Сварка медных шин угольным электродом вы­полняется на постоянном токе прямой полярности. Применяются те же источники сварочного тока и те же приспособ­ления, что и для сварки алюминия. В качестве присадки исполь­зуется медная проволока марок МО и Ml по ГОСТ 2112—71 или прутки квадратного сечения, нарезанные из шин соответ­ствующей толщины.

Большое значение имеет правильный выбор сечения присадоч­ных прутков в зависимости от толщины свариваемых шин: при очень большой толщине прутков образуются наплывы металла на верхних кромках, что ведет к непроварам; при слишком малых диаметрах прутков возможен пережог металла, так как для полу­чения необходимого сечения шва приходится замедлять процесс сварки.

Сварка встык. При толщине шин до 12 мм сварку ведут без скоса кромок, при толщине 14—30 мм выполняют односторонний

скос кромок на 30°. Кромки шин толщиной 30 мм и более ска­шивают на 15° с притуплением 5—8 мм в корне шва.

Шины с тщательно зачищенными кромками закрепляют на сварочном столе или в приспособлении, после чего на кромки насыпают порошкообразный флюс одного из составов, приведенных в табл. 3-8. В процессе сварки флюс вводят с помощью присадоч­ного прутка, нагретый конец которого периодически опускают в баночку с флюсом. Режимы сварки выбираются по табл. 10-1.

Сварку шин толщиной до 8 мм выполняют за один проход дуги, толщиной от 8 до 12 мм —за два прохода (подогрев кромок и сварка). Кромки подогревают с конца шва, наиболее удаленного от сварщика, перемещением электрода к себе. Дуга при этом воз­буждается на графитовом бруске, формующем шов. Скорость подогрева регулируют так, чтобы свариваемые кромки шин нагревались до красного каления. В конце разогрева, когда электрод находится на стороне шва, наиболее близкой к свар­щику, дугу концентрируют на кромках шин до расплавления их в этом месте на всю толщину, после чего выполняют второй проход дуги (сварку) в направлении от сварщика. Присадочный пруток перемещают вслед за электродом так, чтобы конец его находился на расстоянии 5—8 мм от дуги. Пруток располагают вдоль оси шва g наклоном 40° к плоскости шин. Конец прутка должен плавиться при погружении его в сварочную ванну. Не следует сплавлять пруток каплями, так как получаются хрупкие и пористые швы из-за значительного окисления металла в каплях и невозможности перемешивать ванну (пруток не погружается в нее). Электрод во время разогрева кромок и при сварке распо­лагают перпендикулярно плоскости шин или с небольшим накло­ном в сторону по направлению сварки. Концом электрода при перемещении его вдоль кромок совершают в плоскости шин зигза­гообразные движения, а присадочным прутком —движения в вер­тикальной плоскости аналогично тому, как при сварке алюминие­вых шин. При этом происходит перемешивание ванны для удале­ния на поверхность газовых включений и шлаков.

При толщине шин более 12 мм сварку выполняют в три про­хода: подогрев шин и расплавление нижних кромок, полное рас­плавление кромок и введение присадочного материала, оконча­тельное формирование сварного шва. При первом проходе приса­дочный материал не вводят. Дугу вдоль шва перемещают очень медленно, направляя ее поочередно то на одну, то на другую кромку. При этом надо добиваться расплавления нижних кромок. При втором проходе кромки шин полностью расплавляют и вво­дят присадочный материал в таком количестве, чтобы зазор между шинами был полностью заполнен. Третий проход является за­вершающим этапом сварки, когда окончательно формируют шов при введении небольшого количества присадки.

Для шин толщиной 30 мм и более необходим дополнительный подогрев до красного каления (800—850° С) с помощью посторон­них источников теплоты — ацетилено-кислородных или пропан- бутано-кислородных сварочных горелок или кузнечных горнов. В последнем случае шины после разогрева укладывают на уголь­ные подклйдки, заформовывают с торцов и сваривают при оста­новленном дутье горна. Используют также специальные много­пламенные пропан-бутано-кислородные горелки, охватывающие шины с двух сторон.

Температуру подогрева шин удобно контролировать с помощью гермокарандашей или термоиндикаторных красок, меняющих свой цвет при определенной температуре.

Рекомендуется сварку шин толщиной более 15 мм выполнять при несколько наклонном (около 10°) положении шва, чтобы расплавленный металл стекал в сторону формируемого шва. Этим предотвращается натекание металла в канавку подкладки и благодаря этому облегчается полное расплавление нижних кромок у шин (затекший в канавку металл может защищать от непосредственной действия дуги не расплавившиеся еще нижние кромки у шин).

Немедленно после сварки швы медных шин охлаждают водой для снятия внутренних напряжений металла.

Подварка швов с целью устранения дефектов не может быть рекомендована, так как в этом случае возможно появление тре­щин в шве. Поэтому дефектные швы разрезают и шины сваривают вновь. При этом, если есть возможность, дефектный шов выре­зают целиком.

При сварке на оптимальных режимах швы получаются плот­ными (рис. 10-1, а), переходная зона достаточно плавная (дендрит­ная сетка наплавленного металла как бы вползает в кристаллы основного металла без пор и макротрещин, что свидетельствует

о хорошей свариваемости). На­плавленный металл предста­вляет собой обычную дендрит­ную структуру с эвтектикой медь—закись меди.

Механические свойства сое­динений характеризуются дан­ными, приведенными втабл. 10-2.

При силах тока, меньших рекомендуемых нормальных значений, механические каче­ства швов резко снижаются. Так, например, для шин 100 X 10 мм при токе 250—300 А угол загиба составляет всего 18°, а прочность при испытании на растяжение вполовину меньше, чем для образцов, полученных при сварке на нормальных токах. Шов приобретает пористость и раковины, в особенности в переходной зоне (рис. 10-1, б). Образуются натеки металла, непровары и трещины, переходная зона резко выражена. Кроме того, в наплавленном металле и в переходной зоне наблю­дается значительное число микропор. Увеличение сварочных то­ков тоже приводит к ухудшению качества сварных швов, при

8 Р. Е. Евсеев, В. Р. Евсеев 229
этом особенно резко снижается пластичность шва и в меньшей степени его прочность. Например, при сварке этих же шин то­ком 600 А угол загиба уменьшается на 60% от значения, получае­мого при нормальном сварочном токе.

Сварка угольным электродом — производительный процесс. Достаточно сказать, что продолжительность сварки (время горе­ния дуги) шины сечением 100x10 мм составляет 35 с, что соответ­ствует скорости сварки около 10 м/ч.

Внешний вид шва медных шин, выполненного сваркой уголь­ным электродом, показан на рис. 10-2. По сравнению со швом

алюминиевых шин он характеризуется мелкочешуйчатой структурой и боль­шей шириной.