0.01.2.01.ОЭ(м)-II
Из предложенных вариантов выберите правильный. Читайте все варианты ответов. Зачастую формулировки бывают схожими или неполными. Выбирайте ответ с наиболее полным соответсвием правильной формулировке.
Если до начала тестирования вами было указано имя и необходим протокол тестирования, то отметьте необходимое поле до проверки результата. В этом случае будет сформирована страница, пригодная для печати на принтере.
По окончанию теста вам будет показан результат, с указанием правильных ответов и ответов, данных вами (в случае, если они будут отличаться от верных).
Основные разделы:
Инструменты:
Обратная связь:
Напишите мне
Copyright © 2011-2024 Онлайн тестирование Тесты 24
Тест
Внимание! Все тесты в этом разделе разработаны пользователями сайта для собственного использования. Администрация сайта не проверяет возможные ошибки, которые могут встретиться в тестах.
ОЛИМПИАДЫ ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО МАСТЕРСТВА СРЕДИ ОБУЧАЮЩИХСЯ
Система оценки: 5 балльная
Список вопросов теста
Вопрос 1
Выбор силы сварочного тока зависит от:
Варианты ответов
- а) марки стали и положения сварки в пространстве
- б) толщины металла, диаметра электрода, марки стали и положения в пространстве
- в) диаметра электрода, марки стали детали и положения сварки в пространстве
Вопрос 2
Существуют способы уменьшения, предупреждения деформаций при сварке. Один из них — обратный выгиб детали — это:
Варианты ответов
- а) когда деформированное соединение обрабатывают на прессе или кувалдой
- б) перед сваркой детали предварительно изгибают на определенную величину в обратную сторону по сравнению с изгибом, вызываемым сваркой
- в) перед сваркой детали очень жестко закрепляют и оставляют в таком виде до полного охлаждения после сварки
Вопрос 3
Обратноступенчатый шов выполняется следующим образом:
Варианты ответов
- а) от центра (середины) детали к краям
- б) участками (ступенями), длина которых равна длине при полном
- в) длину шва разбивают на ступени и сварка каждой ступени производится в направлении, обратном общему направлению сварки
Вопрос 4
К каким дефектам относятся трещины, поры?
Варианты ответов
- а) к наружным
- б) к внутренним
- в) к наружным и внутренним
Вопрос 5
При сварке вертикальных и горизонтальных швов сила сварочного тока по сравнении со сваркой в нижнем положении должна быть
Варианты ответов
- а) увеличена на 5-10%
- б) уменьшена на 5-10%
- в) не изменяться
Вопрос 6
Что не входит в дополнительные показатели режима сварки?
Варианты ответов
- а) угол наклона электрода
- б) тип и марка электрода
- в) напряжение
Вопрос 7
Как влияет увеличение напряжения на размеры и форму шва?
Варианты ответов
- а) увеличивает глубину проплавления
- б) увеличивает ширину шва
- в) уменьшает ширину шва
Вопрос 8
Сварочная электрическая дуга представляет собой:
Варианты ответов
- а) столб газа, находящего в состоянии плазмы
- б) струю расплавленного металла
- в) столб паров материала электродной проволоки
Вопрос 9
Причина возникновения деформаций при сварке — это:
Варианты ответов
- а) неравномерный нагрев и охлаждение свариваемой детали
- б) нерациональная сборка детали под сварку
- в) неправильно проведенная термообработка детали после сварки
Вопрос 10
Заварка кратера производится следующим образом:
Варианты ответов
- а) резким обрывом дуги
- б) плавным обрывом дуги
Вопрос 11
Выбрать правильный ответ:
Варианты ответов
- а) при недостаточном токе дуга горит более устойчиво, электрод плавится быстро
- б) при недостаточном токе дуга горит не устойчиво, электрод плавится медленнее
Вопрос 12
Сварочные деформации при сварке плавлением возникают:
Варианты ответов
- а) всегда
- 6) очень редко
- в) никогда
Вопрос 13
Как изменяется величина сварочного тока при увеличении длины дуги?
Варианты ответов
- а) увеличивается
- б) уменьшается
- в) не изменяется
Вопрос 14
В дополнительные показатели режима сварки не входит:
Варианты ответов
- а) угол наклона электрода
- б) тип и марка электрода
- в) скорость сварки
Вопрос 15
Если свариваемые детали лежат под углом друг к другу и соприкасаются торцами, то соединение называется
Варианты ответов
- а) угловым
- б) стыковым
- в) тавровым
Вопрос 16
Статическая вольт-амперная характеристика сварочной дуги это:
Варианты ответов
- ) зависимость силы тока сварочной дуги от ее сопротивления
- б) зависимость сопротивления сварочной дуги от силы тока источника питания
- в) зависимость напряжения сварочной дуги от силы сварочного тока
Вопрос 17
Ионизация столба сварочной дуги необходима для:
Варианты ответов
- а) усиления переноса металла через дугу
- б) стабилизации горения дуги
- в) возникновения капельного переноса металла
Вопрос 18
К сварочным швам средней длины относятся швы длиной:
Варианты ответов
- а) 250-500мм
- б) 250-1000мм
- в) 100-300мм
Вопрос 19
Что нужно сделать с силой тока для сварки в горизонтальном положении?
Варианты ответов
- а) увеличить
- б) уменьшить
- в) оставить прежним
Вопрос 20
Выбрать основные параметры режима сварки:
Варианты ответов
- а) сила тока
- г) притупление кромок
- б) катет шва
Вопрос 21
Какой способ сварки труб применяется при неповоротном, недоступном положении
Варианты ответов
- а) способ «в лодочку»
- б) способ «с козырьком»
- в) с глубоким проваром
Вопрос 22
При ручной сварке повышение напряжения дуги приводит:
Варианты ответов
- а) к снижению сварочного тока
- б) к повышению сварочного тока
- в) ток не изменяется
Вопрос 23
Как называется дефект, представляющий собой продолговатые углубления (канавки), образовавшиеся в основном металле вдоль края шва?
Варианты ответов
- а) непровары
- б) прожоги
- в) подрезы
Вопрос 24
При сварке в нижнем положении угол наклона электрода от вертикальной оси составляет:
Варианты ответов
- а) 15-20 0С
- б) 30-45 0С
- в) 60 0С
Вопрос 25
Какие металлургические процессы протекают в сварочной ванне при сварке покрытыми электродами?
Варианты ответов
- а) окисление
- б) раскисление
- г) все варианты ответов
Вопрос 26
Стабильность горения дуги зависит от
Варианты ответов
- а) напряжения сети
- б) силы сварочного тока
- в) наличия ионизации в столбе дуги
Вопрос 27
Зона термического влияния – это:
Варианты ответов
- а) участок основного металла, подвергшийся расплавлению
- б) участок основного металла, не подвергшийся расплавлению, структура которого изменяется
- в) участок основного металла, не подвергшийся расплавлению, структура которого не меняется
Вопрос 28
Электроды с тонким покрытием обозначаются буквой
Варианты ответов
Вопрос 29
Горячие трещины в металле шва возникают из-за
Варианты ответов
- а) повышенного содержания фтора
- б) повышенного содержания водорода
- в) повышенного содержания серы
Вопрос 30
Водород образует в металле шва при сварке
Варианты ответов
- а) поры
- б) непровары
- в) кратеры
Вопрос 31
Покрытые электроды предназначены для
Варианты ответов
- а) ручной дуговой сварки
- б) сварки в защитных газах
- в) сварки под флюсом
Вопрос 32
Основное покрытие электрода обозначается буквой
Варианты ответов
Вопрос 33
Основной вид переноса металла при ручной дуговой сварке покрытым электродом
Варианты ответов
- а) мелкокапельный
- б) крупнокапельный
- в) струйный
Вопрос 34
При ручной дуговой сварке наибольшая температура наблюдается
Варианты ответов
- а) в катодной зоне
- б) в столбе дуги
- в) в анодной зоне
Вопрос 35
Шов на «проход» выполняется следующим образом
Варианты ответов
- а) деталь проваривается от одного края до другого без остановок
- б) деталь проваривается от середины к краям
- в) деталь проваривается участками (ступенями, длина которых равна длине при полном использовании одного электрода)
Вопрос 36
Сварка сталей, относящихся к первой группе свариваемости, выполняется:
Варианты ответов
- ) с соответствующими ограничениями, в узком интервале тепловых режимов и ограниченной температурой окружающего воздуха
- б) без особых ограничений, в широком интервале тепловых режимов, независимо от температуры окружающего воздуха
- в) с предварительным или сопутствующим подогревом изделия
Вопрос 37
Правильной подготовкой стыка изделий толщиной более 15 мм является
Варианты ответов
- а) V–образная разделка кромок
- б) без разделки кромок
- в) Х–образная разделка кромок
Вопрос 38
Диаметр электрода равен
Варианты ответов
- а) диаметру покрытия
- б) радиусу покрытия
- в) диаметру стержня
Вопрос 39
. Знаменатель полного обозначения электрода марки АНО-4 выглядит так:
Е43 1-РБ21
Что обозначает цифра 2?
Варианты ответов
- а) для сварки во всех пространственных положениях, кроме вертикального сверху вниз
- б) для сварки нижнего, горизонтального и вертикального снизу вверх
- в) во всех пространственных положениях
Вопрос 40
Катет шва наиболее точно можно измерить с помощью
Варианты ответов
- а) металлической линейки
- б) угольника
- г) шаблона
Вопрос 41
Знаменатель полного обозначения электрода марки УОНИИ-13/45 пишется так:
Е432(5)-Б10
Что обозначает цифра 0?
Варианты ответов
- а) для сварки на постоянном токе любой полярности и на переменном токе с напряжением холостого хода источника переменного тока 50В
- б) для сварки на постоянном токе любой полярности
- в) для сварки на постоянном токе обратной полярности
Вопрос 42
Покрытые электроды перед работой надо:
Варианты ответов
- а) просушить на батареях отопления
- б) просушить в сушильных шкафах
- в) прокалить в электропечах
Вопрос 43
Расшифровать тип электрода Э46А, где Э — электрод, 46-А — это:
Варианты ответов
- а) предел текучести, легированный азотом
- б) предел текучести, уменьшенное содержание серы и фосфора
- в) временное сопротивление разрыву
Вопрос 44
Что указывается в типе электрода для сварки легированных сталей?
Варианты ответов
- а) временное сопротивление на разрыв
- б) химический состав стержня
- в) химический состав покрытия
Вопрос 45
Что означает цифра 2 в обозначении марки электрода
Э46-АНО4—УД
Е 430-Р21
Варианты ответов
- а) пространственное положение сварки
- б) род тока
- в) полярность тока
Вопрос 46
Подставить недостающую цифру вместо звездочки в условное обозначение электрода: Э42А-УОНИ-13/45-3,0-УД
Е432(5) Б*0
Варианты ответов
Вопрос 47
К какому полюсу источника питания подключается электрод при сварке на обратной полярности?
Варианты ответов
- а) к положительному полюсу
- б) к отрицательному полюсу
- в) не имеет значения
Вопрос 48
Номинальный сварочный ток и напряжение источника питания – это:
Варианты ответов
- а) максимальный ток и напряжение, которые может обеспечить источник
- б) напряжение и ток сети, к которой подключен источник питания
- в) ток и напряжение, на которые рассчитан нормально работающий источник
Вопрос 49
Для чего используется обратный провод?
Варианты ответов
- а) для соединения электрода с источником питания
- б) для соединения изделия с источником питания
- в) для соединения электрода и изделия с источником питания
Вопрос 50
Выберите тип электрода для сварки углеродистых сталей
Варианты ответов
- а) Э-150
- б)Э-80
- в)Э-46
Электрическая дуга, способы сварки и сварные соединения
Электрическая дуга представляет собой один из видов электрических разрядов в газах, при котором наблюдается прохождение электрического тока через газовый промежуток под воздействием электрического поля. Электрическую дугу, используемую для сварки металлов, называют сварочной дугой. Дуга является частью электрической сварочной цепи, и на ней происходит падение напряжения. При сварке на постоянном токе электрод, подсоединенный к положительному полюсу источника питания дуги, называют анодом, а к отрицательному — катодом. Если сварка ведется на переменном токе, каждый из электродов является попеременно то анодом, то катодом.
Промежуток между электродами называют областью дугового разряда или дуговым промежутком. Длину дугового промежутка называют длиной дуги. В обычных условиях при низких температурах газы состоят из нейтральных атомов и молекул и не обладают электрической проводимостью. Прохождение электрического тока через газ возможно только при наличии в нем заряженных частиц — электронов и ионов. Процесс образования заряженных частиц газа называют ионизацией, а сам газ — ионизованным. Возникновение заряженных частиц в дуговом промежутке обусловливается эмиссией (испусканием) электронов с поверхности отрицательного электрода (катода) и ионизацией находящихся в промежутке газов и паров. Дуга, горящая между электродом и объектом сварки, является дугой прямого действия. Такую дугу принято называть свободной дугой в отличие от сжатой, поперечное сечение которой принудительно уменьшено за счет сопла горелки, потока газа, электромагнитного поля. Возбуждение дуги происходит следующим образом. При коротком замыкании электрода и детали в местах касания их поверхности разогреваются. При размыкании электродов с нагретой поверхности катода происходит испускание электронов — электронная эмиссия. Выход электронов в первую очередь связывают с термическим эффектом (термоэлектронная эмиссия) и наличием у катода электрического поля высокой напряженности (автоэлектронная эмиссия). Наличие электронной эмиссии с поверхности катода является непременным условием существования дугового разряда.
По длине дугового промежутка дуга разделяется на три области (рис. 1): катодную, анодную и находящийся между ними столб дуги. Катодная область включает в себя нагретую поверхность катода, называемую катодным пятном, и часть дугового промежутка, примыкающую к ней.
Протяженность катодной области мала, но она характеризуется повышенной напряженностью и протекающими в ней процессами получения электронов, являющимися необходимым условием для существования дугового разряда. Температура катодного пятна для стальных электродов достигает 2400 — 2700°С. На нем выделяется до 38% общей теплоты дуги. Основным физическим процессом в этой области является электронная эмиссия и разгон электронов. Падение напряжения в катодной области UK составляет порядка 12 — 17 В.
Анодная область состоит из анодного пятна на поверхности анода и части дугового промежутка, примыкающего к нему. Ток в анодной области определяется потоком электронов, идущих из столба дуги. Анодное пятно является местом входа и нейтрализации свободных электронов в материале анода. Оно имеет примерно такую же температуру, как и катодное пятно, но в результате бомбардировки электронами на нем выделяется больше теплоты, чем на катоде. Анодная область также характеризуется повышенной напряженностью. Падение напряжения в ней Uк составляет порядка 2 — 11 В. Протяженность этой области также мала.
Столб дуги занимает наибольшую протяженность дугового промежутка, расположенную между катодной и анодной областями. Основным процессом образования заряженных частиц здесь является ионизация газа. Этот процесс происходит в результате соударения заряженных (в первую очередь электронов) и нейтральных частиц газа. При достаточной энергии соударения из частиц газа происходит выбивание электронов и образование положительных ионов. Такую ионизацию называют ионизацией соударением. Соударение может произойти и без ионизации, тогда энергия соударения выделяется в виде теплоты и идет на повышение температуры дугового столба. Образующиеся в столбе дуги заряженные частицы движутся к электродам: электроны — к аноду, ионы — к катоду. Часть положительных ионов достигает катодного пятна, другая же часть не достигает и, присоединяя к себе отрицательно заряженные электроны, становятся нейтральными атомами. Такой процесс нейтрализации частиц называют рекомбинацией. В столбе дуги при всех условиях горения ее наблюдается устойчивое равновесие между процессами ионизации и рекомбинации. В целом столб дуги не имеет заряда. Он нейтрален, так как в каждом сечении его одновременно находятся равные количества противоположно заряженных частиц. Температура столба дуги достигает 6000 — 8000°С и более. Падение напряжения в нем Uc изменяется практически линейно по длине, увеличиваясь с увеличением длины столба. Падение напряжения зависит от состава газовой среды и уменьшается с введением в нее легко ионизующихся компонентов. Такими компонентами являются щелочные и щелочно-земельные элементы (Са, Na, К и др.). Общее падение напряжения в дуге Uд = Uк + Uа + Uс. Принимая падение напряжения в столбе дуги в виде линейной зависимости, его можно представить формулой Uс = Еlс, где Е — напряженность по длине, lс — длина столба. Значения Uк, Uа, Е практически зависят лишь от материала электродов и состава среды дугового промежутка и при их неизменности остаются постоянными при разных условиях сварки. В связи с малой протяженностью катодной и анодной областей можно считать практически lс = lд. Тогда получается выражение Uд = a + blд показывающее, что напряжение дуги прямым образом зависит от ее длины, где а = Uк + Uа; b = Е.
Непременным условием получения качественного сварного соединения является устойчивое горение дуги (ее стабильность). Под этим понимают такой режим ее существования, при котором дуга длительное время горит при заданных значениях силы тока и напряжения, не прерываясь и не переходя в другие виды разрядов. При устойчивом горении сварочной дуги основные ее параметры- сила тока и напряжение- находятся в определенной взаимозависимости. Поэтому одной из основных характеристик дугового разряда является зависимость ее напряжения от силы тока при постоянной длине дуги. Графическое изображение этой зависимости при работе в статическом режиме (в состоянии устойчивого горения дуги)называют статической вольтамперной характеристики дуги (рис. 2).
С увеличением длины дуги ее напряжение возрастает и кривая статической вольтамперной характеристики поднимается выше, с уменьшением длины дуги опускается ниже, качественно сохраняя при этом свою форму. Кривую статической характеристики можно разделить на три области: падающую, жесткую и возрастающую. В первой области увеличение тока приводит к резкому падению напряжения дуги.
Это обусловлено тем, что с увеличением силы тока увеличиваются площадь сечения столба дуги и его электропроводность. Горение дуги на режимах в этой области отличается малой устойчивостью. Во второй области увеличение силы тока не связано с изменением напряжения дуга. Это объясняется тем, что площадь сечения столба дуги и активных пятен изменяется пропорционально силе тока, в связи с чем плотность тока и падение напряжения в дуге сохраняются постоянными.
Сварка дугой с жесткой статической характеристикой находит широкое применение в сварочной технологии, особенно при ручной сварке. В третьей области с увеличением силы тока напряжение возрастает. Это связано с тем, что диаметр катодного пятна становится равным диаметру электрода и увеличиваться далее не может, при этом в дуге возрастает плотность тока и падает напряжение. Дуга с возрастающей статической характеристикой широко используется при автоматической и механизированной сварке под флюсом и в защитных газах с применением тонкой сварочной проволоки. При механизированной сварке плавящимся электродом иногда применяют статическую вольтамперную характеристику дуги, снятую не при постоянной ее длине, а при постоянной скорости подачи электродной проволоки (рис. 3).
Как видно из рисунка, каждой скорости подачи электродной проволоки соответствует узкий диапазон токов с устойчивым горением дуга. Слишком малый сварочный ток может привести к короткому замыканию электрода с изделием, а слишком большой- к резкому возрастанию напряжения и ее обрыву.
Особенности дуги на переменном токе
При сварке на постоянном токе в установившемся режиме все процессы в дуге протекают с определенной скоростью и горение дуги отличается высокой стабильностью.
При питании дуга переменным током полярность электрода и изделия, а также условия существования дугового разряда периодически изменяются. Так, дуга переменного тока промышленной частоты 50 Гц погасает и вновь возбуждается 100 раз в секунду, или дважды за каждый период. Поэтому особо возникает вопрос об устойчивости горения дуги переменного тока. В первую очередь устойчивость горения такой дуги зависит от того, насколько легко происходит повторное возбуждение дуги в каждом полупериоде. Это определяется ходом физических и электрических процессов в дуговом промежутке и на электродах в отрезки времени между каждым погасанием и новым зажиганием дуги. Снижение тока сопровождается соответствующим уменьшением температуры в столбе дуги и степени ионизации дугового промежутка. При переходе тока через нуль и перемене полярности в начале и конце каждого полупериода дуга гаснет. Одновременно падает и температура активных пятен на аноде и катоде. Падение температуры несколько отстает по фазе при переходе тока через нуль, что связано с тепловой инерционностью процесса. Особенно интенсивно падает температура активного пятна, расположенного на поверхности сварочной ванны, в связи с интенсивным отводом теплоты в массу детали. В следующий за погасанием дуги момент меняется полярность напряжения на дуговом промежутке (рис. 4).
Одновременно изменяется и направление движения заряженных частиц в дуговом промежутке. В условиях пониженной температуры активных пятен и степени ионизации в дуговом промежутке повторное зажигание дуги в начале каждого полупериода происходит только при повышенном напряжении между электродами, именуемым пиком зажигания или напряжением повторного зажигания дуги. Пик зажигания всегда выше напряжения дуги, соответствующего стабильному режиму ее горения. При этом величина пика зажигания несколько выше в тех случаях, когда катодное пятно находится на основном металле. Величина пика зажигания существенно влияет на устойчивость горения дуги переменного тока. Деионизация и охлаждение дугового промежутка возрастают с увеличением длины дуги, что приводит к необходимости дополнительного повышения пика зажигания и влечет снижение устойчивости дуги. Поэтому затухание и обрыв дуги переменного тока при прочих равных условиях всегда происходят при меньшей ее длине, чем для постоянного тока. При наличии в дуговом промежутке паров легко-ионизующихся элементов пик зажигания уменьшается и устойчивость горения дуга переменного тока повышается.
С увеличением силы тока физические условия горения дуги улучшаются, что также приводит к снижению пика зажигания и повышению устойчивости дугового разряда. Таким образом, величина пика зажигания является важной характеристикой -дуги переменного тока и оказывает существенное влияние на ее устойчивость. Чем хуже условия для повторного возбуждения дуги, тем больше разница между пиком зажигания и напряжением дуги. Чем выше пик зажигания, тем выше должно быть напряжение холостого хода источника питания дуги током. При сварке на переменном токе неплавящимся электродом, когда материал его и изделия резко различаются по своим теплофизическим свойствам, проявляется выпрямляющее действие дуги. Это характеризуется протеканием в цепи переменного тока некоторой составляющей постоянного тока, сдвигающей в определенном направлении кривые напряжения и тока от горизонтальной оси (рис. 5). Наличие в сварочной цепи составляющей постоянного тока отрицательно сказывается на качестве сварного соединения и условиях процесса: уменьшается глубина проплавления, увеличивается напряжение дуги, значительно повышается температура электрода и увеличивается его расход. Поэтому приходится применять специальные меры для подавления действия постоянной составляющей.
При сварке плавящимся электродом, близким по составу к основному металлу, на режимах, обеспечивающих устойчивое горение дуги, выпрямляющее действие дуги незначительно и кривые тока и напряжения располагаются практически симметрично относительно оси абсцисс.
Технологические свойства дуги
Под технологическими свойствами сварочной дуги понимают совокупность ее теплового, механического и физико-химического воздействия на электроды, определяющие интенсивность плавления электрода, характер его переноса, проплавление основного металла, формирование и качество шва. К технологическим свойствам дуги относятся также ее пространственная устойчивость и эластичность. Технологические свойства дуги взаимосвязаны и определяются параметрами режима сварки.
Важными технологическими характеристиками дуги являются зажигание и стабильность горения дуги. Условия зажигания и горения дуги зависят от рода тока, полярности, химического состава электродов, межэлектродного промежутка и его длины. Для надежного обеспечения процесса зажигания дуй? необходимо подведение к электродам достаточного напряжения холостого хода источника питания дуги, но в то же время безопасного для работающего. Для сварочных источников напряжение холостого хода не превышает 80 В на переменном токе и 90 В на постоянном. Обычно напряжение зажигания дуги больше напряжения горения дуги на переменном токе в 1,2 — 2,5 раза, а на постоянном токе — в 1,2 — 1,4 раза. Дуга зажигается от нагрева электродов; возникающего при их соприкосновении. В момент отрыва электрода от изделия с нагретого катода происходит электронная эмиссия. Электронный ток ионизует газы и пары металла межэлектродного промежутка, и с этого момента в дуге появляются электронный и ионный токи. Время установления дугового разряда составляет 10-5 – 10-4 с. Поддержание непрерывного горения дуги будет осуществляться, если приток энергии в дугу компенсирует ее потери. Таким образом, условием для зажигания и устойчивого горения дуги является наличие специального источника питания электрическим током.
Вторым условием является наличие ионизации в дуговом промежутке. Степень протекания этого процесса зависит от химического состава электродов и газовой среды в дуговом промежутке. Степень ионизации выше при наличии в дуговом промежутке легкоионизующихся элементов. Горящая дуга может быть растянута до определенной длины, после чего она гаснет. Чем выше степень ионизации в дуговом промежутке, тем длиннее может быть дуга. Максимальная длина горящей без обрыва дуги характеризует важнейшее технологическое свойство ее — стабильность. Стабильность дуги зависит от целого ряда факторов: температуры катода, его эмиссионной способности, степени ионизации среды, длины дуги и др.
К технологическим характеристикам дуги относятся также пространственная устойчивость и эластичность. Под этим понимают способность сохранения дугой неизменности пространственного положения относительно электродов в режиме устойчивого горения и возможность отклонения и перемещения без затухания под воздействием внешних факторов. Такими факторами могут быть магнитные поля и ферромагнитные массы, с которыми дуга может взаимодействовать. При этом взаимодействии наблюдается отклонение дуги от естественного положения в пространстве. Отклонение столба дуги под действием магнитного поля, наблюдаемое в основном при сварке постоянным током, называют магнитным дутьем (рис. 6).
Возникновение его объясняется тем, что в местах изменения направления тока создаются напряженности магнитного поля. Дуга является своеобразной газовой вставкой между электродами и как любой проводник взаимодействует с магнитными полями. При этом столб сварочной дуги можно рассматривать в качестве гибкого проводника, который под воздействием магнитного поля может перемещаться, как любой проводник, деформироваться и удлиняться. Это приводит к отклонению дуги в сторону, противоположную большей напряженности. При сварке переменным током в связи с тем, что полярность меняется с частотой тока, это явление проявляется значительно слабее. Отклонение дуги также имеет место при сварке вблизи ферромагнитных масс (железо, сталь). Это объясняется тем, что магнитные силовые линии проходят через ферромагнитные массы, обладающие хорошей магнитной проницаемостью, значительно легче, чем через воздух. Дуга в этом случае отклонится в сторону таких масс.
Возникновение магнитного дутья вызывает непровары и ухудшение формирования швов. Устранить его можно за счет изменения места токоподвода к изделию или угла наклона электрода, временным размещением балластных ферромагнитных масс у сварного соединения, позволяющих выравнивать несимметричность магнитных полей, а также заменой постоянного тока переменным.
Понятие о сварке и ее сущность
Сложные конструкции, как правило, получают в результате объединения между собой отдельных элементов (деталей, агрегатов, узлов). Такие объединения могут выполняться с помощью разъемных или неразъемных соединений.
В соответствии с ГОСТ 2601-74 сварка определяется как процесс получения неразъемных соединений посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при их местном или общем нагреве или пластическом деформировании или совместным действием того и другого.
Неразъемные соединения, выполненные с помощью сварки, называют сварными соединениями. Чаще всего с помощью сварки соединяют детали из металлов. Однако сварные соединения применяют и для деталей из неметаллов — пластмасс, керамик или их сочетаний.
Для получения сварных соединений не требуется применения каких-либо специальных соединительных элементов (заклепок, накладок и т. п.). Образование неразъемного соединения в них обеспечивается за счет проявления действия внутренних сил системы. При этом происходит образование связей между атомами металла соединяемых деталей. Для сварных соединений характерно возникновение металлической связи, обусловленной взаимодействием ионов и обобществленных электронов.
Для получения сварного соединения совершенно недостаточно простого соприкосновения поверхностей соединяемых деталей. Межатомные связи могут установиться только тогда, когда соединяемые атомы получат некоторую дополнительную энергию, необходимую для преодоления существующего между ними определенного энергетического барьера. При этом атомы достигают состояния равновесия в. действии сил напряжения и отталкивания. Эту энергию называют энергией активации. При сварке ее вводят извне путем нагрева (термическая активация) или пластического деформирования (механическая активация).
Сближение свариваемых частей и приложение энергии активации — необходимые условия для образования неразъемных сварных соединений.
В зависимости от вида активации при выполнении соединений различают два вида сварки: плавлением и давлением. При сварке плавлением детали по соединяемым кромкам оплавляют под действием источника нагрева. Оплавленные поверхности кромок покрываются расплавленным металлом, который, сливаясь в общий объем, образует жидкую сварочную ванну. При охлаждении сварочной ванны жидкий металл затвердевает и образует сварной шов. Шов может быть образован или только за счет расплавления металла свариваемых кромок, или за счет их и дополнительного введения в сварочную ванну расплавляемой присадки.
Сущность сварки давлением состоит в непрерывном или прерывистом совместном пластическом деформировании материала по кромкам свариваемых деталей. Благодаря пластической деформации и течению металла облегчается установление межатомных связей соединяемых частей. Для ускорения процесса применяют сварку давлением с нагревом. В некоторых способах сварки давлением нагрев может производиться до оплавления металла свариваемых поверхностей.
Классификация видов сварки
В настоящее время различают более 150 видов сварочных процессов. ГОСТ 19521-74 устанавливает классификацию сварочных процессов по основным физическим, техническим и технологическим признакам.
Основой физических признаков классификации является форма энергии, используемой для получения сварного соединения. По физическим признакам все виды сварки относят к одному из трех классов: термическому, термомеханическому и механическому.
К термическому классу относят все виды сварки плавлением, осуществляемые с использованием тепловой энергии, — газовую, дуговую, электрошлаковую, электронно-лучевую, лазерную и др.
К термомеханическому классу относят все виды сварки, осуществляемые с использованием тепловой энергии и давления,— контактную, диффузионную, газо- и дугопрессовую, кузнечную и др.
К механическому классу относят все виды сварки давлением, осуществляемые с использованием механической энергии, — холодная, трением, ультразвуковая, взрывом и др.
К техническим признакам классификации сварочных процессов относят способы защиты металла в зоне сварки, непрерывность процесса и степень его механизации (рис. 7).
Технологические признаки классификации устанавливаются для каждого вида сварки отдельно. Например, вид дуговой сварки может быть классифицирован по следующим признакам: виду электрода, характеру защиты, уровню автоматизации и т. п.
Основные разновидности дуговой сварки
Источником нагрева при дуговых способах сварки является сварочная дуга, представляющая собой устойчивый электрический разряд, происходящий в газовой среде между двумя электродами или электродом и деталью. Для поддержания такого разряда нужной продолжительности необходимо применение специальных источников питания дуги (ИПД). Для питания дуги переменным током применяют сварочные трансформаторы, при постоянном токе- сварочные генераторы или сварочные выпрямители. На рис. 8 показана схема электрической цепи дуговой сварки.
Разработка дуговой сварки обусловлена открытием электрической дуги в 1802 г. русским физиком В.В. Петровым. Впервые для соединения металлических частей с помощью электрической дуги, горящей между неплавящимся угольным электродом и свариваемым изделием, было осуществлено Н.Н. Бенардосом в 1882 г. При необходимости в сварочную ванну дополнительно подавался присадочный материал. В 1888 г. русский инженер Н.Г. Славянов усовершенствовал процесс, заменив неплавящийся угольный электрод на плавящийся металлический. Тем самым было достигнуто объединение функций электрода для существования дугового разряда и присадочного металла для образования ванны. Предложенные Н.Н. Бенардосом и Н.Г. Славяновым способы дуговой сварки неплавящимся и плавящимся электродами легли в основу разработки наиболее распространенных современных способов дуговой сварки.
Дальнейшее совершенствование дуговой сварки шло по двум направлениям: 1) изыскание средств защиты и обработки расплавленного металла сварочной ванны; 2) автоматизация процесса. По характеру защиты свариваемого металла и сварочной ванны от окружающей среды могут быть выделены способы дуговой сварки с шлаковой, газошлаковой и газовой защитой. По степени автоматизации процесса способы разделяют на ручную, механизированную и автоматическую сварку. Ниже приводятся характеристики и описание основных разновидностей дуговой сварки.
Дуговая сварка покрытыми электродами (рис. 9). При этом способе процесс выполняется вручную. Сварочные электроды могут быть плавящиеся — стальные, медные, алюминиевые и др. — и неплавящиеся — угольные, графитовые, вольфрамовые.
Наиболее широко применяют сварку стальными электродами, имеющими на поверхности электродное покрытие. Покрытие электродов готовится из порошкообразной смеси различных компонентов и наносится на поверхность стального стержня в виде затвердевающей пасты. Его назначение — повысить устойчивость горения дуги, провести металлургическую обработку сварочной ванны, и улучшить качество сварки. Сварной шов образуют за счет расплавления металла свариваемых кромок и плавления стержня сварочного электрода. При этом сварщик вручную осуществляет два основных технологических движения: подачу покрытого электрода в зону сварки по мере его расплавления и перемещение дуги вдоль свариваемого шва. Ручная дуговая сварка покрытыми электродами — один из наиболее распространенных способов, используемых при изготовлении сварных конструкций. Она отличается простотой и универсальностью, возможностью выполнения соединений в различных пространственных положениях и труднодоступных местах. Существенный недостаток ее — малая производительность процесса и зависимость качества сварки от квалификации сварщика.
Дуговая сварка под флюсом (рис. 10). Электрическая дуга горит между плавящимся электродом и деталью под слоем сварочного флюса, полностью закрывающего дугу и сварочную ванну от взаимодействия с воздухом. Сварочный электрод выполнен в виде проволоки, свернутой в кассету и автоматически подаваемой в зону сварки. Перемещение дуги вдоль свариваемых кромок может выполняться или вручную, или с помощью специального привода. В первом случае процесс ведется с помощью сварочных полуавтоматов, во втором — сварочных автоматов. Дуговая сварка под флюсом отличается высокой производительностью и качеством получаемых соединений. К недостаткам процесса следует отнести трудность сварки деталей небольших толщин, коротких швов и выполнение швов в основных положениях, отличных от нижних. Подробную информацию о дуговой сварке под флюсом читайте в
Дуговая сварка в защитных газах (рис. 11). Электрическая дуга горит в среде специально подаваемых в зону сварки защитных газов. При этом можно использовать как неплавящийся, так и плавящийся электроды, а выполнять процесс ручным, механизированным или автоматическим способом. При сварке неплавящимся электродом применяют присадочную проволоку, при плавящемся электроде присадки не требуется. Сварка в защитных газах отличается широким разнообразием и применяется для широкого круга металлов и сплавов.
Электрошлаковая сварка (рис. 12). Процесс сварки является бездуговым. В отличие от дуговой сварки для расплавления основного и присадочного металлов используется теплота, выделяющаяся при прохождении сварочного тока через расплавленный электропроводный шлак (флюс). После затвердевания расплава образуется сварной шов. Сварку выполняют чаще всего при вертикальном положении свариваемых деталей с зазором между ними. Для формирования шва по обе стороны зазора устанавливают медные ползуны-кристаллизаторы, охлаждаемые водой. Электрошлаковую сварку применяют для соединения деталей больших толщин (от 20 до 1000 мм и более).
Сварные соединения и швы
Согласно ГОСТ 2601-84 устанавливается ряд терминов и определений связанных со сварными соединениями и швами.
Сварное соединение — это неразъемное соединение нескольких деталей, выполненное сваркой. Конструктивный тип сварного соединения определяется взаиморасположением свариваемых частей. При сварке плавлением различают следующие типы сварных соединений: стыковое, угловое, тавровое, нахлесточное и торцовое. Применяется также соединение нахлесточное с точечным сварным швом, выполненное дуговой сваркой.
Металлическую конструкцию, изготовленную сваркой из отдельных деталей, называют сварной конструкцией. Часть такой конструкции называют сварным узлом.
Стыковое соединение представляет собой сварное соединение двух деталей, расположенных в одной плоскости и примыкающих друг к другу торцовыми поверхностями (рис. 13, а). Оно наиболее распространено в сварных конструкциях, поскольку имеет ряд преимуществ перед другими видами соединений. Условные обозначения стыковых соединений: С1 — С48.
Угловое соединение представляет собой сварное соединение двух элементов, расположенных под углом друг к другу и сваренных в месте приложения их кромок (рис.13, б). Условные обозначения угловых соединений: У1 — У10.
Тавровое соединение — это соединение, в котором к боковой поверхности одного элемента примыкает под углом и приварен торцом другой элемент. Как правило, угол между элементами прямой (рис. 13, в). Условные обозначения тавровых соединений: Т1 — Т8.
Нахлесточное соединение представляет собой сварное соединение, в котором соединяемые элементы расположены параллельно и частично перекрывают друг друга (рис. 13, г). Условные обозначения: H1 — Н9.
Торцовое соединение — это соединение, в котором боковые поверхности элементов примыкают друг к другу (рис. 13, д). Условных обозначений в стандарте пока нет.
Сварной шов представляет собой участок сварного соединения, образовавшийся в результате кристаллизации расплавленного металла сварочной ванны.
Сварочная ванна — это часть металла сварного шва, находящаяся в момент сварки в расплавленном состоянии. Углубление, образующееся в сварочной ванне под действием дуги, называют кратером. Металл соединяемых частей, подвергающихся сварке, называют основным металлом. Металл, предназначенный для введения в сварочную ванну в дополнение к расплавленному основному, называют присадочным металлом. Переплавленный присадочный металл, введенный в сварочную ванну или наплавленный на основной металл, называют наплавленным металлом. Сплав, образованный переплавленным основным или переплавленным основным и наплавленным металлами, называют металлом шва. В зависимости от параметров и формы подготовки свариваемых кромок деталей доли участия основного и наплавленного металлов в формировании шва могут существенно изменяться (рис. 14):
В зависимости от доли участия основного и присадочного металлов в формировании шва его состав может изменяться. Торцовые поверхности деталей, подлежащие нагреву и расплавлению при сварке, называют свариваемыми кромками. Для обеспечения равномерного проплавления свариваемых кромок в зависимости от толщины основного металла и способа сварки им придают наиболее оптимальную форму, выполняя предварительно подготовку кромок. На рис. 15 приведены применяемые формы подготовки кромок для различных типов сварных соединений. Основными параметрами формы подготовленных кромок и собранных под сварку соединений являются е, R, b, a, с — высота отбортовки, радиус закруглений, зазор, угол скоса, притупление кромок.
Отбортовку кромок применяют при сварке тонкостенных деталей. Для толстостенных деталей применяют разделку кромок за счет их скоса, т.е. выполнение прямолинейного или криволинейного наклонного скоса кромки, подлежащей сварке. Нескошенная часть кромки с носит название притупления кромки, а расстояние b между кромками при сборке — зазором. Острый угол b между плоскостью скоса кромки и плоскостью торца называют углом скоса кромки, угол a между скошенными кромками — углом разделки кромок.
Значения параметров формы подготовки кромок и их сборки регламентируются ГОСТ 5264-80. В зависимости от типов сварных соединений различают стыковые и угловые сварные швы. Первый вид швов используется при получении стыковых сварных соединений. Второй вид швов используется в угловых, тавровых и нахлесточных соединениях.
Заказать услугу
Оформите заявку на сайте, мы свяжемся с вами в ближайшее время и ответим на все интересующие вопросы.
Что такое сварочная дуга
Процесс сварки основан на воздействии концентрированной тепловой энергии, которая быстро нагревает металл до температуры плавления. Чаще всего тепло преобразовывают из электрической энергии с помощью сварочной дуги – такая сварка называется дуговой.
Сварочная дуга – это разряд, который возникает из-за ионизации воздуха под действием высокого напряжения и остается устойчивым, благодаря электрическому полю и ионизированной газовой среде (плазме).
А если объяснить проще?
Когда вы включаете сварочный аппарат и подносите электрод к металлу, возникает мгновенный электрический разряд. Электроны отрываются от плюса (анода) и начинают движение к минусу (катоду). Движение быстрых заряженных частиц ионизируют атомы воздуха (выбивают из них электроны), и он становится проводником. Вы отодвигаете электрод на некоторое расстояние, и получаете огненный столб, который тянется от электрода к металлу, образуя воронку, – это и есть дуга.
Процесс появления дуги по этапам
- Электродный стержень соприкасается с поверхностью металла
- Выделяется большое количество тепла
- Металл раскаляется и разъединяется со стержнем
- От катода отрываются электроны
- Свободные электроны стремятся к аноду, по пути разбивая молекулы на ионы и электроны
- Возникает устойчивый электрический разряд
- Процесс стабилизируется за счет увеличения количества заряженных частиц
Строение сварочной дуги
- Анодная зона (анодное пятно) – поверхность кратера сварочной ванны толщиной не более 10 микрон; место отрыва электронов.
- Катодная зона – поверхность конца электрода; место, куда стремятся электроны
- Столб – воронка, по которой движутся электроны.
- Газовое облако – скопление ионизированного газа вокруг столба, которое защищает место сварки от влияния атмосферных газов.
Можно ли её увидеть?
Сам разряд не виден, но хорошо заметно свечение плазмы – свет появляется из-за потери электронами энергии в процессе прохождения через газ. Оттенок свечения зависит от состава газа. Также за свечение можно принять движение расплавленных капель металла, которые отрываются от стержня и капают на основной материал со скоростью 15-30 штук в секунду.
Горение дуги сопровождается инфракрасным и ультрафиолетовым электромагнитным излучением, опасным для человека. Именно поэтому во время сварки необходимо защищать глаза.
Условия для стабилизации сварочной дуги
Чтобы разряд был устойчивым необходимо не снижать температуру и создать благоприятную среду для ускоренной ионизации газа.
Для поддержания температуры:
- детали предварительно подогревают, чтобы поднять температуру воздуха вокруг них еще до создания разряда;
- поддерживают постоянную силу тока, соответствующую толщине электрода.
Для создания ионизирующей газовой среды:
- используют присадочные материалы, которые при нагреве испаряют ионизирующий газ (открытый тип состава плазмы);
- подают ионизирующий газ из баллона, подключенного к аппарату;
- используют флюс – материал для защиты места сварки от окружающей атмосферы (закрытый тип состава плазмы).
Способы поджига дуги
Контактный (Lift) – классический способ, разряд появляется в момент соприкосновения электрода с металлом. Такой метод поджига используется при применении плавящихся электродов. Для неплавящихся электродов он нежелателен, так как ведет к разрушению стержня и ухудшению прочности шва.
Контактный поджиг бывает двух видов:
- касание – нагрев в одной точке;
- чирканье – нагрев в нескольких точках.
Бесконтактный (HF) – разряд появляется без соприкосновения электрода с металлом. Для этого используется осциллятор – устройство, преобразующее ток в высокочастотные короткие по длительности импульсы, которые пробивают воздушный зазор между электродом и металлом.
Характеристики электрической сварочной дуги
Отличительные свойства
- Высокая температура. Нагрев внутри дуги достигает 7000 °C, при этом температура на поверхности сварочной ванны и конце стержня примерно в 2 раза ниже.
- Резкие границы. Благодаря облаку защитных газов вокруг, положение дуги четко определено и не меняется на протяжении времени без изменения внешних условий.
- Неравномерное электрическое поле. Напряжение электрического поля неоднородно между полюсами.
Длина
Длина сварочной дуги – это расстояние от поверхности расплавленного металла в сварочной ванне до электрода. От этого параметра зависит многое: стабильность горения, форма шва, напряжение.
Оптимальная длина зависит от диаметра электрода.
- Короткая – от 50 до 100% диаметра электрода. Обеспечивает наилучшее качество шва. Визуально контролировать переход от средней длины к короткой бывает трудно, но его можно услышать – сварка короткой дугой сопровождается потрескиванием, схожим с шипением горячего масла на сковороде.
- Средняя – от 100 до 120% диаметра электрода. Проще всего поддерживается – небольшие отклонения не приведут к разрыву, что удобно для начинающих сварщиков. При работе с тонкими электродами средняя дуга позволяет избежать прилипания (непроизвольного касания металла концом электрода).
- Длинная – от 150% диаметра электрода. Практически не используется. Она создает неровный широкий шов небольшой глубины. Её применение обосновано только необходимостью варить тонкий металл толстым электродом – в этом случае длинная дуга позволяет избежать сквозного прожига металла (но намного проще подобрать электрод по размеру).
Способ возбуждения дуги
- Прямой – дуга перпендикулярна металлу и параллельна электроду.
- Косвенный – дуга образуется двумя электродами, наклоненными под 40-60 градусов к одной точке на поверхности металла.
- Комбинированный – дуга образуется между двумя электродами и металлом.
Сила тока
Сила тока, используемого для создания сварочной дуги, должна соответствовать толщине металла. Завышенная сила тока угрожает прожигом. Недостаточно сила тока не позволяет нагреть металл достаточно, чтобы получить стабильную дугу.