Кроме описанных выше основных способов наплавки, достаточно широко применяемых в промышленности, имеется ряд других, имеющих ограниченное применение. Это наплавка с разделен­ными процессами тепловой подготовки наплавляемого металла и наплавляемой детали, наплавка токами высокой частоты, вибро - дуговая, дуговая лежачим электродом и вакуумнодуговая испа­ряющимся электродом. Наплавку с разделенными процессами тепловой подготовки применяют в основном при наплавке более легкоплавкого сплава (например, па основе меди) на сталь.

Б настоящее время процесс реализуется в виде выливания расплавленного в тигле наплавляемого металла на предварительно заформованную (для соответствующего фиксирования месторас­положения жидкого наплавляемого металла) деталь, предвари­тельно отдельно подогретую в печи. Для обеспечения смачивания и сцепления наплавляемого металла с деталью наплавляемую поверхность при нагреве детали в печи защищают от окисления флюсом. Способ трудно поддается механизации, трудоемкий, но обеспечивает хорошее качество наплавленного слоя.

Наплавка токами высокой частоты осуществляется расплав­лением наложенной на наплавляемую поверхность смеси флюса и порошка наплавочного сплава (например, зернистого сормайта) посредством подводимого индуктора, обеспечивающего выделение достаточной тепловой мощности. Сормайт нагревается до темпе­ратуры его плавления (~ 1150° С). Толщина получаемого слоя более 0,4 мм. Производительность наплавки довольно высока.

Бибродуговую наплавку выполняют вибрирующим электро­дом диаметром 1,5—2 мм, причем в результате его вибрации меха­ническим путем или при помощи электромагнита с частотой

Рис. 188. Вибродуго - вая наплавка: 1 — наплавляемое изде­лие; 2 — сопло для по­дачи охлаждающей изде­лие жидкости; з — то же, для подачи жидкости в зону сварки; 4 — элек­тродная проволока; 5 — электродоподающие ро­лики; 6 — электромагнит­ный вибратор; 7 — пру­жина

Рис. 189. Наплавка лежачим пластинчатым электродом: а — схема наплавки лежачим пластинчатым электродом; I — под­вод тока; 2 — медная плита; з — электрод; 4 — легирующая об* мазка; 5 — флюс; 6 — изделие; б — пример применения наплавки лежачим электродом для восста­новления изношенной проушины трака; 1 — стержень; 2 — покрытие

до 30—100 1/с и амплитудой 0,5—1 мм дуга закорачивается па наплавляемое изделие и снова возбугкдается. При каждом корот­ком замыкании часть наплавляемого электрода остается на поверх­ности. Толщина слоя получается небольшой. Так как в зону па­нлавки все время подаются охлаждающая жидкость (обычно раствор щелочи) или потоки воздуха, изделие прогревается и деформируется очень мало. Ускоренное охлаждение способствует повышению твердости наплавленного металла. Наиболее часто этот способ применяют при наилавке цилиндрических изделий небольшого диаметра (рнс. 188). Выполняют внбродуговую на­плавку и под флюсом.

Дуговую наплавку лежачпм электродом или пластиной осу­ществляют посредством зажигания дуги между наплавляемым изделием и пластиной, наложенной на него над прослойкой гра­нулированного флюса тощиной 3—5 мм (рис. 189, а). Дуга по мере оплавления пластины перемещается, вызывая ее расплавление и наплавление соответствующего количества металла на изделие. При надлежащей подготовке процесс происходит достаточно устойчиво. По аналогичной схеме возможна наплавка во внут­ренних полостях деталей по образующей (рис. 189, б).

Разработаны способы наплавки в вакууме испаряющимся и полым накаливающимся электродом.

§ 1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ И НОРМАТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ СВАРКЕ ПЛАВЛЕНИЕМ

В ГОСТ 12.0.002—74 даны следующие определения: «Техника безопасности — это система организационных и технических меро­приятий и средств, предотвращающих воздействие на работаю­щих опасных производственных факторов» и «Охрана труда — это система законодательных актов и соответствующих им социально-экономических, технических и гигиенических и орга­низационных мероприятий, обеспечивающих безопасность, со­хранение здоровья и работоспособности человека в процессе труда».

В Советском Союзе вопросам техники безопасности и охраны труда уделяется огромное внимание в государственном масштабе; они регламентированы многими стандартами и обязательными постановлениями, которые согласуются с органами ВЦСПС как по отраслям, так и в целом по стране.

Рассмотренные методы сварки требуют соблюдения определен­ного комплекса правил техники безопасности и охраны труда, которые должны находить отражение в технологических картах п строго соблюдаться при выполнении сварочных работ. Для всех указанных методов сварки плавлением в той или иной степени существует возможность опасных воздействий на сварщика в связи со следующими факторами:

1) поражение электрическим током при прикосновении чело­века к токоведущим частям электрической цепи;

2) поражение лучами электрической дуги глаз и открытой поверхности кожи;

3) ожоги от капель металла и шлака при сварке;

4) отравление вредными газами, выделяющимися при сварке її при загрязнении помещений пылью и испарениями различных веществ;

5) взрывы из-за неправильного обращения с баллонами сжа­того газа либо из-за производства сварки в емкостях из-под горю­чих веществ, либо выполнения сварки вблизи легковоспламеняю­щихся и взрывоопасных веществ;

0) пожары от расплавленного металла и шлака в процессе сварки;

7) травмы различного рода механического характера при под­готовке тяжелых изделий к сварке и в процессе сварки.

Как показывают статистические данные, 80% травм сварщи­ков связано с транспортными операциями тяжелых металли­ческих изделий.

Предотвращение опасности поражения электрическим током.

При сварке плавлением используют источники тока с напряже­нием холостого хода Г/хх = 45 ч - 80 В при постоянном токе, С/хх = 55 - ъ- 75 В при переменном токе, £/хх — 180 -г - 200 В при плазменной резке. Поэтому источники питания должны иметь автоматические устройства, отключающие их в течение не более 0,5 с при обрыве дуги.

Учитывая непостоянную величину электрического сопротив­ления человеческого тела (так, при сухой коже, например, сопро­тивление составляет 8000—20 000 Ом, а при влажных руках, повреждениях кожи сопротивление снижается до 400—1000 Ом), безопасным считают напряжение не выше 12 В (переносное осве­щение). Если сварщик работает в тесном помещении, может иметь большую площадь контакта с металлической поверхностью, с целые уменьшения опасности пораження электрическим током необходимо соблюдение следующих мероприятий:

1. Надежная изоляция всех проводов, связанных с питанием источника тока и сварочной дуги, устройство геометрически закрытых включающих устройств, заземление корпусов свароч­ных аппаратов (рис. 190, а). Заземлению подлежат: корпуса источников питания, аппаратного ящика, вспомогательное элект­рическое оборудование. Сечение заземляющих проводов должно быть не менее 25 мм2. Подключением, отключением и ремонтом сварочного оборудования занимается только дежурный электро­монтер. Сварщикам запрещается производить эти работы.

2. Применение в источниках питания автоматических выклю­чателей высокого напряжения, которые в момент холостого хода разрывают сварочную цепь и подают на держатель напряжение 12 В.

3. Надежное устройство электрододержателя с хорошей изо­ляцией, которая гарантирует, что не будет случайного контакта токоведущих частей электрододержателя со свариваемым изде­лием или руками сварщика (ГОСТ 14651—69). Электрододержа - тель должен иметь высокую механическую прочность и выдержи­вать не менее 8000 зажимов электродов.

4. Работа в иенравной сухой спецодежде и рукавицах. При работе в тесных отсеках и замкнутых пространствах обязательно использование резиновых галош и ковриков, источников осве­щения с напряжением не свыше 6—12 В.

5. При работе на электронно-лучевых установках предотвра­щение опасности поражения лучами жесткого рентгеновского

излучения в связи с использованием ускоряющего напряжения 20—22 кВ и выше.

Наряду с соблюдением указанных в п. 1—5 требований, с целью предотвращения поражения электрическим током, запре­щается притрагиваться к клеммам и зажимным болтам цепи высо­кого напряжения; снимать крышки клеммников электродвигателей подающего и ходового механизмов автоматов и полуавтоматов; открывать дверцы аппаратного ящика и трансформаторов и регу­лировать их и т. и.

Предотвращение опасности поражения лучами электрической дуги. Сварочная дуга является источником световых лучей, яркость которых может вызвать ожог незащищенных глаз при облучении их в течение всего 10—15 с. Более длительное воздействие излу­чения дуги может привести к повреждению хрусталика глаза и потере зрения. Ультрафиолетовое излучение вызывает ожоги глаз и кожи, подобные ожогам при прямом действии ярких солнечных лучей, инфракрасное может вызвать помутнение хрусталика глаза.

Воздействие излучения дуги вредно не только для сварщиков, но и для подручных рабочих-сборщиков. Для предотвращения опасного поражения глаз обязательно применение защитных стекол — наиболее темных для сварщиков и более светлых для

вспомогательных рабочих, что должно обеспечить значительное (почти полное) поглощение вредпых излучений, связанных с горе­нием дуги (табл. 120). Особую опасность в смысле поражения глаз представляет световой луч квантовых генераторов (лазеров), так как даже отраженные лучи лазера могут вызвать тяжелое повреждение глаз и кожи. Поэтому лазеры имеют автоматические устройства, предотвращающие такие поражения, по при условии строгого соблюдения производственной инструкции операторами - сварщиками, работающими на этих установках.

Таблица 120. Характеристики защитных стекол (по ГОСТ 9497—60) Классифи­кацион­ный номер Обозна­ чение свето­ фильтра Проницаемость для лучей *, % Рекомендации по применению видимых инфра­ красных 9 Э-1 0,03—0,08 1,0 При сварке на силе тока 30—75 А 10 Э-2 0,0035—0,015 0,3 При сварке на силе тока 75—200 А 11 Э-3 0,0005—0,002 0,1 При сварке на силе тока 200—400 А 12 Э-4 0,0005—0,002 0,1 При сварке па силе тока свыше 400 Л 2-4 В-1 0,2—0,6 3—4 Для работ па открытых площадках при ярком освещении и для вспо­могательных рабочих при сварке 3 В-2 0,2—0,6 СО 1 Для вспомогательных рабочих при электросварке в цехах * Для ультрафиолетовых лучей 0 %.

Защитные стекла, вставленные в щитки и маски, снаружи закрывают простым стеклом для - предохранения их от брызг расплавленного металла. Щитки изготовляют из изоляционного металла — фибры, фанеры и по форме и размерам они должны полностью защищать лицо и голову сварщика (ГОСТ 1361—69).

Для ослабления резкого контраста между яркостью дуги и малой яркостью темных стен (кабины) последние должны быть окрашены в светлые тона (серый, голубой, желтый) с добавлением в краску окиси цинка с целью уменьшения отражения ультра­фиолетовых лучей дуги, падающих на стены.

При работе вне кабины для защиты зрения окружающих, работающих сварщиков и вспомогательных рабочих должны применяться переносные щиты и ширмы.

Предотвращение опасности поражения брызгами расплавлен­ного металла и шлака. Образующиеся при дуговой сварке брызги расплавленного металла имеют температуру до 1800° С, при кото­рой одежда из любой ткани разрушается. Для защиты от таких брызг обычно используют спецодежду (брюки, куртку и рука­вицы) из брезентовой или специальной ткани. Куртки при работе не следует вправлять в брюки, а обувь должна иметь гладкий верх, чтобы брызги расплавленного металла не попадали внутрь одежды, так как в этом случае возможны тяжелые ожоги.

Для защиты от соприкосновения с влажной, холодной землей и снегом, а также с холодным металлом при наружных работах и в помещении сварщики должны обеспечиваться теплыми под­стилками, матами, подколенниками и подлокотниками из огне­стойких материалов с эластичной прослойкой.

Предотвращение отравления вредными газами и аэрозолями, выделяющимися при сварке. Высокая температура дуги (6000— 8000° С) неизбежно приводит к тому, что часть сварочной прово­локи, покрытий, флюсов переходит в парообразное состояние. Эти пары, попадая в атмосферу цеха, конденсируются и превра­щаются в аэрозоль конденсации, частицы которой по дисперс­ности приближаются к дымам и легко попадают в дыхательную систему сварщиков. Эти аэрозоли представляют главную профес­сиональную опасность труда сваршиков. Количество пыли в зоне дыхания сварщика зависит главным образом от способа сварки и свариваемых материалов, но в известной степени определяется и типом конструкций. Химический состав электросварочной пыли зависит от способов сварки и видов основных и сварочных материалов (табл. 121 и 122).

Таблица 121. Состав электросварочной пыли Марка электродов, тип покрытия МпОг SiOj Fe. Oj СгОз NiO Ті02 УОНИ-13/45, «Б» 1.1—8,8 4,2 7,03—7,1 7,06 33—62,2 47,2 0,002—0,02 0,0013 — — Аустенитные, «Б» 1,5—6,3 3,4 — 31,3—61,3 43,2 2,3—4,6 3,4 2,0 0,16 С меловым покрытием — 0,29—0,39 0,33 89,9—96,5 93,1 — — — Примечание. В числителе указаны минимальные и максимальные значения, в знаменателе — средние.

Наряду с пылью при дуговой сварке также образуются и выде­ляются газообразные продукты — окислы азота, окись углерода; при сварке электродом с покрытием «Б» и под флюсами — фто­ристые соединения.

Таблица 122. Количество выделяющихся вредных веществ в зависимости от вида сварки и применяемых материалов Количество вредных и роизводст венных выделений Свариваемые материалы Отделяемые вещества г/кг пределы*) допустимая концентрация ПДК, мг/м*

Сварка плавящимся электродом в аргоне или гелии Алюминиевые сплавы Пыль... .................................................... 20,0 2,0 Окись азота........................................... 2,5 5,0 Окись магнии......................................... 3.0 — Озон................................................. ОД од Сплавы титана Пыль........................................................ 5.0 6,0 Озон................................................. од од Сплавы на основе меди, про- Пыль....................................................... 18,0 _____ волока МНЖКТ 5-1-0,2-0,2 Медь (металл и окисли) 11,0 1,0 Окислы никеля.... 0,7 0,5 Окись цинка............................................ 0,02 5,0 Сварка неплавящижя электродом е аргоне или гелии Алюминиевые сплавы Пыль....................................................... 5,0 2,0 Соединения вольфрама 1,5 6,0 Окись магния 0,75 — Озон.......................................................... 0,08 0,1 Сплавы титана Пыль..................................... ... 3,5 6,0 Озон................................................. . 0,08 од

Сварка в углекислом газе Сталь углеродистая и низ­колегированная (проволока Св-08Г2С, /св = 120-=-300 А) Пыль................................. Окись марганца................ Окись хрома...................... Окислы никеля................. Окись углерода.... 8,0 0,5 0,02 0,03 5,0 4,0 0,3 ОД 0,5 30,0 Сталь углеродистая и низ- Пыль................................. 14,0 4,0 колегироваиная (проволока Окись марганца................ 0,8 0,3 Св-08Г2С, /св = 3504-450 А) Окислы хрома.................. 0,03 од Окислы никеля................. 0,03 0,5 Окись углерода.... 6,0 30,0 Сталь высокопрочная и Пыль.................................. 8,0 4,0 аустенитная (проволока Окислы марганца.... 0,2 0,3 Св-08Х19Н9Ф2С2, /св = Окислы хрома................... 0,6 од = 300 А) Окислы ПІІКЄЛЯ............ од 0,5 Окись углерода................ 5,0 30,0

В зоне дыхания сварщиков концентрация этих газов может достигать (мг/л): N205 0,009—0,018; SiF4, HF до 0,004 каждого, СО до 0,46. При сварке цветных металлов и их сплавов в зоне дыхания сварщика могут наблюдаться такие вредные газообразные соединения, как ZnO, Sn02, Mn02, Si02 и т. д.

Наиболее опасны для здоровья сварщиков аэрозоли марганца, так как отравление марганцем может вызвать длительное и стой­кое поражение центральной нервной системы вплоть до пара­личей. Острые отравления парами цинка и свинца могут вызвать литейную лихорадку, а отравление хромовым ангидридом — бронхиальную астму. Длительное отложение пыли в легких может вызвать пневмоконикозы.

Таблица 128. Нормы обмена воздуха при вентиляцію Характер сварочных работ Расчетная единица расходуемого сварочного материала Расчетный воздухооб­мен, М3 Дуговая сварка под флюсом и эл€*ктрошлаковая 1 кг электродной проволоки а) стали— 500 б) цветные металлы — 1000 Сварка в углекислом газе То же........................ 3000—5000 Сварка электродами с покры­тием «Р» 1 кг расплавленных электродов 12000 Сварка электродами с покры­тием «Б» То же............................................. ( 6 000 Сварка меди и ее сплавов То же...................................... 7000 Сварка титана и его сплавов а) 1 кг присадочной проволоки при вольфрамовом электроде б) 1 кг проволоки при плавя­щемся электроде............................ 600 1000 Сварка алюминия и его сплавов а) 1 кг присадочной проволоки при вольфрамовом электроде б) 1 кг проволоки при плавя­щемся электроде...................................... 2 300 10 000

Все указанные поражения могут возникнуть, если сварку выполняют с грубым нарушением правил техники безопасности и охраны труда, касающихся обеспечения общей и местной вен­тиляции, применения индивидуальных средств защиты (масок, респираторов), особенно при сварке цветных металлов и их спла­вов, а также при сварке в тесных, замкнутых отсеках при недо­статочной вентиляции и т. п. (табл. 123).

Существуют строгие требования в области вентиляции при сварочных работах. Для улавливания сварочного аэрозоля на стационарных постах, а где это возможно, и на нестационарных нужно устанавливать местные отсосы в виде вытяжного шкафа, вертикальной или наклонной панели равномерного всасывания, стола с нодрешеточным отсосом и др. (рис. 190, б). При сварке крупногабаритных серийных конструкций на кондукторах, мани­пуляторах и т. и. местные отсосы необходимо встраивать непо­средственно в этн приспособления. При автоматической сварке под флюсом, в защитных газах, электрошлаковой сварке приме­няют устройства с местным отсосом газов.

Если в цехе расход сварочных материалов превышает 0,2 г/ч на 1 м3 объема здания, должна быть устроена механическая, общеобменная вентиляция. При работе на нестационарных сва­рочных постах в замкнутых и полузамкнутых пространствах (отсеках) следует применять местные отсасывающие устройства типа эжекторов, высоковакуумных установок с обеспечением объема удаляемого воздуха от одного сварочного поста 400— 500 м8/ч, но не менее 100—150 м3/ч, что обеспечивает допустимый уровень загрязненности воздуха.

Предотвращение опасности взрывов. Опасность взрывов воз­никает при неправильной транспортировке, хранении и исполь­зовании баллонов со сжатыми газами, при проведении сварочных работ в различных емкостях без предварительного контроля сте­пени их очистки и наличия в них остатков горючих веществ и т. д.

При использовании баллонов со сжатыми газами необходимо соблюдать установленные меры безопасности: не бросать баллоны, не устанавливать их вблизи нагревательных приборов, не хра­нить вместе баллоны с кислородом и горючими газами, баллоны хранить в вертикальном положении. При замерзании влаги в редукторе баллона с С02 отогревать его только через специаль­ный электроподогреватель или обкладывая тряпками, намочен­ными в горячей воде. Категорически запрещается отогревать любые баллоны со сжатыми газами открытым пламенем, так как это почти неизбежно приводит к взрыву баллона.

При производстве сварочных работ на емкостях, ранее исполь­зованных, требуется выяснение типа хранившегося продукта и наличие его остатков. Обязательна тщательная очистка сосуда от остатков продуктов и 2—3-кратная промывка 10%-ным раст­вором щелочей, необходима также последующая продувка сжатым воздухом для удаления запаха, который может вредно действо­вать на сварщика.

Категорически запрещается продувать емкости кислородом, что иногда пытаются делать, так как в этом случае попадание кислорода на одежду и кожу сварщика при любом открытом источнике огня вызывает интенсивное возгорание одежды и приводит к ожогам со смертельным исходом.

Взрывоопасность существует и при выполнении работ в поме - щеииях, пмеющих большое количество пылевидных органических веществ (пищевой муки, торфа, каменного угля). Эта пыль при определенной концентрации может давать взрывы большой силы. Помимо тщательной вентиляции для производства сварочных работ в таких помещениях требуется специальное разрешение пожарной охраны.

Предотвращение пожаров от расплавленного металла и шлака.

Опасность возникновения пожаров по этой причине существует в тех случаях, когда сварку выполняют по металлу, закрываю­щему дерево либо горючие изолировочные материалы, на дере­вянных лесах, вблизи легко воспламеняющихся материалов и т. п. Все указанные варианты сварки не должны допускаться.

Предотвращение травм, связанных со сборочными и транспорт­ными операциями (травмы механического характера). Важное значение имеет внедрение комплексной механизации и автомати­зации, что значительно уменьшает опасность травм такого рода.

Основные причины травматизма при сборке и сварке: отсутст­вие транспортных средств для транспортировки тяжелых деталей и изделий; неисправность транспортных средств; неисправность такелажных приспособлений; неисправный инструмент: кувалды, молотки, гаечные ключи, зубила н т. п., отсутствие защитных очков при очистке швов от шлака; отсутствие спецодежды и дру­гих защитных средств.

Меры безопасности в этом случае: все указанные средства и инструменты следует периодически проверять; такелажные работы должны производить лица, прошедшие специальный инст­руктаж; от рабочих необходимо требовать соблюдения всех пра­вил по технике безопасности, включая работу в спецодежде, рукавицах; использование средств индивидуальном вентиляции (где это необходимо) и т. д. Важное значение имеет внедрение комплексной механизации и автоматизации, что значительно уменьшает опасность травм такого рода.