СВАРКА И РЕЗКА МЕТАЛЛОВ

Сварка с глубоким проплавлением

Одним из способов повышения производительности ручной дуго­вой сварки является уменьшение объема наплавленного металла на единицу длины шва. Этот способ положен в основу процесса сварки с глубоким проплавлением. Необходимая прочность свар­ного соединения обеспечивается более значительной глубиной про­плавления кромок свариваемых деталей, чем это имеет место при обычном способе сварки. Для ил­люстрации рассмотрим сечения двух угловых швов таврового соедине­ния, выполненных обычным спо­собом (рис. 36, Л) и с глубоким проплавлением (рис. 36, Б). Опас­ным сечением в первом случае яв­ляется биссектриса прямого угла между стенками свариваемых лис­тов, показанная пунктиром и про­веденная из точки Ог. Поскольку сечение шва имеет форму равно­бедренного прямоугольного тре­угольника, биссектриса равна высо­те hx данного треугольника, име­ющего катет ах. Высота равна:

h1 = ar cos 45° = 0,7ах.

В этом случае величина расчетного усилия, допускаемого для данного шва, будет:

P1 = hx - Rs-l = 0,7a^-Rs-1, где R’—допускаемое напряжение среза.

При сварке с глубоким проплавлениер опасное сечение шва совпадает с перпендикуляром, опущенным из точки 02 на гипоте­нузу треугольника, имеющего катет а2 .Расчетная высота /г2 этого шва определяется по формуле

ГдЄ s — глубина провара по плоскости касания свариваемых ли­стов, обычно равная s = 0,5 • а2. Следовательно, h2 = (а2 -)- 0,5a2)-cos 45° = 1,5<г3-0,7 = 1,1а2.

Принимаем (с запасом для прочности) ft2 = а2. Тогда расчет­ное допускаемое усилие для шва (рис. 36, Б) будет равно:

Р2 = h2- Rs ■ I = а2 Rs-1.

Сравнивая величины Pt и Р2, видим, что при аг = а2, т. е. при одном и том же катете шва, величина Р2 = 1,5 Р,. Следовательно, в этих условиях шов с глубоким проплавлением будет в 1,5 раза прочнее обычного валикового шва.

Объем наплавленного металла у шва с глубоким проплавлением меньше, чем у обычного шва, так как всегда а 2 < аи что значи­тельно повышает производительность сварки. На такой шов рас­ходуется меньше электроэнергии и электродов, так как он обра­зуется за счет большей доли расплавленного основного металла.

Способ сварки с глубоким проплавлением разработан инжене­рами А. Д. Бондаренко и А. С. Чесноковым в Государственном проектном институте «Проектстальконструкция» и нашел широкое применение в практике сварки, особенно при изготовлении строи­тельных конструкций, тонкостенных резервуаров, корпусов судов и других подобных изделий из листовой стали толщиной 4—12 мм.

Глубина проплавления увеличивается с увеличением тока. По­вышение тока на 50 а увеличивает глубину провара в среднем на 1 мм. При электродах с обмазкой ЦМ-7С, диаметре стержня 6,7 мм и толщине слоя обмазки 2,15 мм на сторону глубина проплавления составляет:

ток, а........................................ 350 400 450 500 550 600

глубина проплавления, мм.4 5 6 7,25 8,5 9,5

При сварке с глубоким проплавлением электрод опирается кромкой покрытия на свариваемый металл (рис. 37, а). После воз-

Рис, 37. Положение электрода при сварке с глубоким проплавлением:

а—поперечный разрез, б — продольный разрез" / —основной металл, 2 —металл

шва, 3 — шлак

Суждения дуги на конце электрода образуется чехольчик из не - расплавившегося покрытия, внутри которого горит дуга. Чехоль­чик предохраняет электрод от короткого замыкания.

Сварщик нажимает электрододержателем в сторону направления сварки и по мере расплавления свариваемого металла и покрытия электрода равномерно перемещает его без поперечных колебаний. Для правильного протекания процесса сварки электрод должен быть наклонен к линии шва под углом 70—80° (рис. 37, б). При перемещении электрода жидкий металл давлением газов вытесняется в сторону, противоположную направлению сварки, образуя валик шва. При этом обнажается основной металл, который подвергается непосредственному воздействию дуги.

Сварка может выполняться электродами с покрытиями ОММ-5, МЭЗ-04 и ЦМ-7С. Толщина слоя покрытия должна быть увеличена. Наилучшие результаты дает покрытие ЦМ-7С. Количество покры­тия ЦМ-7С по отношению к весу металлического стержня электро­да составляет:

%

TOC o "1-5" h z для сварки тавровых соединений.... 45—50

для сварки стыковых соединений в один

проход............................................................... . 65—75

для сварки стыковых соединений в не­сколько проходов:

нижних слоев........................................... 45—50

верхнего слоя........................................... 65—70

Тавровые соединения можно сваривать в нижнем положении (рис. 38, с) и в лодочку (рис. 38, б). Сварка в лодочку обеспечивает лучшее и более равномерное заполнение шва жидким металлом и максимальную скорость.

Скорость сварки зависит от величины тока. Если уменьшить скорость свар­ки, оставив ток неизмен­ным, то размеры сечения шва будут увеличиваться.

Для получения тех же раз­меров шва при понижен­ной скорости сварки ток необходимо уменьшать.

Приемы сварки стыко­вых соединений остаются такими же, как и при свар­ке соединений в тавр. Благодаря лучшему использованию тепла сварочной дуги одностороннюю сварку в стык металла толщи­ной до 1Q мм можно производить без скоса кромок, двухсторон­нюю — до 18 мм. При сварке стыковых соединений для обес­печения надлежащего формирования шва применяют электроды с

более толстым слоем покрытия, чем при сварке тавровых соедине­ний. При односторонней сварке стыковых соединений без скЬса кромок электродами с покрытием ОММ-5 применяются режимы, приведенные в табл. 10.

Таблиц а 10

Режимы односторонней сварки стыковых швов электродами с покрытием ОММ-5

Сварка металла толщиной 6 мм и выше может производиться с двух сторон; зазор в стыке оставляют в этом случае равным 0,5— 1 мм. Для сварки стыковых соединений толщиной выше 6 мм со скосом кромок используются электроды с проволокой диаметром 6 и 8 мм. Стыковые швы толстого металла следует сваривать со скоростью не ниже 20 м/час в несколько проходов.

При повышенной скорости сварки получается шов меньшей ширины, требующий меньшего расхода электродов, электроэнер­гии и времени на сварку. Кроме того, при многослойной сварке качество металла шва получается более высоким вследствие про­исходящего отжига металла шва* при наложении последующих слоев.

§ 10. Сварка погруженной дугой

Способ сварки погруженной дугой (рис. 39) предложен Я. А. Ларионовым. Применяется этот способ при односторонней сварке

в стык листов толщиной до 20 мм без скоса кромок и дает эконо­мию электродов, времени и снижение затрат труда на подготовку кромок. Свариваемые листы помещают на стальную подкладку 1. На концах шва ставятся ограничительные планки 2. Зазор между кромками должен на 1—1,5 мм превышать диаметр электрода 3. Для устранения влияния сближения кромок от усадки наплавлен­ного металла листы раздвигают под углом один к другому на 10— 20 мм на каждый метр длины шва. Для сварки применяются элект­роды с обмазками ОММ-5, ЦМ-7С, УОНИ-13 и др., образующими при плавлении чехольчик.

Дуга возбуждается на стальной подкладке и по мере образова­ния ванны электрод 3 поднимают вверх, наклоняя то к одной, то к другой кромке листов для их оплавления и сплавления с жидким металлом ванны. Заполнив один вертикальный слой шва, свар­щик вновь опускает электрод на соседний участок и повторяет эти же движения в процессе сварки по всей длине шва.

После сварки с поверхности шва удаляют шлак и накладывают общий декоративный слой, заполняющей все неровности основного шва.

Для сварки погруженной дугой используются электроды диа­метром 4, 5 и 6 мм. Ток применяется максимально допустимый для электрода данного диаметра.