сопротив­ление в цепи трансформатора достигается введением пакета рас­сеяния, набранного из листового железа, между первичной и вто­ричной обмотками трансформатора, расположенными на различных стержнях. Передвижение пакета производится плавно с помощью червячного винта с приводным маховичком и позволяет регулиро-
...
В настоящее время разработана целая серия трансформаторов СТН на максимальные токи от 500 до 2000 а для ручной и автома­тической сварки. Мощные трансформаторы для автоматической
...
сварки имеют электромоторный привод перемещения сердечника. Управление электромотором может быть сделано дистанционным и вынесено к месту сварки на значительное расстояние от трансфор­
...
вершенными и эко­номичными однопо-еговыми сварочными тр а н с ф о рматорами являются трансфор­маторы без дроссель­ной катушки с уве­личенным внутрен­ним магнитным рас­сеянием. Примером
...
вать сварочный ток в широких пределах с большой точностью. От­сутствие дроссельной катушки обеспечивает минимальные размеры и вес трансформатора и даёт значительную экономию в расходе материалов, железа и меди на изготовление трансформатора.
...
Схема устройства транс­форматора показана на фиг. 21. Трансформатор изготов­ляется двух типов, габарит­ные размеры которых даны на фиг. 22. Меньший тип СТ-150 или «Комсомолец» имеет максимально допусти­мый сварочный ток 150 а при ПВ 60%, больший тип СТ-480—480 а при ПВ 60%. Фиг. 21. Схема трансформатора системы
...
рации. В дальнейшем эти трансформаторы при участии автора их были конструктивно дора­ботаны и усовершенствованы секцией электросварки Академии наук СССР под руководством акад. В. П. Никитина и выпускаются за­водами промышленности, как тип СТАН.
...
Существенным недостатком сварочных трансформаторов яв­ляется низкий коэффициент мощности cos р. Этот недостаток вызы­вается самым принципом устройства сварочного трансформатора,
...
Столь низкий коэффициент мощности весьма нежелателен для электростанций, производящих электроэнергию. Нормальным значе­нием считается cos 9
...
Коэффициент мощности может быть улучшен включением в сеть, питающую сварочные трансформаторы, ёмкостной нагрузки с опережающим cos 9
...
Зажигание сварочной дуги может быть облегчено и устойчи­вость горения её повышена посредством наложения на дуговой промежуток вспомогательного переменного тока повышенного напря­жения, высокой частоты и небольшой мощности. Повышенное на­пряжение пробивает газовый промежуток при отсутствии или ослаб­лении основного сварочного тока и охлаждении и деионизации газа между электродами. Искровой разряд при пробое газа создаёт канал с достаточно высокой степенью ионизации и электропровод­ностью и открывает путь прохождению сварочного тока. Высокая частота вспомогательного зажигающего тока выбирается для устра­нения физиологического воздействия тока на организм сварщика. Ток высокой (радио) частоты, примерно 50 тысяч герц и выше, вследствие поверхностного эффекта проходит по тонкому наруж­ному слою кожных покровов человеческого тела, не задевая нерв­ных окончаний. Мощность вспомогательного тока приходится огра­ничивать несколькими десятками ватт, так как тепловое действие тока остаётся и при высокой частоте, и ток значительной мощности может причинять тяжёлые ожоги сварщику, разрушать изоляцию при замыканиях и т. п. Одновременное наложение на дуговой про­межуток параллельно действующих основного сварочного тока низ­кой частоты и вспомогательного зажигающего тока высокой часто­ты может быть осуществлено за счёт зависимости индуктивного и ёмкостного сопротивлений от частоты тока.
...
Индуктивное сопротивление прямо пропорционально, а ёмкост­ное обратно пропорционально частоте тока. Поэтому можно осу­ществить одновременное параллельное питание дуги сварочным то­ком низкой частоты, подаваемым от сварочного трансформатора Тр
...
казано на принципиаль­ной схеме (фиг. 24). Источником вспомогатель­ного тока в схемах, подоб­ных схеме на фиг. 24, слу­жат обычно небольшие искровые генераторы, по­лучившие в сварочной тех­нике название осциллято­ров.
...
ки небольшие портатив­ные осцилляторы, дающие вспомогательный ток за­жигания небольшой мощ­ности напряжением не­сколько тысяч вольт и ча­стотой в несколько сот тысяч герц (радиочасто­ты). Принципиальная схе­
...
Вес обычного осциллятора около 20 кг, потребляемая мощность* 0,2—0,3 кет, частота генерируемого тока — несколько сотен тысяч герц.
...
Осциллятор значительно облегчает зажигание сварочной дуги и повышает её устойчивость. Несколько лет тому назад, когда сред­нее качество электродов было ещё сравнительно низким, осцилля­торы довольно широко применялись в нашей промышленности сов­местно со сварочными трансформаторами. В настоящее время,, когда среднее качество электродов повысилось и они в большин­стве случаев обеспечивают достаточную устойчивость дуги, приме­нение осцилляторов сильно сократилось. Это объясняется также усложнением схемы при осцилляторах, наличием в осцилляторе-разрядника, требующего квалифицированного ухода, необходимо­стью проводов с повышенной прочностью изоляции на пути высоко­частотного тока; кроме того, осцилляторы создают помехи радио­приёму.
...
До настоящего времени сварка дугой постоянного тока сохра­нила серьёзное практическое значение. В Советском Союзе пример­но 75% постов дуговой сварки питается переменным током, а 25% —• постоянным током. Постоянный ток почти незаменим при сварке угольной дугой, сварке тонкого металла толщиной до 1 мм,. сварке цветных металлов, наплавке некоторых твёрдых сплавов..
...
Сварка на постоянном токе обыч­но экономически выгоднее при работе в полевых условиях, где отсутствуют электрические стан­ции или силовые сети, например, при сооружении нефте- и газопро­водов, строительных работах, ра­ботах на железнодорожных пу­тях, восстановительных работах и т. п.
...
включённый последовательно с дугой и называемый балластным' или регулировочным реостатом. При разомкнутой цепи и отсутствии1 дуги напряжение на электродах дуги равно полному напряжению» сети U.
...
При коротком замыкании, когда электродный стержень касается изделия, можно считать, что потеря напряжения на балластном реостате (пренебрегая потерями напряжения в подводящих проводах и электродах) равняется напряжению сети ЛсУ= IKF$ = U.
...
Регулирование сварочного тока производится изменением сопро­тивления реостата. Величина сварочного тока может быть вычи­слена следующим образом:
...
Рассмотренная система при подходящих параметрах генератора •обеспечивает вполне устойчивое горение дуги и безотказное её за­жигание. К недостаткам системы нужно отнести низкий к. п. д. и повышенную опасность поражения током,. Коэффициент полез­ного действия системы может быть выражен приближённо сле­дующим образом:
...
стандартных генераторов постоянного тока являются низкий к. п. д. и повышенная опасность поражения электрическим током. Если же взять нестандартное пониженное напряжение генератора, то можно свести к минимуму опасность поражения электрическим током и получить более удовлетворительный к. п. д. Схема подобной уста­новки показана на фиг. 27.
...
К питающей силовой сети 3-фазного тока присоединяется спе­циальный мотор-генераторный агрегат. Агрегат состоит из стандарт­ного мотора 3-фазного тока и непосредственно с ним соединённого
...
руюгцей падение напряжения при увеличении нагрузки и обеспе­чивающей постоянство напряжения на зажимах генератора при изменениях нагрузки. От генератора делается проводка достаточ­
...
ного сечения по сварочному цеху и к этой вспомогательной сети постоянного тока по­ниженного напряжения присоединяются от­дельные сварочные посты через балластные реостаты.
...
Для многопостовых систем обычно при­нимают напряжение постоянного тока 60 в, которое обеспечивает безотказное зажигание дуги, достаточно устойчивое её горение, по­чти полную безопасность от поражения элек­трическим током при работе в нормальных условиях и даёт приемлемый к. п. д.
...
ния от 3 до 20 сварочных постов. Нормаль­ные балластные реостаты выпускаются промышленностью на ток до 250 а. Для больших токов можно соединять реостаты параллель­но. Для возможности регулирования сварочного тока реостаты сек­ционируются и концы секций выводятся к переключающим ру­бильникам. На фиг. 28 показан балластный реостат для мно­гопостовой системы, выпускаемый нашей промышленностью. Общий к. п. д. многопостовой системы при достаточно пол­ной загрузке и напряжении генератора 60 в можно принять, около 25%.
...
Многопостовая система применима при достаточном количестве одновременно работающих и регулярно загруженных сварочных постов, расположенных на небольшой площади. В подобном случае
...
многопостовая система имеет следующие преимущества. Умень­шается стоимость оборудования и занимаемая им площадь, сокра­щаются расходы по обслуживанию и ремонту оборудования по сравнению с однопостовой системой.
...
Главным недостатком многопостовой системы является низкий к. п. д. и обусловленный этим повышенный расход электроэнергии. В среднем можно принять, что многопостовая система расходует 10—11 квт-час на каждый килограмм наплавленного металла при ручной сварке. Многопосговые агрегаты могут быть рациональны при наличии дешёвой электроэнергии. В Советском Союзе примене­ние многопостовых агрегатов в промышленности незначительно. Для наших условий в большинстве случаев при сварке дугой постоян­ного тока целесообразнее однопостовые агрегаты.
...
Однопостовой сварочный генератор, т. е. сконструированный для питания одного сварочного поста или одной сварочной дуги, дол­жен иметь круто падающую характеристику (фиг. 29). Таким обра­зом, однопостовой сварочный генератор не поддерживает
...
постоянного напряжения на своих зажимах, которое бы­стро меняется вместе с изме­нением нагрузки, падая почти до нуля при коротком замы­кании цепи, когда электрод касается изделия. Поэтому однопостовые генераторы ча­сто называются генератора­ми переменного напряжения. Сила тока такого генератора остаётся более или менее постоянной за время горения дуги.
...
пряжение на зажимах гене­ратора равно его электродвижущей силе за вычетом падения напряжения во внутренней цепи. Для уменьшения потерь и повыше­ния к. п. д. внутреннее сопротивление генератора, обмоток его яко­ря, щёток и щёточных контактов делается возможно малым и по­тому вызывает незначительную потерю напряжения порядка не­скольких вольт при полной нагрузке. Поэтому для значительного-изменения напряжения генератора с изменением нагрузки необхо­димо соответственно менять его электродвижущую силу. Электро-
...
В этой формуле переменными величинами являются п — число оборотов якоря генератора и Ф — магнитный поток, пронизываю­щий якорь генератора. Таким образом, для изменения электро­движущей силы генератора нужно менять число оборотов якоря я или магнитный поток Ф, пронизывающий обмотку якоря генератора.
...
тически при постоянном числе обо­ротов. Таким образом, остаётся единственная возможность изме­нения электродвижущей силы: со­ответственно изменять магнитный поток, пронизывающий обмотку якоря генератора. Изменение ма­гнитного потока, пронизывающего якорь, может достигаться измене­нием величины общего потока ге­нератора или его направления.
...
Существует два основных спо­соба воздействия на магнитный поток генератора: 1) применение размагничивающих обмоток на по­люсах генератора; 2) использова­
...
ние размагничивающей обмотки. В этом случае получается генера­тор с так называемым дифференциальным возбуждением. Схема про­стейшего генератора с дифференциальным возбуждением показана на фиг. 30.
...
На каждом полюсе генератора имеется две обмотки: одна из них основная, питается от-постороннего источника постоянного тока и называется обмоткой независимого возбуждения. Вторая обмотка включена последовательно с обмоткой якоря и сварочной дугой и называется последовательной или сериесной обмоткой самовозбуж­дения. Последовательная обмотка создаёт магнитодвижущую силу, противоположную магнитодвижущей силе обмотки независимого возбуждения, т. е. последовательная обмотка ослабляет общий маг­нитный поток, размагничивает генератор с увеличением нагрузки и может быть названа противокомпаундной. Разберём действие гене­ратора с дифференциальным возбуждением, показанного на схеме фиг. 30. При холостом ходе последовательная обмотка бездействует, в системе имеется максимальная магнитодвижущая сила, отвечаю-
...
С увеличением нагрузки вычитаемые ампер-витки последова­тельной обмотки растут, а результирующие ампер-витки генератора уменьшаются. При замыкании сварочной цепи прикосновением электрода к изделию ампер-витки последовательной обмотки на­столько возрастают, что в генераторе остаются лишь незначитель­ные ампер-витки, необходимые для поддержания тока короткого замыкания в системе. Приближённо можно принять, не учитывая реакции якоря, что при коротком замыкании ампер-витки обмотки независимого возбуждения и последовательной обмотки равны по абсолютной величине и противоположны по знаку:
...
Следовательно, ток короткого замыкания приблизительно про­порционален току независимого возбуждения и для изменения тока короткого замыкания, а следовательно, и сварочного тока, необхо­димо соответственно изменять ток независимого возбуждения, что осуществляется соответствующим реостатом, или так называемым магнитным регулятором в цепи возбуждения.
...
Генераторы с дифференциальным возбуждением подвергались различным изменениям и усовершенствованиям. В Советском Союзе сварочные генераторы с дифференциальным возбуждением под на­званием СМ производились до конца 1932 г., когда наша промыш­ленность перешла на более совершенные системы. Генераторы СМ имели усложнённую 3-обмоточную систему возбуждения. Помимо независимой и последовательной обмоток генераторы имели ещё шунтовую обмотку, присоединённую к щёткам генератора парал­лельно с якорем (фиг. 31). Дополнительная шунтовая обмотка вве­дена в схему для изменения формы внешней характеристики гене­ратора. Характеристики 3-обмоточного генератора располагаются выше характеристик 2-обмоточного и имеют более выпуклую фор­му. Чем меньше сопротивление регулятора в цепи шунтовой обмот­ки, тем больше разница в характеристиках.
...




Технология металлов и сварка
Технология конструкционных материалов и материаловедение: Учебное пособие
Сварка, резка, пайка металлов
Сварка, резка и пайка металлов
Променеві методи обробки: Навч. посібник
Сварные базовые детали станков и машин. Обзор
Руководство по пайке металлов