Воздушно-дуговая строжка металла. Сварка медных контактов

На сварочном оборудовании, кроме привычного наплавления поверхности и сваривания деталей, производятся и операции их разъединения. Одна из них – строжка металла. Это снятие полосы на поверхности детали, создание канавки или удаление дефектного шва. Технология аналогична резке и применяется на том же оборудовании. Используют строжку, в основном, в металлургии и при ремонте сварных конструкций.

Виды угольных электродов

При проведении сварки угольным электродом в домашних условиях и на производствах могут применяться разные виды расходного материала, которые могут отличаться по форме сечения.

Наиболее оптимальными и востребованными являются следующие виды угольных электродов:

1. Круглые. Они могут использоваться в неограниченном режиме. Диаметр электродов составляет от 3,2 до 19 мм.
2. Круглые бесконечные. Название наконечники получили благодаря небольшому расходу, они являются самыми экономичными. Размер диаметра может быть от 8 до 25 мм. Для проведения сварочного процесса данными электродами используется специальная машинка.
3. Плоские. Сечение у стержней этого вида имеет прямоугольную форму иногда квадратную. Размер составляет от 8 до 25 мм. В основном они используются для заделки внешних дефектов на поверхности отливов из стали.
4. Полукруглые. Они имеют размер сечения от 10 до 19 мм. Они являются популярными угольными стержнями, которые используются для сварки и резки металлических элементов. Во время сварочного процесса они способствуют формированию правильного и ровного шва.
5. Полые. Они позволяют сформировать U-образную канавку. Диаметр составляет от 5 до 13 мм.

Строжка металла плазменным резаком

Воздушно-плазменная резка — это один из самых распространенных способов резки металла при относительной дешевизне процесса. Резка металла происходит с помощью струи плазмы, который расплавляет и выдувает металл из зоны резки. В качестве плазмообразующего газа при воздушно-плазменной строжке используют воздух, поступающий в плазмотрон от системы компрессор-ресивер или общей производственной воздушной магистрали. Плазменный поток генерируется в плазмотроне в результате прохождения интенсивного потока воздуха через дуговой разряд между электродом и соплом, а его температура достигает отметки в 25000 градусов Кельвина.

Одна из разновидностей плазменной резки — это плазменная строжка металла. Отличие физики процесса заключается в форме дуги плазмы. Так, при плазменной резке дуга сжата для большей ее концентрации и сужения зоны резания, а при плазменном строгании — дуга более широкая с меньшей интенсивностью. Если использовать сжатую дугу, как при резке, канавка получится глубокой и узкой, что не даст необходимого качества при обработке металла. При строжке плазмотрон позиционируют под углом к поверхности изделия, тем самым обеспечивая расплавление и выдувание металла. Плазменная строжка используется для удаления дефектных сварных швов, грата, литников, наплавленного слоя для дальнейшей обработки, при ремонтных и восстановительных работах.

Плазменная строжка, по сравнению с другими альтернативными способами (воздушно-дуговой строжкой, механической и т.д.)., имеет ряд преимуществ, в частности: сниженное дымо- и газовыделение, сниженное выделение металла в газообразном состоянии, значительно лучше формирование и качество канавки, низкая себестоимость процесса, уменьшенный уровень шума. Уменьшенное выделение газа обусловлено тем, что удаление основного металла происходит потоком плазмы и он не взаимодействует с атмосферой. После плазменного строгания образуется достаточно качественная канавка без металлических и неметаллических включений, не требующая дополнительной обработки. Например, при воздушно-дуговой строжке угольным электродом, углерод, который остается от электрода может растворяться в поверхностном слое детали, образуя слой с пониженной пластичностью и повышенным содержанием углерода, что вызывает проблемы при сварке и способствует образованию трещин. Высокая производительность плазменной строжки, невысокая цена источника питания и расходных материалов (срок службы электрода и сопла может достигать 6-7 часов машинного времени), эффективное использование электрической энергии делает процесс дешевым и в 3-4 раза более быстрым чем воздушно-дуговая или механическая строжка.

Для обеспечения качественной плазменной строжки необходимо иметь специальные сопла, которые будут обеспечивать соответствующую форму дуги. Сила тока для строжки обычно составляет 100А, при меньших значениях тока будет уменьшаться только производительность, качество при этом останется на высоком уровне. Также можно использовать специальные плазмотроны с дополнительной полимерной защитой от брызг расплавленного металла, что продлит срок службы самого плазмотрона. Размер канавки при строжке зависит от величины силы тока, скорости строжки и угла наклона плазмотрона. Самый эффективный угол наклона составляет 30-40° при длине дуги 12-25 миллиметров, при этом удаляется большое количество металла за один проход. Для снятия верхнего тонкого слоя металла с поверхности, используют малый угол наклона плазмотрона.

Плазменная строжка имеет широкое промышленное применение также благодаря более удобному доступу в труднодоступные места, высокой точности и легкому контролю глубины строжки. Благодаря своим преимуществам, плазменная строжка хорошо зарекомендовала себя при ремонте железнодорожного транспорта, в судостроении, обслуживании грузовых, карьерных, бронированных автомобилей, а также на литейном производстве и в станкостроении.

Особенности процесса

Проведение сварки угольным электродом и инвертором позволяет получить прочное сварное соединение без дефектов и неровностей. При этом данная технология позволяет работать с разными видами металла.

Электроды, которые выполнены из угля, отличаются от металлических стержней тем, что они относятся к тугоплавким. Из этого следует, что во время сварочного процесса они выполняют роль проводника электричества, но при этом они становятся частью сварочной ванны.

Во время работы угольные стержни разогреваются до очень высоких температурных показателей. А если продолжить нагревание, то они сразу из расплавленного состояния перейдут в состояние кипения.

При проведении сварочного процесса рекомендуется применять постоянный электрический ток с прямой полярностью. В этом случае минус (катод) должен быть на электроде, а плюс (анод) на металлической поверхности изделия.

Во время сварки угольными стержнями сварщику обязательно требуется использовать присадочные элементы. Процесс сваривание может выполняться двумя способами:

• Слева направо (присадочные компоненты находятся сзади электродов);
• Справа налево (впереди идут присадочные компоненты).

Стоит отметить! Во время проведения сварочного процесса дома можно использовать самодельный аппарат для сварки и пайки угольными электродами. В связи с тем, что угодные стержни имеют небольшую теплопроводность, можно будет создавать дугу при силе тока всего 3-5 Ампер.

Кислородно-дуговая и воздушно-дуговая резка

Кислородно-дуговую резку применяют для резки углеродистых сталей и отличают от дуговой тем, что на нагретый до плавления металл подают струю технически чистого кислорода, которая интенсивно окисляет металл и удаляет из разреза образующиеся оксиды. При сгорании металла в струе кислорода образуется дополнительная теплота, которая ускоряет процесс резки металлов. В качестве электродов используют стальные трубки наружным диаметром 8 мм, длиной 340-400 мм. Для устойчивого горения дуги на трубки-электроды наносят специальное покрытие. Электрод при включенном напряжении источника направляют в точку начала реза под углом 80-85° к обрабатываемой поверхности. В процессе резки резчик перемещает резак вдоль линии реза.

В практике применяют как разделительную, так и поверхностную воздушно-дуговую резку. Сущность этого способа резки заключается в выплавлении металла по линии реза угольной дугой, горящей между концом угольного электрода и металлом, и принудительном удалении расплавленного жидкого металла струей сжатого воздуха. Воздушно-дуговую резку применяют в основном при резке углеродистых сталей, цветные металлы и чугун поддаются воздушно-дуговой резке хуже, чем стали. Воздушно-дуговую резку используют при обрезке прибылей от литья, удаления дефектных мест сварных швов. Недостатком этого способа резки является науглероживание поверхностного слоя металла.

При ручной разделительной резке электрод утоплен в разрезаемый металл, угол между электродом и поверхностью разрезаемого металла составляет 60-90°, а при поверхностной резке он не превышает 30°. Вылет электрода не должен превышать 100 мм. При работе электрод обгорает и периодически его выдвигают на рекомендуемую величину. Нажимать на электрод не рекомендуется, так как при нагреве он становится непрочным и может ломаться. Ширина канавки на 1-3 мм больше диаметра применяемого электрода. Режимы воздушно-дуговой резки приведены в таблице.

Режимы воздушно-дуговой резки

В качестве источников питания используют сварочные генераторы или сварочные выпрямители. Для подачи воздуха используют компрессоры производительностью 20-30 м3/ч.

Качество резки во многом зависит от квалификации резчика. Резак во время резки должен передвигаться равномерно, электрод не должен касаться металла, так как это приводит к местному науглероживанию.

Строжка угольным электродом

Строжка угольным электродом — это метод резки металла, во время которого используется сжатый воздух. Электрическая дуга производит расплавление металла, а струя сжатого воздуха, направленная на область сварки, производит его выдувание.

Воздушно-дуговая строжка угольным электродом или строжка может использоваться для резки любых видов металлов. Но в основном этот технологический процесс применяют для разрезания нержавейки, чугуна, никеля, алюминия меди.

Проведение сварочных работ с использованием угодных стержней используется только в исключительных случаях, когда требуется сделать прочный и ровный сварной шов. Данная технология обладает многими важными особенностями, которые обязательно нужно соблюдать при ее проведении. Но особую важность представляет подбор угольных стержней, при помощи которых производится сварка.

Описание процесса и его назначение

Технология строжки заключается в выдувании расплавленного металла струей сжатого воздуха. Ее применяют для удаления части металла с поверхности целиком или полосами, в том числе:

• для удаления фрагментов в сварных конструкциях;
• создания канавок и занижений в толстостенных деталях;
• вырезания дефектов;
• выборки некачественных швов.

При строжке угольным электродом используют его способность расплавлять дугой металл. При этом сам графит практически не горит, только возле дуги оплавляется медная обмазка. Держак специальной конструкции, строгач, рядом с зажимом имеет отверстия для выхода газа. Кроме силового кабеля, к нему подключается шланг для сжатого воздуха, углекислого газа или аргона. Воздух нагнетается компрессором, газ подается из баллона.

Электрическая дуга нагревает и расплавляет металл, воздух сильной струей выдувает его. На месте сварной ванны образуется выемка в металле. Электродуговая строжка применяется для создания канавок и пазов в деталях, удаления бракованного шва.

При плазменной строжке газ используется одновременно для расплавления металла и его выдувания. Плазменная дуга моментально нагревает металл до температуры плавления и выше. Он буквально испаряется с зоны строжки и резки.

Плазменная строжка самая производительная из всех остальных видов поверхностной обработки деталей. За один проход резака выбирается полоса до 5 мм глубиной и 8 мм шириной.

Недостаток такой обработки – в выделении большого количества вредных газов. Работа оборудования сопровождается сильным шумом.

Классический способ ремонта сварных конструкций и разделывания дефектов заключается в газокислородной резке. Самый старый и производительный способ основан на принципе нагрева с помощью газовой горелки. При сварке добавляется присадочная проволока, которая плавится вместе с кромками. Для строжки и резки достаточно сильного нагрева стали, чтобы она начала окисляться. Жидкий, расплавленный металл выдувается вместе с газом.

Газокислородная резка применяется для раскроя толстого металла. Она прожигает лист толщиной 100–120 мм за считаные секунды и продолжает без остановки резать его по заданному контуру. При ручной строжке за один проход выбирается полоса в 80 мм. Специальные автоматы могут удалять сразу за один проход полосу в 300 мм на одном резаке. В массовом производстве используют мощное оборудование с несколькими горелками. Предел по ширине снятия металла может достигать 3000 мм. Максимальная глубина ограничена 15 мм.

С развитием электродуговой и плазменной сварки газокислородная резка применяется для удаления с литья прибылей, накопителей. Строжкой вымывают трещины, раковины, наплывы.

При строжке дефектов металла в отливках пламя газовой горелки используется и как контрольный инструмент для высвечивания и устранения трещин и раковин. В струе горящего газа края трещин нагреваются быстрее основного тела детали и светятся узкими полосками оранжевым и желтым цветом.

В начале газовой строжки начальную точку на детали нагревают до красного цвета. При этом мундштук должен располагаться под углом до 70⁰, ядро пламени должно касаться поверхности детали. После прогрева поверхности листа мундштук поднимается на 15 мм, и после пуска кислорода угол наклона уменьшается в зависимости от глубины строжки. Глубину канавки увеличивают также повышением давления кислорода.

При массовом производстве машин газокислородным методом делают черновую выборку пазов и канавок в крупных деталях под дальнейшую обработку резанием. Работают, в основном, низколегированными сталями. Углеродистые и высоколегированные стали после газокислородной строжки требуют термической обработки для снятия напряжений от местного нагрева.

Все виды строжки можно производить в любом положении детали. Следует только соблюдать особую осторожность при работе с потолком, чтобы расплавленный металл не капал на сварщика.

Теплопроводность углеродистых и легированных сталей ниже простых. При нагревании и резком охлаждении они подкаливаются с изменением кристаллической решетки. При этом возникают внутренние напряжения, которые могут привести к разрушению детали. Необходимо делать нормализацию или отжиг, чтобы выровнять структуру, снять напряжения.