Достоинства и недостатки медных и стальных подкладок, изображение на чертеже катет углового шва

1 Теоретическая часть
Раздел I
Вопрос №3 «Достоинства и недостатки медных подкладок»
Подкладка - деталь, устанавливаемая при сварке для предотвращения вытекания жидкой ванны (прожога). Подкладка может также улучшать формирования корневого прохода. Ширина медной подкладки составляет 40 ... 60 мм, а толщину подкладки (5 ... 30 мм) выбирают в зависимости от толщины свариваемых кромок.
Достоинства медных подкладок:
- теплоотвод в целях предупреждения пережога металла кромок;
- обеспечение полного провара;
- отсутствие протекания жидкого металла сварочной ванны;
- легкость отделения подкладки от стальных листов;
Недостатки медных подкладок:
- повышенные требования к установке медных подкладок (в части отсутствия зазоров);
- высокая точность изготовления медных подкладок;
- высокая стоимость.

Вопрос №15 «Как изображают на чертеже катет углового шва»
Согласно ГОСТ 2.312-72 «Условные изображения и обозначения швов сварных соединений», пример изображения на чертеже катета углового шва представлен на рисунке 1.

Рисунок 1 - Пример изображения на чертеже катета углового шва
Вопрос №26 «Сравните V- и Х-образные разделки кромок»
Общий вид V- и Х-образных разделок кромок представлен на рисунке 2.

Рисунок 2 - Общий вид V- и Х-образных разделок кромок

Виды разделки кромок свариваемых деталей и зазоры между ними зависят от толщины свариваемого металла, способов сварки и видов сварных швов (стыковые, угловые). Разделка кромок и зазор между кромками должны обеспечить полный провар по всей толщине соединений. Конструкции подготовки (разделки) кромок свариваемых деталей и собственно швов сварных соединений принимаются в соответствии с указаниями следующих государственных стандартов: ГОСТ — ручная электродуговая сварка, стыковые, угловые (под прямым углом), тавровые и нахлесточные соединения; ГОСТ — ручная электродуговая сварка, соединения под острым и тупым углами; ГОСТ — автоматическая и полуавтоматическая сварка под флюсом, стыковые угловые (под прямым углом) и нахлесточные соединения; ГОСТ — автоматическая и полуавтоматическая сварка под флюсом, соединения под острым и тупым углом; ГОСТ — электрошлаковая сварка, стыковые, угловые и тавровые соединения; ГОСТ — электрозаклепочные соединения.
Основное отличие V-образной от X-образной разделки является то, что V-образная разделка односторонняя (применяется при одностороннем сварном шве), а X-образная разделка – двусторонняя.
Как правило, V-образную разделку кромок рекомендуется применять при ручной сварке деталей толщиной от 8 до 30 мм, при сварке деталей в среде углекислого газа толщиной 12—24 мм и при автоматической сварке под флюсом толщиной более 30 мм Х-образная разделка является двухсторонней.
V-образная разделка применяется для стыков, которые в процессе сварки можно кантовать. При Х-образной разделке стыковые швы имеют меньший объем наплавленного металла, а обработка таких кромок требует больших затрат труда, чем при V-образной разделке.

Вопрос №30 «Достоинства и недостатки стальных подкладок»
Сварка на стальной подкладке производится в тех случаях, когда конструкция изделия допускает приварку подкладки с обратной стороны шва. Стальную подкладку плотно подгоняют к плоскости свариваемых кромок и прикрепляют короткими швами ручной дуговой сваркой. Затем автоматической сваркой выполняют основной шов, проваривая одновременно основной металл и металл подкладки. Размеры подкладки зависят от толщины свариваемых кромок. Обычно подкладку изготовляют из стальной полосы шириной 20 ... 60 мм и толщиной 4 ... 6 мм.
Достоинства стальных подкладок:
- низкая стоимость (по сравнению с медными подкладками);
- обеспечение полного провара;
- отсутствие протекания жидкого металла сварочной ванны;
- отсутствие необходимости снимать подкладку;
Недостатки стальных подкладок:
- необходимость плотной подгонки к плоскостям свариваемых кромок;
- повышенные требования к установке стальных подкладок (в части отсутствия зазоров);
- высокая точность изготовления стальных подкладок.

Раздел II
Вопрос №3 «Достоинства и недостатки защитных газовых смесей по сравнению с однородными газами»
Газовая смесь - газ, состоящий из основного газа и одного или более компонентов.
Основной газ (однородный) – газ, составляющий большую часть объема газовой смеси, или единственный компонент чистого газа.
При сварке в среде защитных газах для защиты зоны сварочной дуги и расплавленного металла используют специальный газ, подаваемый струей в зону плавления при помощи горелки, или сварку выполняют в камерах, заполненных газом.
Существенно повысить качество и эффективность сварочных работ позволяет применение сварочных защитных смесей, составленных в определенной пропорции. Применение правильно подобранной сварочной смеси не только повышает производительность, но и позволяет получить более качественные и надежные швы, благодаря таким особенностям:
• повышение стабильности дуги;
• возрастание скорости наплавления металла;
• снижение разбрызгивания;
• повышение пластичности и плотности шва;
• уменьшение задымленности.
Использование газовой смеси для сварки полуавтоматом вместо однокомпонентных газов позволяет без существенного изменения технологии и оборудования увеличить производительность сварки. При этом повышается стабильность электрической дуги, улучшается текучесть расплавленного металла и перенос электродного металла в сварочную ванну.


Вопрос №4 «Принципиальное различие свойств плавленых и наплавленных флюсов»
Сварочными флюсами называют специально приготовленные неме-таллические гранулированные порошки с размером отдельных зерен 0,25—4 мм (в зависимости от марки флюса). Флюсы, расплавляясь, создают газовый и шлаковый купол над зоной сварочной дуги, а после химико-металлургического воздействия в дуговом пространстве и сварочной ванне образуют на поверхности шва шлаковую корку, в которую выводятся окислы, сера, фосфор, газ.
Плавленые флюсы получают сплавлением его составляющих компонентов. Изготовление флюса включает следующие процессы: размалывание до необходимых размеров сырьевых материалов (марганцевая руда, кварцевой песок, мел, плавиковый шпат, глинозем и др.); перемешивание их в определенных массовых соотношениях; плавка в газопламенных или электродуговых печах; грануляция с целью получения флюса определенных размеров зерен. Грануляция производится выпуском расплава флюса в воду, где он остывает и растрескивается на мелкие частицы. Затем флюс сушат в барабанах или сушильных шкафах и просеивают через сито на фракции.
В состав этих флюсов в качестве основных компонентов входят марганец в виде оксида марганца и кремний в виде кремнезема. Марганец, обладая большим сродством к кислороду, восстанавливает содержащиеся в наплавляемом металле оксиды железа. Кроме того, образуя сульфид MnS, марганец способствует удалению серы в шлак. При сварке низкоуглеродистых и низколегированных сталей высокомарганцовистые флюсы легируют металл шва. Кремний способствует снижению пористости металла шва, так как подавляет процесс образования оксида углерода, который является одной из основных причин образования пор в наплавленном металле. Кремний также является хорошим раскислителем, но как легирующий элемент при сварке под флюсом имеет ограниченное применение.
Неплавленые флюсы представляют собой механическую смесь составляющих его материалов. Исходные материалы (кремнезем, марганцевую руду, плавиковый шпат, ферросплавы и др.) дробят, измельчают, дозируют и полученную смесь тщательно усредняют. Затем замешивают в строго определенных соотношениях с водным раствором жидкого стекла и, пропустив через гранулятор, получают шарообразные гранули.Сырыегранули поступают на сушку и прокалку.
Отсутствие плавки позволяет вводить в состав флюсов различные ферросплавы, металлические порошки, оксиды элементов и другие материалы. Эти вещества, участвуя в металлургических процессах сварки, значительно облегчают широкое легирование и раскисление наплавленного металла, улучшают структуру и снижают вредные примеси в металле шва. При этом используется более простая сварочная проволока из обычной низкоуглеродистой стали. Недостатком неплавленых флюсов является их большая гигроскопичность, требующая герметичности упаковки, и более точного соблюдения режима сварки, так как он оказывает влияние на процесс легирования наплавленного металла.

Вопрос №7 «Дуга как сварочный источник тепла. Поясните строение дуги и выделение тепла в ее зоне»
Сварочная дуга является мощным концентрированным источником теплоты. Электрическая энергия, потребляемая дугой, в основном превращается в тепловую энергию. Выделение тепловой энергии происходит в анодном и катодном активных пятнах и дуговом промежутке. При нагреве детали наибольшей интенсивности тепловой поток дуги достигает в центральной зоне активного пятна (рис. 3). По мере удаления от центра пятна интенсивность теплового потока убывает. Распределение теплоты вдоль дугового промежутка происходит в соответствии с падением напряжения в его областях.

Рис. 3. Удельный тепловой поток при нагреве дугой: а - при сварке покрытым электродом, б - при сварке под слоем флюса
Сварочная дуга применяется в обыкновенной ручной дуговой сварке, которая на данный момент является наиболее простым методом стандартного сваривания. Здесь она защищается обмазкой электродов, которая при сгорании образует газовые испарения, препятствующие проникновению посторонних элементов внутрь ванны расплавленного металла.
Также дуга используется в полуавтоматической газовой сварке. Здесь используется сварочная электрическая дуга, которая подается не на обыкновенный электрод, а на неплавкий вольфрамовый. Соответственно, расплавления металла идет не с одного из выходов, как это было в предыдущем методе. На дугу подается сварочная проволока, которая расплавляет материал.
Еще одним вариантом являются автоматы. Они проще в создании, чем газовые, так что получили широкое распространение в промышленности. Они могут быть как с плавкими, так и с неплавкими электродами. С одной установки может зажигаться несколько электродуг, если они имеют многопостовую конструкцию.
В ручной дуговой сварке идет работа с обыкновенными конструкционными сталями. Иногда пробуют сваривать цветные металлы, но это сложно и не всегда успешно. Лучше дуга проявляет себя при защите газа. Она оказывается более стабильной при горении, а также позволяет создавать качественные надежные швы.
Классификация сварочной дуги
Электрические свойства сварочной дуги могут отличаться в зависимости от того, с какого источника подается электричество. Для ее создания используют инверторы, генераторы, выпрямители, трансформаторы и прочую технику. Выделяют два основных типа получаемой дуги:
- в первом случае наблюдаются статичные параметры. Они не меняются в течение длительного времени использования. Допустимы минимальные отклонения, но они не являются существенными и не влияют на характеристики накладываемого шва.
- во втором случае получается динамические параметры. Это переходные, когда параметры в системе изменяют и из-за них меняется характеристика дуги.
Классифицировать дугу можно еще по другим признакам:
- Открытая — горение происходит в воздухе;
- Закрытая – горение происходит во флюсе;
- С подачей защитных газов – в дугу поставляются газы с защитными функциями.

Классификация сварочной дуги
Строение сварочной дуги.
Сварочная дуга представляет собой явление, в котором можно выделить несколько основных областей, определяющих ее строение. Выделяют три основные области:
Столб дуги – это основная доля всего дугового промежутка. В него входят положительные и отрицательные ионы. Столб обладает нейтральным зарядом, так как положительные и отрицательные элементы здесь находятся в одинаковом количестве.
Катодная область — это источник электронов, которые ионизируют газы, находящиеся рядом. Здесь очень высокое напряжение. Выделившиеся электроды удаляются из данной области под действием электрического поля. Это поле притягивает положительные ионы. Ионов здесь всегда больше, чем электронов.
Анодная область – это самая широкая область из всей дуги. Ток анода условно считают сугубо электронным, но на самом деле здесь присутствуют и ионы, пусть и в незначительном количестве. Здесь создается отрицательный объемный заряд. В анодной области присутствует низкий уровень напряжения.

Схема строения сварочной дуги
Во время горения дуги на электроде можно выделить несколько активных пятен. Они разделяются по степени нагревания, так как есть несколько зон нагретых по-разному, и они наблюдаются практически при каждом процессе сваривания. Если пятно находится на аноде, то его называют анодным, а если на катоде, то катодным.
Свойства дуги
Дуга обладает очень ярким светом, который оказывается вредным для глаз и может привести к их ожогу во время своего горения. Помимо видимого спектра, она излучает еще ультрафиолетовые и инфракрасные лучи. Если расстояние между электродом и заготовкой слишком большое, то дуга тухнет. Она обладает очень высокой силой тока и температурой, которая увеличивается, если размер столба будет расти. При подаче плотного воздуха или газа под давлением, а также масла, дуга может потухнуть.