Ремонт металлических корпусов лодок сваркой
В процессе эксплуатации металлических катеров и яхт в их корпусах появляются трещины, пробоины, вмятины и другие дефекты, при которых использование судна становится невозможным. Небольшие пробоины в корпусе площадью до 500 мм² можно заделать с помощью термопластичной композиции, состоящей из стеклоткани и поливинилбутираля (см. статью «Ремонт металлических корпусов лодок с помощью термопласта»). Однако трещины, образующиеся в угловых соединениях, и пробоины большего размера могут быть отремонтированы только сваркой.
Для устранения дефектов в корпусах из судостроительной стали (на открытых площадках) наиболее приемлемы ручная дуговая сварка покрытыми электродами, а также газовая сварка.
Для ручной дуговой сварки применяются электроды марки Э-138/45Н, ОМА-2, АН-Х7 и др. Необходимо помнить, что использовать ручную дуговую сварку при толщине листов обшивки корпуса 3 мм и менее весьма затруднительно, поскольку возникает опасность сквозных прожогов и проплавлений. Чтобы избежать этого, рекомендуется применять следующие приемы: выбирать электроды минимального диаметра; использовать сварочный ток минимальной возможной величины; с целью облегчения зажигание дуги и повышение ее устойчивости включать в сварочную цепь осциллятор; применять медные прокладки и т. п.
Ручная дуговая сварка производится постоянным и переменным током. При сварке тонколистовых деталей целесообразно применять постоянный ток обратной полярности, поскольку при этом горение дуги более устойчиво и на положительном полюсе выделяется больше тепла, чем на отрицательном.
Технологический процесс сварки широко описан в технической литературе, однако ряд особенностей хотелось бы отметить. Сталь толщиной 0,5-1,0 мм следует сваривать внахлестку с проплавлением через верхний лист или встык с укладкой между свариваемыми кромками стальной полосы. Во втором случае расплавление кромок должно происходить при косвенном воздействии дуги. Кроме того, сталь можно сваривать и с отбортовкой кромок. При толщине металла более 1 мм сварку следует производить в соответствии с ГОСТ 5264-80. При стыковом соединении сварку ведут на медных подкладках, поскольку такой способ предохраняет металл от сквозного прожога и способствует хорошему формированию
Питание дуги желательно производить от преобразователя ПС-100-1 или аппарата переменного тока ТС-120, так как они отличаются повышенным напряжением холостого хода и достаточно малыми сварочными токами. Рекомендуемые режимы сварки приведены в табл. 1.
Таблица 1. Рекомендуемые режимы ручной дуговой сварки | |||||
---|---|---|---|---|---|
Толщина металла, мм | 0,5 | 1,0 | 1,5 | 2,0-2,5 | 3,0 |
Диаметр электрода, мм | 1 | 1,6-2,0 | 2 | 2,5-3 | 3 |
Сварочный ток, А | 10-20 | 25-35 | 40-50 | 60-90 | 80-130 |
Значения сварочного тона, его род и полярность для электрода той или иной марки выбирают согласно паспорту электрода, в котором приводятся его сварочио-технологические свойства, типичный химический состав шва и механические свойства.
Минимальная сила тока определяется устойчивостью горения дуги. Повышенная сила тока вызывает перегрев электрода, отслаивание обмазки от стержня, повышенный угар и может привести и различным дефектам.
Газовая сварка также не свободна от ряда недостатков, основные из которых — необходимость строгой дозировки ацетиленокислородного пламени и большая зона нагрева, приводящая и возникновению повышенных деформаций, поэтому и здесь требуется специалист высокой квалификации (не ниже 5-6 разряда).
При выполнении газовой сварки необходимо, чтобы сварочное пламя обладало достаточной тепловой мощностью в зависимости от толщины свариваемого металла и его свойств. Листы толщиной до 4 мм во избежание прожога необходимо сваривать левым способом, т. е. перемещая присадочный пруток и пламя горелки влево. При толщине до 1 мм присадочный материал в процессе сварки не применяется.
Для сварки тонколистовых сталей требуется нормальное пламя, которое обеспечивается при соотношении кислорода к ацетилену 1:1,3. Для подобных работ удобна инжекторная горелка «Малютка» с комплектом наконечников, номер которого выбирается в зависимости от толщины свариваемых деталей (табл. 2).
Таблица 2. Выбор наконечников горелки «Малютка» | ||
---|---|---|
Толщина металла, мм | Диаметр присадочной проволоки, мм | № наконечника горелки |
До 1,5 | 1,5 | 1 |
1,5-2,5 | 2 | 2 |
2,5-4,0 | 3 | 3 |
Основной трудностью при сварке алюминиевых сплавов является моментальное образование на их поверхности оксидной пленки (АL2О3) с температурой плавления 2050 °С и плотностью 3,85 г/см³. Оксидная пленка защищает металл от коррозии, но отрицательно влияет на свариваемость, механические и другие свойстве металла шве.
Для ремонта корпусов из алюминиевых сплавов на открытых площадках наиболее эффективна очистка свариваемых поверхностей от окисных пленок катодным распылением, которое осуществляется при сварке в среде защитного газа на обратной полярности. При бомбардировке расплавленного катода тяжелыми ионами находящаяся на поверхности ванны и в нагретой зоне основного металла пленка окислов раздробляется и не препятствует нормальному формированию шва.
Этот эффект удаления оксидных пленок в значительной степени достигается при сварке алюминиевых сплавов стабилизированной дугой. Технические возможности этого способа исследованы автором данной статьи. В этой работе использовалась горелка СА-367, которой свойственны высокая степень стабилизации дуги, возможность ее возбуждение контактным способом без отрицательного воздействия на сварочную дугу, а также высокая устойчивость дуги при воздействии ветра (до 3 м/с) и сквозняков за счет двойного потока защитного газа, выходящего из рабочей чести горелки.
Горелка состоит из корпусе с подводящей газ трубкой, соединенной изолятором с охлаждаемым через водопровод медным наконечником, в который запрессована вольфрамовая вставка.
Водоподвод соединен с водо- и токоподводящей трубкой, а наконечник через гильзу — со сливной трубкой. Коаксиально относительно наконечника 2 расположены стабилизирующее (внутреннее) сопло 3 и основное (наружное) сопло 4. Оба сопла соединены отверстиями для прохода защитного газа — аргона высшего или первого сорте по ГОСТ 10157-79.
В процессе работы горелки защитный газ через трубку 12 поступает в полость между наконечником 2 и корпусом 6. Часть газа через отверстия 5 попадает в межсопловое пространство, образуя защитный поток газа. Основной, завихренный поток газа выходит из кольцевой щели между наконечником 2 и соплом 3, образуя стабилизирующий поток.
При контактном возбуждении дуги разряд происходит на торце медного наконечника 2, после чего анодное пятно переходит на быстро нагревшуюся вольфрамовую вставку 1, имеющую большую теплопроводность. В этом случае напряжение имеет минимальное значение и дуга становится максимально устойчивой. Для удобства контактного возбуждения дуги медный наконечник выступает за торец сопла на 1,5-2,0 мм (рис. 1).
Рис. 1. Устройство горелки
1 — вольфрамовая вставка; 2 — медный наконечник; 3 — стабилизирующее сопло; 4 — основное сопло; 5 — отверстия для прохода защитного газа; 6 — корпус горелки; 7 — водоподвод; 8 — изолятор; 9 — гильза; 10 — тоководоподводящая трубка; 11 — сливная трубка; 12 — газоподводящая трубка.
Примечание: биметаллический электрод состоит из медного наконечника и запрессованной в него вольфрамовой вставки.
При сварке стабилизированной дугой обеспечивается высокое качество сварного соединения при длине дуги 5-8 мм; расход защитного газа уменьшается в 2-3 раза; в сварном соединении отсутствуют вольфрамовые и газовые включения.
В состав поста для ручной аргонодуговой сварки стабилизированной дугой (рис. 2) входят: источник питания, токоведущие кабели, горелка СА-367, шланг для подвода защитного газа, система водяного охлаждения с насосом, газовый редуктор с манометром, баллон с защитным газом, комплект защитных средств (щиток, перчатки, фартук и т. д.), комплект инструмента и приспособлений для контроля качества сварного соединения.
Рис. 2. Схема поста сварки стабилизированной дугой при контактном возбуждении дуги.
1 — баллон с защитным газом; 2 — балластный реостат; 3 — источник питания; 4 — токоведущие кабели (минус на изделие); 5 — система охлаждения горелки; 6 — шланги для подвода и отвода охлаждающей жидкости; 7 — горелка для сварки стабилизированной дугой; 8 — свариваемое изделие (катер или яхта); 9 — шланг для подвода защитного газа; 10 — газовый редуктор с манометром.
В качестве источника питания целесообразно использовать выпрямители марки ВДУ-504, ВД-301 и преобразователи ПСО-300, ПС-300, ПСО-500, ПСУ-500 и т. п. с падающими внешними характеристиками и напряжением холостого хода не менее 60 В.
Для охлаждения горелки целесообразно применять автономные системы охлаждения, например CA-429.15.00.00. Электромагнитный вибронасос этой системы питается от сети напряжением 220 В; циркулирующая по водным трактам дистиллированная вода (общим объемом 10 л) практически не расходуется. В горелку вода должна поступать под давлением не менее 3 кгс/см².
Автором была изготовлена система охлаждения, состоящая из сварного бака емкостью около 12 л, электронасоса марки ПА-22 (применяется для охлаждения обрабатываемых деталей на токарных или фрезерных станках — производительность 22 л/мин) и резиновых шлангов с внутренним диаметром 5 мм. При работе в течение часа температура воды, циркулирующей по замкнутому кругу в системе охлаждения, не поднималась выше 40-45 °С.
Качество сварных соединений конструкций из алюминиевых сплавов во многом определяется подготовкой поверхности свариваемых кромок и присадочной проволоки.
Дефектные месте, подлежащие сварке, очищаются от грязи и масла. Для этого они промываются водой, затем любым растворителем (ацетоном, уайт-спиритом, авиационным бензином и др.) и протираются насухо ветошью. Краска вокруг дефектного места удаляется с лицевой и обратной стороны на расстоянии до 200 мм от места наложения шва.
Рваные кромки пробоины необходимо выровнять. Правку начинают с ближайшего к неровности края, по которому наносится ряд ударов деревянным молотком в пределах выпуклого участка. Все заусенцы срезают. По концам трещин просверливают отверстие диаметром 3-5 мм, чтобы предотвратить их дальнейшее распространение.
Пленка окислов удаляется до матового блеска металла на ширине не менее 30 мм в обе стороны от свариваемых кромок, а также на самих кромках (металлической щеткой, шабером или напильником, непосредственно перед сваркой). В процессе работы металлические щетки нужно периодически промывать в растворителе.
Пробоины заделывают путем наложения накладок таким образом, чтобы накладка перекрывала кромки пробоины на 10-15 мм. У накладки желательно срезать углы на 5% длины большей стороны, зачистить металлической щеткой ее кромки, обезжирить, а затем предварительно прихватить не менее чем в восьми точках. Прихватку и приварку следует вести в порядке, указанном на рис. 3.
Рис. 3. Схема прихватки (слева) и приварки накладки на пробоину
При заделке трещин после удаления масла, краски и обезжиривания поверхности нужно зачистить дефектные места металлической щеткой на ширину не менее 30 мм по обе стороны от трещины. На расстоянии 10-15 мм от видимых концов трещины просверливают отверстия диаметром 3-5 мм. Кромки трещины разделывать не нужно. При заварке трещин в металле толщиной до 2 мм с обратной стороны желательно иметь подкладку во избежание прожогов.
Присадочным материалом при сварке алюминиевых сплавов является сварочная проволока диаметром 2-3 мм, аналогичная или близкая по химическому составу основному металлу (табл. 3). После длительного хранения и расконсервации ее рекомендуется подвергать химическому травлению. Если это невозможно, то достаточно перед сваркой удалить с проволоки консервирующую смазку путем протирки и обезжиривания любым растворителем, зачистить ее наждачной бумагой средней или мелкой зернистости, затем тщательно протереть сухой ветошью и повторно обезжирить.
Таблица 3. Рекомендуемые марки присадочной проволоки | |
---|---|
Свариваемый металл | Марка присадочной проволоки |
АМг3 | Св. АМг3, Св. АМг5 |
АМг5 | Св. АМг5, Св. АМг6, Св. 1557, Св. АМг61 |
АМг6 | Св. АМг6, Св. АМг61, Св. 1557 |
АМг61 | Св. АМг61, Св. АМг5 |
Примечание. Первые из указанных наименований марок присадочной проволоки обеспечивают наиболее качественные характеристики сварного соединения. |
В комплект горелки входят сменные детали (биметаллический электрод, стабилизирующее и основное сопла), которые подбираются в зависимости от режимов сварки (табл. 4). Нумерация сменных деталей проставлена на их боковой поверхности. Для сварки металла толщиной 1-5 мм применяются детали № 1. Давление аргона в газовой магистрали до входа в горелку должно быть не менее 2 ат. После подбора и слабого закрепления сменных деталей с помощью специального торцевого ключа (он имеется в ЗИП), стабилизирующее сопло центрируется относительно биметаллического электрода (зазор между ними должен быть в пределах 0,6-1,5 мм, в зависимости от их номера).
Таблица 4. Рекомендуемые режимы сварки стабилизированной дугой | |||||
Вид соединения | Толщина металла, мм | Ток дуги, А | Напряже- ние, В |
Скорость сварки, м/ч | Расход газа, л/мин |
Стыковое с отбортовкой кромок | до 1 | 40-60 | 22-24 | 15-30 | 3-4 |
Стыковое без скоса кромок за один проход на съемной прокладке | 1-2 2-3 4 |
60-90 70-100 110-130 |
23-25 24-25 25-26 |
20-25 20-25 14-18 |
5-6 6 6-7 |
Нахлесточные за один проход | 1-2 2-3 |
60-100 100-180 |
24-25 25-26 |
15-20 12-16 |
5-7 7-8 |
Угловое за один проход (тавровое) | 2-3 | 90-110 | 25-26 | 20-30 | 5-6 |
Начиная сварной шов, нужно разогреть соединяемые кромки и получить сварочную ванну. Эта операция осуществляется медленным возвратно-поступательным или круговым перемещением дуги на небольшом участке шва. После образования ванны длину дуги постепенно увеличивают: при сварке стыковых соединений без скоса кромок до 5-8 мм, при сварке со скосом кромок и в угловых (тавровых) соединениях — до 8-12 мм.
Если ремонт производится в неблагоприятных условиях, когда возможен контакт с влажной средой (водой), перед сваркой целесообразно прогреть кромки деталей на аргоне путем перемещения горелки вдоль кромок с большой скоростью.
В процессе сварки ось горелки должна быть расположена под углом 60-80° к поверхности свариваемых элементов (рис. 4).
Рис. 4. Схема расположения сварочной горелки и присадочного прутка при сварке стабилизированной дугой
1 — присадочный пруток; 2 — наружный, защитный поток газа; 3 — внутренний стабилизирующий поток газа; 4 — столб сварочной дуги; 5 — горелка СА-367; 6 — расплавленный металл; 7 — сварной шов.
Угол между осью горелки и присадочной проволокой может изменяться в пределах от 70 до 90°, но при сварке в труднодоступных местах он может изменяться и в более широких пределах. Сварку в нижнем положении можно производить без колебания горелки. В любом случае размеры сварочной ванны должны быть по возможности меньшими. Процесс сварки необходимо осуществлять с максимально допустимой скоростью, при этом необходимо стремиться не допустить обрыва дуги. Вводить присадочную проволоку в сварочную ванну необходимо на некотором расстоянии от столба дуги, при этом она не должна выходить из зоны газовой защиты. После окончания сварки и в случае перерыва не рекомендуется резко отрывать сварочную дугу; надо плавно увеличивать дуговой промежуток или уменьшать величину сварочного тока.
При наложении многослойных сварных швов каждый шов перед наложением последующего необходимо зачистить металлической щеткой, а начало нового шва желательно смещать относительно другого на 15-20 мм с тем, чтобы кратеры не лежали на одном сечении.
Качество сварных соединений проверяется внешним осмотром. При наличии дефектов (поверхностных пор, включений, незаваренных кратеров и др.) они устраняются с последующей подваркой этих участков. Перед подваркой участков, на которых удален металл с дефектами, их поверхность обезжиривается и зачищается. Режим подварки выбирается таким же, как при сварке соответствующих соединений.
Рис. 5. Общий вид сварочной горелки и сменные детали 1-3
Выполнение сварочных работ стабилизированной дугой показало, что для обеспечения эффективной защиты при сварке на ветру требуется увеличение расхода защитного газа: при ветре 1,5-2,0 м/с — на 5-10%; при ветре 2,5-3,0 м/с — на 15-20% и более. При ветре более 3 м/с и увеличенном расходе защитного газа сварной шов получается низкого качества, поэтому рекомендуется установка местных укрытий в виде щитков, ширм, загородок, брезентовых палаток и др.
Н. Якубенко, кандидат технических наук, «Катера и яхты», 1990 г.
Комментарии специалиста:
(Статью Н. Якубенко комментирует заведующий кафедрой сварки Ленинградского кораблестроительного института, доктор технических наук, профессор В. Л. Руссо).
Автор справедливо отмечает трудности выполнения сварки стальных листов толщиной менее 3 мм, говоря о том, что для качественного выполнения ремонта необходимо тщательно подбирать электроды, а работы должны выполняться высококвалифицированными сварщиками, имеющими опыт сварки тонколистовых конструкций. Кроме приводимых марок электродов можно было бы рекомендовать и другие, например УОНИИ 13/45, которые при сварке на постоянном токе дают весьма стабильные результаты. Справедливости ради следует заметить, что рекомендуемый в статье преобразователь ПС-100-1 (несомненно, хорошая для этих целей машина) уже не выпускается промышленностью и найти его трудно.
Автор не упомянул старый способ дуговой сварки: сварку угольным электродом независимой дугой, который достаточно прост и позволяет легко регулировать проплавление, что немаловажно при сварке малых толщин.
Для ремонта корпусов из алюминиевых сплавов Н. Якубенко рекомендует горелку СА-367, разработанную для сварки на монтаже, что весьма целесообразно для полевых условий. Правда, приобретение горелок этого типа с автономной системой охлаждения весьма проблематично.
Второе, на что следует обратить внимание, это применимость предлагаемых методов сварки: рекомендации приемлемы для ремонта корпусов, построенных из сваривающихся алюминиево-магниевых сплавов.
Корпуса мотолодок и катеров, выполненные из сплавов типа дюралюминия (алюминий — медь) клепаной конструкции, лучше ремонтировать при помощи клепки.
Следует отметить, что ремонт корпусов малых судов сваркой (особенно из алюминиевых сплавов) есть смысл организовывать в ремонтных мастерских, где для этих целей можно сосредоточить необходимое оборудование и квалифицированные кадры.
Ремонт корпусов силами отдельных любителей в принципе возможен, но очень сложен. В этих условиях стальные корпуса можно ремонтировать с применением дуговой сварки на переменном токе (проще приобрести оборудование), а также газовой сварки с горелками типа «Малютка».
В раздел «Мотолодки, катера, яхты — разное, обзоры, советы»
Наш Telegram-канал: https://t.me/motolodki_katera. Подписывайтесь!
Поделитесь этой страницей в соц. сетях или добавьте в закладки:
Другие материалы на сайте о ремонте корпусов лодок: |
---|
![]() |
![]() |
![]() |