Сварка лежачим электродом

Версия для печатиВерсия для печати

Сварка лежачим электродом - дуговая сварка, при которой неподвижный плавящийся электрод укладывают вдоль свариваемых кромок, а дуга перемещается по мере расплавления электрода

Сварку лежачим электродом можно применять для повышения производительности ручной сварки коротких прямолинейных швов.

Сварка лежачим электродом
Рис.1. Сварка лежачим электродом

Схема сварки лежачим электродом дана на рисунке 1. Толстопокрытый электрод 1 кладется в разделку шва 2. С помощью вспомогательного угольного или металлического электрода 3 возбуждается дуга между свариваемым металлом и концом лежачего электрода. Дуга горит под слоем электродного покрытия и перемещается по длине электрода по мере его плавления.

Для ускорения процессов можно вторым электродом вести сварку обычным способом, плавя его позади дуги лежачего электрода. Длина лежачего электрода во избежание сильного перегрева его должна быть не больше 1250 мм. Покрытия наносятся на электрод более толстым слоем, чем обычно, толщиной от 1,5 до 3 мм в зависимости от диаметра электрода. Схема включения лежачего электрода в сварочную цепь показана на рисунке 2.

Схема включения лежачего электрода в цепь
1 - электрод; 2 - наплавленный металл; 3 - свариваемый металл; 4 - дроссель; 5 - трансформатор
Рис. 2. Схема включения лежачего электрода в цепь

При многослойной сварке в шов можно закладывать одновременно несколько электродов, как показано на рисунке ниже. Каждый из электродов, уложенных в шов, питается от отдельного сварочного трансформатора.

Укладка нескольких лежачих электродов при многослойной сварке
1 - свариваемый металл; 2 - электроды; 3 - медная накладка; 4 - бумага для предохранения медной и стальной накладок от подгорания; 5 - стальная накладка; 6 - нижняя подкладка
Рис.3. Укладка нескольких лежачих электродов при многослойной сварке

Более усовершенствованным способом сварки лежачим электродом является сварка под слоем флюса. Этот способ предложен Д. А. Дульчевским и в дальнейшем разработан В. И. Кузнецовым и М. И. Кунис. Он отличается простотой, не требует специального оборудования и обеспечивает высокое качество наплавленного металла.

Длина электрода при этом способе ограничивается только прямолинейностью стержня, способом подвода тока, а также возможностью получения равномерного зазора между стержнем и свариваемым металлом. Дуга возбуждается замыканием конца электрода и металла посредством кусочка графита или тонкой проволоки. Этим способом могут свариваться не только прямолинейные швы, но и круговые или фигурные. Но только для швов разных очертаний нужно изготовить соответствующую раму для крепления прижимных контактов. Пример применения этого способа для сварки двутавровых балок показан на рисунке ниже.

При включении тока возникает электрическая дуга между концом электрода и свариваемым металлом, горящая под слоем флюса. По мере плавления электрода дуга перемещается от одного контакта к другому, а расплавляемый ею металл образует валик сварного шва. Дуга под слоем флюса горит устойчиво и равномерно. Ток применяется следующий:

  • при диаметре электрода 4 мм - 220-260 А
  • при диаметре электрода 10 мм - 580-620 А

Сварка швов двутавровой балки лежачим электродом под флюсом
1 - электрод; 2 и 6 - сварочные провода; 3 - балка; 4 - прижимный контакт; 5-струбцина; 7 - пружина контактов
Рис. 4. Сварка швов двутавровой балки лежачим электродом под флюсом

Также в практике применяют еще один способ наплавки и сварки лежачим электродом под флюсом. Голый электрод соответствует по длине и конфигурации свариваемому или наплавляемому участку. Поверхность электрода, прилегающая к изделию, предварительно смачивается жидким стеклом и покрывается слоем гранулированного флюса. Электрод укладывается на место наплавки или сварки, прижимается токоведущим контактом и засыпается флюсом. При включении тока и возбуждении дуги другим электродом происходит самопроизвольное плавление электрода без применения специальных мер или механизмов по управлению процессом. Процесс наплавки или сварки выполняется круглыми или пластинчатыми электродами (рис.5). Более технологичной оказалась сварка неподвижным плавящимся электродом с обмазкой. Электрод укладывается в разделку шва и подключается к источнику сварочного тока. С помощью другого электрода возбуждается дуга между свариваемым металлом и свободным концом лежачего электрода. Горение дуги поддерживается за счет процессов саморегулирования, происходящих в сварочной дуге. По мере плавления дуга перемещается вдоль изделия. Сечение шва равно сечению стержня электрода. На электродный стержень круглого или другого сечения диаметром 6-8 мм предварительно наносится слой покрытия толщиной 1,5-3 мм в зависимости от сечения. Лучшие результаты достигаются в том случае, когда обмазка наносится на электродный стержень эксцентрично или частично удаляется с одной стороны. Длина электрода во избежание сильного перегрева ограничивается 1200-1250 мм и должна быть равна или кратна длине шва.

Схема наплавки и сварки лежачим плавящимся электродом под флюсом
1 - лежачий электрод; 2 - сварочный флюс; 3 - токоподвод к сварочному электроду; 4 - сварочный электрод; 5 - ограничивающей уголок;. 6 - свариваемое изделие
Рис. 5. Схема наплавки и сварки лежачим плавящимся электродом под флюсом

Наплавка неподвижным плавящимся электродом, как один из способов широкослойной наплавки, часто применяется для восстановления и упрочнения рабочих поверхностей деталей и узлов сложной формы, где использование механизированной наплавки невозможно, а ручная наплавка менее качественна и производительна.

Ивочкин И. М. разработал способ наплавки лежачим плавящимся электродом с дополнительным порошкообразным присадочным металлом. На наплавляемый участок изделия (рис. 6) насыпается изолирующий слой сварочного флюса толщиной 3-4 мм, на который укладывается пластинчатый голый электрод. На поверхность электрода равномерным слоем насыпается гранулированный присадочный металл так, чтобы он вместе с электродом был изолирован от изделия ранее насыпанным слоем флюса. Сверху на дополнительную присадку насыпается флюс. В результате электрод и гранулированный металл оказываются размещенными среди сварочного флюса. Один конец электрода крепится к токоподводу, другой замыкается на изделие порошкообразным металлом. Этим обеспечивается автоматическое надежное возбуждение дуги при включении источника питания. Возникшая дуга самопроизвольно перемещается по торцу электрода, расплавляет его и дополнительную присадку. Этот способ может быть использован и при сварке. Особенностью предложенного способа является то, что с целью повышения производительности и качества наплавки масса гранулированного присадочного металла берется в количестве, большем 100%-й массы электродов.

Схема наплавки неподвижным лежачим электродом с дополнительным порошкообразным присадочным металлом
1 - свариваемое изделие; 7 - изолирующий слой флюса; 3 - пластинчатый электрод; 4 - дополнительный порошкообразный присадочный металл; 5 - сварочный флюс
Рис. 6. Схема наплавки неподвижным лежачим электродом с дополнительным порошкообразным присадочным металлом

В принципе пост для сварки и наплавки неподвижным плавящимся электродом включает источник питания сварочной дуги, сварочное устройство со специальным электрододержателем, контрольные приборы, соединительные кабели, емкости для хранения флюса и порошкообразного присадочного металла. Сварочное устройство представляет собой стол для размещения наплавляемых или свариваемых изделий и изолированного от него специального электрододержателя, подвижно закрепленного на трубчатой стойке и снабженного винтовым механизмом для регулирования его положения по высоте и в плане. В качестве источника сварочного тока можно использовать многопостовой выпрямитель ВДМ-3001 с жесткой характеристикой. Указанное оборудование обеспечивает работу в широком диапазоне энергетических и технологических параметров сварочных процессов. На рис. 7 представлена электрическая схема поста. Однако, в зависимости от конструкций изделий, для которых предназначен пост, его устройство меняется.

Электрическая схема поста для наплавки неподвижным лежачим электродом с порошкообразным присадочным металлом
1 - электрод; 2- изделие; 3 - электрододержатель
Рис.7. Электрическая схема поста для наплавки неподвижным лежачим электродом с порошкообразным присадочным металлом

В целях экономии металла и уменьшения токарной обработки фланцы предложено изготавливать из металла небольшой толщины, наплавляя на поверхность Уплотнительный валик неподвижным плавящимся электродом с дополнительным порошкообразным присадочным металлом. Установка для наплавки валиков неподвижным плавящимся электродом под флюсом с дополнительной присадкой разработана Гипромонтажиндустрией (рис. 8). Она состоит из стола, к которому прикреплены направляющие для перемещения стоек электрододержателей с токоподводами. Наплавка на полосы металла, из которых изготовлены фланцы, может осуществляться «напроход» по длине полосы (электрод закреплен в одном электрододержателе) или от середины к концам полосы (электроды закрепляются в двух электрододержателях). Электроды можно применять круглые и пластинчатые.

Установка для наплавки неподвижным плавящимся электродом
1 - стол; 2 - направляющие; 3 - электрододержатель; 4 - токоподвод
Рис. 8. Установка для наплавки неподвижным плавящимся электродом с порошкообразным присадочным металлом валиков на заготовки плоских приварных фланцев

Создана установка для наплавки под флюсом неподвижным плавящимся электродом с порошкообразным присадочным металлом цилиндрических поверхностей. Установка (рис. 9) состоит из рамы, на которой закреплены манипулятор и стойка с наплавочной головкой. Манипулятор предназначен для вращения и придания горизонтального положения по образующим наплавляемых поверхностей деталей, закрепленных на планшайбе. На планшайбе крепится также флюсоудерживающее устройство. Грузоподъемность манипулятора 250 кг. Наплавочная головка предназначена для закрепления пластинчатых электродов и снабжена токоподводом для присоединения одного или двух кабелей.

Установка для наплавки неподвижным плавящимся электродом
Рис. 9. Установка для наплавки неподвижным лежачим электродом с порошкообразным присадочным металлом цилиндрических поверхностей

Для наплавки неподвижным плавящимся электродом под флюсом с порошкообразным присадочным металлом грунтозацепа башмака гусениц беговой дорожки трактора Т-100М и Т-130 применяют специальную установку (рис. 10). Установка состоит из рамы, на которой устанавливается башмак, водоохлаждаемой формирующей медной подкладки и электрододержателя для пластинчатых электродов с токоподводом. Водоохлаждаемая подкладка установлена под углом 10-15° к поверхности рамы, что создает наиболее благоприятные условия для формирования наплавляемого валика на грунтозацеп. В качестве источников питания сварочной дуги рекомендуются выпрямители ВКСМ-1000, ВДМ-1001 или другие аналогичные источники с набором балластных реостатов.

Установка для наплавки неподвижным лежачим электродом
1 - рама; 2 - роликовый конвейер; 3 - стол с формирующей подкладкой; 4- электрододержатель с токоподводом
Рис. 10. Установка для наплавки неподвижным лежачим электродом с порошкообразным присадочным металлом грунтозацепа башмака трактора

Для восстановления изношенных поверхностей беговой дорожки звеньев гусениц тракторов Т-130 и Т-100М наплавкой неподвижным плавящимся электродом с дополнительной присадкой изготовлена специальная установка (рис. 11). Установка состоит из пространственной четырехстоечной станины, коробчатого сварочного узла, в котором располагается наплавляемое изделие, пультов управления процессов сварки и пневмооборудованнем, двух электрододержателей с токоподводами, флюсоаппарата для засыпки флюса в сварочную камеру и обратной подачей его в бункер после использования и просеивания выдвижного ящика с ситом для просеивания и сбора отработанного флюса с целью повторного использования, пневмоустройства. Подвергающееся наплавке звено устанавливают на штыри откидной стенки сварочной камеры и поворотом ее располагают в необходимом положении. Затем камеру засыпают флюсов до уровня поверхности беговой дорожки. На наплавляемую поверхность устанавливают пластинчатые электроды и закрепляют в электрододержателях. С помощью специального устройства электрододержатели поднимают на заданную высоту, обеспечивая тем самым нужный зазор между электродом и изделием. Сверху на пластины насыпают в необходимом, количестве слой порошкообразного присадочного металла с легирующими добавками и досыпают необходимое для ведения процесса наплавки количество Флюса. После включения сварочного тока кнопкой на пульте управления возбуждается сварочная дуга. По окончании процесса наплавки открывается днище сварочной камеры, ссыпается в ящик через сито использованный флюс, а наплавленное звено при открытом ящике и боковой крышке отбрасывается на решетку и транспортируется в накопитель. Пригодный для повторного использования флюс подается пневмотранспортом из ящика обратно в бункер флюсоаппарата. Все операции по подаче звеньев в сварочную камеру, закреплению их в камере, сбросу наплавленных звеньев, открыванию и закрыванию стенки и днища камеры осуществляются с пульта управления пневматикой. Засыпку порошкообразной дополнительной присадки и легирующих добавок производят вручную с использованием мерных черпаков. Для питания сварочной дуги рекомендуются выпрямители ВДМ-1001, ВКСМ-1000 или другие аналогичные источники с набором балластных реостатов.

Установка для наплавки неподвижным лежачим электродом
1 - станина; 2 - пост со сварочной камерой; 3 - электрододержатели; 4 - пульты управления; 5 - флюсоаппарат. 6 - решетка для транспортировки звеньев; 7 - бункер с ситом для отработанного флюса; 8 - пневматические устройства
Рис. 11. Установка для наплавки с порошкообразным лежачим присадочным металлом беговой дорожки звеньев гусениц тракторов