ГЛАВА III. СУЩНОСТЬ, ТЕХНИКА РАЗЛИЧНЫХ СПОСОБОВ  СВАРКИ И ОБОРУДОВАНИЕ

 

Назад: 1.2. Режим сварки, расчёт и выбор параметров режима

 

1.3. Подготовка кромок по ГОСТ 5264 и техника сварки

 

Подготовка кромок под сварку включает очистку металла от ржавчины, технологической смазки, выбор и разделку кромок деталей по ГОСТ 5264, которым определяются конструктивные элементы кромок свариваемых деталей, их размеры и размеры сварного шва. К конструктивным элементам относятся: величина зазора, притупление, угол скоса кромки (45 ±20 или 25 ±20 при скосе двух кромок), а также ширина и усиление шва. Сварка без разделки (односторонняя) может выполняться до толщины 5 мм, а двусторонняя до - 12 мм.

 

См. слайд 22.

 

Подготовку кромок деталей под сварку производят механическим способом, газовой или дуговой резкой. При механической подго­товке используют специальные кромкострогальные или обычные стро­гальные, фрезерные, токарные и другие станки; гильотинные нож­ницы, а также шлифовальные переносные машинки; ручные и пневматические зубила. При дуговой резке используют воздушно-дуговой и плазменные способы, а также ацетилено-кислородную резку.

Во всех случаях технология должна обеспечивать максимальную производительность и качество сварных соединений. Для этого необ­ходимо соблюдать определенные приемы техники сварки. Длина дуги должна быть равной 0,5...1,1 диаметру электрода в зависимости от вида покрытия и условий сварки, для основного покрытия - (0,5…0.8). 

 

См. слайд 23.

 

Электрод перемещают таким образом, чтобы свариваемые кромки расплавлялись и образовалось требуемое количество наплавленного металла для заполнения шва. Если перемещать электрод без попе­речных колебаний, то ширина слоя составляет (0,8…1,5)×dэл. Такое перемещение применяют при сварке тонкого металла, корневого слоя при многопроходной сварке и опирающимся электродом. Заполняющие слои шва в большинстве случаев должны иметь ширину равную (2…4)×dэл, для чего концом электрода выполняют колебательные движения.

В зависимости от длины свариваемого стыка и толщины металла различают несколько способов выполнения швов, рис.6. Длинные швы выполняют обратно-ступенчатым способом; этот способ умень­шает сварочные напряжения и деформации.

Заполнение разделки кромок металла большой толщины выпол­няется за несколько проходов слоями или валиками для уменьшения сварочных напряжений и деформаций, рис.7.

При сварке слоями внутренние напряжения снимаются в большей степени, чем при сварке валиками. Первый способ применяют преи­мущественно при сварке угловых швов, второй - при сварке стыковых, так как широкие швы высокого качества в верхней и средней частях разделки выполнить трудно.

При заполнении разделки слоями необходимо стремиться к тому, чтобы время между наложением слоев было минимальным во избежание перенапряжения металла шва и образования трещин. Все напряжения, возникшие при остывании, концентрируются в металле шва. Чтобы избежать этого, разделку заполняют каскадным методом или горкой (рис.8). Сварку осуществляют таким образом, чтобы каждый последующий шов частично накладывался на еще не остывший металл предыдущего слоя.

 

Рис.6. Способы выполнения швов:

а - напроход (при длине шва до 250 мм), б - от середины к краям

(при длине – 250…500 мм); в – обратно - ступенчатым напроход

(при длине >500 мм); г – обратно - ступенчатым от середины к краям.

 

 

Рис. 7. Способы заполнения разделки: а - слоями ; б – валиками.

 

 

а                                                                б

Рис.8. Заполнение разделки каскадным методом (а) и горкой (в).

См. слайд 24.

 

Положение электрода относительно изделия и пространственное положение сварки оказывают большое влияние на форму шва и проплавление основного металла. При сварке углом назад улучшаются ус­ловия оттеснения из-под дуги жидкого металла, толщина прослойки которого уменьшается. При этом улучшаются условия теплопередачи от дуги к металлу и растет глубина его проплавления. То же наблю­дается при сварке шва на подъем на наклонной или вертикальной плоскости. При сварке углом вперед или на спуск металл сварочной ванны, подтекая под дугу, ухудшает теплопередачу от нее к металлу - глубина проплавления уменьшается, а ширина шва возрастает.

При наплавке или сварке тонколистового металла (толщиной до 3 мм) для уменьшения глубины провара и предупреждения прожогов рекомен­дуется сварку выполнять на спуск (наклон до 15°) или углом вперед без поперечных колебаний электрода.

         Для сборки изделия можно применять специальные приспособления или прихватки. Длина прихваток 20..120 мм и расстояние между ними 200…1200 мм (меньшее при большей толщине). Сечение прихваток не должно превышать 1/3 сечения швов. При сварке прихватки необходимо полностью переплавлять.

Сварка в нижнем положении позволяет получать швы наиболее высокого качества, так как облегчаются условия выделения неметал­лических включений и газов из металла сварочной ванны, а также наиболее благоприятны условия формирования металла шва.

Стыковые швы сваривают без скоса кромок или с V, Х и U-об­разным скосом. Стыковые швы без скоса кромок в зависимости от толщины сваривают с одной или двух сторон. При этом концом электрода совершают поперечные колебания с ампли­тудой, определяемой требуемой шириной шва.

Однопроходную сварку с V-образным скосом кромок обычно выпол­няют с поперечными колебаниями электрода на всю ширину разделки для ее заполнения так, чтобы дуга проплавляла необрабо­танную поверхность металла на ширину не менее 2…3 мм. При сварке шва с V-образным скосом кро­мок за несколько проходов, обеспечить хороший провар первого слоя в корне разделки гораздо легче, применяя электрод диаметром 2.5…3.0 мм и выполняя сварку опиранием. Последу­ющие слои выполняют в зависимости от толщины металла электродом большего диаметра с поперечными колебаниями. Для обеспечения хо­рошего провара между слоями предыдущие швы и кромки следует тща­тельно очищать от шлака и брызг металла.

Сварку швов с Х или U-образным скосом кромок выполняют в общем так же, как и с V-образным скосом. Однако для уменьшения остаточных деформаций и напряжений, если это возможно, сварку ведут, накладывая каждый валик или слой попеременно с каждой стороны. Швы с Х или U-образным скосом кромок по сравнению с V-образным имеют преимущества, так как в первом случае в 1,6 ¸ 1,7 раза уменьшается объем наплавленного металла, повышается производительность сварки. Кроме того, уменьшаются угловые деформации, а возможный непровар корня шва образуется в нейтральном по отношению к изгибающему мо­менту сечении. Недостаток U -образного скоса кромок - повышенная трудоемкость его получения.

Провар корня стыковых швов можно выполнять различными способами. При сварке на весу трудно обеспечить провар корня шва и форми­рование хорошего обратного валика по всей длине стыка. В этом отно­шении более благоприятна сварка на съемной медной или остающейся стальной подкладке. В медной подкладке для формирования обратного валика делают формирующую канавку. Однако для предупреждения выте­кания расплавленного металла из сварочной ванны необходимо плотное поджатие подкладок к свариваемым кромкам. Остающиеся подкладки уве­личивают расход металла и не всегда технологичны.

Если с обратной стороны возможен подход к корню шва и допусти­мо усиление обратной стороны шва, целесообразна подварка корня швом небольшого сечения с последующей укладкой основного шва. В некоторых случаях при образовании непроваров в корне шва после сварки основ­ного шва дефект в корне разделывают газовой, воздушно-дуговой строж­кой или механическим способом с последующим выполнением подварочного шва.

Сварку угловых швов в нижнем положении можно выполнять двумя приемами. Сварка вертикальным электродом в "лодочку" обес­печивает наиболее благоприятные условия для провара корня шва и формирования его усиления. По существу этот прием напоминает свар­ку стыковых швов с V-образным скосом кромок, так как шов формирует­ся между свариваемыми поверхностями. Однако при этом способе тре­буется тщательная сборка соединения под сварку с минимальным зазо­ром в стыке для предупреждения вытекания в него расплавленного ме­талла.

При сварке наклонным электродом трудно обеспе­чить провар шва по нижней плоскости (ввиду натекания на нее рас­плавленного металла) и предупредить подрез на вертикальной плоскос­ти (из-за стекания расплавленного металла). Поэтому таким способом обычно сваривают швы с катетом до 6 ¸ 8 мм. При сварке угловых швов наклонным электродом трудно также обеспечить глубокий провар в кор­не шва, поэтому в односторонних или двусторонних швах без скоса кромок может образоваться непровар, который при нагружении шва по­служит началом развития трещин. Для предупреждения этого в ответ­ственных соединениях при толщине металла 4 мм и более необходим односторонний скос, а при толщине 12 мм и более - двусторонний скос кромок.

При сварке наклонным электродом многопроходных швов первым вы­полняют шов на горизонтальной плоскости. Формирование последующего валика происходит с частичным удержанием расплавленного металла сва­рочной ванны нижележащим валиком. При сварке угловых швов применяют поперечные колебания электродом. Особенно важен правильный выбор их траектории при сварке наклонным электродом с целью предупреждения возникновения указанных выше дефектов.

Сварка швов в положениях, отличающихся от нижнего, требует повышенной квалификации сварщика в связи с возможным вытеканием расплавленного металла из сварочной ванны. Для предотвращения этого сварку следует вести по возмож­ности наиболее короткой дугой, в большинстве случаев с поперечными колебаниями.

Расплавленный металл в сварочной ванне удержи­вается от вытекания в основном силой поверхностного натяжения. Поэтому необ­ходимо уменьшать ее размер, для чего конец электрода периоди­чески отводят в сторону от ванны, давая возможность ей частично закристаллизоваться. Ширину валиков также уменьшают до двух-трех диаметров электродов. Применяют пониженную на 10 ¸ 20 % силу тока и электроды меньшего диаметра (для вертикальных и горизонталь­ных швов не более 5 мм, а для потолочных не более 4 мм).

Сварку вертикальных швов можно выполнять на подъем (снизу – вверх), или на спуск. При сварке на подъем нижележащий закристаллизовавшийся металл шва помогает удержать расплавленный металл сварочной ванны. При этом облегчается возможность провара корня шва и кромок, так как расплавленный металл стекает, улучшая условия теплопередачи от дуги к основному металлу. Однако внешний вид шва - грубо чешуйчатый.

 При сварке на спуск получить качественный провар трудно: шлак и расплавленный металл подтекают под дугу и от дальнейшего сте­кания удерживаются только силами давления дуги и поверхностного натяжения. В некоторых случаях их оказывается недостаточно и расплавленный металл вытекает из сварочной ванны.

Сварка горизонтальных стыковых швов более затруднена, чем вертикальных, из-за стекания расплавленного ме­талла из сварочной ванны на нижнюю кромку. В результате возможно образование подреза по верхней кромке. При сварке металла повышенной толщины обычно делают скос только одной верхней кромки, нижняя помогает удерживать расплавленный металл в сварочной ванне. Сварка горизонтальных угловых швов в нахлесточных соединениях не вызывает трудностей и по технике не отличается от сварки в нижнем положении.

Сварка швов в потолочном положении наиболее сложна и ее по возможности следует избегать. Сварку выполняют с перио­дически короткими замыканиями конца электрода на сварочную ванну, во время которых металл сварочной ванны частично кристаллизуется, что уменьшает объем сварочной ванны. При удлинении дуги образуются подрезы, ухудшены условия выделения из метал­ла ванны шлаков и газов, поэтому свойства металла шва ниже, чем при сварке в других пространственных поло­жениях.

Техника сварки пробочных и прорезных соединений практически не отличается от рассмотренной выше техники сварки стыковых или угловых швов.

 

Далее: 1.4. Разновидности способа сварки