ИНСТРУМЕНТ И СПЕЦОДЕЖДА СВАРЩИКА

Как и для любого другого вида деятельности, для сварки необходимо иметь набор определенных инструментов.
1. Электродержатель, который используют при ручной дуговой сварке. С его помощью зажимают электрод и подводят к нему электрический ток. Конструкция держателя должна быть такой, чтобы:
— иметь возможность легко, не прикасаясь к токопро-водящим деталям, с минимальными временными затратами (за 4 секунды) заменить электрод;
— давать минимальный по длине огарок электрода;
— быть удобной в обращении;
— не мешать движениям сварщика и не утомлять его руку.
Для фиксации электрода в электродержателе были разработаны разные устройства, например специальные пружины, зажимные устройства наподобие клещей, винтовые зажимы и др.

Разновидности электродержателей с разжимными губками: а — конструкции завода «Электрик»; б — конструкции В. А. Шебеко; в — конструкции В.Ф. Сидорова

Разновидности электродержателей с пружинящими губками: а — вилочного типа; б — пластинчатые конструкции Л.Д. Гурвица; в — конструкции Б. Г. Филиппова; 1 — электрод; 2 — головка; 3 — маховичок; 4 — рукоятка; 5 — винт; 6 — провод

Контактные губки, которые должны удерживать электрод, изготавливаютиз меди. Лучшими считаются конструкции с плоскими губками, которые благодаря своей упругости или усилию особой пружины обеспечивают прочное зажатие электрода. В этом плане конструкции с винтовым зажимом представляются менее удачными, поскольку из-за перегрева и заклинивания винтового устройства они имеют короткий срок службы.
Ручка электродержателя должна быть электроизолированной, т.е. иметь резиновую или пластмассовую оболочку. Кроме того, некоторые электродержатели оснащены cgtwbfkmysv устройством, выключающим напряжение в момент замены электрода.
Электродержатели могут быть рассчитаны на разную величину сварочного тока. По этому параметру они делятся на три типа:
— I — для тока до 125 А;
— II — для тока до 315 А;
— Ill — для тока до 500 А.
Существуютспециальные электродержатели для безогар-кового электрода, в которых конец последнего приварен встык к торцу стержня электродержателя и при сварке расплавляется без остатка, чем дает экономию электродов примерно на 15-20%.

Электродержатель для безогарковых электродов: 1 — электрод; 2 — стальной пруток; 3 — ручка; 4 — стальной лист; 5 — провод

К способу фиксации кабеля к электродержателю также предъявляются определенные требования. Конец кабеля должен закрепляться легко и надежно. При этом обязателен хороший контакт в точке его зажима. Электродержатель должен без ремонта выдержать использование 8000 электродов.
2. Щиток или маска. В процессе сварки необходимо защищать голову и лицо от различных вредных факторов, среди которых:
— свечение сварочной дуги;
— ультрафиолетовое и инфракрасное излучение;
— брызги расплавленного металла;
— раскаленный шлак;
— ядовитые газы.
Для этой цели предназначены щитки и маски. Сварочный щиток — конструкция наиболее примитивная. Он оснащен затемненным светофильтром и ручкой, за которую сварщик его удерживает. Последнее обстоятельство одновременно является его достоинством и недостатком, поскольку, с одной стороны, можно легко отодвинуть щиток от лица и осмотреть полученный сварной шов, с другой — одна из рук постоянно занята, поэтому нет возможности придержать изделие или ударить по шву.
Маска, в отличие от щитка, имеет специальные крепления, с помощью которых она держится на голове. Чтобы рассмотреть зону сварки, ее просто поднимают, а чтобы продолжить работу, достаточно кивком головы опустить ее. Маска лишена недостатка щитка, поскольку освобождает руку, но есть один минус — при откинутой маске глаза оказываются незащищенными (например, при работе «болгаркой»).
Более современная конструкция — маска с подъемным светофильтром, в которой пластмассовый щиток защищает глаза, когда фильтр поднят.
Еще более совершенная конструкция — маска со светофильтром «хамелеон», в основе работы которого лежит поляризация жидких кристаллов. При этом жидкокристаллический слой (их может быть несколько), помещенный между поляризационными пленками, изменяет пространственную ориентацию и задерживает некоторое количество света. Специально установленный фильтр предохраняет глаза от инфракрасного и ультрафиолетового излучения. Весь защитный блок имеет толщину не более 10 мм, ширину — 90 мм, длину — 100 мм, вес — не более 100 г. Современные «хамелеоны» срабатывают за 1 миллисекунду (при минусовых температурах не столь быстро).
Существует особая маска для специфических работ, к которым относится сварка металлов с примесями вредных веществ или в условиях плохой вентиляции. Для таких случаев она оснащается фильтрами и системой подачи воздуха типа противогаза, что надежно защищает органы дыхания от сварочного дыма.
Средства защиты лица, органов зрения и дыхания показаны на рис.

Виды сварочных масок: а — щиток; б — традиционная; в — с подъемным светофильтром; г — со светофильтром «хамелеон»; д — с блоком подачи воздуха

Конструкция сварочной маски должна соответствовать ГОСТу 12.4.035-78 и ТУ 3441-003-07515055-97, согласно которым она изготавливается из токонепроводящего материала (обычно это электрокартон (фибра) или пластмасса), устойчивого к брызгам расплавленного металла и искрам, и должна защищать внутреннее пространство. Большое значение имеют вес маски (не более 600 г), габариты и возможность подогнать ее под размер головы.
3. Молоток для отбивания шлака.
4. Стальная щетка для удаления загрязнений и шлака.
5. Зубило для вырубки шва при обнаружении дефектов.
6. Шаблоны для контроля размеров сварного шва.
7. Металлические клейма.
8. Измерительные инструменты (отвес, метр, стальной угольник, линейка, чертилка).
9. Ящик для хранения всевозможных принадлежностей для сварки.
Отдельного разговора заслуживают сварочные провода. Для подведения тока от сети используют провод марки КРПТ; от сварочного аппарата к электродержателю — марки ПРГД, ПРГДО с медными жилами, АПРГДО с алюминиевыми жилами. В любом случае провод должен иметь длину не менее 3 м и не более 30-40 м (при более длинном проводе напряжение в нем упадет и, соответственно, снизится напряжение сварочной дуги, что нежелательно). Если возникает необходимость нарастить провод, применяют муфты, пайку и медные наконечники. Сварочный провод должен иметь определенное сечение, которое определяется величиной сварочного тока.

По требованиям техники безопасности сварщик должен быть одет в специальную одежду (комбинезон или куртку и брюки), иметь рукавицы, сшитые из плотного материала (брезента, асбестовой ткани и пр.), способного защитить его от ожогов. Необходимо правильно носить одежду:
— надевать брюки навыпуск (поверх обуви);
— застегивать куртку на все пуговицы и не заправлять ее в брюки (карманы должны быть с клапанами);
— ходить в обуви на резиновой подошве;
— головной убор не должен иметь козырька, который помешает защитить лицо маской или щитком.

ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ

Качественного сварного шва невозможно добиться без обеспечения стабильного горения сварочной дуги, т.е. без устойчивого протекания сварочного процесса. В значительной степени это зависит от источника питания дуги, которая загорается при коротком замыкании — в момент контакта электрода с изделием. Это сопровождается выделением теплоты и быстрым повышением температуры в зоне контакта.
Для начала сварочного процесса требуется повышенное напряжение сварочного тока, но потом в результате эмиссии электронов с катода и развития объемной ионизации газов в сварочной дуге наблюдаются снижение сопротивления дугового промежутка и, как следствие, падение напряжения до того минимума, который необходим для устойчивого горения сварочной дуги.
Сварочная цепь переживает многократные и частые короткие замыкания, которыми сопровождается переход капель металла электрода в сварочную ванну. И в каждый такой момент напряжение достигает нулевой отметки. Одновременно с этим колеблется длина сварочной дуги. Чтобы она восстановилась, надо, чтобы напряжение поднялось до рабочего, т.е. до 25-30 В, причем в минимальный промежуток времени, иначе поддерживать горение сварочной дуги будет невозможно. Кроме того, надо иметь в виду, что при коротких замыканиях возникают большие токи, которые могут привести к перегреву проводки и обмотки источников тока. Таковы в общих чертах сварочный процесс и явления, которые ему сопутствуют.
Итак, электрическая сварочная дуга, по сравнению с другими потребителями электроэнергии, имеет ряд отличительных черт:
— необходимость более высокого напряжения для возбуждения сварочной дуги по сравнению с тем, которое требуется для ее поддержания;
— наличие в процессе горения сварочной дуги особого состоянии электрической цепи, которая претерпевает разрыв или короткое замыкание;
— колебания напряжения сварочной дуги и, соответственно, силы сварочного тока в связи с изменением длины дуги;
— падение напряжения между электродом и свариваемым изделиями до нуля при коротком замыкании, в момент которого происходит возбуждение сварочной дуги.
Специфическими особенностями сварочной дуги при ручной дуговой сварке (при других видах дуговой сварки они могут быть иными) обусловлены те требования, которые предъявляются к источникам питания, в частности:
— для возбуждения сварочной дуги нужно, чтобы напряжение холостого хода превосходило напряжение сварочной дуги в 2-3 раза (максимум напряжения холостого хода должен быть не более 80 и 90 В для источников питания постоянного и переменного тока соответственно), но при этом оставалось безопасным для сварщика (разумеется, при соблюдении им техники безопасности);
— изменение напряжения устойчивого горения дуги (рабочее напряжение), наблюдающееся при изменении ее длины (при увеличении последней напряжение должно возрастать, а при уменьшении — быстро снижаться), не должно приводить к большим изменениям силы сварочного тока и связанного с этим теплового режима сварки;
— в момент короткого замыкания сила тока должна быть ограничена определенным пределом, предотвращающим возгорание проводов. Достаточно, чтобы ток короткого замыкания превышал сварочный примерно в 1,1-1,5 раза, т.е. не более чем на 40-50%. Источник тока должен быть рассчитан и выдерживать длительные короткие замыкания, иначе он не сможет защищать обмотку от перегрева и разрушения;
— промежуток, в течение которого напряжение после короткого замыкания восстанавливается, не должен быть длительным. Необходимо, чтобы после каждого короткого замыкания, т.е. при переносе капель расплавленного металла электрода на свариваемое изделие, на подъем напряжения от нуля до рабочего (25 В) затрачивалось не более 0,05 секунды, более длительный промежуток негативно сказывается на устойчивости сварочной дуги;
— источник тока должен быть мощным, чтобы обеспечивать выполнение сварочных работ и иметь соответствующую внешнюю характеристику;
— источник питания дуги должен быть оснащен устройством, регулирующим сварочный ток (предел регулирования должен составлять приблизительно 30-130% от номинального сварочного тока), тем более что это требуется для осуществления сварки электродами различного диаметра.
Источники питания отличаются своими свойствами, для описания которых введены следующие параметры:

Типы внешних вольт-амперных характеристик: 1 — крутопадающая; 2 — пологопадающая; 3 — жесткая; 4 — возрастающая

1. Внешняя статическая характеристика. Это зависимость между напряжением на выходных зажимах источника питания и величиной сварочного тока. Различаются несколько типов внешних вольт-амперных характеристик источников питания, в частности:
— крутопадающая;
— пологопадающая;
— жесткая;
— возрастающая.
Каждому способу сварки должен соответствовать тип внешней характеристики. Для ручной дуговой сварки подходят источники с крутопадающей внешней характеристикой, поскольку у них при коротком замыкании напряжение падает до нуля, благодаря чему сила тока короткого замыкания не растет. Но при возбуждении сварочной дуги, когда ток минимален, мгновенно возникает повышенное напряжение. Источники питания с такой внешней характеристикой позволяет удлинять дугу, не опасаясь при этом, что она быстро оборвется, и сокращать ее без риска значительного увеличения тока.
Оставшиеся типы внешней характеристики источников питания (пологопадающая, жесткая и возрастающая) позволяют обеспечить существенное изменение величины сварочного тока при изменении длины дуги, что приводит к быстрому возрастанию или снижению скорости плавления электродной проволоки.
Источники питания с пологопадающей вольт-амперной характеристикой предназначаются для автоматической и полуавтоматической сварки под флюсом, а с жесткой и возрастающей внешней характеристикой — для сварки в среде защитных газов.
Необходимая характеристика источника питания задается при его изготовлении и обеспечивается конструкцией, а при сварке ее тип не изменяется.
Велико значение и динамических свойств источника питания, а именно быстрота, с которой напряжение при коротком замыкании восстанавливается с нулевой отметки до напряжения повторного возбуждения сварочной дуги. Это определяется индуктивностью источника питания: чем она больше, тем выше динамические свойства, при которых происходят равномерный перенос капель электродного металла и незначительное разбрызгивание.
2. Напряжение холостого хода. Так называется напряжение на выходных клеммах, когда нагрузка в сварочной цепи отсутствует, т.е. при разомкнутой сварочной цепи. Напряжение холостого хода источника питания с падающей вольт-амперной характеристикой всегда выше рабочего напряжения дуги, поэтому облегчаются возбуждение и повторное зажигание сварочной дуги. Если номинальное рабочее напряжение составляет 30 В, то напряжение холостого хода не должно быть более 75 В (чем оно выше, тем легче загорается сварочная дуга, но одновременно возрастает риск поражения сварщика током). Напряжение зажигания различно для источников постоянного и переменного тока и составляет не менее 30-35 В для первых и 50-55 В для вторых. В ГОСТе 7012-77 Е указано, что для трансформаторов, которые рассчитаны и выдерживают сварочный ток силой 2000 А, напряжение холостого хода не должно быть более 80 В. Увеличение напряжения холостого хода источника переменного тока влечет за собой снижение cos ср (напомним формулу мощности переменного тока: Р = U * I * cos ф), т.е. снижение КПД источника питания.
3. Относительная продолжительность работы (ПР) и относительная продолжительность включения в прерывистом режиме (ПВ). Источник питания сварочной дуги функционирует в таком режиме, когда включения периодически сменяются выключениями, которые необходимы для удаления шлака со сварного шва, замены электрода и пр. Можно сказать, что данные показатели характеризуют повторно-кратковременный режим работы источника питания сварочной дуги. Разница между ПР и ПВ заключается в том, что при ПР источник питания в момент паузы не отключается от сети и продолжает функционировать в холостом режиме при разомкнутой цепи, а при ПВ источник питания во время паузы отключается от сети.
Величины ПР и ПВ выражаются в процентах и определяют возможную степень эксплуатации источника сварочной дуги:

где т.св — время сварки, т.е. работы под нагрузкой; txx — время холостого хода; tn — время паузы.
Для расчетов условно принимается время сварки (tee), равное 3 минутам, паузы (tn) — 2 минутам. Подставив значения в формулу, можно установить, что оптимальная величина ПР составляет 60%. Если ПР равняется 20%, то время сварки составит 1 минуту, а продолжительность паузы — 4 минуты.
Современная промышленность изготавливает различные источники питания для дуговой сварки и наплавки.
1. Источник питания, работающий от переменного тока и предназначенный для ручной дуговой сварки, автоматической сварки под флюсом и электрошлаковой сварки, называется сварочным трансформатором. Это устройство представляет собой статический электромагнитный аппарат, основная функция которого — преобразование имеющегося в электрической цепи напряжения (220 или 380 В) в более низкое напряжение вторичной электрической цепи, необходимое для возбуждения сварочной дуги и обеспечения ее горения. Энергия в трансформаторе преобразуется за счет переменного магнитного поля и использования необходимого количества витков в первичной и вторичной обмотках, расположенных на магнитопроводе. Так называется сердечник, выполненный из трансформаторной стали (из нее изготавливаются различные электрические изделия, которые в процессе эксплуатации попеременно на- и размагничиваются), которая является тонколистовой, низкоуглеродистой и отличается повышенным содержанием кремния (не более 4%) и малым количеством вредных примесей — фосфора и серы (не более 0,02%). Ее магнитопроницаемость определяет и вес устройства. Если магнитные свойства стали максимальны и магнитный поток протекает через нее с наименьшими потерями, то количество стали, необходимое для аппарата, значительно снижается.
В основе действия всех трансформаторов, применяемых для сварочных работ, лежит принцип электромагнитной индукции, т.е. переменный по направлению (с частотой тока) магнитный поток на магнитопроводе, образовавшийся от действия переменного тока первичной обмотки, пересекает витки вторичной обмотки трансформатора, после чего согласно закону электромагнитной индукции возбуждает в ней напряжение (ЭДС). Пока вторичная (сварочная) цепь не будет замкнута, тока в ней (кроме напряжения) не будет.
Сварочный ток регулируется благодаря изменению величины либо индуктивного сопротивления, либо вторичного напряжения холостого хода трансформатора, что осуществляется посредством секционирования числа витков первичной или вторичной обмотки. Это обеспечивает ступенчатое регулирование тока.
Главный минус всех сварочных трансформаторов — низкий коэффициент мощности cos <р, что объясняется конструкцией трансформатора, в котором падающая вольт-амперная характеристика порождается высокой индуктивностью сварочной цепи. Для стабильного возбуждения сварочной дуги требуется напряжение холостого хода трансформатора на уровне 65 В, в то время как напряжение сварочной цепи составляет 20-30 В. Вследствие возникшего индуктивного сопротивления потери мощности возрастают. Поэтому коэффициент мощности cos ф сварочных трансформаторов должен состалвять 0,4-0,5.
Сварочные трансформаторы на основании различных показателей классифицируются следующим образом:
1) по количеству обслуживаемых рабочих мест на:
— однопостовые, рассчитанные на одно рабочее место, поэтому обладают соответствующей вольт-амперной характеристикой;
— многопостовые, предназначенные для одновременного обслуживания нескольких рабочих мест. Они имеютжесткую характеристику, но благодаря включению в электрическую цепь дросселя создается падающая внешняя характеристика, обеспечивающая стабильное горение сварочной дуги;
2) по фазности на:
— однофазные.
— трехфазные.
3) по конструкции на устройства:
а) с нормальным магнитным рассеянием и отдельной реактивной (дроссельной) обмоткой, которая последовательно включается в сварочную цепь. Дроссель может заключаться в отдельный корпус или выполняться на общем сердечнике

Электрическая схема трансформатора с дросселем: а — в отдельном корпусе; 1 — реактивная катушка; 2 — зазор в регуляторе

(продолжение). Электрическая схема трансформатора с дросселем: б — на общем сердечнике; 1 — реактивная катушка; 2 — зазор в регуляторе

Падающая характеристика и регулировка сварочного тока происходят за счет электродвижущей силы (ЭДС) самоиндукции, которая возникает в обмотке дросселя исключительно при наличии в ней сварочного тока. Составная часть магнитопровода дроссельной катушки — подвижной пакет, который, в свою очередь, является частью магнитопровода дросселя. От величины зазора в магнитном пакете зависит величина магнитного потока в данном магнитопроводе: он тем больше, чем меньше зазор, и наоборот. Величина магнитного потока определяет величину индуктированной ЭДС самоиндукции. Последняя постоянно направлена навстречу движению сварочного тока в цепи, который бывает тем меньше, чем больше ЭДС. Максимальная же величина ЭДС самоиндукции наблюдается при минимальном зазоре в подвижном пакете магнитопровода. Если зазор большой, то магнитный поток и ЭДС будут наименьшими, поэтому сварочный ток будет максимальным, ведь при прохождении по проводнику на его пути нет препятствий.
Благодаря описанным явлениям величина тока плавно регулируется, что и обеспечивает падающую характеристику источника тока и точно настроенный режим сварки.
Подобная схема была распространена приблизительно до 1967 года и хорошо работала, хотя не была лишена недостатков: трансформаторы, например, весили достаточно много, вследствие потерь отмечалось падение КПД, а также увеличивался расход цветных металлов.
Сейчас трансформаторы с дросселем в отдельном корпусе сняты с производства и заменены устройствами в одно-корпусном варианте, например трансформаторы типа ТСД и СТН с аналогичным принципом действия;

Электрическая схема трансформатора типа СТН: 1 — первичная обмотка; 2 — вторичная обмотка; 3 — обмотка дросселя; 4 — подвижной пакет магнитопровода; 5 — рукоятка; 6 — магнитопровод

б) с развитым магнитным рассеянием. При увеличенных магнитных потоках во вторичной обмотке трансформатора возникает реактивная ЭДС. Трансформаторы данной группы неоднородны и подразделяются на конструкции:
— с магнитными шунтами, например СТАН-О, ОСТА-350 и др. Несмотря на то что они надежны и удобны в применении, они уже не выпускаются, так как весьма неэкономичны (приводят к повышенному расходованию металла и электроэнергии);
— с подвижной катушкой (марок ТД, ТДМ и др.), производство которых поставлено на поток. Они отличаются хорошей динамикой, плавным регулированием и способностью удерживать ток на заданном уровне.

Электрическая схема трансформатора с подвижными катушками: 1 — магнитопровод; 2 — вторичная обмотка; 3 — первичная обмотка; 4 — конденсатор

Данные трансформаторы бывают однофазными, стержневого типа, отличаются увеличенной индуктивностью рассеяния. Конструктивно они устроены следующим образом: катушки первичной обмотки зафиксированы, а катушки вторичной обмотки, напротив, являются подвижными. Регулирование сварочного тока осуществляется путем изменения промежутка (для этого предназначается рукоятка) между обмотками: при минимальном расстоянии ток возрастает (рукоятка поворачивается по часовой стрелке), а при максимальном расстоянии он снижается. У трансформатора имеется специальный конденсатор (фильтр), который устраняет радиопомехи, неизбежные при сварочных работах. Сварочный трансформатор типа ТСК-500 показан на рис.;

Схема сварочного трансформатора ТСК-500: а — конструктивная; б — электрическая; 1 — зажимы для сетевых проводов; 2 — магнитопровод; 3 — рукоятка регулировки тока; 4 — зажимы для сварочных проводов; 5 — ходовой винт; 6 — катушка вторичной обмотки; 7 — катушка первичной обмотки; 8 — конденсатор

в) с жесткой характеристикой. Такие трансформаторы используются при электрошлаковой сварки (при ней дугового процесса практически нет, а сварка возможна за счет высокой температуры расплавленного шлака, которая доходит до 2000° С, и прохождения через него тока) и рассчитаны на ток 1000-3000 А. Модели бывают одно- (ТШС-1000-1, ТШС-3000-1) и трехфазными (ТШС-1000-3, ТШС-3000-3, ТШС-600-3). Для регулирования напряжения во вторичной электрической цепи предназначаются секционные первичные и вторичные обмотки. С помощью контроллера, работающего от электродвигателя и управляющегося дистанционно, осуществляется переключение витков первичной обмотки, за которым следует изменение вторичного напряжения в сварочной цепи. Для переключения витков вторичной обмотки производится перестановка перемычек.
Для сравнения трансформаторы различных марок представлены в табл.

Для автоматической сварки под флюсом применяются трансформаторы марокТДФ-1001 и ТДФ-1601, характеристика параметров одного из которых представлена в табл.

Для обеспечения эффективной и бесперебойной работы трансформаторов их необходимо правильно эксплуатировать. Перед этим надо внимательно осмотреть и заземлить устройство, проконтролировать обмотки на предмет обрыва и проверить изоляцию обмоток от корпуса, а при обнаружении механических повреждений устранить их.
Если предполагается вести работы на открытом воздухе, следует позаботиться о защите трансформатора от осадков, поскольку отсыревшая изоляция может быть пробита. Тогда замыкания между витками не избежать.
Во время работы нельзя допускать перегрева трансформатора, что негативно отразится на состоянии изоляции обмоток. Для недопущения этого не следует размещать трансформатор рядом с источниками тепла. Кроме того, надо регулярно очищать контакты от грязи, которая может препятствовать охлаждению рабочих частей устройства.
2. От источников постоянного тока работают сварочные преобразователи, составляющими которых являются сварочный генератор и привод (электродвигатель), смонтированные на одном валу. Электрическая энергия, вырабатываемая двигателем (на них обычно устанавливают асинхронные трехфазные двигатели), преобразуется в механическую, под воздействием которой якорь генератора вращается и вырабатывает сварочный ток с соответствующими параметрами. Сварочные преобразователи бывают стационарными и мобильными.
Если вместо электродвигателя устанавливают двигатель внутреннего сгорания (ДВС), тогда такой преобразователь называется агрегатом. При этом двигатель должен иметь мощность, как минимум, 30 л.с. В среднем для осуществления сварки требуется 5-6 кг горючего в час.
Сварочные агрегаты используются для работы в полевых условиях или в том случае, когда в электрической сети наблюдаются резкие колебания напряжения. Генератор и ДВС монтируются на общей раме (например, ПАС-400-VIII), которая может снабжаться снабжается колесами. Его можно установить, например, в кузове машины, на тракторе (например, сварочный агрегат СДУ-2). Ток, полученный от сварочного генератора, обходится дороже (например, расход электроэнергии при ручной дуговой сварке от сварочного преобразователя или агрегата составляет 7-8 кВт/ч на 1 кг наплавленного металла, а КПД в среднем равен 0,4-0,5% из-за значительных потерь на холостом ходу; расход энергии у сварочных трансформаторов — 3,5-4,25 кВт на 1 кг наплавленного металла, а КПД — 0,6-0,7%), чем тот, что дают сварочные трансформаторы, выпрямители. Поэтому целесообразно и экономически более выгодно применять агрегат в тех случаях, когда нет электрической сети. Именно поэтому до сих пор разработчики совершенствуют бензиновые (АДБ) и дизельные (АДД) сварочные агрегаты.
Преобразовали и агрегаты имеют конструктивно схожие генераторы. Сварочный генератор — это прибор, вырабатывающий за счет собственной внешней характеристики (для этого в зависимости от сварочного тока в генераторе меняется магнитный поток) постоянный ток, необходимый для стабильного горения сварочной дуги. Чаще всего встречаются генераторы с падающей внешней характеристикой, которые применяются для ручной дуговой сварки и автоматической сварки под флюсом. Для регулировки сварочного тока генератор оснащается специальным устройством.
В основу конструкции сварочных генераторов положена одна из двух систем (ранее было большое количество конструктивно различных электромагнитных систем) (рис. 22):
— с независимым возбуждением и последовательной размагничивающей обмоткой в сварочной цепи. Независимая обмотка работает от сети переменного тока и подключена через понижающий трансформатор. Благодаря выпрямителю возникает магнитный поток, который возбуждает требующееся для загорания сварочной дуги напряжение на щетках. Регулировка тока осуществляется путем переключения перемычки числа витков обмотки. В пределах диапазонов малых и больших токов сварочный ток корректируется реостатом.

Электрическая схема генератора: а — с независимым возбуждением: 1 — сеть; 2 — стабилизатор напряжения; 3 — понижающий трансформатор; 4 — селеновый выпрямитель; 5 — реостат; 6 — намагничивающий магнитный поток; 7 — диапазон больших токов; 8 — диапазон малых токов; 9 — перемычка; б — с самовозбуждением: 1 — намагничивающий магнитный поток; 2 — размагничивающий магнитный поток; 3 — ток намагничивающей обмотки; 4 — реостат; 5,6, 7 — щетки на коллекторе якоря генератора; 8 — перемычка

Представленная на рис. схема реализовывалась в генераторе ГСО-500, который устанавливался на преобразователе ПСО-500. В последнее время генераторы данной конструкции почти не производятся;
— с самовозбуждением с намагничивающей параллельной и размагничивающей последовательной обмотками, например ПСО-300 М, С-300-1 и др. На полюсах генератора находятся две обмотки — намагничивающая и размагничивающая. В первой ток создает генератор с помощью третьей щетки (на рис. она обозначена цифрой 6), которая устанавливается на коллекторе между основными щетками (цифры 5 и 7). Падающая внешняя характеристика возникает благодаря встречному включению обмоток. Для регулировки тока используется реостат со ступенчатым переключателем.
Основные технические данные преобразователей различных типов представлены в табл.

Как и за трансформаторами, за сварочными преобразователями необходимо правильно ухаживать, чтобы продлить срок их службы. Их следует защищать от атмосферных осадков, но при этом следить за тем, чтобы охлаждение устройства не страдало, иначе не избежать перегрева обмоток. Особое внимание уделяют таким его частям, как коллектор, щетки, щеткодержатели и подшипники. Их содержат в чистоте, систематически удаляют нагар и осматривают, а изношенные детали заменяют.
3. Сварочные преобразователи в последние годы были потеснены более совершенными устройствами — сварочными выпрямителями. Эти приборы преобразуют переменный ток в постоянный и применяются в качестве источника питания сварочной дуги. Они комплектуются понижающим трансформатором с регулирующим ток устройством, выпрямительным блоком с полупроводниковыми вентилями и вентилятором для охлаждения. Как правило, для выпрямителей применяют селеновые и кремниевые вентили. В некоторых случаях такое устройство оснащают дросселем, который подключают в цепь постоянного тока, чтобы получить падающую внешнюю характеристику.
Существуют две типовые схемы выпрямления:

Электрическая схема сварочного выпрямителя: а — однофазная мостовая; б — трехфазная мостовая; 1-6 — полупроводниковые вентили

— однофазная мостовая схема двухполупериодного выпрямления;
— трехфазная мостовая схема.
Чаще всего используется трехфазная мостовая схема, поскольку она обладает рядом преимуществ, в частности обеспечивает меньшие колебания напряжения, оптимизирует применения трансформатора и равномерно загружает трехфазную сеть.
Полупроводниковые вентили пропускают ток лишь в одном направлении и преобразуют переменный ток в пульсирующий постоянный. Материалом для них служат кремний, германий и селен, причем последний предпочтительнее. Селеновый вентиль представляет собой тонкое металлическое основание с нанесенным на него слоем кристаллического селена, на котором находится электрод из специального сплава. Между селеном и электродом образуется тонкий запирающий слой из селенистого кадмия, который и выполняет выпрямляющие функции.

Полупроводниковый вентиль: 1 — основание; 2 — селен; 3 — селенистый кадмий; 4 — электрод

Селеновые вентили используют для выпрямителей с падающей и жесткой внешней характеристикой, кремниевые — в основном в устройствах с падающей внешней характеристикой. Поскольку кремниевые вентили нуждаются в активном охлаждении, с этой целью в выпрямитель вставляют вентилятор. Технические параметры выпрямителей разных типов представлены в табл.

Выпрямители бывают как одно-, так и многопостовыми. Поскольку каждый отдельный пост должен работать независимо от других, источник питания имеет жесткую внешнюю характеристику. Хорошо показали себя многопостовые выпрямители серий ВКСМ и ВДМ. Параметры одного из них представлены в табл.

4. Самые современные и конструктивно сложные источники сварочного тока — это сварочные инверторы.

Принципиальная схема сварочного инвертора: 1 — питающая сеть; 2 — сетевой выпрямитель; 3 — сетевой фильтр; 4 — преобразователь частоты; 5 — сварочный трансформатор; 6 — силовой выпрямитель; 7 — блок управления; 8 — сварочная дуга

Если сравнивать его устройство с классическими преобразователями, оно гораздо сложнее. Прежде всего у инвертора нет силового трансформатора. Его работа основана на принципе инверсии (фазового сдвига) напряжения, для реализации которого прибор оснащен электронной микропроцессорной схемой с покаскадным усилением тока. Это позволяет расширить спектр внешних (вольт-амперных) характеристик — от крутопадающей до возрастающей, при этом отклонения тока доведены до уровня десятых долей процента, т.е. практически отсутствуют, благодаря чему качество сварки значительно улучшилось.
Инвертор работает на больших токах, высоких частотах и напряжениях, причем входное напряжение проходит два этапа преобразования: во-первых, переменное напряжение сети 220 В преобразуется в постоянное, во-вторых, постоянное трансформируется в высокочастотное переменное (частота достигает 200 кГц, что позволило уменьшить вес и габариты инвертора), которое опять выпрямляется и доставляется в сварочную дугу. Для преобразования и регулирования электрической энергии предусмотрен широтно-импульсный модулятор, основой которого являются либо биполярный транзистор с изолированным затвором (модуль IGBT), либо полевой транзистор на основе перехода «металл — оксид — полупроводник» (модуль M0SFET). Работу всей электроники, контроль параметров, обратную связь с дугой координирует микропроцессор.
Наличие высокочастотного генератора дает возможность применять инвертор для любого способа дуговой сварки и плазменной резки.
Разумеется, сложная и дорогостоящая электроника, установленная на инвертор и нуждающаяся в специальных условиях охлаждения, увеличивает стоимость данного источника питания, но достоинства, которыми обладает такой аппарат, и перспективы, открывающиеся благодаря его применению, делают его выгодным приобретением. Ниже перечислены основные преимущества инвертора:
— по сравнению с трансформаторами и выпрямителями инвертор потребляет примерно в 2 раза меньше электроэнергии, а в режиме холостого хода — приблизительно в 10 раз (это возможно за счет того, что нет внутренних индуктивных потерь). Поэтому он может работать от бытовой электросети и генератора;
— КПД инвертора составляет более 90%, т.е. коэффициент мощности cos ф = 1, благодаря чему вся энергия, которую потребляет аппарат, идет на возбуждение и поддержание горения сварочной дуги;
— постоянный ток, который дает инвертор, имеет такие внешние характеристики, которые являются идеальными для сварки, тем более что их можно подстроить под каждый вид сварки плавлением (под ручную дуговую, аргонно-дуговую, полуавтоматическую) и тип сварного соединения;
— инвертор, обладающий плавной регулировкой тока с точностью до 10-15 А, позволяет варить все металлы (углеродистые и легированные стали, чугун, цветные металлы) и электродом любой марки, в том числе и диаметром 1,6 мм;
— инвертор экономно расходует не только энергию, но и электроды, поскольку разбрызгивание электродного металла довольно незначительное;
— благодаря микропроцессорному управлению инвертор постоянно отслеживает ситуацию на дуге и, опережая сварщика, вносит необходимые коррективы, например отключает напряжение на дуге через 0,5 секунды после короткого замыкания, поэтому электрод не прилипает, а аппарат не перегревается; при незначительных локальных коротких замыканиях инвертор вырабатывает серию коротких мощных импульсов тока, разрушающих перемычки жидкого металла, что имеет большое значение при сварке короткой дугой;
— высокочастотная составляющая обеспечивает высокое качество сварного шва, поскольку осуществляются обжатие и стабилизация сварочной дуги, а также предупреждается возникновение магнитного дутья;
— данный источник питания весит в 5-10 раз меньше (10-12 кг), чем обычные сварочные аппараты такой же мощности. Инвертор снабжен ремнем, поэтому его можно повесить на плечо и работать на любом участке (при сварке особо ответственных конструкций из разных материалов, труб и сварных соединений, когда из-за условий работы нельзя подвести громоздкое промышленное оборудование).
При эксплуатации инвертора необходимо иметь представление о некоторых особенностях, в частности:
— надо четко различать условия производства и обычные бытовые и не пытаться применять инвертор для работ, на которые он не рассчитан, например перерезать рельсы,— модуль IGBT просто выйдет из строя (это самая дорогая деталь аппарата);
— исключается небрежное обращение с инвертором и его эксплуатация при наличии явных неисправностей;
— инвертор нуждается в защите от проникновения пыли, поэтому следует обеспечить ему хорошие условия содержания и хранения;
— не стоит доверять такого рода технику некомпетентным людям.

ЗАЩИТНЫЕ ГАЗЫ

Чтобы получить качественный сварной шов при дуговой сварке, необходимо обеспечить защиту расплавленного металла сварочной ванны. Именно с такой целью используются защитные газы. Эта идея была высказана Н.Н. Бенардосом еще в 1883 г. и состояла в том, чтобы направить из сопла горелки на зону сварки струю газа, которая, как будто в оболочку, заключит зону сварки и предохранит ее от постороннего воздействия. Защита осуществляется тремя группами газов:
— инертными;
— активными;
— смесями активных газов с инертными или инертных с инертными.
Инертными называются газы, которые не вступают в химические реакции взаимодействия с металлом и неспособны растворяться в нем. К этой группе относятся аргон, гелий и их смеси, а для меди используется азот. В среде инертных газов сваривают активные металлы, например титан, алюминий и др. Применяют их и в тех случаях, когда хотят добиться высококачественного шва при соединении изделий и конструкций из хромоникелевых сталей.
Аргон представляет собой газ со следующими физическими характеристиками:
— бесцветный;
— без запаха и вкуса;
— неядовитый;
— невзрывоопасный.
Поскольку аргон примерно в 1,5 раза тяжелее воздуха, если производить сварочные работы в закрытом и непроветриваемом помещении, тогда возникает опасность удушья. В природе он встречается исключительно в свободном виде, его объемная концентрация в воздухе составляет приблизительно 0,93%.
В промышленности в соответствии с ГОСТом 1015779 производится аргон трех сортов:
— высшего (доля аргона — 99,993%);
— первого (99,987%);
— второго (99,95%).
Аргон транспортируется в жидком (плотность — 1392 кг/м3) или газообразном (плотность —1,662 кг/м3) состоянии в специальных стальных баллонах объемом 40 л под давлением 15 МПа. Емкости окрашены в серый цвет с зеленой полосой. На них зеленой краской нанесена надпись «Аргон чистый».
Расход газа при сварке определяется диаметром электрода и, как правило, составляет 100-500 л/ч.
Гелий в качестве защитного газа применяется редко, поскольку, будучи дефицитным, имеет высокую стоимость. Поэтому чаще всего его вводят в виде добавки к аргону или используют для сварки:
— химически чистых и активных материалов и сплавов;
— сплавов на основе магния и алюминия;
— при необходимости обеспечить значительную глубину проплавления (это возможно за счет высокого значения потенциала ионизации газа) или особую форма сварного шва.
Физические свойства гелия:
— бесцветный;
— без запаха;
— неядовитый
— плотность — 0,18 кг/м3.
Гелий в 10 раз легче аргона, а объемное содержание этого газа в воздухе составляет 0,00052%.
Промышленность поставляет гелий согласно ТУ 51-68975 трех марок — А, Б и В. Его транспортировка осуществляется в соответствии с ГОСТом 20461-75. При этом газ находится в стальных баллонах под давлением 15 МПа, которые окрашены в коричневый цвет, а на них нанесена белая надпись «Гелий».
Расход гелия в процессе сварки — 200-900 л/ч, потому что легкий гелий быстро улетучивается, а для создания надежной защиты сварочной ванны приходится увеличивать его подачу.
Азот не является инертным газом (в природе это самый распространенный газ, в частности его содержание в воздухе составляет 78,09%), но он так ведет себя по отношению к меди и ее сплавам (относительно других металлов и стали азот рассматривается как активный и часто вредный газ, поступление которого в сварочную ванну необходимо ограничивать). Поэтому его используют для сварки, наплавки и плазменной резки таких материалов.
Физические свойства азота:
— бесцветный;
— без запаха и вкуса;
— неядовитый;
— невзрывоопасный;
— плотность — 1,2506 кг/м3.
По ГОСТу 9293-74 агрегатное состояние азота при транспортировке — газ. Его перевозят в стальных емкостях объемом 40 л под давлением 15 МПа. Он поставляется четырех сортов, различающихся процентным содержанием азота:
— высший (99,9%);
— I сорт (99,5%);
— II сорт (99%);
— Ill сорт (97%).
Стальные емкости объемом 40 л содержат азот под давлением 15 МПа.
Из активных газов, т.е. взаимодействующих с металлом сварочной ванны и растворяющихся в нем, следует назвать углекислый газ, который применятся для защиты сварки в чистом виде или в смеси с аргоном. Помимо жидкого и газообразного состояния, углекислый газ бывает и твердым (сухой лед).
Физические свойства двуокиси углерода:
— бесцветная;
— неядовитая;
— с кисловатым запахом и вкусом;
— плотность — 1,98 кг/м3;
— температура сжижения — 78,5° С.
Углекислый газ в 1,6 раза тяжелее воздуха, в котором на его долю приходится 0,03%.
По ГОСТу 8050-85 двуокись углерода содержит водяные пары, количество которых зависит от сорта газа:
— в высшем — 0,037 г/см3;
— в I сорте — 0,184 г/см3.
Углекислый газ транспортируется и поставляется в сжиженном состоянии в емкостях объемом 40 л при максимальном давлении 20 МПа. Баллон покрыт черной краской и снабжен надписью желтого цвета «С02 сварочный».
Углекислота производится двух сортов: высшего, чистота которого составляет 99,8%, и I сорта чистотой 99,5%.
Поступающий в зону сварки углекислый газ не относится к нейтральным и под воздействием высоких температур распадается на оксид углерода и кислород. Одновременно с этим происходит окисление расплавленного металла, который после кристаллизации дает достаточно пористый шов с низкими механическими характеристиками. Чтобы снизить окислительные свойства свободного кислорода и добиться качественного шва, используют электродную проволоку с повышенным содержанием кремния и марганца, которые действуют как раскислители.
Для удаления водяных паров, которые присутствуют в баллоне с газом, емкость следует поставить вентилем вниз и через 10-15 минут осторожно его открыть. А перед сваркой из установленного как положено баллона надо выпустить воздух.
На производстве часто применяют смеси газов, что значительно повышает качество сварного шва, и нередко технологические свойства смеси превосходят показатели чистых газов. Например, используются следующие смеси:
1. Углекислый газ с 2-5% кислорода. Эта смесь, во-первых, способствует мелкокапельному переносу металла; во-вторых, примерно на 30% снижает разбрызгивание и потери металла; в-третьих, обеспечивает формирование качественного сварного шва.
2. 70% гелия и 30% аргона. Данная смесь, во-первых, значительно повышает производительность при сварке алюминия; во-вторых, увеличивает необходимую в определенных случаях глубину проплавления; в-третьих, дает сварной шов хорошего качества;
3.88% аргона и 12% углекислого газа. Эта смесь, во-первых, при сварке стали делает горение сварочной дуги стабильным; во-вторых, снижает разбрызгивание расплавленного металла; в-третьих, позволяет получить качественный шов, поскольку значительно уменьшает поверхностное натяжение расплавленной электродной проволоки.
Резюмируя сказанное, следует подчеркнуть достоинства сварки в среде защитных газов:
— наличие визуального контроля сварочного процесса;
— широкий выбор рабочих режимов;
— расширение номенклатуры свариваемых металлов;
— возможность механизировать процесс;
— создание лучших условий труда для сварщиков.

ФЛЮСЫ

Сварочный флюс представляет собой сложное по химическому составу вещество, которое может иметь форму порошка, гранул или жидкой пасты. Необходимость его применения продиктована тем, что при расплавлении он начинает выделять газы, которые, как в оболочку, заключают фронт работ (зону действия электрода, сварочной дуги и свариваемого металла), защищая его от атмосферного воздуха.
Подобная изоляция дает возможность получить наилучший по своим характеристикам сварной шов и делает его более эргономичным (гладким, с правильными ровными краями), не требующим дополнительной обработки. Кроме того, флюс, предупреждая разбрызгивание металла, защищает сварщика, что важно с точки зрения соблюдения требований техники безопасности.
Наименование марки флюса обязательно включает в себя буквенное обозначение, указывающее создателя данного материала, и цифровое — порядковый номер. Например, флюсы, в названии которых имеется аббревиатура «АН» — «Академия наук» (АН-348 А, АН-20 и др.), указывают на то, что они разработаны в Институте электросварки им. Е.О. Патона; аббревиатура «ФЦ» принадлежит НПО ЦНИ-ИТМАШ.
Буквы «А» и «Ш» на конце указывают на крупную или мелкую грануляцию флюса соответственно. Предпринимались также попытки представить в названии флюса с помощью соответствующего индекса его состав (например, для основных флюсов — ОФ6, 0Ф10, для кислого — КФ16, для нейтрального — НФ17 и др.), но они не были поддержаны разработчиками флюсов.
Применение флюсов представлено в табл.

продолжение

Как и другие сварочные материалы, флюсы можно классифицировать по различным признакам.
1. По функциям. Флюсы должны:
— способствовать устойчивому горению сварочной дуги;
— предохранять металл сварочной ванны от воздействия атмосферного воздуха;
— снижать скорость охлаждения металла сварного шва, участвовать в его формировании, обеспечивать необходимое его качество за счет легирующих веществ, выполнять металлургические функции, т.е. давать шов соответствующего химического состава;
— восстанавливать окислы;
— разжижать и уменьшать температуру шлаков;
— снижать потери электродного металла.
2. По назначению. Флюсы используются для сварки:
— углеродистых и низколегированных сталей;
— высоколегированных сталей;
— цветных металлов и их сплавов.
3. По способу изготовления. Флюсы делятся на:
— плавленые. Для производства флюсов данной группы составляющие его компоненты (марганцевую руду, доломит, мел и др.) измельчают, смешивают в определенной пропорции и помещают в печь. Как только они расплавятся, массу выпускают в проточную воду, где та охлаждается и распадается на мелкие частицы. В заключение флюс сушат при температуре 300-350° С и просеивают;

— неплавленые (керамические). Такие флюсы получают следующим образом: тщательно измельченные вещества соединяют в определенном соотношении и перемешивают с раствором жидкого стекла. Тестообразную массу, образовавшуюся после этого, пропускают сквозь сито с необходимым размером ячеек, затем полученные гранулы сначала высушивают в течение 15-20 минут при температуре 150° С, а потом прокаливают при 300-350° С.

Неплавлеными керамическими флюсами легче легировать металл шва — достаточно добавить в их состав определенное количество легирующих компонентов в виде минеральных веществ, ферросплава.
Керамические флюсы, в отличие от плавленых, не столь требовательны к кромке свариваемых деталей и конструкций, т.е. они не слишком чувствительны к ржавчине, окалине и влаге, что важно при осуществлении работ под открытым небом.
4. По строению частиц. Различаются флюсы:
— стекловидные;
— пемзовидные;
— цементированные.
5. По степени легирования металла шва. По этому признаку флюсы делятся на:
— активные, которые, в свою очередь, подразделяются на слабо и сильно легирующие металл шва;
— пассивные, т.е. не взаимодействующие с металлом сварочной ванны.
6. По химическому составу. Флюсы бывают:
1) оксидными, в состав которых входят оксиды металлов. Кроме того, содержание фторидных соединений в них может достигать 10%. По содержанию кремния и марганца флюсы подразделяются на:
— бескремнистые (количество кремнезема не превышает 5%);
— низкокремнистые (менее 35% кремнезема);
— высококремнистые (содержание кремнезема составляет 35-50%);
— безмарганцевые (они имеют в составе менее 1% марганца);
— марганцевые (на марганец приходится более 1%), а именно: низко- (менее 10%), средне- (10-30%) и высокомарганцевые (более 30%);
— легированные, которые включают чистые легирующие металлы или ферросплавы;
2) солеоксидными (смешанными), в которых преобладают соли, а не оксиды, как в предыдущей группе. Содержание кремния в них достигает 15-30%, марганца — 1-9%, фторида кальция —12-30%;
3) солевыми, основную часть в составе которых составляют хлориды и фториды кальция, натрия, бария и др. Они предназначаются для сварки активных металлов.
7. По химической активности. Это важная характеристика флюса, которая определяется по его суммарной окислительной способности. Показатель активности флюса — относительная величина Аф, значение которой варьируется от 0 до 1. По данному признаку различаются флюсы:
— высокоактивные (Аф больше 0,6);
— активные (Аф от 0,3 до 0,6);
— малоактивные (Аф от 0,1 до 0,3);
— пассивные (Аф меньше 0,1).
Для автоматической наплавки под флюсом используются те же составы, что и для сварки. Наибольшее распространение получили плавленые флюсы АН-348 А, АН-20, АН-60,
48-0Ф-6, АН-15 М, АН-25, ОСЦ-45, АН-22, АНФ-6 в комбинации с легированными проволоками.

ЭЛЕКТРОДЫ

Сварочный электрод представляет собой металлический либо неметаллический электропроводный стержень длиной 250-450 мм со специальным покрытием или без него, через который к свариваемым изделиям или конструкциям подводится электрический ток. Современная промышленность производит более 200 марок электродов, и большая часть из них — это плавящиеся сварочные электроды, предназначенные для ручной дуговой сварки. Все типы сварочных электродов должны соответствовать определенным требованиям:
1) обеспечивать:
— устойчивое горение сварочной дуги;
— качественное формирование сварного шва и его прочность;
— равномерное расплавление стержня и покрытия с минимальным разбрызгиванием металла электрода;
— беспрепятственное удаление шлаков;
— высокопроизводительную сварку;
2) давать металл сварного шва необходимого химического состава;
3) сохранять свои физико-химические и технологические свойства на протяжении заданного количества времени;
4) обладать минимальной токсичностью.
Кроме того, имеются специальные технические требования, например:
— получение металла шва с особыми свойствами, к которым относятся окалино- и износостойкость, коррозионная устойчивость, повышенная прочность;
— формирование шва заранее определенной формы (с глубоким проваром, вогнутой поверхностью);
— осуществление сварки конкретным способом (с опи-ранием вертикальных швов сверху вниз, в любых пространственных положениях).
Разнообразие сварочных электродов и различные принципы, которые могут быть положены в основу их классификации, делают разработку единой системы достаточно затруднительной. Кроме того, марки электродов не стандартизированы, их деление осуществляется по техническим условиям и паспортам, причем каждый тип электродов может соотноситься как с одной, так и с несколькими марками. Однако электроды можно разделить по наличию тех или иных признаков на группы и подгруппы, что позволит в значительной степени облегчить их применение:
1. По материалу, из которого они изготовлены:
1) металлические, которые подразделяются на:
а) плавящиеся, которые по наличию или отсутствию покрытия бывают:
— покрытыми (стальными, медными, чугунными, бронзовыми, алюминиевыми и др.);

Покрытый сварочный электрод: 1 — стержень; 2 — покрытие; 3 — контактный торец, свободный от покрытия

— непокрытыми, которые в настоящее время используются в виде проволоки для проведения сварочных работ в среде защитных газов (по этой причине дальнейший разговор будет вестись исключительно о покрытых электродах);
б) неплавящиеся. К ним относятся вольфрамовые электроды, для облегчения возбуждения сварочной дуги, повышения устойчивости дугового разряда и электропроводности дугового промежутка которых вводятся добавки из оксидов тория (марка ЭВТ), иттрия (ЭВИ-10, ЭВИ-2) или лантана (ЭВЛ-10, ЭВЛ-20). Используются электроды и из чистого вольфрама (ЭВ4). Диаметр вольфрамовых электродов подбирается в зависимости от величины тока и может составлять 0,2-12 мм, а длина — 75,140,170 мм.
Вольфрамовые электроды находят применение при дуговой сварке в среде инертных газов, при атомно-водородной или плазменной сварке. Кроме того, они используются для резки и наплавки. Сварку вольфрамовыми электродами ведут от источника переменного тока, электродами с присадками — от источника постоянного и переменного тока прямой и обратной полярности.
Наилучшими сварочными свойствами обладают итерированные электроды, которые позволяют повышать плотность тока и уменьшать расход вольфрама;
2) неметаллические. Они не плавятся в процессе сварки и представлены следующими электродами:
а) угольные, произведенные из электротехнического угля в соответствии с ГОСТом 4425-72. Их диаметр — 5-25 мм, длина — 200-300 мм. В зависимости оттого, какой материал предполагается сваривать, конец электрода затачивается под углом 60-70° (для стали) или 20-40° (для цветных металлов);
б) графитовые, изготовленные из синтетического прессованного графита по ГОСТу 4426-71. Их эффективность выше, чем угольных, они отличаются мягкостью, поэтому легко режутся. Поскольку такие электроды имеют высокую электропроводность и повышенную стойкость к окислению на воздухе, возможно увеличение плотности тока примерно в 2,5-3 раза, что дополнительно снижает расход материала.
Угольные и графитовые электроды характеризуются высокой температурой плавления и кипения и низкой теплопроводностью. Качественными считаются те электроды, которые имеют правильную форму, ровную поверхность, не оставляют следов на бумаге и издают металлический звук при ударе. Для повышения стойкости данных видов электродов на них наносят слой меди толщиной 0,06-0,07 мм. Для подведения тока к угольным и графитовым электродам используют электродержатели.
2. По качеству (точности) изготовления, состоянию поверхности покрытия и количеству вредных примесей (серы и фосфора) сварочные электроды делят на три группы, которые обозначаются 1, 2 или 3 (чем больше число, тем выше качество изделия).
3. По назначению сварочные электроды (обозначение указано в скобках) согласно ГОСТу делятся на:
1) предназначенные для сварки:
— легированных теплоустойчивых сталей (Т);
— легированных сталей, имеющих временное сопротивление разрыву более 60 кгс/мм2 (Л);
— углеродистых и низколегированных конструкционных сталей, имеющих временное сопротивление разрыву менее 60 кгс/мм2 (У);
— высоколегированных сталей со специальными свойствами (В);
— чугуна;
— цветных металлов;
2) применяемые для наплавки поверхностных слоев, характеризующихся специальными свойствами (Н).
4. По толщине покрытия (оно зависит от соотношения диаметра покрытого электрода с диаметром стержня, которые обозначаются буквами «D» и «d» соответственно) сварочные электроды подразделяются на изделия с покрытием (в скобках указана маркировка):
— тонким (М) — D/d < 1,2;
— средним (С) — D/d < 1,45;
— толстым (Д) — D/d < 1,8;
— особо толстым (Г) — D/d > 1,8.
5. По виду покрытия (состав наиболее распространенных обмазок представлен в табл.) сварочные электроды классифицируются на те, которые имеют покрытие (в скобках указано буквенное обозначение):

1) кислое (А). Такое покрытие содержит окислы марганца и железа, титановый концентрат, кремнезем и ферромарганец. Защитную газовую среду создают органические компоненты. Наплавленный металл содержит 0,12% углерода, 0,10% кремния, 0,6-0,9% марганца и по 0,05% серы и фосфора, что соответствует составу кипящей стали.
Электроды с кислым покрытием имеют довольно высокую скорость расплавления, их применяют для выполнения сварных швов в любом пространственном положении и от источников как постоянного, так и переменного тока. Они подходят для сваривания металлических деталей, кромки которых покрыты окалиной или ржавчиной. Но от сваривания сталей с повышенным содержанием серы и углерода следует воздержаться, поскольку полученный металл шва склонен ктрещинообразованию при кристаллизации.
В сварных швах, выполненных электродами с кислым покрытием, могут образовываться так называемые газовые поры, если:
— в обмазке содержится много марганца;
— в применяющемся ферромарганце повышено содержание кремния и углерода;
— в свариваемом металле много кремния. Наплавленный металл имеет временное сопротивление
более 420 Н/м2, относительное удлинение — не менее 18%, ударную вязкость-8><10 Н-м/м2.
Электроды с кислым покрытием по механическим свойствам сварного соединения и металла шва принадлежат к типу Э42 (ГОСТ 9467-75).
Из недостатков электродов данной группы следует назвать следующие факторы:
— повышенное разбрызгивание металла;
— выделение марганцовистых соединений, вредных для здоровья сварщика;
— склонность к частому образованию кристаллизационных трещин;
2) основное (Б), в состав которого входят карбонаты кальция, магния, плавиковый шпат и ферросплавы (ферротитан, ферросилиций и др.). При разложении карбонатов выделяются углекислый газ и окись углерода, которые обеспечивают защитную среду для расплавленного металла.
Наплавленный металл по своему составу соответствует спокойной стали с небольшим содержанием кислорода, азота и водорода. Количество серы й фосфора невелико (по 0,035%), содержание марганца составляет 0,5-1,5%, а кремния — 0,3-0,6%.
Полученный металл сварного шва устойчив к образованию кристаллизационных трещин и обладает высокими показателями ударной вязкости при плюсовых и минусовых температурах.
Электроды такого типа находят применение в следующих случаях:
— для сваривания металлов большой толщины;
— для изготовления конструкций, предназначенных для эксплуатации в тяжелых условиях или для транспортировки газов;
— для сварки таких сталей, как литые углеродистые, низколегированные высокопрочные или с повышенным содержанием серы и углерода.
При использовании электродов с основным покрытием необходимо:
— тщательно подготавливать кромки (очищать от окалины, ржавчины, масла и пр.) свариваемых частей, изделий, конструкций;
— избегать увлажнения электродной обмазки;
— вести работу длинной дугой, в противном случае могут образоваться газовые поры.
Для получения заданных механических свойств сварного шва в покрытие добавляют хром, молибден, ферромарганец и ферросилиций;
3) рутиловое(Р), компонентами которого являются концентрат рутила (природный минерал, состоящий по большей части из двуокиси титана), карбонаты магния и кальция, кремнезем (добавляется в виде полевого шпата, слюды и гранита) и ферромарганец. К плюсам этого покрытия относится следующее:
— металл сварного шва, получающийся при сварке, по стойкости не отличается оттого, который образуется при работе с электродами с кислой обмазкой;
— данные электроды не склонны к образованию газовых пор даже в условиях сварки по окисленным поверхностям или металлу, который был ранее наплавлен электродами со стабилизирующим покрытием, при перемене длины сварочной дуги;
— обмазка обеспечивает устойчивое горение сварочной дуги, дает качественный шов и сопровождается минимальным разбрызгиванием металла;
— выделение вредных газов при осуществлении сварки довольно небольшое;
— при использовании данных электродов сварка может вестись в любом пространственном положении и от любого источника тока (как постоянного, так и переменного).
Металл шва содержит около 0,12% углерода, 0,4-0,7% марганца, 0,1-0,3% кремния, по 0,04% серы и фосфора, а уровень водорода определяется наличием в обмазке органических компонентов;
4) целлюлозное (Ц), состоящее в основном из горючих органических веществ, например крахмала, оксицеллюло-зы, при сгорании которых создается газовая среда, защищающая расплавленный металл. В качестве шлакообразующих материалов выступают марганцевая руда, силикаты, рутил, титановый концентрат, а функцию раскислителя выполняет ферромарганец. При сварке электроды с таким покрытием дают небольшое количество шлака и характеризуются незначительным разбрызгиванием металла.
Как и электроды с рутиловым покрытием, их применяют при сварке в любом пространственном положении и от любого источника тока;
5) смешанного типа (двухбуквенное обозначение), к которому относятся следующие разновидности:
а) рутилово-карбонатное (электроды АНО-3, АНО-4, АНО-5). Электроды с таким покрытием выгодно отличаются тем, что:
— формируют качественный металл шва независимо от пространственного положения, в котором ведется сварка;
— обеспечивают стабильное горение сварочной дуги при работе от источника постоянного и переменного тока любой полярности;
— образуют легко удаляющуюся шлаковую корку;
— характеризуются незначительной потерей металла от разбрызгивания;
— обеспечивают высокую ударную вязкость металла сварного шва при плюсовых и минусовых температурах как непосредственно после сварки, так и после старения;
б) рутилово-карбонатно-фтористое (электроды ОЗЛ-9 А), которое востребовано для сварки жаростойких сталей, эксплуатируемых при температуре до 1050° С, а также в тех случаях, когда от металла шва требуется повышенная стойкость кохрупчиванию;
в) ильменитовое (электроды АНО-6), для которого характерно легкое возбуждение сварочной дуги. При работе с электродами с таким покрытием отмечено незначительное выделение дыма, газов и пр.;
г) рутиловое с железным порошком (электроды АНО-1). Наличие последнего в обмазке делает электроды с таким покрытием довольно высокопроизводительными. Основное положение, при котором осуществляются сварочные работы,— нижнее. При этом выделение вредных газов небольшое, а металл шва мало склонен к образованию газовых пор;
д) пластмассовое (электроды ВСП-1). В него тоже входит железный порошок. Такие электроды хорошо показали себя при заваривании зазоров, ими можно работать в любом пространственном положении и от источников постоянного и переменного тока. Кроме того, данное покрытие не впитывает влагу.
Необходимо также иметь в виду, что отечественной маркировке электродов по типу покрытия соответствуют международные обозначения (ISO).

6. По виду пространственного положения, в котором могут быть использованы электроды, они предназначаются для сварки (каждому соответствует цифровое обозначение, представленное в скобках):
— могут использоваться во всех пространственных положениях (1);
— во всех пространственных положениях, за исключением вертикального в направлении сверху вниз (2);
— можно применять в нижнем, горизонтальном положении на вертикальной плоскости и в вертикальном направлении снизу вверх (3);
— в нижнем положении и положении «в лодочку».
Приняты международные обозначения пространственных положений швов (рис.), в которых могут использоваться те или иные типы электродов.

Обозначение пространственных положений швов: 1 — потолочное; 2 — горизонтальное; 3 — вертикальное сверху вниз; 4 — нижнее; 5 — наклонное для угловых и тавровых соединений; 6 — вертикальное снизу вверх

7. По роду тока, его полярности и номинальному напряжению холостого хода источника переменного тока, что отображено в табл.

продолжение

Для работы с разными материалами предназначаются определенные типы электродов (табл.).

продолжение

Электродные покрытия многофункциональны, поскольку:
— делают горение сварочной дуги стабильным;
— защищают сварочную ванну от кислорода и азота, содержащихся в атмосферном воздухе;
— нейтрализуют некоторые примеси;
— улучшают свойства металла шва, вводя в него легирующие вещества;
— дают такие виды шлаков, физические свойства которых должны способствовать нормальному образованию сварного шва и обеспечивать комфортное манипулирование электродом.
К покрытию предъявляются определенные требования, в частности:
— металл, газы и шлаки не должны вступать в реакции, которые могут привести к появлению в сварном шве пор;
— материалы, из которого состоят покрытия, должны поддаваться измельчению и не должны взаимодействовать с жидким стеклом или друг с другом в замесе;
— состав покрытий должен быть таким, чтобы не нарушать санитарно-гигиенические условия труда при изготовлении электродов и в процессе сварки.
Нанесение покрытия на электрод возможно двумя способами — опрессовкой и окунанием (в последние годы чаще всего применяется первый вариант).
Обмазка, которая наносится на электроды, содержит целый ряд компонентов, а именно:
1) шлакообразующие, к которым относятся марганцевая руда, каолин, мел, титановый концентрат, полевой шпат, рутил, кварцевый песок, доломит, мрамор. Их функции:
— защита металла сварочной ванны и капель электродного металла от воздействия содержащихся в атмосферном воздухе кислорода и азота;
— снижение скорости охлаждения металла шва;
— рафинирование и удаление неметаллических примесей и включений;
2) раскисляющие, среди которых представлены марганец, алюминий, титан, кремний, графит и другие элементы, отличающиеся большим сродством к кислороду, чем железо. Их функция — раскисление (восстановление) металла сварного шва. Данные вещества включаются в электродное покрытие в составе ферросплавов;
3) газообразующие, в задачу которых входит создание защитной газовой оболочки вокруг дуги. В процессе сгорания они выделяют большое количество газов, которые и создают необходимую среду. Это органические вещества — древесная мука, целлюлоза, декстрин, крахмал;
4) легирующие, которые должны придать металлу шва заданные физико-механические свойства (повышенную сопротивляемость коррозии, износо- и жаростойкость, особую механическую прочность). Легирующими элементами являются хром, молибден, марганец, никель, титан и др.;
5) стабилизирующие (или ионизирующие), т.е. элементы с невысоким потенциалом ионизации, благодаря которому поддерживается устойчивое горение сварочной дуги и облегчается ее возбуждение. Данную группу элементов составляют калий,натрий и кальций;
6) связующие (клеящие), которые в соответствии с собственным названием связывают компоненты покрытия как друг с другом, так и со стержнем электрода. Чаще всего используется жидкое стекло (калиевое или натриевое), хотя с этой целью также применяются декстрин, желатин и др.
Электрод при сварке расплавляется с образованием металла и шлака. Последний должен обладать определенными свойствами:
1) физическими, к которым относятся:
— температура плавления;
— температурный интервал затвердевания;
— теплоемкость;
— теплосодержание;
— способность растворять окислы, сульфиды и др.;
— вязкость;
— плотность;
— газопроницаемость;
— коэффициенты линейного и объемного расширения;
2) химическими, а именно способностью:
— раскислять и легировать металл сварочной ванны;
— связывать окислы в легкоплавкие соединения.
От физических свойств шлаков во многом зависят сам процесс сварки и образование сварного шва. Электродные покрытия дают шлаки такой плотности, которая ниже плотности металла сварочной ванны. Благодаря этому шлаки всплывают и ровным слоем покрывают поверхность шва. Кроме того, поскольку температурный интервал их затвердевания ниже температуры кристаллизации расплавленного металла сварочной ванны, это позволяет газам свободно выделяться из нее.
Электродные покрытия, расплавляясь, дают шлаки двух видов:
— «длинные», в состав которых входит большое количество кремнезема. Поскольку при охлаждении их вязкость возрастает медленно, электроды с таким покрытием не применяются для выполнения вертикальных и потолочных швов, так как на этих плоскостях сварочная ванна долго сохраняет жидкое состояние;
— «короткие», вязкость которых при охлаждении нарастает быстро, что не позволяет жидкому металлу шва стекать. Они, в отличие от предыдущих, пригодны для сварки в любых пространственных положениях. Электроды с рутило-вым и основным покрытием образуют шлаки именно такого типа.
Шлаковая корка, которая появляется на поверхности сварного шва, будет хорошо отделяться от металла, если коэффициенты линейного расширения шлака и металла будут различны.
В технической документации согласно ГОСТу 946675 указаны марка, диаметр и группа электрода (например, УОНИ-13/45-3,0-2 ГОСТ 9466-75), на упаковочной таре сведения о материале представлены более подробно. Структура условного обозначения электродов имеет вид дроби (в числителе — паспортные данные, в знаменателе — код) и включает одиннадцать обозначений.

Схема условного обозначения электродов: 1 — тип электрода; 2 — марка электрода; 3 — диаметр электрода; 4 — назначение электрода; 5 — коэффициент толщины покрытия; 6 — группа индексов, характеризующих металл; 7 — вид покрытия; 8 — допустимые пространственные положения; 9 — род тока; 10 — стандарт на структуру условного обозначения (ГОСТ 9466-75); 11 — стандарт на тип электрода (ГОСТ 9476-75, ГОСТ 10051-75, ГОСТ 10052-75)
Например,

Данная надпись расшифровывается так:
— Э46 А — тип электрода (отличительные особенности: улучшенная пластичность, повышенная вязкость металла шва, прочностная характеристика — 460 МПа);
— У0НИ-13/45 — марка электрода;
— 3,0 мм — диаметр электрода;
— У — назначение электрода (для сварки углеродистых и низколегированных сталей);
— Д — толщина покрытия (толстое);
— 2 — номер группы;
— Е432 (5) — группа индексов (характеристика металла шва по ГОСТу 9467-75);
— Б — вид покрытия (основное);
— 1 — допустимые пространственные положения (в любых положениях);
— О — род тока (постоянный обратной полярности).

СВАРОЧНАЯ ПРОВОЛОКА

Чтобы заполнить зазор между свариваемыми частями, применяют присадочный материал, который имеет вид прутка или проволоки и вводится в зону сварочной дуги.
Если осуществляется ручная дуговая сварка, то используют плавящиеся электроды, которые представляют собой прутки или стержни с нанесенным на них специальным покрытием (обмазкой). При механизированном процессе электрод имеет вид проволоки, которая намотана на кассету (катушку). Для плавящихся электродов и наплавочных работ применяются различные марки проволоки.

продолжение

Для маркировки сварочной проволоки существует специальное обозначение — индекс «Св», после которого идут цифры и буквы. За каждой из них стоит определенное значение:
— индекс «Св» обозначает «сварочная»;
— две цифры после индекса — среднее содержание в материале углерода, составляющее сотые доли процента;
— буквы — легирующие химические элементы: азот (А), который встречается исключительно в высоколегированной проволоке, марганец (Г), кремний (С), хром (X), никель (Н), титан (Т), алюминий (Ю), молибден (М), ниобий (Б), цирконий (Ц), бор (Р), вольфрам (В), ванадий (Ф), медь (Д), кобальт (К);
— цифры после букв — содержание указанного элемента, составляющее проценты; отсутствие цифры после букв показывает, что содержание данного элемента составляет менее 1%;
— буква А, завершающая маркировку низкоуглеродистой и легированной проволоки, свидетельствует о повышенной чистоте материала по содержанию серы и фосфора; удвоенная буква А в проволоке марки Св-08 АА — о пониженном содержании серы и фосфора относительно проволоки марки Св-08 А.
Например, проволока, имеющая маркировку Св-08 ХГ2С, расшифровывается так: в состав сварочной проволоки входят углерод (0,08%), хром (менее 1%), марганец (до 2%), кремний (менее 1%); Св-02 Х19 Н9 — углерод (не более 0,02%), хром (19%), никель (9%).
При всех видах сварки плавлением и для электродов используется стальная сварочная проволока различного диаметра — 0,3, 0,5, 0,8, 1, 1,2, 1,62, 2,5, 3, 4, 5, 6, 8, 10 или 12 мм, причем для изготовления электродов для ручной дуговой сварки применяется проволока диаметром 2-6 мм; для автоматизированной и механизированной сварки в среде защитных газов и под флюсом — 0,8-5 мм; для наплавочных работ — от 5 мм.
Стальная наплавочная проволока диаметром 0,3-8 мм изготавливается из стали различных марок — углеродистой (Нп-25, Нп-40 и т.д.); легированной (Нп-40 Г, Нп-30 ХГСА и др.); высоколегированной (Нп-30 Х13 и др.).
Стальная и алюминиевая сварочная проволока отличается от обычной товарной тем, что должна отвечать специальным требованиям, которые изложены в ГОСТах и касаются следующего:
1. Химический состав. По этому признаку марки стальной проволоки подразделяются на три основные группы:
— углеродистые. Они используются для сварки низко-, среднеуглеродистых и некоторых низколегированных сталей, например Св-08; Св-08 А; Св-08 АА и др.;
— легированные такими элементами, как хром, никель, марганец, титан и др. Допускается 2,5-10%-ное данных компонентов. Они предназначаются для сварки низколегированных сталей. В эту группу входит проволока марок Св-08 ГС; Св-08 Г2 С и др.;
— высоколегированные(содержание легирующих элементов составляет более 10%), например Св-06 Х14; Св-02 Х19 Н9 и др.
Всего ГОСТ 2246-70 предусматривает применение 77 марок стальной сварочной проволоки, химический состав некоторых из них представлен в табл.

продолжение

2. Способ и точность изготовления.
3. Упаковка.
4. Транспортировка.
5. Хранение.
Проволока реализуется в виде мотков, внутренний диаметр которых составляет 150-750 мм, а масса — 1,5-40 кг, и бухт, имеющих бирку с указанием выходных данных, в частности завода-изготовителя, маркировки, номера партии, клейма техконтроля. Кроме того, прилагается так называемый сертификат соответствия.
В последние годы для сварки и наплавки стали шире применять порошковую проволоку, имеющую вид свернутой из стальной ленты (20 * 0,2 мм) трубки (для этого используется лента из низкоуглеродистой стали марки 08 КП холодного проката мягкая или особо мягкая), в которую засыпана шихта (порошок) из газо- и шлакообразующих компонентов, благодаря которым значительно улучшаются сварочный процесс и его результат. Сварной шов отличается высокими механическим свойствами, визуально выглядит более аккуратно. Кроме того, снижаются деформации, возрастает глубина проплавления и устраняется разбрызгивание металла при сварке.
Для придания проволоке необходимой жесткости и защиты от смятия подающими роликами при наплавке ее сечение специально делают сложным.

Сечение оболочек порошковой проволоки: а — трубчатое; б — трубчатое с нахлестом; в, г — с загибом в оболочке; д — двухслойное

Шихта может иметь различный состав, в частности:
— рутиловый;
— рутилово-целлюлозный;
— рутилово-флюоритный;
— карбонатно-флюоритный;
— флюоритный (флюорит — это плавиковый шпат CaF2, о котором упоминалось выше).
Но при этом она должна быть такой, чтобы сплав, который получится после расплавления оболочки проволоки и порошка и их затвердения, имел бы химический состав и характеристики, требуемые от металла шва.
Порошковая проволока находит применение в следующих случаях:
— для сварки открытой дугой;
— для сварки под флюсом;
— для сварки в защитных газах (в углекислом, инертных);
— для наплавки с целью образования твердосплавного слоя.
В строительно-монтажных работах используется порошковая проволока марок ПП-АН1, ПП-АН2 и др.
Порошковая проволока различается диаметром, который может составлять 2,3, 2,5 или 3,2 мм. Как и сварочная проволока, она имеет специальную маркировку, которая расшифровывается следующим образом:
— тип проволоки обозначается буквами ПГ (нуждающаяся в дополнительной защите) или ПС (самозащитная);
— цифры, следующие за буквами, указывают характеристику прочности металла шва или сварного соединения по гарантируемому пределу прочности;
— буквы Н, В, Вх, By, Т обозначают допускаемое пространственное положение при выполнении сварки (нижнее и горизонтальное на вертикальной поверхности; вертикальное, нижнее и горизонтальное; горизонтальные швы; вертикальные швы; любые положения, в том числе и кольцевые швы без вращения);
— последние цифры указывают на критическую температуру перехода к хрупкому состоянию металла шва, характеризующемуся значениями ударной вязкости менее 35 Дж/см2:
О — +20° С; 1-0° С; 2 — -20° С; 3 — -30° С; 4 — -40° С; <5--50° С;
— буква Д, присутствующая в обозначении, говорит о том, что требования по температуре не регламентированы, т.е. применение проволоки ограничено исключительно сваркой наиболее неответственных изделий и конструкций, которые предполагается эксплуатировать при положительной температуре окружающего воздуха.
Например, маркировку порошковой проволоки ПС-50-Н2 следует понимать так:
— ПС — «проволока самозащитная»;
— 50 — минимально гарантируемый предел прочности металла шва или сварного соединения составляет 50 кгс/мм2;
— Н — проволока используется для сварки в нижнем положении;
— критическая температура--20° С.
Порошковая проволока должна соответствовать определенным требованиям:
— обеспечивать легкое возбуждение сварочной дуги и ее стабильное горение;
— плавиться равномерно, с минимальным разбрызгиванием;
— образовывать шлак, равномерно покрывающий сварочную ванну и не создающий проблем при отделении его после охлаждения сварного шва;
— формировать качественный и прочный сварной шов, т.е. такой, который не имеет пор, трещин и других повреждений и дефектов.
Порошковую проволоку используют при сварке конструкций из углеродистых и низколегированных сталей, которые рассчитаны на средние и тяжелые режимы эксплуатации.