СВАРКА И РЕЗКА МЕТАЛЛОВ

Технология автоматической сварки под флюсом

Кромки под сварку могут подготовляться машинной кислород­ной резкой или обработкой на станке. Ручная кислородная резка дает недостаточно чистый разрез. Перед сваркой кромки должны быть тщательно просушены и очищены от ржавчины, масла, краски, шлаков на шири­ну 50—60 мм в обе стороны от шва, а так­же от наплывов после кислородной резки.

Детали перед сваркой должны прихваты­ваться электродами с толстым покрытием. Площадь сечения прихваточных швов долж­на быть не более половины площади сечения основного шва.

Сварка стыковых швов. В зависимости от конструкции изделия применяют двухсторон­нюю и одностороннюю сварку.

Двухсторонняя сварка обе­спечивает полный провар шва даже при не­которых дефектах сборки: смещении кро­мок, наличии больших зазоров и т. п. Подготовка кромок производится согласно рис. 82, а, г. Зазор между кромками не должен превышать 1 мм, чтобы жидкий металл не протекал при сварке первого шва. Глубина проплавления при наложении пер­вого шва должна составлять 60—70% тол­щины металла. Первый шов сваривается на весу, без подкладок с обратной стороны.

Если трудно при двухсторонней сварке получить между кромками зазор менее 1 мм, для предупреждения протекания металла при наложении первого шва необходимо предпринять следующее:

1. Вести сварку на флюсовой подушке. Свариваемые листы собираются с зазором 2—4 мм и укладываются на слой флюса, ко­торый с помощью специального приспособ­ления (рис. 83) плотно прижимается к свариваемому металлу с обратной стороны и удерживает жид­кий металл от вытекания. Свариваемые листы / укладываются на ролики 7, укрепленные на поворотных стойках 8. Кромки листов располагают вдоль двух швеллеров 3 и прижимают к ним с помощью электромагнитов 2 и 6. Между швеллерами уло­жен брезентовый желоб 5, в который насыпан флюс 4. Желоб опи­рается на стальную подкладку 9, под которой проложен резиновый шланг 10, в шланг подается сжатый воздух. Для равномерного

прилегания флюса к металлу давление воздуха должно быть: для листов 4—6 мм — 0,5—1 ати-, для листов до 50 мм — 2—3 ати.

После наложения шва с одной стороны листы поворачивают, зазор между ними тщательно очищают от остатков флюса, если нужно, подрубают зубилом и затем сваривают второй шов с другой стороны стыка уже без флюсовой подушки. При сварке толстых листов без скоса кромок величина зазора должна быть: для листов толщиной 30 мм—6—7 мм; 40 мм — 8—9 мм; 50 мм — 10—11 мм.

При сварке круговых швов цилиндрических сосудов применяют подвижные флюсовые подушки из транспортерной резиновой ленты.

На рис. 84 изображена подвижная флюсовая подушка конструкции Т. А. Возыка. На швеллере 4 укреплены правые рычаги 6 и левые рычаги 3, несущие на себе ролики 2, вокруг которых движется про­резиненная транспортерная лента 7. Ролик 5 служит для устране­ния трения между внутренними поверхностями ленты при сварке сосудов малого диаметра.

Во избежание перекоса рычаги скрепляются стяжными бол­тами 9. Тележка 10 флюсовой подушки перемещается вдоль из­делия по угольникам 50 X 50 мм. Прорезиненная лента имеет ширину 200 мм, толщину 10 мм и обшита асбестовым полотном с нашитыми по краям бортами из резины. Натяжение ленты осуществляется перемещением оси правого ролика по пазам в рычагах 6. Флюс на транспортерную ленту поступает из бунке­ра 8. Лента прижимается к поверхности свариваемого со­суда весом правых рычагов и бункера и приводится в движение свариваемым сосудом, вращающимся на опорных роликах 1 в на­правлении, указанном стрелкой.

2. Вести сварку на временной стальной подкладке. Подкладка прихватывается дуговой сваркой с обратной стороны шва и засы­пается флюсом. После сварки подкладка удаляется и шов сварива­ется с обратной стороны.

3. Выполнять сварку после предварительной подварки корня шва ручной сваркой. Способ этот менее производителен и его по возможности следует заменять автоматической сваркой шва с обеих сторон.

Односторонний способ сварки применяется в случаях, когда размеры или форма изделия не позволяют исполь­зовать сварку с двух сторон. При этом применяют:

1. Сварку на стальной остающейся подкладке. Подкладка плот­но подгоняется к листам с обратной стороны шва, прихвзтывается ручной дуговой сваркой, а затем проваривается автоматической сваркой одновременно с основным металлом.

2. Сварку на флюсовой подушке с принудительным прижатием флюса (рис. 83 и 84).

3. Сварку на. медной подкладке. Медная подкладка устанавли­вается с нижней стороны шва и плотно прижимается к сваривае­мым листам с помощью механических или пневматических нажим­ных приспособлений. Зазор между листами не должен превышать 0,5 мм. Медная подкладка после сварки легко отделяется от сталь­ных листов, так как она к ним не приваривается. При сварке ли­стов с зазором 2—3 мм в медной подкладке делается желобок, в ко­торый насыпается флюс. В этом случае с обратной стороны шва образуется валик. Толщина подкладки при тонких листах берется от 5 до 10 мм; при листах толщиной 20—30 мм — 10—15 мм. Ши­рина подкладки 40—80 мм.

Вместо подкладки применяют также медный башмак, охлаждае­мый водой и скользящий по обратной стороне шва во время свар­ки. При сварке на скользящем медном башмаке листы собираются в стык с зазором 2—3 мм и через каждый 1,2—1,5 м скрепляются сборочными гребенками, прихватываемыми дуговой сваркой.

Сварочный трактор ТС-32 (рис. 85) имеет тонкий нож 3 толщи­ной 1-^—1,5 мм, проходящий через зазор в стыке и с помощью пру­жины, прижимающий тягу 5 к нижней стороне свариваемых ли­стов. На тяге расположены ролики 4 и охлаждаемый водой медный башмак 1. Ведущие колеса 2 сварочного трактора перемещаются по листам, причем нож 3 обеспечивает направление электрода точ­но по зазору свариваемого шва. Дуга горит под флюсом над баш-

маком, удерживающим жидкий металл от протекания и формирую­щим обратную сторону шва. По мере продвижения автомата вдоль шва сборочные гребенки срубаются.

Этот способ разработан Институтом электросварки им. Е. О. Патона и применяется для сварки стыковых швов при толщине листового материала от Здо 12 мм. Он не требует дорогих и слож­ных сборочно-сварочных приспособлений и может использоваться при сварке листов толщиной до 25 мм без разделки кромок (прн повышенном зазоре между ними).

4. Одностороннюю сварку после предварительной ручной под - варки. При толщине листов до 6 мм подварка выполняется без скоса кромок, при толщине 7—12 мм — со скосом кромок под углом 30° на глубину 4—5 мм, при толщине 12—50 мм — на глу­бину 5—9 мм. Глубина проплавлення при автоматической сварке должна обеспечивать расплавление металла шва, наплавленного вручную. Ручная подварка связана с увеличением затрат труда и поэтому ее по возможности следует избегать.

Рис. 86. Сварка под флюсом:

угловых швов в лодочку, 6 — наклонным электродом

і— мелкий флюс. 2 — флюсовая подушка, 3 — стальная труба, 4 — асбестовая обмотка

Рис. 88. Сварка угловых швов при увеличенном зазоре между листами:

/ — электродная проволока, 2— флюс, 3 — стальная полоса, 4 — подварочный шов, 5— медная съемная подкладка, 6—асбестовая

паста,

Сварка угловых швов. Угловые швы тавровых соединений и соединений в нахлестку сваривают или вертикальным электродом при положении шва в лодочку (рис. 86, а) или наклонным электро­дом при горизонтальном положении одного из листов (рис. 86, 6).

Сварка в лодочку производится на весу (без подкладки и флю­совой подушки), если зазоры между листами не превышают 1 мм. При больших зазорах сварку выполняют на флюсовой подушке (рис. 87). Сварка в лодочку требует приспособлений для кантова­ния изделия — кантователей. Вместо флюсовой подушки можно применять стальную или медную прокладку, заделывать зазор асбе­стом или предварительно подваривать с обратной стороны (рис. 88).

Наклонным электродом сваривают угловые швы, расположен­ные на горизонтальной (см. рис. 86, б) или вертикальной плоскости (рис. 89, г). При таком положении свариваемых листов металл шва стремится стекать на горизонтальный лист, поэтому получить шов с катетом более 10 мм затруднительно. При швах большего размера приходится прибегать к многослойной сварке. Угол наклона элек­трода к горизонтальной плоскости может изменяться от 15 до 45°, составляя в среднем 20—30°.

Во избежание подрезов вертикальной стенки и наплывов метал­ла на горизонтальный лист электрод должен передвигаться точно вдоль оси шва со смещением в сторону горизонтального листа на величину не более половины диаметра электрода.

Сварка швов в нахлестку с оплавлением кромки. Благодаря значительному сварочному току под флюсом можно сваривать в нахлестку листы толщиной до 8 мм путем оплавления кром­ки верхнего листа. В этом случае электрод располагается вер­тикально и направляется точно вдоль кромки верхнего листа (рис. 89, а). При слишком большом смещении вправо (рис. 89, 6) увели­чивается глубина провара в нижнем листе и ослабляется шов. При смещении электрода влево от кромки (рис. 89, в) провар нижнего листа уменьшается и на шве появляются наплывы. В ряде кон­струкций применяются также прорезные соединения в нахлестку (рис. 89, д),

Режим сварки. Под режимом автоматической сварки понимает­ся сварочный ток, напряжение дуги и скорость сварки, которые определяют глубину провара и ширину сварного шва.

Глубина провара возрастает с увеличением тока и уменьшением скорости сварки. Возрастание скорости сварки при неизменном токе уменьшает, а уменьшение скорости — увеличивает ширину валика. На глубину провара непосредственно влияет плотность сварочного тока, т. е. число ампер, приходящихся на 1 мм2 попе­речного сечения электродной проволоки. Повышение плотности тока увеличивает глубину провара. Применяя проволоку малого диаметра и повышенную плотность тока, получают швы с глубо­ким проплавлением. На этом принципе основаны современные спо­собы полуавтоматической и автоматической сварки под флюсом
проволокой малого диаметра. Напряжение дуги, горящей под флюсом, также оказывает влияние на глубину провара и размеры сечения шва. С увеличением напряжения дуги глубина провара уменьшается, а ширина шва увеличивается.

с, б й б — с оплавлением кромки, г — углового шва на вертикальной плоско­сти, д — прорезных соединений в нахлестку

Глубина провара и ширина шва зависят также от угла наклона электрода к линии шва. Если электрод расположен углом вперед (рис. 90, а), то сварочная дуга будет направлена тоже вперед и жидкий металл будет вытесняться дугой из ванны в меньшей сте­
пени, чем при сварке вертикальным электродом. В этом случае глубина провара уменьшается, а ширина шва увеличивается по сравнению со швами, получаемыми при сварке вертикальным электродом. При наклоне электрода углом назад (рис. 90, б) жид­кий металл из ванны вытесняется в большем объеме и глубина про­вара возрастает. Изменяя угол наклона электрода, можно изме­нить сечение шва в желаемую сторону.

При расчете режима автоматической сварки под флюсом ток (/св) выбирают из расчета 100 а на 1 мм глубины проплавления. Скорость сварки (vCB) определяют по формуле

25 ООО,

Va= —----- М/ЧОС.

'св

Полученную по этой формуле скорость сварки можно изменять в пределах ± 10 м/mc. Напряжение дуги UA для выбранного тока /св определяют по графику, показанному на рис. 91.

Пр и м е р. Определить режим сварки в стык листов малоуглеродистой стали толщиной 14 мм. Сварка ведется двухсторонним способом. Глубина про­плавлення принимается равной 60% толщины, т. е. h — 0,6 • 14 = 8,4 мм, при­нимаем 8 мм

Следовательно, ток /св = 100 • 8 = 800 а. Скорость сварки осв = =

= 31,4 м/час, принимаем 35 м/час. Напряжение дуги по графику (рис. 91) берем ид = 36 в Пунктирными линиями на рисунке отмечена область, обес­печивающая наиболее удовлетворительное формирование шва. Коэффициентом формы провара фпр называется отношение ширины валика (6) к глубине про-

Швы двухсторонние с разделкой кромок

Двухсто­ронний скос, угол 60°, при­тупление 6 мм Двухсто­ронний СКОС, УГОЛ; 60°, при­тупление 9 мм

зазором Без раз­делки, зазор 6—7 мм Без раз­делки, зазор 8—9 мм Без раз­делки, зазор 10—11 мм

Форсированные режимы с наклоном электрода углом вперед под 45° вдоль шва

Без раз­делки То же

Сварка на весу, за­зор не более 1 мм

То же

Первый слой свари­вается на флюсовой по­душке

На скользящем мед­ном башмаке

Материал Толщиной от 10 до 14 мм свари­вается после ручной под - варки корня шва

плавления (К), т. е. фпр = —. По графику (рис. 91) при 800 а и напряже­нии дуги 36 в имеем фпр = 3,1. следовательно, ширина валика Ь = фпр-/г = = 3,1 -8=24.8 мм, т. е. 25 мм. При автоматической сварке под флюсом значения ']/ могут быть в пределах от 1 до 5.

Рекомендуемые режимы автоматической сварки под флюсом малоуглеродистой стали приведены в табл. 24 и 25.

Для вывода начала и окончания шва за пределы изделия при сварке продольных швов резервуаров к кромкам привариваются выводные планки: одна в начале, а вторая в конце шва.

Для устранения появления трещин в местах перехода от план­ки к стыку необходимо планки приваривать к листам так, чтобы в месте прохождения основного шва был обеспечен полный про­вар на всю толщину планки.